MỤC LỤC PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 1UR-FE. GIỚI THIỆU CHUNG. CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN. CƠ CẤU PHỐI KHÍ.4 HỆ THỐNG BÔI TRƠN.
HỆ THỐNG LÀM MÁT. HỆ THỐNG NẠP VÀ THẢI.7 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.36 PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ.39 * Tính toán chu trình công tác. Những vấn đề chung.
Tính toán các quá trình của chu trình công tác. Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ. Dựng đường đặc tính ngoài của động cơ.56 *Tính toán động lực học. Triển khai đồ thị công chỉ thị P-V thành đồ thị công lực khí thể P k tác dụng lên piston, theo góc quay :.
Quy dẫn khối lượng chuyển động. Lực quán tính và tổng lực, lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến:. Đồ thị vecto phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu. Đồ thị mài mòn cổ khuỷu.
Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và mô men tổng.76 *Tính toán chu trình công tác. Những vấn đề chung. Tính toán các quá trình của chu trình công tác. Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ.
Dựng đường đặc tính ngoài của động cơ.90 *Tính toán động lực học. Triển khai khai đồ thị công chỉ thị P-V thành đồ thị công lực khí thể Pk tác dụng lên piston, theo góc quay :. Quy dẫn khối lượng chuyển động. Lực quán tính và tổng lực, lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến:.
Đồ thị vecto phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu. Đồ thị mài mòn cổ khuỷu. Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và mô men tổng. 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO.110 2 LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong có vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực đời sống, đặc biệt là trong ngành giao thông vận tải.
Sự xuất hiện của động cơ đốt trong đã tạo nên một bước đột phá đối với sự phát triển của kinh tế xã hội. Ngay từ khi ra đời, với đặc điểm hiệu suất lớn, dùng nhiên liệu rẻ tiền, ít có nguy cơ hỏa hoạn, động cơ đã trở thành nguồn động lực chính của tàu thủy, đầu máy xe lửa, các đầu kéo, các nguồn động lực tĩnh tại và di động. Cũng kể từ đó đến nay, động cơ đốt trong ngày càng được các công ty trên thế giới nghiên cứu, chế tạo, phát triển và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Với những tính năng ưu việt của mình nó đã, đang và vẫn tiếp tục là nguồn động lực chủ yếu.
Sớm nhận thức được điều này, các nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức, Nga. đã rất chủ động nghiên cứu và sản xuất động cơ trong quá trình công nghiệp hóa để phục vụ không chỉ nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang thị trường khác. Điều đó đã tạo nên sự đa dạng, phong phú, về chủng loại, nguồn gốc và thời gian khai thác của các loại động cơ. Trên các loại xe du lịch của hãng xe Toyota Nhật Bản có sử dụng động cơ 1URFE dùng cho các loại xe LX570, Lexus LS460, Lexus GS 460, Lexus GX 460, Toyota Land Cruiser, Toyota Tundra,.
Đây là loại động cơ được dùng phổ biến, rộng rãi trên nhiều loại xe. Chính vì vậy, việc đánh giá, tìm hiểu kết cấu, tính toán kiểm nghiệm động cơ trong hệ động lực là việc hết sức cần thiết và quan trọng đối với người kỹ sư ô tô, để từ đó đưa ra các biện pháp khai thác và sử dụng ô tô có hiệu quả. Cùng mong mỏi đó, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Phạm Xuân Phương, trong phạm vi kiến thức và thời gian cho phép, em đã được giao và hoàn thành đồ án: “Tính toán kiểm nghiệm động cơ 1UR – FE ở chế độ Ne max ”.
Đồ án là cơ sở cho việc xem xét và so sánh khai thác thực tế quá trình sử dụng động cơ, từ đó nâng cao chất lượng khai thác, vận hành động cơ và ô tô. 3 Trong quá trình thực hiện đồ án, do phạm vi kiến thức và tầm hiểu biết còn hạn chế nên nội của đồ án không thể tránh khỏi những sai sót. Em mong nhận được ý kiến phản hồi và nhận xét của mọi người để đồ án được hoàn thiên hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 4 PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 1UR-FE 1.
GIỚI THIỆU CHUNG Hình 1. Ảnh động cơ Động cơ 1UR-FE là động cơ mới được phát triển, được sử dụng trên nhiều dòng xe của hãng Toyota như Lexus 570, Tundra, … Đây là loại động cơ xăng 4 kỳ V8 với thể tích buồng cháy là 4.6L, trục cam bố trí kiểu treo với 32 xupap. Các hệ thống được sử dụng trong động cơ như hệ thống điều khiển van biến thiên thông minh kép (Dual VVT-i), hệ thống đánh lửa trực tiếp (Direct Ignigion System – DIS), hệ thống điều khiển biến thiên chiều dài đường ống nạp (ACIS), hệ thống điều khiển bướm ga điện tử - thông minh (ETCS – i), hệ thống bơm khí (air injection system) và hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR). Các hệ thống trên giúp tăng hiệu suất của động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu và làm sạch khí thải.
5 Động cơ 1UR-FE ngoài được sử dụng trên xe LX570 còn được sử dụng trên các xe Lexus LS460 và LS4640L (2007 đến nay), xe Lexus GS460 (2005-2011), xe Lexus GX460 (2010 đến nay), xe Toyota Land Cruiser (năm 2012), xe Toyota Sequoia (2010 đến nay), xe Toyota Tundra (2010 đến nay). Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang động cơ 1UR-FE Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật động cơ 1UR-FE Số xy lanh và cách bố trí 8 xy lanh, kiểu chữ V 32 xupáp DOHC, dẫn động trục cam bằng xích với Cơ cấu phối khí cơ cấu Dual VVT-i Kiểu buồng đốt Buồng cháy kiểu vát nghiêng (pentroof type) Dạng đường ống Dòng ngang (Cross-flow) Hệ thống nhiên liệu SFI Hệ thống đánh lửa DIS 3 Dung tích, [cm ] 4608 Đường kính x hành trình, [mm] 94 x 83 Tỷ số nén 10,2 : 1 Công suất tối đa 231 kW tại 5600v/ph Momen xoắn tối đa 443 N.m tại 3400v/ph Thời điểm Nạp Mở 220 trước ĐCT đến 180 sau ĐCT 6 Đóng 300 đến 700 sau ĐCD phối khí Mở 300 đến 620 trước ĐCD Xả Đóng 80 trước ĐCT đến 240 sau ĐCT Thứ tự đánh lửa 1–8–7–3–6–5–4–2 Trị số Octan RON 91 Quy định khí thải ống xả LEVII-ULEV, SFTP Quy định khí thải bay hơi LEVII, ORVR Khối lượng động cơ, [kg] 216,1 1. CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ có nhiệm vụ tiếp nhận và biến đổi lực khí thể do đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt thành momen quay của trục khuỷu. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gồm hai nhóm chi tiết chính là nhóm chi tiết cố định và nhóm chi tiết chuyển động.
Nhóm chi tiết cố định gồm có nắp xylanh, thân máy và các te dầu. Nhóm chi tiết chuyển động gồm có nhóm pit tông, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà. Nhóm chi tiết cố định 1.1 Nắp che Nắp che có công dụng làm kín, bao phủ bên ngoài nắp xylanh. Nắp che của động cơ 1UR-FE được làm bằng hợp kim nhôm chịu lực để vừa đảm bảo được độ bền lại vừa giảm được khối lượng.
Một đường dẫn dầu được đặt trong nắp máy nhằm bôi trơn cho các chi tiết của cơ cấu phối khí để giảm mài mòn, tăng độ tin cậy và độ chính xác khi làm việc. Ngoài ra, một tấm ngăn lớn được đặt trên nắp máy giúp làm giảm tốc độ của dòng khí thoát (khí sót còn lại sau quá trình đốt cháy thoát ra từ buồng đốt lọt vào các te chứa dầu qua khe hở giữa pitton và xylanh) ra ngoài, qua đó giảm được lượng dầu thoát ra bởi dòng khí này. Đệm (gioăng) nắp xylanh Đệm nắp máy có công dụng làm kín buồng cháy của động cơ và ngăn không cho nước làm mát hay dầu bôi trơn vào xylanh. Như một phần của buồng cháy, đệm nắp máy cũng cần phải có độ bền như các bộ phận khác của buồng cháy.
Đệm nắp máy của động cơ 1UR-FE được cấu tạo bởi ba lớp thép cán mỏng. Ở mỗi tấm đệm nắp máy, có một miếng đệm mỏng bao quanh đường kính xylanh để tăng khả năng làm kín và tuổi thọ của đệm nắp máy. Phủ trên bề mặt của đệm nắp máy là lớp cao su tổng hợp chứa nguyên tử flo có độ bền và khả năng chịu nhiệt cao. Nắp máy 9 Nắp máy được đặt trên khối xylanh, mặt dưới nắp máy cùng với ống lót xylanh và pittong tạo nên buồng đốt.
Cấu trúc của nắp máy được đơn giản hóa bằng cách tách các phần cổ trục cam ra khỏi nắp máy. Nắp máy của động cơ 1UR-FE được làm từ hợp kim nhôm, có kết cấu buồng đốt kiểu vát nghiêng. Các bugi đánh lửa được đặt ở trung tâm các buồng đốt để tăng khả năng chống va đập của động cơ. Kết cấu của các cửa nạp – xả được thiết kế dạng dòng ngang mang lại hiệu quả cao, các cửa nạp hướng vào phía trong của khối động cơ trong khi các cửa xả hướng ra phía bên ngoài.
Các cửa bơm không khí được thiết kế cho hệ thống bơm không khí. Dạng cửa nạp 1. Tổng quan Thân máy của động cơ 1UR-FE được làm từ hợp kim nhôm. Thân máy dạng chữ V, góc nhị diện 90 , độ lệch tâm 2 xylanh ở 2 phía là 21mm, khoảng cách giữa 2 tâm xylanh ở cùng dãy là 105,5mm.
Với cách bố trí xylanh này đã làm giảm đáng kể chiều dài và chiều rộng của thân máy. Động cơ sử dụng ống lót xylanh kiểu khô có gai nhám ở mặt lưng để tăng khả năng bám giữa bề mặt ống lót và khối xylanh. Đường dẫn nước làm mát cho động cơ 10 được đặt giữa 2 dãy xylanh. Nước làm mát được bơm qua đường dẫn tới nắp máy và các áo nước làm mát bao quanh các xylanh.
Đường dẫn nước làm mát cũng đồng thời làm mát dầu bôi trơn động cơ trong đường ống dẫn dầu chính đặt ngay dưới đường dẫn nước. Ở vách ngăn giữa 2 xylanh có một ống dẫn nước ngầm để dẫn nước làm mát vào. Cấu trúc này đảm bảo giữ được nhiệt độ đều ở thành xylanh. Các vòng đệm bằng plastic được đặt trong các áo nước làm mát.
Chúng điều chỉnh dòng chảy của nước làm mát để luôn giữ được nhiệt độ đồng nhất quanh buồng đốt. Việc lắp các cảm biến kích nổ ở phía trong của các dãy xylanh cũng làm tăng thêm độ chính xác của các cảm biến.