CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ G4KE XE KIA SORENTO 1. Tổng quan về động cơ G4KE trên xe Kia Sorento 1. Khái quát về động cơ G4KE trên xe Kia Sorento Hình 1.
Động cơ xăng Theta 2. Động cơ xăng Theta 2.4L (G4KE) thuộc họ động cơ Theta/Theta II. Đó là động cơ xăng 4 xi-lanh, dung tích 2.4L phun xăng trực tiếp hoặc đa điểm tùy thuộc vào thế hệ và loại xe được sử dụng. Giống như các động cơ khác, Hyundai chia sẻ mẫu động cơ với hãng KIA.4L rất giống với phiên bản 2.0L của cùng dòng Theta, với một số khác biệt nhỏ do dung tích động cơ và tải trọng bên trong tăng lên.
Động cơ có khối xi lanh bằng nhôm và đầu xi lanh bằng nhôm. Sự dịch chuyển tăng lên đạt được bằng cách lắp một trục khuỷu mới với hành trình 97 mm (động cơ 2.0L có hành trình 86 mm). Đường kính xi lanh cũng lớn hơn. Trong trường hợp này, động cơ có các piston mới với đường kính 88 mm (thay vì các piston 86 mm).
Đầu xi-lanh có 4 van trên mỗi xi-lanh (tổng cộng 16 van) và trục cam kép trên cao (DOHC). Trục khuỷu dẫn động trục cam nạp và xả bằng cách sử dụng xích định thời. Các động cơ Theta đầu tiên chỉ sử dụng thời gian van biến thiên liên tục (CVVT) cho thời gian nạp. Thế hệ sau, động cơ Theta II, được trang bị hệ thống điều phối van biến thiên CVVT trên cả hai trục cam.
Hầu hết động cơ 2.4L của Hyundai và Kia đều được trang bị phun xăng đa điểm (MFI hoặc MPI). Các động cơ mới nhất, được đặt tên là 2.4 GDI, có hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp. Điều đó có nghĩa là nhiên liệu được phun trực tiếp vào từng xi-lanh bằng các 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ kim phun trực tiếp nhiều lỗ đặc biệt.4 GDI có bơm nhiên liệu cao áp gắn trên đỉnh xi lanh, bơm này được dẫn động thông qua cam 4 thùy bổ sung trên trục cam xả. Tuy nhiên, động cơ G4KE cũng có một vài nhược điểm nhất định như sau: - Hệ thống truyền động của dòng Theta liên quan đến việc xi-lanh bị trầy xước, xuất hiện do các mảnh vụn từ chất xúc tác rơi trực tiếp vào buồng đốt.
Thông thường, mức tiêu thụ xăng dầu tăng dần ngay lập tức xuất hiện, sau đó là tiếng gõ pít-tông. - Chất mài mòn hình thành khi xuất hiện vết trầy xước được mang đi khắp toàn bộ hệ thống và góp phần làm tăng tốc độ mài mòn của cả trục cam và bánh răng bơm dầu. Và việc giảm áp suất dầu trong hệ thống thường dẫn đến việc quay các ống lót trục khuỷu. Kể từ cuối năm 2011, các miếng chèn có lớp phủ composite đã được lắp đặt, tài nguyên của chúng thậm chí còn ít hơn.
- Ngoài ra, theo nhà sản xuất, xích được thiết kế cho toàn bộ vòng đời của động cơ, nhưng hầu hết nó đã bị kéo căng nghiêm trọng khi chạy từ 100 đến 150 nghìn km. Điều nguy hiểm chính là xích bị mở rộng thường bị nhảy và các van ở bị uốn cong. Kết cấu động cơ G4KE và thông số kỹ thuật 1. Kết cấu động cơ G4KE Hình 1.
2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ 1. Thông số kỹ thuật Bảng 1. Thông số động cơ Thành phần Đơn vị Kia Sorento 2015 Động cơ G4KE Trong dòng với hai trục cam trên Kiểu cao (DOHC) Số xi lanh 4 xi lanh thẳng hàng Dung tích động cơ cc 2359 Công suất tối đa PS/rpm 174/6000 Momen xoắn cực đại PS/rpm 227/3750 Tỉ số nén Kg/cm3 Thứ tự nổ 1–3–4-2 Xupap DOHC 16 valve Khe hở xupap nạp mm 0,17 - 0,3 Khe hở xupap thải mm 0,2 – 0,4 Mức tiêu hao nhiên liệu 6,7L/100km 1. Các hệ thống trên động cơ G4KE 1.
Cơ cấu trục khuỷu, piston, thanh truyền 1. Piston và thanh truyền Hình 1. Piston và thanh truyền động cơ. 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ Chú thích: 1 – Xéc măng; 2 – Vòng hãm; 3 – piston; 4 – Thanh truyền; 5 – Bạc lót trên; 6 – Chốt piston; 7 – Bạc lót dưới; 8 – Vỏ thanh truyền; 11 – Phớt đuôi trục khuỷu.
Piston - Chức năng: tiếp nhận lực khí thể truyền qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu và nhận lực quán tính từ trục khuỷu giúp động cơ được làm việc liên tục. - Cấu tạo: gồm 3 phần chính Đỉnh piston: là phần trên cùng của piston, cùng với xylanh và nắp xylanh tạo thành không gian buồng cháy đỉnh của piston có dạng lõm. Đầu piston: gồm đỉnh piston, vùng đai lắp các xéc măng lửa và xéc măng dầu và xéc măng khí làm nhiệm vụ bao kín. Trong quá trình động cơ làm việc, đầu piston truyền phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền qua, do đó, vấn đề tản nhiệt cho đỉnh piston rất quan trọng để tăng tuổi thọ cũng như độ bền.
Thân piston: là phần phía dưới rãnh xéc măng, có nhiệm vụ chịu lực ngang N và dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh. Thanh truyền - Chức năng: là chi tiết trung gian truyền chuyển động từ chi tiết này đến chi tiết khác. Nó là chi tiết dạng càng. Loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản cần gia công đạt độ chính xác cao mà đường tâm của chúng song song với nhau.
- Cấu tạo: gồm 3 phần Đầu nhỏ: có dạng hình trụ rỗng, là phần lắp với chốt piston, bên trong có bạc lót ghép chặt vào đầu nhỏ, phía bên trên có lỗ dầu bôi trơn cho bạc. Thân thanh truyền: phía trong có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn, kích thước của thân được thiết kế tăng dần từ đầu nhỏ đến đầu to để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính lắc đều của thanh truyền, còn chiều dài thì đồng đều. Đầu to: nối với trục khuỷu gồm hai nửa, nửa trên liền với thanh truyền, nửa dưới chế tạo rời. 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ 1.
Trục khuỷu Hình 1. Trục khuỷu động cơ. Chú thích: 1 – Vòng bi chính trên; 2 – Vòng chặn trục khuỷu; 3 – Trục khuỷu; 4 – Vòng dưới trục khuỷu; 5 – Bạc biên; 6 – Vòi phun làm mát piston. - Chức năng: là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cũng cao nhất trong động cơ.
Có nhiệm vụ nhận lực từ piston do thanh truyền chuyển tới tạo ra momen xoắn làm quay bánh đà truyền đến các cơ cấu truyền động và dẫn động trục cam bơm nhớt. - Cấu tạo: Đầu trục khuỷu: được lắp vấu để khởi động hoặc để quay, puly dẫn động quạt gió, bơm nước, các bánh răng dẫn động trục cam,… Cổ trục khuỷu: nằm trên cùng đường tâm với đầu trục khuỷu. Các cổ khuỷu có chung kích thước đường kính. Má khuỷu: là bộ phận liên kết chốt khuỷu và cổ khuỷu.
Đối trọng: đóng vai trò giúp cân bằng các lực và mô men quán tính không cân bằng của động cơ, giảm tải cho ổ trục và là nơi khoan bớt các khối lượng thừa khi cân bằng trục khuỷu. Đuôi trục khuỷu: dùng để lắp các chi tiết để dẫn động công suất động cơ ra ngoài. 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ 1. Hệ thống làm mát Hình 1.
Hệ thống làm mát động cơ. Chú thích: 1 – Quạt làm mát; 2 - Ống nước từ máy về két nước; 3 – Ống nước từ két nước vào máy; 4 – Bộ tản nhiệt; 5 – Bình chứa nước làm mát; 6 – Tấm chắn gió; 7 - Ống hồi về bình nước phụ; 8 – Bình nước phụ; 9 – Nắp két nước. - Chức năng: điều hòa nhiệt độ động cơ xe bằng việc giảm bớt nhiệt độ do quá trình đốt cháy nhiên liệu sản sinh, duy trì mức nhiệt độ ở ngưỡng cho phép, giúp động cơ và các chi tiết máy trong xe hoạt động ổn định nói riêng và xe vận hành an toàn, ổn định. - Nguyên lí hoạt động: Hình 1.
Sơ đồ hệ thống làm mát. Khi nhiệt độ nước làm mát nhỏ hơn 90o thì lúc này van hằng nhiệt đóng không cho nước đi qua két nước mà nước phải đi qua đường ống phụ, lúc này nước làm mát chỉ đi bên trong động cơ và không đi qua két nước. Khi nhiệt độ nước làm mát lớn hơn 82o thì lúc này van hằng nhiệt mở ra cho dòng nước đi qua két nước và được sự hỗ trợ của quạt 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ làm cho nhiệt độ nước giảm xuống và lại tiếp tục đi vào để làm mát động cơ. Van hằng nhiệt mở hoàn toàn khi nhiệt độ nước làm mát là 95o được bố trí ở đường nước vào.
Hệ thống bôi trơn Hình 1. Các bộ phận của hệ thống bôi trơn động cơ. Chú thích: 1 – Tỳ xích; 2 – Xích dẫn động trục cân bằng; 3 – Tỳ xích; 4 – Bộ căng xích; 5 – Bánh xích dẫn động; 6 – Bộ trục cân bằng; 7 – Cacte nhớt ( không có cảm biến); 8 – Cacte nhớt (có cảm biến); 9 – Cảm biến mức dầu; 10 – Đế lọc nhớt; 11 – Vòng đệm khung lọc dầu; 12 – Bộ tản nhiệt dầu; 13 – Lọc dầu. - Chức năng: chức năng giảm thiểu mài mòn động cơ, các bộ phận chuyển động tránh tiếp xúc trực tiếp với nhau.
Hệ thống bôi trơn hoạt động như một chất làm sạch trong động cơ khi nó di chuyển các hạt bụi bẩn, các hạt bụi nhỏ sẽ được giữ lại trong bộ lọc dầu trong khi các hạt lớn được giữ lại trong bình dầu. Ngoài ra, nó còn giúp giảm thiểu khí thải bằng cách tạo ra một vòng đệm giữa thành xylanh và các vòng xéc măng. Hệ thống bôi trơn cũng giúp giảm mài mòn ổ trục bằng cách hoạt động như một bộ đệm khi ổ trục bị tải nặng đột ngột. - Nguyên lí hoạt động: Khi động cơ hoạt động, dầu bôi trơn từ đáy các-te sẽ được bơm dầu hút và vận chuyển đến lọc dầu.Từ bộ lọc, dầu sẽ được cung cấp tới bề mặt các chi 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: Lê Quốc Vũ tiết cần được bôi trơn như piston, xi lanh, trục cam - bạc trục cam, trục khủyu - bạc trục khuỷu, nắp máy, …Ngoài ra dầu cũng sẽ được cung cấp tới các hệ thống sử dụng áp suất dầu để hoạt bên trong động cơ như hệ thống điều khiển phân phối khí (VVT-i).
Sau cùng, dầu sẽ được hồi trở về đáy các-te để tái sử dụng. Nguyên lý hoạt động của hệ thống này giúp quá trình lưu thông tuần hoàn, đều đặn của chất bôi trơn qua các bộ phận. Từ đó, đảm bảo cho các chi tiết của động cơ được bôi trơn đầy đủ và hoạt động ổn định hơn.