MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................1
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ MZR............3
1.1. Tổng quan xe mazda 3 ..................................................................3
1.2. Đặc điểm kết cấu động cơ MZR....................................................3
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ MZR..............................5
2.1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.....................................................5
2.2. Cơ cấu phối khí và truyền động…………………………………….12
2.3.Các hệ thống chính của động cơ……………………………………16
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TẠI CHẾ ĐỘ Nemax CỦA ĐỘNG CƠ ................28
3.1. Mục đích .............................................................................................. 28
3.2. Chọn các số liệu ban đầu............................................................... 28
3.3. Tính toán các quá trình của chu trình công tác............................30
3.4. Các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ .....................36
3.5. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác................................40
3.6. Dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ …………………………44
CHƯƠNG 4: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ..................48
4.1. Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn......................................................... 48
4.2. Các phương án bôi trơn trên động cơ ...........................................49
4.3. Khảo sát hệ thống bôi trơn trên động cơ MZR......................... 56
4.4.Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn……………….59
4.5.Các hỏng hóc của hệ thống bôi trơn,cách sửa chữa và bảo dưỡng………………………….62
KẾT LUẬN ............................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................67
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ô tô giữ một vai trò rất quan trọng trong hoạt động và phát triển của xã hội. Ô tô sử dụng phổ biến để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong lĩnh vực quốc phòng. Nhiều tiến bộ khoa học và công nghệ mới đã được áp dụng nhanh chóng vào công nghệ chế tạo ô tô. Các tiến bộ khoa học đó đã được áp dụng nhằm mục đích giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái, đảm bảo an toàn cho xe, người, hàng hóa và tăng vận tốc trung bình cũng như tăng tính kinh tế của xe. Nền kinh tế của nước ta đang trên đường phát triển, hiện nay nhiều loại xe đã và đang sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam, các thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện thời tiết, khí hậu và địa hình phức tạp. Em đã chọn đề tài tốt nghiệp. ‘’Khai thác động cơ MZR lắp trên xe Mazda’’. Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu do kiến thức còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót và thiếu sót, nên mong các thầy cô giáo chỉ bảo. Qua đồ án tốt nghiệp em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa cơ khí động lực, đồng thời em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn: TS …………, người thầy đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 10….
Sinh viên thực hiện
………………..
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ
1.1. Tổng quan về xe Mazda 3
Mazda 3 phiên bản 2011, sử dụng động cơ MZR do Vinamazda phân phối động cơ MZR 1.6L, mô-men xoắn cực đại là 144 N.m, bố trí 4 xilanh thẳng hàng, DOHC, 16 valve, dung tích xilanh 1598cc, thời gian tăng tốc từ 0÷100 km/h trong 10,9 giây, sử dụng nhiên liệu xăng, mức tiêu thụ nhiên liệu 8,5÷5,2 lít/100km, 5 chỗ ngồi. Mazda 3 phiên bản 2011.
Thông số trọng lượng và kích thước xe thể hiện như bảng 1.1.
1.2. Đặc điểm kết cấu động cơ MZR
Động cơ MZR là động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, có hệ thống cam kép (DOHC), bố trí 4 xupap cho mỗi xilanh (hai xupap nạp và hai xupap thải), hai xupap khác loại đặt lệch nhau một góc 30. Nắp xy lanh được đúc liền bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được bố trí trên nắp xy lanh và được gá đặt bằng các nắp ổ trục. Trên động cơ MZR, thân máy cũng được đúc giống các động cơ cổ điển nhưng hoàn thiện hơn.
Thông số động cơ MZR thể hiện như bảng 1.3.
CHƯƠNG II
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ MZR
2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền.
Cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền của động cơ làm nhiệm vụ tiếp nhận lực do khí cháy sinh ra trong buồng cháy, truyền lực đó cho thanh truyền và biến thành mô men xoắn trên trục khuỷu để biến chuyển động tịnh tiến lên xuống của pít tông thành chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại, nhận năng lượng từ bánh đà hoặc các xy lanh khác để thực hiện các quá trình còn lại của chu trình công tác.
2.1.1 Nắp máy
Nắp máy là phần đậy phía trên xy lanh, nó có cấu tạo tương đối phức tạp bởi vì trong nó có rất nhiều các đường ống dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu và là chỗ chứa nhiều các bộ phận khác của động cơ.
2.1.2 Thân máy.
Thân máy của động cơ xăng MZR là thân máy được chế tạo bằng hợp kim nhôm. Phần dưới của khối thân máy được liên kết với các te dầu bằng các bu lông thông qua đệm làm kín. Trong thân máy có các khoang nước làm mát cho động cơ. Nước làm mát được cung cấp vào các khoang qua đường dẫn ở hai bên thành xy lanh. Khối thân máy có các vách ngăn để lắp ổ đỡ trục khuỷu.
2.1.3 Xy lanh
Xylanh được bố trí thành dãy dọc ở phần trên của thân máy (blốc xy lanh). Để tăng độ cứng vững, mép dưới thân máy được bố trí thấp hơn so với tâm trục khuỷu 50 mm, tại các vách ngang ở các ổ đỡ trục khuỷu có các gân tăng cường.
2.1.4 Các te
Cácte là nơi lắp trục khuỷu của động cơ và nhiều bộ phận khác. Trục khuỷu được lắp trên ổ đỡ bằng bi. Nắp ổ đỡ trục khuỷu được bắt với thân máy nhờ bulông, và được gia công cùng với thân máy. Do đó không được đổi chỗ các nắp ổ đỡ trục khuỷu.
Phía bên phải động cơ trên thân máy có khoan các đường dầu chính đưa dầu bôi trơn tới ổ đỡ trục khuỷu lên trục cam, ngoài ra còn có các đường ống đưa từ bơm lên bầu lọc.
Đệm nắp máy được làm từ amiăng có viền mép bằng đồng. Bề mặt có phủ bột chì chống dính. Độ vênh của nắp máy tối đa là 0,05mm.
2.1.5 Nhóm piston.
Các chi tiết của nhóm piston bao gồm : piston, các xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt piston và các chi tiết khác.
- Piston:
Piston chế tạo bằng hợp kim nhôm,nên khả năng truyền nhiệt của piston tăng → tăng sức bền, phần váy gọn nhẹ, đỉnh piston vát hình côn, chốt piston lắp với đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu bơi.
Thân piston có dạng hình côn, tiết diện ngang hình ôvan và có hai bệ để đỡ chốt piston, trên thân piston có phay rãnh phòng nở, tránh bó kẹt piston khi piston chuyển động trong xi lanh.
Xéc măng dầu có nhiệm vụ san đều lớp dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ thành xi lanh về cácte. Xéc măng dầu có các lỗ dầu và được lắp vào rãnh dưới cùng của piston; trong rãnh có lỗ nhỏ ăn thông với khoang trống phía trong piston. Khi lắp khe hở miệng xéc măng nằm trong khoảng 0,25¸0,6 mm. Xéc măng dầu được chế tạo từ gang.
- Chốt piston:
Chốt piston có nhiệm vụ nối piston với đầu nhỏ thanh truyền. Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim, sau đó thấm than hoặc tôi bằng dòng điện cao tần.
Chốt piston có dạng hình trụ rỗng được gia công tinh bề mặt ngoài, luồn qua bạc đầu nhỏ thanh truyền và gối lên hai bệ chốt piston.
2.1.6. Thanh truyền.
Thanh truyền có nhiệm vụ nối piston với chốt khuỷu của trục khuỷu và truyền lực khí thể từ piston cho trục khuỷu.
2.17. Trục khuỷu và bánh đà
- Trục khuỷu:trục khuỷu có nhiệm vụ tiếp nhận lực khí thể từ pít tông, lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của các chi tiết. Trục khuỷu có nhiệm vụ dẫn động các cơ cấu và bộ phận khác.
Trục khuỷu của động cơ được chế tạo bằng thép chất lượng cao.
Cấu tạo của trục khuỷu gồm: đầu trục khuỷu, cổ khuỷu, cổ trục, má khuỷu, đối trọng, đuôi trục khuỷu.
2.2. Cơ cấu phối khí và truyền động.
Cơ cấu phối khí trong động cơ ô tô bao gồm các xu-páp và một hệ cơ khí điều khiển chúng đóng mở đúng thời điểm. Các xu-páp đóng mở được nhờ chi tiết được gọi là trục cam, trục cam có các vấu cam đẩy các xu-páp lên và xuống.
2.2.1. Trục cam
Trục được làm bằng thép, cấu tạo bởi các các vấu cam và các cổ trục. Số lượng cam đúng bằng số xu páp, chúng được bố trí sao cho đảm bảo thứ tự nổ của các xi lanh của động cơ. Số cổ trục được tính toán, thiết kế tuỳ theo số lượng xi lanh và cách bố trí các xi lanh, sao cho đảm bảo độ cứng vững cho trục. Biên dạng cam quyết định thời điểm đóng, mở các xu páp, vì vậy nó phải được tính toán sao cho đảm bảo được các pha phối khí của động cơ theo như thiết kế, còn chiều cao của đỉnh cam thì quyết định độ mở của xu páp.
2.2.2. Dẫn động trục cam
Trên các động cơ đốt trong hiện nay phổ biến 3 phương pháp dẫn động trục cam: bằng bánh răng, bằng dây đai răng và bằng xích. Việc lựa chọn phương pháp dẫn động phụ thuộc vào vị trí bố trí trục cam, loại động cơ và truyền thống của hãng chế tạo.
Bánh răng chủ động được lắp ở đầu trục khuỷu của động cơ và truyền động cho bánh răng (hoặc các bánh răng) trên trục cam. Tỷ số truyền của các cặp bánh răng này bằng 2 đối với các động cơ 4 kỳ và bằng 1 đối với các động cơ 2 kỳ. Trong một số trường hợp các bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn, bơm nhiên liệu, bộ chia điện, ...
Đối với các động cơ có trục cam bố trí trên, ký hiệu DOHC (dual overhead camshaft) thì trục cam nằm trên nắp máy, do vậy dẫn động bằng đai và xích thuận lợi hơn nhiều so với dẫn động bánh răng. Hơn nữa, các dạng dẫn động này làm việc có độ ồn ít hơn nhiều so với dẫn động bánh răng.
2.2.3. Xu páp
Các xu páp được cấu tạo gồm 2 phần: đầu và thân. Đầu xu páp có hình đĩa, mặt làm kín (tỳ lên đế xu páp) được chế tạo vát hình côn (thường có góc nghiêng là 45°). Đế xu páp nằm trên nắp máy và cũng có mặt vát tương tự. Đế có thể được gia công trực tiếp trên nắp máy (nếu nắp máy đúc bằng gang) hoặc chế tạo thành chi tiết rời rồi ép vào nắp máy.
2.3. Các hệ thống chính của động cơ
2.3.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện ( nằm trong thùng xăng ) cấp xăng có áp suất qua bầu lọc theo đường ống vào các vòi phun ( van điện tử ). Trên đường ống có lắp các van điều chỉnh áp suất ở đầu vòi phun là 3,7 -4,1 MPa ở vòng quay định mức. Từ van điều chỉnh áp suất có đường hồi xăng về thùng.
2.3.2 Hệ thống làm mát của động cơ.
Hệ thống làm mát của động cơ có nhiệm vụ duy trì trạng thái nhiệt độ ổn định trong giới hạn cho phép của các chi tiết và đảm bảo hiệu suất cao nhất.
Động cơ MZR sử dụng hệ thống làm mát kiểu kín lưu thông tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước.
Khi mới vận hành, nhiệt độ thân máy còn thấp thì van hằng nhiệt đóng. Vì vậy, nước tuần hoàn không qua két nước (vòng tuần hoàn nhỏ) và nhanh chóng nóng lên đạt nhiệt độ vận hành, rút ngắn thời gian hâm nóng máy.
Hệ thống làm mát bao gồm các bộ phận cơ bản như: két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, lớp áo nước trong thân máy và nắp máy, các đường dẫn nước, két sưởi .
- Bơm nước và quạt gió
Bơm nước trên hệ thống làm mát của động cơ là bơm ly tâm, có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cưỡng bức trong hệ thống làm mát của động cơ.
Quạt gió có nhiệm vụ tạo được dòng không khí hút đi qua két nước để nâng cao hiệu quả làm nguội nước nóng sau khi đã làm mát cho động cơ. Quạt gió được lắp trên đầu phía trước của trục bơm nước. Các cánh quạt được chế tạo bằng thép lá.
Loại két nước dùng ống dẹt có sức cản không khí ít hơn và diện tích tản nhiệt lớn hơn 2-3 lần so với ống tròn nhưng loại ống này không bền và khó sửa chữa.
Kiểu ống tròn có ưu điểm là đơn giản dễ sửa chữa do làm bằng các ống tháo lắp được mà không hàn vào 2 ngăn chứa nước trên và dưới. Nếu tốc độ gió đi qua giàn ống truyền nhiệt lớn thì hiệu quả truyền nhiệt của loại ống tròn cũng tốt, do đó, kiểu ống tròn được dùng khá phổ biến trong các loại két nước của xe vận tải và máy kéo.
- Van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt có nhiệm vụ rút ngắn thời gian sấy nóng khi động cơ bắt đầu khởi động và tự động duy trì chế độ nhiệt của động cơ trong giới hạn cho phép.
Trên hệ thống làm mát của động cơ sử dụng van hằng nhiệt với chất giãn nở là hỗn hợp gồm 70% rượu êtyl và 30% nước.
Trong phần nắp máy được lắp hộp chứa chất giãn nở kiểu xi phông bằng đồng mỏng. Phần trên của hộp được liên kết với van bằng cán.
2.3.3 Hệ thống kiểm soát khí thải
Hệ thống kiểm soát khí xả giúp hạn chế lượng khí thải có hại cho con người và môi trường.Các chất có hại trong khí thải là nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu, khí lọt qua khe giữa piston và thành xy lanh và các khí này : CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô cacbon) và NOx (Nitơ ôxit).
- CO được sinh ra khi lượng ôxy đưa vào buồng đốt không đủ (cháy không hoàn toàn)
2C +O2 = 2CO
- Khi CO được hít vào trong cơ thể, nó hòa tan vào máu và làm hạn chế khả năng tải ôxy của máu. Hớt vào một lượng lớn CO có thể dẫn đến tử vong.
- HC được sinh ra trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn, cũng như CO. Ngoài ra HC còn sinh ra trong các trường hợp sau:
+ Khi nhiệt độ ở khu vực dập lửa thấp, chưa đạt tới nhiệt độ bốc cháy.
+ Khí nạp thổi qua trong thời gian lặp của xupap. Hỗn hợp không khí nhiên liệu càng giàu càng sinh ra nhiều HC.
Để giảm các chất khí có hại từ khí xả- trước hết ta dùng bộ trung hòa khí xả (TWC) 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.
2.3.4 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.
2.3.5 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.
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 cam.
+ Cảm biến nhiệt độ động cơ.
+ Cảm biến vị trí bướm ga.
+ Cảm biến vị trí bàn đạp ga.
+ Cảm biến kích nổ.
2.3.6 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 đó nổ, người ta làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấu.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ
3.1.Mục đích
- Tính toán chu trình công tác nhằm xác định các thông số của động cơ ở các quá trình trao đổi khí, quá trình nén, quá trình cháy và giãn nở sinh công.
-Xác định các tham số đặc trưng cho chu trình công tác và sự làm việc của động cơ, đó là tham số chỉ thị và tham số có ích.
- Trên cơ sở tham số của từng quá trình dựng đồ thị công để làm cơ sở cho việc tình toán động lực học, tính sức bền và đồ thị mài mòn các chi tiết của động cơ.
- Dựng đường đặc tính ngoài động cơ
- Để thực hiện cho quá trình tính toán, ta chon số liệu ban đầu.
3.2. Chọn các số liệu ban đầu
Chọn các số liệu ban đầu thể hiện như bảng 3.1.
3.3. Tính toán các quá trình của chu trình công tác
* Quá trình trao đổi khí
+ Mục đích: Xác định các thông số cuối quá trình nạp như áp suất pa và nhiệt độ Ta.
- Hệ số khí sót gr:
Thay số vào ta được: 0,0466
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Thay số vào ta được: 347,086 [0K]
*Quá trình nén:
+ Mục đích: Xác định các thông số như áp suất pc và nhiệt độTc cuối quá trình nén
- Áp suất cuối quá trình nénpc:
Thay số vào ta được: 1,99 [MN/m2]
- Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc:
Thay số vào ta được: 813,65 [0K]
* Quá trình cháy:
+ Mục đích: Xác định các thông số như áp suấtpz và nhiệt độTzcuối quá trình cháy
Tính toán tương quan nhiệt hóa:
Mục đích tính toán tương quan nhiệt hóa là xác định những đại lượng đặc trưng cho quá trình cháy về mặt nhiệt hóa để làm cơ sở cho việc tính toán nhiệt động.
- Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn một kg nhiên liệu ở thể lỏnglà:
Với xăng gC = 0,855; gH = 0,145 và gO = 0
Thay số vào biểu thức trên ta được: 0,512 [ Kmol / kgnl]
- Lượng không khí nạp thực tế vào xylanh ứng với 1kg nhiên liệu:
Thay số vào ta được: 0,4352 [ Kmol / kgnl]
- Từ phương trình nhiệt động(*) ta được:
Rút gọn phương trình trên ta được: 2,982.10-3.Tz2 + 25,172.Tz– 86100,5 = 0
- Áp suất cuối quá trình cháy pz được xác định theo công thức sau:
Thay số vào ta được: 7,0 [MN/m2]
*Kiểm nghiệm kết quả tính toán:
Với Tr= 11000K đã chọn thì sai số như sau: 1,96%
Kết luận: với sai số giữa tính toán và kiểm tra, ta có: 1,96%< 3%.Như vậy thông số đã chọn là hợp lý.
3.4. Các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ
* Các thông số chỉ thị
- Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết: pi
Thay số vào ta được: 1,2 [MN/m2]
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi : Là nhiên liệu tiêu hao cho một kW chỉ thị trong giờ gi đặc trưng cho tính kinh tế của chu trình thực tế:
Thay số: 206,5 [g/kWh]
- Hiệu suất chỉ thị hi:
(ở đây QT tính bằng [KJ/kgnl] và gi =[Kg/kWh].
Thay số vào ta được: 0,396
* Các thông số có ích
Các thông số có ích là những thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ.
Để tính các thông số có ích ta phải tính áp suất tổn hao cơ khí trung bình và hiệu suất
- Áp suất tổn hao cơ khí trung bình .
Động cơ có i = 4 và tỷ số:S/D = 1,072
Trong đó: đường kính xy lanh D=0,078 [m]
Hành trình công tác S=0,0836 [m]
Do đó khi mở bướm ga ta có:
pcơ = 0,05 + 0,0155 . CTB [MN/m2]
Thay số vào ta được: 0,3135 [ MN/m2]V
- Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge:
Thay số vào ta được: 279,4 [g/KWh]
- Công suất có ích của động cơ ở tốc độ quay tính toán Ne:
Động cơ MZR có: 78mm = 0,78dm; 83,6mm = 0,836dm.
Thay số vào ta được: Vh = 0,836 . (0,78/2)2 . 3,14 = 0,40 [dm3]
* So sánh Nemax và Ne tính
Thay số: 0,079%
* Kết luận phần tính nhiệt: Với sai số 0,079% < 3%,nên động cơ đảm bảo được yêu cầu so với thiết kế.
3.5. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác.
3.5.1. Khái quát
Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công tác xảy ra trong xy lanh động cơ trên hệ tọa độ p-V.Việc dựng đồ thị được chia làm hai bước:
+) Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết
+) Hiệu chỉnh đồ thị lý thuyết để được đồ thị công chỉ thị thực tế.
Đồ thị công chỉ thị lý thuyết được dựng theo kết quả tính toán chu trình công tác khi chưa xét các yếu tố ảnh hưởng của một số quá trình làm việc thực tế trong động cơ.
3.5.2. Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết
- Tính thể tích cuối quá trình nạp Va
Thay số vào ta được:
Va=0,177+1,598=1,775 [dm3]
Theo kết quả phần tính toán nhiệt, ta có:
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp: Ta=347,086 [0K]
- Áp suất cuối quá trình nạp: pa=0,085 [MN/m2]
- Nhiệt độ cuối quá trình nén: Tc=813,65 [0K]
- Áp suất cuối quá trình nén: pc=1,99 [MN/m2]
- Nhiệt độ cuối quá trình cháy: Tz=2612,2 [0K]
- Áp suất cuối quá trình cháy: pz=7,0 [MN/m2]
- Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở: Tb=1538,2 [0K]
- Áp suất cuối quá trình dãn nở: pb=0,412 [MN/m2
Bảng giá trị các điểm trên đường nén và dãn nở đa biến thê rhieenj như 3.1.
Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết hình thành đồ thị công chỉ thị thực tế
pz' = 0,9pz= 0,9. 7 = 6,3 [ MPa]
pc'' = 1,2pc= 1,2.1,99= 2,388 [Mpa]
Vẽ vòng tròn Brich để xác định dựa vào góc đánh lửa sớm 23o, góc mở sớm xupap nạp 64o, góc đóng muộn xupap nạp 24o, góc mở sớm xupap thải 50o và góc đóng muộn xupap thải 22o ta lần lượt xác đinh các điểm c’, c’’, r , f , ao như hình vẽ.
* Giá trị biến thiên của Gnl được xác định theo từng cặp giá trị tương ứng của ge vvà Ne theo biểu thức:
Gnl = geNe.10-3 [kg/h]
Trong đó: ge được tính bằng [kg/KW.h] và Ne [KW].
* Chọn giá trị của n biến thiên từ nmin = 600 [v/ph] đến nmax = 6000 [v/ph]. Kết quả tính toán của , , ,Gnl ứng với giá trị n được ghi trong bảng dưới đây.
Bảng giá trị Ne, Me, ge,Gnl ứng với từng giá trị của n thê rhieenj như bảng 3.2.
* Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ thể hiện như hình dưới:
CHƯƠNG 4
KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ MZR
4.1. NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN.
Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa dầu nhờn đến bôi trơn các bề mặt ma sát. Lọc sạch các chất cặn bẩn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt ma sát này. Ngoài ra, hệ thống bôi trơn còn có nhiệm vụ làm mát dầu nhờn để đảm bảo các tính năng lý - hoá của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo việc bôi trơn có hiệu quả.
4.1.1. Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát.
Hệ thống bôi trơn của các loại động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn đệm vào giữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau, nhằm mục đích ngăn cản hoặc giảm bớt sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt ma sát.
4.1.2. Làm mát ổ trục.
Sau một thời gian làm việc, công sinh ra từ quá trình cháy, do tổn thất ma sát sẽ chuyển thành nhiệt năng. Chính nhiệt năng này làm cho nhiệt độ của ổ trục tăng lên rất cao. Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát nóng dần lên quá nhiệt độ giới hạn cho phép, sẽ làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong vênh chi tiết...Dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trò làm mát ổ trục, tải nhiệt do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của ổ trục. So với nước, tuy rằng dầu nhờn có nhiệt hoá hơi khoảng 40470 Kcal/kg.
4.1.3. Tẩy rửa bề mặt ma sát.
Khi hai chi tiết kim loại ma sát với nhau, các mạt kim loại sẽ sinh ra trên các bề mặt ma sát, làm tăng mài mòn. Nhưng nhờ có lưu lượng dầu đi qua bề mặt ma sát đó, các mạt kim loại và cặn bẩn ở trên bề mặt được dầu mang đi, làm cho bề mặt sạch, giảm lượng mài mòn.
4.1.4. Bao kín buồng cháy.
Do có lớp dầu giữa hành xylanh và pittông, giữa xécmăng và rãnh xécmăng nên giảm được khả năng lọt khí xuống cacte. Ngoài bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn còn có tác dụng như lớp bảo vệ chống ăn mòn hoá học.
4.2. CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ ÔTÔ.
4.2.1. Yêu cầu.
Trong động cơ đốt trong, có nhiều bề mặt chuyển động tương đối với nhau tạo thành từng cặp như trục khuỷu - đầu to thanh truyền, chốt pittông - đầu nhỏ thanh truyền, pittông- xylanh, các cặp bánh răng....
4.2.2. Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn được chứa trong cácte.Khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền, dầu được múc và tung lên lúc thanh truyền dao động lắc. Nếu như mức dầu trong cácte bố trí xa thìa múc thì có thêm bơm dầu có kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng phụ 6, sau đó dầu nhờn được hắc tung lên. Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu, thìa múc hắc dầu lên một lần.
4.2.3 Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức.
Trong các động cơ đốt trong nói chung và động cơ ôtô nói riêng hiện nay đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức. Dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn, từ nơi chứa dầu được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần như đảm bảo các yêu cầu về bôi trơn làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát ổ trục của hệ thống bôi trơn.
a. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn chứa trong cácte 9 được bơm dầu 11 hút qua phao lọc 10 đến bầu lọc thô 13 rồi theo đường dầu chính 2 để đi bôi trơn các ổ trục khuỷu, trục cam.... Khi dầu qua bầu lọc thô 13 thì dầu được lọc sạch sơ bộ các chất cặn bẩn có kích thước hạt lớn. Một phần dầu (khoảng 15÷ 20%) lượng dầu bôi trơn do bơm cung cấp đi qua bầu lọc tinh 5 rồi trở về lại cácte.
* Ưu điểm:
Cung cấp lượng dầu bôi trơn khá đầy đủ cả về số lượng lẫn chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống tương đối cao.
* Nhược điểm:
Do chứa dầu trong cácte và phao hút lấp lửng, hơn nữa diện tích mặt thoáng lớn lại khó bố trí chiều cao tầng dầu nên khi động cơ làm việc ở những độ nghiêng lớn, dầu sẽ dồn về một phía. Như vậy, lượng dầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu.
b. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô.
Nguyên lý làm việc:
Chỉ khác hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt là trong hệ thống bôi trơn này có thêm hai bơm hút dầu từ cácte về thùng chứa. Sau đó, hai bơm dầu này sẽ chuyển dầu đi bôi trơn. Trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt, cácte chứa dầu bôi trơn còn ở đây là thùng chứa.
4.2.4 Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp.
Trên thực tế, đại đa số động cơ dùng kiểu bôi trơn này. Tức là kiểu bôi trơn vừa cưỡng bức vừa vung té. Trong đó thường bôi trơn các loại ổ trục bằng phương pháp cưỡng bức, còn bôi trơn các bề mặt rộng (như thành xylanh) hoặc các bề mặt ma sát nhỏ nhưng bố trí rải rác (như dàn cò mổ) dùng phương pháp vung té.
4.2.5. Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu nhờn vào nhiên liệu.
Loại bôi trơn này dùng trong động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ quét khí bằng hộp trục khuỷu - cácte. Nghĩa là hộp trục khuỷu - cácte là một khối kín đóng vai trò như một máy nén khí để quét khí cho xylanh theo kiểu quét ngang. Dầu nhờn được pha vào xăng với tỷ lệ thể tích (4÷5)%.
4.2.6. So sánh và đánh giá các phương pháp bôi trơn.
Trước hết ta chú ý đến tính có điều kiện của việc phân loại hệ thống bôi trơn. Chẳng hạn ở tất cả các động cơ mặt gương của xylanh đều được bôi trơn bằng cách vung dầu. Do đó có thể khẳng định là hệ thống bôi trơn là hệ thống bôi trơn cưỡng bức thuần tuý không dùng ở động cơ nào. Ngoài ra, ở trong nhiều trường hợp ranh giới giữa hệ thống bôi trơn cưỡng bức và hệ thống bôi trơn kiểu phối hợp bị xoá bỏ.
Do phương pháp dẫn dầu tới các gối đỡ không chắc chắn nên có nhiều khả năng xuất hiện ma sát nửa ướt. Mặc khác, mức chi phí dầu khi dùng phương pháp bôi trơn bằng cách vung té cao hơn khi dùng các loại hệ thống bôi trơn khác.
Những nhược điểm đó của hệ thống bôi trơn bằng cách vung té không thể bù lại được bởi ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản.
Từ những nhận xét trên cho phép khẳng định rằng hệ thống bôi trơn bằng cách vung té thuần tuý cũng như có sự lưu thông cưỡng bức là loại hệ thống bôi trơn rất cũ không thể đáp ứng được yêu cầu của hệ thống bôi trơn trên các loại động cơ hiện đại.
4.3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ MZR.
4.3.1. Bôi trơn trục khuỷu.
Trục khuỷu của động cơ MZR được đúc liền một khối bằng thép hợp kim bao gồm 5 cổ khuỷu và 4 chốt khuỷu. Bên trong trục khuỷu có khoang các đường đầu để bôi trơn bề mặt ma sát như chốt khuỷu, má khuỷu...Đầu trục khuỷu có phay hai rảnh then để lắp bánh răng dẫn động bơm cao áp, puly dẩn động bơm nước và máy phát. Bánh đà được lắp ở đuôi trục khuỷu bằng các bulông.
4.3.2. Bôi trơn nhóm pittông - thanh truyền.
Pittông được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của piston tương đối nhẹ, mp = 1,2 (kg). Trên piston có 3 rảnh để lắp xécmăng, vì tốc độ động cơ cao nên chỉ cần hai xécmăng khí để làm kín và một xécmăng dầu. Đỉnh piston được khoét lỏm ở gần lổ thông từ buồng cháy phụ nhằm tạo lưu động dòng khí và quá trình tạo hỗn hợp cháy tốt hơn, chiều sâu khoét lõm bằng 2 mm.
4.3.3. Bôi trơn cơ cấu phân phối khí.
Cơ cấu phân phối khí của động cơ MZR sử dụng phương án bố trí xupáp treo. Động cơ sử dụng 16 xupáp, gồm 8 xupáp thải và 8 xupáp nạp, để điều khiển việc nạp thải. Để dẫn động xupáp, động cơ dùng một trục cam bố trí trên nắp xylanh, đầu trục cam có một puly được dẫn động từ trục bơm cao áp thông qua bộ truyền đai.
4.4 KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN.
4.4.1. Phao hút dầu.
Phao hút dầu gồm có lưới lọc và ống dẫn dầu. Lưới lọc bằng đồng hoặc thép, cỡ mắt lưới đến 1 mm2, chủ yếu dùng để lọc sạch bọt bẩn và tạp chất có kích thước lớn. Phao hút dầu được lắp chặt với ống dẫn dầu. Nó được đặt cố định trên cácte dầu.
4.4.2. Bơm dầu nhờn.
Trong hệ thống bôi trơn, bơm dầu nhờn là một bộ phận rất quan trọng. Như ta đã biết, các động cơ hầu hết đều dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức, áp suất dầu được tạo ra nhờ bơm dầu.
Bơm dầu nhờn sử dụng trên động cơ MZR là loại bơm bánh răng một cấp với nguyên lý làm việc như sau:
Bơm bánh răng làm việc nhờ vào bánh răng dẫn động trên trục chủ động. Bánh răng chủ động được lắp cố định trên trục chủ động nhờ mối ghép then.
4.5 CÁC HỎNG HÓC CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN, CÁCH SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG.
4.5.1 ÁP SUẤT DẦU BÔI TRƠN GIẢM.
- Có thể do dầu ở đuờng ống dẫn dầu chính bị rò, bơm dầu hoặc các ổ trục khuỷu trục cam bị mòn.
- Mức dầu cacte quá thấp, không đủ dầu cung cấp. Dầu quá loãng hoặc không phù hợp.
4.5.2. ÁP SUẤT DẦU BÔI TRƠN TĂNG.
Áp suất dầu bôi trơn tăng thường ít xảy ra, trường hợp nếu có thì do các đường ông dẫn dầu bị tắc. Sử dụng dầu có độ nhớt cao.
Van giảm áp bị kẹt ở vị trí đóng.
Đồng hồ báo áp suất dầu bị hỏng.
4.5.3. HỎNG BƠM DẦU.
Bơm dầu hỏng có thể gây nên giảm áp suất trong hệ thống bôi trơn và làm giảm lưu lượng bơm dầu.
Các dạng hỏng của bơm dầu:
- Các bánh răng của bơm bị mòn, tróc rổ.
- Mặt làm việc bên trong thân bơm bị mòn.
- Van điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn bị mòn.
4.5.5. HỎNG KÉT LÀM MÁT.
a. Các dạng hỏng.
Đường ống trong ruột két bị bẩn, tít.
Két làm mát bị thủng.
b. Sửa chửa.
Ống làm mát bị bẩn, tít thì thông bằng que thông với khí nén và dầu hỏa.
Két bị thủng thi dùng phương pháp hàn đắp .
4.5.6. CÁC NGUYÊN NHÂN KHÁC ĐẾN HỎNG HỆ THỐNG BÔI TRƠN .
a. Thiếu dầu bôi trơn.
Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự tiêu hao dầu.
1. Tốc độ động cơ.
Tốc độ cao tạo ra nhiệt độ cao và hạ thấp nhiệt độ của dầu, làm cho dầu bôi trơn co thể đi vào trong buồng cháy của động cơ. Tốc độ cao cũng gia tăng độ ly
3. Sự mài mòn của động cơ.
Khi các chi tiết của động cơ bị mòn, sự tiêu hao dầu sẽ gia tăng. Các bạc lót bị mòn làm văng nhiều dầu lên thành xylanh.
b. Thừa dầu bôi trơn.
c. Dầu đen, dầu cặn bẩn nhiều mạt kim loại.
- Do khí cháy lọt xuống cácte.
- Muội than đóng nhiều trên đỉnh piston.
4.5.7. BẢO DƯỠNG.
Kiểm tra mực dầu:
Đậu xe ở những nơi bằng phẳng, tắt máy đợi một vài phút để dầu trở về máng dầu.
Tháo que thăm dầu và lau sạch nó. Cắm que thăm dầu trở vào rồi lấy ra xem mực dầu bám trên que để biết có cần thiết thêm dầu hay không.
Thay dầu:
Thay thế khi nó bị nhiễm bẩn. Dầu bôi trơn động cơ dần dần trở nên bẩn do sự hình thành muội than trong buồng đốt. Sự nhiễm dầu xảy ra do những hạt bụi nhỏ qua lọc khí và những hạt kim loại do sự mài mòn trong động cơ. Mặc dù lọc dầu lọc sạch được những hạt nhỏ nhưng không thể lọc sạch hoàn toàn.
Các thiết bị chỉ báo áp lực dầu cũng không cần thiết bảo dưỡng, khi chúng hư hỏng thì thay thiết bị mới.
KẾT LUẬN
Sau ba tháng được giao làm đồ án với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: TS…………… cùng các thầy trong bộ môn Động cơ - Khoa Động lực, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian. Với nhiệm vụ được giao, đồ án đã giải quyết được các vấn đề sau:
1. Giới thiệu chung về động cơ MZR.
2. Phân tích kết cấu động cơ MZR.
3. Tính toán kiểm nghiệm động cơ MZR ở chế độ Nemax.
4. Khai thác hệ thống bôi trơn động cơ MZR.
Do điều kiện về thời gian, quá trình tiếp xúc thực tế cũng như khả năng có hạn của bản thân nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy giáo. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS…………… cùng các thầy trong Bộ môn Động cơ - Khoa Động lực đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lại Văn Định, Đại cương động cơ đốt trong, HVKTQS 2006.
2. Hà Quang Minh, Lý thuyết động cơ đốt trong, NXBQĐND 2002.
3. Lại Văn Định - Vy Hữu Thành, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập 1, HVKTQS 1996.
4. Vy Hữu Thành - Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong, HVKTQS 2003.
5. Tài liệu về động cơ MZR (Tiếng Anh).
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"