MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................................8

LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................................9

CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ 1ND-TV TRÊN XE TOYOTA YARIS LINEA SOL...10

1.1. Giới thiệu chung xe Toyota Yaris Linea Sol........................................................................10

1.2. Khái quát về động cơ 1ND-TV trên xe Toyota Yaris Linea Sol...........................................11

1.2.1. Khái quát chung về động cơ 1ND-TV..............................................................................11

1.2.2. Các thông số kỹ thuật động cơ.......................................................................................12

1.3. Đặc điểm kết cấu động cơ 1ND-TV....................................................................................14

1.3.1. Nhóm các chi tiết cố định................................................................................................14

1.3.2. Nhóm chi tiết chuyển động..............................................................................................18

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG TRÊN 1ND-TV 1.4 L...........................................24

2.1. Hệ thống bôi trơn................................................................................................................24

2.1.1. Khái quát .........................................................................................................................24

2.1.2. Các phần tử chính trong hệ thống...................................................................................25

2.2. Hệ thống làm mát ..............................................................................................................27

2.2.1 Khái quát sơ đồ làm mát ..................................................................................................27

2.2.2. Các phần tử chính trong hệ thống...................................................................................28

2.3. Hệ thống phân phối khí......................................................................................................30

2.3.1. Xu páp.............................................................................................................................31

2.3.2. Trục cam..........................................................................................................................32

2.4. Hệ thống nạp, thải động cơ................................................................................................33

2.5. Hệ thống luân hồi khí xả EGR............................................................................................35

2.6. Hệ thống nhiên liệu Common Rail......................................................................................37

2.6.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu Common Rail....................................................................37

2.6.2 Các phần tử chính............................................................................................................39

CHƯƠNG 3. KHAI THÁC VÀ QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ 1ND-TV....42

3.1. Xây dựng đồ thị chu trình công tác và đường đặc tính ngoài của động cơ........................42

3.1.1. Đặc điễm kết cấu và thông số kỹ thuật động cơ..............................................................42

3.1.2 Tính toán chu trình công tác.............................................................................................43

3.1.3. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác..............................................................53

3.1.4. Tính toán và xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ...................................................61

3.2. Mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động Bơm cao áp Bosch CP3.................................63

3.2.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng Inventor...................................................................63

3.2.2. Mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động bơm cao áp CP-3........................................70

3.3. Qui trình kiểm tra, bảo dưỡng động cơ, chẩn đoán động cơ.............................................77

3.3.1. Tổng quan.......................................................................................................................77

3.3.2. Lập quy trình bảo dưỡng và sửa chữa động cơ Diesel 1ND-TV....................................78

3.3.3. Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục............................................................86

KẾT LUẬN................................................................................................................................92

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................93

LỜI NÓI ĐẦU 

Đất nước ta trải qua hàng thập kỷ chìm đắm trong khói lửa chiến tranh, những huyền thoại về tiểu đội xe không kính vẫn in sâu trong tâm trí mỗi người con dân tộc Việt Nam. Có thể khẳng định rằng dù thời bình hay thời chiến thì phương tiện vận tải đặc biệt là ô tô luôn đóng vai trò hết sức quan trọng.

Những năm gần đây, ngành công nghệ ôtô ở nước ta có những bước phát triển lớn, cùng với đó là những kỹ thuật tiên tiến hàng đầu thế giới được áp dụng trên ôtô cũng đã có mặt, có thể kể đến như Vinaxuki hay mới nhất là Vinfast. Vì vậy việc tìm hiểu khai thác, lập các quy trình chuẩn đoán, sửa chữa, bảo dưỡng là nhiệm vụ rất quan trọng.

Đồ án khai thác động cơ là đồ án đòi hỏi người thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sở. Trong quá trình hoàn thành đồ án không những đã giúp cho em củng cố được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác.

Nội dung đồ án gồm 3 phần chính sau:

Chương 1: Khái quát về động cơ 1ND-TV trên xe Toyota Yaris

Chương 2: Phân tích các hệ thống trên động cơ 1ND-TV

Chương 3: Khai thác bảo dưỡng và sửa chữa động cơ

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo : ThS…………….cũng như toàn thể các thầy giáo trong Khoa ô tô đã tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án./.

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

                                                                                                 Học viên thực hiện

                                                                                               ………………

CHƯƠNG 1

KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ 1ND-TV TRÊN XE TOYOTA YARIS LINEA SOL

1.1. Giới thiệu chung xe Toyota Yaris Linea Sol

Toyota Yaris là bản thương mại quốc tế, tên gọi khác của dòng xe Toyota Vitz được bán tại Nhật Bản.

Là một chiếc xe hatchback nhỏ gọn tiện dụng , sản xuất và bán bởi Toyota . Được giới thiệu vào năm 1998, chiếc hatchback ba / năm cửa là ứng cử viên sáng giá trong phân khúc xe bình dân cỡ nhỏ di chuyển chủ yếu trong đô thị (hạng B), được nâng cấp sản xuất qua các đời từ 1998 đến 2021, là đối thủ cạnh tranh trực tiếp với các mẫu hatchback khác như Suzuki Swift, Ford Fiesta hatchback, Mazda 2 hatchback, Mitsubishi Mirage.

1.2. Khái quát về động cơ 1ND-TV trên xe Toyota Yaris Linea Sol

1.2.1. Khái quát chung về động cơ 1ND-TV

Động cơ 1ND-TV (1,4 D-4D) là một động cơ diesel nhỏ gọn 4 xylanh tăng áp turbo sử dụng trên các dòng xe khác nhau của Toyota như Toyota Auris, Toyota Corolla, Toyota Ractis, Toyota Yaris. Nó được giới thiệu vào thị trường châu Âu vào năm cùng với Yaris XP10 và XP20 Yaris Verso. Đây là động cơ diesel đầu tiên của Toyota được trang bị một khối xi-lanh bằng nhôm. Nó đã được cung cấp tại thị trường Ấn Độ trong kiểu xe Toyota Corolla (88,4 PS (65 kW; 87 mã lực)) và Etios. 

1.2.2. Các thông số kỹ thuật động cơ

Thông số kỹ thuật động cơ như bảng 1.2.

1.3. Đặc điểm kết cấu động cơ 1ND-TV

1.3.1. Nhóm các chi tiết cố định

Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, ống lót xi lanh và nắp máy, có nhiệm vụ để gá lắp các chi tiết của cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền, của các hệ thống, cơ cấu và các chi tiết khác. Như các đường ống của hệ thống bôi trơn, làm mát và cơ cấu phối khí.v.v..

1.3.1.1. Thân máy

1ND-TV là mẫu động cơ đầu tiên do Toyota sản xuất với thiết kế thân xy lanh. Sử dụng phương pháp đúc liền với thân máy và hộp trục khuỷu thành một khối duy không có sự xuất hiện của ống lót. Vật liệu được sử dụng là hợp kim nhôm. Các tấm lót mỏng bằng gang có thành mỏng được kết nối hợp nhất thành một khối hợp kim với thân máy. Bề mặt kết nối của lớp lót và thân máy được làm theo kiểu khớp gài nhằm đảm bảo độ kết nối đồng nhất đồng thời tăng khả năng trao đổi nhiệt cho xylanh.

1.3.1.2. Nắp máy

Nắp máy được chế tạo bằng hợp kim nhôm, được chế tạo bằng phương pháp đúc nên dễ dàng trong việc bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làm mát, vòi phun... Giữa thân máy và nắp máy có đệm nắp máy được làm bằng ba bít đồng, đệm này đảm bảo độ kín khít của buồng cháy chống lọt khí có áp suất cao, khí cháy, nước làm mát và dầu động cơ.

1.3.1.3. Đế máy

Trục khuỷu của động cơ được lắp đặt kiểu treo hoàn toàn trên các gối đỡ, hộp trục khủy trên đúc liền với thân máy, hộp trục khuỷu dưới đồng thời là đế máy, đáy các te được tách ra riêng. Giá đỡ bộ lọc dầu được đúc liền với đế máy động cơ.

1.3.1.5. Đáy các te

Có nhiệm vụ bao kín động cơ và chứa dầu bôi trơn động cơ. Các te được dập từ thép tấm, được gia cố bởi các gân nhằm tăng độ cứng. Các te có lỗ để tháo dầu bôi trơn. Được lắp ghép với đế thân máy bằng các bu lông có gioăng bao kín.

1.3.2. Nhóm chi tiết chuyển động

1.3.2.1. Pít tông

Để đảm bảo các yêu cầu chế tạo, pít tông động cơ 1ND-TV được chế tạo từ hợp kim nhôm, pít tông chế tạo từ hợp kim nhôm cho ta các ưu điểm sau:

- Hợp kim nhôm nhẹ, trọng lượng riêng bé hơn gang rất nhiều (trọng lượng riêng của hợp kim nhôm bằng 18,2- 29,7 N/dm³). Do trọng lượng riêng nhỏ nên lực quán tính sinh ra bé. Dùng hợp kim nhôm để đúc pít tông thì trọng lượng có thể giảm 50% so với pít tông gang cùng độ bền.

- Hợp kim nhôm có tính dẫn nhiệt tốt, hệ số dẫn nhiệt cao ( =126 - 175 W/m.độ). Do hệ số dẫn nhiệt lớn nên nhiệt độ pít tông nhôm thường thấp hơn nhiệt độ pít tông gang (nhiệt độ pít tông nhôm thay đổi trong phạm vi 483- 523°K còn pít tông gang trong khoảng 673- 703 °K).

- Tổn thất ma sát giữa pít tông và xi lanh nhỏ vì hệ số ma sát gữa nhôm và gang nhỏ.

- Tính công nghệ của hợp kim nhôm tốt: dễ đúc, dễ gia công.

1.3.2.2. Chốt pít tông

Vật liệu chế tạo: Chốt pít tông được chế tạo bằng vật liệu thép các bon, bề mặt ngoài của chốt được thấm các bon. Chốt pít tông được nhiệt luyện theo công nghệ đặc biệt, đảm bảo bề mặt làm việc của chốt có độ cứng vững cao, chống mòn tốt, nhưng thân chốt phải có độ đàn hồi để chống mỏi. Bề mặt chốt pít tông được mài bóng để tránh ứng suất tập trung và khi lắp ghép chốt pít tông và thanh truyền, khe hở lắp ghép phải nhỏ, nếu không chốt sẽ chịu va đập lớn dễ bị hư hỏng.

1.3.2.3. Thanh truyền

Kết cấu của thanh truyền động cơ 1ND-TV gồm ba phần:

- Đầu nhỏ thanh truyền

- Thân thanh truyền

- Đầu to thanh truyền

Kết cấu của bu lông thanh truyền có dạng đặc biệt, ở đoạn tương ứng với mặt phân chia đầu to bu lông thanh truyền có đường kính lớn, được gia công chính xác và lắp khít với lỗ để định vị.

1.3.2.4. Trục khuỷu

Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng nề, trong quá trình làm việc trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (lực quán tính của chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay). Những lực này có giá trị rất lớn và thay đổi theo chu kỳ, nên có tính chất va đập mạnh. Các lực trên gây ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn làm động cơ rung động và mất cân bằng. Ngoài ra, các lực trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của trục và chốt khuỷu. 

1.3.2.5. Bánh đà

Bánh đà có nhiệm vụ chủ yếu là tích trữ động năng, đảm bảo đồng đều tốc độ góc của trục khuỷu trong quá trình làm việc.

Mặt trong bánh đà có một bánh đà phụ có tác dụng căn vị trí trục khuỷu cho cảm biến vị trí trục khuỷu

Bánh đà động cơ 1ND-TV có dạng đĩa vật liệu gang. Bánh đà được kết nối với trục khuỷu qua mặt bích bằng 6 bu lông. Trên mặt bánh đà còn có vị trí để kết nối bằng bu lông với vỏ ly hợp

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ 1ND-TV 1.4 L

2.1. Hệ thống bôi trơn

2.1.1. Khái quát

Hệ thống bôi trơn cơ bản:

Dầu bôi trơn đi qua phễu lọc trong đáy các te đi vào bơm, dầu từ bơm một phần được phun qua vòi bôi trơn xích cam, phần còn lại đi vào bầu lọc dầu bôi trơn. Dầu sạch từ bầu lọc dầu bôi trơn đi theo đường dầu đi bôi trơn đi qua các đường sau:

Bầu lọc dầu bôi trơn -> đường dầu trong thân máy -> cổ trục, cổ khuỷu à đáy các te.

- Bầu lọc dầu bôi trơn -> đường dầu trong thân máy-> vòi phun dầu bôi trơn -> bôi trơn pít tông, chốt, đầu nhỏ thanh truyền -> đáy các te.

2.1.2. Các phần tử chính trong hệ thống

2.1.2.1. Bơm dầu bôi trơn

a) Kết cấu

- Kết cấu bơm dầu bôi trơn

Bơm dầu bôi trơn của động cơ 1 ND-TV là loại bơm bánh răng ăn khớp trong. Được lắp đặt tích hợp trên nắp xích cam và dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu nhờ ăn khớp trong với bánh răng bơm.

Van ổn định áp suất dầu được lắp đặt trên đường dầu ra của bơm dầu bôi trơn. Khi áp suất dầu bôi trơn vượt quá áp lực của lò xo trong van ổn định thì van sẽ mở đường dầu từ đầu ra của bơm dầu bôi trơn đi qua van ổn định quay về các te động cơ nhằm ổn định áp suất đầu ra của bơm dầu bôi trơn.

- Van chuyển đổi áp suất dầu (OSV)

Hoạt động van chuyển đổi áp suất dầu bôi trơn như hình 2.3.

b) Nguyên lý hoạt động

Động cơ 1ND-TV sử dụng loại bơm bánh răng ăn khớp trong. Bánh răng chủ động được dẫn động bởi trục khuỷu. Khi bánh răng chủ động quay, nó sẽ làm bánh răng bị động quay theo. Dầu được đưa từ khu vực có khe hở bánh răng lớn tới khu vực khe hở bánh răng bé tạo áp lực cho dầu ở đầu ra theo phương trình Béc-nu-li.   

2.1.2.2. Bầu lọc dầu bôi trơn

Dầu bôi trơn được đưa vào bầu lọc, đi dọc theo vào hai bên của bộ lọc do tác động của van một chiều và đi ra ở lõi giữa bầu lọc. Phần tử lọc sẽ giữ lại các mạt kim loại, cặn bẩn sinh ra trong quá trình hoạt động của động cơ ô tô, lọc sạch dầu nhớt.

2.2. Hệ thống làm mát

2.2.1 Khái quát sơ đồ làm mát

Đường đi của nước làm mát: Nước làm mát được bơm nước bơm từ két mát, bình nước phụ đi vào áo nước qua buồng làm mát khí EGR. Nước sẽ làm mát nhiệt độ thân máy ở áo nước và làm mát khí ở buồng làm mát khí EGR. Sau đó 1 phần nước nóng sẽ theo ống dẫn qua máy sưởi, 1 phần đi qua van hằng nhiệt. 

2.2.2. Các phần tử chính trong hệ thống

2.2.2.1.Bơm nước làm mát

a) Cấu tạo

Bơm nước làm mát có 1 nửa thân buồng bơm được đúc liền thân máy. Nửa còn lại chứa đĩa cánh bơm và cánh bơm. Hai nửa lắp ghép với nhau bằng ốc vít ở giữa có đệm kín. Bơm được dẫn động bằng trục khuỷu qua hệ thống puly dây đai.

b) Nguyên lý làm việc

Nước từ két làm mát và ống nước nối tắt được bơm vào thân bơm nhờ vào áp suất ly tâm từ cánh bơm tạo ra.

2.2.2.2. Két nước làm mát

Kết cấu của dàn ống truyền nhiệt két mát gồm nhiều ống dẫn nước dẹt, làm bằng nhôm, bố trí thành hàng cắm trong các lá tản nhiệt, các lá tản nhiệt cũng được làm bằng nhôm, được hàn vào ống dẫn nước, tạo thành các khe cho gió lọt qua.

- Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt duy trì trạng thái nhiệt ổn định cho động cơ bằng cách đóng hoặc mở đường nước vào két làm mát. Khi nhiệt độ nước còn thấp thì đưa luôn vào động cơ để xấy nóng động cơ, khi nhiệt độ nước làm mát lớn thì đưa qua két làm mát nước trước khi đưa vào làm mát động cơ.

2.3. Hệ thống phân phối khí

Hệ thống phối khí của động cơ 1ND-TV là có cấu tạo cơ khí đơn giản. Thuộc phân loại SOHC, sử dụng 1 trục cam nạp xả trên nắp máy, dẫn động trục cam bằng trục khuỷu qua hệ thống đĩa xích. Mỗi máy có 2 xu páp, 1 xu páp nạp và xu páp xả.

- Đảm bảo nạp đầy và thải sạch

- Đóng mở đúng thời gian quy định.

- Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông.

- Khi đóng phải đóng kín, xu páp thải không tự mở trong quá trình nạp.

- Ít mòn, tiếng kêu bé.

2.3.1. Xu páp       

Động cơ 1ND-TV dùng xu páp có đáy lõm, mặt làm việc quan trọng của xu páp là mặt côn, xu páp nạp có mặt côn này nghiêng một góc a = 30⁰, còn xu páp thải thì có mặt côn nghiêng một góc a = 45⁰. Mặt làm việc được gia công rất kỹ và được mài rà với đế xu páp. Thân xu páp dùng để dẫn hướng cho xu páp. Khi làm việc thân xu páp trượt dọc theo ống dẫn hướng xu páp, ống dẫn hướng gắn chặt với nắp máy. 

2.3.3. Cò mổ và con đội con lăn tích hợp

Cò mổ của hệ thống phân phối khí được được làm đơn cho từng xu páp. Trên cò mổ được lắp tích hợp con đội con lăn. Có thể điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp bằng vít điều chỉnh trên thân cò mổ một cách đơn giản.

2.4. Hệ thống nạp, thải động cơ

* Turbo tăng áp của động cơ 1ND-TV

Turbo gồm 2 phần chính là turbin và bộ nén, đó là 2 cánh quạt gắn trên một trục, mỗi quạt một đầu trục. Khí xả của động cơ được dẫn tới một cánh quạt, được gọi là tua bin với mục đích để quay trục và xoay quạt thứ 2 theo hiệu ứng ngược lại, được gọi là bộ nén, bộ nén này sẽ có nhiệm vụ nén khí vào khoang nạp khí của động cơ.

Các cánh điều hướng khí xả được điều khiển đồng thời bởi một thiết bị truyền động chân không.

Ở mức tải thấp và tốc độ động cơ thấp, bộ truyền động di chuyển vòng điều khiển và quay các cánh gạt được kết nối trục sang vị trí đóng một phần. Điều này làm tăng tốc độ khí đi vào tuabin, tăp áp suất đẩy và tăng mô men xoắn của đông cơ.

2.6. Hệ thống nhiên liệu Common Rail

2.6.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu Common Rail

Hệ thống Common Rail là hệ thống phun kiểu tích áp. Một bơm cao áp riêng biệt được gắn trên thân máy tạo ra áp suất liên tục. Áp suất này chuyển tới và tích lại trong ống phân phối cung cấp tới các vòi phun theo thứ tự làm việc của từng xylanh. ECU điều khiển lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun một cách chính xác bằng sử dụng các van điện từ.

Khi bật khóa điện nhiên liệu được một bơm điện đặt trong thùng nhiên liệu được ECU điều khiển đẩy nhiên liệu qua bầu lọc nhiên liệu cung cấp cho bơm thấp áp kiểu bánh răng gắn trên bơm cao áp. Khi khởi động động cơ bánh răng làm việc sẽ cung cấp nhiên liệu cho bơm cao áp làm việc. Nhiên liệu với áp suất cao được tạo ra nhờ bơm cao áp đưa đến ống phân phối. Từ ống phân phối nhiên liệu được phân phối thường trực tại các vòi phun của động cơ. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến và phát tín hiệu đến các vòi phun.

2.6.2 Các phần tử chính

2.6.2.1. Bơm cao áp

Bơm cao áp BOSCH: 3 Pít tông đơn với van điều khiển, van xả, van một chiều và van điều tiết xung động ở đầu vào. Được lắp trên nắp van và được đẩy bởi cam 3 thùy của trục cam. Áp suất nhiên liệu được điều chỉnh trong khoảng 2,4 - 20 MPa tùy thuộc vào điều kiện lái xe.

2.6.2.3. Bộ lọc nhiên liệu

Bộ lọc nhiên liệu với bơm mồi và công tắc cảnh báo mức cặn nhiên liệu được bổ sung với bộ gia nhiệt giả kiểu tuần hoàn qua đó nhiên liệu được làm nóng trước khi qua bơm nhiên liệu.

CHƯƠNG 3

KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ

3.1. Xây dựng đồ thị chu trình công tác và đặc tính ngoài của động cơ

3.1.1. Đặc điễm kết cấu và thông số kỹ thuật động cơ

Thông số động cơ 1ND-TV như bảng 3.1.

3.1.2 Tính toán chu trình công tác

3.1.2.1 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.

3.1.2.2. Chọn các số liệu ban đầu

Hệ số dư lượng không khí là tỷ số giữa lượng không khí thực tế 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

- 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.

- Áp suất khí nạp tạo ra bởi Turbo tăng áp:

Với turbo tăng áp, áp suất nén tạo ra p_k = 0,2 - 0,28 [MN/m²] = 0,25 [MPa].

- Áp suất cuối quá trình nạp p_a: 

Áp suất cuối quá trình nạp: p_a= (0,88¸0,96)p_k = 0,96.p_k = 0,24[MPa].

- Áp suất khí thể cuối quá trình thải cưỡng bức p_r

Động cơ diesel 4 kỳ tăng áp: p_r = (1,05¸ 1,15)p_T =1,05. p_T = 0,2019[Mpa],

- Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Q_T

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Q_T là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng hoặc thể tích nhiên liệu không kể đến nhiệt ẩm hóa hơi của nước chứa trong sản vật cháy. Với nhiên liệu thể lỏng, Q_T thường được tính với 1kg nhiên liệu. Giá trị Q_T có thể chọn theo số liệu thực nghiệm hoặc công thức gần đúng.

Giá trị của n₂ được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau như dùng công thức kinh nghiệm hoặc chọn bằng số liệu thực nghiệm.

- Tỷ số tăng áp

Đối với động cơ diesel tỷ số tăng áp.

3.1.2.3. Tính toán quá trình trao đổi khí

a) Mục đích

Xác định các thông số chủ yếu cuối quá trình nạp như áp suất cuối quá trính nạp p_a và nhiệt độ cuối quá trình nạp T_a.

- Nhiệt độ cuối quá trình nạp T_a:

=> T_a= 351,34⁰K

- Áp suất cuối quá trình nạp p_a:

=> p_a = 0,24 MPa

3.1.2.4. Tính toán quá trình nén

a) Mục đích

Xác định các thông số như áp suất p_c và nhiệt độ T_c ở cuối quá trình nén.

b) Thứ tự tính toán

Áp suất cuối quá trình nén:  p_c = 13,5842 MPa

3.1.2.5. Tính toán quá trình cháy

a) Mục đích

Xác định các thông số của quá trình cháy như áp suất p_z và nhiệt độ T_z.

b) Thứ tự tính toán

Việc tính toán được chia làm 2 giai đoạn như sau:

Tính toán tương quan nhiệt hóa

Mục đích việc tính toán tương quan nhiệt hóa là xác định những đại lượng đặc trưng cho quá trình cháy về mặt nhiệt hóa để làm cơ sở cho tính toán nhiệt động.

Thứ tự tính toán:

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu thể lỏng: M₀ = 0,495 Kmol/kgnl

- Số mol của sản vật cháy M₂: M₂ = 0,6757

3.1.2.6. Tính toán quá trình dãn nở

a) Mục đích

Xác định các giá trị áp suất p_b và nhiệt độ T_b ở cuối quá trình dãn nở.

b) Thứ tự tính toán

- Hệ số giản nở sau : e = 95250

- Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở: T_b = 1587 MPa

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

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

Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết p_i':

- Đối với động cơ Diesel:

Thay số ta được: p_i' = 0,957 MPa 

Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi:

- 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 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 Diezel là: j_đ = 0,90¸0,94.

Ta chọn j_đ = 0,9.

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

Thứ tự tính toán các thông số có ích như sau:

a) 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.

Đối với động cơ Diesel bốn kỳ buồng cháy phân chia thì: p_cơ= 0,1844 MPa

b) Áp suất có ích trung bình:

Thay số ta được: P_e = 2,4244 MPa

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

Thay số ta được: N_e = 58,5 kW

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

a) Khái quát:

- Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công tác xảy ra trong xy lanh động cơ trên hệ toạ độ p-V. Việc dựng đồ thị được chia làm hai bước: dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết và hiệu chỉnh đồ thị đó để được đồ thị công chỉ thị thực tế.

- Đồ thị công chỉ thị lý thuyết được dựng theo kết quả tính toán chu trình công tác khi chưa xét các yếu tố ảnh hưởng của quá trình làm việc thực tế trong động cơ.

- 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 các xu páp cũng như sự thay đổi thể tích khi cháy.

c) 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 góc phun sớm nhiên liệu gây ra. Khi đó một phần nhiên liệu được 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.

+ Từ O’ dựng tia tạo với O’A một góc bằng với góc phun sớm  tia này cắt vòng tròn Brích tại một điểm. Từ điểm đó dựng đường song song với trục áp suất, cắt đồ thị công tại điểm tương ứng, đó chính là điểm c’.

Diện tích II tồn tại là do quá trình cháy diễn ra với thể tích luôn luôn thay đổi. Quá trình cháy diễn ra không theo lý thuyết mà theo đường cong c’-c”-z’-z”. Ở động cơ diesel, áp suất lớn nhất p_z’ đạt giá trị của p_z.

Khi vẽ đồ thị ta lấy z’ ở giữa đoạn thẳng yz, còn điểm z” ta chọn trên đường dãn nở sao cho đường cong z’-z”-b” không bị gãy khúc.

Các góc hiệu chỉnh cơ bản của đường đồ thị công p – V:

- Góc phun sớm: 15⁰

- Quá trình thải:

+ Góc mở sớm xu páp thải 45⁰

+ Góc đóng muộn xu páp thải 10⁰.

- Quá trình nạp:

+ Góc mở sớm xu páp nạp 10⁰;

+ Góc đóng muộn xu páp nạp 35⁰.

* Kết luận:

- Động cơ 1ND-TV sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail giúp động cơ tiết kiệm nhiên liệu một cách rất đáng kể so với các loại động cơ diesel thông thường, áp suất phun của nhiên liệu tăng lên công suất làm việc của động cơ cao hơn. Bên cạnh đó việc sử dụng hệ thống Common Rail được lượng nhiện liệu, thời gian phun, áp suất phun phù hợp với từng chế độ vận hành của động cơ.

- Động cơ Common Rail tích hợp turbo tăng áp làm cho quá trình trao đổi khí tốt hơn, nhiên liêu nạp vào nhỏ, mịn hơn nên quá trình bốc hơi cũng diễn ra dễ dàng, từ đó nâng cao được hiệu suất động cơ.

3.1.4. Tính toán và xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ

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 động cơ hoạt động.

Đồ thị này được dùng để đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chính của động cơ khi số vòng quay thay đổi và chọn số vòng quay sử dụng một cách hợp lý khi khai thác.

Đặc tính ngoài được dựng bằng các phương pháp như thực nghiệm, công thức kinh nghiệm hoặc bằng việc phân tích lý thuyết. Ở đây giới thiệu phương pháp dựng bằng các công thức kinh nghiệm của Khơ-lư-stốp Lây-đéc-man.

3.1.4.1. Thứ tự dựng các đường đặc tính

Để dựng đường đặc tính, ta chọn trước một số giá trị trung gian của số vòng 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_nl, g_e.

Chọn n_min = 500 [vòng/phút] và n_max = 4000 [vòng/phút].

Kết quả tính toán được thống kê thành bảng 3.5.

Qua đồ thị đặc tính ngoài động cơ xăng tăng áp, đồ thị biểu hiện quan hệ giữa vòng quay với công suất, vòng quay với momen xoắn. Cho biết tại mỗi vòng quay công suất mà momen xoắn đạt giá trị lớn nhất có thể đạt được tại vòng quay đó từ đó có thể đánh giá được hiệu quả của động cơ.

3.2. Mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động Bơm cao áp Bosch CP3

3.2.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng Inventor

Đây là phần mềm được phát triển bởi công ty phần mềm Autodesk, là phần mềm thiết kế mô hình 3D phổ biến hiện nay. Đây là phần mềm được phát triển chuyên cho thiết kế các sản phẩm cơ khí, có giao diện trực quan, giúp người dùng thuận tiện khi sử dụng.

Những tính năng nổi trội của Inventor

- Xây dựng dễ dàng mô hình 3D của chi tiết (Part).

- Thiết lập các bản 2D từ mô hình 3D nhanh chóng và chuẩn xác (Drawing).

- Tạo bản vẽ lắp từ các chi tiết đã thiết kế một cách tối ưu (Assembly).

- Thiết kế nhanh và chính xác các loại khuôn mẫu (Mold Design).

- Thiết kế nhanh các đường ống phức tạp (Pipe&Tupe).

- Cho phép sử dụng thư viện các loại dây điện, cáp điện để chạy dây với bán kính uốn phù hợp trong thiết kế điện (Cable &Wiring).

3.2.1.1. Ứng dụng của phần mềm Inventor

Những người đang hoặc sẽ sử dụng AutoCAD sẽ thừa hưởng được nhiều lợi ích của Inventor. Inventor cung cấp một môi trường thiết kế và phím tắt tương tự với AutoCAD, hỗ trợ tập tin DWG, cho phép người dùng chuyển từ vẽ 2D hiện hành sang xây dựng mô hình 3D.

3.2.1.2. Ứng dụng của Inventor trong việc mô phỏng các chi tiết

Khi đã có được bản vẽ 2D sẽ tiến hành vẽ lại trên Inventor qua mục Sketch bên trong Sketch sẽ có các công cụ để hỗ trợ người sử dụng có thể vẽ lại đúng kích thước, hình dạng bản vẽ như: Line; Circle; Arc; Rectangle; Project Geometry; Move; Trim; Scale; Copy; Rotate; Extend; Offset; Rectangular; Circular; Mirror…

3.2.2. Mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động bơm cao áp CP-3

3.2.2.1. Mục đích

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm cáo áp CP-3 tương đối phức tạp nếu chỉ nhìn qua tranh ảnh 2D, vì thế mục đích của phần này giúp học viên năm chắc được cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản của bơm cao áp CP3, trên cơ sở đó vận dụng vào quá trình học tập và công tác trên các vị trí sau này

3.2.2.2. Yêu cầu

- Vẽ đơn giản dễ hiểu và có khả năng vận hành

- Đúng theo nguyên lý hoạt động của chi tiết thật

3.2.2.3. Mô phỏng bơm cao áp CP3

a) Vỏ bơm

Vỏ bơm CP3 như hình 3.19.

c) Cam ngoài

Cam lệch tâm ngoài như hình 3.21.

e) Cụm pít tông bơm

Pít tông bơm cao áp CP3 như hình 3.23.

h) Lắp ghép bơm

Lắp ghép bơm không có vỏ bơm như hình 3.28.

j) Chạy mô phỏng bơm cao áp

Mô phỏng chuyển động bơm cao áp CP3 như hình 3.30.

3.3. Qui trình kiểm tra, bảo dưỡng động cơ, chẩn đoán động cơ

3.3.1. Tổng quan

3.3.1.1. Mục đích

Một trong những điều kiện cơ bản để sử dụng tốt ô tô, tăng thời hạn sử dụng và bảo đảm 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 phòng ngừa định kỳ theo kế hoạch. Hệ thống này tập hợp các biện pháp về tổ chức và kỹ thuật thuộc các lĩnh vực kiểm tra, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa.

3.3.1.2. Yêu cầu

Khi tiến hành bảo dưỡng kỹ thuật xe, kỹ thuật viên cần tuân theo các nguyên tắc cơ bản sau:

- Cần tìm hiểu kỹ công việc đang làm và tiến hành từng công việc một cách chính xác. Cần phải tham khảo ý kiến của các chuyên gia, không được dựa vào các đánh giá của bản thân để tiến hành công việc.

- Sử dụng phủ sườn, phủ ghế, phủ sàn, không làm trầy xước hay bôi bẩn xe

- Dùng các tấm chặn bánh xe, để giữ xe không chuyển động trong quá trình làm việc, luôn chú ý tới tính an toàn, chắc chắn rằng mọi chuyển động của xe đều được ngăn chặn trong quá trình làm việc

3.3.2. Lập quy trình bảo dưỡng và sửa chữa động cơ Diesel 1ND-TV

3.3.2.1. Kiểm tra, bảo dưỡng hàng ngày

- Kiểm tra vệ sinh buồng động cơ

- Kiểm tra sự làm việc ổn định của động cơ;

- Kiểm tra mức dầu bôi trơn của động cơ;

3.3.2.2. Nội dung bảo dưỡng định kỳ động cơ 1ND-TV

KM: là các hoạt động kiểm tra bằng mắt và tiến hành điều chỉnh nếu cẩn.

KT: là các hoạt động kiểm tra, vệ sinh, đo kiểm và thay thế nếu cần.

TT: là các hoạt động thay thế

VS: là hoạt động vệ sinh

Bên cạnh những nội dung bảo dưỡng theo thời gian sử dụng và số km xe chạy ở trên thì ở cấp bảo dưỡng trung bình lớn (20.000km/24 tháng) và lớn (40.000km/48 tháng) cần phải thực hiện một số nội dụng sau:

- Thay dầu bôi trơn cho động cơ, máy nén khí theo chu kỳ, bơm mỡ vào ổ bi của bơm nước. Kiểm tra áp suất dầu bôi trơn.

- Kiểm tra, súc rửa thùng nhiên liệu.

- Kiểm tra, xiết chặt các bu lông, gu jông nắp máy, bơm hơi, chân máy, vỏ ly hợp, ống hút, ống xả và các mối ghép khác.

a) Trục khuỷu

Kiểm tra độ cong

- Làm sạch trục khuỷu.

- Đặt trục khuỷu lên hai khối chữ V.

- Dùng so kế để kiểm tra độ đảo của trục khuỷu.

b) Thanh truyền - Pít tông - Xéc măng -Trục pít tông

Thanh truyền:

- Làm sạch đầu to thanh truyền, các bạc lót và chốt khuỷu.

- Quan sát tình trạng bề mặt của bạc lót và chốt khuỷu.

- Nếu bề mặt bị trầy xước, hỏng thay mới bạc lót. Nếu cần thiết thay mới trục khuỷu.

Kiểm tra pít tông:

- Kiểm tra mỗi pít tông để đánh bóng, kiểm tra các khiếm khuyết khác. Thay thế bất kỳ pít tông nào bị lỗi.

- Kiểm tra xem pít tông có khớp với xi lanh hay không.

3.3.2.3. Kiểm tra hệ thống bôi trơn động cơ

a) Kiểm tra mức dầu động cơ

- Tháo que thăm dầu ra và lau bằng giẻ sạch.

- Cắm lại que thăm dầu vào chỗ cũ.vào chỗ cũ.

- Tháo que thăm dầu ra cẩn thận và kiểm tra xem mức dầu giữa LOW và HIGH đánh dấu như minh họa.

b) Thay dầu động cơ

Lưu ý: Khi thay dầu động cơ và bộ lọc dầu, tránh để dầu rơi vào máy phát điện. Dầu động cơ rơi vào có thể làm hỏng máy phát điện.

Nếu động cơ nguội hâm nóng động cơ vài phút. Còn nếu động cơ quá nóng, để nó hơi nguội rồi mới tiến hành thay nhớt để đảm bảo tuổi thọ của động cơ.

- Tháo nắp đỗ nhớt ở các-te đậy nắp máy.

- Cho xe lên cầu nâng nếu có và nâng xe vừa tầm.

- Dùng một cái khai để hứng nhớt.

3.3.3. Một số hư hỏng thường gặp, chẩn đoán và cách khắc phục

3.3.3.1. Khởi động khó

a) Máy khởi động không hoạt động được

Nguyên nhân và khắc phục máy không hoạt động như bảng 3.8.

b) Mortor khởi động hoạt động được nhưng động cơ không quay.

Nguyên nhân và khắc phục động cơ không quay như bảng 3.9.

3.3.3.3. Mức tiêu hao nhiên liệu quá lớn

Nguyên nhân và khắc phục mức tiêu hao nhiên liệu quá lớn như bảng 3.11.

3.3.3.7. Khói xả có màu đen

Nguyên nhân và khắc phục khói xả có màu đen như bảng 3.15.

3.3.3.8. Áp suất dầu động cơ không lên

Nguyên nhân và khắc phục áp suất dầu động cơ không lên như bảng 3.1.8.

KẾT LUẬN

Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp, sau một thời gian dài nghiên cứu thực tế, các giáo trình, tài liệu chuyên ngành, cùng với sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo : ThS ……………, các thầy giáo trong Khoa Ô tô và các đồng chí trong lớp, đồ án tốt nghiệp “Khai thác động cơ 1ND-TV 1.4L trên xe Toyota Yaris” đã được hoàn thành đúng thời gian và đảm bảo chất lượng. Thông qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu về động cơ, tôi đã:

1. Hiểu đặc điểm kết cấu động cơ 1ND-TV

2. Tìm hiểu ứng dụng phần mềm thiết kế mô phỏng Inventor

3. Nắm được quy trình khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ 1ND-TV 1.4L

Do điều kiện thời gian, điều kiện thực tế cũng như khả năng có hạn của bản thân nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, vì vậy kính mong được sự đóng góp của các thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo : ThS ……………, cùng các thầy giáo trong Khoa Ô tô đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành nhiệm vụ trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.

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 tập I, II. Nhà xuất bản Học viện KTQS. Xuất bản năm 2003.

2. Vy Hữu Thành - Vũ Anh Tuấn. Hướng dẫn đồ án môn học Động cơ đốt trong. Nhà xuất bản Học viện KTQS. Xuất bản năm 1999.

3. Nguyễn Văn Toàn. Công nghệ bảo dưỡng và sửa chữa ô tô. Nhà xuất bản: Trường ĐHSPKT. Xuất bản năm 2010.

4. Nguyễn Tấn Lộc. Thực tập động cơ 1, 2. Nhà xuất bản Trường Đại Học SPKT. Xuất bản năm 2007.

5. Tài liệu động cơ Toyota 1ND-TV: Toyota 1ND-TV engines.

6. Tài liệu Các xe thể thao du lịch Toyota Yaris: Toyota Yaris Touring Sports

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"