Đồ án Tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu của động cơ theo các thông số kĩ thuật

ch từ Va đến Vc (R=S/2). Tỉ lệ xích đồ thị brick: . Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng : OO’. Giá trị biểu diễn : OO’(mm) - Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm: Đánh lửa sớm (c’). Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải. Mở sớm (r’) đóng muộn (d ) xupap hút. - Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong tính toán : pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,9 = 5,015 (MN/m2) Vẽ đường đẳng áp pz’ = 5,015 (MN/m2). Điểm z’ được xác định bằng trung điểm của đoạn thẳng giới hạn bởi đường đẳng tích Vc và đường cháy giản nở. Áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’’. Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết do sự đánh lửa sớm. pc’’ = pc + .( pz’ -pc ) pc’’ = 1,98 + .( 5,015 - 1,98 ) = 2,99 (MN/m2) Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở. Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do mở sớm xupap thải. Pb’’ = pr +.( pb - pr ) Pb’’ = 0,115 +.( 0,34 - 0,115 ) = 0,2275(MN/m2). Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx. - Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song với trục tung ứng với góc 3 độ trên đồ thi Brick cắt đường nạp pax tại r’’. *) Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế. Hình 1.1- Đồ thị công 1.2.ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN . Động cơ đốt trong kiểu piston thường có vận tốc lớn ,nên việc nghiên cứu tính toán động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (KTTT)là cần thiết để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu KTTT nhằm mục đích tính toán cân bằng ,tính toán bền của các chi tiết và tính toán hao mòn động cơ .. Trong động cơ đốt trong kiểu piston cơ cấu KTTT có 2 loại loại giao tâm và loại lệch tâm . Ta xét trường hợp cơ cấu KTTT giao tâm . 1.2.1 Động học của cơ cấu giao tâm : Cơ cấu KTTT giao tâm là cơ cấu mà đường tâm xilanh trực giao với đường tâm trục khuỷu tại 1 điểm (hình vẽ). b a R C x l O ÂCD ÂCT A B B' S O - Giao âiãøm cuía âæåìng tám xi lanh vaì âæåìng tám truûc khuyíu. C - Giao âiãøm cuía âæåìng tám thanh truyãön vaì âæåìng tám chäút khuyíu. B' - Giao âiãøm cuía âæåìng tám xy lanh vaì âæåìng tám chäút piston. A - Vë trê chäút piston khi piston åí ÂCT B - Vë trê chäút piston khi piston åí ÂCD R - Baïn kênh quay cuía truûc khuyíu (m) l - Chiãöu daìi cuía thanh truyãön (m) S - Haình trçnh cuía piston (m) x - Âäü dëch chuyãøn cuía piston tênh tæì ÂCT æïng våïi goïc quay truûc khuyíu a (m) b - Goïc làõc cuía thanh truyãön æïng våïi goïc a (âäü) HV1.2. Sơ đồ cơ cấu KTTT giao tâm . 1.2.1.1 Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick -Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức : . -Các bước tiến hành vẽ như sau: + chọn tỷ lệ xích (độ/mm) + Đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2. Lấy bán kính R bằng ½ khoảng cách từ Va đến Vc. + Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’. + Từ tâm O’ của đồ thị brick kẻ các tia ứng với 100 ; 200…1800. Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0;1,2…18. + Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston. + Gióng các điểm ứng với 100 ; 200…1800 đã chia trên cung tròn đồ thị brick xuống cắt các đường kẻ từ điểm 100 ; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ thị x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng. + Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston x = f(α). 1.2.1.2. Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α). * Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng của Nguyễn Đức Phú. + Xác định vận tốc của chốt khuỷu: ω = = = 641,6 (rad/s) + Chọn tỷ lệ xích= (mm/s/mm) + Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 phía dưới đồ thị x(a) với R1 = R ω.=43.641,6=27588,8 (mm/s). Giá trị biểu diễn: R1= + Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với: R2 = R. = 43. = 9,94.(mm) + Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0;1;2 …18. + Chia vòng tròn tâm O bán kính thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’; 1’; 2’…18’ theo chiều ngược lại. a [độ] + Từ các điểm 0;1;2…kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với AB kẻ từ các điểm 0’;1’;2’…tương ứng tạo thành các giao điểm. Nối các giao điểm này lại ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa đường tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc a. X = f(a) Hình 1.3 - Đồ thị chuyển vị Hình 1.4 - Đồ thị vận tốc V = f(x) *) Biểu diễn v = f(x) Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng cùng chung hệ trục toạ độ. Trên đồ thị chuyển vị x = f(α) lấy trục Ov ở bên phải đồ thị song song với trục Oα, trục ngang biểu diễn hành trình của piston. Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt đường Ox tại các diểm 0, 1, 2,...,18. Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ thị vận tốc, nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x). 1.2.1.3 Đồ thị biểu diễn gia tốc . Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole. + Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia tốc. + Chọn tỉ lệ xích: (m/s2.mm) + Trên trục Ox lấy đoạn AB = S=2R=86 mm. Giá trị biểu diễn: AB= (mm) Tính: . . EF = -3.R.λ.ω2 = -3.0,043.0,27.641,62 = -14337,89(m/s2). + Từ điểm A tương ứng với điểm chết trên lấy lên phía trên một đoạn AC =. Từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy xuống dưới một đoạn BD =. Nối C với D. Đường thẳng CD cắt trục hoành Ox tại E. Từ E lấy xuống dưới một đoạn EF= . Nối CF và FD, đẳng phân định hướng CF thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0;1;2…đẳng phân định FD thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’;1’;2’…vẽ các đường bao trong tiếp tuyến 11’;22’;33’…Ta có đường cong biểu diễn quan hệ . Hình 1.5 - Đồ thị gia tốc 1.2.2. Tính toán động lực học. 1.2.2.1. Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến . Vẽ theo phương pháp Tole với trục hoành đặt trùng với ở đồ thị công, trục tung biểu diễn giá trị . Vẽ đường biểu diễn lực quán tính được tiến hành theo các bước như sau: + Chọn tỉ lệ xích trùng với tỉ lệ xích đồ thị công: + Xác định khối lượng chuyển động tịnh tiến: m’ = mpt + m1 Trong đó: m’ - Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg). mpt = 0,6 (kg) - Khối lượng nhóm piston. m1- Khối lượng thanh truyền qui về tâm chốt piston (kg). Theo công thức kinh nghiệm: m1 = (0,275 ÷ 0,35).mtt. Lấy m1 = 0,28.0,8 = 0,224 (kg). mtt = 0,8 (kg) - Khối lượng nhóm thanh truyền. => m’ = 0,6 + 0,224 = 0,824 (kg). Để đơn giản hơn trong tính toán và vẽ đồ thị ta lấy khối lượng trên một đơn vị diện tích của một đỉnh piston: m = = = 170,34 (kg/m2) Áp dụng công thức tính lực quán tính: pj = - m.j , ta có: pjmax = - m.jmax = -170,34. 22480.23= - 3829,3.103(N/m2) = -3,8293 (MN/m2). pjmin = -m.jmin = 170,34.12921,71 = 2201,1.103 (N/m2) = 2,2011(MN/m2) Đoạn: EF = - m.jEF = 170,34.14337,89 = 2442,3.103(N/m2) = 2,4423 (MN/m2) AC= -129.8 mm BD= 74.6 mm EF= 82.8 mm Giá trị biểu diễn: 1.2.2.2. Khai triển các đồ thị. a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ p-V thành p=f(α). Để biểu diễn áp suất khí thể pkt theo góc quay của trục khuỷu a ta tiến hành như sau: + Vẽ hệ trục tọa độ p - a. Trục hoành đặt ngang với đường biểu diễn trên đồ thị công. + Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm). . + Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị p-v thành p-α. + Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy - giãn nở, xả. + Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ toạ độ p-α . Từ các điểm chia tương ứng 00, 100, 200,… trên trục hoành của đồ thị p-α ta kẻ các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ. Nối các điểm lại bằng đường cong thích hợp ta được đồ thị khai triển p-α. b) Khai triển đồ thị thành . Đồ thị biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ. Khai triển đường thành cũng thông qua đồ thị brick để chuyển tọa độ. Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển P-V thành P=f(α). Nhưng lưu ý ở tọa độ p-α phải đặt đúng trị số dương của pj. c) Vẽ đồ thị . Theo công thức . Ta đã có pkt=f (α) và . Vì vậy việc xây dựng đồ thị p1 = f(a) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ thị pkt=f(a) và pj=f(a) lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thị p1=f(a) . Dùng một đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị p1=f(a).Từ đó ta lập được bảng sau: φ Pj Pkt P1 0 -129.81 0.51 -129.30 10 -126.63 -0.40 -127.03 20 -117.26 -0.40 -117.66 30 -102.32 -0.40 -102.72 40 -82.92 -0.40 -83.32 50 -60.69 -0.40 -61.09 60 -37.22 -0.40 -37.62 70 -13.92 -0.40 -14.32 80 7.88 -0.40 7.48 90 27.13 -0.40 26.73 100 43.08 -0.40 42.68 110 55.54 -0.40 55.14 120 63.94 -0.40 63.54 130 69.82 -0.40 69.42 140 73.13 -0.40 72.73 150 74.12 -0.40 73.72 160 74.44 -0.40 74.04 170 74.57 -0.40 74.17 180 74.61 -0.40 74.21 190 74.57 -0.38 74.19 200 74.44 -0.32 74.12 210 74.12 -0.21 73.91 220 73.13 -0.04 73.09 230 69.82 0.19 70.01 240 63.94 0.53 64.47 250 55.54 0.96 56.50 260 43.08 1.56 44.64 270 27.13 2.38 29.51 280 7.88 3.59 11.47 290 -13.92 5.33 -8.59 300 -37.22 7.88 -29.34 310 -60.69 11.84 -48.85 320 -82.92 18.14 -64.78 330 -102.32 27.48 -74.84 340 -117.26 41.28 -75.98 350 -126.63 53.65 -72.98 360 -129.81 97.97 -31.84 370 -126.63 166.40 39.77 380 -117.26 128.62 11.36 390 -102.32 94.04 -8.28 400 -82.92 66.79 -16.13 410 -60.69 47.90 -12.79 420 -37.22 35.58 -1.64 430 -13.92 27.31 13.39 440 7.88 21.68 29.56 450 27.13 17.72 44.85 460 43.08 14.89 57.97 470 55.54 12.83 68.37 480 63.94 11.31 75.25 490 69.82 10.19 80.01 500 73.13 9.37 82.50 510 74.12 8.05 82.17 520 74.44 6.76 81.20 530 74.57 5.50 80.07 540 74.61 4.27 78.88 550 74.57 3.09 77.66 560 74.44 2.02 76.46 570 74.12 1.11 75.23 580 73.13 0.51 73.64 590 69.82 0.51 70.33 600 63.94 0.51 64.45 610 55.54 0.51 56.05 620 43.08 0.51 43.59 630 27.13 0.51 27.64 640 7.88 0.51 8.39 650 -13.92 0.51 -13.41 660 -37.22 0.51 -36.71 670 -60.69 0.51 -60.18 680 -82.92 0.51 -82.41 690 -102.32 0.51 -101.81 700 -117.26 0.51 -116.75 710 -126.63 0.51 -126.12 720 -129.81 0.51 -129.30 Hình 1.6 - Đồ thị khai triển Pkt , Pj, P1. 1.2.2.3. Vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến , lực pháp tuyến và lực ngang . Các đồ thị: T = f(α), Z = f(α), N = f(α) được vẽ trên cùng một hệ toạ độ. Áp dụng các công thức: . Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau: + Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm). . + Căn cứ vào trị số . Tra các bảng phụ lục 2p, 7p, 11p trong sách Kết Cấu Và Tính Toán Động Cơ đốt Trong - Tập 1 ta có các giá trị của: ; và . Dựa vào đồ thị khai triển p= f(α) ta có các giá trị của p1. Từ đó ta lập được bảng sau: Bảng 2 α P1 sin(α+β)/cosβ T Cos(α+β)/cosβ Z tang(β) N 0 -129.30 0 0.00 1 -129.30 0 0.00 10 -127.00 0.22 -27.94 0.98 -124.46 0.05 -6.35 20 -117.60 0.43 -50.57 0.91 -107.01 0.09 -10.58 30 -102.72 0.62 -63.69 0.8 -82.18 0.14 -14.38 40 -83.50 0.78 -65.13 0.65 -54.27 0.18 -15.03 50 -61.32 0.9 -55.18 0.48 -29.43 0.21 -12.88 60 -37.71 0.99 -37.34 0.29 -10.94 0.24 -9.05 70 -14.22 1.03 -14.65 0.1 -1.42 0.26 -3.70 80 7.78 1.03 8.01 -0.1 -0.78 0.28 2.18 90 27.19 1 27.19 -0.28 -7.61 0.28 7.61 100 43.28 0.94 40.68 -0.45 -19.47 0.28 12.12 110 55.69 0.85 47.34 -0.59 -32.86 0.26 14.48 120 64.50 0.75 48.37 -0.71 -45.79 0.24 15.48 130 70.09 0.63 44.15 -0.8 -56.07 0.21 14.72 140 73.10 0.51 37.28 -0.88 -64.33 0.18 13.16 150 74.31 0.38 28.24 -0.93 -69.11 0.14 10.40 160 74.50 0.25 18.63 -0.97 -72.27 0.09 6.71 170 74.32 0.13 9.66 -0.99 -73.58 0.05 3.72 180 74.21 0 0.00 -1 -74.21 0 0.00 190 74.34 -0.13 -9.66 -0.99 -73.60 -0.05 -3.72 200 74.58 -0.25 -18.65 -0.97 -72.35 -0.09 -6.71 210 74.51 -0.38 -28.31 -0.93 -69.29 -0.14 -10.43 220 73.46 -0.51 -37.46 -0.88 -64.65 -0.18 -13.22 230 70.68 -0.63 -44.53 -0.8 -56.55 -0.21 -14.84 240 65.42 -0.75 -49.06 -0.71 -46.45 -0.24 -15.70 250 57.05 -0.85 -48.49 -0.59 -33.66 -0.26 -14.83 260 45.24 -0.94 -42.52 -0.45 -20.36 -0.28 -12.67 270 29.99 -1 -29.99 -0.28 -8.40 -0.28 -8.40 280 11.77 -1.03 -12.12 -0.1 -1.18 -0.28 -3.30 290 -8.50 -1.03 8.75 0.1 -0.85 -0.26 2.21 300 -29.44 -0.99 29.15 0.29 -8.54 -0.24 7.07 310 -49.09 -0.9 44.18 0.48 -23.56 -0.21 10.31 320 -64.98 -0.78 50.69 0.65 -42.24 -0.18 11.70 330 -74.88 -0.62 46.42 0.8 -59.90 -0.14 10.48 340 -75.97 -0.43 32.67 0.91 -69.13 -0.09 6.84 350 -69.74 -0.22 15.34 0.98 -68.34 -0.05 3.49 360 -31.85 0 0.00 1 -31.85 0 0.00 370 40.02 0.22 8.80 0.98 39.22 0.05 2.00 380 11.44 0.43 4.92 0.91 10.41 0.09 1.03 390 -8.27 0.62 -5.13 0.8 -6.62 0.14 -1.16 400 -16.30 0.78 -12.71 0.65 -10.59 0.18 -2.93 410 -13.01 0.9 -11.71 0.48 -6.24 0.21 -2.73 420 -1.73 0.99 -1.71 0.29 -0.50 0.24 -0.42 430 13.50 1.03 13.90 0.1 1.35 0.26 3.51 440 29.86 1.03 30.76 -0.1 -2.99 0.28 8.36 450 45.32 1 45.32 -0.28 -12.69 0.28 12.69 460 58.57 0.94 55.06 -0.45 -26.36 0.28 16.40 470 68.93 0.85 58.59 -0.59 -40.67 0.26 17.92 480 76.21 0.75 57.16 -0.71 -54.11 0.24 18.29 490 80.68 0.63 50.83 -0.8 -64.55 0.21 16.94 500 82.88 0.51 42.27 -0.88 -72.93 0.18 14.92 510 83.41 0.38 31.70 -0.93 -77.57 0.14 11.68 520 82.76 0.25 20.69 -0.97 -80.28 0.09 7.45 530 80.73 0.13 10.49 -0.99 -79.92 0.05 4.04 540 78.92 0 0.00 -1 -78.92 0 0.00 550 76.71 -0.13 -9.97 -0.99 -75.94 -0.05 -3.84 560 75.92 -0.25 -18.98 -0.97 -73.65 -0.09 -6.83 570 75.27 -0.38 -28.60 -0.93 -70.00 -0.14 -10.54 580 74.01 -0.51 -37.75 -0.88 -65.13 -0.18 -13.32 590 71.00 -0.63 -44.73 -0.8 -56.80 -0.21 -14.91 600 65.41 -0.75 -49.06 -0.71 -46.44 -0.24 -15.70 610 56.61 -0.85 -48.12 -0.59 -33.40 -0.26 -14.72 620 44.19 -0.94 -41.54 -0.45 -19.88 -0.28 -12.37 630 28.10 -1 -28.10 -0.28 -7.87 -0.28 -7.87 640 8.69 -1.03 -8.95 -0.1 -0.87 -0.28 -2.43 650 -13.31 -1.03 13.71 0.1 -1.33 -0.26 3.46 660 -36.80 -0.99 36.43 0.29 -10.67 -0.24 8.83 670 -60.40 -0.9 54.36 0.48 -28.99 -0.21 12.68 680 -82.58 -0.78 64.42 0.65 -53.68 -0.18 14.87 690 -101.81 -0.62 63.12 0.8 -81.45 -0.14 14.25 700 -116.68 -0.43 50.17 0.91 -106.18 -0.09 10.50 710 -126.09 -0.22 27.74 0.98 -123.56 -0.05 6.30 720 -129.30 0 0.00 1 -129.30 0 0.00 + Vẽ hệ trục tọa Decac trong đó trục hoành biểu thị giá trị góc quay trục khuỷu, trục tung biểu diễn giá trị của T,N,Z. Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm trên hệ trục, nối các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu diễn: ; . + Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến , lực pháp tuyến và lực ngang cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống khác như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn… Hình 1.7. ĐỒ THỊ N-T-Z =f(α). 1.2.2.4. Vẽ đồ thị ΣT = f(a). Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau: + Lập bảng xác định góc ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc. + Góc lệch khuỷu trục của 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau: . + Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-3-4-2. Ta có bảng xác định góc lệch công tác và thứ tự làm việc của các khuỷu trục Bảng 3 Xi lanh Tên kỳ làm việc αio 1 Nạp Nén Cháy-giãn nở Thải 0 2 Nén Cháy-giãn nở Thải Nạp 180 3 Thải Nạp Nén Cháy-Giãn nở 540 4 Cháy-giãn nở Thải Nạp Nén 360 00 1800 3600 5400 7200 + Sau khi lập bảng xác định góc ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc, dựa vào bảng tính N, T, Z và lấy tỉ lệ xích μΣT = 4.μT = 4.0,0295 = 0,118(MN/m2.mm), ta lập được bảng tính . Trị số của ta đã tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá trị đã tịnh tiến theo .Cộng tất cả các giá trị của ta có . α1 T1 α2 T2 α3 T3 α4 T4 ΣT ΣTbd 0 0.00 180 0.00 540 0.00 360 0.00 0.00 0.00 10 -27.94 190 -9.66 550 -9.97 370 8.80 -38.77 -9.69 20 -50.57 200 -18.65 560 -18.98 380 4.92 -83.27 -20.82 30 -63.69 210 -28.31 570 -28.60 390 -5.13 -125.73 -31.43 40 -65.13 220 -37.46 580 -37.75 400 -12.71 -153.05 -38.26 50 -55.18 230 -44.53 590 -44.73 410 -11.71 -156.15 -39.04 60 -37.34 240 -49.06 600 -49.06 420 -1.71 -137.17 -34.29 70 -14.65 250 -48.49 610 -48.12 430 13.90 -97.36 -24.34 80 8.01 260 -42.52 620 -41.54 440 30.76 -45.29 -11.32 90 27.19 270 -29.99 630 -28.10 450 45.32 14.41 3.60 100 40.68 280 -12.12 640 -8.95 460 55.06 74.66 18.67 110 47.34 290 8.75 650 13.71 470 58.59 128.39 32.10 120 48.37 300 29.15 660 36.43 480 57.16 171.11 42.78 130 44.15 310 44.18 670 54.36 490 50.83 193.53 48.38 140 37.28 320 50.69 680 64.42 500 42.27 194.65 48.66 150 28.24 330 46.42 690 63.12 510 31.70 169.48 42.37 160 18.63 340 32.67 700 50.17 520 20.69 122.16 30.54 170 9.66 350 15.34 710 27.74 530 10.49 63.24 15.81 180 0 360 0.00 720 0.00 540 0 0.00 0.00 + Nhận thấy tổng T lặp lại theo chu kỳ 1800 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 00 đến 1800 sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại. + Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm bằng một đường cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T. Hình 1.8. ĐỒ THỊ ΣTtb ΣT(MN/m2) + Sau khi đã có đồ thị tổng ta vẽ (đại diện cho mô men cản). Phương pháp xác định như sau: . 1.2.2.5. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của chốt khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục. Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau: + Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới. + Chọn tỉ lệ xích: (MN/m2/mm). (MN/m2/mm). + Dựa vào bảng tính . Ta có được toạ độ các điểm ứng với các góc α = 100 ; 200…7200. Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm từ cho đến . + Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thị biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. + Trong quá trình vẽ để dễ dàng xác định các toạ độ điểm ta nên đánh dấu các toạ độ điểm đồng thời ghi các số thứ tự tương ứng kèm theo. + Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích của piston). Từ công thức: Với: m2 : Khối lượng đơn vị của thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu. Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu là: m2’ = mtt – m1 = 0,8 – 0,224 = 0,576 (kg) => Vậy: Từ gốc tọa độ O’của đồ thị lấy theo hướng dương của Z một khoảng: O’O = O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là một điểm bất kỳ nằm trên đường biểu diễn đồ thị phụ tải. Hình 1.9 - Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước như sau: + Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to là O. + Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tròn tâm O tại 0o. + Từ điểm 0o, ghi trên vòng tròn các điểm 0;1;2…36 theo chiều quay trục khuỷu (chiều kim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc ; … + Căn cứ vào l = 0,27 dựa vào bảng phụ lục 9p sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ Đốt Trong - tập 1 có bảng xác định các góc như sau: α α+β α α+β α α+β α α+β 0 0.00 190 187.31 380 385.30 570 562.24 10 12.69 200 194.70 390 397.76 580 570.01 20 25.30 210 202.24 400 409.99 590 578.06 30 37.76 220 210.01 410 421.94 600 586.48 40 49.99 230 218.06 420 433.52 610 595.30 50 61.94 240 226.48 430 444.70 620 604.58 60 73.52 250 235.30 440 455.42 630 614.34 70 84.70 260 244.58 450 465.66 640 624.58 80 95.42 270 254.34 460 475.42 650 635.30 90 105.66 280 264.58 470 484.70 660 646.48 100 115.42 290 275.30 480 493.52 670 658.06 110 124.70 300 286.48 490 501.94 680 670.01 120 133.52 310 298.06 500 509.99 690 682.24 130 141.94 320 310.01 510 517.76 700 694.70 140 149.99 330 322.24 520 525.30 710 707.31 150 157.76 340 334.70 530 532.69 720 720.00 160 165.30 350 347.31 540 540.00 170 172.69 360 360.00 550 547.31 180 180.00 370 372.69 560 554.70 + Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng sao cho các điểm 0;1;2…trùng với trục O’z về phần dương (theo chiều ngược chiều kim đồng hồ), đồng thời đánh dấu các điểm mút của véc tơ ;;…của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0;1;2…72. + Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Cách xác định lực trên đồ thị phụ tải như sau: + Giá trị của lực tác dụng lên đầu to là dộ dài đoạn thẳng nối từ tâm O đến điểm trên đường vừa vẽ xong nhân với tỷ lệ xích. + Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài. + Điểm đặt lực là giao điểm của đường nối từ tâm O đến điểm tính với vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền. 1.2.2.7. Đồ thị khai triển véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu . Các bước vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền thực hiện theo các bước như sau: + Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm). . + Lập bảng: Quá trình lập bảng theo các bước như sau: - Xác định bằng cách đo khoảng cách từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tới các điểm ta nhận được các giá trị khác nhau của Q: ;;…, sau đó lập bảng . α Qi α Qi α Qi α Qi 0 200.8 190 145.4 380 61.2 570 144.3 10 197.9 200 145.0 390 78.2 580 141.7 20 185.5 210 143.6 400 83.0 590 135.8 30 166.3 220 141.2 410 78.6 600 127.7 40 141.6 230 135.5 420 72.0 610 115.4 50 115.0 240 127.7 430 71.5 620 100.3 60 90.5 250 115.8 440 80.5 630 84.2 70 74.3 260 101.2 450 95.6 640 72.9 80 72.7 270 85.3 460 112.2 650 74.1 90 83.6 280 73.6 470 126.5 660 89.8 100 99.6 290 72.8 480 138.0 670 114.2 110 114.5 300 85.1 490 145.2 680 140.7 120 126.8 310 104.8 500 150.4 690 165.4 130 134.9 320 124.5 510 152.4 700 184.6 140 140.8 330 139.3 520 153.1 710 197.0 150 143.4 340 144.3 530 151.7 720 200.8 160 144.9 350 140.6 540 150.4 170 145.3 360 103.3 550 147.7 180 145.7 370 33.4 560 146.3 + Vẽ đồ thị: Vì ở đây giá trị của Q có đơn vị là (mm). Do vậy để nhận được giá trị thật của Q ta có: . Vẽ hệ trục toạ độ OQα. Đặt các toạ độ điểm lên hệ trục toạ độ, dùng một đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta nhận được đồ thị khai triển véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu . Hình 1.10. ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN Q=f(α) - Sau khi vẽ xong đồ thị ta xác định bằng cách đếm diện tích bao bởi đường Q với trục hoành α rồi chia diện tích này cho chiều dài của đồ thị theo trục hoành Qtb = = 124.6 (mm) 1.2.2.8. Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ...) thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất. Áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng. Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây : - Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức. - Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200. - Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải. - Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép . Để vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo các bước như sau: + Từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ đường tròn (O,R) với bán kính tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu). + Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự theo chiều quy ước ngược chiều kim đồng hồ. + Từ các điểm 0,1,2…23 trên vòng tròn gạch cát tuyến O0; O1;O2,…,O23 cắt đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm a;b;c…. Ta lập được bảng phụ tải tác dụng lên điểm thứ i trong một chu trình làm việc của động cơ như sau (tính bằng mm): Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q’S 1152,24 703.6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Q'S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 987,61 + Chọn tỉ lệ xích: + Từ các giả thiết trên ta lập được bảng tổng phụ tải tác dụng trên các điểm 0;1;2…23 trong một chu trình như sau: Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 SQ(mm) 2843,21 2843,21 2843,21 2843,21 1855,6 703,06 0 0 Điểm 8 9 10 11 12 13 14 15 SQ(mm) 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 16 17 18 19 20 21 22 23 SQ(mm) 0 0 0 987,61 2139,85 2843,21 2843,21 2843,21 Các giá trị biểu diễn của tổng phụ tải tác dụng lên các điểm như sau: Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 SQbd 27,96 29,96 27,96 27,96 18,25 6,92 0 0 Điểm 8 9 10 11 12 13 14 15 SQbd 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 16 17 18 19 20 21 22 23 SQbd 0 0 0 9,71 21,04 27,96 27,96 27,96 + Có được ta tiến hành thực hiện các bước vẽ đồ thị như sau: Vẽ đường tròn bán kính R = 80 (mm) tượng trưng cho chốt khuỷu. Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0,1,2…23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Đặt các giá trị từ đường tròn hướng về tâm theo thứ tự các điểm. Nối các điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thể hiện đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Hình1.11 - Đồ thị mài mòn chốt khuỷu. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO. Thông số động cơ chọn tương đương. Loại động cơ Chọn B6 - ZE Yêu cầu Số xy lanh – cách bố trí 4 xylanh – thẳng hàng 4 xylanh – thẳng hàng Số kỳ 4 4 Loại nhiên liệu Xăng Xăng Công suất cực đại/số vòng quay (KW/vg/ph) 94/7000 86,6/6130 Tỷ số nén 10 10,2 Đườg kính X hành trình piston (mm x mm) 78 x 83,6 78,5 X 86 Mô men xoắn cực đại/ số vòng quay (kgm/vg/ph) 14 /5500 Góc phân phối khí (độ) Mở sớm xupap nạp 5 10 Đóng muộn xupap nạp 51 63 Mở sớm xupap thải 55 40 Đóng muộn xupap thải 15 3 Hệ thống nhiên liệu EFI EFI Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt Cưỡng bức cácte ướt Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất Cưỡng bức, sử dụng môi chất Hệ thống phân phối khí 16 valve - DOHC 16 valve - DOHC 2.2. Các cơ cấu của động cơ B6-ZE Động cơ B6-ZE lắp trên xe Mazda MX5 MIATA của hãng Mazda là loại động cơ xăng thế hệ mới, 4 xy lanh thẳng hàng, trục cam kép DOHC 16 xupap dẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực. Động cơ có công suất 94Kw/7000v/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. Hình 2.1.1. Mặt cắt ngang động cơ B6-ZE 1-Xupap; 2-Con độ thủy lực; 3-Cò mổ; 4-Cam; 5-Vòi phun; 6-Môtơ bước 7-Que thăm dầu; 8-Ống nạp Hình 2.1.2. Mặt cắt dọc động cơ B6-ZE 1-Bánh đà; 2-Áo nước; 3-Thanh truyền; 4-Piston; 5-Nắp Máy; 6-Bôbin đánh lửa- 7-dây điện; 8-Trục cam; 9-Lò xo xupap; 10-Xupap; 11-Bugi; 12- Lưới lộc dầu; 13- Cate; 14-Trục khuỷu Động cơ B6-ZE là động cơ 4 xy lanh thẳng hàng có hệ thống cam kép (DOHC) gồm bốn xupap cho mỗi xylanh hai xupap nạp và hai xupap thải đặt lệch nhau một góc 200 với các góc phối khí. Bảng 2-1 Nạp Mở 50 BTDC Đóng 510 ABDC Xả Mở 550 BTDC Đóng 150 ABDC Do có con đội thủy lực nên luôn duy trì khe hở xupap bằng “0” nhờ áp lực của dầu và lực của lò xo. Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân bố trên đầu quy lát. Thân máy cũng giống các động cơ cổ điển nhưng hoàn thiện hơn. Lốc máy được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng nhằm giảm rung động và tiếng ồn. 2.2.1. Piston Piston được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình nón cụt. Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston có tráng nhựa. Sécmăng- có 3 Sécmăng loại có ứng suất thấp secmăng khí số 1 được xử lý PVD*, secmăng khí số 2 được mạ crôm và Sécmăng dầu. Hình 2.1.3. Cấu tạo piston, secmăng 1-Piston; 2-Secmăng khí số 1; 3-Secmăng khí số 2; 4-Secmăng dầu. Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng: Bảng 2-7 Secmăng Điều kiện tiêu chuẩn số 1 0,22 đến 0,34mm số 2 0,45 đến 0,57mm dầu 0,1 đến 0,4mm 2.2.2. Thanh truyền Thanh truyền được đúc bằng thép hợp kim . Hình 2.1.4. Kết cấu thanh truyền 1-Thân thanh truyền; 2-Bu lông thanh truyền; 3-Nắp đầu to. 2.2.3. Trục khuỷu Trục khuỷu có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các bạc lót và cổ trục. Hình 2.1.5. Kết cấu trục khuỷu. 1-Rãnh then lắp đĩa xích; 2-Chốt khuỷu; 3-Lỗ dầu; 4-Má khuỷu; 5-Cổ trục chính. 2.2.4. Cơ cấu phối khí Cơ cấu phối khí bao gồm: cò mổ loại con lăn, cơ cấu điều chỉnh khe hở xu páp thủy lực, trục cam kép DOHC 16 xupap dẫn động bằng xích. Cò mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sát, do đó cải thiện được tính kinh tế nhiên liệu. Hình 2.1.6. Kết cấu cò mổ 1-Ổ bi kim; 2-Cò mổ. Cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực duy trì khe hở xu páp luôn bằng “0” nhờ áp lực của dầu và lực lò xo. Hình 2.1.7. Kết cấu con đội thủy lực 1-Piston đẩy; 2-Buồng áp suất thấp; 3-Đường dầu; 4-Lò xo; 5-Buồng dầu áp suất cao; 6-Lò xo van bi; 7-Van bi. Cam quay sẽ nén bộ pitton đẩy và dầu trong buồng áp suất cao. Khi đó cò mổ sẽ ép tới xu páp bằng cách dùng bộ điều chỉnh khe hở thủy lực làm điểm tựa. Lò xo đẩy piston đẩy đi lên, van 1 chiều sẽ mở ra và dầu sẽ điền đầy vào từ buồng áp suất thấp. Do piston được đẩy lên, và khe hở xu páp sẽ được duy trì không đổi bằng không. 2.3. Các hệ thống của động cơ B6-ZE 2.3.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ B6-ZE Hệ thống nhiên liệu động cơ B6-ZE đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nó hợp thành một hệ thống đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu. Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn. Hình 2.2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ B6-ZE 1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4-Lọc Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8-Van điện từ; 9- Môtơ bước; 10-Bướm ga; 11-Cảm biến vị trí bướm ga; 12-Ống góp nạp; 13-Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 14-Bộ ổn định áp suất;15-Cảm biến vị trí trục cam; 16-Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17-Ống phân phối nhiên liệu; 18-Vòi phun; 19-Cảm biến tiếng gõ; 20-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21-Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22-Cảm biến ôxy. 2.2.3. Hệ thống xả Khí xả được thải ra ngoài môi trường qua ống xả. Hệ thống xả gồm: ống góp xả và ống xả nối với nhau bằng khớp cầu. Trên ống xả có các bộ trung hòa khí xả để làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô cacbon) và NOx (Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vô hại (H2O, CO2, N2) khi luồng khí xả đi qua, với các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra ngoài môi trường không độc hại đối với sức khỏe con người. Hình 2.2.4. Sơ đồ hệ thống xả động cơ B6-ZE 1-Bộ trung hòa khí xả; 2-Bộ tiêu âm. 2.2.4. Hệ thống bôi trơn Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ. Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte. 2.2.5. Hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp. Mỗi xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor. Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc phun của nhiên liệu nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy tốt hơn và nhiên liệu được cháy hoàn toàn, ít tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, chất thải ít độc hại. Hình 2.2.5 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ B6-ZE 1-Cầu chì dòng cao; 2-Khóa điện; 3-Cầu chì; 4-Cuộn đánh lửa số 1; 5-Cuộn đánh lửa số 2; 6-Cuộn đánh lửa số 3; 7-Cuộn đánh lửa số 4; 7,8-Bọc chống nhiễu; 9-Cảm biến vị trí trục khuỷu; 10-Cảm biến vị trí trục cam; 11-Bộ lọc ồn. ECU căn cứ vào tín hiệu nhận được từ cảm biến vị trí trục khuỷu và căn cứ vào góc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động cơ. Việc tạo ra các tín hiệu dạng xung để cung cấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa được lập trình sẵn để các cuộn dây cung cấp dòng điện trong thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho: Từ thông sinh ra trong các cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủ năng lượng để đánh lửa. Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được ECU tính toán sau khi các dữ liệu được nhập vào bởi: + Tốc độ động cơ. + Cảm biến vị trí trục khuỷu. + Cảm biến vị trí trục cam. + Cảm biến nhiệt độ động cơ. + Cảm biến vị trí bướm ga. + Cảm biến vị trí bàn đạp ga. + Cảm biến kích nổ. 2.2.5. Hệ thống khởi động Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ .Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người ta làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấu cóc. Hình 2.2.6. Kết cấu máy khởi động 1-Bánh răng máy khởi động; 2-Cuộn giữ; 3-Cuộn đẩy; 4-Vành tiếp điểm; 5-Ắc quy. Khi người lái đóng khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn đẩy mà lõi thép của nó được nối với cần gạt. Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải, đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh đà. Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếp điểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động. Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo. Khi động cơ đã nổ thì người lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị 3. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT. Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra không khí chung quanh để làm mát động cơ. Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, Hệ thống làm mát giúp động cơ dể nóng lên. Bằng cách đó, Hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp. Ở động cơ B6-ZE hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được sử dụng. 3.1. Sơ đơ hỆ thỐng làm mát Hình 6-1 Sơ đồ hệ thống làm mát 1-Bánh đà; 2- Đường phân phối nước; 3-Thân máy; 4-Nắp máy; 5-Ống dẫn nước nóng về két;6-Ống dẫn bọt khí; 7-Ống chuyển; 8-Ống dẫn về két nước; 9- Nắp két nước; 10-két nước; 11-Quạt gió; 12-Puly quạt ;13-Khớp chất lỏng; 14-Puly trục khuỷu; 15- Ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 16-Van hằng nhiệt; 17-Ống nhánh nối với bơm; 18-Bơm nước; 19-Catte. Khi mới khởi động, nước làm mát của động cơ có sẵn trong két được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máy của động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy. Nước được phân chia để làm mát đều cả bốn xilanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt. Đặc điểm : Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước .Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt.(1) khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở. Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước làm lên cao, Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước.Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít. Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn Hình 6-2 Hệ thống làm mát động cơ B6-ZE 1-Két nước; 2-Van hằng nhiệt; 3-Đường nước đến cổ họng gió; 4-Đường nước về. 3.2. Các cỤm chi tiẾt cỦa hỆ thỐng làm mát bẰng nưỚc đỘng cơ B6-ZE 3.2.1. Két làm mát 3.2.1.1. Công dỤng và yêu cầu Công dụng của két kàm mát dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng cách tản nhiệt ra ngoài không khí qua thành ống nước và cánh tản nhiệt, rồi lại đưa trở vào làm mát động cơ. Yêu cầu két nước phải hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh tức là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn. 3.2.1.2. KẾt cẤu và nguyên lý làm việc Kết cấu của két làm mát động cơ B6-ZE gồm có bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới thông nhau qua các ống mỏng bằng nhôm, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hang, trong hàng có các cột thẳng hàng với nhau. Các ống này có cánh tản nhiệt ở bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt. Loại ống này có ưu điểm là có sức cản không khí ít hơn và diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 ÷ 3 lần so với ống tròn . Tuy nhiên loại ống này không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa. Đường ống từ bơm nước đi vào nằm ở bình chứa nước phía trên có đường kính là Ф= 40mm, đường ống ở khoang phía dưới đi vào động cơ là Ф= 35mm. Hình 6-3 Két cấu két nước 1- Ống nước nguội đi vào làm mát động cơ , 2- Ngăn duới ,3- Nước nguội 4- Ống tản nhiệt, 5- Khoang nước trên, 6- Nắp két 7- Ống nước nóng từ động cơ ra két nước để tản nhiệt, 8- Giàn ống làm mát. Nguyên lý làm việc của két: Khi động cơ làm việc, nhiệt độ sinh ra do quá trình cháy truyền ra môi trường xung quanh, làm cho nước làm mát trong động cơ nóng dần lên. Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào bình chứa nước phía trên của két nước. Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ra môi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt. Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảm xuống. Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phía dưới két làm mát, đi theo đường ống thoát đi vào làm mát động cơ và các bộ phận khác. 3.2.2. Nắp két 3.2.2.1. Công dụng và yêu cầu Công dụng của nắp két là duy trì áp suất trong hệ thống làm mát cao hơn áp suất không khí, nhằm nâng nhiệt độ sôi nước cao hơn bình thường. Cho phép động cơ làm việc với nhiệt cao hơn mà không bị sôi trào gây hao hụt nước làm mát. Ngoài ra nắp két còn làm để bịt kín miệng đổ nước của két làm mát. 3.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. Hình 6-4 Kết cấu nắp két nước 1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van xả hơi nước; 4- Thân của van xả hơi nước; 5- Lỗ thoát hơi; 6- Đĩa cao su của van xả; 7- Đệm cao su của van xả; 8- Mũ van không khí; 9- Đệm van không khí; 10- Thân van hút không khí; 11- Lò xo van hút không khí; 12- Thân nắp két. Nắp két nước có cấu tạo như sau: Trên nắp két nước có một van xả hơi nước (van áp suất) và một van hút không khí (van chân không). Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ép chặt đĩa cao su của van xả (6) và đệm cao su (7) xuống, thân của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo (3). Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hướng đẩy chặt vòng đệm (9) lên phía trên, lò xo hút không khí (11) được được dẫn hướng bởi thân van hút không khí (10). Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội. Khi áp suất trong két nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá 0,15 ÷ 0,125 MN/m2 thắng áp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2, do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo (11) gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào. Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát. Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước. 3.2.3. Bơm nƯỚC 3.2.3.1. Công dỤng và yêu cầu Công dụng của bơm nước là hút nước nguội từ thùng dưới của két giải nhiệt và đẩy nước tới các mạch vào bọng nước trong động cơ để làm mát động cơ .Trong động cơ B6-ZE, bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định. Yêu cầu của bơm nước phải cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoàn và đảm bảo tạo được áp suất cột nước là 12m. Ngoài ra bơm nước phải làm việc một cách ổn định, kết cấu gọn nhẹ phù hợp với từng loại động cơ. 6.2.3.2. KẾt cẤu và nguyên lý làm viỆc Máy bơm nước được dẫn động bằng đai chữ V(đai thang có răng), để tạo dòng tuần hoàn nước làm mát trong hệ thống làm mát và bộ sưởi ấm. Rôto và thân của máy bơm nước có các vòng bít (phớt làm kín) để chống rò rỉ Hình 6-5 Kết cấu bơm nước 1-Puli bơm nước; 2-Lổ ren; 3- đai ốc; 4-miếng đệm; 5-then bán nguyệt; 6-vú mở; 7-bánh công tác; 8-bulong; 9-buồng đẩy; 10-buồng hút; 11-trục bơm; 12-vòng phớt; 13-ổ bi; 14-vòng chặn; 15-thâm bơm. Nguyên lý hoạt động của bơm nước: - Bánh công tác được gắn trên trục bơm, khi động cơ làm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay. Trục bơm quay nên bánh công tác quay và ngâm trong nước thì lượng nước nằm trong các rãnh giữa của cánh dưới tác dụng của lực ly tâm bị đẩy ra không gian nằm bên ngoài đường kính của bánh công tác (7). Không gian xả có dạng hình xoắn ốc, chiều mở của hình xoắn ốc cùng chiều với chiều quay của bơm. Khi nước ra tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần làm cho áp suất dòng chảy tăng dần. Khu vực tại miệng đẩy nối với cửa phân phối nước vào thân máy có áp suất lớn nhất. Khi nước trong rãnh bị văng ra xa tâm quay thì phần gần tâm quay, tại khu vực này tạo ra chân không (áp suất hút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang dưới của két nước và với không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt. 3.2.4. QuẠt gió dẪn đỘng bẰng đai 6.2.4.1. Công dỤng và yêu cẦu Quạt gió dùng để tạo dòng khí đi qua giàn ống và cánh tản nhiệt của két làm mát để tăng khả năng tản nhiệt cho két. Quạt gió làm tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua két làm mát khiến cho hiệu quả làm mát cao hơn. Quạt gió dùng trong hệ thống làm mát của động cơ B6-ZE là loại quạt hướng trục. Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào số vòng quay của quạt, đặc điểm kết cấu của quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng, góc nghiêng của quạt) và khoảng cách từ quạt đến két nước được thể hiện như sau: 6.2.4.2. KẾt cẤu và nguyên lý làm viỆc Hình 6-6 Kết cấu quạt gió động cơ B6-ZE 1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt; 13-Cánh quạt gió; 14-Bầu quạt; 15-Khớp chất lỏng; 16-Bulong. Quạt gió được sử dụng trong động cơ B6-ZE có kết cấu đơn giản. Quạt gió có 7 cánh, các cánh của quạt được làm bằng nhựa và được đúc liền với bầu quạt. Quạt gió được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ và được lắp cứng với trục của nó. Trên trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trên puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt. Quạt gió được gắn vào khớp chất lỏng. Tốc độ quạt được điều khiển bởi Khớp chất lỏng, phụ thuộc vào nhiệt độ không khí qua két nước. 6.2.4. Van hẰng nhiỆt 6.2.4.1. Công dỤng và yêu cẦu Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động khống chế lưu lượng nước làm mát qua két nước khi nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới nhiệt độ quy định. Mặt khác, van hằng nhiệt còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy. Ở động cơ B6-ZE Có 2 loại van hằng nhiệt, loại có van chuyển dòng và loại không có van chuyển dòng. Xi lanh trong van hằng nhiệt được dịch chuyển do sự dịch chuyển của sáp trong xylanh. Sự dich chuyển này làm cho van chính mở ra, điều tiết lưu lượng nước làm mát đi qua két nước, nhiệt độ thích hợp được duy trì.Van chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng). 6.2.4.2. KẾt cẤu và nguyên lý hoẠt đỘng Hình 6-7 Kết cấu của van hằng nhiệt 1- thân van hằng nhiệt; 2-ống chuyển ; 3-ống nhánh 3 nối với bơm; 4- Lò xo van chuyển; 5- Lò xo van chính; 6- Lõi; 7-chất độn rắn; 8-ống bọc; 9-đệm cao su; 10-ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 11-van chính; 12-van chuyển. Phần tử nhạy nhiệt của van hằng nhiệt có ống bọc 8 (hình 6-7) và đệm cao su 9; nằm giữa các thành của chúng là chất độn rắn. Bên trong miếng đệm cao su có lõi 6 bắt chặt vào trụ van chính 11 của van hằng nhiệt. Khi nhiệt độ chất lỏng làm mát dưới 80oC, van chính đóng lại (hình 6-7,a), còn chất lỏng thì chảy theo chu trình hẹp: bơm nước, áo nước làm mát, ống chuyển 2, van chuyển 12, ống nhánh 3 nối với bơm. Khi nhiệt độ nước làm mát cao hơn 94oC, Sáp nóng chảy và trong khi giãn nở, chuyển đẩy các van 11 và 12 lên trên. Chất lỏng bắt đầu ra khỏi bơm (hình 6-7,b). Lúc nhiệt độ hâm nóng nằm giữa 2 giai đoạn nới trên, chất lỏng sẽ đi qua cả hai van 11 và 12. 3.2.5. KhỚp chẤT lỎng 3.2.5.1. Công dung và yêu cầu Đối với quạt làm mát được dẫn động bằng đai chữ V thì tốc độ của nó tăng lên tỷ lệ với sự tăng tốc độ của động cơ. Đối với quạt có khớp chất lỏng điều khiển bằng nhiệt độ, thì tốc độ quạt được điều khiển bằng nhiệt độ, thì tốc độ quạt được điểu khiển bởi cảm biến nhiệt độ của luồng không khí đi qua két nước. Khớp chất lỏng này bao gồm một bộ li hợp thuỷ lực chứa dầu silicon. Sự chuyển động quay của quạt thông qua đại chữ V được điều khiển bằng cách điều chỉnh lượng dầu trong buồng làm việc. Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay được giảm xuống để giúp động cơ nóng lên và giảm tiếng ồn. Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, tốc độ quạt tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng không khí cho két nước, tăng hiệu quả làm mát. 3.2.5.2. KẾT cẤu và nguyên lý hoẠt đỘng Hình 6-8 Kết cấu Khớp chất lỏng 1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt; 13-Lò xo lưỡng kim; 14-Bulong quạt; 15-Buồng làm việc phía sau. 3.2.5.2. Nguyên lý hoẠt đỘng Hình 6-9 Đồ thị biểu thị quan hệ tốc độ quạt gió và tốc độ khớp chất lỏng - Nhiệt độ không khí (nóng) trong khi xe chạy chậm Chuyển động quay của trục khớp chất lỏng được truyền hết sang quạt. - Nhiệt độ không khí (nóng) trong khi xe chạy nhanh Sức ỳ của quạt tăng lên và sự trượt trong khớp chất lỏng làm cho quạt quay với tốc độ thấp hơn tốc độ quay của trục khớp chất lỏng. - Nhiệt độ không khí (ấm) trong khi xe chạy nhanh Tấm lưỡng kim sẽ ngắt đường dầu, làm giảm lượng dầu trong buồng làm việc. Điều này làm tăng hệ số trượt của khớp nối, dẫn đến làm giảm tốc độ quay của quạt. - Nhiệt độ không khí lạnh (lạnh) trong khi xe chạy nhanh Đường dầu bị ngắt và mức dầu công tác tiếp tục giảm. Lúc này hệ số trượt là lớn nhất và tốc độ quạt là thấp nhất. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. GS-TS. Nguyễn Tất Tiến. Nguyên lý động cơ đốt trong NXB giáo dục - 2000. [2]. Nguyễn Đức Phú Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập I, II, III. Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội 1977. [3].Giáo trình kết cấu tính toán động cơ đốt trong. Khoa cơ khí giao thông – ĐHBK Đà Nẵng. [4] Mazda MX-5 (Miata) 1999 Workshop Manual. Ngoài ra còn có tham khảo một số tài liệu: Giáo trình giảng dạy của các thầy trong bộ môn động cơ đốt trong – Khoa cơ khí giao thông – ĐHBK Đà Nẵng và một số tài liệu lấy từ trên mạng internet về.