MỤC LỤC
MỤC LỤC.....................................................................................................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU...................................................................................................................................... 3
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................................................................................. 5
Chương 1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ BMW N20 TRÊN XE VINFAST....................................................................................6
1.1. Giới thiệu chung về xe Vinfast.............................................................................................................................................. 6
1.2. Giới thiệu động cơ BMW N20.............................................................................................................................................. 9
1.2.1. Khái quát chung về động cơ BMW N20............................................................................................................................ 9
1.2.2. Các thông số kỹ thuật...................................................................................................................................................... 10
1.3. Đặc điểm kết cấu động cơ BMW N20................................................................................................................................. 11
1.3.1. Nhóm các chi tiết cố định................................................................................................................................................. 11
1.3.2. Nhóm chi tiết chuyển động.............................................................................................................................................. 15
1.3.3. Hệ thống VANOS............................................................................................................................................................. 18
1.3.4. Hệ thống VALVETRONIC................................................................................................................................................ 22
1.3.5. Turbo tăng áp kép........................................................................................................................................................... 25
1.3.6. Hệ thống nhiên liệu GDI.................................................................................................................................................. 27
1.3.7. Hệ thống làm mát động cơ BMW N20............................................................................................................................ 33
Chương 2. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT, XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ BMW N20..37
2.1 Các thông số động cơ......................................................................................................................................................... 37
2.2 Tính toán nhiệt.................................................................................................................................................................... 38
2.3 Tính toán chu trình công tác............................................................................................................................................... 39
2.4 Xây dựng đồ thị công p-V................................................................................................................................................... 45
2.5 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ.................................................................................................................... 49
2.6 Tính toán động học và động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền............................................................................... 53
2.6.1 Triển khai đồ thị công chỉ thị p – V thành đồ thị lực khí thể Pk tác dụng lên pít tông theo góc quay α............................53
2.6.2 Lực quán tính, tổng lực, lực tiếp tuyến và pháp tuyến................................................................................................... 55
2.6.3 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu........................................................................................................ 59
2.6.4 Đồ thị mài mòn cổ khuỷu................................................................................................................................................. 61
2.6.5 Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và mômen tổng...................................................................................................................... 63
Chương 3. KHAI THÁC BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ BMW N20....................................................................65
3.1 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, chẩn đoán động cơ BMW N20........................................................................................ 65
3.1.1 Tổng quan....................................................................................................................................................................... 65
3.1.2 Lập quy trình kiểm tra, bảo dưỡng động cơ BMW N20.................................................................................................. 66
3.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục............................................................................................................... 82
3.2.1 Khởi động khó................................................................................................................................................................. 82
3.2.2 Động cơ bị giảm công suất............................................................................................................................................. 83
3.2.3 Mức tiêu hao nhiên liệu quá lớn .................................................................................................................................... 84
3.2.4. Mức tiêu hao dầu bôi trơn quá lớn................................................................................................................................ 85
3.2.5 Quá nhiệt........................................................................................................................................................................ 85
3.2.6. Khói xả có màu trắng.................................................................................................................................................... 86
3.2.7 Khói xả có màu đen....................................................................................................................................................... 86
3.2.8 Áp suất dầu động cơ không lên..................................................................................................................................... 87
KẾT LUẬN.............................................................................................................................................................................. 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................................................... 89
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta đã đạt những thành tựu to lớn, diện mạo đất nước đã có nhiều thay đổi. Hiện nay, rất 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. Đặc biệt, trong 3 năm trở lại đây, ngành ô tô phát triển rất nhanh chóng, các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp trong nước đã bước đầu khẳng định được vai trò, vị trí đối với thị trường ô tô trong nước và đã có bước phát triển mạnh mẽ về cả lượng và chất.
Chính vì thế, việc nghiên cứu khai thác động cơ ôtô có một vai trò quan trọng trong quá trình sử dụng ôtô, nhất là đối với cán bộ kỹ thuật ngành xe máy quân đội. Bản thân là một cán bộ ngành xe máy, tôi chọn đề tài “Khai thác động cơ BMW N20 trên xe Vinfast” để củng cố tốt hơn kiến thức của mình, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ khi ra trường về đơn vị công tác, đồng thời có thể cung cấp cho các học viên khóa sau những kiến thức cơ bản động cơ xe Mazda.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy:Thạc sĩ ……………….. người đã chỉ bảo tận tình, giúp tôi vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó tôi xin cảm ơn các thầy trong khoa ôtô đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
Trong quá trình làm đồ án do hạn chế về mặt kiến thức và trình độ nên không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự đóng góp nhiệt tình của các thầy giáo và các đồng chí học viên khác để giúp đồ án này được hoàn thiện hơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20….
Học viên thực hiện
………………….
Chương 1
KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ BMW N20 TRÊN XE VINFAST
1.1 Giới thiệu chung về xe Vinfast
Vinfast có tên đầy đủ là Công ty TNHH Sản xuất và Kinh doanh VinFast (VinFast LLC). Đây là một nhà sản xuất ô tô của Việt Nam được thành lập vào năm 2017. Trụ sở chính của công ty này được đặt tại Hải Phòng. Giám đốc điều hành của Công ty TNHH Sản xuất và Kinh doanh VinFast là ông James Benjamin DeLuca. Công ty này là một thành viên của tập đoàn VinGroup, được sáng lập bởi tỷ phú Phạm Nhật Vượng
Từ VinFast là viết tắt của từ : “Việt Nam – Phong Cách – An Toàn – Sáng Tạo – Tiên Phong”. Ý nghĩa của cái tên này là thể hiện những khát vọng xây dựng một thương hiệu Việt Nam mang đẳng cấp quốc tế. Thông qua việc sản xuất ô tô, tập đoàn VinGroup muốn góp phần tạo động lực , thúc đẩy công nghiệp nặng, công nghiệp chế tạo, công nghiệp phụ trợ tại Việt Nam có cơ hội phát triển.
Một số thông số kĩ thuật của xe Vinfast Lux A2.0 tiêu chuẩn như bảng 1.1.
1.2 Giới thiệu động cơ BMW N20
1.2.1 Khái quát chung về động cơ BMW N20
Động cơ N20 là một động cơ tăng áp 04 xy-lanh 2.0L thẳng hàng DOHC, ra đời thay thế cho những động cơ nạp tự nhiên như N52/N53 được sử dụng trước thời điểm năm 2011 trên các dòng xe BMW. Ưu điềm của động cơ tăng áp thì mọi người đã biết,đó là nhỏ gọn tiết kiệm nhiên liệu nhưng cung cấp được sức mạnh và mô men xoắn không thua kém những động cơ nạp tự nhiên có dung tích lớn
1.2.2 Các thông số kĩ thuật
Một số thông số kỹ thuật của động cơ BMW N20 trên xe Vinfast LuxA2.0 như bảng 2.1.
1.3. Đặc điểm kết cấu động cơ BMW N20
1.3.1 Nhóm các chi tiết cố định
Vỏ động cơ bao gồm khối động cơ (cacte và tấm lót), đầu xi lanh,nắp đậy đầu xi lanh, bể chứa dầu và các miếng đệm.
1.3.1.1 Nắp máy
Nắp máy là một bước phát triển mới. Tất cả các bộ phận thông gió cacte cũng như ống dẫn khí cacte được tích hợp vào vỏ. Van điều chỉnh áp suất ngăn chặn quá nhiều chân không trong cacte. Và vì chúng ta đang nói về động cơ tăng áp, nên hệ thống thông gió cacte được chia thành hai phần. Việc thông gió được thực hiện qua các kênh khác nhau tùy thuộc vào việc động cơ đang hoạt động ở chế độ tăng áp hay ở chế độ bình thường.
Khí thổi qua được đi qua một lỗ ở phía đầu vào của xi lanh thứ nhất đến ba bộ phân tách van cánh hoa. Chúng tách dầu chứa trong cácte khí, được đưa trở lại dọc theo thành thông qua van một chiều đến đầu xi lanh. Khí thổi sạch từ dầu đi vào hệ thống nạp tùy thuộc vào chế độ vận hành.
1.3.1.2 Đầu xi lanh
Đầu xi lanh động cơ BMW N20 như hình 1.6.
1.3.1.3 Thân xi lanh
Khối xi lanh bao gồm cacte và lòng động cơ, được đúc từ hợp kim nhôm AlSi9Ci3. Một vật liệu tương tự đã được sử dụng trên các động cơ 4 xi-lanh nổi tiếng với một cacte khối bằng nhôm. Lần đầu tiên, công nghệ phun nhiệt được sử dụng trên động cơ BMW. Các thành trụ được phủ bởi quá trình kim loại hóa hồ quang điện (EDM).
1.3.2 Nhóm các chi tiết chuyển động
1.3.2.1 Thanh truyền
Thanh truyền của động cơ N20 có đường kính trong là 144,35 mm. N20 sử dụng một lỗ được tạo đặc biệt ở đầu nhỏ của thanh kết nối. Lỗ hình thành này được gia công rộng hơn ở các cạnh dưới của ống lót / lỗ khoan ghim cổ tay. Thiết kế này giúp phân bổ đều lực tác động lên chốt cổ tay trên toàn bộ bề mặt của ống lót thanh và giảm tải ở các cạnh do piston bị ép xuống khi hành trình truyền lực.
1.3.2.2 Piston
Một piston váy đầy đủ dépdo công ty FM sản xuất được sử dụng. Đường kính piston là 84 mm. Vòng piston đầu tiên là vòng nén trơn bằng thép nitrit. Vòng piston thứ hai là một vòng nén bậc. Vòng gạt dầu là một vòng đai bằng thép có lò xo, còn được gọi là vòng hệ thống MF.
1.3.3 Hệ thống VANOS
Hệ thống VANOS trang bị trên động cơ BMW là công nghệ làm thay đổi thời điểm mở xupap hoạt động dựa trên nguyên lý làm thay đổi vị trí tương đối của trục cam với trục khuỷu động cơ. Hệ thống này có thể xoay tương đối trục cam 400 so với góc quay trục khuỷu và điều chỉnh liên tục để tối ưu hóa vị trí trục cam cho tất cả các điều kiện hoạt động của động cơ.
1.3.3.1 Cấu tạo VANOS
Hệ thống điện điều khiển: Modul điều khiển động cơ chịu trách nhiệm kích hoạt các van solenoid VANOS dựa vào biểu đồ chương trình lưu trong DME thông qua các tín hiệu đầu vào :
- Tốc độ động cơ
- Tải động cơ
- Nhiệt độ nước làm mát
- Vị trí trục cam
1.3.3.2 Nguyên lý hoạt động
Đĩa xích A được dẫn dộng bởi trục khuỷu giữa tâm có răng nghiêng ăn khớp với trục B
Trục B được kết nối với pittông. Khi áp lực thủy lực tác dụng lên pittông sẽ làm trục này di chuyển dọc trục.
1.3.4 Hệ thống VALVETRONIC
Hệ thống Vanos mới chỉ thay đổi được thời điểm phối khí mà chưa tác động sâu được vào độ nâng xupap. Do đó BMW tiếp tục phát minh ra hệ thống Valvetronic và xuất hiện lần đầu trên mẫu xe BMW 316ti 4 xylanh nhỏ gọn vào tháng 6 năm 2001
1.3.4.1 Cấu tạo hệ thống Valvetronic
Trục cam: có cấu tạo như một trục cam của động cơ thông thường nhưng các vấu cam không tác dụng trực tiếp lên cò mổ mà thông qua cơ cấu thay đổi độ nâng xupap.
Cơ cấu thay đổi độ nâng xupap: gồm trục lệch tâm, các đòn dẫn và lò xo. Khi mô tơ quay sẽ làm trục lệch tâm quay theo, do được chế tạo lệch tâm nên khi quay nó sẽ làm thay đổi điểm tựa của các đòn gánh do đó làm thay đổi sự tác dụng của trục cam làm thay đổi độ nâng xupap. Lò xo đảm bảo cho đòn dẫn luôn tiếp xúc với cam.
1.3.4.2 Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của Valvetronic dựa trên sự thay đổi vị trí của dòn dẫn hướng để sự tác dụng của vấu cam lên đòn gánh thay đổi làm độ nâng xupap biến thiên.
Xupap đóng hoàn toàn: mô tơ điện quay trục lệch tâm ở vị trí đóng hoàn toàn, tuy lúc này vấu cam vẫn tác dụng lên đòn dẫn nhưng ở vị trí này đòn dẫn không tác dụng được lên đòn gánh nên kết quả đòn gánh không tác dụng được vào đuôi xupap làm xupap đóng hoàn toàn.
1.3.5 Turbo tăng áp kép
1.3.5.1 Cấu tạo
Cấu tạo Turbo tăng áp kép như hình 1.23.
1.3.5.2 Nguyên lý hoạt động
TwinScroll dùng để chỉ bộ tăng áp có vỏ tuabin dòng đôi. Tức là khí thải từ các cặp xi lanh được dẫn đến tuabin một cách riêng biệt. Động cơ N20 (như thường lệ trên động cơ 4 xi-lanh) kết hợp xi-lanh 1 và 4 và xi-lanh 2 và 3. Điều này làm cho cái gọi là tăng áp xung hiệu quả hơn.
1.3.7 Hệ thống làm mát động cơ BMW N20
Hệ thống làm mát cũng tương tự như trên động cơ BMW N55. Động cơ N20 sử dụng bộ trao đổi nhiệt lỏng-dầu để làm mát hệ thống bôi trơn. Hệ thống làm mát (ví dụ: bơm chất làm mát điện, bộ điều nhiệt có thể điều khiển và quạt điện) được điều chỉnh bằng cách sử dụng một chương trình đặc biệt trong DME.
1.3.7.1 Hệ thống điều nhiệt
Động cơ BMW N20 có các chức năng điều nhiệt đã được biết đến từ động cơ N55 trong bộ DME. Chúng bao gồm điều chỉnh độc lập các thành phần điện làm mát: quạt điện, bộ điều nhiệt được điều khiển và bơm chất làm mát.
1.3.7.2 Bơm nước làm mát
Động cơ BMW N20 được trang bị một bơm làm mát điện đã được biết đến từ nhiều động cơ BMW. Công suất điện định mức của nó là 400W. Nếu bơm chất làm mát đã được tháo ra, phải kiểm tra xem nó có được bơm đầy chất làm mát hay không trước khi lắp đặt lại.
1.3.7.3 Bộ điều nhiệt có kiểm soát
Động cơ N20 được trang bị bộ điều nhiệt được điều khiển thông thường, ở chế độ không điều khiển bằng điện, có các đặc tính kỹ thuật như bảng.
1.3.7.4 Bảo vệ hệ thống điều nhiệt
Nếu nhiệt độ cao của nước làm mát hoặc dầu động cơ xảy ra trong quá trình vận hành động cơ, một số chức năng trong xe sẽ bị ảnh hưởng theo hướng tăng năng lượng để làm mát động cơ.
Các hoạt động được chia thành hai nhóm:
- Bảo vệ các bộ phận :
+ Nhiệt độ nước làm mát 117 ºC trở lên
+ Cảm biến nhiệt độ và áp suất dầu trong kênh bôi trơn chính cho biết nhiệt độ dầu động cơ là 143 ºC hoặc cao hơn
+ Hành động: ví dụ, giảm công suất của máy điều hòa không khí và động cơ
- Trường hợp khẩn cấp
+ Nhiệt độ nước làm mát 122 ºC trở lên
+ Cảm biến nhiệt độ và áp suất dầu trong kênh bôi trơn chính cho biết nhiệt độ dầu động cơ là 151 ºC hoặc cao hơn
Chương 2
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT, XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ BMW N20
2.1 Các thông số động cơ
Thông số động cơ như bảng 2.1.
2.2 Tính toán nhiệt
- Áp suất khí nạp:
Áp suất môi trường Po là áp suất khí quyển. Chọn áp suất đường nạp ( tăng áp tuabin khí): Pk = 0,16 (MN/m2)
- Áp suất cuối quá trình nạp Pa( động cơ 4 kỳ tăng áp)
Chọn Pa=0,92.0,16=0,147 [MN/ ]
- Chỉ số đoản nhiệt:
m= ( 1,45-1,5). Chọn m=1,45
- Hệ số quét buồng cháy (động cơ tăng áp hầu hết thực hiện quét buồng cháy <1)
Chọn = 0,3- Hệ số điền đầy đồ thị: tùy thuộc vào động cơ xăng hay diesel
Với loại động cơ xăng: od = 0,85 - 0,95. Chọn od = 0,9
2.3 Tính toán chu trính công tác
2.3.1 Tính quá trính nạp
- Tính hệ số khí sót
Thay số ta được: yr = 0,014
- Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp (K):
Thay số ta được: Ta = 3930K
- Tính số mol khí nạp mới :
Thay số ta được: M1 = 0,47 Kmol
2.3.2 Tính quá trình nén
- Tỉ nhiệt mol của sản phẩm cháy ( kJ/kmol.K):
mCv = 22,8960 ( kJ/kmol.K)
- Tính chỉ số nén đa biến trung bình
Chọn trước n1, thế vào phương trình sau, giải bằng phương pháp mò nghiệm. Chọn n1Khi sai số hai vế nhỏ hơn 0,001 thì lấy giá trị đã chọn.
- Tính nhiệt độ cuối kì nén (K):
Thay số ta được: Tc = 1,3811
- Tính áp suất cuối kì nén (MN/
Thay số ta được: Pc = 3,54 (MN/m2)
2.3.3 Tính quá trình cháy
- Tính AM:
Thay số ta được: AM = 0,0279
- Tính số đổi phân tử lý thuyết: B0 = 1,059
- Tổn thất nhiệt do chạy không hoàn toàn : AQH = 0
- Áp suất cực đại chu trình : Pz = 10,62 (MN/m)2
2.3.4 Tính quá trình giãn nở
- Tỉ số giãn nở sớm: p = 0. (động cơ đánh lửa cưỡng bức)
- Tỉ số giãn nở sau: e = 10
- Kiểm nghiệm lại trị số : n2
Thay số ta được: n2 = 1,2727
- Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở :
Thay số ta được: Tb = 1355K
2.3.5 Các thông số đặc trưng cho chu trình làm việc của động cơ
2.3.5.1 Các thông số chỉ thị
a) Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết: (MN/ )
Thay số: P'i = 2,08
b) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế
Thay số: Pi =2,08.0,97 =2,02 MN/
d) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
Thay số ta được: gi = 157 (g/KWh)
2.3.5.2 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 qua tính toán các thông số chỉ thị ở mục trên và xác định giá trị của áp suất tổn hao cơ khí trung bình pcơ .
Thứ tự tính toán các thông số có ích như sau:
a) Tổn thất cơ giới (MN/ )
Thay số được: Pm = 0,297
c) Hiệu suất cơ giới
Thay số um = 0,853
f) Công suất có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán
Thay số ta được: Ne = 176,04 (kW)
Đơn vị tính của các thông số trong biểu thức trên như sau:
Pe = 4, với động cơ 4 kỳ
2.4 Xây dựng đồ thị công p-V
2.4.1 Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác
a) 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 toạ 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 quá trình làm việc thực tế trong động cơ.
b) 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-z-b-a. Trong đó quá trình cháy nhiên liệu được thay bằng quá trình cấp nhiệt đẳng tích c-z, quá trình trao đổi khí được thay bằng quá trình rút nhiệt đẳng tích b-a.
* Thứ tự tiến hành dựng đồ thị như sau:
- Thống kê giá trị của các thông số đã tính ở các quá trình:
pa = 0,147 [MN/ ] n1 = 1,3811
pc = 3,53 [MN/ ] n2 = 1,2727
pz = 10,62 [MN/ ] e = 10
Vz = Vc = 0,055 [dm3]
Va = Vh +Vc = 0,499 + 0,055= 0,554 [dm3]
- Dựng hệ toạ độ p - V với gốc toạ độ 0 trên giấy kẻ ly và theo một tỷ lệ xích được chọn trước của thể tích và áp suất, ta xác định các điểm:
a (pa, Va), c (pc, Vc), z (pz, Vz) và b (pb, Va) trên hệ toạ độ đó.
Tức là: a(0,147; 0,554); c(3,54; 0,055); z(10,62; 0,055); b(0,753; 0,554) :
- Nối các điểm c và z, b và a bằng các đoạn thẳng, ta được các đường biểu diễn quá trình cấp nhiệt và rút nhiệt.
c) Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết hành thành đồ thị công chỉ thị thực tế.
- Đồ thị công chỉ thị thực tế là đường: a' - c' - c" - z' - b' –b"- b"' - a', đã gạch bỏ các diện tích I, II, III, IV trong đồ thị công chỉ thị lý thuyết.
- Diên tích I do việc đánh lửa sớm ở điểm c' gây ra. Khi đó một phần nhiên liệu được cháy sớm nên áp suất cuối quá trình nén thực tế (ứng với c") cao hơn áp suất cuối quá trình nén thuần tuý pc (ứng với điểm c)
- Diện tích II xuất hiện do quá trình cháy xảy ra với thể tích tăng dần trong khi lượng hỗn hợp cháy và tốc độ tỏa nhiệt của phản ứng cháy giảm dần. Kết quả là áp suất trong xi lanh động cơ thay đổi từ từ theo một đường cong liên tục và giá trị áp suất lớn nhất nhỏ hơn giá trị pz ở chu trình lý thuyết.
- Diện tích II biểu diễn tổn hao của công dãn nở do xu páp thải mở sớm. Khi đó áp suất trong xi lanh giảm nhanh và quá trình dãn nở diễn ra theo đường cong thực tế. Thời điểm bắt đầu mở xu páp thải được chọn sao cho bảo đảm thải sạch sản vật cháy và tổn hao ít công cho quá trình thải chính.
* Kết luận:
- Động cơ phun xăng trực tiếp GDI mang đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu so với các loại động cơ phun xăng điện tử khác, tỷ số nén động cơ tăng lên nên áp suất nén của động cơ cũng tăng theo, dẫn đến công suất làm việc của động cơ cao hơn so với các động cơ EFI cùng kích thước.
- Động cơ phun xăng trực tiếp tích hợp turbo tăng áp làm cho quá trình trao đổi khí tốt hơn, nhiên liêu nạp vào nhỏ, mịn hơn nên quá trình bốc hơi cũng diễn ra dễ dàng, từ đó nâng cao được hiệu suất động cơ.
2.5 Dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
Mục đích: Để biểu thị sự phụ 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 số vòng 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 số vòng quay trục khuỷu thay đổi.
Để dựng đường đặc tính, ta chọn trước một số giá trị trung gian của số vòng quay n trong giới hạn giữa nmin và nmax rồi tính các giá trị biến thiên tương ứng của Ne, Me, Gnl, ge
* Giá trị biến thiên của Gnl được xác định theo từng cặp giá trị tương ứng của ge vµ Ne theo biểu thức:
Gnl = ge Ne (kg/h)
Trong đó: ge : được tính bằng (kg/KW.h) và Ne (KW).
Ta có Ne đm = 180 (KW), tương ứng với số vòng quay của trục khuỷu là n = 6000(v/ph), thì:
+ Lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ:
Gnl được xác định theo công thức:
Gnl = ge . Ne (kg/h)
Tính toán tương tự như phần trên, xác định các giá trị Ne, Me, ge, Gnl ứng với từng giá trị n.
Từ đó ta thu được bảng tính toán như bảng 2.3.
* Kết luận:
Qua việc xây dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ cho ta thấy:
- Động cơ làm việc hoàn toàn ổn định, phù hợp với môi trường và điều kiện ở Việt Nam.
- Động cơ đã đạt được các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng theo thiết kế và có khả năng phát huy hết công suất khi chấp hành tốt các quy định khai thác,sử dụng.
2.6 Tính toán động học và động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
2.6.1 Triển khai đồ thị công chỉ thị p – V thành đồ thị lực khí thể Pk tác dụng lên pít tông theo góc quay α
Đồ thị công chỉ thị thể hiện sự biến thiên áp suất tuyệt đối bên trong xilanh theo sự thay đổi của thể tích xy lanh trong suốt một chu trình công tác .
Quy dẫn khối lượng chuyển động :
- Khối lượng chuyển động tịnh tiến mj
Khối lượng chuyển động tịnh tiến mj được xác định theo biểu thức:
mj = mp + mc + mg + m1 + mx [kg]
Trong đó:
mp: Khối lượng toàn bộ pít tông, [kg];
mx: Khối lượng các xéc măng, [kg];
mc: Khối lượng chốt pít tông và khoá hãm, [kg];
mg: Khối lượng guốc trượt (nếu có), [kg];
m1: Khối lượng thanh truyền quy dẫn về đường tâm chốt pít tông, [kg]
Và khối lượng thanh truyền quy dẫn về đường tâm chất pít tông là m1 = 0,20625 [kg].
=> mj = 0,946625 [kg].
- Khối lượng thanh truyền và khuỷu trục.
+ Khối lượng thanh truyền.
Toàn bộ khối lượng thanh truyền được quy dẫn về đường tâm đầu nhỏ (tham gia chuyển động tịnh tiến) và về đường tâm đầu to (tham gia chuyển động quay) theo nguyên lý sau:
mth = m1 + m2
m1.l1 = m2 .l2
Phần khối lượng quy dẫn m2 coi như tập trung tại tâm cổ khuỷu, quay xung quanh trục khuỷu với vận tốc w, bán kính R gây nên lực Pr2.
+ Khối lượng khuỷu trục.
Phần khối lượng không cân bằng của hai má khuỷu và cổ khuỷu (sau khi trừ bỏ phần khối lượng gây lực quán tính tương đương với các đối trọng) được quy dẫn về đường tâm cổ khuỷu và ký hiệu là mkh ; mkh cũng quay quanh đường tâm trục khuỷu với vận tốc góc và bán kính quan R gây nên lực quán tính ly tâm Prk nhưng chỉ tác dụng lên các bạc cổ trụ.
2.6.2 Lực quán tính, tổng lực, lực tiếp tuyến và pháp tuyến
Lực quán tính do khối lượng chuyển động tịnh tiến mj gây nên:
Lực quán tính do khối lượng chuyển động tịnh tiến mj gây nên thường được gọi tắt là lực quán tính chuyển động tịnh tiến và ký hiệu là Pj.
Vậy: Pj. = 0,01326(cosα+0,368cos2α) (MN)
Lực Pj thay đổi trong suốt chu trình công tác của động cơ và được voi như có phương tác dụng trùng với phương của lực khí thể Pk.
Dấu (-) có ý nghĩa tượng trưng về sự ngược chiều giữa gia tốc và lực quán tính.
- Tổng lực khí thể và lực quán tính chuyển động tịnh tiến.
PS = Pk + Pj [MN].
Các giá trị cần biểu diễn lực tác dụng lên cổ khuỷu được thể hiện như bảng 2.4.
2.6.3 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu
Đồ thị véc tơ phụ tải (đtvtpt) tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu gọi tắt là đtvtpt cổ khuỷu. Đồ thị này phản ánh sự tác dụng của lực T, Z, và Pr2 lên bề mặt cổ khuỷu thông qua bạc trong một chu trình công tác của xy lanh.
Chọn mT = mZ = mQck = 1/10000(MN/mm)
Dựng hệ trục vuông góc TOZ; OT là trục hoành hướng sang phải, OZ là trục tung hướng xuống phía dưới. Dựa theo kết quả tính ở bảng biến thiên xác định các giao điểm ứng với véc tơ . Nối các giao điểm đó bằng một đường cong, ta được đồ thị lực thanh truyền Pth trong hệ toạ độ mà trục khuỷu đứng yên, còn thanh truyền quay tương đối góc a + b so với trục khuỷu về phía trái.
Từ O, về phía chiều dương trục OZ, xác định điểm O1 sao cho (với tỷ lệ xích mPr2 = mT = mZ ). Vẽ vòng tròn bán kính bất kỳ tượng trưng cho bề mặt cổ khuỷu. Đồ thị nhận được ứng với gốc O1 chính là đtvtpt cổ khuỷu với tỷ lệ xích : mPr2 = mT = mZ.
* Đồ thị vtpt triển khai:
Chọn lại tỉ lệ xích mQck = 0,000281654 (MN/mm)
Trục hoành thể hiện góc quay a được tịnh tiến từ trục hoành của hai đồ thị trên xuống phía dưới.
Như vậy trục tung thể hiện Qck phải bố trí trùng phương với các trục tung của hai đồ thị ở phía trên. Ứng với trị số góc a cụ thể trên trục hoành, ta xác định trị số tương ứng của véc tơ , trên đtvtpt cổ khuỷu và thông qua tỷ lệ xích mQck ta xác định được một điểm nhất định trên đồ thị . Lần lượt tiến hành tương tự đối với các trị số tiếp theo của góc a, ta được tập hợp các giao điểm.
Dựa vào bảng biến thiên ta tính được:
Qcktb = 0,017254 [MN] ; Qckmax = 0,029533 [MN]
Hệ số va đập X = 1,1717
2.6.4 Đồ thị mài mòn cổ khuỷu
- Trên đồ thị véc tơ phụ tải (đtvtpt) cổ khuỷu, vẽ vòng tròn tượng trưng cho bề mặt và chia thành 24 phần bằng nhau, đánh dấu cùng chiều kim đồng hồ từ điểm 0 đến điểm 23.
- Từ các điểm 0, 1, 2, ..., 23, vẽ các tia O0, O1, O2, ..., O23 cắt đồ thị vectơ phụ tải lần lượt tại các điểm 0', 1', 2', ..., 23'. Độ dài O0', O1', ...,O23' là giá trị biểu diễn của lực tác dụng Qi lên các điểm 0, 1, ..., 23 trên bề mặt cổ khuỷu
- Tính hợp lực SQ của tất cả các lực tác dụng lần lượt lên các điểm
0, 1, 2, 3, ... , 23 ký hiệu tương ứng là SQ0' , ,..., Qi’,... ghi trị số lực và phạm vi tác dụng lên bảng với giả thiết là lực SQi' tác dụng đều lên tất cả các điểm trong phạm vi 1200, tức là về mỗi phía của điểm chia là 600 (nếu chia vòng tròn tượng trưng bề mặt cổ khuỷu thành 24 điểm thì mỗi phần ứng với 150, tức là từ điểm tính toán, lực tác dụng đều lên mỗi phía thêm 4 điểm nữa là như nhau, tất cả có 9 điểm chịu lực tác dụng như nhau với mỗi điểm tính toán).
- Nối các điểm cuối của các đoạn thẳng ấy bằng một đường cong liên tục rồi gạch nghiêng phần diện tích nằm giữa vòng tròn và đường cong liên tục khép kín vừa nhận được, ta được đồ thị mà phần gạch nghiêng được coi như tỷ lệ thuận với mức độ mòn của bề mặt sau một chu trình tác dụng của lực.
2.6.5 Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và mômen tổng
Từ đó suy ra rằng: Khi lực T1 của xy lanh 1 biến thiên từ 00 ÷1800 [GQTK] thì lực T3 của xy lanh thứ 3 biến thiên từ 5400 ÷ 7200, T4 từ 3600 ÷ 5400, T2 từ 1800÷ 3600, v.v....
Các lực thành phần T1, T2, T3... Ti coi như có cùng quy luật biến thiên như nhau và trị số được lấy từ bảng lực T đã lập trước.
- Chọn tỷ lệ xích uTZ = 0,000281654 (MN/mn)
- Chọn tỷ lệ xích mj= 1(độ/mm)
- Tính sai số:
So sánh trị số Metb xác định bằng đồ thị với Me trong phần tính nhiệt.
Thay số được: AMe = 8,63&
Vậy sai số đạt yêu cầu.
Chương 3
KHAI THÁC BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ BMW N20
3.1 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, chẩn đoán động cơ BMW N20
3.1.1 Tổng quan
a) Mục đích
Điều kiện hoạt động của động cơ tại Việt Nam tương đối khắc nghiệt: đường xá chưa tốt, khí hậu ẩm, không khí nhiều bụi, nhiệt độ cao, xe thường chạy ở tốc độ thấp, nổ máy tại chỗ nhiều,... nên những chi tiết hệ thống trên xe ô tô bị ảnh hưởng do sự biến đổi của chất lượng dầu nhớt, mỡ bôi trơn. Vì thế, việc kiểm tra, bảo dưỡng, chẩn đoán động cơ rất cần thiết.
b) Yêu cầu
Khi tiến hành bảo dưỡng kỹ thuật xe, kỹ thuật viên cần tuân theo các nguyên tắc cơ bản sau:
- Cần tìm hiểu kỹ công việc đang làm và tiến hành từng công việc một cách chính xác. Cần phải tham khảo ý kiến của các chuyên gia, không được dựa vào các đánh giá của bản thân để tiến hành công việc.
- Sử dụng phủ sườn, phủ ghế, phủ sàn, không làm trầy xước hay bôi bẩn xe
- Dùng các tấm chặn bánh xe, để giữ xe không chuyển động trong quá trình làm việc, luôn chú ý tới tính an toàn, chắc chắn rằng mọi chuyển động của xe đều được ngăn chặn trong quá trình làm việc.
3.1.2. Lập quy trình kiểm tra, bảo dưỡng động cơ BMW N20
3.1.2.1. Kiểm tra, bảo dưỡng hàng ngày
- Kiểm tra sự làm việc ổn định của động cơ;
- Kiểm tra bugi;
- Kiểm tra mức dầu bôi trơn của động cơ;
- Kiểm tra mức nước làm mát;
3.1.2.2. Các nội dung bảo dưỡng định kỳ động cơ BMW N20
a) Chu kỳ bảo dưỡng
Tùy thuộc vào tình trạng động cơ và điều kiện làm việc mà chu kì bảo dưỡng có thể khác nhau. Tuy nhiên theo kinh nghiệm chu kì bảo dưỡng đối với ôtô con được quy định như bảng dưới.
b) Các bước thực hiện
Bảo dưỡng cấp 1
- Thực hiện đầy đủ các nội dung của bảo dưỡng thường xuyên
- Kiểm tra và điều chỉnh độ căng dây đai quạt gió, máy phát.
- Kiểm tra các vị trí giá đỡ treo ống xả.
Bảo dưỡng cấp 2:
- Thực hiện đầy đủ các nội dung của bảo dưỡng cấp 1
- Kiểm tra, chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của động cơ và các hệ thống liên quan.
- Thay dầu bôi trơn cho động cơ, máy nén khí theo chu kỳ, bơm mỡ vào ổ bi của bơm nước. Kiểm tra áp suất dầu bôi trơn.
3.1.2.4. Kiểm tra cơ cấu phân phối khí
a) Trục cam
- Kiểm tra các vết nứt, xước các bộ phận của trục cam, bánh răng cam hoặc xích: có thể dùng kính phóng đại hoặc mắt thường để kiểm tra phát hiện hư hỏng.
- Kiểm tra đường kính cổ trục cam. Dùng pan me kiểm tra đường kính cổ trục cam. So sánh với thông số cho của nhà chế tạo. Nếu đường kính không đúng, kiểm tra khe hở dầu của cổ trục.
- Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa cổ trục và bạc lót: Có thể dùng miếng plastic hoặc dây chì để kiểm tra.
- Kiểm tra chiều cao các mỏ cam: Dùng pan me kiểm tra chiều cao mỏ cam. So sánh với các thông số cho bởi nhà chế tạo. Nếu không đạt yêu cầu, thay mới trục cam.
b) Cò mổ
- Kiểm tra bề mặt tiếp xúc với cam, thay thế cò mổ nếu nó bị hỏng và mòn.
- Kiểm tra trực quan bên trong để xem độ mòn và thay thế nếu cần.
e) Lò xo xu páp
Lò xo xú pap dùng để đảm bảo xú pap đóng kín và cơ cấu hoạt động bình thường khi động cơ hoạt động ở số vòng quay cao.
g) Kiểm tra turbo
- Kiểm tra bạt lót và bi khi mà turbo phát ra tiếng kêu. Tháo bạt và bi ở turbo, quan sát và đo độ mòn của nó. Nếu mòn phải thay thế;
- Kiểm tra đường dẫn dầu bôi trơn turbo, và chất lượng dầu bôi trơn. Làm sạch đường dầu bôi trơn, kiểm tra rò rỉ đường dầu, khả năng làm kín của miếng lót;
- Kiểm tra cổ xả có bị chảy dầu;
3.1.2.5 Kiểm tra hệ thống làm mát
a) Kiểm tra - bổ sung nước làm mát
- Kiểm tra
+ Kiểm tra xem mức nước làm mát của bể chứa;
+ Kiểm tra chất làm mát không lẫn với dầu;
b) Kiểm tra, điều chỉnh độ căng dây đai dẫn động
Động cơ BMW N20 dùng truyền động đai để truyền động quạt gió, bơm nước, máy phát điện, máy nén khí, bơm dầu trợ lực phanh, lái, bơm tạo độ chân không...
- Nhiệt độ nước làm mát có lúc lớn hơn 100°c, nên tuyệt đối không được mớ nắp két nước khi động cơ đang làm việc hoặc mới dừng máy.
3.1.2.6. Kiểm tra hệ thống bôi trơn động cơ
a) Kiểm tra mức dầu động cơ
- Tháo que thăm dầu ra và lau bằng giẻ sạch.
- Cắm lại que thăm dầu vào chỗ cũ.
- Tháo que thăm dầu ra cẩn thận và kiểm tra xem mức dầu giữa LOW và HIGH đánh dấu như minh họa.
b) Thay dầu động cơ
Nếu động cơ nguội hâm nóng động cơ vài phút. Còn nếu động cơ quá nóng, để nó hơi nguội rồi mới tiến hành thay nhớt để đảm bảo tuổi thọ của động cơ.
- Tháo nắp đỗ nhớt ở các-te đậy nắp máy.
- Cho xe lên cầu nâng nếu có và nâng xe vừa tầm.
- Dùng một cái khai để hứng nhớt.
3.1.2.7 Kiểm tra hệ thống đánh lửa.
a) Kiểm tra ắc quy
Ắc quy cung cấp điện cho hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, đèn và các thiết bị khác. Ắc quy tích trữ điện và được cung cấp bởi máy phát dưới dạng năng lượng hóa học cung cấp điện cho các thiết bị bằng cách chuyển đổi hóa năng thành điện năng.
b) Kiểm tra bugi
Bugi sinh tia lửa để đốt cháy hỗn hợp khí, nhiên liệu, nhiệt độ mà bugi phải chịu lớn hơn 20000C và áp suất 40kg/cm2. Trong quá trình sử dụng, điện cực của bugi bị ăn mòn dần dần và làm tăng khe hở bugi dẫn đến khó sinh ra tia lửa. Đồng thời muội than bám ở đầu phần sứ cách điện cũng làm cho bugi khó phát ra tia lửa điện. Để đảm bảo nhiên liệu được đốt sạch, bugi phải cần được thay thế định kỳ.
3.1.2.9 Các hư hỏng của hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ BMW N20
a) Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu
- Bộ lọc dùng để khử tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu. Lõi lọc quá cũ, bẩn do sử dụng lâu ngày gây mất chức năng lọc dẫn đến tắc lọc. Cặn bẩn, tạp chất nhiều trong cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thông qua của lọc.
b) Các hư hỏng của vòi phun
- Lỗ phun bị tắc hoặc giảm tiết diện: do trong quá trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun. Trong nhiên liệu và quá trình cháy tạo ra các axít ăn mòn đầu vòi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun.
3.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
3.2.1 Khởi động khó
a) Máy khởi động không hoạt động được
Máy khởi động không hoạt động được thể hiện như bảng.
b) Mortor khởi động hoạt động được nhưng động cơ không quay.
Mortor khởi động hoạt động được nhưng động cơ không quay thể hiện như bảng.
3.2.3 Mức tiêu hao nhiên liệu quá lớn
Mức tiêu hao nhiên liệu quá lớn thể hiện nhưu bảng dưới.
3.2.6. Khói xả có màu trắng
Khói xả có màu trắng thể hiện như bảng dưới.
3.2.8 Áp suất dầu động cơ không lên
Áp suất dầu động cơ không lên thể hiện như bảng dưới.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, thu thập tài liệu và vận dụng những kiến thức đã được trang bị, với sự cố gắng của bản thân và sự tận tình giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ ……………… cùng với sự quan tâm của các thầy trong Khoa ô tô, Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự đến nay các nội dung của đồ án đã được hoàn thành.
Trong đồ án tôi đã giới thiệu khái quát, phân tích các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ BMW N20 trên xe Vinfast, tính toán chu trình công tác và tính toán động lực học đưa ra một số nguyên nhân và biện pháp khắc phục hư hỏng trên động cơ. Việc tính toán cho phép đánh giá chỉ tiêu kinh tế và khả năng hoạt động của động cơ BMW N20 trong điều kiện Việt Nam. Đồng thời nhấn mạnh những điểm cần chú ý trong khai thác và sử dụng động cơ BMW N20 ở nước ta, góp phần nâng cao tuổi thọ động cơ.
Qua quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án tôi đã học hỏi được thêm rất nhiều kiến thức hữu ích từ giáo viên hướng dẫn, để nâng cao kiến thức bản thân, tích lũy thêm được kinh nghiệm thực tế, rèn luyện được tác phong làm việc khoa học hơn, tỷ mỉ cụ thể hơn.
Tuy nhiên do kiến thức, lý luận, kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án còn có những sai sót. Tôi rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các đồng chí trong lớp để cho đồ án của tôi được hoàn chỉnh hơn và bản thân tôi cũng được hoàn thiện hơn, để phục vụ cho công tác sau này.
Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo : Thạc sĩ ……………… đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án; cảm ơn các thầy trong khoa ô tô đã giúp đỡ rất nhiều để tôi có thể hoàn thành đồ án đúng thời gian và bảo đảm chất lượng.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. TS Vy Hữu Thành, Th.S Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong, HVKTQS – 1999.
[2] .PGS.TS Lại Văn Định, TS Vy Hữu Thành, Kết cấu tính toán động cơ đốt trong, Quân đội nhân dân - 2003.
[3]. PGS.TS Nguyễn Hoàng Nam, Cơ sở khai thác xe quân sự, HVKTQS-2003.
[4]. Đại tá, Th.S Trần Quốc Toản, Giáo trình Kết cấu động cơ đốt trong tập 2, Khoa Ô tô, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự - 2010.
[5]. Tài liệu động cơ BMW N20 trên xe Vinfast
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"