Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Phần 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XGV6-0414 1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 1.1.1.Các số liệu ban đầu THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ Nhiên liệu Gasoline Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí i/ τ Thứ tự làm việc 6/ 4/ V-Type 2-3-4-5-6-1 Tỷ số nén ε 10.4 D×S 86,7x75,0 Công suất cực đại/ Số vòng quay (Kw/vg/ph) Ne/ n 103.5/4500 Tham số kết cấu λ 0.25 (MN/m 2) Pz Khối lượng nhóm piston (kg) mpt 0.8 Khối lượng nhóm truyền (kg) mtt 1,1 θs 17 α1 16 α2 21 α3 48 α4 15 Đường kính × hành trình piston (mm×mm) Áp suất cực đại Góc đánh lửa sớm Góc phân phối khí (độ) (độ) Hệ thống nhiên liệu EFI Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt Hệ thống làm mát Cưỡng bức sử dụng môi chất lỏng Hệ thống nạp Không tăng áp Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC 1.1.2.Các thông số tính toán Để xây dựng đồ thị công ta phải tính toán thông số sau: SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Xác định tốc độ trung bình động : Cm = S n 0, 075 × 4500 = = 11, 25n [ m / s ] 30 30 Trong đó: S [m]là hành trình dịch chuyển piston xilanh, n [vòng/phút] là tốc độ quay động Vì Cm ≥ m/s: động tốc độ cao hay còn gọi là động cao tốc Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29 Chọn số nén đa biến trung bình n1= 1,35, số giãn nở đa biến trung bình n2= 1,25 Vì là động xăng không tăng áp nên pk ≈ p0 Áp suất cuối kỳ nạp: Đối với động kỳ không tăng áp ta có: pa=(0,8÷0,9)pk Chọn pa = 0,8pk = 0,8x0,1 = 0,08 [MN/m2] Áp suất cuối kỳ nén: pc = pa.εn1 = 0,08×10,41,35 = 1,89 [MN/m2] Chọn tỷ số giản nở sớm (ρ) Vì là động xăng nên chọn ρ = 1,3 Áp suất cuối trình giản nở: PZ δ Pb = n2 = PZ 5,8 = 1, 225 ε ( ) n2  16,5  ρ 1,4  2] =[MN/m [ Thể tích công tác: Vh = π D 0,75 × π × 0,867 S = = 0,44 dm 4 [ Thể tích buồng cháy: Vc = Vh 0,44 = = 0,05 dm ε − 10,4 − ] ] [ Va = VC + Vh = ε Vc = 10,4 × 0,05 = 0,49 dm ] Thể tích làm việc: ω= Vận tốc góc trục khuỷu : π n π × 4500 = = 471,30 30 30 [rad/s] Áp suất khí thải: Pth =(1,02 ÷ 1,04), chọn pth = 1,02p0 = 1,02x0,1 = 0,102 [MN/m2] SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Áp suất khí sót: Vì động cao tốc nên có: pr = (1,05 ÷ 1,10)pth Chọn pr = 1,05pth = 1,05×0,102 = 0,1071 [MN/m2] 1.1.3.Các thông số chọn − Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2] − Chọn n1= 1,35, n2= 1,25 − Tỷ số giản nở sớm ρ = 1.1.4.Xây dựng đồ thị công 1.1.4.1.Xây dựng đường nén Gọi Pnx, Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo trình nén động Vì trình nén là trình đa biến nên : p.Vn1 = cosnt (1.1) => pnx.Vnxn1 = pc.Vcn1 Rút ta có: pnx = pc p nx = p c Đặt: i = , ta có: i n1 (1.2) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng, đó i = 1; 1,5, 2; 2,5; ; 10; 10.4 1.1.4.2.Xây dựng đường giản nơ Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo trình giãn nở động Vì trình giản nở là trình đa biến nên ta có: Pnx = const (1.3) ⇒pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2 ⇒ n2 Pgnx V gnx = PZ VZn2 ⇒ Pgnx= V  PZ  Z  V   gnx  n2 PZ ⇔ Pgnx =  Vgnx     VZ  SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang (với VZ = ρ.VC =Vc) n2 = PZ  Vgnx     ρ VC  n2 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) i= V gnx VC Pgnx = PZ ρ n2 i n21 Đặt , ta có: (1.4) (1.4) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng, đó i = 1; 1,5, 2; 2,5; ; 10; 10.4 1.1.4.3 Biễu diễn các thông số − Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10, 15, 20 mm Chọn Vcbd = 15 [mm] ⇒Tỉ lệ xích biểu diễn thể tích là: µVc = [dm3/mm] Vh 0,44 = = 141 μ Vc 0,00314 ⇒ Giá trị biểu diễn Vhbd = [mm] − Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 ÷ 220mm Chọn pzbd = 200 [mm] Pz  MN  Pz bd  m mm  ⇒Tỉ lệ xích biểu diễn áp suất là: µp = − Với vòng tròn Brick ta có đường kính AB có giá trị biểu diễn bằng giá trị biểu diễn Vh, tức là ABbd = Vhbd =141[mm] μS = ⇒Tỉ lệ xích biểu đồ Brick là: = Vậy giá trị biểu diễn là: OO’bd = S 0,075 = = 0,000532 Vhbd 141 λ.R 0,25 × 0,075 = = 8,8 [ mm ] 2.μ s × × 0,000532 1.1.4.4.Xác định các điểm đặc biệt và bảng giá trị đồ thị công • Điểm bắt đầu trình nạp: r(Vc,pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc= 0,05 [dm3] pr-áp suất khí sót, chọn pr= 0,1071 [MN/m2] Vậy: r(0,05; 0,1071) rbd(15; 4,3) • Điểm bắt đầu trình nén: a(Va ;pa) Với Va=ε.Vc = 0,49 [dm3], pa = 0,08 [MN/m2] Vậy điểm a(0,49; 0,08), abd(156; 3,2) • Điểm: b(Va;pb) SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang  m   mm  Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Với Va = 0,49 [MN/m2], pb: áp suất cuối trình giãn nở.pb= 0,27 [MN/m2] Vậy điểm b(0,49; 0,27), bbd(156; 10,7) • Điểm c(Vc;pc) Với Vc = 0,05 [dm3], pc = 1,89 [MN/m2] Vậy điểm c(0,05; 1,89), cbd(15; 75,5) • Điểm y(Vc; 0,85pz) Với Vc = 0,05 [dm3], 0,85pz = 4,25 [MN/m2] Vậy điểm y( 0,05; 4,25), ybd(15; 170) • Điểm z(Vc; pz) = (0,05; 5), zbd(15; 200) V i V V(m (dm3) m) n1 I 1Vc 1.5Vc 1,5 2Vc 2.5Vc 2,5 3Vc 3.5Vc 3,5 4Vc 4.5Vc 4,5 5Vc 5.5Vc 5,5 6Vc 6.5Vc 6,5 7Vc 7.5Vc 7,5 8Vc 0,05 15 1,00 0,07 22,5 1,73 0,09 30 2,55 0,12 37,5 3,45 0,14 45 4,41 0,16 52,5 5,43 0,19 60 6,50 0,21 67,5 7,62 0,24 75 8,78 0,26 82,5 0,28 0,31 0,33 0,35 0,38 9,99 11,2 90 12,5 97,5 13,8 105 15,1 112,5 16,5 120 Đường nén n 1/i Pc/in1 1,0 1,88 84 0,5 1,09 23 0,3 0,74 08 0,2 0,54 81 0,2 0,42 85 0,1 0,34 80 0,1 0,29 06 0,1 0,24 79 0,1 0,21 50 0,1 0,18 91 0,0 0,16 81 0,0 0,15 09 0,0 0,13 65 0,0 0,12 44 0,0 0,11 40 Đường giãn nở Pn (mm) i 1/i 75,5 1,00 1,00 43,7 1,66 0,60 29,6 2,38 0,42 21,9 3,14 0,32 17,1 3,95 0,25 13,9 4,79 0,21 11,6 5,66 0,18 9,9 6,55 0,15 8,6 7,48 0,13 7,6 8,42 0,12 6,7 9,39 10,3 11,3 12,4 13,4 0,11 6,0 5,5 5,0 4,6 SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang n2 n2 0,10 0,09 0,08 0,07 n2 Pz/i 5,00 00 3,01 20 2,10 22 1,59 05 1,26 64 1,04 44 0,88 39 0,76 29 0,66 87 0,59 36 0,53 25 0,48 18 0,43 91 0,40 29 0,37 16 Pgn (mm) 200,0 120,5 84,1 63,6 50,7 41,8 35,4 30,5 26,7 23,7 21,3 19,3 17,6 16,1 14,9 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) 8.5Vc 8,5 9Vc 0,40 0,42 9.5Vc 9,5 0,45 10Vc 10 10.4V 10, c 0,47 0,49 17,9 19,4 135 20,8 142,5 22,3 150 23,6 156 127,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,10 50 0,09 72 0,09 04 0,08 43 0,08 00 4,2 3,9 3,6 3,4 3,2 14,5 15,5 16,6 17,7 18,6 0,07 0,06 0,06 0,06 0,05 Bảng 1.1.4.3: Giá trị biểu diễn đồ thị công SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 0,34 45 0,32 08 0,29 98 0,28 12 0,26 77 13,8 12,8 12,0 11,2 10,7 1.1.4.5.Vẽ đồ thị Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo bước sau: + Chọn tỉ lệ xích + Vẽ hệ trục tọa độ đó: trục hoành biểu diễn thể tích xilanh, trục tung biểu diễn áp suất khí thể + Từ số liệu cho ta xác định được tọa độ điểm hệ trục tọa độ Nối tọa độ điểm bằng đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở + Vẽ đường biểu diễn trình nạp và trình thải bằng hai đường thẳng song song với trục hoành qua hai điểm Pa và Pr Ta có được đồ thị công lý thuyết + Hiệu chỉnh đồ thị công: Vẽ đồ thị brick phía đồ thị công Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ khoảng - cách từ Va đến Vc (R=S/2) - Tỉ lệ xích đồ thị Brick tính toán - Lấy về phía phải điểm O’ khoảng : OO’ - Dùng đồ thị Brick để xác định điểm: • • • • • Điểm mở sớm xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1=160 Điểm đóng muộn xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4=150 Điểm đóng muộn xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2=210 Điểm mở sớm xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3=480 Điểm đánh lửa sớm : c’ xác định từ Brick ứng với θs=170 • Điểm y (Vc, 0,85Pz)= y(0,05; 4,25) • Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz)= z(0,05; 5) - Áp suất cuối trình nén thực tế pc’’ Áp suất cuối trình nén thực tế thường lớn áp suất cuối trình nén lý thuyết sự đánh lửa sớm pc’’ = pc + ( py -pc ) pc’’ = 1,89 + ( 4,25 – 1,89 ) = 2,68 [MN/m2], Giá trị vẽ là 107,0 [mm] Nối điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở - Áp suất cuối trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp suất cuối trình giãn nở lý thuyết mở sớm xupap thải Pb’’ = pr + ( pb - pr ) Pb’’ = 0,1071 + ( 0,27 - 0,1071 ) = 0,19 [MN/m2] Giá trị vẽ là 7,5 [mm] Nối điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx - Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song với trục tung ứng với góc 10 độ đồ thi Brick cắt đường nạp pax tại r’’ Sau hiệu chỉnh ta nối điểm lại thì được đồ thị công thực tế + Sau có điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn hai điểm z’’ và b’’  Ý nghĩa đồ thị công: Biểu thị mối quan hệ áp suất và thể tích làm việc xylanh động ứng với vị trí piston Cho ta thấy được trình nạp, nén, cháy giản nở và thải xảy nào Đồng thời là cứ để xác định đồ thị: Pkt -α, P1-α, T, N, Z Do đó đồ thị công có ý nghĩa quan trọng tiên quyết, ảnh hưởng đến tính đắn toàn trình tính toán thiết kế động Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) 16: Bộ chia điện; 17: Van điều khiển tốc độ không tải; 18: Cảm biến vị trí bướm ga; 19: Vòi phun khởi động nguội; 20: Bộ điều chỉnh áp suất xăng; 21: Van chân không điều chỉnh áp suất xăng; 22: Vòi phun; 23: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 24: Cảm biến kích nổ; 25: Bộ ngắt vòi phun khởi động nguội; 26: Cảm biến ô xy Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm và đưa qua lọc nhiên liệu đến giảm rung có tác dụng hấp thụ dao động nhỏ áp suất nhiên liệu sự phun nhiên liệu gây ra, sau đó qua ống phân phối rồi đến vòi phun, cuối ống phân phối có ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất đường nhiên liệu (phía có áp suất cao) Nhiên liệu thừa được đưa trở lại bình xăng qua ống hồi … Các vòi phun phun nhiên liệu vào đường ống nạp tùy theo tín hiệu phun được ECU tính toán 3.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động các bộ phận chính 3.1.2.1 Bơm nhiên liệu: Kết cấu nguyên lý hoạt động: Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt thùng xăng, đó loại bơm này sinh tiếng ồn và rung động so với loại đường ống Các chi tiết bơm bao gồm: Mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van chiều, van an toàn và lọc được gắn liền thành khối Hình 3.2: Kết cấu bơm xăng điện 1:Van chiều; 2:Van an toàn; 3:Chổi than; 4:Rôto; 5:Stato;6,8:Vỏ bơm; 7,9:Cánh bơm; 10:Cửa xăng ra; 11:Cửa xăng vào Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm gạt nhiên liệu từ cửa vào (11) đến cửa (10) bơm, đó tạo được độ chân không tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa để đẩy nhiên liệu SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 56 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Van an toàn (2) mở áp suất vượt áp suất giới hạn cho phép (khoảng kG/cm2) Van chiều (1) có tác dụng động ngừng hoạt động Van chiều kết hợp với ổn định áp suất trì áp suất dư đường ống nhiên liệu động ngừng chạy, có thể dễ dàng khởi động lại Nếu không có áp suất dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hoá tại nhiệt độ cao gây khó khăn khởi động lại động Ðiều khiển bơm nhiên liệu: Bơm nhiên liệu hoạt động động chạy Ðiều này tránh cho nhiên liệu không bị bơm đến động trường hợp khóa điện bật ON động chưa chạy Hiện có nhiều phương pháp điều khiển bơm nhiên liệu • Khi động quay khởi động Dòng điện chạy qua cực ST2 khóa điện đến cuộn dây máy khởi động (kí hiệu ST) và dòng diện chạy từ cực STAcủa ECU (tín hiệu STA) Khi tín hiệu STA và tín hiệu NE được truyền đến ECU, transitor công suất bật ON, dòng điện chạy đến cuộn dây mở mạch (C/OPN), rơle mở mạch bật lên, nguồn điện cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động • Khi động khởi động Sau động khởi động, khóa điện được trở về vị trí ON (cực IG2) từ vị trí Start cực (ST), tín hiệu NE phát (động nổ máy), ECU giữ Tr bật ON, rơle mở mạch ON bơm nhiên liệu được trì hoạt động • Khi động ngừng Khi động ngừng, tín hiệu NE đến ECU động bị tắt Nó tắt Transistor, đó cắt dòng điện chạy đến cuộn dây rơle mở mạch Kết quả là, rơle mở mạch tắt ngừng bơm nhiên liệu SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 57 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Hình 3.3: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu 1:Cầu chì dòng cao; 2,6,8,9:Cầu chì; 3,4,10:Rơ le; 5:Bơm; 7:Khóa điện; 11:Máy khởi động 3.1.2.2 Bộ lọc nhiên liệu Lọc nhiên liệu lọc tất cả chất bẩn và tạp chất khác khỏi nhiên liệu Nó được lắp tại phía có áp suất cao bơm nhiên liệu Ưu điểm loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên loại lọc này có nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay trung bình khoảng 4500km Hình 3.4: Kết cấu lọc nhiên liệu 1:Thân lọc nhiên liệu; 2:Lõi lọc; 3:Tấm lọc; 4:Cửa xăng ra; 5:Tấm đỡ; 6:Cửa xăng vào Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) lọc, sau đó xăng qua phần tử lọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp lõi giấy khoảng 10µm Các tạp chất có kích thước lớn 10µm được giữ lại Sau đó xăng qua tấm lọc (3) tạp chất nhỏ SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 58 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) 10µm được giữ lại và xăng qua cửa (5) lọc là xăng tương đối sạch cung cấp trình nạp cho động 3.1.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga được lắp cổ họng gió Cảm biến này biến đổi góc mở bướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động tín hiệu mở bướm ga (VTA) Ngoài ra, số thiết bị truyền tín hiệu IDL riêng biệt.Các phận khác xác định nó tại thời điểm chạy không tải điện áp VTA này giá trị chuẩn 1-Cảm biến; 2-Bướm ga Hình 3-5: Cảm biến vị trí bướm ga Về bản chất, là biến trở thay đổi theo vị trí bướm ga Máy tính sử dụng thông tin này để điều chỉnh lượng phun cân độ mở bướm ga Trên dòng xe sử dụng hộp số tuần tự, vị trí bướm ga là thông số cần thiết để kiểm soát trình chuyển số Mô-đun kiểm soát cung cấp cho biến trở điện áp chuẩn, sự thay đổi điện trở làm thay đổi điện áp ra, tỷ lệ với độ mở bướm ga Chế độ không tải ứng với điện áp thấp nhất, chế độ toàn tải là 4,5 V Nếu tốc độ không tải cao bình thường, có thể cảm biến vị trí bướm ga gặp vấn đề Hiện nay, có loại, loại tuyến tính và loại có phần tử Hall được sử dụng.Ngoài ra, đầu hệ thống được sử dụng để tăng độ tin cậy 3.1.2.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp Cảm biến lưu lượng khí nạp là cảm biến quan trọng nhất vì nó được sử dụng EFI kiểu L để phát hiện khối lượng thể tích không khí nạp SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 59 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Hình 3.6: Cảm biến lưu lượng khí nạp Tín hiệu khối lượng thể tích không khí nạp được dùng để tính thời gian phun bản và góc đánh lửa sớm bản Cảm biến lưu lượng khí nạp chủ yếu được chia thành loại: Các cảm biến để phát hiện khối lượng không khí nạp và cảm biến đo thể tích không khí nạp, cảm biến đo khối lượng và cảm biến đo lưu lượng không khí nạp có loại sau:  Cảm biến đo khối lượng khí nạp: Kiểu dây sấy  Cảm biến đo lưu lượng khí nạp:Kiểu cánh và kiểu gió xoáy quang học Karman Hiện hầu hết xe sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp khí kiểu dây nóng vì nó đo xác hơn, trọng lượng nhẹ và độ bền cao Hoạt động và chức kiểu dây sấy Hình 3.7: Cảm biến kiểu dây sấy 1-Nhiệt điện trở; 2-Dây sấy bằng platin; 3-Luồng không khí; 4-Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 5-Dây sấy; 6-Không khí nạp; 7-Dòng điện Như thể hiện hình minh họa, dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên.Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp.Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 60 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó tỷ lệ thuận với khối không khí nạp.Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó.Trong trường hợp cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thành điện áp, sau đó được truyền đến ECU động từ cực VG 3.1.2.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến vị trí bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống bàn đạp ga (góc) thành tín hiệu điện được chuyển đến ECU động Hình 3.8: Cảm biến vị trí bàn đạp ga Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy,cảm biến này truyền tín hiệu từ hai hệ thống có đặc điểm đầu khác Có hai loại cảm biến vị trí bàn đạp ga: loại tuyến tính và loại phần tử Hall 3.1.2.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến nhiệt độ nước được gắn nhiệt điện trở bên trong, mà nhiệt độ càng thấp, trị số điện trở càng lớn.Ngược lại, nhiệt độ càng cao, trị số điện càng thấp Và sự thay đổi về giá trị điện trở nhiệt điện trở này được sử dụng để phát hiện thay đổi về nhiệt độ nước làm mát SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 61 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Hình 3.9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ nước làm mát động Khi nhiệt độ nước làm mát động thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải, tăng thời gian phun, góc đánh lửa sớm, v.v nhằm cải thiện khả làm việc và để hâm nóng Vì vậy, cảm biến nhiệt độ nước không thể thiếu được hệ thống điều khiển động Thông số về nhiệt độ nước làm mát được máy tính sử dụng tính toán thời gian đánh lửa và lượng phun Ở vài xe, tín hiệu này còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả, ăn khớp quạt làm mát động Cấu tạo từ điện trở nhiệt, cảm biến được lắp sườn động cơ, tiếp xúc trực tiếp nước làm mát Mô-đun điều khiển đặt điện áp chuẩn 5V, nhiệt độ làm điện trở thay đổi, tín hiệu điện áp đầu cảm biến thay đổi theo Máy tính xác định nhiệt bằng cách đọc điện áp cảm biến dải từ V động lạnh, tới thấp V lên đến nhiệt độ hoạt động 3.1.2.7 Cảm biến vị trí trục cam,trục khuỷu (tín hiệu G và NE) Tín hiệu G và NE được tạo cuộn nhận tính hiệu, bao gồm cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu và đĩa tín hiệu rôto tín hiệu.Thông tin từ hai tín hiệu này được kết hợp ECU động để phát hiện đầy đủ góc trục khuỷu và tốc độ động Hai tín hiệu này không rất quan trọng hệ thống EFI mà còn quan trọng SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 62 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) cả hệ thống ESA Hình 3.10: Cảm biến vị trí trục cam,trục khuỷu  Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G) Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có Số là 1, số khác tuỳ theo kiểu động (Trong hình vẽ có răng) Khi trục cam quay, khe hở không khí vấu nhô trục cam và cảm biến này thay đổi Sự thay đổi khe hở tạo điện áp cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh tín hiệu G Tín hiệu G này được chuyển thông tin về góc chuẩn trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ cảm biến vị trí trục khuỷu để xác định DCT (điểm chết trên) kỳ nén xi lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu ECU động dùng thông tin này để xác định thời SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 63 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) gian phun và thời điểm đánh lửa  Cảm biến vị trí trục khuỷu (bộ tạo tín hiệu NE) Cảm biến vị trí trục khuỷu có hai chức năng, xác định tốc độ động và vị trí pit-tông để máy tính kiểm soát thời điểm đánh lửa và lượng nhiên liệu phun vào.Có cấu tạo giống máy phát điện mini, trục khuỷu quay làm từ trường qua cuộn dây cảm ứng thay đổi, phát sinh suất điện động.Máy tính đếm số xung điện giây để tính toán tốc độ quay.Bằng cách quy định thời điểm xuất hiện xung và vị trí pit-tông máy 1, máy tính biết được vị trí pit-tông còn lại, đưa lệnh điều khiển bu-gi đánh lửa Tín hiệu NE được ECU động sử dụng để phát hiện góc trục khuỷu và tốc độ động cơ.ECU động dùng tín hiệu NE và tín hiệu G để tính toán thời gian phun bản và góc đánh lửa sớm bản Đối với tín hiệu G, tín hiệu NE được tạo khe không khí cảm biến vị trí trục khuỷu và chu vi rôto tín hiệu NE được lắp trục khuỷu 3.1.2.8 Cảm biến ôxy Đặt đường ống xả, cảm biến có chức đo lượng oxy dư khí thải động Kết quả thu được làm sở điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu và không khí Khi được nung nóng, cảm biến trở thành pin, sản sinh tín hiệu điện áp tỷ lệ lượng oxy còn lại.Hàm lượng oxy cao thì điện áp thấp.Ngưỡng điện áp khoảng 200-800 mV, thời gian phản hồi khoảng 100 mili giây Cảm biến làm việc không tốt ảnh hưởng tới đặc tính làm việc động Khi tín hiệu điện áp thấp, nhiên liệu vào động tăng làm gia tăng mức tiêu thụ nhiên liệu, trầm SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 64 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) trọng hơn, chuyển đổi xúc tác có thể gặp nguy hiểm oxy thừa nhiều Tốc độ phản hồi cảm biến chậm ảnh hưởng tới đặc tính khí xả và tính kinh tế nhiên liệu Cảm biến có thể bị nhiễm bẩn, điện áp tăng cao Động làm việc tình trạng thiếu nhiên liệu 3.1.2.9 Bộ giảm rung động Áp suất nhiên liệu được trì tại 2,55 2,9 kg/cm2 tùy theo độ chân không đường nạp bằng ổn định áp suất Tuy nhiên có sự dao động nhỏ áp suất đường ống phun nhiên liệu Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ dao động này bằng lớp màng 3.1.2.10 Bộ ổn định áp suất Bộ điều chỉnh áp suất được bắt cuối ống phân phối Nhiệm vụ điều áp là trì và ổn định độ chênh áp đường ống Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp đến vòi phun phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp Lượng nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian tín hiệu phun, nên để lượng nhiên liệu được phun xác thì mức chênh áp xăng cung cấp đến vòi phun và không gian đầu vòi phun phải luôn giữ mức 2,9 kG/cm2 và điều chỉnh áp suất bảo đảm trách nhiệm này Hình 3.11: Sự điều chỉnh áp suất nhiên liệu theo áp suất đường ống nạp ổn định áp suất SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 65 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Hình 3.12: Kết cấu ổn định áp suất 1:Khoang thông với đường nạp khí; 2:Lò xo; 3:Van; 4:Màng; 5: Khoang thông với dàn ống xăng; 6:Ðường xăng hồi thùng xăng Nguyên lý làm việc ổn định Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối ấn màng (4) làm mở van (3) Một phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệu trở về thùng (6) Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng lò xo màng, áp suất nhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi Ðộ chân không đường ống nạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi, đó làm giảm áp suất nhiên liệu Nói tóm lại, độ chân không đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì áp suất nhiên liệu giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó Vì áp suất nhiên liệu A và độ chân không đường nạp B được trì không đổi Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo (2) ấn van (3) đóng lại Kết quả là van chiều bên nhiên liệu và van bên điều áp trì áp suất dư đường ống nhiên liệu 3.1.2.11 Vòi phun xăng điện từ Vòi phun động XGV6-0414 là loại vòi phun đầu dài, thân vòi phun có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, ống dẫn nhiên liệu đến vòi phun được nối bằng giắc nối nhanh Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào nắp quy lát gần cửa nạp xy lanh qua tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng Kết cấu nguyên lý hoạt động vòi phun SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 66 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Khi cuộn dây (4) nhận được tín hiệu từ ECU, lõi từ (7) bị kéo lên thắng được sức căng lò xo Do van kim và piston là khối nên van bị kéo lên tách khỏi đế van nó và nhiên liệu được phun Hình 3.13: Kết cấu vòi phun nhiên liệu 1:Thân vòi phun ;2:Giắc cắm; 3:Đầu vào; 4:Gioăng chữ O; 5:Cuộn dây; 6:Lò xo; 7:Lõi từ tính kim loại ; 8:Đệm cao su; 9:Van kim Lượng phun được điều khiển bằng khoảng thời gian phát tín hiệu ECU Do độ mở van được giữ cố định khoảng thời gian ECU phát tín hiệu, lượng nhiên liệu phun phụ thuộc vào thời gian ECU phát tín hiệu Mạch điện điều khiển vòi phun: Hiện có loại vòi phun, loại có điện trở thấp1,5-3Ω và loại có điện trở cao13,8Ω, mạch điện hai loại vòi phun này về bản là giống Điện áp ắc quy được cung cấp trực tiếp đến vòi phun qua khóa điện Các vòi phun được mắt song song Động XGv6-0414 với kiểu phun độc lập nên vòi phun nó có transitor điều khiển phun SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 67 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động XGV6-0414 1:Ắc quy; 2:Cầu chì dòng cao; 3:Khóa điện; 4:Cầu chì; 5:Vòi phun 3.2 THIẾT KẾ-TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 3.2.1 Tính toán bơm nhiên liệu Bơm nhiên liệu được dùng hệ thống nhiên liệu động là loại bơm cánh quạt, chọn lưu lượng bơm là 2,16 lít/phút với áp suất 300 kPa Ngoài bơm còn có thông số làm việc khác cần tính toán cột áp, công suất, hiệu suất Trước hết ta cần xác định cột áp bơm (H) bằng công thức sau: H = era − evao Pra − Pvao Vra2 − Vvao = + +y γ 2g Vì đường kính cửa bằng đường kính cửa vào nên ta có thể coi V = Vvào và khoảng cách y nhỏ nên có thể bỏ qua Do cột áp bơm có thể tính theo công thức: H= Trong đó: Pra − Pvao γ Pra = 300kPa = 0, Pvao = 0,1 [MN/m2 ] áp suất nhiên liệu tại cửa [MN/m2 ] áp suất nhiên liệu tại cửa vào γ = 7,1.10−3 [MN/m3] trọng lượng riêng chất lỏng SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 68 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) H= Pra − Pvao 0,3 − 0,1 = = 28 γ 7,1.10−3 Vậy : [m] Công suất thuỷ lực bơm được xác định theo công thức sau: N tl = γQH 1000 Với lưu lượng bơm [m /s] Q = 2,16 [l/phút] = 0,035.10-3 [m3/s] 0, 71.10 4.28.0, 035.10−3 Ntl = = 6,95.10 −3 1000 Vậy [kW] 3.2.2 Tính toán thời gian phun - Lượng phun nhiên liệu cung cấp cho động được kiểm soát thời gian phun t inj là thời gian kim phun mở - Thời gian mở kim phun được ECU động điều khiển thông qua tín hiệu từ cảm biến đặc biệt là tín hiệu tốc độ động và lưu lượng khí nạp vào động - Như lượng nhiên liệu phun vào xy lanh động phụ thuộc vào tốc độ động và lượng không khí nạp vào đông cơ: m' a Lst 30.n Z  - mf = + Trong đó: m’a: lượng không khí [Kg/s] n: tốc độ động [vòng/phút] Z: Số xy lanh Lst=14,7.tỉ lệ hòa trộn (14,7kg kk/1kg nl) Với động 1NZ-FE lượng phun nhiên liệu từ 47-58 cm3/ 15 giây Lượng nhiên liệu phun mf tỉ lệ với thời gian mở kim phun t inf và độ chênh lệch áp suất ∆P kim và kim (áp suất đường ống nạp) ρ f Aeff ∆P t inf ρf mf = ρf Trong đó: : khối lượng riêng nhiên liệu nhiên liệu [Kg/m3] Aeff - : tiết diện lỗ kim Ở kiểu phun đường ống nạp ∆P ≈ 3,1-3,5KG/cm2 Thời gian phun chế độ hoạt động nào đó động là: SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 69 Tính toán thiết kế động đốt (XGV6-0414) ≈ tinj m' a λ n Z λ0 - Ở chế độ hoạt động mà động hoạt động với tỉ lệ hòa khí lựa chọn xăng phun : t0 - tinj lượng m' a ≈ λ0 n Z Ở chế độ khác với λ ≠ λ0 , thời gian phun là: λ t0 ≈ λ0 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình hướng dẫn làm đồ án – Khoa khí giao thông, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng [1] Giáo trình Tính toán thiết kế động đốt – PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng [2] Giáo trình Nguyên lý động đốt – GS.TS Nguyễn Tất Tiến [3] Dung sai lắp ghép – PGS.TS Nguyễn Văn Yến [4] SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 70 [...]... Qmin, Qtb Là cơ sơ để SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp 11C4B Trang 35 Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414) xác định hệ số va đập biểu thị mức độ va đập của phụ tải ( χ = ), từ đó xác định được kết cấu ổ trục và trạng thái bề mặt PHẦN 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO Động cơ 2VZ- FE là loại động cơ V6, các... (DOHC), 24 van xả và van nạp ( 2 van xả và 2 van nạp cho mỗi xy lanh ) .Động cơ này được lắp trên xe với các thông số kỹ thuật sau: Thông số kỹ thuật Nhiên liệu Số xilanh - cách bố trí Số kỳ Đường kính×hành trình piston (mm×mm) Công suất cực đại/ số vòng quay (kw/vg/ph) Động cơ chọn 2VZ- FE Xăng 6-V6 4 87,5/69,5 Động cơ yêu cầu Xăng 6-V6 4 86,7/75,0 119/5800 103,5/4500 SVTH : Đặng Văn Chướng-Lớp... Ý nghĩa đồ thị mài mòn chốt khuỷu: biểu diễn trạng thái chịu lực của chốt khuỷu trong một chu trình công tác của động cơ Phản ánh được dạng mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu Xác định vùng chịu tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414) 1.2.2.8.Đồ thị khai triển Q(α) Từ đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu nhỏ thanh truyền tiến hành... công tác của động cơ đồng thời phản ánh dạng mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu, xác định vùng chịu lực bé nhất khi khoan lỗ dầu bôi trơn Đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất Áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng Để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta dùng các giả thuyết sau: − Tính toán động cơ ở tốc độ... biểu diễn của EFbd = = 1.2.2.2 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT , PJ , P1 -α  Vẽ Pkt - α + Đồ thị Pkt-α được vẽ bằng cách khai triển P theo α từ đồ thị công trong 1 chu trình của động cơ (Động cơ 4 kỳ: α=0,10,20, ,720o, động cơ 2 kỳ: α=0,5,10,15, , 360o) Nếu trục hoành của đồ thị khai triển nằm bằng với trục hoành của đồ thị công thì ta được P - α, Để được Pkt - α ta đặt trục hoành của... thị Pj: biểu diễn lực quán tính chuyển động thẳng ứng với mỗi góc quay trục khuỷu − Đồ thị P1: là đồ thị biểu diễn hợp lực của lực khí thể và lực quán tính chuyển động thẳng ứng với mỗi góc quay trục khuỷu Là căn cứ xác định đồ thị T, N, Z– α sau này 1.2.2.3 Đồ thị T,Z,N- α Ta có lực tác dụng trên chốt Piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể Nó... [m/s.mm] Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 với: R1 = R ω.= 0,04335×471,30 = 17,7 [m/s] Giá trị biểu diễn: R1bd= R1 17,7 = = 70,5[mm] µ v 0,2507 Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với: R2 = R ω.λ 2.µ vt = 0,0375× 471,30 × 0.25 2 × 0,2507 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính = 8,8 [mm] R1 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0,1,2 …18 Chia vòng tròn tâm O bán kính 1’, 2’…18’ theo chiều... đồ thị là: 0,0486 [MN/s2.mm] Và có: m= m' m' = Fpis πD 2 4 = [kg/m2] Đối với động cơ ô tô máy kéo: = m1 = (0,275÷0,350)mtt Chọn m1 = 0,28mtt = 0,28×1,1 = 0,308 [kg] m2 = (0,650÷0,725)mtt Chọn m2 = 0,7mtt = 0,7×1,1 = 0,77 [kg] m’ = m1 + mnpt = 0,308+0,8 = 1,108 [kg] Trong đó: m _ khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến mnpt _ khối lượng nhóm Piston mtt _ khối lượng nhóm thanh truyền... cho các điểm 0 o;10o;20o… trùng với trục O’z về phần dương (theo chiều ngược chiều kim đồng hồ), đồng thời đánh dấu các điểm mút của véc tơ Q0 , Q10 Q20 Q30 , , ,… của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0;10;20 Vì đây là động cơ 4 kỳ nên ta quay thêm một vòng nũa, tức là đến điểm 720 • Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp... o C α α B M Rλ/2 S=2R o x=f(α) o' D S μS = Đầu tiên ta chọn tỉ lệ xích: S 0,075 = = 0,000532 Vhbd 141  m   mm  ; μα = 2 [độ/mm] Vẽ đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2 = 0,0375 Lấy bán kính R bằng ½ khoảng cách từ Va đến Vc Lấy về phía phải điểm O’ tức về phía ĐCD một khoảng = OO’ λ.R 0,25 × 0,03755 = = 8,8[mm] 2.µ s 2.0,000532 Từ O vẽ OB ứng với các góc