MỤC LỤC
MỤC LỤC..........1
LỜI NÓI ĐẦU.. 2
Chương 1. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ VÀ PHƯƠNG TIỆN.. 3
1.1. Giới thiệu về tàu thủy Jacoby. 3
1.2. Giới thiệu động cơ Mitsubishi 4DQ50. 3
Chương 2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 4DQ50. 5
2.1.1. Thân máy. 5
2.1.2. Nắp xy lanh. 6
2.1.3. Nhóm piston. 7
2.1.4. Thanh truyền. 9
2.1.5. Trục khuỷu. 11
2.1.6. Bánh đà. 12
2.2. Cơ cấu phối khí 13
2.3. Hệ thống làm mát 14
2.3.1. Bơm nước và quạt gió. 15
2.3.2. Két nước. 16
2.3.2. Van hằng nhiệt 16
2.4. Hệ thống bôi trơn. 17
2.4.1. Bơm dầu. 18
2.4.2. Bầu lọc dầu. 18
2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 19
2.5.1. Bơm nhiên liệu. 20
2.5.2. Vòi phun. 21
2.5.3. Bầu lọc nhiên liệu. 22
2.6. Hệ thống nạp – thải 22
2.7. Hệ thống khởi động. 23
Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ…24
3.1. Mục đích tính toán. 24
3.2. Lựa chọn các số liệu ban đầu. 24
3.3. Tính toán các quá trình của chu trình công tác. 26
3.4. Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ 31
3.5. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác. 33
3.6. Dựng đường đặc tính ngoài của động cơ. 37
Chương 4. KHAI THÁC CƠ CẤU PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 4DQ50 39
4.1. Tổng quan về cơ cấu phối khí của động cơ diesel 39
4.1.1. Công dụng. 39
4.1.2. Yêu cầu. 39
4.1.3. Phân loại 40
4.2. Khảo sát cơ cấu phối khí động cơ Misubishi 4DQ50. 44
4.2.1. Sơ đồ cấu tạo. 44
4.2.2. Nguyên lý hoạt động. 45
4.2.3. Kết cấu các chi tiết chính của cơ cấu phối khí động cơ Misubishi 4DQ50 46
4.2.3.1. Xupap. 47
4.2.3.2. Ống dẫn hướng xupap. 48
4.2.3.3. Lò xo xupap. 48
4.2.3.4. Con đội 49
4.2.3.5. Cò mổ. 49
4.2.3.6. Đũa đẩy. 50
4.2.3.7. Trục cam. 50
4.3. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí 51
4.3.1. Một số dạng hư hỏng chính. 51
4.3.2. Các phương pháp kiểm tra phân loại chi tiết. 51
4.3.3. Phương pháp kiểm tra sữa chữa các chi tiết của cơ cấu phối khí động cơ Mitsubishi 4DQ50. 51
KẾT LUẬN.. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 63
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp ô tô đang dần đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành kinh tế xã hội. Nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến đã được nhanh chóng áp dụng trong công nghiệp chế tạo ô tô. Các tiến bộ khoa học được áp dụng nhằm mục đích giảm cường độ lao động cho người lái, tăng tính an toàn cho người lái và hàng hóa, tăng vận tốc cũng như tính kinh tế nhiên liệu cho xe.
Nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển, nhiều loại xe hiện đại đã và đang được sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam, với các thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình Việt Nam. Ở nước ta hiện tại chủ yếu là khai thác và sử dụng các thế hệ xe sản xuất tại nước ngoài với nhiều chủng loại khác nhau. Do vậy việc tìm hiểu, đánh giá, kiểm nghiệm các hệ thống, cụm, cơ cấu cho xe là hết sức cần thiết để có được biện pháp khai thác xe hiệu quả nhất.
Theo sự phân công của bộ môn Động cơ - Khoa Động lực, em được giao nhiệm vụ làm đồ án tốt nghiệp “Khai thác động cơ Misubishi 4DQ50 lắp trên xe Mitsubishi”.
Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo và các bạn cùng lớp, đặc biệt là: TS.…………... Do thời gian làm đồ án có hạn và kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế nên trong quá trình làm đồ án vẫn còn tồn tại nhiều thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy giáo để em có thể hoàn thiện đồ án hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
Chương 1
GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ VÀ PHƯƠNG TIỆN
1.1. Giới thiệu về tàu thủy Jacoby
Tàu Jacoby được sản xuất năm 1979 tại Hà Lan, tàu được làm từ thép ,có chiều dài 10,06 m và rộng 3,51 m. Tàu Jacoby được trang bị động cơ diesel Misubishi 4DQ50 công suất 50 mã lực. Tàu có 6 phòng và 1 cabin, phòng bếp có 3 bếp ăn, có phòng vệ sinh và nhà tắm đầy đủ tiện nghi. Các thiết bị an toàn của tàu gồm có: Bình chữa cháy, phao cấp cứu, áo phao, máy bơm.
1.2. Giới thiệu động cơ MITSUBISHI 4DQ50
Động cơ Misubishi 4DQ50 được sản xuất bởi hang Misubishi.Đây là loại động cơ diesel 4 kỳ, 4 xylanh được bố trí 1 hàng.Đây là loại động cơ diesel cỡ nhỏ công suất 40 mã lực, thường được lắp trên các tầu du lịch do Hà Lan sản xuất. Động cơ Misubishi 4DQ50 có dung tích xy lanh 2,083 l sử dụng 8 xupap (2xupap cho 1 xy lanh).
Các thông số kỹ thuật của động cơ MITSUBISHI 4DQ50 được thê rhieenj như bảng 1.1.
Chương 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 4DQ50
2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ.Trong hành trình dãn nở nó có nhiệm vụ nhận và biến đổi lực khí thể do đốt cháy nhiên liệu thành momen quay của trục khuỷu. Ở các hành trình khác biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu qua thanh truyền thành chuyển động tịnh tiến của piston.
2.1.1. Thân máy
Thân máy cùng với nắp xylanh là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm, các chi tiết của động cơ. Cụ thể trên thân máy bố trí xylanh hệ trục khuỷu, và các bộ phận truyền động để dẫn động các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ như trục cam, bơm nhiên liệu, bơm nước, quạt gió, bơm dầu…
Điều kiện làm việc của thân máy rất phức tạp: Chịu lực tác dụng lớn,luôn thay đổi cả phương chiều và trị số. Chịu nhiệt độ cao, áp suất dầu lớn. Chịu lực do các bộ phận chuyển động gây ra. Chịu rung lắc lúc động cơ làm việc.
2.1.2. Nắp xy lanh
Nắp xylanh đậy kín một đầu xylanh, cùng với piston và xylanh tạo thành buồng cháy, buồng cháy động cơ Misubishi 4DQ50 là dạng buồng cháy xoáy lốc. Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xylanh.
Điều kiện làm việc của nắp xylanh rất khắc nhiệt như nhiệt độ cao, áp suất khí thể rất lớn và bị ăn mòn hóa học bởi các chất ăn mòn trong sản phẩm cháy.
2.1.3. Nhóm piston
Các chi tiết của piston bao gồm: piston, các xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt piston và các chi tiết khác.
2.1.3.1. Piston
Piston cùng với các chi tiết khác như xylanh, nắp xylanh 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.
2.1.3.2. Xéc măng
Trên phần đầu pít tông động cơ Misubishi 4DQ50 có hai xéc măng khí và một xéc măng dầu. Bề mặt làm việc của xéc măng được phủ lớp Crôm. Xéc măng khí thứ nhất và thứ hai có tiết diện hình thang. Xéc măng dầu loại tổ hợp có lò xo xoắn.
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 các te. Xéc măng dầu có các lỗ dầu và được lắp vào rãnh dưới cùng của pít tông. Trong rãnh có lỗ nhỏ ăn thông với khoang trống phía trong pít tông. Vật liệu chế tạo xéc măng dầu bằng gang.
2.1.3.3. Chốt piston
Chốt piston là chi tiết nối piston và đầu nhỏ thanh truyền, tạo khớp quay giữa piston và đầu nhỏ thanh truyền. Tuy có kết cấu đơn giản nhưng chốt piston có vai tròn quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ.
2.1.4. Thanh truyền
Thanh truyền là chi tiết nối giữa cụm pít tông và trục khuỷu. Thanh truyền dùng để biến chuyển động tịnh tiến của pít tông thành chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại.
Thanh truyền được chế tạo bằng thép hợp kim, được nhiệt luyện để tăng độ cứng vững. Đầu nhỏ thanh truyền có ép bạc lót dạng hình trụ (ép chặt) liền bằng đồng thanh.Đầu to thanh truyền lắp bạc lót dạng hai nửa.
2.1.5. Trục khuỷu
Trục khuỷu cùng với thanh truyền, piston, biến công dãn nở của hỗn hợp khí cháy thành chuyển động quay của trục khuỷu, đưa công suất tới các phụ tải. Nhận năng lượng của bánh đà, sau đó truyền tới thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí.
Trục khuỷu được gia công các đường dẫn dầu bôi trơn đến các cổ và chốt khác của trục khuỷu. Chốt khuỷu cũng được làm rỗng để giảm trọng lượng và chứa dầu bôi trơn.
2.1.6. Bánh đà
Bánh đà có nhiệm vụ tích lũy năng lượng (khi MX > MC) và giải phóng năng lượng (khi MX < MC) đảm bảo trục khuỷu động cơ quay đồng đều ở các chế độ làm việc. Dùng để khởi động động cơ, giảm tải tức thời khi xe bắt đầu khởi hành và truyền mô men quay tới hệ thống truyền động của xe.
2.2. Cơ cấu phối khí
Cơ cấu phối khí (hình 2.10) có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ. Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp khí nạp hoặc không khí mới vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế. Trong quá trình làm việc không khí sạch và nhiên liệu được cấp vào xilanh động cơ ứng với các thời điểm xác định.
2.3. Hệ thống làm mát
Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng cháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao.Nhiệt độ các chi tiết cao có thể dẫn đến các tác hại đối với các động cơ:Giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ các chi tiết. Bó kẹt giữa các cặp chi tiết chuyển động như piston – xylanh, trục khuỷ - bạc lót.Giảm hệ số nạp nên giảm công suất động cơ.
2.3.1. Bơm nước và quạt gió
Bơm nước trên hệ thống làm mát của động cơ là bơm ly tâm có nhiệmvụ cung cấp nước tuần hoàn cưỡng bức trong hệ thống làm mát của động cơ. Được dẫn động bằng đai từ trục khuỷ động cơ. Bơm nước của động cơ Misubishi 4DQ50 là loại bơm ly tâm.
2.3.2. Két nước
Két nước là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để truyền nhiệt từ nước làm mát cho dòng không khí chuyển động qua. Ngăn trên có miệng đổ nước và được đậy bằng nắp.
2.3.3. 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.
2.4. Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng như tăng tuổi thọ của các chi tiết.
2.4.1. Bơm dầu
Bơm dầu có nhiệm vụ cung cấp dầu dưới áp suất cao vào đường dầu chính của động cơ và đến két làm mát.
2.4.2. Bầu lọc dầu
Bầu lọc dầu có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất cơ học do sự mài mòn cơ học các chi tiết của động cơ, các loại bụi từ không khí lẫn vào các sản vật cháy có chứa trong dầu.
2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt đúng thời điểm, đúng chế độ để cùng với không khí tạo thành môi chất công tác cho động cơ. Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo tốt các yêu cầu.
2.5.1. Bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu thấp áp và cao áp được bố trí chung một cụm. Bơm nhiên liệu thấp áp kiểu bánh răng ăn khớp ngoài. Cụm bơm cao áp với hai phân bơm.
2.5.2. Vòi phun
Vòi phun dùng để phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào không gian thể tích buồng cháy động cơ.Vòi phun gồm có đầu vòi phun và thân vòi phun, được bắt chặt vào mặt quy lát bằng ống ép và bulông.Nhiên liệu từ bơm cao áp qua ống cao áp dẫn đến vòi phun và được phun trực tiếp vào buồng cháy.
2.5.3. Bầu lọc nhiên liệu
Trong nhiên liệu diesel luôn luôn tồn tại một lượng tạp chất nhất định. Lượng tạp chất này khi sử dụng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến tính kinh tế động cơ như làm giảm công suất động cơ gây nhiều muội than và đặc biệt là làm tăng sự mài mòn các chi tiết như bộ đội xylanh piston bơm cao áp....
2.6. Hệ thống nạp – thải
Hệ thống nạp thải có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không khí- nhiên liệu vào buồng cháy để thực hiện quá trình cháy của động cơ, đồng thời đưa sản phẩm cháy từ buồng cháy thoát ra ngoài.
2.7. Hệ thống khởi động
Nhiệm vụ của hệ thống khởi động là dùng một nguồn năng lượng bên ngoài quay trục khuỷu động cơ đến một tốc độ tố thiếu nào đó, đảm bảo cho nhiên liệu đưa vào động cơ có thể đốt cháy được và sau đó động cơ có thể tự làm việc được.
Chương 3
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ Nemax
3.1. Mục đích tính toán
Để tính toán kiểm nghiệm động cơ ta sử dụng phương pháp khi tính toán chu trình công tác được giới thiệu trong sách “Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong”.
Mục đích của việc tính toán là xác định các chỉ tiêu về kinh tế, hiệu quả của chu trình công tác và sự làm việc của động cơ ở Việt Nam. Kết quả tính toán cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình.
Trong chương 3 sẽ trình bày nội dung tính toán kiểm nghiệm động cơ Misubishi 4DQ50 ở chế độ Neđm. Ta lựa chọn các số liệu ban đầu phù hợp với động cơ để phục vụ cho quá trình tính toán kiểm nghiệm.
3.2. Lựa chọn các số liệu ban đầu
Bảng các thông số ban đầu thể hện như bảng 3.1.
3.3. Tính toán các quá trình của chu trình công tác
3.3.1. Tính toán 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 γr: 0,030.
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta: 329,126 [0K]
- Áp suất cuối quá trình nạp pa: 0,088 [MPa]
3.3.2. Tính toán quá trình nén
Mục đích: xác định các thông số như áp suất pc và nhiệt độ Tc ở cuối quá trình nén.
- Áp suất cuối quá trình nén pc: 3,449 [MPa]
- Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc: 872,479 [0K]
3.3.3. Tính toán quá trình cháy
Mục đích tính toán: xác định các thông số cuối quá trình cháy như áp suất pz và nhiệt độ Tz.
Việc tính toán được chia làm hai giai đoạn:
+ Tính toán tương quan nhiệt hóa:
Mục đích việc 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 cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu thể lỏng là:
+ gC, gH, gO là thành phần nguyên tố tính theo khối lượng của cácbon, hydro và ô xy tương ứng chứa trong 1kg nhiên liệu. Trị số các thành phần đó với diesel được lấy gần đúng như sau:
gC = 0,86; gH = 0,13; gO = 0,0q.
Thay số vào ta được: 0,049 [kmol/kgnl]
- Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β0 được tính theo công thức: 1,047
+ Tính toán tương quan nhiệt động:
- Mục đích xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz.
- Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác ở cuối quá trình nén mcvc:
mcvc = 20,223 + 1,742.10-3.Tc = 20,223 + 1,742.10-3.872,479 = 21,741[kJ/kmol.độ]
- Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của khí thể tại điểm z, mcvz:
Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình mcvz: mcvz = 20,755 + 0,0025.Tz [kJ/kmol.độ]
Thay các giá trị mcvc; mcvz; mcpz; λp vào phương trình (*):
(*) => 64860,245 = 2,65.10-3.Tz2 + 30,813.Tz (**)
Giải phương trình bậc hai (**), lấy giá trị nghiệm Tz dương, loại bỏ giá trị nghiệm âm, được: Tz= 2091,7 [oK]
Tỷ số dãn nở sớm ρ: ρ =1,252.
3.3.4. Tính toán quá trình dãn nở
Mục đích: xác định các giá trị áp suất pb và nhiệt độ Tb ở cuối quá trình dãn nở.Động cơ diesel, quá trình cháy kết thúc trên hành trình dãn nở và quá trình dãn nở còn lại được tính trên một phần hành trình pít tông ứng với tỷ số dãn nở muộn δ=Vb/Vz. Do đó các thông số của quá trình dãn nở được tính với δ.
3.3.5. Kiểm tra kết quả tính toán
Thay số vào ta được: 860,9 [0K]
Kết luận: Với sai số ΔTr = 4,34% < 5%, các thông số đã chọn là hợp lý.
3.4. Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ
3.4.1. Các thông số chỉ thị
Các thông số chỉ thị đặc trưng cho chu trình công tác của động cơ. Khi xác định các thông số chỉ thị, không kể đến các dạng tổn thất về công mà chỉ xét các tổn thất về nhiệt.
- Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi: pi = 0,918. 0,96 = 0,882 [MPa]
Với: φd là hệ số điền đầy đồ thị công. Động cơ diesel 4 kỳ, buồng cháy phân chia: φd = 0,9 ÷ 0,96. Chọn φd = 0,96.
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: gi =192,2 [g/kW.h]
3.4.2. Các thông số có ích
Các thông số có ích là những thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ. Xác định giá trị áp suất tổn hao cơ khí trung bình pcơ:
Thứ tự tính toán như sau:
Áp suất tổn hao cơ khí trung bình pcơ:
Động cơ diesel 4 kỳ, buồng cháy xoáy lốc:
pcơ= 0,015 + 0,0156.CTB [MPa] = 0,015+ 0,0156.7,2= 0,116 [MPa]
Hiệu suất có ích ηe: ηe = ηi. ηcơ = 0,441.0,868 = 0,382
Kết luận: Với sai số ΔNe = 2,48% < 3%, các thông số đã chọn ban đầu là hợp lý
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 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: 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
Ở đồ thị công chỉ thị lý thuyết, thay chu trình thực tế bằng chu trình kín a-c-y-z-b-a. Trong đó quá trình cháy nhiên liệu được thay bằng quá trình cấp nhiệt đẳng tích c-y và cấp nhiệt đẳng áp y-z, quá trình trao đổi khí được thay bẳng quá trình rút nhiệt đẳng tích b-a.
- Thể tích cuối quá trình cháy Vz: Vz = ρ.Vc = 1.0,039 = 0,039 [dm3]
- Thể tích cuối quá trình nạp Va
Giá trị của Va được xác định theo công thức sau:
Va = Vc + Vh [dm3]
Thay số vào ta được:
Va = 0,039 + 0,55 = 0,589 [dm3]
Phương pháp lập bảng dựa vào phương trình của quá trình nén và dãn nở đa biến.
Các điểm trên đường nén (Vn, pn) và dãn nở (Vd, pd) thể hiện như bảng 3.1.
* Đồ thị công chỉ thị lý thuyết:
Các đường trên đồ thị công chỉ thị lý thuyết như sau:
+ c-y là quá trình cấp nhiệt đẳng tích.
+ y-z là quá trình cấp nhiệt đẳng áp.
+ z-b là quá trình cháy giãn nở đa biến (quá trình sinh công).
+ b-a là quá trình rút nhiệt đẳng tích.
3.5.3. Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế
Để được đồ thị công thực tế, ta gạch bỏ các phần diện tích I, II, III, IV trong đồ thị công lý thuyết.
Diện tích I do góc phun sớm nhiên liệu. Diện tích II xuất hiện do quá trình cháy diễn ra với thể tích luôn luôn thay đổi. Áp suất lớn nhất pz’ bằng giá trị pz bởi trong quá trình cháy thì nhiên liệu vẫn được phun vào. Diện tích III biểu thị tổn hao của công dãn nở do xu páp thải mở sớm.
3.6. Dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
Đường đặc tính ngoài của động cơ biểu thị sự phự thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích Ne, mô men xoắn có ích Me, lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ Gnl và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge vào tốc độ quay của trục khuỷu n(v/ph) khi bướm ga mở hoàn toàn. Qua đó để đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chính của động cơ khi tốc quay trục khuỷu thay đổi.
Động cơ được kiểm nghiệm ở chế độ công suất định mức Neđm ở số vòng quay nđm = 2300 vòng/phút. Các giá trị Neđm ở số vòng quay định mức nđm như sau: Neđm = 29,84 [kW]; Me= 123,954 [N.m]; ge= 221,5 [g/kW.h].
Chương 4
KHAI THÁC CƠ CẤU PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 4DQ50
4.1. Tổng quan về cơ cấu phối khí của động cơ diesel
Công suất động cơ phụ thuộc rất lớn vào thành phần và khối lượng khí nạp. Rõ ràng rằng lượng không khí đi vào xilanh trong quá trình nạp sẽ phụ thuộc vào việc xilanh động cơ được thải sạch ở mức độ nào đó trong chu kỳ trước của động cơ.
4.1.1. Công dụng
Cơ cấu phân phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ. Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp khí nạp hoặc không khí mới vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế.
4.1.2. Yêu cầu
- Đóng mở xupap đúng thời gian quy định và đúng pha phối khí
- Độ mở đủ lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực
- Quá trình trao đổi khí phải hoàn hảo, nạp đầy thải sạch
- Đóng xupap phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, không bị cháy do lọt khí
- Làm việc êm dịu, tuổi thọ, độ tin cậy cao
4.1.3. Phân loại
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng.
4.1.3.1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo trục cam bố trí trên nắp máy.
Khi động cơ làm việc thông qua cơ cấu truyền động đến trục cam 6 làm cho trục cam 6 quay. Khi bề mặt làm việc của cam 6 tác động vào con đội 5 làm cho nó chuyển động đi xuống, tác động vào đuôi xupáp 1 làm cho xupáp 1 chuyển động đi xuống dẫn đến mở thông cửa nạp với bên trong xi lanh nếu như ở xupáp nạp và bên trong xi lanh với bên ngoài cửa xả nếu như ở xupáp xả, lúc này lò xo 3 bị nén lại.
4.1.3.2. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo loại trục cam bố trí trên thân máy
Khi động cơ làm việc nhờ sự dẫn động từ trục cơ làm cho trục cam quay. Khi bề mặt làm việc của vấu cam 11 tác động vào con đội 10 làm cho con đội chuyển động đi lên, dẫn đến đũa đẩy 9 cũng chuyển động đi lên, khi đũa đẩy 9 chuyển động đi lên thì sẽ tác động vào đuôi đòn bẩy 6 làm cho đuôi đòn bẩy 6 chuyển động đi lên và xoay xung quanh trục của nó dẫn đến đầu đòn bẩy 6 chuyển động đi xuống tác động vào đuôi xupáp 5 làm cho xupáp chuyển động đi xuống lúc này lò xo 2 bị nén lại.
4.1.3.3. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt.
Khi động cơ làm việc thông qua dẫn động từ bánh răng trục khuỷu 10 làm cho trục cam 8 quay, khi trục cam quay vấu cam sẽ tác động lên con đội 7 làm cho con đội chuyển động đi lên và tác dụng vào đuôi xupáp 1 làm cho xupáp chuyển động đi lên lúc này lò xo 3 bị nén lại.
4.2. Khảo sát cơ cấu phối khí động cơ Misubishi 4DQ50
4.2.1. Sơ đồ cấu tạo.
Cơ cấu phối khí động cơ Misubishi 4DQ50 là loại cơ cấu phối khí dùng xupap treo, trục cam bố trí trên thân máy. Xupap được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy.
4.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Khi động cơ làm việc nhờ sự dẫn động từ trục cơ làm cho trục cam quay. Khi bề mặt làm việc của vấu cam 15 tác động vào con đội 14 làm cho con đội chuyển động đi lên, dẫn đến đũa đẩy 13 cũng chuyển động đi lên, khi đũa đẩy 13 chuyển động đi lên thì sẽ tác động vào đuôi cò mổ 6 làm cho đuôi cồ mổ 6 chuyển động đi lên và xoay xung quanh trục của nó dẫn đến đầu cò mổ 6 chuyển động đi xuống tác động vào đuôi xupáp 7 làm cho xupáp chuyển động đi xuống lúc này lò xo bị nén lại.
4.2.3. Kết cấu các chi tiết chính của cơ cấu phối khí động cơ Misubishi 4DQ50
4.2.3.1. Xupap
Xupap là chi tiết cho khí nạp vào buồng đốt và cho khí cháy ra ngoài với thời gian ngắn trong một chu kỳ làm việc của piston. Xupap hoạt động được theo chiều thẳng đứng nhờ vào ống dẫn hướng xupap.
Miệng xupap được vát 450 để được đóng kín với đế xupap và dẫn nhiệt truyền qua xupap khi xupap đóng kín. Xupap được làm bằng thép chịu nhiệt.
Về tải trọng nhiệt: xupap thải làm việc trực tiếp với khí thải có nhiệt độ khoảng 1000 – 1200 0C và với tốc độ dòng khí vào cỡ 400 – 600 (m/s), xupap thải thường quá nóng và bị mòn.
- Phần thân xupap.
Thân xupap nạp và thải có dạng hình trụ dài. Chỗ chuyển tiếp giữa thân và nấm có góc lượn.
- Đuôi xupap.
Phần đuôi xupap trực tiếp va đập với con đội do đó mặt trên của phần đuôi phải được tôi cứng. Ở phần đuôi xupap có đoạn khoét rãnh để lắp móng hãm.
4.2.3.2. Ống dẫn hướng xupap.
Ống dẫn hướng xupap làm nhiệm vụ dẫn hướng thân xupap. Để đảm bảo độ chính xác thẳng hàng giữa mặt xupap và bệ đỡ, lỗ dẫn hướng phải trùng tâm với đế xupap. Để dẫn hướng được xupap và để dễ gia công sửa chữa, thay thế cũng như có thể dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng được chế tạo rời rồi lắp vào nắp xilanh.
4.2.3.3. Lò xo xupap.
Lò xo xupap có nhiệm vụ giữ cho xupap đóng kín sát vào đế xupap không cho khí nén trong buồng đốt bị lọt ra ngoài. Lò xo xupap giữ cho các chi tiết làm việc của xupap nạp và xả theo sự điều khiển của các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi xupap chuyển động do đó đóng mở xupap chính xác theo biên dạng cam. Lò xo chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ và chịu dao động.
4.2.3.4. Con đội
Con đội là chi tiết máy truyền lực trung gian dùng để truyền chuyển động từ trục cam đến xupap thông qua đũa đẩy và đòn bẩy. Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực nén lò xo xupap và lực quán tính của các chi tiết chuyển động.
4.2.3.7. Trục cam.
Trục cam nhận mô men từ trục khuỷu qua bánh răng trung gian, biến chuyển động quay của cam thành chuyển động tịnh tiến của các con đội, đũa đẩy, qua cò mổ để đóng mở xu páp.
Trục cam chịu uốn và xoắn. Các cổ trục và bề mặt cam chịu ma sát trượt gây mài mòn nhanh, đặc biệt cam chịu trải trọng mang tính va đập.
Trục cam động cơ làm bằng thép man gan. Cổ trục và cam được tôi cao tần đạt độ cứng 54 ÷ 62 HRC, chiều sâu lớp thấm tôi từ 2 ÷ 2,5 mm, sau đó được mài bóng.
4.3. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí
4.3.1. Một số dạng hư hỏng chính.
Xupap và đế xupap là các chi tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nhất vừa chịu lực ma sát lại vừa chịu va đập. Thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao đặt biệt là xupáp thải. Do đó bề mặt làm việc của xupáp và đế xupáp không những bị mòn mà còn bị cháy rỗ dẫn đến đóng không kín gây lọt khí làm giảm công suất, tăng lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ.
4.3.2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết:
Khi tháo và rửa sạch, các chi tiết được kiểm tra, phân loại để xác định phương án xử lý. Các chi tiết được phân làm 3 nhóm: Các chi tiết được dùng lại không phải sửa chữa, các chi tiết cần được phục hồi, sửa chữa và các chi tiết hư hỏng bỏ đi.
Việc kiểm tra phân loại các chi tiết bao gồm các công việc đo đạc, quan sát, kiểm tra chi tiết và so sánh kết quả đo với các tiêu chuẩn kĩ thuật kiểm tra để quyết định phương án xử lý.
4.3.3. Phương pháp kiểm tra sữa chữa các chi tiết của cơ cấu phối khí động cơ Mitsubishi 4DQ50
4.3.3.1. Kiểm tra sữa chữa xupap
Kiểm tra xupap thường dùng bằng mắt thường như hiện tượng cháy, rổ, xướt, mòn sâu ở mặt côn của nấm, mặt côn tiếp xúc với móng hãm bị mòn quá nhiều thì xupáp cần được thay thế.
Nếu xupáp bị bám muội than: Tẩm dầu diezel (để vài phút), dùng mũi cạo nhẹ tránh trầy xướt bề mặt. Sau đó dùng xăng rửa sạch.
4.3.3.2. Kiểm tra sữa chữa ống dẫn hướng
Ống dẫn hướng phải kiểm tra sữa chữa nếu cần thay mới. Ống dẫn hướng còn là chi tiết chuẩn để gia công sữa chữa hoặc thay mới xupáp và đế xupáp.
Thông thường thì ống dẫn hướng mòn hơn thân xupáp. Khe hở cho phép giữa 2 chi tiết này là không lớn hơn 0,1 (mm). Nếu lớn hơn cần thay mới ống.
4.3.3.3. Kiểm tra sữa chữa đế xupáp
Phương pháp kiểm tra:
- Dùng mắt thường để quan sát các vết rỗ và mòn trên đế xupáp, dùng bột phấn để kiểm tra các vết nứt của đế.
- Dùng dầu hỏa để kiểm tra độ kín của đế và của xupáp.
4.3.3.4. Kiểm tra sữa chữa lò xo xupáp
Dùng dụng cụ chuyên dùng có đồng hồ đo để kiểm tra chiều cao của lò xo khi bị nén. Lực nén lớn nhất để kiểm tra là 390 N và chiều cao tương ứng là 26,68 (mm). Nếu lò xo không đạt được yêu cầu này cần phẩi thay thế.
4.3.3.6. Kiểm tra sữa chữa trục cam
Việc kiểm tra trục cam trước tiên phải thực hiện bằng quan sát để phát hiện các hư hỏng như: xướt, rổ, mẻ bề mặt cam, rãnh then bị biến dạng. Nếu trục cam không có các hư hỏng nặng thì cần kiểm tra độ cong vênh của trục, độ mòn các cổ trục và vấu cam để sữa chữa.
Chú ý ép bạc vào vị trí sao cho các lỗ dầu trùng với các lỗ dầu trên thân máy.
Sau khi lắp xong cần kiểm tra độ thẳng tâm của chúng.
KẾT LUẬN
Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, bằng những kiến thức đã được học, được tích luỹ ở nhà trường, với sự nổ lực của bản thân trong việc sưu tầm, thu thập tài liệu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong bộ môn xe quân sự và thầy giáo hướng dẫn: TS ……………. nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những nội dung đã đề ra.
- Giới thiệu chung về động cơ và phương tiện.
- Phân tích đặc điểm kết cấu của động cơ 4DQ50.
- Tính toán chu trình công tác của động cơ tại chế độ Nemax.
- Khai thác cơ cấu phối khí của động cơ 4DQ50.
Qua quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án, do kiến thức, lý luận, kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án còn có những sai sót. Em rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy giáo trong bộ môn xe quân sự và các bạn trong lớp để cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn và bản thân em cũng được hoàn thiện hơn, để phục vụ cho công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy trong bộ môn xe quân sự và thầy giáo: TS……………. đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án.
Em xin chân thành cám ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vũ Đức Lập. Lý thuyết ô tô quân sự. Học viện kỹ thuật quân sự - Hà Nội 2002.
[2]. Phạm Đình Vy. Cấu tạo ô tô quân sự (Tập 2). Nhà xuất bản quân đội nhân dân - Hà Nội 2002.
[3]. Vy Hữu Thành, Vũ Anh Tuấn. Hướng dẫn Đồ án môn học Động cơ đốt trong. Học viện KTQS, 1999
[4]. Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh. Lập trình MATLAB và ứng dụng. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 2005.
[5]. Công ty TNHH Mitsubishi Việt Nam. Hướng dẫn sử dụng động cơ Misubishi 4DQ50
[6]. Nguyễn Trường Sinh. Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí. Nhà xuất bản quân đội nhân dân - Hà Nội 2002.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"