Sau khi nhận đồ án thiết kế động cơ đốt trong với các thông số kỹ thuật cho sẵn em đã tham khảo tài liệu, sách vở, internet,… Em đã chọn được động cơ mẫu là động cơ 2VZ-FE với các thông số kỹ thuật cơ bản gần tương đương, nằm trong giới hạn cho phép so với các thông số động cơ thiết kế mà đề cho.
Ngoài ra xét về điều kiện các hệ thống như: Hệ thống bôi trơn, hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát, hệ thống nạp, hệ thống phân phối khí cũng tương đương nhau. Chính vì thế em chọn động cơ 2VZ-FE làm động cơ tham khảo cho động cơ cần thiết kế mà đề ra yêu cầu.
Động cơ 2VZ-FE lắp trên xe Lexus của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệ mới, 6 xylanh chử V, dung tích xylanh 2,5 lít trục cam kép DOHC 24 xupap dẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến thiên thông minh VVT- i.
Động cơ có công suất 100Kw/5600v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều khiển bởi ECU.
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Hình 2.2.1. Mặt cắt dọc động cơ 2VZ-FE
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Hình 2.2.2. Mặt cắt ngang động cơ 2VZ-FE
Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ , các trục cam đều được phân bố trên đầu nắp máy. Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp máy kết quả là sự tiếp xúc nhiên liệu đập vào thành cửa nạp được tối thiểu hóa và tính kinh kế nhiên liệu được nâng cao. Áo nước được lắp đặt giữa cửa xả và lỗ bu gi trên nắp máy để giữ nhiệt độ đồng đều cho thành buồng cháy, điều này nâng cao chất lượng làm mát cho buồng cháy và khu vực xung quanh bu gi.
Thân máy được làm bằng hợp kim nhôm mà mục đích của việc này là giảm khối lượng cho động cơ. Bơm nước xoáy lốc và đường hút đến bơm đươc cung cấp đến thân máy. Đặt tâm trục khuỷu lệch với đường tâm lỗ xi lanh, đường tâm của xi lanh được dịch chuyển 12 mm về phía đường nạp. Như vậy, tác dụng của lực ngang khi áp suất khí thể lớn nhất sẽ giảm. Sử dụng ống lót thành mỏng khoảng cách giữa hai xi lanh là 8 mm nên chiều dài động cơ ngắn hơn
2.3. PHÂN TÍCH MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ2.3.1 Cơ cấu piston -thanh truyền- trục khuỷu: 2.3.1 Cơ cấu piston -thanh truyền- trục khuỷu:
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414) * Piston: Các chi tiết được lắp với pít tông bao gồm: piston, các xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt pít tông và các chi tiết khác.
Cấu tạo của piston được thể hiện trên hình 2.3.1.1
Hình 2.3.1. 1 Piston động cơ 2VZ-FE
Vai trò: vai trò chủ yếu của pít tông là cùng với các chi tiết khác như xy lanh, nắp xy lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí.
Điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc của pít tông rất khắc nhiệt. Trong quá trình làm việc, pít tông phải chịu tải trọng cơ học lớn có chu kỳ, nhiệt độ cao.
Pít tông của động cơ được chế tạo bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt.
Trên phần đầu pít tông có xẻ 3 rãnh để lắp các xéc măng khí và xéc măng dầu. Khe hở giữa phần đầu pít tông và thành xy lanh nằm trong khoảng 0,4 -0,6 mm.
Thân pít tông có dạng hình côn tiết diện ngang hình ôvan và có hai bệ để đỡ chốt pít tông, trên thân có phay rãnh phòng nở để tránh bó kẹt pít tông.
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Xéc măng:
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
a b
Hình 2.3.1.2 a.Xéc măng dầu b.Xéc măng khí
Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và dẫn nhiệt từ đỉnh pít tông ra thành xy lanh và tới nước làm mát. Mỗi pít tông được lắp 2 xéc măng khí vào hai rãnh trên cùng của đầu pít tông. Để xéc măng rà khít với thành xy lanh nó được mạ một lớp thiếc. Xéc măng khí phía trên được mạ crôm để giảm mài mòn. Vật liệu chế tạo xéc măng khí là thép hợp kim cứng.
Xéc măng dầu được làm từ thép chống gỉ. Xéc măng dầu có nhiệm vụ san đều lớp dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ thành xy lanh về cácte. Xéc măng dầu trong động cơ là xéc măng dầu tổng hợp có cấu tạo như hình 2.2.2
* Chốt piston:
Chốt pít tông là chi tiết nối pít tông và đầu nhỏ thanh truyền. Tuy có kết cấu đơn giản nhưng chốt pít tông có vai trò rất quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ.
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.3.1.3. Chốt pít tông 1.Vòng hãm, 2.Chốt pít tong
Chốt pít tông có dạng hình trụ rỗng. Các mối ghép giữa chốt pít tông và pít tông, thanh truyền theo hệ trục để đảm bảo lắp ghép dễ dàng. Chốt pít tông được lắp tự do ở cả hai mối ghép. Khi lắp ráp mối ghép giữa chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, còn mối ghép với bệ chốt là mối ghép trung gian, có độ dôi. * Thanh truyền:
Là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu. Nó có nhiệm vụ truyền lực khí thể tác dụng lên piston cho trục khuỷu và truyền lực từ trục khuỷu cho piston ở các hành trình còn lại. Được chế tạo từ thép hợp kim.
Cấu tạo thanh truyền gồm: 1- Đầu nhỏ thanh truyền, 2- Thân thanh truyền, 3- Bulong, 4- Đai ốc, 5- Đai ốc khóa, 6- Nắp đầu to.
• Đầu nhỏ thanh truyền để lắp chốt khuỷu.
• Thân thanh truyền có mặt cắt dạng chữ I và có tiết diện thay đổi tăng dần từ đầu nhỏ đến đầu to thanh truyền.
• Đầu to thanh truyền gồm hai nửa được nối với nhau bởi bulong. Bác lót thanh truyền cũng gồm hai nửa ngăn cách giữa bề mặt khuỷu trục và thanh truyền.
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Hình 2.3.1.4. Thanh truyền Trục khuỷu:
Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất của động cơ đốt trong. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài (dẫn động các máy công tác khác) Trạng thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay) những lực này có trị số rất lớn thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập rất mạnh Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.tuổi thọ của khuỷu trục thanh truyền chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ của trục khuỷu. Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn, có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc của trục cần có độ bóng bề mặt độ cứng cao.
Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Hình 2.3.1.5. Trục khuỷu
1- Đầu trục khuỷu 3- Cổ trục khuỷu
2- Chốt khuỷu 4- Đuôi trục khuỷu..
Đặc điểm: đây là loại trục khuỷu nguyên khối, gồm có 7 cổ trục chính. Trên trục có khoan lỗ dầu bôi trơn, đảm bảo cho dầu bôi trơn di chuyển đều tới bề mặt các cổ trục trong quá trình làm việc.