MỤC LỤC

MỤC LỤC......1

LỜI MỞ ĐẦU.. 3

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO.. 4

1.1. Giới thiệu xe Ford Ranger XLS 4×2 MT. 4

1.2. Giới thiệu động cơ Mazda WL Turbo. 6

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO..10

2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền. 10

2.1.1. Nhóm chi tiết cố định. 10

2.1.2. Nhóm chi tiết chuyển động. 13

2.2. Cơ cấu phối khí 17

2.3. Hệ thống bôi trơn. 21

2.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 24

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ TẠI CHẾ ĐỘ N_emax 31

3.1. Chọn các thông số ban đầu. 31

3.2. Tính toán các quá trình của chu trình công tác. 34

3.2.1. Tính toán quá trình trao đổi khí 34

3.2.3. Tính toán quá trình cháy. 37

3.2.4. Tính toán quá trình dãn nở. 39

3.2.5. Kiểm tra kết quả tính toán. 40

3.3. Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ  40

3.3.1. Các thông số chỉ thị 40

3.3.2. Các thông số có ích. 41

3.3.3. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác. 43

3.3.4. Dựng đặc tính ngoài của động cơ. 48

CHƯƠNG 4. KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG MAZDA WL TURBO...53

4.1. Chức năng, nhiệm vụ. 53

4.1.1. Chức năng: 53

4.1.2.Nhiệm vu: 54

4.2. Đặc điểm kết cấu các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu của động cơ mazda wl turbo. 54

4.2.1. sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu. 54

4.2.2.Thùng chứa nhiên liệu. 57

4.2.3. Bầu lọc thô. 58

4.2.4. Bầu lọc tinh. 59

4.2.5  Bơm cung cấp. 61

4.2.6. Kết cấu trục cam. 65

4.2.7. Con đội. 66

4.2.8. Vòi phun. 66

4.3. Một số hư hỏng và cách khắc phục: 67

4.3.1. Động cơ có khói đen. 68

4.3.2. Động cơ không khởi động được: 69

4.3.4. Động cơ làm việc không ổn định: 70

KẾT LUẬN.. 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 73

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm trở lại đây, ngành công nghiệp ô tô thế giới đã chứng kiến sự phát triển vượt bậc làm cho số lượng và chất lượng ô tô trên thế giới ngày càng phong phú và đa dạng hơn, góp phần mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người tiêu dùng và nền công nghiệp trên toàn thế giới. Nước ta cũng không phải ngoại lệ, Nhà nước đang ngày càng thúc đẩy hơn nữa đầu tư cho phát triển ngành nhiều chất xám này để hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước. Xu thế phát triển của ngành ô tô hiện nay là tập trung vào khai thác, tích hợp các công nghệ mới nhằm đáp ứng tốt nhất các nhu cầu của con người.

Đối với sinh viên, đồ án tốt nhiệp là một nội dung hết sức quan trọng giúp hệ thống và hoàn thiện lại kiến thức trong suốt quá trình học tập, đặc biệt là các kiến thức chuyên ngành từ đó nâng cao khả năng áp dụng vào thực tế.

Sau 5 năm học tập, tôi đã được giao đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài: “Khai thác động cơ Mazda WL Turbo Lắp trên xe For Ranger”. Trong quá trình làm đồ án, tôi đã được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy trong Khoa Đông lực, đặc biệt là thầy:..................... Cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các bạn trong lớp, đồ án tốt nghiệp của tôi đã hoàn thành. Tuy nhiên do thời gian có hạn cùng với kinh nghiệm thực tế còn thiếu, nên chắc chắn sẽ còn nhiều sai sót. Tôi rất mong các thầy giáo cùng các bạn sinh viên đóng góp ý kiến để bản đồ án được hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

                                                      Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                             Sinh viên thực hiện

                                          ……………..

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO

1.1. Giới thiệu xe Ford Ranger XLS 4×2 MT

Xe Ford Ranger luôn là một trong những mẫu xe bán tải tốt nhất. Lịch sử phát triển của Ford Ranger trải dài từ năm 1983 khi mà nó chính thức giới thiệu đến cộng đồng với tư cách là một chiếc xe tải hạng trung. Sự ra đời của xe Ford Ranger giúp người tiêu dung có them sự lựa chọn phân khúc giữa xe tải hạng nặng (F-Seris) và xe hạng nhẹ ( Courier).

Xe được trang bị động cơ Mazda WL Turbo , sử dụng hộp số sàn 6 cấp, với công thức bánh xe 4x2 cầu sau chủ động, xe sử dụng cơ cấu phanh đĩa cho cả cầu trước và cầu sau, hệ thống lái có trợ lực, hệ thống chống bó cứng phanh ABS.

Thông số kỹ thuật về xe Ford Ranger XLS 4×2 MT thể hiện như bảng 1.1.

1.2. Giới thiệu động cơ Mazda WL Turbo

Động cơ Mazda WL Turbo do hãng Mazda của Nhật Bản sản xuất được lắp trên xe Ford Ranger. Động cơ gồm 4 xylanh thẳng hang thứ tự làm việc là 1-3-4-2. Động cơ sử dụng nhiên liệu diesel và được phun gián tiếp vào buồng cháy. Buồng cháy động cơ Mazda là loại buồng cháy phân chia kiểu xoáy lốc. Không gian buồng cháy được chia làm 2 phần: Buồng xoáy lốc và buồng cháy chính, hai buồng cháy này được nối với nhau bằng đường thông lớn. 

Dưới đây là thông số kỹ thuật của động cơ Mazda WL Turbo

Thông số kỹ thuật động cơ Mazda WL Turbo thể hiện như bảng 1.2.

CHƯƠNG 2

 PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO

Các cơ cấu, hệ thống trên động cơ sẽ được trình bày khái quát về nhiệm vụ, sơ đồ khối hoặc một số chi tiết điển hình và nguyên lý hoạt động của chúng. Riêng phần hệ thống cung cấp nhiên liệu sẽ được trình bày chi tiết ở chương 4.

  Các cơ cấu chính của động cơ gồm:

- Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền;

- Cơ cấu phối khí.

   Các hệ thống chính trên động cơ bao gồm:

- Hệ thống làm mát;

- Hệ thống bôi trơn;

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu;

- Hệ thống khởi động.

2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ có nhiệm vụ tiếp nhận lực khí thể 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 pit 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. Nhóm chi tiết cố định

a. Thân máy

Thân máy cùng với nắp xy lanh là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm, các chi tiết của động cơ. Cụ thể trên thân máy bố trí xy lanh, trục khuỷu và các bộ phận truyền động để dẫn động các cơ cấu và các hệ thống khác của động cơ như trục cam, bơm dầu, bơm nước, quạt gió…

Nhìn chung thân máy động cơ Mazda WL Turbo được thiết kế đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật:

- Có đủ sức bền và độ cứng vững để chịu tải trọng lớn và nhiệt độ cao;

- Đảm bảo về kết cấu buồng cháy, lưu thông nước làm mát, dầu bôi trơn…;

b. Nắp xy lanh

Nắp xy lanh được chế tạo liền khối cho cả động cơ cùng với pit tông và xy lanh tạo thành buồng cháy, buồng cháy động cơ Mazda WL Turbo có dạng buồng cháy phân chia, loại buồng cháy này giúp cho động cơ làm việc êm hơn tuy nhiên nó làm tăng tính phức tạp của kết cấu nắp máy, động cơ khó khởi động lạnh hơn, nhưng điều này đã được khắc phục bằng cách lắp thêm bugi sấy ở buồng cháy trước.

2.1.2. Nhóm chi tiết chuyển động

a. Nhóm pit tông

Các chi tiết của nhóm pit tông bao gồm: Pit tông, các xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt pit tông và các chi tiết khác.

* Pit tông

Pit tông có dạng đỉnh lõm làm cho hỗn hợp hòa trộn đồngđều hơn. Đầu pit tông được xẻ rãnh để lắp các xéc măng khí và xéc măng dầu. 

* Xéc măng

Trên pit tông được lắp hai loại xéc măng gồm: Xéc măng khí xéc măng dầu. Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và dẫn nhiệt từ đỉnh pit tông ra thành xy lanh và tới nước làm mát. 

b. Thanh truyền

Thanh truyền có nhiệm vụ nối pittông với cổ khuỷu của trục khuỷu, truyền lực khí thể từ pit tông cho trục khuỷu và ngược lại tiếp nhận lực từ trục khuỷu truyền cho pittông để thực hiện các quá trình không sinh công trong chu trình công tác.

Thanh truyền được chế tạo bằng thép dập, có cấu tạo dạng thanh, tiết diện chữ I với hai đầu: Đầu nhỏ và đầu to. Đầu nhỏ thanh truyền có lỗ có bạc đỡ bằng đồng để lắp chốt pit tông. Trong thân thanh truyền có khoan lỗ để dẫn dầu bôi trơn từ cổ khuỷu lên bôi trơn chốt pit tông. 

c. Trục khuỷu và bánh đà

* Trục khuỷu

Trục khuỷu có nhiệm vụ tiếp nhận lực từ pit tông, lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của các chi tiết, dẫn động các cơ cấu và các bộ phận khác.

* Bánh đà

Bánh đà có nhiệm vụ tích trữ năng lượng và giải phóng năng lượng để giữ tốc độ trục khuỷu đồng đều, giúp khởi động động cơ dễ dàng hơn và truyền mô men xoắn cho cầu xe ở mọi chế độ thông qua ly hợp.

2.2. Cơ cấu phối khí

Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển thời điểm và quá trình đóng mở các xupap theo một quy luật nhất định để thực hiện việc nạp khí nạp mới và thải sản vật cháy ra khỏi xy lanh của động cơ.

Cơ cấu phối khí của Mazda WL Turbo thuộc loại cơ cấu phối khí xupap treo, dẫn động trực tiếp. Lực từ vấu cam của trục cam được truyền vào đuôi xupap thông qua con đội thủy lực. Khi động cơ làm việc, thân xupap chuyển động tịnh tiến trong ống dẫn hướng. Lò xo dùng để hồi vị xu pap và đóng kín xupap. Các móng hãm dùng để giữ lò xo, xupap thành một nhóm chi tiết.

* Trục cam

Trục cam của động cơ được chế tạo từ thép cac bon trung bình. Các bề mặt làm việc của cam và các cổ trục được thấm than và tôi cứng. Trên trục cam có 8 cam dạng cam lồi.

* Xupap

Xupap là chi tiết trực tiếp đóng mở các cửa nạp và thải, để thực hiện quá trình nạp, thải và bao kín buồng cháy theo yêu cầu làm việc của từng xy lanh, trên động cơ sử dụng một xupap nạp, một xupap thải cho mỗi xy lanh.

Xupap là chi tiết làm việc nặng nề nhất của cơ cấu phối khí. Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupap chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là xupap thải.

* Lò xo xupap

Xupap tỳ chặt lên đế đóng đường thông là nhờ lực đẩy của lò xo. Trên mỗi xupap có lắp một lò xo. Lò xo xupap được chế tạo bằng thép lò xo, có kết cấu hình trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa chặn.

* Con đội thủy lực

Trong quá trình động cơ làm việc nhiệt sinh ra làm vật liệu dãn nở, nếu bề mặt cam tỳ trực tiếp lên đuôi xupap thì khi đó xupap sẽ đóng không kín ảnh hưởng xấu đến sự làm việc cũng như độ bền một số chi tiết của động cơ. 

2.3. Hệ thống bôi trơn

Trong khi động cơ hoạt động, các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết của động cơ như pit tông, xy lanh, bạc đỡ trục, ổ lăn, cam, bánh răng… phải chịu ma sát rất lớn và bị mài mòn liên tục. Hơn nữa, ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc làm tổn hao công suất của động cơ. Do vậy, việc bôi trơn các bề mặt làm việc là một yêu cầu tất yếu đối với động cơ.

Các chi tiết được bôi trơn bằng vung té dầu là: Mặt gương xy lanh, pit tông, các vấu cam, các bánh răng và nhiều chi tiết khác.

Hệ thống bôi trơn bao gồm: Bơm dầu, bầu lọc dầu, các thiết bị đo và báo nhiệt độ, áp suất dầu, các đường dầu khoan trong thân máy, trong trục khuỷu,… và các ống dẫn dầu.

* Nguyên lý làm việc

Dầu trong các te dầu được hút vào bơm qua phao hút dầu. Phao hút dầu có lưới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn. Dầu được đẩy qua lọc dầu đến đường dầu chính và dầu từ đây sẽ được dẫn đi khắp các bề mặt cần bôi trơn. Ở trước và sau lọc dầu có các van an toàn đảm bảo áp suất dầu luôn ở giá trị định mức và tránh hiện tượng dầu bôi trơn không đủ lưu lượng do tắc lọc dầu.

* Các chi tiết chính

- Bơm dầu

Bơm dầu có nhiệm vụ cung cấp dầu dưới áp suất cao vào đường dầu chính của động cơ. Hệ thống bôi trơn của động cơ sử dụng kiểu bơm bánh trăng ăn khớp ngoài.

- 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.

2.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu làm nhiệm vụ: Lọc sạch nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp với mọi điều kiện làm việc, đảm bảo quy luật cung cấp nhiên liệu tốt nhất ở mọi chế độ, phun tơi trộn đều nhiên liệu buồng cháy, lượng cung cấp nhiên liệu cho mỗi chu trình ứng với mỗi xy lanh đều nhau.

* Nguyên lý làm việc

Nhiên liệu được bơm cung cấp đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp qua bầu lọc (9), từ đây nhiên liệu được bơm cao áp (11) nén đầy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (2) hay còn gọi là ắc quy thủy lực và được đưa đến vòi phun nhiên liệu sẵn sang để phun vào vào xylanh động cơ. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ống tích áp. Lượng phun ra được quyết định bởi điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu trên nó. 

2.5. Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát của động cơ Mazda WL Turbo kiểu tuần hoàn kín một vòng. Hệ thống làm mát giữ cho nhiệt độ của các chi tiết không vượt quá giá trị cho phép, đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ. Khi hệ thống làm việc, nước từ trong két mát được bơm ly tâm cung cấp vào các áo nước làm mát cho xi lanh và nắp máy, nước sau khi làm mát động cơ theo về két mát hoặc theo đường hồi về bơm.

Khi nhiệt độ nước làm mát thấp dưới 87^oC, van hằng nhiệt đóng, nước làm mát lưu thông  như hình 2.20 a. Nước làm mát từ bộ sưởi ấm và nắp máy theo đường (8) và (6) tới đường (5) rồi đến bơm, đường nước từ két nước tới do van hằng nhiệt đóng nên bị chặn, do đó nước làm mát sẽ không lưu thông qua két nước mà chỉ tuần hoàn theo mạch đi tắt. Nhờ vậy mà rút ngắn thời gian chạy ấm động cơ.

Khi nhiệt độ của nước làm mát trong khoảng nhiệt độ từ 87^oC đến nhỏ hơn 102^oC thì van hằng nhiệt mở một phần (chưa mở tối đa), nước làm mát lưu thông như hình 2.20 b. Nước làm mát từ bộ sưởi ấm, nắp máy và két nước theo đường (8), (6) và (1) tới đường (5) rồi đến bơm, nước làm mát tuần hoàn theo cả mạch nước chính mà mạch nước đi tắt.

- Bơm nước

Bơm nước động cơ Mazda WL Turbo sử dụng loại bơm ly tâm. Nhiệm vụ bơm nước giúp lưu thông tuần hoàn làm mát động cơ. Bơm nước đặt ở phía đầu động cơ (đầu trục khuỷu), được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bộ truyền bánh răng.

- Két làm mát.

Kết cấu của két nước động cơ Mazda WL Turbo gồm có khoang chứa nước bên trái và khoang chứa nước bên phải thông nhau qua các ống mỏng bằng đồng, có tiết diện dẹt (giống hình ô van), các ống này có cánh tản nhiệt ở bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt. 

* ) Nguyên lý làm việc của két nước:

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 tăng dần lên. Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào khoang chứa bên trái 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.

2.6. Dánh giá chung.

Qua phân tích ở các mục trên có thể đánh giá chung động cơ Mazda WL Turbo là một động cơ diesel thế hệ mới. Động có có kết cấu nhỏ gọn, hợp lý, tiện cho việc bố trí trên xe, dễ dàng tháo lắp sửa chữa. Động cơ có nhiều tính năng được bổ sung làm tăng công suất, hoạt động được trong phạm vi điều kiện rộng. Khí thải đáp ứng tiêu chuẩn Euro 4 thân thiện với môi trường. 

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ TẠI CHẾ ĐỘ N_emax

   Mục đích của việc tính toán nhiệt chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu kinh tế và hiệu quả của chu trình công tác, sự làm việc của động cơ ở điều kiện Việt Nam.

   Chế độ làm việc của động cơ được đặc trưng bằng các thông số cơ bản như công suất có ích, mô men xoắn có ích, tốc độ quay và nhiều thông số khác. Các thông số ấy có thể ổn định hoặc thay đổi trong một pham vi rộng tùy theo công dụng của động cơ. Ở đồ án này, chế độ tính toán được chọn là chế độ công suất có ích lớn nhất N_emax.

3.1. Chọn các thông số ban đầu

1. Công suất có ích lớn nhất: N_emax= 70 [Nm].

2. Số vòng quay trong một phút của trục khuỷu ứng với chế độ N_emax : n = 3500 [vg/ph].

3. Tốc độ trung bình của pit tông: C_TB=10,73 [m/s]                                (3.1)

4.  Số xy lanh của động cơ: i= 4.

5. Tỷ số giữa hành trình của pit tông và đường kính xy lanh: 0,9892 (3.2)

8. Hệ số dư lượng không khí x là tỷ số giữa lượng không khí nạp thực tế vào xy lanh L₁ và lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu L₀, nó phụ thuộc kiểu động cơ, phương pháp tạo hỗn hợp và chế độ sử dụng của động cơ: Chọn x =1,4.

9. Nhiệt độ môi trường T₀:

Ta lấy nhiệt độ trung bình của năm, giá trị trung bình của T₀ của nước ta theo thống kê của ngành khí tượng là 24⁰C, tức là 297⁰K.

10. Áp suất của môi trường p₀:

Để tiện sử dụng trong tính toán, người ta thường lấy giá trị của p₀ ở độ cao của mức nước biển là: p₀ = 0,103 [MN/m²] = 0,103 [MPa].

11. Áp suất khí thể cuối quá trình thải cưỡng bức p_r:

Động cơ diesel bốn kỳ tăng áp: p_r = 0,105÷0,115 [MPa]

14. Chỉ số nén đa biến trung bình n₁:

Động cơ diesel: n₁ = 1,34÷1,41

Ta chọn n₁ = 1,34.

15. Hệ số sử dụng nhiệt x_z:

Động cơ diesel: x_z = 0,65÷0,85

Ta chọn x_z = 0,75.

18. Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n₂:

Động cơ diesel có buồng cháy phân chia: n₂ = 1,15÷1,23.

Ta chọn n₂ = 1,20.

19. Áp suất tăng áp p_k

Động cơ diesel tăng áp trung bình: p_k = 0,15 ÷ 0,20[MPa].

Ta chọn: p_k = 0,15[MPa].

20. Áp suất của khí thải trước cửa vào tua bin khí dùng để dẫn động bơm tăng áp P_p:

Giá trị của p_p được chọn trong khoảng sau: p_p = ( 0,85÷0,92 )p_k [MPa].

P_p = 0,85.0,15 =0,1275[MPa].

3.2. Tính toán các quá trình của chu trình công tác

Khi tính toán chu trình công tác, ta lần lượt tính các quá trình nối tiếp nhau như trao đổi khí, nén, cháy, và dãn nở. Kết quả tính toán các quá trình được dùng để tính các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ cũng như dựng đồ thị công chỉ thị.

3.2.1. Tính toán quá trình trao đổi khí

Mục đích của việc tính toán quá trình trao đổi khí là xác định các thông số chủ yếu cuối quá trình nạp chính như áp suất p_a và nhiệt độ T_a.

a. Áp suất cuối quá trình nạp:

p_a = (0,08 ÷ 0,96)p_k = 0,88 . 0,15 = 0,132 [MPa]                            (3.7)

b. Nhiệt độ của không khí sau máy nén khí:

m = 1,55÷1,65 – chỉ số đa biến trung bình của không khí trong máy nén khí. Ta chọn m = 1,6.

3.2.2. Tính toán quá trình nén.

Mục đích tính toán là xác định các thông số như áp suất p_c và nhiệt độ T_c ở cuối quá trình nén.

a. Áp suốt cuối quá trình nén: 7,3 [MPa]

b. Nhiệt độ cuối quá trình nén: 1043,36  [⁰K]

3.2.4. Tính toán quá trình dãn nở

Mục đích của việc tính toán quá trình dãn nở là xác định các giá trị áp suất p_b và nhiệt độ T_b ở cuối quá trình dãn nở.

a. Áp suất cuối quá trình dãn nở : 0,48 [MPa]          

b. Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở: 1306,3 [⁰K] 

3.2.5. Kiểm tra kết quả tính toán

So sánh giữa giá trị đã chọn của T_r và kết quả thu được theo biểu thức kiểm tra ta thấy sai số nhỏ hơn 5%, vậy quá trình tính toán trên là đảm bảo.

3.3. Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ

3.3.1. Các thông số chỉ thị

Các thông số chỉ thị là những thông số đặc trưng cho chu trình công tác của động cơ. Khi xác định các thông số chỉ thị, ta chưa kể đến các dạng tổn thất về công mà chỉ xét các tổn thất về nhiệt.

a. Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết:

Thay số ta được: P_i=1,172 [MPa] 

d. Hiệu suất chỉ thị

Thay số ta được: u =0,543

3.3.2. Các thông số có ích

Các thông số có ích là những thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ. Để xác định các thông số đó, ta sử dụng kết quả tính toán các thông số chỉ thị ở mục trên và xác định giá trị của áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ.

Áp suất tổn hao cơ khí trung bình là áp suất giả định, không đổi, tác động lên pittông trong một hành trình và gây ra công tổn hao bằng công tổn hao của trao đổi khí, dẫn động các cơ cấu phụ, tổn hao do ma sát ở các bề mặt công tác.

* Áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ được xác định bằng công thức thực nghiệm theo vận tốc trung bình của pit tông C_TB như sau:

p_cơ = 0,015 + 0,0156.C_TB = 0,015 + 0,0156. 10,73 = 0,182  [MPa]           (3.36)

* Áp suất có ích trung bình

p_e = p_i - p_cơ = 1,12 – 0,182   =  0,973    [MPa]                (3.37)

So sánh giá trị N_e tính toán được với giá trị N_e cho trước ta thấy sai số nhỏ hơn 3%, vậy quá trình tính toán là đảm bảo.

3.3.3. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác

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 và hiệu chỉnh đồ thị đó 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.

a. Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết

Ở đồ thị công chỉ thị lý thuyết, ta 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 bằng quá trình rút nhiệt đẳng tích b-a.

* Thống kê các giá trị của các thông số đã tính ở các quá trình như áp suất khí thể ở các điểm đặc trưng p_a, p_c, p_z, p_b, chỉ số nén đa biến trung bình n₁, chỉ số dãn nở đa biến trung bình n₂, tỷ số nén ε, thể tích công tác V_h, thể tích buồng cháy V_c  và tỷ số dãn nở sớm ρ.

p_a = 0,132 [Mpa];                         n₁ = 1,34;

p_c = 7,310 [MPa];                         n₂ = 1,2;

p_z = 9 [MPa];                                ε = 20;

p_b = 0,48 [MPa];                           V_h = 0,6246 [dm³];

ρ = 1,73  ;                                     V_c = 0,0328 [dm³];

* Dựng hệ tọa độ p-V với gốc tọa độ O với một tỷ lệ xích đã được chọn trước của thể tích và áp suất, ta xác định các điểm a (p_a, V_a), c (p_c, V_c), y (p_y, V_c), z (p_z, V_z) và b (p_b, V_a).

Nếu chọn trước giá trị của e₁ (biến thiên trong giới hạn 1÷ε) và e₂ (biến thiên trong giới hạn 1÷δ), ta có thể xác định các cặp giá trị (p_n, V_n) và (p_d, V_d) tương ứng. Mỗi cặp giá trị ấy cho một điểm tương ứng trên đồ thị p-V. Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 3.1.

Đưa kết quả tính toán được lên đồ thị và nối các điểm của cùng quá trình bằng một đường liền nét, ta có đồ thị cần dựng.

b. Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế

Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế khi kể đến các yếu tố ảnh hưởng như góc phun sớm nhiên liệu, góc mở sớm, đóng muộn xupap cũng như sự thay đổi thể tích khi cháy. Để dựng đồ thị công chỉ thị thực tế ta gạch bỏ các diện tích I, II, III, IV trong đồ thị lý thuyết.

Diện tích III biểu diễn tổn hao của công dãn nở do xupap thải mở sớm. Khi đó áp suất trong xy lanh giảm nhanh và quá trình dãn nở diễn ra theo đường cong thực tế. Vị trí của điểm trên đường dãn nở được xác định theo vòng tròn Brích.

Diện tích IV biểu diễn một phần của công tổn hao cho quá trình trao đổi khí. Phần còn lại của công tổn hao cho quá trình trao đổi khí (giới hạn bởi diện tích) đã được kể đến khi xét hiệu suất cơ khí. Do đó khi tính toán công của chu trình thực tế ta không xét đến nữa.

3.3.4. Dựng đặc tính ngoài của động cơ

Mục đích là để biểu thị sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích (N_e), mô men xoắn có ích (M_e), lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ (G_nl)  và suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g_e) vào số vòng quay của trục khuỷu n (v/ph) khi thanh răng bơm cao áp chạm vào vít hạn chế. Qua đó để đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chính của động cơ khi số vòng quay trục khuỷu thay đổi.

Ta có:

Ne_max: Là công suất có ích lớn nhất tính được.  Ne_max= 68,3        [kW]

 n_N :Số vòng quay ứng với công suất lớn nhất.  n_N = 3500              [v/ph]

N_e,  M_e,  g_e: Là các giá trị biến thiên của công suất, mô men xoắn và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với từng giá trị số vòng quay được chọn trước.

Giá trị N_e, M_e, g_e, G_nl tương ứng với từng giá trị n thể hiện như bảng 3.2.

Từ bảng số liệu ở trên ta dựng được đặc tính ngoài của động cơ như hình vẽ.

3.3.5. Kết luận

Qua kết quả tính toán ở trên cho phép ta có thể kết luận: Với điều kiện khai thác ở Việt Nam (nhiệt độ, áp suất môi trường,…) động cơ Mazda WL Turbo lắp  trên xe Ford Ranger đảm bảo phát huy tốt công suất và hiệu suất làm việc. Các chỉ tiêu kinh tế và hiệu quả của chu trình công tác của động cơ được đảm bảo trong điều kiện khai thác ở môi trường nước ta.

CHƯƠNG 4

KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG MAZDA WL TURBO

4.1. Chức năng, nhiệm vụ.

4.1.1. Chức năng.

Ở động cơ diesel nhiên liệu trước khi cháy phải được bay hơi và hòa trộn với không khí dể tạo thành hỗn hợp cháy. Để thực hiện điều đó nhiên liệu phải được phun thành từng hạt nhỏ với kích thước xá định và phân bố đều trong thể tích buồng cháy. Độ phun tơi và phun sâu cần thiết của chum tia nhiên liệu ở động cơ diesel đạt được nhờ bơm cao áp và vòi phun.

Ở động cơ diesel người ta sử dụng phương pháp tạo hỗn hợp thể tích, phương pháp tạo hỗn hợp kiểu màng và phương pháp tạo hỗn hợp kiểu màng ở các động cơ có buồng cháy phân chia, nhiên liệu bay hơi từ bề mặt của chum tia tráng trên bề mặt buồng cháy khi phun nhiên liệu. Phương pháp tạo hỗn hợp kết hợp được sử dụng trong buồng cháy phân chia.

4.1.2. Nhiệm vu.

- Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian liên tục.

-  Lọc sạch nước và tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu.

- Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với mỗi chế độ làm việc quy định của động cơ.

4.2. Đặc điểm kết cấu các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu của động cơ mazda wl turbo.

4.2.1. sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu.

Hệ thống điều khiển động cơ Diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với động cơ xăng. Sở dĩ như vậy, là vì bản thân động cơ Diesel thải ra ít chất độc hơn nên áp lực về môi trường lên các nhà sản xuất ô tô không lớn. Hơn nữa do độ êm dịu không cao nên động cơ Diesel ít được sử dung trên xe du lịch. 

Trong hệ thống nhiên liệu bơm cấp nhiên liệu có nhiệm vụ chuyển nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp, nhiên liệu qua ống tích áp đến  lên vòi phun . Trong hình bơm cấp nhiên liệu được đặt trực tiếp bên hông máy và quay cùng trục máy nén khí  Khi  tắt điện sự cung cấp nhiên liệu bị ngắt và động cơ dừng hoạt động.

Vòi phun có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động cơ. ECU quyết định lượng nhiên liệu được phun, thời điểm phun và điều khiển nam châm điện trong vòi phun. Nam châm điện này mở vòi phun và nhiên liệu được phun vào buồng.Vòi phun được đặt trên mặt nắp máy và  hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ Mazda WL Turbo là một hệ thống phun được điều khiển bằng ECU.

Các bộ phận chính trong hệ thống nhiên liệu động cơ Mazda WL Turbo gồm:

+ Thùng chứa nhiên liệu.

+ Lưới lọc.

+ Bầu lọc thô.

+ Bơm cung cấp.

+ Bơm cao áp.

+ Bầu lọc tinh.

4.2.2. Thùng chứa nhiên liệu.

Động cơ Mazda WL Turbo là động cơ cỡ lớn lắp trên xe Ford Ranger do vậy thùng chứa có kích thước khá lớn để cung cấp nhiên liệu cho động cơ trong một thời gian dài đảm bảo cho tính năng cơ động của động cơ.

Thùng chứa bao gồm :

+ Nắp thùng : là chỗ nạp nhiên liệu vào thùng đồng thời là lỗ thoát khí của thùng chứa.

+ Lỗ lắp ống dầu hồi

4.2.3. Bầu lọc thô.

Chất lượng lọc sạch nhiên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến sự hoạt động liên tục của hệ thống nhiên liệu ,bởi các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu động cơ Mazda WL Turbo đòi hỏi độ chính xác cao.Khi làm việc với nhiên liệu bẩn và có nhiều tạp chất cơ học, các bộ đôi trong cụm kim bơm liên hợp sẽ bị mòn rất nhanh, các lỗ phun sẽ bị kẹt, bị tắc.

4.2.5 Bơm cung cấp.

4.2.5.1. Nguyên lý hoạt động và kết cấu của bơm cung cấp nhiên liệu.

* Nguyên lý hoạt động: 

Đối với bơm bánh răng có khá nhiều ưu điểm. Kết cấu đơn giản ,dể chế tạo chắc chắn ,làm việc tin cậy cao , kích thước gọn ,có khả năng chịu quá tảitrong thời gian ngắn. Nhược điểm của bơm bánh răng là không thực hiện được sự điều chỉnh lưu lượng và áp suất khi bơm cần phải làm việc với số vòng quay không đổi bơm có cấu tạo hai bánh răng ăn khớp với nhau bánh răng chủ động (6) gắn liền trên trục chính của bơm (4), ăn khớp với bánh răng bị động (2) ,cả hai bánh răng đều đặt trong võ bơm (5) 

+ Van an toàn:

Cấu tạo van an toàn của bơm chuyển nhiên liệu gồm có van , lò xo giữ van. Van nằm trong  mặt đế van và ống dẫn hướng, được giữ bởi lò xo làm cho nó luôn luôn ép sát vào đế van.

Cấu tạo van an toàn của bơm chuyển nhiên liệu gồm có ba phần chính. Phần đầu van có dạng hình côn; Phần thân hình trụ (3) có tác dụng dẫn hướng khi van dịch chuyển; Phần đuôi có gờ để lắp lò xo giữ van an toàn.

4.2.6. Kết cấu trục cam.

Trục cam của động cơ Mazda WL Turbo gồm có các bộ phận: cam dẫn động xupap thải, cam dẫn động kim bơm liên hợp , các cổ trục , bạc lót cổ trục và bánh răng dẫn động trục cam. 

4.2.7. Con đội.

Trong quá trình động cơ làm việc nhiệt sinh ra làm vật liệu dãn nở, nếu bề mặt cam tỳ trực tiếp lên đuôi xupap thì khi đó xupap sẽ đóng không kín ảnh hưởng xấu đến sự làm việc cũng như độ bền một số chi tiết của động cơ.

4.3. Một số hư hỏng và cách khắc phục.

Những hư hỏng sau đây có thể do hư hỏng các bộ phận khác của động cơ gây lên, nên khi tìm nguyên nhân bên cạnh hệ thống nhiên liệu cần phải xem xét đến bộ

phận khác có liên quan

4.3.1. Động cơ có khói đen.

Nguyên nhân động cơ có khói đen thể hiện như bảng 4.1.

4.3.2. Động cơ không khởi động được.

Động cơ có khói đen do nhiên liệu xylanh cháy không hoàn toàn cũng có thể không khí cung cấp vào xylanh bị thiếu.

Nguyên nhân động cơ không khởi động được thể hiện như bảng 4.2.

4.3.4. Động cơ làm việc không ổn định.

Hiện tượng này suất hiện khi lượng nhiên liệu cung cấp vào xylanh không tương ứng với tải trọng động cơ. Lúc này tốc độ trục khuỷu dao động trong một giới hạn rộng.

Trên đây là một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống nhiên liệu. Do vậy trong quá trình làm việc của động cơ ta phải thường xuyên kiểm tra và kiểm tra theo định kỳ tình trạng kỹ thuật của thệ thống nhiên liệu.

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, tôi 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 động cơ Mazda WL Turbo và xe For Ranger.

2. Phân tích đặc điểm kết cấu của động cơ Mazda WL Turbo.

3. Tính toán chu trình công tác của động cơ tại chế độ N_emax.

4. Khai thác hệ thống nhiên liệu của động cơ Mazda WL Turbo.

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 tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, tôi rất mong được sự đóng góp của các thầy và các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS ……………. cùng các thầy trong Bộ môn Động cơ, Khoa Động lực đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm đồ án.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lại Văn Định - Vy Hữu Thành, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, tập 1, tập 2, HVKTQS - 1996.

2. Hoàng Đình Long, Kỹ thuật sửa chữa ô tô, Nhà xuất bản giáo dục.

3. Hà Quang Minh, Lý thuyết động cơ đốt trong, Nhà xuất bản quân đội nhân dân - 2002.

4. Vy Hữu Thành - Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong, Nhà xuất bản quân đội nhân dân - 2003.

5. Tập tài liệu về động cơ Mazda WL Turbo (tiếng Nga).

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"