MỤC LỤC

MỤC LỤC.. 1

LỜI NÓI ĐẦU.. 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ... 5

1.1. Giới thiệu chung về động cơ ZMZ 4178. 5

1.2. Tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ. 7

1.3. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền. 8

1.3.1 Nhóm chi tiết cố định. 8

1.3.2. Nhóm chi tiết chuyển động. 13

1.4. Cơ cấu phối khí 20

1.4.1. Chức năng và yêu cầu đối vối cơ cấu phối khí 20

1.4.2.Kết cấu cơ cấu phân phối khí 22

1.5. Hệ thống làm mát 26

1.5.1. Khái quát về hệ thống làm mát 26

1.5.2. Những cụm chính của hệ thống làm mát 28

1.6. Hệ thống bôi trơn. 30

1.6.1. Khái quát về hệ thống bôi trơn. 30

1.6.3. Vấn đề thông gió các te. 32

1. 7. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí 33

1.7.1. Khái quát 33

1.7.2. Bộ chế hoà khí 34

1.7.3. Những cụm thành phần khác của hệ thống. 36

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.. 41

2.1. Những vấn đề chung. 41

2.1.1. Mục đích. 41

2.1.2. Các tham số ban đầu. 41

2.3. Tính toán các quá trình công tác. 44

2.3.1. Quá trình nạp. 44

2.3.2. Quá trình nén. 44

2.3.3. Quá trình cháy. 45

2.3.4. Quá trình dãn nở. 47

2.3.5. Đánh giá sai số. 47

2.3.6. Các tham số đánh giá chu trình công tác. 47

2.3.7  Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác. 49

2.3.8 Xây dựng đường đặc tính ngoài 56

2.4 Tính toán động lực học. 59

2.4.1. Triển khai đồ thị công chỉ thị p – V thành đồ thị lực khí thể P_k 59

2.4.2. Quy dẫn khối lượng chuyển động. 60

2.4.3. Lực quán tính và tổng  lực, lực tiếp tuyến và pháp tuyến: 61

2.4.4. Đồ thị vectơ phụ tải cổ khuỷu: 64

2.4.6. Đồ thị mài mòn cổ khuỷu. 66

2.4.7. Đồ thị tổng lực tiếp tuyến. 70

CHƯƠNG 3:  BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT VÀ KHẮC PHỤC HƯ HỎNG ĐỘNG CƠ... 72

3.1 Mục đích. 72

3.2. Bảo dưỡng kỹ thuật 72

3.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên. 72

3.2.2. Nội dung công việc trong bảo dưỡng định kỳ cấp I 72

3.2.3. Nội dung công việc trong bảo dưỡng định kỳ cấp II 73

3.3. Khắc phục hư hỏng trên động cơ. 75

3.3.1. Động cơ không khởi động được. 75

3.3.2. Động cơ ngừng làm việc khi bướm ga mở đột ngột 76

3.3.3. Động cơ làm việc không ổn định ở chế độ không tải 77

3.3.4. Động cơ không phát huy hết công suất 77

3.3.5. Động cơ quá nóng. 78

3.3.6. Tiêu hao nhiên liệu tăng. 79

3.3.7. Áp suất dầu giảm.. 79

3.3.8. Tiêu hao dầu tăng. 80

3.3.9. Có tiếng gõ trong động cơ. 81

3.4. Quy trình sửa chữa động cơ. 82

KẾT LUẬN.. 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 85

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển và xây dựng quân đội theo hư­ớng chính quy hoá và hiện đại hoá nhằm thỏa mãn yêu cầu về các nhiệm vụ và vai trò trong bảo vệ tổ quốc thì ngành xe quân đội ngày càng được hiện đại hoá bằng cách trang bị thêm những chủng loại xe mới. Hiện nay, bên cạnh những loại xe truyền thống do Liên Xô trang bị, chúng ta còn  thấy những loại xe khác cũng được sử dụng trong quân đội như­ Toyota, Mazda, Nissan, Mitsubishi… Mặc dù những loại xe này rất hiện đại như­ng đắt tiền và chỉ để phục vụ sinh hoạt trong thời bình ở những nơi có hệ thống đường giao thông tốt.

Một yêu cầu mang tính chất đặc thù của xe quân sự là phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, đảm bảo khởi động tin cậy và nhanh, có tính cơ động cao trong điều kiện địa hình phức tạp (vùng rừng núi, nơi không có đường xá…)

Để đáp ứng những yêu cầu trên, quân đội ta đã được trang bị các thế hệ xe có khả năng việt dã cao do Liên Xô chế tạo, Xe UAZ là loại xe nhỏ, hai cầu chủ động với nhiều thế hệ đã được chứng minh bằng thực tế là rất phù hợp với điều kiện Việt Nam. Hiện nay quân đội ta cũng đã sử dụng loại xe UAZ thế hệ mới do nhà máy Ulianovsk chế tạo, trong đó có loại xe UAZ 31512 là một trong những dòng xe chỉ huy được sử dụng rộng rãi.

Để sử dụng và khai thác xe đúng theo các yêu cầu và quy phạm kỹ thuật nhằm nâng cao tính kinh tế và tuổi thọ xe nói chung và động cơ nói riêng thì ng­ười cán bộ kỹ thuật ngành xe cần phải hiểu biết các tính năng, đặc điểm và kết cấu của xe và động cơ. Trên cơ sở các kiến thức cơ bản đó, kết hợp với quy tắc về khai thác sử dụng và bảo d­ưỡng kỹ thuật do nhà máy sản xuất quy định để đề ra những quy tắc, quy phạm sử dụng, bảo d­ưỡng, sửa chữa phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Xuất phát từ những thực tiễn đó tôi chọn “Khai thác động cơ ZMZ 4178”  làm đề tài đồ án tốt nghiệp. Nội dung đồ án tốt nghiệp bao gồm những phần chính sau đây:

- Chương 1:          Giới thiệu và phân tích kết cấu động cơ.

- Chương 2: Tính toán chu trình công tác và động lực học của động cơ.

- Chương 3: Bảo dưỡng kỹ thuật và khắc phục hư hỏng trên động cơ.

Qua thời gian học tập, nghiên cứu với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Thạc sĩ ................. và các thầy trong khoa ôtô, tôi đã hoàn thành nội dung đồ án đ­ược giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của tôi sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong sự góp ý của các thầy để đồ án tốt nghiệp của tôi đ­ược hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cám ơn. 

                                                                 TP, Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20....

                                                           Học viên thực hiện

                                                           .........................

Ch­ương 1

GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ

1.1. Giới thiệu chung về động cơ ZMZ 4178    

ZMZ 4178 là động cơ xăng 4 kỳ, 4 xy lanh bố trí thành một hàng thẳng đứng, không tăng áp, dùng bộ chế hoà khí, xu páp treo, làm mát bằng chất lỏng lưu thông c­ưỡng bức kiểu kín, dư­ới áp suất cao. 

Những cải tiến, hoàn thiện chính là:

- Sử dụng xu páp treo thay cho xu páp đặt.

- Sử dụng pít tông cải tiến với xéc măng dầu kiểu tổ hợp bằng thép.

- Chất lỏng làm mát được đưa thẳng vào nắp máy qua ống phân phối để tăng c­ường mức độ làm mát hợp lý nắp máy.

1.2. Tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ

ZMZ 4178 là loại động cơ xăng, 4 xy lanh bố trí thành một hàng thẳng đứng 4 kỳ, không tăng áp, dùng bộ chế hoà khí, xu páp treo, làm mát c­ưỡng bức bằng chất lỏng tuần hoàn kiểu kín. Thứ tự công tác: 1 - 2 - 4 - 3.

1.3. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính của động cơ đốt trong dùng pít tông, nó đảm nhận các chức năng:

- Thực hiện việc biến đổi công giãn nở của hỗn hợp khí cháy thành công cơ học làm quay trục khuỷu và truyền ra ngoài ở dạng mô mem xoắn trong hành trình cháy giãn nở.

- Ở những hành trình khác lại truyền năng lượng theo chiều ngược lại để thực hiện quá trình thải, nạp và nén.

1.3.1 Nhóm chi tiết cố định

1.3.1.1. Khối thân xy lanh - hộp trục khuỷu

Động cơ sử dụng kết cấu: bốn xy lanh đúc liền khối với nửa trên của hộp trục khuỷu cùng các thành vách ngang để tăng độ cứng vững. Để giảm khối lượng và thuận tiện cho quá trình đúc, hợp kim nhôm được sử dụng.    

Các bề mặt thành vách sau và thành vách trước cũng được phay phẳng dễ lắp ghép với vỏ ly hợp và nắp che cặp bánh răng dẵn động trục cam. Mối lắp ghép được thực hiện nhờ các gu dông và bu lông cùng với đệm kín.

1.3.1.2. Lót xy lanh

Để tăng tuổi thọ cho khối thân máy và thuận tiện cho việc thay thế, sửa chữa, đại tu ng­ười ta sử dụng lót xy lanh. Động cơ ZMZ 4178 dùng lót xy lanh ướt, vai tựa trên. Vật liệu lót: gang xám Cy 24 - 44 có thêm các thành phần hoá học khác và hạn chế hàm lượng lưu huỳnh, phốt pho.

1.3.1.3. Nắp xy lanh

Nắp xy lanh đảm bảo việc bao kín khoang công tác về phía trên, tạo buồng cháy. Nắp xy lanh động cơ ZMZ 4178 được chế tạo liền cho cả bốn xy lanh nên thư­ờng gọi là nắp máy.

- Tiếp xúc trực tiếp với môi chất công tác và hỗn hợp khí cháy nên chịu nhiệt độ và áp suất cao; các đại lượng nay biến thiên theo chu kỳ với tần số n/120 Hz.

- Nắp xy lanh chung, trong xy lanh có đường nạp (hỗn hợp có nhiệt độ thấp) và đường dẫn khí thải (có nhiệt độ cao),  bề mặt buồng cháy (phần phía dưới của nắp xi lanh) có nhiệt độ cao trong khi bề mặt trên của thành vách buồng cháy lại tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng làm mát nên sự chênh lệch nhiệt độ luôn tồn tại, trư­ờng nhiệt độ có dạng phức tạp lại biến đổi liên tục khiến cho nắp máy phải chịu ứng suất nhiệt nặng nề.

1.3.1.4. Đáy các te

Đáy các te dùng để bao kín nửa dưới hộp trục khuỷu về phía d­ưới và có một hốc sâu về phía bánh đà để gom và chứa dầu bôi trơn (nơi bố trí đường hút bơm dầu) còn được gọi là đáy dầu.

1.3.2. Nhóm chi tiết chuyển động

1.3.2.1. Pít tông và xéc măng

Pít tông là một trong những chi tiết rất quan trọng của động cơ, nó có nhiệm vụ cùng với lót xy lanh, nắp máy và xéc măng đảm bảo bao kín và tạo khoang công tác, nhận lực khí thể truyền ra ngoài và nhận năng lượng từ phía bánh đà để thực hiện quá trình nén.

Từ những đặc điểm đó yêu cầu đối với pít tông là:

- Khối lượng nhỏ.

- Dẫn nhiệt tốt đồng thời dãn nở vì nhiệt thấp.

- Đủ cứng vững, tốc độ mài mòn thấp.

- Cơ lý tính giảm ít khi nhiệt độ tăng.

1.3.2.2.  Xéc măng

Xéc măng khí bằng gang chuyên dụng, có tiết diện hình thang vuông cao 2,5mm với mặt vát gờ trong quay về phía trên để tạo góc côn nhân tạo khi lắp ráp vào xy lanh nhằm giảm thời gian chạy rà trơn. Bề mặt trụ ngoài của xéc măng khí thứ nhất được phủ một lớp Crôm xốp dày 0,08÷0,13 mm, còn đối với xéc măng khí thứ hai là một lớp thiếc mỏng 0,05÷0,1. Mục đích của việc mạ Crôm xốp là để tạo thành những hốc chứa dầu bôi trơn, giảm tốc độ mài mòn cho cả xéc măng và lót xy lanh.

1.3.2.3. Thanh truyền

Thanh truyền dùng để nối pít tông với khuỷu trục và đảm nhận việc truyền lực. Cùng với khuỷu trục thanh truyền biến chuyển động tịnh tiến của pít tông thành chuyển động quay của gắn cùng với trục khuỷu bánh đà và ngược lại.

1.3.2.4. Trục khuỷu

Trục khuỷu động cơ thực hiện chuyển động quay, truyền mô men tới bánh đà và ngược lại, đồng thời trục khuỷu luôn truyền mô men xoắn cho bánh răng dẫn động trục cam và pu ly đầu trục. Trục khuỷu là chi tiết chuyển động có khối lượng và kích thước lớn nhất của động cơ, giá thành chiếm tới 25% tổng giá thành động cơ trên hình 1.8 là trục khuỷu ZMZ 4178.

Trục khuỷu gồm 5 phần:

- Đầu trục khuỷu: đầu trục khuỷu được tính từ cổ trục thứ nhất trở ngược có dạng trụ bậc và được thể hiện trên hình 1.9

- Cổ trục: các cổ trục đều có cùng đường kính, chiều dài của cổ trục thứ nhất ngắn hơn, còn chiều dài cổ trục cuối cùng lớn hơn chiều dài của các cổ trục 2, 3,4.

Cổ trục 2, 3, 4 được đúc rỗng theo nguyên lý khuôn mẫu chảy có gia công lỗ ren và nút kín lại.

1.3.2.5. Bánh đà

          Bánh đà dùng để tích trữ năng lượng ở hành trình cháy giãn nỡ và cung cấp năng lượng cho các  quá trình nén, nạp và thải. Chức năng này còn được các chi tiết khác tham gia chuyển động quay khác đồng thời đảm nhận một phần bởi tất cả các chi tiết quay đều có khối lượng và như­ vậy chúng đều có quán tính.

1.4. Cơ cấu phối khí

1.4.1. Chức năng và yêu cầu đối vối cơ cấu phối khí

Cơ cấu phối khí (CCPK) thực hiện quá trình trao đổi khí cho động cơ, đảm bảo thải sạch sản phẩm cháy và nạp đầy hỗn hợp công tác. CCPK phải đảm bảo nạp đầy và thải sạch đối với tất cả các chế độ công tác của động cơ. CCPK phải tiêu tốn ít công suất dẫn động, làm việc êm dịu, tiếng ồn và tốc độ mài mòn thấp, việc bảo d­ưỡng, điều chỉnh, tháo lắp và sữa chữa thuận tiện nhất.

1.4.2.Kết cấu cơ cấu phân phối khí

1.4.2.1. Trục cam

Trục cam biến chuyển động quay của cam thành dạng chuyển động tịnh tiến của con đội đóng mở xu páp đồng thời dẫn động bơm xăng bằng cam, dẫn động bộ chia điện và bơm dầu thông qua bánh răng nghiêng.

1.4.2.2. Con đội

Là chi tiết trung gian để truyền động từ cam tới xu páp (gián tiếp). Con đội của động cơ ZMZ 4178 có dạng cốc trụ bằng thép, thành mỏng. Bề mặt đáy phía trên được gia công mặt cầu lõm, phía dư­ới được gắn một lớp gang đặc biệt rồi gia công thành chỏm cầu có bán kính lớn (R =750 mm). Mặt trụ ngoài  d =25 mm. Bề mặt trụ ngoài và bề mặt chỏm cầu được tôi cao tần và mài bóng.  Phía gần đáy, trên bề mặt trụ có khoan lỗ thoát dầu.

1.4.2.3. Giàn cò mổ

Giàn cò mổ (hình 1.10) là cụm chi tiết trung gian có chức năng làm đòn bẩy truyền lực giữa phía con đội và phía xu páp. Giàn cò mổ gồm: cò mổ, bu lông điều chỉnh, đai ốc hãm, trục cò mổ, lò xo dãn cách, giá đỡ cùng các gu dông, đai ốc, đệm, chốt hãm…

1.4.2.4. Cụm lò xo xu páp

Cụm lò xo gồm đĩa tỳ dưới 8, lò xo 9, đĩa lò xo 12, hai móng hãm 13. Trên kết cấu cũng có thêm ống trung gian 8 hình 1.10. Các đĩa tỳ 8 và 12 được rèn dập bằng thép, các bề mặt tiếp xúc được gia công cơ rồi tôi cứng.

1.4.2.8. Nắp che giàn cò mổ

Cũng giống như­ đáy dầu, nắp dàn cò mổ được dập từ thép lá, mặt gờ tiếp xúc với chu vi thành nắp máy được dập gờ tăng cứng. Thông qua 6 lỗ lắp bu lông và đệm kín bằng cao su, nắp che chắn dàn cò mổ như­ng cũng đóng chức năng bao kín dầu nhờn vung té sau khi bôi trơn để gom về đáy tắc te. Trên nắp còn bố trí một lỗ để nạp dầu bôi trơn vào hộp trục khuỷu.

1.5. Hệ thống làm mát

1.5.1. Khái quát về hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát hệ thống làm mát đảm bảo cho chế độ nhiệt của động cơ được duy trì ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi các thông số nh­ư tải trọng, tốc độ, điều kiện khí hậu, môi trường…

Khi động cơ làm việc bình th­ường, nhiệt độ chất lỏng làm mát được duy trì ở phạm vi  (70⁰¸90⁰C) nhờ van hằng nhiệt 7 và sự hỗ trợ của rèm che 10. Nhiệt độ được xác định nhờ đầu cảm lắp tại khoang bơm và thể hiện trên bảng đồng hồ.

1.5.2. Những cụm chính của hệ thống làm mát

1.5.2.1. Bơm nước

Bơm nước được thể hiện trên hình 1.16, kiểu ly tâm, vỏ bằng hợp kim nhôm, lắp đồng trục với quạt gió và được dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu nhờ các pu ly và dây đai.Thân bơm nước được chia làm hai nửa, bằng hợp kim nhôm, bề mặt lắp ghép được gia công chính xác và cố định chặt với nhau bằng bu lông. Thân bơm đựơc cố định với nắp máy bằng bu lông.

1.5.2.2. Van hằng nhiệt.

Van hằng nhiệt sử dụng chất rắn cảm nhiệt, toàn bộ van được bố trí tại khu vực cửa ra và đầu ống dẫn nước.

1.5.2.3. Van hơi - Không khí

Nhằm duy trì nhiệt độ sôi nhất định của chất lỏng (>100⁰C), không phụ thuộc vào độ cao theo vị trí địa lý của động cơ để đảm bảo chất lượng trao đổi nhiệt của thành vách.

1.6. Hệ thống bôi trơn

1.6.1. Khái quát về hệ thống bôi trơn

Động cơ sử dụng hệ thống bôi trơn kiểu hỗn hợp. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống bôi trơn được thể hiện trên hình sau.

Dầu qua phễu có lư­ới lọc sơ bộ tới bơm, qua bầu lọc tới đường dầu chính, theo các rãnh khoan tới bôi trơn c­ưỡng bức các cổ trục và cổ trục cam. Từ cổ trục, dầu theo đường khoan tới bôi trơn bạc đầu to thanh truyền rồi vung té bôi trơn mặt gư­ơng xy lanh và chốt pít tông. Qua lỗ khoan trên cổ trục cuối của trục cam, dầu được cấp ở dạng xung gián đoạn lên dàn cò mổ, bôi trơn cưỡng bức bạc trục cò mổ, sau đó vung té bôi trơn các bề mặt đầu và thân xu páp, đũa đẩy, con đội và về lại đáy dầu.

1.6.3. Vấn đề thông gió các te

Việc thông gió các te nhằm mục đích duy trì áp suất nhất định trong hộp trục khuỷu và hạn chế nồng độ khí lọt trong đó để tăng tuổi thọ của dầu bôi trơn. Động cơ sử dụng hệ thống thông gió các te kiểu kín, tuần hoàn c­ưỡng bức theo sơ đồ trên hình 1.21

1.7. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí

1.7.1. Khái quát

Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí  đảm bảo cung cấp cho động cơ một hỗn hợp xăng và không khí đã được lọc sạch phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ. Không khí lọc sạch bằng bầu lọc rồi theo ống dẫn tới bộ chế hoà khí (BCHK). Tại đây không khí hoà trộn với xăng được phun tơi nhờ các gíc lơ tạo thành hỗn hợp đi vào các xy lanh. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu như­ trên hình 1.23.

1.7.2. Bộ chế hoà khí

BCHK K-126 GU kiểu hai họng có cân bằng áp suất buồng phao với sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 1.24.

Ở chế độ khởi động, bướm gió 10 được đóng kín thông qua bộ bán tự động 13, bướm ga 20 mở với góc khá lớn, độ chân không cao, xăng qua các gíc lơ 18 hoà trộn với không khí qua gíc lơ 4 phun vào họng khuếch tán vào động cơ.

Nếu ta quên không mở bướm ga sau khi khởi động thì bộ bán tự động 13 sẽ tự mở dần dần bướm gió theo mức độ sấy nóng của động cơ.

Trong sử dụng phải định kỳ bảo d­ưỡng BCHK theo quy định (tháo rời và vệ sinh các gíc lơ, các đường dẫn…). Điều chỉnh mức xăng trong buồng phao thấp hơn bề mặt phân chia với nắp buồng phao 18,5¸21,5 mm (van kim phải đóng hoàn toàn khi đáy phao cách bề mặt phân chia 40¸41 mm).

Kết luận chương 1: Qua quá trình phân tích kết cấu đặc điểm động cơ ZMZ 4178 tôi nhận thấy kết cấu động cơ đã được cải tiến hoàn thiện hơn so các thế hệ trước đó, có những kết cấu mới phù hợp hơn giúp cho động làm việc tối ưu, phát huy được công suất cũng như thuận tiện hơn trong việc khai thác sử dụng và tiến hành các hoạt động bảo dưỡng sữa chữa.

Ch­ương 2

 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

2.1. Những vấn đề chung

2.1.1. Mục đích

Mục đích của việc tính toán chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu về kinh tế, hiệu quả của chu trình công tác và sự làm việc của động cơ.

Kết quả tính toán cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình để làm cơ sở cho việc tính toán động lực học, tính toán sức bền và sự mài mòn các chi tiết của động cơ.

2.1.2. Các tham số ban đầu

2.1.2.1. Các thông số cho trước

a) Công suất lớn nhất:           

Ne = 90 ml (66,2Kw) tại n = 4000 v/ph

b) Mô men xoắn lớn nhất:

Me_max = 17,5 KGm  tại n = 2200  v/ph

e) Tỷ số nén:

e = 7;

2.1.2.2. Các thông số lựa chọn

a) Nhiệt độ môi trường T₀:

Nhiệt độ của môi trường cũng có ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình trao đổi khí. T₀ càng cao thì không khí càng loãng nên khối lượng riêng giảm. Giá trị của T₀ thay đổi theo mùa và theo vùng khí hậu. Để tiện tính toán người ta lấy giá trị trung bình T₀ cho cả năm. Giá trị trung bình T₀ ở nước ta theo thống kê của nha khí tượng là: T₀ = 297⁰K;       

b) Áp suất của môi trường p0:

Giá trị của p₀ phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển. Càng lên cao thì p₀ càng giảm nên không khí càng loãng. Để tiện sử dụng trong tính toán người ta thường lấy giá trị của p₀ ở độ cao của mức nước biển là:  p₀ = 0,103 MPa.

e) Hệ số nạp η_v:

Hệ số nạp là tỷ số giữa lượng khí thực tế nạp vào xy lanh động cơ và lượng khí lý thuyết có thể nạp đầy vào xy lanh trong một hành trình của pít tông khi nhiệt độ, áp suất trong xy lanh bằng nhiệt độ và áp suất trước cửa nạp.

h) Độ sấy nóng hỗn hợp ∆T:

Tuy n cao như­ng đường ống nạp và xả bố trí về cùng bên, nhiệt độ nước làm mát khi nhiệt độ môi trư­ờng 24⁰C sẽ trong khoảng 90¸92⁰C nên chọn  ∆T = 20⁰K.

i) Chỉ số nén đưa biến trung bình n₁:

Chỉ số nén đa biến của quá trình nén thực tế n’₁ thay đổi trong khoảng rộng từ điểm chết dưới đến điểm chết trên. Để thuận tiện trong tính toán mà vẫn đảm bảo một độ chính xác nhất định, người ta dùng giá trị trung bình n₁ của nó với điều kiện là công nén đối với n’₁ và n₁ bằng nhau.

2.3. Tính toán các quá trình công tác

2.3.1. Quá trình nạp

- Hệ số khí sót 

Thay số được: g_r = 0,0699

- Áp suất cuối hành trình nạp: 

Thay số được: P_a = 0,0878 MPa

2.3.3. Quá trình cháy

2.3.3.1. Tính toán t­ương quan nhiệt hoá:

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng:

g_c = 0,855; g_H = 0,145; g_o = 0

- Lượng không khí thực tế nạp vào xy lanh ứng với 1kg xăng:

M_t = M_o  = 0,5119 . 0,9 = 0,4607 Kmol/kgnl

- Lượng sản phẩm cháy M₂   

M₂ = 0,07125 + 0,0725 + 0,79.09 .0,5119 = 0,5077

2.3.4. Quá trình dãn nở

2.3.4.1.  Áp suất cuối hành trình giãn nở [MPa]:

Thay số được: P_b = 0,4225

2.3.4.2. Nhiệt độ cuối hành trình giãn nở:

Thay số được:T_b = 1082,005⁰K

2.3.6. Các tham số đánh giá chu trình công tác

2.3.6.1. Các tham số chỉ thị

-  Áp suất chỉ thị trung bình thực tế: Đối với động cơ 4 kỳ: p_i = p'_{i .}j_đ  [MPa]

Trong đó: j_đ là hệ số điền đầy đồ thị công. Hệ số này chỉ rõ sự khác nhau giữa đồ thị công chỉ thị lý thuyết và đồ thị công chỉ thị thực tế. Giá trị của j_đ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm nhiên liệu, thành phần hỗn hợp, tốc độ quay, góc mở sớm su páp xả v.v... Giá trị của  j_đ đối với động cơ xăng là: j_đ = 0,90¸0,96.

Ta chọn j_đ = 0,93.

Thay số vào ta có: pi = 0,9399.0,93 = 0,8741 [MP]

- Hiệu suất chỉ thị:

u_i = 0,3052

2.3.6.2 Các tham số có ích

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

- Áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ

Được xác định bằng các công thức kinh nghiệm theo vận tốc trung bình của pít tông C_TB [m/s] và các thông số khác của động cơ. 

- Áp suất có ích trung bình:

p_a = 0,6340 MPa

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

N_e = 65,8751 kW

Kết luận: Sai số đảm bảo

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

Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công tác xảy ra trong xy lanh động cơ trên hệ 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.

2.3.7.1. Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết

Ở đồ thị công chỉ thị lý thuyết, ta thay chu trình 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 cz, quá trình trao đổi khí được thay bằng quá trình rút nhiệt đẳng tích ba.

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

- Dựng hệ tọa độ p - V với gốc tọa độ trên giấy kẻ ly theo tỷ lệ xích đã chọn, ta xác định các điểm a, c, z và b trên hệ tọa độ đó:

- Nối các điểm c và z, b và a bằng các đoạn thẳng, ta được các  đường biểu diễn quá trình cấp nhiệt và nhả nhiệt.

- Dựng các đường nén đa biến ac và dãn nở đa biến zb. Để dựng các đường ấy, ta có thể dùng phương pháp lập bảng.

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

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

Để được đồ thị công chỉ thị thực tế a' - c' - c" - z' - z" - b' - b" – b"' - a', ta gạch bỏ các diện tích  I, II, III, IV trong đồ thị lý thuyết.

Diện tích I xuất hiện do đánh lửa sớm gây ra. Khi đó một phần hỗn hợp bị cháy trước trên đường nén nên áp suất cuối quá trình nén thực tế   (ứng với điểm c’’) cao hơn áp suất cuối quá trình nén thuần tuý p_c (ứng với điểm c).

Điểm c' nằm trên đường nén thuần tuý. Vị trí của nó được xác định bởi góc đánh lửa sớm và được dựng theo vòng tròn Brích.

- Thứ tự dựng vòng tròn Brích như sau:

+ Về phía dưới trục hoành đồ thị công p – V vẽ nửa dưới vòng tròn Brích đường kính AB bằng khoảng cách từ ĐCT tới ĐCD trên đồ thị p – V, tâm O, A tương ứng với điểm chết trên.

Dựng điểm b" ở giữa đoạn thẳng a-b. Từ a và r, kẻ các đường song song với trục hoành. Chọn điểm b''' trên đường thải cưỡng bức sao cho đường cong không bị gấp khúc. Dựng điểm r" theo góc đóng muộn của xu páp thải nhờ vòng tròn Brích. Vẽ đường cong lượn đều từ r" lên r và đường cong lượn đều qua các điểm b', b", b"' sao cho các đường cong ấy không bị gãy khúc.

2.3.8 Xây dựng đường đặc tính ngoài

2.3.8.1. Khái quát.

Đặc tính ngoài là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích N_e, mô men xoắn có ích M_e, lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ G_nl và suất tiêu hao nhiên liệu có ích g_e vào số vòng quay của trục khuỷu n [v/ph] khi bướm ga mở hoàn toàn.

2.3.8.2. Tính toán đường đặc tính ngoài động cơ

- Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian

Chọn n_min = 600 [vòng/phút] và n_max = 40000 [vòng/phút].

Kết quả tính toán được thống kê thành như bảng.

Từ bảng tính toán trên chọn tỷ lệ xích cho các đường đặc tính như sau và ta dựng được đồ thị đường đặc tính như (Hình 2.3).

2.4 Tính toán động lực học

2.4.1. Triển khai đồ thị công chỉ thị p - V thành đồ thị lực khí thể P_k 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 .

- Dựng trục hoành (trục góc quay a) ngang bằng với đường nằm ngang, thể hiện áp suất p₀ của môi trường trên đồ thị công.

- Về phía dưới trục hoành đồ thị công p – V vẽ nửa dưới vòng tròn đường kính AB bằng khoảng cách từ ĐCT tới ĐCD trên đồ thị p – V, tâm 0, (đường kính AB này tương ứng với S = 2R của động cơ thực); A tương ứng với ĐCT.

- Lần lượt dựng góc a lớn dần (ví dụ a = 15⁰, 30⁰, 45⁰, 60⁰, ...) và tiến hành tương tự như trên ta được tập hợp các giao điểm trên  đồ thị P_k - a.

- Nối các giao điểm nhận được bằng đường cong liên tục ta được đồ thị  biến thiên của lực khí thể theo góc quay a của khuỷu trục trong một chu trình công tác của xy lanh.

2.4.2. Quy dẫn khối lượng chuyển động

2.4.2.1. Khối lượng chuyển động tịnh tiến m_j.

Khối lượng chuyển động tịnh tiến m_j được xác định theo biểu thức:

m_j = m_p + m_c + m_g + m₁+m_x   [kg]                                          (2.12)

Trong đó:

m_p: Khối lượng toàn bộ pít tông, [kg];

m_x: Khối lượng các xéc măng, [kg];

m_c: Khối lượng chốt pít tông và khoá hãm, [kg];

Ta có:

Khối lượng toàn bộ của nhóm pít tông là 0,722 [kg].

Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về đường tâm chốt pít tông là: m₁ = 0,277  [kg].

Khối lượng chốt pít tông và khoá hãm là: m_c = 0,106[kg].

Khối lượng các xéc măng: m_x = 0,06  [kg].

Suy ra m_j = 1,165 kg

2.4.2.2.. 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:            

m_th = m₁ + m₂

m₁.l₁ = m₂ .l₂

m = 0,277 [kg]

m =m - m = 0,744 [kg]

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 P_r2.

2.4.4. Đồ thị vectơ phụ tải 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 P_r2 lên bề mặt cổ khuỷu thông qua bạc trong một chu trình công tác của xy lanh.

Đây là dạng đồ thị đặc biệt, không hoàn toàn là dạng độc cực thuần túy. Bởi vậy, để có hình ảnh trực quan hơn, ta triển khai thành đồ thị trong hệ toạ độ Đề các Q_ck-a.

2.4.5. Đồ thị vtpt triển khai

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 Q_ck 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 m_Qck 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:

Q_cktb = 0,005467 (MN)

Q_ckmax   =  0,015908  [MN]

2.4.6. Đồ thị mài mòn cổ khuỷu

- Trên đtvtpt cổ khuỷu, vẽ vòng tròn tượng trưng cho bề mặt và chia thành 24 phần. Tính hợp lực SQ’ của tất cả các lực tác dụng lần lượt lên các điểm 0, 1, 2, 3... , ký hiệu tương ứng là SQ₀’ ,  ,..., Q_i’,... ghi trị số lực và phạm vi tác dụng lên bảng với giả thiết là lực SQ_i’ 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 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).

- Xác định tổng lực tương đương SQ_i’ của tất cả các hợp lực SQ’ tác dụng lên điểm thứ I và ghi vào các ô hàng dưới cùng.  

- Trên đồ thị, vẽ vòng tròn tượng trưng và má khuỷu. và cũng chia thành 24 phần bằng nhau tương ứng đánh số từ 0 tới 23. Chọn một tỷ lệ xích phù hợp, đặt các đoạn thẳng tương ứng với SQ_i’ từ vòng tròn theo hướng kính vào phía tâm.

2.4.7. Đồ thị tổng lực tiếp tuyến

Ta có thứ tự công tác của các pit tông là 1 – 2 – 4 – 3.

Các lực thành phần T₁, T₂, ... coi như cùng quy luật biến thiên và trị số được lấy từ bảng lực T đã lập trước.

Kết luận chương 2: Quá trình tính toán chu trình công tác và đặc tính động lực học của động cơ với điều kiện tại Việt nam chúng ta xác định được chỉ tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của động cơ và các giá trị tính toán có sai số hoàn toàn phù hợp với thông số mà nhà chế tạo đã sản xuất do đó động cơ luôn làm việc tốt trong điều kiện ở nước ta.

Chương 3

BẢO D­ƯỠNG KỸ THUẬT VÀ KHẮC PHỤC HƯ HỎNG ĐỘNG CƠ

3.1 Mục đích

Trong quá trình khai thác xe, các cụm và hệ thống thường xuất hiện những hư hỏng do điều kiện sử dụng, thao tác sử dụng không đúng hoặc do tác động của môi trường. 

3.3. Bảo dưỡng kỹ thuật

3.3.1. Bảo d­ưỡng thường xuyên

Gồm các công việc sau và do ng­ười lái xe thực hiện:

1. Kiểm tra xem xét trạng thái bên ngoài của động cơ, kiểm tra trên nền xem có vết rò rỉ nhiên liệu, dầu mỡ không. Nếu có thì khắc phục ngay. Kiểm tra mức dầu, chất lỏng làm mát, nhiên liệu, nếu thiếu phải bổ sung.

2. Nếu sử dụng ở điều kiện nhiệt độ thấp (nơi có thể xẩy ra hiện tượng đóng băng nước, ví dụ ở vùng biên giới phía bắc), sau khi xe trở về nếu môi chất  làm mát chỉ là nước mềm thì phải xả khỏi HTLM vào thùng chứa.

3.2.2. Nội dung công việc trong bảo d­ưỡng định kỳ cấp I

1. Thực hiện những nội dung của BDTX và thêm:

2. Kiểm tra và điều chỉnh độ căng dây đai quạt gió, máy phát.

3. Kiểm tra các vị trí giá đỡ treo ống xả.

4. Kiểm tra mức dung dịch trong ắc quy, vệ sinh, lau khô bên ngoài.

3.2.3. Nội dung công việc trong bảo d­ưỡng định kỳ cấp II

1. Thực hiện các nội dung của BD1 và thêm:

2. Kiểm tra khe hở nhiệt xu páp, nếu cần thì điều chỉnh.

3. Kiểm tra và xiết gu dông nắp máy, kiểm tra, điều chỉnh khe hở nhiệt.

4. Kiểm tra mối gá lắp động cơ với khung xe; đáy dầu với khối thân máy.

12. Kiểm tra và vệ sinh các đường ống mềm của hệ thống thông gió các te.

13. Tiến hành tra dầu mỡ đối với các vị trí quy định cho BD1.

3.3. Khắc phục hư hỏng trên động cơ

3.3.1. Động cơ không khởi động được

Nguyên nhân và cách khắc phục động cơ không nổ như bảng 3.b.

3.3.2. Động cơ ngừng  làm việc khi bướm ga mở đột ngột

Nguyên nhân và cách khắc phục động cơ ngừng làm việc như bảng 3.c.

3.3.3. Động cơ làm việc không ổn định ở chế độ không tải

Nguyên nhân và cách khắc phục động cơ làm việc không ổn định như bảng 3.d

3.3.5. Động cơ quá nóng

Nguyên nhân và cách khắc phục động cơ quá nóng như bảng 3.e.

3.3.8. Tiêu hao dầu tăng

Nguyên nhân và cách khắc phục sự tiêu hao dầu tăng như bảng 3.f.

3.4. Quy trình sửa chữa động cơ

Một trong những điều kiện cơ bản để sử dụng tốt ô tô, tăng thời gian sử dụng và đảm bảo độ tin cậy của chúng trong quá trình vận hành chính là việc tiến hành kịp thời và có chất lượng công tác bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa ô tô. 

Những hoạt động kĩ thuật trên được bố trí một cách lô gíc trong cùng một hệ thống là: hệ thống sửa chữa ô tô.

Hệ thống này được nhà nước ban hành và là pháp lệnh đối với ngành vận tải ô tô, nhằm mục đích thống nhất chế độ quản lý, sử dụng, bảo dưỡng sửa chữa ô tô một cách hợp lý và có kế hoạch. 

Kết luận chương 3: Trong quá trình khái thác sử dụng để động cơ làm việc ổn định kéo dài thời gian tuổi thọ thì công việc bảo dưỡng sữa chữa khắc phục kịp thời các hư hỏng là một nội dung quan trong do đó tôi đã đưa ra một số nội dung chính trong công tác bảo dưỡng kỹ thuật cho động cơ một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục thường xảy ra trong quá trình động cơ làm việc làm cơ sở nghiên cứu và thực hiện các nội dung bảo dưỡng sữa chữa khác phục hư hỏng trên đông cơ.

KẾT LUẬN

Sau gần bốn tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp, 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 KTQS 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 ZMZ 4178, 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 ZMZ 4178 trong điều kiện Việt Nam. Đồng thời nhấn mạnh những điểm cần chú ý trong khai thác và sử dụng động cơ ZMZ 4178 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. Cơ sở khai thác xe quân sự, PGS.TS Nguyễn Hoàng Nam, HVKTQS - 2003.

2. Kết cấu tính toán động cơ đốt trong, PGS.TS Lại Văn Định - TS Vy Hữu Thành nxb Quân đội nhân dân - 2003.

3. Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong, TS Vy Hữu Thành, Th.S Vũ Anh Tuấn, HVKTQS - 1999.

4. Giáo trình Kết cấu động cơ đốt trong tập 2, Đại tá, Thạc sĩ Trần Quốc Toản, Khoa Ô tô, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự - 2010.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"