Phân tích động lực học của Động cơ đốt trong dựa trên Đồ thị Brick và Đồ thị p-α

Tính toán động lực học

+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy - giãn nở, xả. Từ các điểm chia tương ứng 00, 100, 200,… trên trục hoành của đồ thị p-α ta kẻ các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ. Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm trên hệ trục, nối các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu diễn: T = f( )α.

+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f( )α , lực pháp tuyến Z = f( )α và lực ngang N= f( )α cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống khác như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…. + Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm ai=(αi;∑Ti) bằng một đường cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T. Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục.

+ Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới. + Trong quá trình vẽ để dễ dàng xác định các toạ độ điểm ta nên đánh dấu các toạ độ điểm đồng thời ghi các số thứ tự tương ứng kèm theo. O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là một điểm bất kỳ nằm trên đường biểu diễn đồ thị phụ tải.

+ Từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ đường tròn (O,R) với bán kính tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu).

GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 1. Chọn động cơ

• Một số kết cấu chính
• Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát 1. Mục đích của hệ thống làm mát
• Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

Các lực này biến thiên theo chu kỳ, gây ra va đập mạnh các chi tiết của nhóm piston với xy lanh và thanh truyền làm cho piston bị biến dạng và đôi khi làm hỏng piston. Bạc lót đầu nhỏ được chế tạo bằng bimetal và được lắp vào đầu nhỏ dưới dạng lắp có độ dôi bằng cách ép vào đầu nhỏ thanh truyền, trong bạc có rãnh để chứa dầu bôi trơn. Trục khuỷu tiếp nhận lực tác dụng lên piston truyền qua thanh truyền và chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra ngoài.

Sau khi gia công người ta đậy kín các lỗ bằng các nút, tại đây dầu bôi trơn được lọc sạch thêm nhờ phương pháp ly tâm, đường kính lỗ dầu trên chốt khuỷu là: 5 [mm]. Từ đây dầu sẽ vào các đường dầu của thân máy và nắp xy lanh đi bôi trơn các ổ đỡ trục khuỷu, trục cam, bạc trục cò mổ, mặt trên của đũa với vít điều chỉnh rồi sau đó về lại cacte. Khi trong hệ thống bôi trơn có một bộ phận bị tắc, khi đó các van này sẽ tự động mở cho dầu bôi trơn trở về cacte đảm bảo cho áp suất dầu bôi trơn trong hệ thống luôn có giá trị cần thiết.

Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ .Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người ta làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấu cóc. Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷ 35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội.

Động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ.

Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 2UZ-FE

Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 2UZ-FE 1. Két làm mát

• Nắp két
• Bơm nước
• Quạt gió dẫn động bằng đai 1. Công dụng và yêu cầu
• Van hằng nhiệt
• Khớp chất lỏng

Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ra môi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt. Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2, do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo (11) gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào.

Công dụng của bơm nước là hút nước nguội từ thùng dưới của két giải nhiệt và đẩy nước tới các mạch vào bọng nước trong động cơ để làm mát động cơ .Trong động cơ 1TR-FE, bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định. Trục bơm quay nên bánh công tác quay và ngâm trong nước thì lượng nước nằm trong các rãnh giữa của cánh dưới tác dụng của lực ly tâm bị đẩy ra không gian nằm bên ngoài đường kính của bánh công tác (7). Khi nước trong rãnh bị văng ra xa tâm quay thì phần gần tâm quay, tại khu vực này tạo ra chân không (áp suất hút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang dưới của két nước và với không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt.

Sự dich chuyển này làm cho van chính mở ra, điều tiết lưu lượng nước làm mát đi qua két nước, nhiệt độ thích hợp được duy trì.Van chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng). - Tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch các cáu bẩn bám trên van, kiểm tra sự đóng mở của van theo nhiệt độ, nếu van đóng, mở ở nhiệt độ không đúng với yêu cầu cần phải thay thế. Ở hệ thống điều khiển quạt làm mát nhiều cấp tốc độ, khi động cơ chưa đủ nóng, ECU điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến điều hòa nhiệt độ và cảm biến tốc độ động cơ sẽ ngắt dòng điện qua các rơle, dòng điện từ các hộp phân phối công suất không đến mô tơ quạt, quạt không quay.

Khi động cơ bắt đầu ấm lên, khi đang ở chế độ chạy không tải, ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến điều khiển đóng rơle tốc độ thấp, các quạt quay ở tốc độ thấp còn khi có tải hoặc khi động cơ nóng lên quá mức, ECU điều khiển ngắt rơle tốc độ thấp và đóng rơle tốc độ cao, quạt quay ở tốc độ hai, tốc độ tăng và tiếng ồn tăng lên.