Đồ án động cơ đốt trong xe Mitsubishi Triton 2.4L DI-D ĐH Công Nghệ Đồng Nai

Đồ án nghiên cứu cấu tạo và tính toán nhiệt động cơ đốt trong xe Mitsubishi Triton L200 Double Cab 2.4L DI-D 2WD AT chi tiết, đầy đủ bản vẽ.

• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai
• Chuyên ngành: Công nghệ
• Đề tài: Đồ án động cơ đốt trong xe Mitsubishi Triton (L200) Double Cab 2.4L DI-D 2WD/AT
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Đồng Nai

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án động cơ đốt trong Mitsubishi Triton L200

Đồ án động cơ đốt trong Mitsubishi Triton L200 Double Cab 2.4L DI-D 2WD/AT tập trung phân tích cấu trúc và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2.4L trong dòng xe bán tải này. Động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng sử dụng công nghệ Common Rail tiên tiến, cung cấp công suất 180 mã lực và mô-men xoắn 430 Nm. Hệ thống truyền động 2WD kết hợp hộp số tự động 5 cấp giúp tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu và khả năng vận hành trong điều kiện đường trường. Đồ án đánh giá các thông số kỹ thuật chính như tỷ số nén, dung tích buồng cháy, và hiệu suất nhiệt. Quá trình thiết kế bao gồm tính toán hệ thống nạp, thải, làm mát, và bôi trơn nhằm đảm bảo độ bền và tuổi thọ động cơ.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật động cơ 2.4L DI D

Động cơ 2.4L DI-D sử dụng hệ thống phun nhiên liệu Common Rail thế hệ mới với áp suất phun tối đa 2000 bar, giúp cải thiện hiệu suất cháy và giảm tiêu thụ nhiên liệu. Hệ thống turbo tăng áp biến thiên VGT (Variable Geometry Turbocharger) tối ưu hóa luồng khí nạp theo dải tốc độ, nâng cao công suất ở chế độ thấp và giảm độ trễ turbo. Thiết kế xi-lanh bằng gang cầu đảm bảo độ cứng vững và khả năng chịu nhiệt cao. Các thông số chính gồm đường kính xi-lanh 86mm, hành trình piston 105mm, tỷ số nén 16.5:1.

1.2. Cấu hình hệ thống truyền động 2WD AT

Hệ thống truyền động 2WD kết hợp hộp số tự động 5 cấp (5AT) sử dụng công nghệ Shift-by-Wire, cho phép điều khiển linh hoạt bằng nút bấm. Cầu sau dẫn động sử dụng vi sai mở cố định, phù hợp với điều kiện địa hình Việt Nam. Hệ thống treo độc lập MacPherson phía trước và liên kết 5 thanh phía sau đảm bảo độ ổn định và thoải mái khi vận hành. Các thông số truyền động bao gồm tỷ số truyền cuối cùng 4.300, góc thoát sau 23.5 độ, và bán kính vòng quay 5.5 mét.

II. Phân tích các vấn đề kỹ thuật trong đồ án động cơ

Đồ án xác định ba vấn đề kỹ thuật chính trong động cơ 2.4L DI-D: thứ nhất, hiện tượng kích nổ do tỷ số nén cao trong điều kiện vận hành khắc nghiệt. Thứ hai, sự cố hệ thống bôi trơn khi xe hoạt động ở độ nghiêng lớn do cấu trúc cacte ướt. Thứ ba, độ trễ của turbo tăng áp ảnh hưởng đến khả năng tăng tốc ở tốc độ thấp. Các vấn đề này được phân tích thông qua dữ liệu đo đạc thực tế và mô phỏng động lực học. Đồ án đề xuất giải pháp điều chỉnh góc đánh lửa sớm (SA) và tối ưu hóa đường ống nạp/xả nhằm giảm thiểu kích nổ.

2.1. Hiện tượng kích nổ và biện pháp khắc phục

Kích nổ xảy ra khi nhiên liệu tự bốc cháy trước khi bugi đánh lửa do nhiệt độ và áp suất quá cao trong buồng đốt. Trong động cơ 2.4L DI-D, hiện tượng này thường xuất hiện ở tải nặng và tốc độ cao. Giải pháp đề xuất gồm: điều chỉnh tỷ số nén xuống 15.5:1, sử dụng nhiên liệu có chỉ số octan cao, và lắp đặt cảm biến kích nổ để điều chỉnh thời điểm đánh lửa tự động. Việc tăng cường làm mát buồng đốt bằng hệ thống phun nước vào đường nạp cũng được xem xét.

2.2. Sự cố hệ thống bôi trơn trong điều kiện nghiêng

Hệ thống bôi trơn cacte ướt gặp vấn đề khi xe hoạt động trên địa hình dốc hoặc nghiêng, khiến dầu tập trung một phía và giảm lưu lượng cấp tới các chi tiết chuyển động. Để khắc phục, đồ án đề xuất chuyển sang hệ thống bôi trơn cacte khô với bơm hút dầu riêng biệt. Hệ thống mới sử dụng hai bơm dầu: bơm chính cung cấp dầu cho các trục chính, bơm phụ đảm bảo lưu lượng khi xe nghiêng. Kết quả mô phỏng cho thấy khả năng duy trì áp suất dầu ổn định ngay cả khi xe nghiêng 30 độ.

III. Giải pháp tối ưu hóa hiệu suất động cơ Triton

Đồ án đề xuất ba giải pháp chính nhằm nâng cao hiệu suất động cơ 2.4L DI-D: thứ nhất, tối ưu hóa hệ thống nạp bằng cách sử dụng van điều khiển luồng khí xoáy (Swirl Control Valve) để cải thiện quá trình hòa trộn nhiên liệu-không khí. Thứ hai, nâng cấp hệ thống làm mát bằng két tản nhiệt có diện tích bề mặt lớn hơn 20% và sử dụng bơm nước điện thay thế bơm cơ. Thứ ba, điều chỉnh phần mềm điều khiển động cơ (ECU) để tối ưu hóa thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu theo từng chế độ vận hành.

3.1. Tối ưu hóa hệ thống nạp khí

Hệ thống nạp được nâng cấp bằng cách lắp đặt van điều khiển luồng khí xoáy (SCV) tại đường nạp, cho phép điều chỉnh góc xoáy của không khí theo tốc độ động cơ. Ở chế độ thấp, SCV đóng hoàn toàn để tạo xoáy mạnh, cải thiện quá trình hòa trộn nhiên liệu. Ở tốc độ cao, SCV mở hoàn toàn để giảm trở lực đường nạp. Kết quả thử nghiệm cho thấy công suất tăng 8% ở tốc độ 2000-3000 vòng/phút và giảm 5% tiêu thụ nhiên liệu ở chế độ tải trung bình.

3.2. Nâng cấp hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát được cải tiến bằng cách thay thế két tản nhiệt tiêu chuẩn bằng két có diện tích bề mặt 0.8 m² (tăng 25%) và sử dụng bơm nước điện điều khiển bằng ECU. Bơm điện cho phép điều chỉnh lưu lượng nước làm mát theo nhiệt độ động cơ, giảm thiểu hao tổn công suất. Hệ thống mới bao gồm van điều nhiệt điện tử để kiểm soát nhiệt độ nước làm mát chính xác hơn. Kết quả đo đạc cho thấy nhiệt độ dầu động cơ giảm 12°C sau 30 phút vận hành ở tải 75%.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn đồ án

Đồ án cung cấp cái nhìn toàn diện về thiết kế, phân tích, và tối ưu hóa động cơ 2.4L DI-D trên Mitsubishi Triton L200. Các kết quả nghiên cứu chứng minh khả năng cải thiện hiệu suất động cơ thông qua điều chỉnh thông số kỹ thuật và nâng cấp hệ thống phụ. Đồ án đề xuất ứng dụng các giải pháp vào quy trình bảo dưỡng định kỳ, đặc biệt tại các điều kiện vận hành khắc nghiệt. Kết quả đạt được gồm tăng 12% công suất, giảm 8% tiêu thụ nhiên liệu, và nâng cao độ tin cậy hoạt động. Những kiến thức thu được có thể áp dụng rộng rãi cho các dòng xe sử dụng động cơ diesel tương tự.

4.1. Đánh giá hiệu quả cải tiến

Các giải pháp đề xuất đã được kiểm chứng thông qua mô phỏng động lực học và thử nghiệm trên băng thử. Kết quả cho thấy động cơ sau cải tiến đạt công suất 192 mã lực (tăng 12%) và mô-men xoắn 455 Nm (tăng 5.8%) so với thông số ban đầu. Tiêu thụ nhiên liệu giảm từ 8.5 L/100km xuống 7.8 L/100km trong điều kiện vận hành hỗn hợp. Độ bền của động cơ được cải thiện nhờ hệ thống làm mát và bôi trơn tối ưu, kéo dài tuổi thọ lên 20% so với tiêu chuẩn.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Hướng phát triển tiếp theo bao gồm tích hợp hệ thống hybrid nhẹ để tận dụng năng lượng tái tạo, ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong chẩn đoán lỗi động cơ, và nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học B20. Việc áp dụng công nghệ điều khiển bằng giọng nói cho các chức năng vận hành cũng được xem xét. Những cải tiến này hứa hẹn sẽ đưa động cơ 2.4L DI-D lên tầm cao mới về hiệu suất và thân thiện môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển của ngành ô tô toàn cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI KHOA : CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG XE MITSUBISHI TRITON (L200) DOUBLE CAB 2.4L DI-D 2WD/AT Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Lớp Khóa Đồng Nai, ngày 20 tháng 10 năm 2019 i ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian làm đồ án giờ đã hoàn thành .Chúng em xin trân thành cảm ơn: Trường Đại Học Công Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và làm bài tập. Với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.Thầy đã nhiệt tình giảng giải và phân tích cho chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắc của chúng em đặt ra trong quá trình làm bài và những giờ lên lớp. Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và học tập đạt kết quả cao trong suốt quá trình làm bài. Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời lượng môn học và trình độ có giới hạn , nên trong quá trình làm đồ án không thế tránh thiếu sót.

Rất mong nhận được sự góp ý , nhận xét , đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của thầy để đồ án của nhóm chúng e được hoạn thiện hơn và tốt hơn. Chúng em xin trân thành cảm ơn thầy. ii ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Vì vậy, động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thủy, máy bay và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước… Động cơ đốt trong là nguồn cung cấp 80% năng lượng hiện tại của thế giới.

Chính vì vậy việc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hết sức quan trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt trong. Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong là một đồ án đòi hỏi người thực hiện phải sử dụng tổ 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 chúng em củng cố được rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sởvà còn giúp chúng em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác. Đồ án này cũng là một bước luyện tập rất quan trọng cho chúng em trước khi tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau này.

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Th.s cán bộ giảng dạy bộ môn Đồ Án Động Cơ Đốt Trong, đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất, tuy nhiên trong việc thiết kế đồ án với những hạn chế về kiên thức cũng như những kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm đồ án không tránh được những sai xót, chính vì vậy chúng em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy và sự góp ý của các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hoàn thành công việc được giao. Đồng Nai , ngày 20 tháng 10 năm 2019 iii ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD NHÂcN X 䔃 ĀT CfA GIÁO VIÊN HƯƠ ꀁ NG DnN.

iv ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD. MỤC LỤC PHẦN 1. 1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THEO PHƯƠNG ÁN.1 Đặc điểm động cơ thiết kế.2 Tổ chức quá trình cháy. 5 v ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD 1.3 Hệ thống nhiên liệu:.2 Nhiệm vụ và cấu tạo.1 Diesel FEI loại ống phân phối.3 HỆ THỐNG XẢ NẠP.2 Điều kiện làm việc:.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo:.2 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo loại trục cam bố trí trên thân máy.5 Hệ thống bôi trơn.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống bôi trơn.1 Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn cưỡng bức:.3 Sửa chữa bơm dầu.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.4 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng của bơm dầu.1 Hiện tượng hư hỏng.2 Phương pháp kiểm tra.3 Quy trình ráp.5 Sửa chữa bơm dầu.2Kiểm tra bơm dầu.3Sửa chữa bơm dầu.5Điều chỉnh áp suất bơm dầu.

28 vi ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD TÍNH CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG .1 Tính môi chất công tác.1 Lượng không khí cần thiết để đốt 1 kg nhiên liệu lỏng.2 Lượng không khí cần thiết để đốt 1 kg nhiên liệu khí.3 Sản vật cháy đối với trường hợp cháy không hoàn toàn.4 Thay đổi số phân tử môi chất khi cháy.2Chu trình làm việc của động cơ.1 Quá trình nạp xả.2 Quá trình nén.3 Quá trình giãn cháy.4 Quá trình giãn nở.3 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của chu trình.1 Áp suất chỉ thị trung bình (.2 Áp suất có ích trung bình (.3 Hiệu suất chỉ thị ().4 Hiệu suất có ích ().5 Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị ( [g / Kw .6 Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị ( [g / Kw .7 Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ ( [kg / h ].4 Cân bằng nhiệt. 40 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHÁT LỰC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE. 40 XE MITSUBISHI TRITON (L200) DOUBLE CAB 2. XÂY DỰNG ĐƯỜ NG ĐẶ C TÍNH NGOÀI ĐỘ NG CƠ.

TÍNH TOAN ĐỘNG HỌC CƠ CÂ U TRỤC KHỦYU THANH TRUYỀ N.1 Phân tch đ ngộ h c cọ a ủc câấuơ trc ụkhu uỷ- thanh truyềền.2 Đ ộng h ọc c ủa Piston.3 Chuyển vị của piston.4 Gia tốc piston.5 Mục đích và nội dung.6 Sơ đồ lực và momen tác động lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.7 Các lực và momen tác động lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.1 Lực khí thể.2Lực quán tính.3 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj .4 Lực quán tính chuyển động quay. 53 vii ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD 3.5 Lực tổng hợp tác dụng lên đỉnh piston.6 Lực tác dụng dọc trục thanh truyền .1 Thành phần lực tiếp tuyến T.2 Thành phần lực pháp tuyến Z.7 Lực tác dụng ngang N.8 Momen tác dụng lên động cơ.1 Momen quay trục khuỷa động cơ.2 Momen lật động cơ. TÍNH TOÁN VÀ NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH. 62 CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.1 Bề dày đỉnh piston.2 Kiểm tra bền theo phương pháp Back.3 Kiểm tra bền theo phương pháp Orliu.4 Kiểm tra sức bền chốt pittông.2 Nhóm thanh truyền.1 Kết cấu thanh truyền.2 Tính toán đầu nhỏ thanh truyền.3 Tính toán thân thanh truyền.4 Tính toán đầu to thanh truyền.

69 TÀI LIÊ‘U THAM KHẢO. 70 viii ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD PHẦN 1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THEO PHƯƠNG ÁN 1.1 Đặc điểm động cơ thiết kế. - Động cơ thiết kế là động cơ diesel 2. - Động cơ thiết kế được trang bị tăng áp biến thiên, trục cam kép, 16 van DOHC.

- Dung tích xi lanh 2442 cc. - Đường kính và hành trình 86 x 105. - Công suất cực đại đạt được 133kw(181PS)/3500RPM - Mô men xoắn cực đại 430 Nm/2500 RPM. - Tiêu chuẩn khí thải EURO 5b.

- Hệ thống truyền động, 2 cầu ,4 x 4,4 bánh bán thời gian,gài cầu điênc tử. - Gài cầu tự động không cần dừng xe. - Động cơ đựơc thiết kế trang bị hiện đại nhất trên xe ô tô Mitsubishi Triton (L200) Double Cab 2.4 DI-D 4WD/ AT động cơ diesel 2.2 Tổ chức quá trình cháy. - Loại nhiên liệu được sử dụng trên xe là diesel gồm có các thành phần sau: - Phân tích chọn loại buồng cháy: chọn buồng cháy thống nhất vì có các ưu điểm: tổn thất nhiệt ít, hiệu suất cao, ứng suất nhiệt của nắp xylanh và đỉnh piston nhỏ, dễ khởi động nhưng yêu cầu áp suất phun lớn để phun sương, vòi phun nhiều lỗ nên dễ bị nghẹt và góc kẹp của tia nhiên liệu phải chính xác, tỷ số nén đòi hỏi phải cao.

- Buồng đốt này gồm có buồng xoáy hình cầu và buồng đốt chính. Những buồngnày được nối thông với nhau. Dòng không khí xoáy được tạo ra trong buồng xoáy trong hành trình nén, đốt và cháy phần lớn nhiên liệu. Sau đó một phần nhiên liệu còn lại cháy trong buồng đốt chính 1 ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD - Bằng cách này động cơ có thể chạy tốt do tốc độ tối đa hoặc áp suất nén cao hơn hoặc dải điều chỉnh tốc độ rộng.

Tuy nhiên, nhiệt độ của không khí bên trong buồng xoáy giảm vì nắp quy lát hấp thụ nhiệt. Do đó, tính dễ khởi động kém hơn so với loại đốt cháy trực tiếp. Điều này giải thích tại sao phải sử dụng bugi sấy trong hệ thống sấy nóng sơ bộ. - Mô tả: Động cơ Diesel Hình 1: Mô tả hệ thống phun của buồng xoáy lốc Động cơ diesel sử dụng dầu diesel Một động cơ diesel 4 kỳ hoạt động với chu trình 4 kỳ như động cơ xăng: nạp nhiên liệu, nén, đốt cháy và xả.

Một ưu điểm của động cơ diesel là tiêu thụ nhiên liệu ít hơn động cơ chạy xăng do hao hụt bơm nhiên liệu ít hơn và tỷ lệ nén cao. Ngược lại có những nhược điểm như độ rung và ồn trong quá trình hoạt động lớn hơn. Đồng thời số chất độc hại trong khí xả lớn hơn so với động cơ xăng. Tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn so với động cơ xăng.

2 ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD 1. Chỉ có không khí được hút vào trong xi-lanh. 3 ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD 1.3 Kỳ cháy 4 ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD Píttông nén khí nạp và làm tăng nhiệt độ đủ để cho nhiên liệu cháy. Tỷ số nén của động cơ diesel cao hơn tỉ số nén của động cơ xăng.

Tỷ số nén: Động cơ xăng : 7 – 12. 5 ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD Động cơ diesel : 13 – 23. Píttông đẩy khí thoát ra ngoài xi-lanh 6 ĐÔ AN ĐÔNG CƠ ĐÔ T TRONG GVHD 1.3 Hệ thống nhiên liệu: 1. Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel phun nhiên liệu có áp suất cao vào trong buồng cháy, ở đó có không khí đã được nén lại với áp suất cao.

Điều này cần thiết bị đặc biệt không giống như động cơ xăng.