MỤC LỤC

MỤC LỤC..........................1

LỜI NÓI ĐẦU................................2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ IAMZ 650.10.................. 3

1.1. Giới thiệu chung về động cơ IAMZ 650.10 .................................... 3

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ........................ 7

2.1. Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền ................................................... 7

2.2. Cơ cấu phối khí và truyền động..................................................... 21

2.3. Các hệ thống của động cơ IAMZ 650.10 ...................................... 28

2.4. Một số thiết bị khác của động cơ IAMZ 650.10............................ 35

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ N_EMAX .................. 39

3.1. Mục đích........................................................................................ 39

3.2. Tính toán chu trình công tác ......................................................... 39

3.3.  Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ................... 46

3.4. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác ........................... 47

3.5. Dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ ....................................... 52

CHƯƠNG 4: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN CỦA ĐỘNG CƠ IAMZ 650.10.............. 55

4.1. Mục đích, ý nghĩa của việc khai thác hệ thống bôi trơn................ 55

4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn.................. 56

4.3. Kết cấu một số bộ phận chính trong hệ thống bôi trơn.................. 65

4.4. Các hư hỏng trong hệ thống bôi trơn............................................. 72

4.5. Kiểm tra sửa chữa hệ thống bôi trơn.............................................. 73

KẾT LUẬN ....................................................................................................... 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 79

LỜI NÓI ĐẦU

     Động cơ đốt trong từ khi ra đời đã chứng minh được nhiều tính ưu việt trong ngành cơ khí, kỹ thuật. Ngày nay động cơ đốt trong luôn được cải tiến thêm nhiều tính năng mới, áp dụng các biện pháp khoa học mới để ngày càng hoàn thiện hơn về mặt kết cấu và công dụng. Hiện nay có nhiều loại động cơ như động cơ phản lực, động cơ tua bin hơi, động cơ điện,.v.v. tuy nhiên động cơ đốt trong vẫn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế, giao thông, nông nghiệp, công nghiệp và quốc phòng.

    Trong những năm trở lại đây, ngành công nghệ 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 nghệ trên toàn thế giới.

     Đối với nước ta, điều kiện khoa học kỹ thuật đang trên đường phát triển, chưa làm chủ được quy trình công nghệ chế tạo sản xuất ô tô mới, đặc biệt là chế tạo động cơ đốt trong. Vì vậy xu thế phát triển của ngành ô tô nước ta hiện nay là tập trung vào lắp ráp và khai thác.

     Động cơ IAMZ 650.10 là động cơ mới được sản xuất năm 2007 của tập đoàn Gazz. Với nhiều tính năng cải tiến mới như sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail System 2, tubo tăng áp... giúp động cơ có công suất vượt trội so với các động cơ khác của hãng, khí thải đạt tiêu chuẩn Euro 3.

     Với các tiêu chí đó, qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, được sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Đào Trọng Thắng, tôi được giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài:“Khai thác động cơ IAMZ 650.10 lắp trên xe tải MAZ”.

    Nội dung bao gồm hai phần chính: Phần thuyết minh và phần bản vẽ.

Phần thuyết minh:

+ Chương 1: Giới thiệu về động cơ 650.10.

+ Chương 2: Phân tích đặc điểm kết cấu của động cơ IAMZ 650.10.

+ Chương 3: Tính toán chu trình công tác động cơ ở chế độ N_emax.

+ Chương 4: Khai thác hệ thống bôi trơn động cơ IAMZ 650.10.

Phần bản vẽ: 05 bản vẽ

+ 01 Bản vẽ mặt cắt dọc động cơ IAMZ 650.10.

+ 01 Bản vẽ sơ đồ hệ thống bôi trơn IAMZ 650.10.

+ 01 Bản vẽ bơm dầu IAMZ 650.10.

+ 01 Bản vẽ bầu lọc dầu loại thấm IAMZ 650.10.

+ 01 Bản vẽ bầu lọc dầu loại ly tâm IAMZ 650.10

     Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất, đến thầy: PGS.TS ………… cùng toàn thể các thầy trong bộ môn Động Cơ - Khoa Động Lực, đã hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp quá trình hoàn thành đồ án đúng tiến độ, đảm bảo tốt yêu cầu về chất lượng.

     Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian ngắn, kiến thức, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế và đây còn là động cơ tương đối mới ở Việt Nam nên trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi thiếu sót.

    Rất mong nhận được sự chỉ dẫn của các thầy, sự đóng góp của đồng nghiệp để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.

    Tôi xin chân thành cảm ơn!.

                                                                                                        Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                  Học viên thực hiện

                                                                                                                     ………………

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ IAMZ 650.10

1.1. Giới thiệu chung về động cơ IAMZ 650.10

Năm 2006 tập đoàn GAZ đã mua bản quyền sản xuất dòng động cơ IAMZ 650 của công ty Renault Trucks. Năm 2007  tiến hành sản xuất hàng loạt và đưa ra thị trường, công xuất dự kiến 20.000 động cơ mỗi năm.

Công suất lớn, độ tin cậy cao, dòng động cơ IAMZ 650 đang ngày càng phát triển với xu hướng chiếm lĩnh lòng tin, thị hiếu người tiêu dùng trên toàn thế giới. Động cơ được tập hợp các giải pháp công nghệ và thiết kế tiên tiến mới nhất, hiệu suất cao, sản xuất trên dây chuyền lắp ráp tự động hiện đại.

Lượng phát thải chất độc hại của động cơ IAMZ 650.10 đáp ứng tiêu chuẩn Euro 3, đảm bảo thân thiện đối với môi trường. Động cơ IAMZ 650.10 đã được đội ngũ kỹ sư của nhà máy phát triển lên các thế hệ mới ngày càng hoàn thiện hơn, đảm bảo chất lượng cao, hiệu suất tốt. Có thể kể đến các dòng thế hệ đang được phát triển như sau:

+ Iamz: 650.10; 6501.10; 6502.10 - Tiêu chuẩn Euro 3.

+ Iamz: 651; 6511 - Tiêu chuẩn Euro 4.

          + Iamz: 652; 6521 - Tiêu chuẩn Euro 4.

Động cơ IAMZ 650.10 được sản xuất tại nhà máy “Autodiesel” (Yaroslavl Motor Works – Jamz), nước Nga. IAMZ 650.10 là động cơ diesel 4 kỳ, trang bị 6 xi lanh bố trí một hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng chất lỏng. Động cơ được tăng công suất nhờ lắp thêm bộ Tubo tăng áp, sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail System 2, làm mát bằng không khí. Động cơ chủ yếu được sử dụng trên các xe tải hạng nặng như MAZ, URAL, MWTP..v.v., hoạt động theo tiêu chuẩn Euro 3.

Động cơ IAMZ 650.10 được thiết kế có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ, môi trường, địa hình như sau:

+ Nhiệt độ môi trường xung quanh từ -50 ⁰ C đến 50 ⁰ C.

+ Độ ẩm tương đối tới 98% ở 25 ⁰ C.

+ Trong các khu vực nằm ở độ cao 1500 m, mà không giảm công suất, và các chỉ số kinh tế khác. Có thể hoạt động ở vùng đồi, núi độ cao lên đến 4650 m.

Những ưu điểm vượt trội của động cơ IAMZ 650.10 so với các dòng động cơ khác của hãng GAZ:

+ Khởi động dễ dàng ở các điều kiện khác nhau.

+ Khả năng thích ứng với xe có trang bị điều khiển điện tử (ABS, ASR, kiểm soát hành trình).

+ Áp suất phun nhiên liệu đạt tới 140 Mpa, cho phép phun tơi, tán nhuyễn, trộn đều nhiên liệu.

+ Lượng điều chỉnh chính xác của chu trình cấp nhiên liệu cho mỗi chế độ công tác.

+ Có khả năng điều chỉnh các góc độ của thời gian phun nhiên liệu theo chế độ, tải trọng,  nhiệt độ.

+ Có khả năng điều chỉnh quá trình cung cấp nhiên liệu, tùy thuộc vào điều kiện môi trường để giảm lượng khí thải các chất độc hại.

Bảng tính năng kỹ thuật của động cơ IAMZ 650.10:

Chương 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ

2.1. Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền (CCKTTT)

CCKTTT là cơ cấu chính của động cơ đốt trong kiểu pít tông, nó thực hiện các nhiệm vụ sau:

-  Trong hành trình dãn nở biến đổi công dãn nở thành chuyển động tịnh tiến của pít tông qua chuyển động song phẳng của thanh truyền thành chuyển động quay của trục khuỷu.

-  Ở các hành trình khác biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu qua thanh truyền chuyển động tịnh tiến của pít tông để thực hiện các kỳ nạp khí, nén hỗn hợp và thải khí.

-  Dẫn động các cơ cấu khác như: cơ cấu phối khí, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát.

Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền được phân thành 2 nhóm chính:

+ Nhóm chi tiết cố định gồm: Thân máy, nắp máy, ống lót xi lanh, các ổ trục chính, các te. Đây là các chi tiết có kích thước và khối lượng lớn, là nhóm chủ yếu tạo nên kích thước bao cơ bản của động cơ và là giá đỡ để cố định, gá lắp các chi tiết khác.

+ Nhóm các chi tiết chuyển động gồm: Nhóm pít tông, nhóm thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà. Nhóm này cùng với nhóm chi tiết cố định có nhiệm vụ biến đổi nhiệt năng của hỗn hợp khí cháy ở quá trình dãn nở (sinh công dãn nở) thành công cơ học ở trục khuỷu để truyền công suất cho phụ tải đồng thời cung cấp cơ năng ở dạng mô men quán tính tích lũy bánh đà cho pít tông để thực hiện các quá trình nạp, nén, thải cưỡng bức.

2.1.1.  Nhóm các chi tiết cố định

2.1.1.1. Thân máy

Thân máy là chi tiết cố định, có kích thước khối lượng lớn nhất của động cơ. Thân máy làm giá đỡ, dùng để cố định và lắp các chi tiết, cơ cấu, hệ thống của động cơ như trục cam, bơm dầu, bơm cao áp.

Vì vậy đòi hỏi thân máy phải đủ bền, có độ cứng vững cao, ít biến dạng nhất, kết cấu nhỏ gọn, dễ dàng cho việc chế tạo cũng như việc bảo dưỡng sửa chữa thuận tiện nhất.

Thân xi lanh (hay blốc – xi lanh) động cơ IAMZ 650.10 được đúc liền một khối với hộp trục khuỷu. Kết cấu thân máy kiểu thân xi lanh-hộp trục khuỷu, dạng thân hình khối chữ nhật. Mặt phẳng dưới được bắt với các te và có gia công thêm các đường gân xung quanh do đó có độ cứng vững cao và là một trong những yếu tố đảm bảo độ bền vững cao của động cơ diesel có công suất lớn. Trên thành vách ngang của các te có bố trí bảy ổ đỡ trục khuỷu, dạng ổ trượt, mỗi ổ chia làm hai nửa và được cố định với nhau bằng các gu dông, có lỗ để bắt chốt định vị. Cả hai nửa ổ đỡ đều có rãnh khuyết để cố định gờ của bạc lót. Ổ đỡ trung tâm có rãnh để lắp bạc chống dịch chuyển dọc trục của trục khuỷu. Các nắp ổ được đánh số thứ tự để tránh lắp lẫn. Trong hộp trục khuỷu còn gia công bốn ổ trục cam trên các vách ngăn thứ nhất, thứ ba, thứ năm, thứ bảy. Trong thân máy có khoan các đường dẫn dầu bôi trơn lên nắp máy cũng như bôi trơn các ổ trục khuỷu và có dầu để lắp các ống nối dẫn dầu.

Vật liệu dùng để đúc khối thân máy là gang CЧ18-36 có thành phần: 3,2÷3,4% C; 0,1% Cu; 2,3÷2,6% Si; 0,15% S; 0,5÷0,8% Mn; 0,15÷0,2% Cr; 0,1% Ni. Độ cứng đạt được HB = 170÷241.

Trong thân xi lanh gia công lỗ trụ để lắp ống lót xi lanh và có vai tựa trên khá dầy.

Ưu điểm: Khối thân máy làm bằng gang xám nên tránh được tổn thất nhiệt, tăng độ cứng vững, đồng thời cũng dễ dàng cho việc chế tạo (đúc). Vỏ thân xi lanh chịu lực làm tăng độ bền của lót xi lanh.

Nhược điểm: Do được đúc bằng gang nên khối lượng lớn.

2.1.1.2.   Ống lót xi lanh

Lót xi lanh tạo nên thể tích công tác của động cơ, đồng thời còn dẫn hướng cho pít tông chuyển động tịnh tiến. Lót xi lanh làm tăng tuổi thọ cho khối thân máy và làm đơn giản hóa việc sửa chữa, phục hồi thay thế. Ngoài ra còn làm cho việc chế tạo (khối) thân máy trở nên đơn giản hóa.

Điều kiện làm việc của lót xi lanh rất khắc nhiệt, nhiệt độ và áp suất cao, thay đổi có tính chu kỳ với tần số cao. Phần trên của lót xi lanh phải chịu nhiệt độ và áp suất cao của khí cháy ở đầu hành trình dãn nở, trong khi đó việc làm mát và bôi trơn lại rất khó khăn đặc biệt là vị trí ở xéc măng khí trên cùng. Vùng này có dạng ma sát tới hạn (ma sát nửa khô), nên sự mài mòn và ăn mòn hóa học rất khốc liệt. Ngoài ra lót xi lanh còn phải chịu lực ngang. Động cơ IAMZ 650.10 sử dụng kiểu lót ướt tháo rời được.

Ống lót được chế tạo bằng gang hợp kim, thành phần: 3,2÷3,5% C; 0,15÷0,4 % Cu; 2,1÷2,4% Si; 0,12% S; 0,6÷0,8% Mn; 0,3÷0,45% Cr; 0,1% Ni; 0,2% P; 0,03÷0,08% Ti.

Phương án dùng lót xi lanh ướt, lót xi lanh kiểu vai tựa trên. Phương án này có những ưu nhược điển sau:

Ưu điểm: Khả năng làm mát tốt hơn so với lót khô. Độ cứng vững cao nhờ có thành gờ dày ở những vùng chịu nhiệt độ và áp suất khí thể cao, ít bị ảnh hưởng của sự dãn nở nhiệt hơn so với lót ướt vai tựa dưới. Trong quá trình làm việc, lót xi lanh dãn nở theo chiều trục về phía dưới nên ít bị ảnh hưởng đến đệm nắp máy. Nhờ vậy tránh được rò rỉ nước làm mát và thổi gioăng đệm nắp máy. Thuận tiện cho việc tháo lắp, sửa chữa.

Nhược điểm: Cần có gioăng đệm bao kín để tránh rò nước. Khả năng làm mát phần trên của lót xi lanh kém, do tồn tại phần vai tựa và gờ định tâm phía trên trong khi đó vùng đó lại chịu nhiệt độ cao.

Hình 2.2: Lót xi lanh động cơ IAMZ 650.10

Bề mặt đầu lót nhô lên cao hơn so với bề mặt thân máy khoảng 0,05÷0,24 mm, đặc điểm này cho phép khi xiết các gu dông sẽ ép đệm nắp máy, làm tăng khả năng làm kín buồng cháy, tránh được lọt khí và nước làm mát vào buồng đốt. Phía dưới vai tựa có rãnh thoát dao tránh được hiện tượng tập chung ứng suất. Ở phần dưới ống lót, để làm kín tốt với thân máy, tránh sự rò nước xuống các te, có bố trí một gioăng làm kín bằng cao su chịu nước, nhiệt độ ở phía trên và một gioăng chịu dầu ở phía dưới. Đường kính trong của ống lót xi lanh là  mm, chiều dầy 6,2 mm. Khoảng trống giữa các vách ngăn và ống lót xi lanh tạo thành áo nước cho từng xi lanh. Các áo nước này thông với khoang chia nước qua bốn  lỗ ở phía trên bên trái. Bề mặt gương xi lanh được tôi cao tần đạt độ cứng 45 HRC lớp thấm tôi dầy 1,5 mm, sau đó được doa bóng. Đầu dưới lót xi lanh nhô ra và được vát mép để tránh va chạm với thanh truyền.

2.1.1.3.   Nắp máy

Nắp máy có chức năng bao kín phía trên, cùng với đỉnh pít tông và xi lanh tạo thành buồng cháy của mỗi xi lanh động cơ. Ngoài ra nắp máy động cơ còn là nơi để bố trí đường nạp, đường thải và giá đỡ giàn cò mổ, ống dẫn hướng xu páp, vòi phun, các khoang nước làm mát.

Cũng như các động cơ khác, nắp máy động cơ IAMZ 650.10 làm việc trong điều kiện tương đối nặng nề. Mặt dưới tiếp xúc trực tiếp với khí cháy, môi chất công tác, chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn thay đổi có tính chất chu kỳ, bị ăn mòn hoá học bởỉ các chất ăn mòn có trong sản phẩm cháy. Do bố trí cơ cấu phối khí xu páp treo nên trên nắp máy có các lỗ để ép các ống dẫn hướng. Khu vực đế xu páp chịu áp suất và nhiệt độ cao, chịu tải trọng va đập lớn. Từ điều kiện làm việc như vậy nên yêu cầu với nắp máy rất cao về mặt kết cấu cũng như vật liệu chế tạo. Những yêu cầu chính:

-  Đảm bảo độ cứng vững, tránh sự cong vênh do ứng suất cơ và nhiệt gây lên.

-  Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, lắp ráp, bảo dưỡng và sửa chữa.

-  Tạo hình dáng và bố trí các đường nạp, đường thải hợp lý để giảm hệ số cản, nâng cao hệ số nạp η_v, thài sạch, giảm hệ số khí sót γ_r.

-  Đảm bảo bao kín khí, kín dầu, kín nước.

Hình 2.3: Nắp máy động cơ IAMZ 650.10

Nắp máy động cơ IAMZ 650.10 được đúc bằng hợp kim nhôm thành một khối liền cho cả 6 xi lanh cùng một dãy. Nắp được lắp với thân máy qua đệm nắp máy bằng các gu dông.

Ưu điểm: Nhẹ, tản nhiệt tốt, giảm được khả năng kích nổ.

Các ống dẫn hướng cho xu páp bố trí trong nắp máy được làm bằng kim loại gốm. Đế xu páp được làm bằng gang hợp kim chịu nhiệt. Trong lỗ lắp các vòi phun được ép các ống lót bằng đồng. Trong nắp máy có bố trí các khoang chứa nước làm mát. Các đường dẫn khí náp được bố trí dưới một góc nghiêng thích hợp, nhằm tạo ra chuyển động theo phương tiếp tuyến của dòng khí nạp đối với bề mặt trụ bên trong của ống lót xi lanh. Chuyển động đó tạo thành xoay lốc có ảnh hưởng tới quá trình tạo hỗn hợp cháy nhiên liệu.

2.1.2.  Nhóm các chi tiết chuyển động

Trong chi tiết chuyển động của cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền, các chi tiết thuộc nhóm pít tông và nhóm thanh truyền là các chi tiết chịu phụ tải lớn cả cơ và nhiệt. Các chi tiết bị mài mòn nhanh gồm pít tông, xéc măng và các bạc lót đầu to, đầu nhỏ thanh truyền.

2.1.2.1.   Pít tông

Vai trò: Pít tông cùng với các chi tiết khác như xi lanh, nắp máy 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.

Hình 2.4: Cụm pít tông động cơ IAMZ 650.10

Điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc của pít tông khắc nhiệt. Trong quá trình làm việc pít tông phải chịu tải trọng cơ học lớn có chu kỳ, tải trọng nhiệt cao. Ở hành trình dãn nở pít tông nhận lực khí thể truyền qua thanh truyền xuống trục khuỷu, tạo mô men quay. Ở ba hành trình còn lại pít tông nhận lực từ bánh đà (thông qua trục khuỷu, thanh truyền) thực hiện chuyển động tịnh tiến cưỡng bức trong xi lanh. Vì vậy yêu cầu đối với pít tông rất cao, khối lượng phải nhỏ để giảm lực quán tính mà vẫn thỏa mãn độ bền, độ cứng vững, có khả năng bao kín, truyền nhiệt tốt.

Pít tông của động cơ IAMZ 650.10 được chế tạo rời, đỉnh pít tông được đúc bằng thép không rỉ, thân pít tông đúc bằng hợp kim nhôm có hàm lượng Silic cao và được xử lý nhiệt nên có tính dẫn nhiệt tốt. Mặt đỉnh pít tông có dạng đỉnh lõm hình “ô mê ga”, do đó có thể tạo xoáy lốc, tạo thuận lợi cho quá trình hình thành khí hỗn hợp và cháy. Phần đầu pít tông có xẻ 3 rãnh để lắp 2 xéc măng khí và 1 xéc măng dầu. Khe hở giữa phần đầu pít tông và thành xi lanh nằm trong khoảng 0,4  0,6 mm.

Thân pít tông có dạng hình côn tiết diện ngang hình ô van và có hai bệ để đỡ chốt pít tông, thân pít tông có nhiệm vụ dẫn hướng cho pít tông chuyển động trong xi lanh. Để đảm bảo cho pít tông chuyển động dễ dàng trong xi lanh, khe hở giữa phần thân pít tông và thành xi lanh ở chế độ khi nước làm mát
80  90⁰C nằm trong khoảng 0,004  0,008 mm.

2.1.2.2.   Chốt pít tông

Chốt pít tông là chi tiết trung gian nối pít tông và đầu nhỏ thanh truyền, tạo khớp quay giữa pít tông và đầu nhỏ thanh truyền.

Hình 2.5: Cấu tạo chốt pít tông

1.Chốt pít tông; 2. Vòng hãm.

Tuy kết cấu đơn giản nhưng chốt pít tông có vai trò rất quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ. Điều kiện làm việc của chốt pít tông có sự thuận lợi hơn pít tông, nhiệt độ thấp hơn và được bôi trơn tốt hơn. Tuy nhiên chốt pít tông chịu tải trọng lớn có tính chất va đập mạnh, thay đổi theo chu kỳ (do lực khí thể và lực quán tính) gây mài mòn ở bề mặt làm việc.

Việc bôi trơn cũng khó khăn do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu, xuất hiện tình trạng ma sát nửa ướt, ma sát tới hạn. Trong quá trình làm việc chốt pít tông luôn chịu lực uốn, nén theo hường kính, chịu biến dạng mặt cắt và biến dạng nhiệt. Chốt pít tông động cơ IAMZ 650.10 được chế tạo bằng thép hợp kim có ký hiệu 12XH3A. Độ cứng bề mặt trong khoảng 56÷65 HRC. Các thành phần hợp kim như crôm, măng gan với thành phần cacbon thấp. Chốt pít tông được xử lý tăng cứng và mài bóng.

Chốt pít tông có dạng hình trụ rỗng. Các mối ghép giữa chốt pít tông và pít tông, thanh truyền theo hệ thống trục để đảm bảo lắp ghép dễ dàng. Chốt pít tông được lắp tự do (kiểu “bơi”) ở cả hai mối ghép, có hai vòng hãm lắp hai đầu để chống dịch chuyển dọc trục. Phương pháp này đảm bảo cho bề mặt chốt pít tông mòn đều, tránh hiện tượng kẹt chốt, chịu mỏi tốt. Khi lắp ráp mối ghép giữa chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, còn mối ghép với bệ chốt là mối ghép trung gian, có độ dôi.

Ưu điểm: Do chốt tự xoay quanh tâm nên bề mặt chốt pít tông mòn đều, tránh hiện tượng kẹt chốt, chịu mỏi tốt. Hạn chế dịch chuyển dọc trục dễ dàng bằng vòng hãm. Tháo lắp sửa chữa đơn giản.

Nhược điểm: Phải gia công thêm rãnh lắp khóa hãm. Tổ chức bôi trơn cho phần tiếp xúc với thanh truyền, bệ chốt pít tông - chốt. Phải vát miệng lỗ bệ chốt để tránh tập trung ứng suất.

2.1.2.3.   Xéc măng

Trên phần đầu pít tông động cơ IAMZ 650.10 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 khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ, gạt dầu thừa, tạo màng dầu mỏng trên bề mặt xi lanh để giảm sự mài mòn pít tông, xéc mằng, xi lanh. Ngoài ra xéc măng còn dẫn nhiệt từ đỉnh pít tông ra thành xi lanh và tới nước làm mát. Mỗi pít tông được lắp 2 xéc măng khí vào hai rãnh trên cùng của đầu pít tông. Để xéc măng rà khít với thành xi lanh nó được mạ một lớp thiếc hoặc phốt phát hoá. Xéc măng khí phía trên được mạ crôm để giảm mài mòn. Khi lắp khe hở miệng của xéc măng nằm trong khoảng 0,25  0,6 mm để giảm hiện tượng lọt khí xuống các te khi lắp đặt miệng xéc măng phải lệch nhau 180⁰. Vật liệu chế tạo xéc măng khí là gang hợp kim.

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. Khi lắp khe hở miệng xéc măng nằm trong khoảng 0,25  0,6. Vật liệu chế tạo xéc măng dầu bằng gang.

Hình 2.6: Xéc măng

1. Xéc măng dầu;  2. Xéc măng khí

Các xéc măng khí đều phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ, ma sát lớn, trong khi dầu bôi trơn bị lão hóa, độ nhớt giảm do nhiệt độ cao, chịu sự ăn mòn hóa học và cũng như mài mòn bởi lớp muội than do sản vật cháy sinh ra.

Điều kiện làm việc:

-  Xéc măng khí thứ nhất phải chịu nhiệt độ và áp suất cao ở hành trình cháy dãn nở, nhưng lại làm việc trong điều kiện bôi trơn không đầy đủ, ma sát nửa khô nửa ướt. Hai xéc măng khí tiếp theo làm việc trong điều kiện thuận lợi hơn.

-  Trong quá trình làm việc, xéc măng chịu sự va đập với bề mặt của rãnh xéc măng và trượt trên bề mặt gương xi lanh.

Để đảm bảo cho xéc măng làm việc trong điều kiện như vậy, vật liệu chế tạo và kết cấu phải đảm bảo các yêu cầu sau:

-  Tỳ sát vào thành vách xi lanh với một áp suất hợp lý để đảm bảo bao kín nhưng tổn hao ma sát nhỏ nhất.

-  Hệ số ma sát và tốc độ mòn nhỏ trong điều kiện nhiệt độ cao và bôi trơn kém.

-  Sức bền, độ đàn hồi, ổn định cao, ít bị suy giảm bởi nhiệt độ.

-  Khối lượng nhỏ, hệ số dẫn nhiệt cao.

-  Khả năng rà khít tốt để giảm thời gian chạy rà trơn.

-  Suất tiêu hao dầu bôi trơn thấp, đỉnh pít tông và rãnh xéc măng ít bị bám muội than.

-  Dễ gia công, giá thành thấp.

2.1.2.4.   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.

Trong quá trình làm việc thanh truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm pít tông và lực quán tính của bản thân thanh truyền, chịu kéo, nén, uốn dọc trục.... Trong quá trình làm việc của động cơ, thanh truyền thực hiện hai chuyển động phức tạp đó là: chuyển động tịnh tiến dọc theo thân xi lanh và chuyển động lắc tương đối so với trục của chốt pít tông. Tải trọng tác dụng lên thanh truyền có tính chất  va đập rất lớn, thường xuyên thay đổi có tính chất chu kỳ theo phương chiều và trị số. Thanh truyền làm việc ở nhiệt độ cao (>100⁰C), nhất là ở phần đầu nhỏ thanh truyền.

Do điều kiện làm việc, thanh truyền cần đạt được các yêu cầu sau:

-       Khối lượng nhỏ để giảm lực quán tính.

-       Độ cứng vững cao, bố trí sử dụng kim loại phải hợp lý nhất.

-       Chịu được mỏi, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, tuổi thọ cao.

-       Dễ tháo lắp, sửa chữa phục hồi.

Thanh truyền động cơ IAMZ 650.10 được chế tạo bằng thép  hợp kim 40X, 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 có gia công vấu để chống hiện tượng tự xoay của bạc. Để tránh hiện tượng cắt, dập cho bu lông thanh truyền và định vị khi lắp, mặt phân cách hai nửa đầu nhiệt độ thanh truyền có kết cấu dạng các rãnh khía răng cưa.

Hình 2.7: Thanh truyền động cơ IAMZ 650.10

Mặt cắt thân thanh truyền dạng chữ I nhằm tăng mô men chống uốn trong mặt phẳng lắc. Trên thanh truyền có đánh dấu ở nửa trên đầu to thanh truyền và nửa dưới đầu to thanh truyền, cùng với dấu ở bệ chốt pít tông để tránh nhầm lẫn khi lắp. Khi lắp các dấu này phải cùng phía và quay về phía đầu động cơ.

Bạc đầu nhỏ thanh truyền bằng đồng thanh có dạng hình trụ rỗng, trên bạc có lỗ dẫn dầu, tương ứng với lỗ trên đầu nhỏ thanh truyền. Bạc đầu to là loại thanh mỏng và lắp lẫn được. Bạc lót gồm hai nửa được dập từ thép mềm và được phủ một lớp chịu mòn là hợp kim nhôm có hàm lượng thiếc cao, chiều dầy của bạc lót sau khi phủ là 1,6 mm, chiều rộng là 25 mm, bạc có gờ khớp với rãnh ở nửa trên và nửa dưới của đầu to để chống xoay.

Để đảm bảo cân bằng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền, khối lượng của thanh truyền lựa chọn khi lắp không chênh lệch quá 6 ÷ 8 gam.

2.1.2.5.   Trục khuỷu

Trục khuỷu là chi tiết chuyển động có khối lượng, kích thước lớn nhất trong động cơ, giá thành chiếm 15% ÷ 30% tổng giá thành động cơ.

Vai trò: Trục khuỷu cùng với thanh truyền, pít tông, 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 pít tông thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí.

Điều kiện làm việc: Trục khuỷu làm việc trong điều kiện hết sức khắc nhiệt, phải chịu mô men xoắn, chịu uốn, chịu lực khí thể và lực quán tính của nhóm pít tông thanh truyền gây ra.

Các cổ trục, cổ khuỷu, má khuỷu còn chịu mô men xoắn tích lũy do lực tiếp tuyến của nhiều xi lanh gây ra. Các lực này thường xuyên thay đổi có tính chất chu kỳ dẫn đến hiện tượng mỏi trục khuỷu.

Ngoài ra trục khuỷu còn chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của bản thân trục khuỷu và của thanh truyền. Những lực này gây uốn xoắn dao động xoắn và dao động ngang của trục khuỷu.

Yêu cầu đối với trục khuỷu:

-  Đối với động cơ nhiều xi lanh thì bố trí trục khuỷu sao cho mô men xoắn (M_X ) tổng càng đồng dều càng tốt.

-  Trục khuỷu phải được cân bằng động tốt.

-  Khối lượng phải phù hợp để lực quán tính ly tâm của mỗi trục khuỷu là nhỏ nhất.

-  Kết cấu hợp lý, có khả năng tự lọc sạch dầu bôi trơn, có kết cấu đối xứng để tăng khả năng tự cân bằng động.

-  Đơn giản, dễ gia công chế tạo, dễ tháo lắp, sửa chữa phục hồi thay thế khi cần thiết.

Trục khuỷu của động cơ IAMZ 650.10 được chế tạo bằng thép C50.  Phôi được gia công, sau đó nhiệt luyện và xử lý bề mặt rồi gia công chính xác các bề mặt làm việc, cổ trục chính và cổ khuỷu.

Hình 2.8: Trục khuỷu động cơ IAMZ 650.10

Trục khuỷu động cơ IAMZ 650.10 được chế tạo đủ cổ trục (6 xi lanh, 7 cổ trục), đường kính Φ 108 mm. Cổ khuỷu đường kính Φ 77 mm, cổ trục và cổ khuỷu được tôi cao tần, chiều sâu lớp thấm tôi 3,5÷4,5 mm, độ cứng bề mặt 52÷62 HRC, độ bóng cao. Với chiều sâu lớp thấm tôi bề mặt như vậy, khi sửa chữa lớn có thể đạt kích thước sửa chữa mới mà vẫn đảm bảo cơ tính cao của lớp kim loại bề mặt.

Trên đầu trục có các lỗ ren để bắt bu lông lắp puli, puli dẫn động quạt gió, bơm nước cho hệ thống làm mát, có bánh răng trục khuỷu, bộ truyền bánh răng từ trục khuỷu để dẫn động trục cam, bơm dầu.

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.

Các đối trọng được làm liền với má. Đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp của hộp số.

2.1.2.6.   Bạc lót

Bạc lót là chi tiết đệm giữa cổ trục và ổ đỡ, cổ khuỷu với đầu nhỏ thanh truyền, đầu nhỏ thanh truyền với chốt pít tông. Đây là kết cấu bạc trượt làm giảm ma sát giũa các bề mặt công tác của các chi tiết.

Nhờ có bạc lót mà cổ trục, cổ khuỷu, ổ đỡ được tăng thêm độ bền và tuổi thọ. Bề mặt làm việc của bạc chịu vận tốc trượt lớn, nhờ có lớp dầu bôi trơn đảm bảo ma sát ướt nên độ mòn thấp.

Hình 2.9: Bạc lót cổ trục khuỷu động cơ IAMZ 650.10

Bạc cổ trục, cổ khuỷu được chia làm hai nửa, có thể lắp lẫn cho nhau. Bạc được chế tạo theo kiểu nhiều lớp: Lớp cốt thép ở giữa, lớp trung gian là đồng, lớp chịu mòn là hợp kim nhôm. Bạc cổ trục có chiều dầy 5 mm, còn bạc cổ khuỷu dầy 4,75 mm. Mỗi nửa đều có gờ định vị trùng với rãnh khuyết phay trên ổ đỡ và đầu nhiệt độ thanh truyền nhờ đó bạc không bị xoay hay dịch chuyển dọc trục. Mặt trong của bạc có rãnh vòng và lỗ để dẫn dầu bôi trơn.

2.1.2.7.   Bánh đà

Bánh đà có nhiệm vụ tích lũy năng lượng (khi M_X > M_C) và giải phóng năng lượng (khi M_X < M_C) 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. Bánh đà còn là nơi lắp các chi tiết của cơ cấu khởi động như vành răng khởi động và có đánh dấu vị trí tương ứng với điểm chết và khắc vạch chia độ góc quay trục khuỷu. Bánh đà được chế tạo từ gang xám và được cân bằng động cùng với trục khuỷu.

Hình 2.10: Bánh đà IAMZ 650.10

Bánh đà động cơ IAMZ 650.10 có dạng vành chậu, được đúc bằng gang xám,  trên bề mặt trụ ngoài có ép vành răng khởi động được chế tạo bằng thép. Bề mặt ngoài các răng được tôi cao tần đạt độ cúng 49÷55 HRC. Bánh đà được lắp vào mặt bích của đuôi trục khuỷu nhở 12 bu lông. Mô đun vành răng khởi động 3,175. Có dấu để xác định điểm chết trên của xi lanh thứ nhất khi bắt đầu cung cấp nhiên liệu.

2.2.    Cơ cấu phối khí và truyền động

Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển thời điểm và quá trình đóng mở xu páp để thực hiện việc nạp đầy môi chất công tác và thải sạch khí thải ra khỏi xi lanh động cơ. So với các chi tiết khác của CCKTTT thì các chi tiết của cơ cấu phối khí làm việc trong điều kiện thuận lợi hơn, bôi trơn đảm bảo hơn (ngoài các xu páp). Trong quá trình làm việc các chi tiết chịu tải trọng va đập lớn, có tính chất chu kỳ như : Cam, con đội, cò mổ, đuôi xu páp, nấm xu páp, đế xu páp, ngoài ra các chi tiết còn chịu dãn nở nhiệt.

Yêu cầu đối với cơ cấu phối khí:

-       Đóng mở xu páp nạp, thải đúng thời điểm.

-       Nạp đầy và thải sạch ở mọi chế độ làm việc của động cơ.

-       Tiếng ồn thấp, khả năng bao kín tốt không làm giảm tỷ số nén ε.

-       Độ bền và độ tin cậy làm việc cao.

-       Tiêu tốn công suất (để dẫn động và thắng lực ma sát) ít nhất.

-       Dễ dàng lắp ráp thay thế và sửa chữa, bảo dưỡng điều chỉnh.

Sơ đồ pha phối khí động cơ Iamz 650.10 được thể hiện như sau:

Hình 2.11: Sơ đồ pha phối khí động cơ IAMZ 650.10

1-2. Pha nạp; 3-4. Pha thải; O. Tâm quay của trục khuỷu; α. Góc mở sớm xu páp nạp; δ. Góc đóng muộn xu páp nạp; β. Góc đóng muộn xu páp thải; γ. Góc mở sớm xu páp thải.

Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ IAMZ 650.10 là cơ cấu phối khí dùng xupáp treo. Sử dụng con đội, đũa đẩy bố trí trong thân máy.
          Các xu páp nạp được mở sớm một góc α = 23⁰ trước khi pít tông lên đến điểm chết trên (ĐCT) ở cuối hành trình thải. Để thực hiện quá trình nạp chính, các xu páp nạp được đóng kín tại điểm 2, ứng với góc đóng muộn
δ = 29⁰ sau khi pít tông đã qua điểm chết dưới (ĐCD) và đi lên thực hiện hành trình nén, mục đích để nạp thêm.

Các xu páp thải được bắt đầu mở tại điểm 3 với góc mở sớm γ = 47⁰ trước khi pít tông xuống tới ĐCD ở hành trình dãn nở. Mục đích lợi dụng độ chênh áp suất lớn nhằm thải một phần lớn khí thải ra ngoài và giảm công tiêu hao trong quá trình thải chính.

Các xu páp thải được đóng kín tại điểm 4 với góc đóng muộn β = 21⁰ sau ĐCT. Mục đích nhằm lợi dụng quán tính hút của dòng khí thải, thải sạch xi lanh động cơ.

Đối với pha phối khí của động cơ IAMZ 650.10 thì góc trùng điệp tương ứng là α + β = 44⁰.

Cơ cấu phối khí động cơ IAMZ 650.10  khá hoàn chỉnh và đáp ứng được việc phối khí cho động cơ làm việc, đồng thời thuận lợi cho việc tháo lắp, sửa chữa phục hồi các chi tiết cũng như khởi động động cơ.

2.2.1. Đặc điểm cấu tạo chi tiết chính của cơ cấu phối khí

2.2.1.1.   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.

Hình 2.12: Trục cam động cơ IAMZ 650.10

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, có bốn cổ trục vị trí các cổ 1, 3, 5, 7. Các cổ gối lên bốn ổ đỡ trên các vách ngăn của động cơ. 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. Đầu trục cam có lắp hai bánh răng bằng mối ghép then bán nguyệt, được hãm bằng đai ốc. Bánh răng lớn nhận mô men từ trục khuỷu còn bánh răng nhỏ  truyền mô men tới bộ điều tốc bơm cao áp.

Bạc lót ổ trục cam bằng đồng thanh có kích thước tương đương với đường kính cổ trục, được ép vào ổ đỡ sau đó lắp trục cam.

Trục cam phải đảm bảo độ cứng vững để chịu tải trọng uốn, xoắn. Để khống chế sự dịch chuyển dọc trục, trục cam có mặt bích chặn giữa cổ trục thứ nhất và moay ơ bánh răng. Mặt bích được cố định vào thân máy nhờ bu lông có khóa hãm chống tự tháo. Việc duy trì khe hở làm việc 0,1 ÷ 0,33 mm giữa mặt bích và mặt đầu cổ trục thứ nhất được thực thiện nhờ vòng đệm. Bề mặt ma sát được bôi trơn nhờ dầu từ đầu cổ trục thứ nhất qua lỗ khoan ở trên vòng đệm.

Khi lắp ghép phải đặt sao cho dấu “0” ở bánh răng trục khuỷu trùng với dấu “C” trên bánh răng cam. Bánh răng trục cam và bánh răng trục khuỷu là cặp bánh răng trụ răng nghiêng. Mỗi cam điều khiển một xu páp thông qua con đội, đũa đẩy, cò mổ.

2.2.1.2.   Con đội

Con đội là chi tiết trung gian chuyển động từ trục cam điều khiển xu páp thông qua đũa đẩy và cò mổ.

Hình 2.13: Con đội động cơ IAMZ 650.10

Trong động cơ IAMZ 650.10 sử dụng các con đội con lăn. Con đội có dạng hình trụ rỗng. Bề mặt ngoài thân con đội được tôi cứng (HRC ≥ 46) và mài bóng để tiếp xúc với ống dẫn hướng. Việc bôi trơn được thực hiện nhờ dầu vung té. Dầu thoát ra khe giữa con lăn để về các te. Con đội làm bằng gang chuyên dụng. Bề mặt đầu tiếp xúc có độ cứng HRC ≥ 56. Mỗi cặp hai con đội được dịch chuyển dọc lỗ trong giá con đội. Giá được cố định vào khối thân nhờ hai bu lông.

2.2.1.3.   Đũa đẩy và cò mổ

Đũa đẩy truyền lực từ con đội đến cò mổ và ngược lại. Trong quá trình làm việc đũa đẩy chịu uốn dọc trục do có chiều dài lớn.

Hình 2.14: Đũa đẩy và cụm cò mổ động cơ IAMZ 650.10

1. Đũa đẩy; 2. Cò mổ; A,B. Vít, đai ốc điều chỉnh khe hở nhiệt; 4.Xu páp.

Đũa đẩy được làm bằng  ống thép rỗng để giảm khối lượng xu páp. Đầu trên của đũa đẩy có vít điều chỉnh để điều chỉnh khe hở nhiệt.

Đầu dưới của đũa đẩy tiếp xúc với con đội, chịu mài mòn lớn nên được thêm các bon và tôi cứng. Ngoài ra đũa đẩy còn giảm áp khi khởi động. Khi tốc độ động cơ đạt yêu cầu người lái hạ cần giảm áp trên buồng lái, các xu páp được trả về vị trí ban đầu và động cơ làm việc bình thường, khe hở giữa đầu xu páp và cò mổ có giá trị 0,4 đối với xu páp nạp, bằng 0,7 đối với xu páp thải.

2.2.1.4.   Trục cò mổ

Trục cò mổ được làm bằng thép, dạng hình trụ rỗng. Trục được tôi cao tần bề mặt ngoài rồi mài bóng và cố định với nắp máy qua hai bệ đỡ. Để duy trì vị trí giữa các cò mổ, có lò xo và dãn cách. Hai đầu trục cò mổ được bịt kín bằng nút ren tạo khoang chứa dầu, có lỗ lắp chốt chẻ chống hiện tượng tự tháo. Giàn cò mổ được bôi trơn nhờ dầu được dẫn qua ống đồng từ thân động cơ lên.

2.2.1.5.   Xu páp, đế xu páp và lò xo xu páp

Xu páp 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 xi lanh. Xu páp là chi tiết làm việc trong điều kiện nặng nề nhất của cơ cấu phối khí. Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xu páp chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với xu páp thải. Khi xu páp đóng mở, nấm xu páp va đập với đế vì vậy nấm dễ bị biến dạng cong vênh và mòn rỗ bề mặt nấm. Do vận tốc lưu động của môi chất qua xu páp rất lớn. Đối với xu páp thải vận tốc này có thể đạt
400  600 m/s gây ăn mòn cơ học bề mặt nấm và đế.

Hình 2.15: Xu páp động cơ IAMZ 650.10

Động cơ IAMZ 650.10 sử dụng 2 xu páp nạp và 2 xu páp thải cho mỗi xi lanh. Xu páp nạp được chế tạo bằng thép hợp kim Crôm 45X chịu nhiệt. Xu páp thải được chế tạo bằng thép chịu nhiệt X9C2 bằng phương pháp rèn dập sau đó gia công cơ và nhiệt luyện, độ cứng phần thân đạt từ 29 ÷36 HRC, phần đuôi đạt độ cứng  HRC ≥ 45.

Nấm xu páp có chức năng là đóng kín vì vậy phần quan trọng nhất của nấm là bề mặt làm việc của nấm. Xu páp nạp đường kính tán nấm 42 mm, với góc vát 29,37⁰. Xu páp thải đường kính tán nấm 40 mm, góc vát 45⁰. Cả xu páp thải và nạp của động cơ đều có kết cấu dạng nấm bằng.

Ưu điểm của nấm bằng là đơn giản, dễ chế tạo và có diện tích chịu nhiệt nhỏ. Độ cứng cững của tán nấm khá cao nên có thể giảm bán kính góc lượn từ phần tán nấm tới phần thân để giảm khối lượng.

Đường kính tán nấm xu páp nạp lớn hơn đường kính tán nấm xu páp thải để tăng diện tích lưu thông của môi chất tăng do đó lượng môi chất được nạp vào xi lanh.

Thân xu páp có tiết diện ngang là hình tròn d = 14 mm. Thân xu páp có nhiệm vụ dẫn hướng và tản nhiệt cho nấm xu páp. Phần nối tiếp giữa nấm và thân được làm nhỏ lại để dễ gia công và tránh bị kẹt xu páp trong ống dẫn hướng vì phần dưới của thân có nhiệt độ cao hơn phần trên. Phần đuôi xu páp có mặt côn để ăn khớp với các gờ của móng hãm.

Để tránh hiện tượng dãn nở làm kênh xu páp nên có khe hở nhiệt. Khe hở nhiệt được xác định bằng thước lá có độ dày bằng khe hở quy định lắp vào đuôi xu páp khi điều chỉnh. Khi điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp phải đóng kín. Sau khi điều chỉnh các vít điều chỉnh được hãm lại bằng các ốc hãm trên cò mổ. Khi khe hở nhiệt quá lớn, các xu páp mở không hoàn toàn, do đó làm giảm chất lượng quá trình nạp và thải, gây ra đập. Ngược lại khe hở nhiệt quá nhỏ, các xu páp đóng không hoàn toàn do đó dẫn đến lọt khí, tạo muội trên mặt đế và thân xu páp. Khe hở nhiệt của xu páp nạp là: 0,15 ÷ 0,25 mm, xu páp thải cần phải đảm bảo từ 0,20 ÷ 0,3 mm.

Đế xu páp là một chi tiết mặt làm việc dạng côn để đảm bảo đóng kín xu páp. Yêu cầu đối với đế xu páp là phải có tuổi thọ cao, khả năng tạo ra sự kín khít tốt với mặt côn tán nấm xu páp để tránh lọt khí cũng như phải dẫn nhiệt tốt để giảm được nhiệt độ phần tán nấm. Đế xu páp của động cơ được chế tạo rời bằng thép hợp kim rồi nắp vào nắp máy. Xu páp tì chặt lên đế đóng kín đường thông là nhờ lực đẩy của lò xo. Trên mỗi xu páp có lắp một lò xo. Lò xo xu páp được chế tạo bằng thép lò xo dây. Có kết cấu hình trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xu páp.

2.2.1.6.   Cơ cấu truyền động

Cơ cấu truyền động của động cơ IAMZ 650.10 sử dụng bộ truyền bánh răng như hình vẽ.

Hình 2.16: Bộ truyền bánh răng động cơ IAMZ 650.10

Phần đầu trục khuỷu có gia công một bánh răng trụ răng nghiêng cho phép trích công suất truyền động cho trục cam, bơm dầu, bơm nước, bơm nhiên liệu, bơm dầu trợ lực lái. Chuyển động trục cam được truyển từ trục khuỷu của động cơ qua một cặp bánh răng trụ răng nghiêng ăn khớp ngoài, tỷ số truyền
i = 2.  Cặp bánh răng này được ăn khớp ở một vị trí xác định, chúng được đánh dấu chính xác vị trí ăn khớp trùng với vị trí làm việc của xi lanh thứ nhất để đảm bảo pha phối khí và thứ tự nổ.

2.3.    Các hệ thống của động cơ IAMZ 650.10

2.3.1. 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.

Động cơ IAMZ 650.10 sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail System 2 do đó có nhiều điểm vượt trội. Hệ thống cho chất lượng hiệu quả phun cao, chất lượng khí thải tốt. Áp suất phun có thể thay đổi từ 200 tới 1400 bar. Thời điểm phun có thể thay đổi linh hoạt, có khả năng phun mồi, phun muộn một vài lần trong một chu trình. Hệ thống giúp tăng công suất riêng, giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm ô nhiễm tiếng ồn và hàm lượng các chất ô nhiễm trong khí thải. Khí thải của động cơ đạt tiêu chuẩn Euro 3.

Hình 2.17: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ IAMZ 650.10

Cụm bơm nhiên liệu thấp áp và cao áp; 2. Vòi phun; 3. Bình tích áp; 4. Bộ điều khiển vi xử lý  EDC7 UC31; 5. Đường nhiên liệu  cao áp; 6. Đường nhiên liệu thấp áp; 7. Bầu lọc thô; 8. Bầu lọc tinh.

2.3.1.1.   Bầu lọc

Bầu lọc thô có khả loại bỏ các cặn bẩn cơ học 10 ÷ 15 µm, 85% nước có trong nhiên liệu diesel. Bầu lọc tinh có khả năng lọc sạch các tạp chất có kích thước tới 1 µm. Động cơ trang bị một bầu lọc thô và hai bầu lọc tinh
(hình 2.17), một có khả năng sưởi ấm trong mùa lạnh, một sử dụng trong các mùa ám áp trong năm.

2.3.1.2.   Cảm biến

ECU nhận thông tin từ cảm biến kết hợp với tín hiệu từ bàn đạp chân ga và sử dụng thông tin này để điều khiển quá trình phun, đồng thời cảnh báo các lỗi bằng đèn báo trên bảng điều khiển. Động cơ IAMZ 650.10 sử dụng khá nhiều các cảm biến, tất cả nhằm phục vụ giám sát quá trình làm việc, đảm bảo cung cấp nhiên liệu đúng chế độ làm việc.

Hình 2.18: Vị trí các cảm biến của hệ thống cung cấp nhiên liệu

1. Cảm biến áp suất; 2. Cảm biến tốc độ trục cam; 3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 4. Cảm biến tốc độ động cơ; 5. Cảm biến áp suất dầu; 6. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 7. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.

2.3.1.3.   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.

Hình 2.19: Cụm bơm nhiên liệu

1. Bơm cao áp; 2. Bơm thấp áp

Bơm thấp áp hút nhiên liệu từ thùng, qua bộ lọc thô, bầu lọc tinh đến bơm cao áp. Nhiên liệu được bơm với áp suất 700 ÷ 800 kPa đưa vào bình tích áp, tiếp tục được chia thành sáu dòng riêng cung cấp nhiên liệu cho sáu vòi phun.

2.3.2.  Hệ thống bôi trơn

Nhiệm vụ chính của hệ thống bôi trơn là làm giảm mài mòn các bề mặt tiếp xúc và giảm tổn hao cơ khí do ma sát giữa các chi tiết chuyển động tương đối với nhau. Dầu bôi trơn trong hệ thống còn có công dụng bôi trơn các bề mặt chuyển động tương đối, rửa sạch bề mặt chi tiết, làm mát, bao kín khe hở, chống ô xy hóa và rút ngắn quá trình chạy rà.

Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống bôi trơn của động cơ IAMZ 650.10

1. Các te dầu; 2. Bơm dầu; 3. Bầu lọc thô; 4. Van an toàn; 5.Van an toàn bơm dầu; 6. Đồng hồ chỉ thị áp suất dầu; 7. Đường dầu chính; 8. Nhánh dầu đi bôi trơn cổ trục khuỷu; 9. Nhánh dầu đi bôi trơn cụm pít tông thanh truyền; 10. Nhánh dầu đi bôi trơn cụm cò mổ; 11. Nhánh dầu đi bôi trơn trục cam; 12. Bơm nhiên liệu; 13. Bầu lọc tinh; 14. Van an toàn; 15. Tubo tăng áp; 16. Thước thăm dầu; 17. Nước làm mát; 18. Két làm mát dầu; 19. Van an toàn lưu lượng; 20. Đồng hồ chỉ thị nhiệt độ dầu; 21. Phao lọc.

Động cơ IAMZ 650.10 sử dụng các te ướt, hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức. Đường dầu khoan trong thân máy đưa dầu bôi trơn tới nắp máy, bôi trơn cho cụm cò mổ. Nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu, dùng vòi phun, phun dầu bôi trơn để làm mát. Hệ thống bôi trơn sẽ được nghiên cứu kỹ hơn ở phần chương 4 của đồ án.

2.3.3. Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát của động cơ IAMZ 650.10 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 hơn 70⁰C van hằng nhiệt sẽ đóng, nước đi về qua bơm tiếp tục đến áo nước để sấy nóng động cơ. Khi nhiệt độ nước làm mát lớn hơn 70⁰C van hằng nhiệt mở, nước làm mát từ động cơ đi ra bắt buộc phải qua két làm mát sau đó mới trở lại bơm đến áo nươc. Nhiệt độ nước làm mát nằm trong khoảng 85 ÷ 90⁰C, được phép tăng đến 100⁰C trong khoảng 10 phút.

Đặc điểm hệ thống làm mát động cơ IAMZ 650.10 là việc bố trí bơm và quạt gió không liên quan đến nhau như đa số các động cơ khác.

2.3.3.1.   Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt có nhiệm vụ làm tăng nhiệt độ của nước làm mát đến nhiệt độ quy định và duy trì nhiệt độ của nước làm mát không thấp hơn
nhiệt độ đó khi động cơ làm việc.

Khi nhiệt độ động cơ còn thấp thì hỗ hợp chất lỏng trong hộp chưa dãn nở nhiều, van chính còn đóng thì nước tuần hoàn qua cửa phụ về bơm. Khi nhiệt độ môi chất làm mát tăng tới 67 ÷ 72⁰C thì van hằng nhiệt bắt đầu mở. Đạt nhiệt độ 85⁰C van mở hoàn toàn, lúc này nước chủ yếu qua van chính về két mát.

Như vậy van hằng nhiệt tự động đóng mở đường nước từ động cơ về két làm mát và nâng cao nhiệt độ nước làm mát đến nhiệt độ cho phép được đảm bảo trong thời gian ngắn nhất nên động cơ hoạt động tốt, tránh sự mài mòn cơ học ở nhiệt độ quá thấp và tăng tính kinh tế nhiên liệu của động cơ.

2.3.3.2.   Bơm nước

Hình 2.21: Bơm nước làm mát động cơ IAMZ 650.10

Bơm nước động cơ IAMZ 650.10 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.

2.3.3.3.   Két làm mát, van hơi không khí

Két nước được bố trí trước cánh quạt, sau cửa chắn và két làm mát dầu. Két làm mát gồm khoang trên, các ống tiết diện ô van, các cánh tản nhiệt, khoang dưới được chế tạo bằng đồng lá dập định hình rồi hàn lại với nhau. Khoang trên có bố trí miệng rót nước, nắp đậy. Khoang trên và khoang dưới được nối với nhau bằng đồng lá mỏng. Nước làm mát được lưu thông cưỡng bức nhờ bơm nước được hút từ khoang dưới vào làm mát động cơ rồi hồi về khoang trên của két mát.

Nước trong két làm mát được làm mát nhờ quạt gió lắp đằng sau, quạt gió tạo luồng khí thổi cưỡng bức qua các cánh tản nhiệt. Ngoài ra việc làm mát còn được thực hiện bằng cách đóng mở tấm chắn để điều chỉnh lượng gió đi qua két làm mát.

Khoang dưới két làm mát có cút nối với đường ống nước bằng cao su dẫn tới bơm, ở cút có bố trí thêm van xả nước. Khoang trên có cút nối với đường nước từ van hằng nhiệt. Để tăng cứng cho két làm mát, két được cố định vào khung cứng bằng thép.

Nắp két có van hơi - không khí. Van hơi dùng để tạo áp suất dư nhất định trong hệ thống làm mát, van hơi mở khi áp suất tăng trong khoảng
0,16 ÷ 0,3 kg/cm² (0,016 ÷ 0,03 MPa), tránh xảy ra trường hợp nổ. Ngoài ra sự tăng áp suất còn làm sôi nước ở nhiệt độ 105 ÷ 108⁰C, vì vậy hạn chế được sự sôi của nước, giảm sự tiêu hao nước trong quá trình làm việc của động cơ. Van không khí hạn chế độ chân không trong hệ thống, tránh phá hủy két do sự chênh lệch áp suất trong két với môi trường (van mở khi độ chênh lệch nằm trong khoảng 0,001 ÷ 0,0065MPa) do sự ngưng tụ hơi nước hay giảm thể tích khi động cơ làm việc.

Nắp két làm mát bằng sắt mỏng được dập định hình lắp khít với miệng rót nước ở khoang trên của két.

2.3.3.4.   Quạt gió

Quạt gió dùng để làm mát cho động cơ (hình 2.22). Quạt gió được dẫn động nhờ puly trục khuỷu, hút gió từ phía trước két nước làm mát thổi dọc động cơ nhờ sáu cánh quạt. Độ căng đai dây đai quạt gió được thực hiện nhờ puly căng đai thông qua điều chỉnh vặn vào hay nới bu lông. Độ võng dây đai nằm trong khoảng 11 ÷ 14 mm.

Hình 2.22: Quạt gió động cơ IAMZ 650.10

2.4.    Một số thiết bị khác của động cơ IAMZ 650.10

Trên động cơ IAMZ 650.10 được trang bị rất nhiều các trang thiết bị đi kèm đóng góp chung vào quá trình làm việc của động cơ. Một số thiết bị chính được giới thiệu trên hình 2.23.

Hình 2.23: Một số thiết bị sử dụng trên động động cơ IAMZ 650.10

a. Máy phát điện; b. Động cơ khởi động; c. Bơm trợ lực lái; d. Máy nén khí

2.4.1. Máy phát điện

Máy phát điện được giới thiệu ở trên (Hình 2.23 – a). Máy phát điện dùng để cấp điện cho tất cả các bộ phận của ô tô trong quá trình làm việc. Được dẫn động thông qua bộ truyền đai. Điện áp định mức của máy là 28V, tải tối đa của máy là 90A. Máy được đặt gá phía bên phải động cơ.

2.4.2.  Động cơ khởi động

Động cơ khởi động được giới thiệu ở trên (Hình 2.23 – b). Động cơ sử dụng để khởi động động cơ từ trạng thái đứng yên, phần đầu răng ăn khớp với vành răng của bánh đà khi khởi động. Động cơ khỏi động hay củ đề, được kích độc lập, điện áp định mức 24V với công suất lớn nhất 5,5 kW.

2.4.3. Bơm trợ lực lái

Bơm trợ lực lái được giới thiệu ở trên (Hình 2.23 – c). Bơm được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thông qua bộ truyền bánh răng, có tác dụng bơm dầu trợ lực tới van phân phối. Công suất của bơm là 20 lít/phút.

2.4.4. Máy nén khí

Máy nén khí được giới thiệu ở trên (Hình 2.23 – d).  Máy được sử dụng để nén không khí (từ khí quyển) cung cấp cho hệ thống phanh khi động cơ làm việc. Máy được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bộ truyền bánh răng. Máy gồm hai pít tông nén khí, công suất lên tới 500 lít/phút và có áp suất nén lên tới 0,7 MPa.

2.4.5. Bộ sấy nóng không khí

Hình 2.24: Bộ sấy nóng không khí

Bộ sấy nóng không khí nạp được lắp ở đầu vào đường ống nạp, với 4 bugi sấy. Tác dụng làm tăng nhiệt độ không khí nạp trước khi đi vào xi lanh để tăng hiệu quả cháy, nhất là khi động cơ khởi động trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp, ở vùng khí hậu lạnh.

2.5.    Đánh giá chung

Qua phân tích ở các mục trên có thể đánh giá chung động cơ IAMZ 650.10 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 3 thân thiện với môi trường. Động cơ được tập hợp các giải pháp công nghệ và thiết kế tiên tiến mới nhất, cho phép tiết kiệm vật liệu sử dụng, tăng hành trình công tác của xe cao hơn. Tất cả các giải pháp đó giúp tiết kiệm chi phí lên tới 6% trong vòng đời của động cơ cho người sử dụng. Đây là điều mà bất kỳ khách hàng nào cũng mong muốn. Động cơ IAMZ 650.10 là một sự lựa chọn tuyệt vời cho dòng xe tải hạng trung và nặng, phù hợp với nền kinh tế đang phát triển mà nhu cầu chuyên chở vật liệu, hàng hóa cao ở Việt Nam. Chính vì vậy việc nghiên cứu về động cơ là rất thiết thực để khai thác sao cho có hiệu quả nhất.

Chương 3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ

Ở CHẾ ĐỘ N_EMAX

3.1.    Mục đích

Mục đích của việc tính toán chu trình công tác của động cơ IAMZ 650,10  là xác định các chỉ tiêu kinh tế, hiệu quả chu trình công tác và sự làm việc của động cơ ở điều kiện Việt Nam. Xác định các thông số của động cơ ở các quá trình trao đổi khí: Quá trình nén, quá trình cháy và dãn nở sinh công.

Tính toán chu trình công tác, xây dựng đồ thị công để làm cơ sở tính toán động lực học. Tính toán chu trình công tác của động cơ ở các chế độ khác nhau từ đó có thể xây dựng được các đường đặc tính tốc độ của động cơ. Làm cơ sở cho việc khai thác động cơ sao cho hiệu quả nhất.

Chu trình công tác động cơ IAMZ 650,10 được tính ở chế độ N_emax ở tốc độ trục khuỷu 1900 vòng/phút.

3.2.    Tính toán chu trình công tác

3.2.1. Chọn thông số ban đầu

1.  Công suất định mức của động cơ N_eđm:

N_eđm   = 303                     [kW]

2.  Mô men xoắn có ích lớn nhất M_emax:

M_emax   = 1870                 [N.m]

3.  Tốc độ vòng quay trục khủyu ở chế độ định mức n_Neđm:

n_Neđm = 1900 ± 25          [vòng/phút]

4.  Tốc độ vòng quay trục khủyu ở chế độ mô men xoắn lớn nhất n_Memax:

n_Memax = 1200 ± 100                 [vòng/phút]

5.  Hành trình pít tông S:

S = 0,156                       [m]

6.  Đường kính pít tông D:

D = 0,123                      [m]

7.  Tốc độ trung bình pít tông C_TB:

Giá trị C_TB được xác định theo S và n đã biết

C_TB                                  [m/s]

C_TB            [m/s]

8.  Số xy lanh động cơ i:

i = 6

9.  Tỷ số giữa hành trình của pít tông và đường kính xy lanh:

10.   Hệ số kết cấu λ:

Là tỷ số giữa bán kính quay của trục khuỷu R và chiều dài thanh truyền L.                      λ = 0,264

11.  Tỷ số nén ε:

ε = 16,4

12.   Hệ số dư lượng không khí α:

                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

Động cơ diesel buồng cháy thống nhất α = 1,4 ÷ 1,9.

Chọn α = 1,85

13.   Nhiệt độ môi trường T₀.

Giá trị trung bình của nhiệt độ ở nước ta theo thống kê là 24^oC:                                            T₀ = 24 + 273 = 297                    [^oK]

14.   Áp suất của môi trường p₀.

Lấy giá trị p_o ở độ cao mực nước biển: p₀ = 0,103   [MN/m² ]

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

Động cơ diesel 4 kỳ  có tăng áp:  p_r = 0,115             [MN/m²]

16.   Áp suất khí thể cuối quá trình cháy p_z

Áp suất khí thể cuối quá trình p_z phụ thuộc phương pháp tạo hỗn hợp, mức độ cường hóa động cơ. Động cơ IAMZ 650,10 loại  tăng áp cao.

Chọn:                   p_z = 11                 [MN/m²]

17.   Nhiệt độ cuối quá trình thải T_r

Giá trị T_r có thể chọn trong phạm vi sau.

Động cơ diesel 4 kỳ:          T_r = 700 ÷ 900     [^oK]

Chọn T_r = 860                         [^oK]

18.   Độ sấy nóng  hỗn hợp DT

Với = 10 ¸ 30 ^oK chọn:                    DT = 20      [^oK]

19.   Chỉ số nén đa biến trung bình n₁

Động cơ diesel: n₁ = 1,34 ÷ 1,39. Chọn n₁ = 1,36

20.   Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n₂

Động cơ diesel buồng cháy thống nhất n₂ = 1,14 ÷ 1,22

Chọn n₂ = 1,22

21.   Hệ số sử dụng nhiệt x_z

Động cơ diesel x_z = 0,65 ÷ 0,85. Chọn x_z = 0,8

22.   Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Q_T

Q_t thường được tính với 1 kg nhiên liệu. Đối với động cơ diesel

Q_T = 42,5.10³                                    [kJ/kg.nl]

23.   Thể tích công tác V_h

V_h     [dm³]

24.   Chỉ số nén đoạn nhiệt không khí:  k = 1,4

25.  Hằng số khí của không  khí:  R = 0,288                            [kJ/kg.độ]

3.2.2. Tính toán chu trình công tác

3.2.2.1.   Tính toán quá trình trao đổi khí

* Mục đích:

Xác định các thông số cuối quá trình nạp: Áp suất p_a và nhiệt độ T_a.

* Thứ tự tính toán:

Động cơ diesel 4 kỳ có tăng áp, giá trị p_a, T_a được xác định như sau:

-       Áp suất cuối quá trình nạp p_a:

p_a = (0,88 ÷ 0,96).p_k                   [MN/m²]

          Chọn p_k = 0,20.

p_a  = 0,9.0,20 = 0,18                   [MN/m²]

-       Nhiệt độ của không khí sau máy nén T_k:

                               [^oK]

Trong đó: 

- m là chỉ số đa biến trung bình của không khí trong máy nén không khí; m = 1,55÷1,65. Chọn m = 1,60.

 T_k = = 380,92             [^oK]

-       Hệ số nạp η_ν:

   = 0,87

Trong đó:    - = = 1,05 hệ số sấy nóng không khí.

- ν  = 0,8 là hệ số quét sạch buồng cháy.

                             - µ₁ = 0,88 là hệ số công nạp.

-       Nhiệt cuối quá trình nạp T_a:

 =

                                   = 410,06                           [^oK]

-       Hệ số khí sót:

   =   0,02

3.2.2.2.   Tính toán quá trình nén

* Mục đích:

Xác định các thông số cuối quá trình nén: Áp suất p_c và nhiệt độ T_c.

* Thứ tự tính toán:

-  Áp suất cuối quá trình nén p_c:

Giá trị của p_c được xác định theo công thức sau:

                                      p_c = p_a .                                        [MN/m²]

Thay số:

                                    p_c = p_a .  = 0,18. 16,4^1,36  = 8,08   [MN/m²]

-       Nhiệt độ cuối quá trình nén T_c:

Giá trị của T_c được xác định theo công thức sau:

                               T_c = T_a .                                     [°K]

Thay số:

                                      T_c  = 410,06. 16,4^{1,36 – 1} = 1122,52    [^oK]

3.2.2.3.   Tính toán quá trình cháy

* Mục đích:

Mục đích để 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. Xác định các thông số cuối quá trình cháy: Áp suất p_z và nhiệt độ T_z.

* Tính toán tương quan nhiệt hóa:

-  Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu ở

thể lỏng:              

Trong đó:  - g_C, g_H và g_O là thành phần nguyên tố tính theo khối lượng của Cacbon, Hydro và Oxy tương ứng chứa trong một kg nhiên liệu.

Trị số các thành phần đối với nhiên liệu diesel: g_C = 0,86; g_H = 0,13 và
g_O = 0,01 thay vào công thức trên được:

M₀ = = 0,498 [kmol/kgnl]

-  Lượng không khí nạp thực tế vào xylanh ứng với 1kg nhiên liệu. Lượng không khí M_t được xác định theo công thức:

M_t  = α. M₀ = 1,85 . 0,498 = 0,920    [kmol/kgnl]

-  Lượng hỗn hợp cháy M₁ tương ứng với lượng không khí thực tế M_t đối với động cơ diesel:

                                                M₁ = M_t = 0,920                    [kmol/kgnl]

-       Số mol sản vật cháy M₂:

M₂ = = 0,95 [kmol/kg.nl]

-       Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β_o:

                                                 =

-       Hệ số thay đổi phân tử thực tế β:

         * Tính toán tương quan nhiệt động:

-   Mục đích xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy T_z.

Để xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy T_z , sử dụng phương trình nhiệt động sau:

                                 (*)

-  Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác ở cuối quá trình nén m_cvc:

m_cvc = 20,223 + 1,742.10^-3.T_c = 20,223 + 1,742.10^-3.1122,52

                                                    =   22,18                      [kJ/kmol.độ]

-       Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của khí thể tại điểm z, m_cvz:

Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình m_cvz:

                        m_cvz =

                               =            [kJ/kmol.độ]

                               = 20,60 + 0,0023.T_z                                 [kJ/kmol.độ]

-       Nhiệt dung mol đẳng áp trung bình của khí thể tại điểm z, m_cpz

m_cpz = m_cvz + 8,314                             [kJ/kmol.độ]

-       Tỷ số tăng áp λ_p:

                         λ_p =

Thay các giá trị m_cvc; m_cvz; m_cpz; λ_p vào phương trình (*):

(*) ó 73923,71 = 2,38.10^-3.T_z² + 21,32.T_z (**)

Giải phương trình bậc hai (**), lấy giá trị nghiệm T_z dương, loại bỏ giá trị nghiệm âm, được:

T_z = 2671,87                                   [^oK]

Tỷ số dãn nở sớm ρ:      ρ =

3.2.2.4.   Tính toán quá trình dãn nở

* Mục đích:

Xác định thông số cuối quá trình dãn nở: Áp suất p_b và nhiệt độ T_b.

* Thứ tự tính toán:

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=V_b/V_z. Do đó các thông số của quá trình dãn nở được tính với δ.

-       Áp suất cuối quá trình dãn nở p_b.

                                      p_b =                   [MN/m²]

                   Trong đó: δ =

-       Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T_b:

                                      T_b =      [^oK]

3.2.3. Kiểm tra kết quả tính toán

Kiểm nghiệm kết quả theo công thức thực nghiệm sau:

                                         T_r =          [⁰K]     

           Sai số: ∆ = .100%  =  2,51 % < 3%.

Kết luận:

So sánh giữa giá trị T_r đã chọn và kết quả thu được khi tính toán theo biểu thức kiểm tra với sai số ∆T_r = 2,51% nhỏ hơn 3%, nên thông số đã chọn là hợp lý, quá trình tính toán 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 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 lý thuyết p_i^’ :

                               [MPa]

=1,91 [MPa]

-  Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p_i:

           p_i = p_i^’. = 1,91. 0,96 = 1,83                   [MPa]

Trong đó: - φ_d là hệ số điền đầy đồ thị công. Động cơ diesel 4 kỳ, buồng cháy thống nhất: φ_d = 0,93 ÷ 0,96. Chọn φ_d = 0,96.

-  Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g_i: 

Động cơ có tăng áp:

                     g_i           [g/kW.h]

-  Hiệu suất chỉ thị η_i:

                      η_i

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. Xác định giá trị áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ:

Thứ tự tính toán như sau:

-       Áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ:

Động cơ diesel 4 kỳ, buồng cháy không phân chia:

p_cơ = 0,09 + 0,012.C_TB                       [MPa]

     = 0,09 + 0,012.9,88 = 0,21          [MPa]

-       Áp suất có ích trung bình p_e:

p_e = p_i - p_cơ = 1,83 – 0,21 = 1,62      [MPa]

-       Hiệu suất cơ khí η_cơ:

η_cơ

-       Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g_e:

                               [g/kW.h]

-       Hiệu suất có ích η_e:

η_e = η_i. η_cơ = 0,74.0,89 = 0,65

-       Công suất có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán N_e:

N_e = = 286,37 [kW]

-       Mô men xoắn có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán:

M_e = 1439,28     [N.m]

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

3.4.1. Khái quát

Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn quá trình của chu trình công tác xảy ra trong Xylanh động cơ trên hệ tọa độ p-V. Việc dựng đồ thị được chia ra làm hai bước:

+ Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết.

+ Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành 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 đến các yếu tố ảnh hưởng của một số quá trình làm việc thực tế trong động cơ. Đồ thị công chỉ thị thực tế là đồ thị đã kể đến các yếu tố ảnh hưởng khác nhau như góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm nhiên liệu, góc mở sớm và đóng muộn xupap cũng như sự thay đổi thể tích khi cháy.

3.4.2. 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 nén V_c:

Giá trị của V_c được xác định theo công thức sau:

V_c =  =  0,12      [dm³]

-       Thể tích cuối quá trình cháy V_z:

V_z = ρ.V_c = 1,81.0,12 = 0,218 [dm³]

Phương pháp lập bảng dựa vào phương trình của quá trình nén và dãn nở đa biến.

Quá trình nén đa biến:  p_n. = p_a.

Quá trình dãn nở đa biến:  p_d. = p_b.

Với p_n; p_d; V_n và V_d là các giá trị biến thiên của áp suất và thể tích trên đường nén và dãn nở. Chuyển các phương trình trên về dạng:

                                       p_n = p_a. và p_d = p_b.

Trong đó: e₁ = ; e₂ =   là tỷ số nén biến thiên hay tỷ số nén tức thời.

Bảng 3.1: Các điểm trên đường nén (V_n, p_n) và dãn nở (V_d, p_d)

*  Đồ thị công chỉ thị lý thuyết:

Hình 3.1. Đồ thị công chỉ p-V 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.

-       a-c là quá trình nén đa biến nhiên liệu.

Các đoạn v_c là thể tích buồng cháy (dm³); v_h là thể tích công tác (dm³); v_a là thể tích toàn phần (dm³). p_o là áp suất môi trường (MPa).

3.4.3. 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 p_z^’ bằng giá trị p_z 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. Diện tích IV biểu diễn một phần tổn hao cho quá trình trao đổi khí. Điểm d và r xác định dựa vào góc mở sớm xu páp nạp và đóng muộn xu páp thải.

Hình 3.2. Đồ thị công chỉ thị p-V

Sau khi hiệu chỉnh, đường a – c^’ – c^’’ – z^’ – z^’’ – b^’ – b^’’ – a – d – r – f – a trên đồ thị là đường công chỉ thị thực tế.

3.5.         Dựng đặc tính ngoài của động cơ

3.5.1. Khái quát

Đường đặc tính ngoài của động cơ biểu thị sự phự 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 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.

Để dựng đường đặc tính, ta chọn trước thông một số giá trị trung gian của tốc độ quay n trong giới hạn giữa n_min  và n_max rồi tính các giá trị

biến thiên tương ứng của N_e, M_e, g_e theo các biểu thức sau:

               [kW]

                         [Nm]

                         [g/kW.h]

Trong đó:

-       N_eđm là công suất định mức trong tính toán  [kW];

-       n_đm là tốc độ quay ứng với công suất định mức  [v/ph];

-        là mô men xoắn có ích ở số vòng quay định mức [N.m];

-        là suất tiêu hao nhiên liệu có ích ở số vòng quay định mức [g/kW.h];

-       N_e, M_e, là giá trị biến thiên của công suất và mô men xoắn có ích ứng với tốc độ quay được chọn trước.

-       g_e là giá trị biến thiên của suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với tốc độ quay  được chọn trước.

Động cơ được kiểm nghiệm ở chế độ công suất định mức N_eđm ở số vòng quay n_đm = 1900 vòng/phút. Các giá trị N_eđm, ,  ở số vòng quay định mức n_đm như sau:

                   N_eđm = 303 [kW];  = 1523 [N.m];  = 217,5 [g/kW.h].

Bảng 3.2: Bảng giá trị N_e, M_e, g_e theo số vòng quay trục khuỷu n

3.5.2. Đường đặc tính ngoài của động cơ IAMZ 650.10

Hình 3.3. Đường đặc tính ngoài động cơ IAMZ 650.10

ở chế độ N_emax

M_e. Đường biểu thị mô men xoắn; N_e. Đường biểu thị công suất; g_e. Đường biểu thị suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ

Đồng hồ đo áp suất 6 nối với đường dầu chính giúp lái xe kiểm tra tình hình làm việc của hệ thống. Đồng hồ 20 giúp kiểm tra nhiệt độ dầu.

Mức độ dầu trong các te được kiểm tra bằng thước thăm dầu 16 khi động cơ ngừng hoạt động và đỗ xe trên nền bằng. Đầu dưới của thước có hai vạch, khi mức dầu thấp hơn vạch dưới cùng thì cần phải bổ sung dầu vào các te cho tới khi chạm mức vạch trên.

Két làm mát dầu 18, sử dụng nước làm mát của hệ thống làm mát khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn giới hạn cho phép.

Trên bơm dầu, bầu lọc thấm, bầu lọc ly tâm, két làm mát có bố trí một loạt các van an toàn về lưu lượng và áp suất để duy trì một lưu lượng, một áp suất nhất định tránh quá tải cho hệ thống bôi trơn.

4.2.3.2.   Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn

Khi trục khuỷu động cơ quay, bơm dầu 2 được dẫn động, hút dầu từ cac te dầu 1 qua phao lọc 21, dầu có áp suất cao chia thành hai nhánh:

-       Nhánh 1:  Tới két làm mát dầu 18 và trở về các te dầu.

-  Nhánh 2: Dầu được đẩy qua bầu lọc thấm 3 tới đường dầu chính 7 trên thân máy. Từ đường dầu chính, dầu có áp suất đi vào lỗ khoan nhánh 8, 9, 10, 11 đi bôi trơn cổ trục khuỷu, cụm pít tông thanh truyền, cụm cò mổ, trục cam. Có đường dầu dẫn đi bôi trơn bơm cao áp (bơm nhiên liệu), turbo tăng áp.

Đường dầu 8 dẫn dầu đến rãnh dầu trên bạc cổ trục khuỷu, dầu có áp suất đi theo lỗ khoan dầu bên trong trục khuỷu tới bôi trơn cho bề mặt chốt khuỷu – bạc đầu to thanh truyền. Dầu có áp suất sau khi bôi trơn sẽ chảy ra khỏi bề mặt ma sát rồi tự chảy về các te dầu 1.

Đường dầu 9 dẫn dầu bôi trơn tới một vòi phun nhỏ trên thân máy, dầu có áp suất sẽ phun qua vòi tới bôi trơn cho bề mặt ma sát pít tông – mặt gương xi lanh, chốt pít tông – bạc dầu nhỏ thanh truyền, chốt pít tông – bệ chốt pít tông. Dầu sau bôi trơn sẽ nhỏ giọt xuống chốt khuỷu, cổ trục khuỷu tiếp tục bôi trơn rồi về các te dầu. Trên đầu nhỏ thanh truyền có khoan lỗ để hứng dầu bôi trơn. Thân máy có bố trí 6 vòi phun loại này tương ứng cho 6 xi lanh. Vòi phun có cấu tạo các van để ổn định áp suất của đường dầu chính không cho giảm xuống quá thấp.

Đường dầu 10 dẫn dầu tới trục cụm cò mổ nằm trên nắp máy. Trục cụm cò mổ có rãnh chứa dầu bên trong, từ đây dầu tiếp tục đi bôi trơn cho các bề mặt ma sát và nhỏ giọt bôi trơn cho đuôi xu páp, ống dẫn hướng xu páp, con đội.v.v.

Trục cam được bố trí ở thân máy qua các con đội, đũa đẩy dẫn động xu páp. Vì động cơ không sử dụng phương pháp bôi trơn vung té nên có đường dầu tới bôi trơn cho trục cam.

Từ đường dầu chính có nhánh dẫn dầu tới bôi trơn cho trục cam bên trong bơm cao áp. Ngoài ra còn có nhiều nhánh đi bôi trơn các chi tiết, bề mặt khác. Có thể kể đến như đường dầu đi bôi trơn cho turbo tăng áp. Turbo tăng áp vận hành nhờ năng lượng của khí thải từ động cơ. Khi hỗn hợp khí thải nóng bị đẩy ra khỏi động cơ, chúng sẽ được dẫn tới một tuốc bin cánh quạt có tốc độ quay rất nhanh  từ 30 000 ÷ 120 000 vòng/phút. Tuốc-bin cánh quạt này sẽ truyền động lực qua trục tới một tuốc-bin cánh quạt khác, được gọi là máy nén khí để nén hỗn hợp khí và nhiên liệu đốt vào động cơ. Dầu bôi trơn và làm mát cho bể mặt ma sát của turbo xong trở về cac te dầu 1.

Van an toàn 5 của bơm dầu 2 hay còn gọi là van quá tải, có tác dụng giữ cho áp suất dầu không đổi trong phạm vi tốc độ quay của trục khuỷu động cơ. Khi áp suất dầu cung cấp quá lớn thì van 5 mở để xả bớt dầu về, đảm bảo an toàn cho bơm dầu 2.

Khi bầu lọc thấm 3 bị tắc, van an toàn 4 của bầu lọc sẽ tự động mở. Khi đó phần lớn l­ượng dầu sẽ không qua bầu lọc thấm mà lên thẳng đư­ờng dầu chính 7 để tránh hiện t­ượng thiếu dầu bôi trơn cho động cơ.

Tương tự, khi bầu lọc ly tâm 13 bị tắc, van an toàn 14 của bầu lọc sẽ tự động mở. Khi đó phần lớn l­ượng dầu sẽ không qua bầu lọc ly tâm nữa mà về thẳng các te dầu.

Van điều tiết 19 điều chỉnh lưu lượng dầu qua két mát 18 theo nhiệt độ dầu để đảm bảo nhiệt độ dầu trong các te ở nhiệt độ thích hợp. Dầu nóng có độ nhớt nhỏ nên sức cản qua két 18 nhỏ, do đó phần lớn dầu đi qua két để làm mát. Khi dầu nguội (nhiệt độ dầu chưa quá cao), độ nhớt của dầu lớn nên sức cản khi đi qua két làm mát dầu 18 lớn và dầu qua két làm mát giảm, tức là làm mát giảm. Trong động cơ IAMZ 650.10 két làm mát được đặt trên một nhánh riêng so với đường dầu chính.

4.3.    Kết cấu một số bộ phận chính trong hệ thống bôi trơn của
động cơ IAMZ 650.10

4.3.1. Bơm dầu

Bơm dầu trong động cơ IAMZ 650.10 thuộc loại bơm thể tích, đây là cụm chi tiết thực hiện nhiệm vụ hút và bơm dầu bôi trơn tuần hoàn trong hệ thống bôi trơn. Bơm thuộc loại bánh răng ăn khớp ngoài, tỷ số truyền 1,31:1. Bơm được lắp trên ổ trục chính của trục khuỷu.

Hình 4.4: Bơm dầu động cơ IAMZ 650.10

Về cấu tạo được giới thiệu trên hình 4.5. Bơm có hai bánh răng: Bánh răng chủ động 1 và bánh răng bị động 2 là loại bánh răng trụ răng thẳng, ăn khớp ngoài, quay ngược chiều. Bánh răng chủ động và bị động được chế tạo liền trục. Dẫn động bơm thông qua một cặp bánh răng trung gian 6 và 8 ăn khớp với đầu trục khuỷu. Bánh răng bị động  2 được quay trơn trên hai gối đỡ ở thân và và nắp bơm. Cụm van an toàn 10 lắp trên thân bơm 4 nhằm giữ áp suất dầu trên đường cấp không vượt quá một giới hạn nhất định. Có thể điều chỉnh lực lò xo bằng cách thêm bớt đệm của bu lông hãm để thay đổi áp suất dầu.

Hình 4.5: Cấu tạo bơm dầu động cơ IAMZ 650.10

1. Bánh răng chủ động; 2. Bánh răng bị động; 3. Nắp vỏ bơm; 4. Thân bơm; 5 Trục bánh răng trung gian; 6. Bánh răng trung gian; 7. Ổ đỡ;
8. Bánh răng bơm; 9. Buồng hút; 10. Cụm van an toàn áp suất; 11. Buồng đẩy; 12. Đường cấp dầu tới đường dầu chính.

Bơm làm việc theo nguyên lý thể tích. Khi bánh răng chủ động 1 quay kéo theo bánh răng bị động 2 quay. Ở buồng hút 9 các răng ra khớp, thể tích khoang công tác tăng dần, áp suất buồng hút giảm dần so với áp suất mặt thoáng ở các te, dầu được hút vào qua ống hút diển dầy buồng hút. Theo chiều quay của bánh răng dầu được điền đầy các rãnh răng được gạt sang buồng đẩy. Tại buồng
đẩy 11 các răng ra khớp làm thể tích tăng dầu có áp suất nhỏ hơn khoang hút vì vậy dầu được nén thông qua ống đẩy 12 vào hệ thống

Như vậy quá trình hút đẩy được thực hiện đồng thời và liên tục khi động cơ làm việc. Nếu do một sự cố nào đó (Ví dụ như tắc đường ống, phụ tải tăng lên...) làm áp suất dầu trong đường ống tăng (khoang đẩy tăng lên) khi đó áp suất tại buồng đẩy tăng lên đến một giới hạn thắng được lực lò xo bên trong van an toàn 10 dầu từ khoang hút quay trở về khoang hút. Dầu bôi trơn luân chuyển tuần hoàn trong bơm.

Ưu điểm của bơm:

-       Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.

-       Độ cứng vững cao, làm việc tin cậy

-       Kích thước nhỏ gọn, có khả năng chịu tải trong thời gian ngắn.

Nhược điểm:

-       Tải trọng tác động lên ổ không đều lên ổ đỡ khi làm việc do một bên là hút, một bên là đẩy.

-       Bơm làm việc ồn do va đập các răng khi vào ăn khớp.

4.3.2. Bầu lọc

Bầu lọc dầu có nhiệm vụ lọc sạch cặn bẩn trong dầu để đảm bảo chất lượng bôi trơn động cơ. Động cơ IAMZ 6502.10 sử dụng hai loại bầu lọc: bầu lọc thấm và bầu lọc ly tâm.

4.3.2.1.   Bầu lọc thấm

Bầu lọc thấm (lọc toàn phần) lắp trên đường dầu chính ngay sau bơm dầu (ở ngoài các te dầu). Cấu tạo của bầu lọc thấm được giới thiệu trên hình 4.7.

Hình 4.6: Vị trí bầu lọc thấm trên động cơ

Bầu lọc thấm làm việc dựa trên nguyên lý lọc thấm. Dầu thấm qua lõi lọc vào đường dầu sạch còn cặn bẩn được giữ lại ở lõi lọc.

Nguyên lý làm việc: Dầu từ bơm có áp suất cao đến đi qua 8 lỗ nhỏ xung quanh nắp 10 qua mặt dưới cúp pen 1 vào bầu lọc. Dầu bầu lọc được chứa xung quanh tiếp tục qua lõi lọc 8, các phần tử hạt mài, cặn bẩn được lõi lọc giữ lại, dầu sạch đi vào tâm lõi lọc qua các ô nhỏ trục lõi lọc 3 cấp đến đường dầu chính đi bôi trơn cho động cơ.

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý làm việc bầu lọc thấm

1. Cup – pen; 1, 7. Cốc; 3. Trục lõi lọc; 4. Lò xo;5.Van ; 6. Tấm ép; 8. Lõi lọc; 9. Vỏ bầu lọc; 10. Nắp; 11. Gioăng; 12.                

Khi lõi lọc 8 tắc hoặc đã nhiều cặn bẩn làm hạn chế khả năng lọc, lúc đó có áp suất cao sẽ đẩy van 5, ép lò xo 4 xuống, dầu đi trực tiếp vào trung tâm trục lõi 3 đến đường dầu chính. Trường hợp này dầu không được lọc, chúng ta chấp nhận dầu bẩn sẽ được đem đi bôi trơn. Cup pen 1 giống như một cái van một chiều có vai trò đóng mở, chỉ cho dầu đi theo hướng vào bầu lọc, không cho dầu đi ngược lại. Tấm ép 6 đóng vai trò như một chiếc lò xo luôn chịu nén, ép và giữ cốc 1, 7 và lõi lọc 8 luôn nằm đúng vị trí, tránh xô lệch khi xe di chuyển trên các địa hình nghiễng dốc.

Sau một thời gian làm việc, lõi lọc bị cặn bẩn bám đầy, gây bí, cản trở sự lưu thông của dầu nên cần phải xúc rửa hoặc thay mới lõi lọc. Thường thì ta thay mới, bởi giá cả rất hợp lý, không quá cao.

4.3.2.2.   Bầu lọc ly tâm

Bầu lọc ly tâm (lọc một phẩn) được lắp song song với đường dầu chính và chỉ lọc một phần dầu khoảng 15 ÷ 20% lưu lượng

Hình 4.8: Vị trí của bầu lọc ly tâm trên động cơ

Cấu tạo của bầu lọc ly tâm được giới thiệu trên hình 4.10:

Bầu lọc có một đường dầu vào 2 và hai đường dầu ra 1bố trí trên thân đế bầu lọc 3. Đường dầu vào 1 nối thông với khoang dầu 6 nhờ đường rãnh trong trục rô to 4 và các lỗ trên trục rô to 5. Rô to có hai vòi phun 7 lắp đối xứng và dầu sẽ được phun ngược chiều theo phương tiếp tuyến bề mặt ngoài rô to. Cốc lắp chặt quay cùng rô to tạo thành khoang công tác, các cặn bẩn sẽ được bán lên bề mặt cốc này. Vỏ bầu lọc được bắt cố định chặt với trục rô to nhờ bu lông hãm. Bầu làm việc dựa trên nguyên lý ly tâm. Do tác dụng  của lực ly tâm, các phần tử cặn có khối lượng lẫn trong dầu bị văng ra bám vào thành rôto không được đưa đi bôi trơn. Dầu làm sạch chảy về các te.

Hình 4.9: Hình ảnh bên ngoài bầu  lọc ly tâm  động cơ IAMZ 650.10

Hình 4.10: Cấu tạo bầu lọc ly tâm động cơ IAMZ 650.10

1. Đường dầu ra; 2. Đường dầu vào; 3. Thân đế bầu lọc; 4. Trục rô to; 5. Rô to; 6. Khoang công tác; 7. Vòi phun.

Nguyên lý làm việc:

Dầu có áp suất cao từ đường dầu chính vào trong bầu lọc ly tâm qua đường dầu vào 2, qua các lỗ trên trục rô to 4 tới các lỗ 5 trên rô to vào khoang 6. Dầu trong khoang 6 được phun ra qua hai vòi phun 7, hai vòi phun được đặt đối xứng phun ngược chiều tạo thành ngẫu lực làm quay rô to 5, các hạt mài nhỏ lẫn trong dầu có khối lượng sẽ văng ra xa tâm trục rô to bám lên cốc của rô to. Dầu sạch tập trung quanh trục rô to qua hai lỗ phun qua đường 1 trở về các te dầu.

Dầu sạch ở tâm rô to không được đi bôi trơn mà chỉ phun ra ở hai vòi phun rồi trở về các te. Sau một thời gian làm việc, cặn bẩn kết thành một lớp dầy trên thành rô to, cần xúc rửa sạch phần cặn bám trên cốc rô to của bầu lọc

4.3.3. Két làm mát dầu

Két làm mát dầu dùng để làm mát dầu khi động cơ chạy ở tải lớn. Két dùng nước làm mát lấy ngay từ hệ thống làm mát của động cơ.

Két gồm các ống thép được hàn lại tạo thành khoang chứa dầu, bên ngoài các ống có lá mỏng để tăng diện tích truyền nhiệt.

Hình 4.11: Két làm mát dầu động cơ IAMZ 650.10

4.3.4. Thông gió hộp trục khuỷu.

Trong quá trình động cơ làm việc, khí thể có nhiệt độ cao thường lọt từ buồng cháy xuống hộp trục khuỷu mang theo hơi nhiên liệu và các sản phẩm cháy làm phân hủy dầu bôi trơn. Do đó, để tránh tác hại này, hộp trục khuỷu phải được thông gió liên tục để giảm nồng độ khí bẩn tiếp xúc với dầu, giúp dầu tăng tuổi thọ khi sử dụng.

Phương pháp thông gió được sử dụng trên động cơ IAMZ 650.10 là thông gió bằng cách lợi dụng sức hút trong đường ống nạp để hút khí trong họp trục khuỷu vào xi lanh cùng với khí nạp mới, không khí sạch sẽ được lùa bù vào hộp trục khuỷu theo đường ống đổ dầu. Đây cũng là phương pháp được sử dụng phổ biến trên các động cơ ngày nay.

4.4.    Các hư hỏng trong hệ thống bôi trơn

Hư hỏng của các bộ phận trong hệ thống bôi trơn có thể được phát hiện qua các hiện tượng bất thường khi động cơ làm việc như sau:

-  Chỉ số áp suất dầu bôi trơn thấp: Do đồng hồ đo áp suất sai hoặc cảm biến hỏng, tắc bầu lọc, các bộ phận của bơm dầu quá mòn, dầu quá loãng, các ổ trục quá mòn, ló xo van an toàn quá yếu hoặc gãy, tắc dầu vào đường dầu chính, kẹt bơm dầu, chảy dầu từ đường dầu.

-  Chỉ số áp suất dầu quá cao: Do đồng hồ hoặc cảm biến hỏng, van an toàn của bơm dầu kẹt không mở được, lò xo van an toàn quá cứng, tắc đường dầu phía sau cảm biến, sử dụng dầu quá đặc.

-  Chỉ số áp suất dầu bằng 0: Do đồng hồ hoặc cảm biến hỏng, van an toàn của bơm kẹt ở trạng thái luôn mở, bơm không được dẫn động.

-  Chỉ số áp suất dầu luôn dao động: Do lọt khí vào đường hút của bơm dầu, mức dầu trong các te quá cao bị má khuỷu guồng vào gây bọt khí trong dầu.

-  Chảy dầu bên ngoài: Do hỏng đệm làm kín, nứt vỡ các te hoặc nứt vỡ nắp chắn đường dầu.

-  Xu páp làm việc gây ồn: Do thiếu dầu bôi trơn, áp suất dầu không đủ hoặc dầu quá loãng.

-  Trục khuỷu và thanh truyền gây ồn: Do thiếu dầu cung cấp không đủ, dầu quá loãng hoặc ổ trục quá mòn.

-  Nhiệt độ dầu quá cao: Do van điều tiết bị liệt hoặc tắc két làm mát.

-  Tiêu hao dầu quá lớn: Do chảy dầu ra ngoài hoặc do tiêu hao dầu trong động cơ do các chi tiết xéc măng, xi lanh mòn quá nhiều gây sục dầu lên buồng cháy.

4.5.    Kiểm tra sửa chữa hệ thống bôi trơn

4.5.1. Thay dầu hệ thống bôi trơn

Trong quá trình động cơ làm việc, dầu bôí trơn bị bẩn dần do bụi bẩn theo khí nạp vào động cơ, do muội than, hơi nhiên liệu và hơi nước theo khí cháy lọt xuống và do mạt kim loại bong tách từ bề mặt ma sát. Do đó, cần phải thay dầu theo định kỳ sữ dụng để đảm bảo chất lượng bôi trơn. Trong diều kiện làm việc bình thường, dầu được thay vào các kỳ bào dưỡng định kỳ động cơ. Tuy nhiên, trong quá ưình vân hành, thường phải kiểm tra mức dáu để bổ sung đến mức quy định, khi kiểm tra nếu phát hiện thấy dầu bẩn, đen, lẫn nhiều mạt kim loại và biến chất (độ nhớt kém) cần phải thay dầu ngay.

4.5.2.  Kiểm tra áp suất dầu bôi trơn

Khi thấy áp suất dầu chỉ thị trên đồng hổ báo áp suất của ô tô không đúng với yêu cầu thì có thể kiểm tra lại theo quỵ trình sau đây:

-   Tháo cảm biến do áp suất dầu và lắp một áp kế thay vào đó.

-   Khởi động động cơ, cho động cơ chạy ở số vòng quay định mức và kiểm tra áp suất chỉ thị trên áp kế.

Quan sát:

-   Nếu áp suất đo được nằm trong phạm vi yêu cầu của động cơ thì thay cảm biến áp suất mới rồi kiểm tra lại áp suất chỉ thị trên đồng hồ trên xe, nếu vẫn không hiệu quả thì thay đồng hồ trên xe rồi kiểm tra lại.

-   Nếu áp suất không đúng quy định thì kiểm tra các bộ phận khác như: Bơm dầu, cơ cấu dẫn động và các nguyên nhân khác như đã nói ở phần các hư hỏng của hệ thống bôi trơn.

4.5.3. Kiểm tra sửa chữa bơm dầu

Khi động cơ được tháo ra sửa chữa thì đương nhiên phải tháo bơm dầu để kiểm tra, hoặc trong quá trình động cơ làm việc nếu phát hiện thấy các hiện tượng liên quan đến hư hỏng của bơm dầu như đã nói ở trên thì cũng phải tháo cụm bơm dầu ra kiểm tra. Nên kiểm tra và điểu chỉnh van hạn chế áp suất (van an toàn của bơm dầu) trước, nếu vẫn không có hiệu quả mới tháo rời bơm ra để kiểm tra các chi tiết của bơm.

Thân và nắp bơm dầu thường được đúc bằng gang nên có thể có hiện tượng nứt vỡ. Nếu kiểm tra không thấy nứt vỡ thì kiểm tra tiếp sự mài mòn của các chi tiết. Nếu trên mặt lỗ của thân bơm, mặt nắp bơm, mặt răng của các bánh răng có hiện tượng rỗ nhỏ thì có thể dùng đá dầu mài bóng lại, nếu bị rỗ lớn hoặc sứt mẻ thì phải thay các chi tiết. Mặt nắp bơm đối diện mặt dầu của các bánh răng có thể bị mòn do ma sát với mặt dầu bánh răng trong quá trình làm việc. Kiểm tra sự mài mòn này bằng thức lá và căn đo theo nguyên lý kiểm tra mặt phẳng. Chiều sâu vết lõm do mài mịn không được vượt quá 0,1 mm, nếu vượt quá giá trị này phải mài ra phẳng lại mặt nắp trên mặt rà bằng bột rà.

Hiện tượng mòn của các bánh răng và thân bơm được kiểm tra bằng cách dùng thước lá đo khe hở giữa chúng. Việc kiểm tra khe hở ăn khớp giữa hai bánh răng được thực hiện ở ít nhất 3 chỗ cách đều nhau theo vòng đỉnh bánh răng. Khe hở tối đa giữa hai răng ăn khớp không được vượt quá 0,35 mm, nếu vượt quá thì phải thay bánh răng mới.

Khe hở giữa đỉnh răng và thành vỏ được kiểm tra ở tất cả các răng. Khe hở tối đa không được vượt quá 0,1 mm. Nếu khe hở vượt quá giới hạn này cần phục hồi lại lỗ vỏ bơm bằng phương pháp mạ thép hoặc mạ crôm rồi gia công lại hoặc phải thay vỏ bơm. Nếu đỉnh răng mòn thành vệt thì cần phải thay bánh răng mới.

Độ mòn mặt đầu bánh răng dược kiểm bằng cách dùng thanh kiểm thẳng chuẩn đặt ngang qua mặt lắp ghép của bơm và dùng thước lá đo khe hở giữa mặt thanh kiểm và mặt đầu bánh răng. Khe hở tối đa không được vượt quá 0,1 mm, nếu vượt quá phải mài bớt mặt phẳng lắp ghép thân bơm. Độ rơ của trục chủ động và bạc, độ rơ của bánh răng bị động và trục không được vuợt quá 0,1 mm. Nếu vượt quá phải thay bạc lót hoặc thay trục mới.

Sau khi kiểm tra, sửa chữa hoặc thay mới các chi tiết hỏng, bơm dầu được lắp ráp và đưa lên băng thử để đo lưu lượng và áp suất ở tốc độ vòng quay nhất định với việc tạo sức cản trên đường dầu ra bằng một van tiết lưu. Kết quả kiểm tra được so sánh với kết quả thử nghiệm của một bơm chuẩn cùng loại.

Trong quá trình kiểm tra trên băng có thể điều chỉnh van hạn chế để đạt được áp suất và lưu lượng yêu cầu dựa vào vít hạn chế có vít điều chỉnh sức căng lò xo thì vặn vít vào nếu cẫn tăng áp suất và ngược lại.

4.5.4. Kiểm tra bảo dưỡng bầu lọc dầu

4.5.4.1.   Bầu lọc thấm

Công việc bảo dưỡng bầu lọc thấm được tiến hành vào các chu kỳ định kỳ của động cơ, nghĩa là khi thay dầu động cơ thì tiến hành bảo dưỡng  và thay thế bầu lọc. Việc tháo, xúc rửa này tốn kém về công sức, thời gian ngoài ra khi tháo ra rồi và  lắp lại cũng không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật có thể gây rò rỉ dầu và thời gian sử dụng thêm không được bao lâu, hoặc hỏng hoàn toàn. Trên thị trường, phụ tùng thay thế cho ô tô rất nhiều chủng loại, các loại bầu lọc thấm này giá cả hợp với túi tiền. Các công việc tháo, xúc rửa bầu lọc.v.v., hiện nay khi đánh xe vào trong các ga ra bảo dưỡng thì không còn thực hiện nữa mà tiến hành thay mới hoàn toàn, bỏ bầu lọc cũ.

Một lưu ý quan trọng đó là động cơ IAMZ 650.10 lắp trên dòng xe tải Maz, làm việc trong điều kiện môi trường bụi bặm, đặc thù công việc là chuyên chở hàng hóa nặng nhọc quá tải, động cơ luôn làm việc hầu như hết công suất làm dầu nhanh bẩn nên thời gian thay dầu và bảo dưỡng bầu lọc phải rút ngắn từ 15 ÷ 20% so với định mức trong điều kiện làm việc bình thường. Nhiều trường hợp bầu lọc bị tắc trước khi đến kỳ bảo dưỡng. Khi bầu lọc tắc, dầu sẽ không đi qua khoang lõi lọc mà đi qua van an toàn đến đường dầu chính nên bầu lọc sẽ không nóng. Do đó, có thể kiểm tra tình hình làm việc của bầu lọc trong quá trình động cơ làm việc bằng cách sờ tay vào thân bầu lọc, nếu thấy nóng tức là bầu lọc vẫn làm việc, còn nếu thấy nguội là bầu bị tắc, cần bảo dưỡng hoặc thay mới ngay.

4.5.4.2.   Bầu lọc ly tâm

Bầu lọc ly tâm cũng được dảo dưỡng định kỳ vào các kỳ bảo dưỡng của động cơ hoặc bảo dưỡng khi có biểu hiện lọc bị tắc (không có tiếng kêu “vo vo” của Roto kéo dài khi tắt máy). Nếu bộ lọc làm việc binhg thường thì sau khi tắt máy, rôto của bầu lọc còn quy trơn theo quán tính chừng vài chục giây nữa nên phát ra tiếng kêu “vo vo”.

Công việc bảo dưỡng rất đơn giản, chỉ cần tháo bầu lọc ra, rửa sạch cặn bẩn trong khoang rôto, thông các lỗ gíclơ rồi lắp lại.

Thông thường khi động cơ vào sửa chữa thì các chi tiết của bộ lọc đã đến độ mòn rồi, chính vì vậy cần phải kiểm tra, sửa chữa thay thế lại. Trục của rôto nếu bị mòn quá giới hạn có thể phục hồi được bằng cách mạ thép hoặc crôm rồi mài lại đến một kích thước xác định. Bạc lót, ổ bi bị mòn quá được thay thế mới.

Tuy nhiên, do độ yêu cầu chính xác về kích thước, dung sai lắp ghép của các chi tiết này rất cao, mà trong điều kiện trong nước ta chưa có khả năng thực hiện được, chi phí cho việc phục hồi này tốn kém có khi gần ngang hoặc hơn so với mua mới. Ở nước ta việc sửa chữa này thì chủ yếu là nhập nguyên kiện, thay mới cả cụm.

4.5.5. Kiểm tra bảo dưỡng két làm mát dầu

Việc tháo két làm mát dầu để bảo dưỡng chỉ được thực hiện sau khi động cơ được đưa vào sửa chữa lớn hoặc khi phát hiện các hư hỏng có liên quan. Các hư hỏng của hệ thống bôi trơn liên quan đến két làm mát dầu là hiện tượng dầu quá nóng, rò rỉ dầu ở két và các mối nối đến két.

Khi thấy chỉ số nhiệt độ dầu báo trên đồng hồ quá cao, có thể kiểm tra tình hình làm việc của két bằng cách sờ tay kiểm tra nhiệt độ bình dầu phía đường dầu vào két. Nếu thấy nguội là do két bị tắc hoặc van điều tiết luôn mở để dầu không qua két. Sự cố này có thể khắc phục bằng cách tháo kiểm tra viên bi và lò xo của van có bị kẹt hoặc quá yếu hay không. Nếu tình trạng tốt thì cần kiểm tra lại các lá cánh, đường ống tản nhiệt có bám cặn, rò rỉ các đầu nối hay không. Cần tiến hành súc rửa lại khoang nước.

4.5.6. Đường dầu và các te dầu trong động cơ

Các đường dầu của hệ thống bôi trơn động cơ thường được khoan trên thân máy, nắp máy, trục khuỷu, thanh truyền, và một số chi tiết liên quan khác. Khi các đường dầu này bị tắc, ít hay nhiều đều ảnh hưởng đến việc cấp dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát. Do vậy, khi  động cơ được tháo để sửa chữa cần phải thông rử toàn bộ hệ thống này.

Để thông các đường dầu, trước tiên cần tháo mở tất cả các nút, vít (nút công nghệ), các lỗ khoan dầu cảu thân máy và các chi tiết, có thể dùng các dung môi như xăng, dầu diesel.v.v. để làm sạch lớp dầu bám trên đường ống kết hợp với khí nén để thổi thông các cặn này ra.

Sau khi thổi thông hết các đường ống này cần lắp chặt lại các nút, vít nếu có, tiến hành kiểm tra lại để tránh hiện tượng  rò rỉ dầu. Kiểm tra siết chặt bu lông đầu nối không để hiện tượng lỏng và rò dầu. Các đường ống mềm bên ngoài động cơ có hiện tượng bẹp, rò rỉ, lão hóa cần thay mới.

Các te dầu thường có lớp cặn bẩn bám chắc dưới đáy. Lớp cặn này được tạo thành do nước, muội than, bụi bẩn, “bụi kim loại” bong tách từ các bề mặt ma sát và dầu phân hủy trong quá trình làm việc trộn lẫn với nhau rồi lắng xuống đáy các te. Do đó, khi tháo các te phải cạo rửa, làm sạch lớp cặn bẩn bám ở đáy. Khi lắp, phải thay mới các đệm ở các te, mối nối hoặc bôi keo để đảm bảo không rò rỉ dầu. Cần chú ý làm sạch bề mặt lắp ghép trước khi lắp đệm mới và siết chặn các bu lông.

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS ………… cùng với sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn Động cơ, đồ án tốt ngiệp “ Khai thác động cơ IAMZ 650.10 lắp trên xe tải MAZ” của em đã hoàn thành đúng tiến độ, với nội dung chính như sau:

+ Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp đã nêu được: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ IAMZ 650.10. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng hệ thống, chi tiết, cụm chi tiết. Tính toán kiểm nghiệm động cơ động cơ IAMZ 650.10 ở chế độ N_emax. Đặc biệt đồ án đã đi sâu vào khai thác về hệ thống bôi trơn, đây là một hệ thống rất cơ bản và quan trọng của động cơ, ảnh hưởng lớn tới quá trình làm việc và hiệu suất của động cơ.

+ Bản vẽ A₀: Các bản vẽ đã thể hiện được các phần mặt cắt động cơ, sơ đồ hệ thống bôi trơn, bơm dầu loại bánh răng ăn khớp ngoài, bầu lọc dầu loại thấm và ly tâm.

   Thông qua việc thực hiện đồ án này em đã có thêm nhiều kiến thức mới về hệ thống bôi trơn trên động cơ Diesel, làm cơ sở để phục vụ cho công tác sau này khi ra trường.

   Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS …………. và sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn Động cơ - Khoa Động Lực – Học Viện kỹ thuật Quân Sự đã giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.

   Trong phần nội dung, do đây là đề tài mang tính tổng hợp của nhiều lĩnh vực chuyên ngành, động cơ Diesel mới rất hiện đại. Về mặt tài liệu, quá trình thực hiện cần sử dụng nhiều thông số khác ngoài phần tài liệu đi theo động cơ.

   Về mặt trình độ và kiến thức của bản thân còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít nên nội dung của đồ án không tránh khỏi những các khuyết điểm. Rất mong được sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy, các đồng nghiệp và các bạn để nội dung của đồ án được hoàn thiện hơn.

   Tôi xin chân thành cảm ơn!.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1: Lại Văn Định, Vy Hữu Thành, Kết cấu tính toán động cơ đốt trong I-II, Học viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hà Nội 2003.

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, Học viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hà Nội 2002.

4: Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí I-II, Nhà xuất bản Giáo dục

5: Nguyễn Trường Sinh, Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí,  Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội 2001.

6: Vy Hữu Thành, Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong, Học viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hà Nội 2003.

7: Nguyễn Tất Tiến, Đỗ Xuân Kính, Kỹ thuật sửa chữa Ô tô, máy nổ, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 2002.

9: Nguyễn Khắc Trai, Kỹ thuật chuẩn đoán Ô tô, Nhà xuất bản Giao thông vận tải.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"