CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 1UR-FE Xe LX 570 hay còn được gọi là Land Cruiser J200 được ra mắt vào ngày 4/4/2007 ở triển lãm ô tô quốc tế tại New York. LX570 là một thiết kế lại hoàn chỉnh của dòng xe LX, và là phiên bản đầu tiên của chiếc SUV lớn nhất của Lexus ra mắt, mẫu xe LX570 được thiết kế bởi Shinichi Hiranaka. LX570 là thế hệ thứ ba của dòng xe LX, được tăng đáng kể về hiệu suất và tính năng an toàn so với phiên bản LX 470 nó thay thế. Điểm đặc biệt của LX570 là chứng nhận ULEV II cho động cơ 4,6L 1UR-FE V8 với công suất 310HP và momen xoắn cực đại 443N.m giúp cho xe có thể mang tải tới 3900kg.
Động cơ được nối với hộp số tự động 6 cấp với hệ thống dẫn động 4 bánh sử dụng vi sai điện tử Torsen kiểu trung tâm. Hình ảnh bên ngoài xe LX 570 Về hệ thống treo, LX570 được trang bị một hệ thống điện – thủy lực điều khiển linh hoạt chiều cao của 4 bánh (Active High Control – AHC) và hệ thống treo biến thiên (Adaptive Variable Suspension – AVS) phản ứng nhanh hơn, có phạm vi thay đổi lớn hơn so với hệ thống nó thay thế. Sự nâng cấp này cho hệ thống treo đã nâng cao sự thoải mái và hiệu quả của xe khi đi trên đường cao tốc hay đường bình thường. Hệ thống AHC được nâng cấp với 6 cấp điều khiển có thể nâng chiều cao xe lên 76mm hoặc hạ xuống 51mm so với chiều cao bình thường bằng cách sử dụng một núm nằm ở giữa cần điều khiển.
Các thông số cơ bản của xe LX570 Chiều dài 5005 mm Chiều rộng 1971 mm Chiều cao 1920 mm Khoảng cách giữa 2 lốp xe 2950 mm Khoảng sáng gầm xe 226 mm Công thức bánh xe 4x4 Loại lốp 285/50R20 Số cửa 5 cửa Số chỗ ngồi 8 chỗ Dung tích thùng nhiên liệu 93L Loại nhiên liệu sử dụng Xăng Ngoài ra LX570 còn được trang bị một hệ thống rađa linh hoạt, LX570 là dòng xe đầu tiên Lexus cung cấp khả năng quan sát rộng ở đằng trước và 2 bên để sử dụng trong môi trường đô thị như nhà để xe. Với các camera được gắn ở lưới tản nhiệt và dưới gương phía người lái, người lái có thể kiểm tra các điểm mù một cách đơn giản khi chỉ việc bấm nút trên bảng điều khiển và xem hình ảnh trên màn hình hệ thống định vị chuẩn. Các tính năng hữu hiệu khác như hệ thống thu thập thông tin (Crawl Control) sẽ giúp người lái ít kinh nghiệm trên đường off-road vượt qua dễ dàng các trở ngại ở cả phía trước và phía sau ở tốc độ thấp bằng cách tự động cung cấp lượng ga và phanh cần thiết. Hệ thống chống bó cứng phanh đa địa hình cho phép dừng xe với quãng đường ngắn hơn trên các bề mặt như cát và sỏi.
Nội thất xe LX570 4 Hệ thống điều khiển HAC (Hill-start Assist Control) ngăn xe lăn về phía sau khi ở trên đồi hay các bề mặt trơn trượt. Thiết kế nội thất của xe LX570 bao gồm các tiện nghi sang trọng tiêu chuẩn như ghế ngồi bọc da, 4 vùng kiểm soát khí hậu độc lập tốt nhất, hệ thống kích hoạt ổ cứng bằng giọng nói. Điều đặc biệt của LX570 là hệ thống điều hòa trên xe được thiết kể để có thể làm mát ngay cả ở thời tiết khắc nghiệt. Với tổng cộng 28 cửa làm mát, hệ thống điều hòa khiến cho người ngồi có cảm giác thoải mái như được chìm trong không khí mát mẻ chứ không chỉ đơn giản là thổi luồng không khí vào họ.
Giới thiệu về động cơ 1UR-FE Hình 1. Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang động cơ 1UR-FE Động cơ 1UR-FE là động cơ V8 với thể tích buồng cháy là 4,6L, trục cam bố trí kiểu treo với 32 xupáp. 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 phun nhiên liệu trực tiếp (Direct Ignition 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 LS460L (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). 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 Cơ cấu phối khí xíchvới cơ cấu Dual VVT-i Kiểu buồng đốt Buồng cháy kiểu vát nghiêng (pentroof type) Buồng cháy kiểu vát nghiêng Dòng ngang (Cross-flow) (pentroof type) Hệ thống nhiên liệu SFI Hệ thống đánh lửa DIS Dung tích, [cm3] 4608 Đường kính x hành trình, 94 x 83 [mm] Tỷ số nén 10,2 Công suất tối đa 231 kW tại 5600v/ph Momen xoắn tối đa 443 N.m tại 3400v/ph Mở 220 trước ĐCT đến 180 sau ĐCT Thời Nạp Đóng 300 đến 700 sau ĐCD điểm Mở 300 đến 620 trước ĐCD phối khí 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 I. Phân tích kết cấu động cơ 1UR-FE Trong chương 2, các cơ cấu, hệ thống lắp trên động cơ sẽ được trình bày khái quát về công dụng, kết cấu chi tiết và nguyên lý hoạt động của chúng. Các cơ cấu chính của động cơ gồm có: - Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền; - Cơ cấu phối khí.
Các hệ thống của động cơ bao gồm: - Hệ thống bôi trơn; 6 - Hệ thống làm mát; - Hệ thống nạp và thải; - Hệ thống nhiên liệu; - Hệ thống đánh lửa. 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 xy lanh, thân máy và các te dầu.
Nhóm chi tiết chuyển động gồm có nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà. Nắp che Nắp che bên trái Nắp che Ống dẫn Tấm ngăn Tấm ngăn bên phải dầu Ống dẫn dầu Đệm nắp Đệm nắp vỏ xy lanh vỏ xy Hình 2. Nắp che Nắp che có công dụng làm kín, bao phủ bên ngoài nắp xy lanh. Nắp che của động cơ 1UR-FE được làm bằng nhôm chịu lực để vừa đảm bảo độ bền lại giảm được khối lượng.
Một đường dẫn dầu được đặt trong nắp che 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 che giúp làm giảm tốc độ 7 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 pít tông và xy lanh) ra ngoài, qua đó giảm được lượng dầu thoát ra bởi dòng khí này. Đệm (gioăng) nắp máy Vòng Phía đệm Đệm nắp trước máy bên Mặt cắt A–A Đệm nắp máy bên Hình 2. Đệm nắp máy 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 xy lanh.
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 3 lớp thép cán mỏng. Ở mỗi tấm đệm nắp máy, có một miếng đệm mỏng bao quanh đường kính các xy lanh 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 Nắp máy được đặt trên khối xy lanh, mặt dưới nắp máy cùng với ống lót xy lanh và pít tông 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. 8 Nắp máy của động cơ 1UR-FE được làm từ 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 I. Tổng quan Thân máy của động cơ 1UR-FE được làm từ hợp kim nhôm.
Thân máy dạng chữ V, góc nhị diện 900, độ lệch tâm 2 xy lanh ở 2 phía là 21mm, khoảng cách giữa 2 tâm xy lanh ở cùng dãy là 105,5mm. Với cách bố trí xy lanh này đã làm giảm đáng kể chiều dài và chiều rộng của thân máy. Động cơ sử dụng ống lót xy lanh kiểu khô có gai nhám ở mặt lưng để tăng khả năng bám giữa bề mặt ống lót và khối xy lanh. Đường dẫn nước làm mát cho động cơ được 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 xy lanh. 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. Thân máy Ở vách ngăn giữa 2 xy lanh có một ống dẫn nước ngầm để dẫn nước làm mát vào. Cấu trúc này đảm bảo giữ được nhiệt độ đều ở thành xy lanh.
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 xy lanh cũng làm tăng thêm độ chính xác của các cảm biến. Trên vách ngăn giữa các xy lanh có các lỗ thông khí, chế tạo như vậy giúp cho không khí ở dưới đáy các xy lanh di chuyển một cách nhẹ nhàng, tổn thất khi chuyển động lên của pit tông sẽ được giảm để tăng công suất của động cơ.