Tài liệu Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4g94 lắp trên mitsubishi lancer 2.0

  • Số trang: 78 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 4435 |
  • Lượt tải: 3
tailieuonline

Tham gia: 31/07/2015

Mô tả:

Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, giữ vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường không cũng như trong nhiều ngành công nghiệp khác. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, tính toán và thiết kế người ta chia ra trong động cơ đốt trong cũng như trong ôtô ra nhiều hệ thống như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát... Mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định. Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ có ý nghĩa như vậy. Với ý nghĩa đó, em chọn đề tài tốt nghiệp là “Thiết kế hệ thông bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên xe MITSUBISHI 2.0”. Với những kiến thức do các thầy, cô truyền đạt kết hợp với việc sưu tầm tìm hiểu tài liệu có liên quan và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Đình Nghĩa, đến nay em đã hoàn thành đồ án được giao. Nhưng do trình độ hạn chế, tài liệu khó khăn nên trong quá trình thực hiện không thể không có những thiếu sót. Kính mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy cô trong khoa. Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực hiện Lê Văn Ấn 1 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1.NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN Ma sát và hao mòn giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết là hai hiện tượng không thể tránh được trong quá trình hoạt động của động cơ và ôtô. Hơn nữa điều kiện hoạt động của động cơ và ôtô rất nặng nhọc nên ma sát và mức độ hao mòn trên các bề mặt tiếp xúc là rất lớn. Trong động cơ để bao kín lưng của xéc măng luôn phải tì sát lên mặt gương xilanh sinh ra ma sát trượt trong điều kiện áp suất, vận tốc và nhiệt độ cao, đây chính là nguyên nhân giảm tuổi thọ của động cơ. Các bề mặt cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, chốt piston, các bề mặt trong của bạc lót đầu nhỏ và đầu to thanh truyền cũng chịu ma sát trượt rất lớn. Để giảm mức độ ma sát và hao mòn cần phải tránh sự tiếp xúc trực tiếp của các bề mặt chịu ma sát bằng cách dùng phương án và vật liệu bôi trơn thích hợp để hình thành các màng thủy động lực ngăn cách. 1.1.1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ quan trọng nhất hệ thống bôi trơn là cung cấp liên tục dầu nhờn cho các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết có chuyển động tương đối với nhau trong động cơ đồng thời làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục. Vì vậy chủng loại và tính năng hóa lý của dầu bôi trơn, lưu lượng và áp suất của dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn là những vấn đề rất quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn. Dầu nhờn bôi trơn dùng cho động cơ đốt trong có bốn công dụng chính sau đây: Bôi trơn mặt ma sát, làm giảm công suất ma sát. Khi bôi trơn bề mặt ma sát, dầu nhờn đóng vai trò như một chất đệm ngăn cách hai mặt ma sát không tiếp xúc trực tiếp với nhau, chính căn cứ vào tính chất vật lý này ta phân loại ma sát trượt của ổ trục thành các loại: + Ma sát khô ( xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát không có dầu nhờn, các mặt ma sát tiếp xúc trực tiếp với nhau). + Ma sát ướt (xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát có một lớp dầu bôi trơn, khiến trong quá trình chuyển động các mặt ma sát hoàn toàn không tiếp xúc trực tiếp với nhau). 2 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 + Ma sát nửa khô hoặc nửa ướt (xảy ra khi màng dầu nhờn ngăn cách mặt ma sát bị phá hoại. Mặt ma sát tiếp xúc cục bộ ở những vùng màng dầu nhờn bị phá hoại ). + Ma sát tới hạn (Là trạng thái trung gian giữa ma sát khô và ma sát ướt. Khi xảy ra ma sát tới hạn, trên mặt ma sát tồn tại một màng dầu rất mỏng màng dầu này chịu tác dụng của lực phân tử của bề mặt kim loại nên bám chặt trên bề mặt kim loại và mất khả năng lưu động). Hệ thống bôi trơn đảm bảo cung cấp dầu để các ổ trục làm việc ở trạng thái ma sát ướt. Hệ số ma sát thường nhỏ hơn hệ số ma sát khô từ hai đến năm lần. Ví dụ khi ở trạng thái ma sát ướt, hệ số ma sát ướt của thép với babít là 0,05 trong khi đó ở ma sát khô là 0,25. Hệ số ma sát của thép với đồng khi ma sát khô là 0,15 nhưng khi ma sát ướt đã giảm xuống 0,01. - Làm mát ổ trục. Sau một thời gian làm việc, công sinh ra từ quá trình cháy, do tổn thất ma sát sẽ chuyển thành nhiệt năng. Chính nhiệt năng này làm cho nhiệt độ của ổ trục tăng lên rất cao. Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát nóng dần lên quá nhiệt độ giới hạn cho phép, sẽ làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong vênh chi tiết... Dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trò làm mát ổ trục, tải nhiệt do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của ổ trục. - Tẩy rửa bề mặt ma sát. Khi hai chi tiết kim loại ma sát với nhau, các mạt kim loại sẽ sinh ra trên các bề mặt ma sát, làm tăng mài mòn. Nhưng nhờ có lưu lượng dầu đi qua bề mặt ma sát đó, các mạt kim loại và cặn bẩn ở trên bề mặt được dầu mang đi, làm cho bề mặt sạch, giảm lượng mài mòn. - Bao kín buồng cháy. Do có lớp dầu giữa khe hở xylanh và piston, giữa xéc măng và rãnh xéc măng nên giảm được khả năng lọt khí xuống các-te. Ngoài bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn còn có tác dụng như lớp bảo vệ chống ăn mòn hoá học. 1.1.2. Yêu cầu Để đảm bảo động cơ làm việc ổn định, tất cả các cụm chi tiết đều phải đảm bảo cần được bôi trơn đáp ứng yêu cầu nhất định về chế độ hoạt động, có các bề mặt ma sát cần 3 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 được bôi trơn ở xa đường dầu chính vì vậy đòi hỏi hệ thống bôi trơn phải cung cấp đủ dầu đến các bề mặt làm việc của chi tiết động cơ. Dầu bôi trơn trong động cơ làm việc luôn ở trạng thái thay đổi về nhiệt, vì vậy để đáp ứng được yêu cầu của các bề mặt làm việc của các chi tiết, chất lượng dầu bôi trơn phải đảm bảo ở trạng thái tốt nhất. Nếu chất lượng dầu không tốt sẽ gây cản trở quá trình hình thành màng dầu giữa các bề mặt ma sát. Tổn thất dầu bôi trơn là nhỏ nhất. Để đáp ứng được yêu cầu này các cơ cấu, bộ phận như là: bơm dầu phải đáp ứng cung cấp đủ lượng dầu với áp suất cần thiết để đi bôi trơn các mặt ma sát, các bộ phận như két làm mát, lọc dầu đảm bảo gây trở lực cho dầu với mức thấp nhất, đường ống dẫn dầu không bị rò rỉ. 1.2. CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Chọn phương án bôi trơn cho động cơ đốt trong sẽ tùy thuộc vào tính năng tốc độ, công suất, mức độ phụ tải trên ổ trục và công dụng của động cơ đốt trong. Nói chung, khi thiết kế hệ thống bôi trơn cho động cơ đốt trong có thể chọn một trong các phương án bôi trơn dưới đây: 1.2.1. Bôi trơn bằng phương án vung té dầu Phương án bôi trơn này thường dùng trong các động cơ xi lanh nằm ngang có kết cấu rất đơn giản, hoặc một vài loại động cơ một xi lanh kiểu đứng, dùng phương pháp vung té và nhỏ dọt như động cơ Becna, Slavia kiểu cũ... 4 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu a- Bôi trơn vung té trong động cơ nằm; b- Bôi trơn vung té trong động cơ đứng; c- Bôi trơn vung té có bơm dầu đơn giản; 1- Bánh lệch tâm; 2- Piston bơm dầu; 3- Thân bơm; 4-Cácte; 5- Điểm tựa; 6- Máng dầu phụ Ưu điểm của phương án này là kết cấu của hệ thống bôi trơn rất đơn giản nhỏ gọn, dễ bố trí, giá thành rẻ do hệ thống ít các chi tiết, dễ bảo dưỡng sửa chữa. Nhược điểm của phương án bôi trơn này rất lạc hậu, tuổi thọ dầu giảm nhanh, dầu không đủ áp lực nên thường ổ trục không được bôi trơn đầy đủ, không ổn định nên ít dùng, mặt khác do va đập dầu thường bị lão hóa nhanh, suất tiêu hao dầu nhờn cao. Hiện nay, phương án này rất ít dùng. Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn được chứa trong các-te (4), khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền múc hắt tung lên. Nếu múc dầu trong các-te bố trí cách xa thìa múc của đầu to thanh truyền thì hệ thống bôi trơn có dùng thêm bơm dầu kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ (6), sau đó dầu nhờn mới được hắt tung lên. Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu lên một lần. Các hạt dầu vung té ra 5 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 bên trong khoảng không gian của cácte sẽ rơi tự do xuống các mặt ma sát của ổ trục. Để đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các vách ngăn bên trên ổ trục thường có các gân hứng dầu khi dầu tung lên. 1.2.2. Phương án bôi trơn cưỡng bức Trong các động cơ đốt trong hiện nay, gần như tất cả đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức, dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn từ nơi chứa dầu, được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần như đảm bảo tốt tất cả các yêu cầu về bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát ổ trục của hệ thống bôi trơn. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức của động cơ nói chung bao gồm các thiết bị cơ bản sau: Thùng chứa dầu hoặc cácte, bơm dầu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, két làm mát dầu nhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo nhiệt độ của dầu nhờn, ngoài ra còn có các van. Tuỳ theo vị trí chứa dầu nhờn, ta phân hệ thống bôi trơn cưỡng bức thành hai loại: Hệ thống bôi trơn cácte ướt (dầu chứa trong cácte) và hệ thống bôi trơn cácte khô (dầu chứa trong thùng dầu bên ngoài cácte). Căn cứ vào hình thức lọc, hệ thống bôi trơn cưỡng bức lại phân thành hai loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm và hệ thống bôi trơn dùng lọc ly tâm (toàn phần và không toàn phần)...Ta lần lượt khảo sát từng loại như sau: 1.2.2.1. Bôi trơn cưỡng bức các te ướt Phạm vi sử dụng: Hệ thống bôi trơn các loại động cơ đốt trong ngày nay hầu hết dùng phương án bôi trơn cưỡng bức do dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định nên có thể đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy rửa mặt ma sát của ổ trục. Hệ thống bôi trơn cácte ướt thường dùng trên động cơ ôtô làm việc trong địa hình tương đối bằng phẳng (vì ở loại này khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng). 6 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức các te ướt: 6 11 7 10 12 14 8 13 9 15 5 4 16 3 2 1 17 Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cácte ướt 1- Phao hút dầu; 2- Bơm dầu nhờn; 3- Lọc thô; 4,5- Van an toàn; 6- Đồng hồ đo áp suất dầu nhờn; 7- Piston; 8- Trục khuỷu; 9- Đường dầu lên chốt khuỷu; 10- Đường dầu chính; 11- Trục cam; 12- Lọc tinh; 13- Nắp đổ dầu; 14- Thước thăm dầu; 15- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 16- Két làm mát dầu; 17- Van hằng nhiệt Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn chứa trong cácte được bơm dầu 2 hút qua phao hút dầu 1(vị trí phao hút nằm lơ lững ở mặt thoáng của dầu để hút được dầu sạch và không cho lọt bọt khí ), sau đó dầu đi qua lọc thô 3, khi đi qua bầu lọc thô, dầu được lọc sạch sơ bộ. Các tạp chất cơ học có kích cỡ các hạt lớn, tiếp theo đó dầu nhờn được đẩy vào đường dầu chính (10) để chảy đến các ổ trục khuỷu, ổ trục cam (8, 11)... Đường dầu (9) trong trục khuỷu đưa dầu lên bôi trơn ở chốt, ở đầu to thanh truyền rồi theo đường dầu lên bôi trơn chốt piston. Nếu như không có đường dầu trên thanh truyền thì đầu nhỏ trên thanh truyền phải có lỗ hứng dầu. Trên đường dầu chính còn có các đường dầu đưa dầu đi bôi trơn các cơ cấu phối khí... Một phần dầu (khoảng 15 ÷ 20% lượng dầu bôi trơn do bơm dầu cung cấp) đi qua bầu lọc tinh (12) rồi trở về lại cácte. 7 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Bầu lọc tinh có thể được lắp gần bầu lọc thô hoặc để xa bầu lọc thô, nhưng bao giờ cũng lắp theo mạch rẽ so với bầu lọc thô. Đồng hồ 6 báo áp suất và đồng hồ (15) báo nhiệt độ của dầu nhờn. Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lên cao quá 80 0C, vì do độ nhớt giảm sút, van điều khiển (17) sẽ mở để dầu nhờn đi qua két làm mát dầu nhờn (16). Sau một thời gian làm việc bầu lọc thô có thể bị tắt do quá tải, van an toàn (4) của bầu lọc thô được dầu nhờn đẩy mở ra, dầu lúc này không thể qua bầu lọc thô mà trực tiếp đi vào đường dầu chính (10). Để đảm bảo áp suất dầu bôi trơn có trị số không đổi trên cả hệ thống, trên hệ thống bôi trơn có lắp van an toàn (5). Ngoài việc bôi trơn các bộ phận trên, để bôi trơn các bề mặt làm việc của xilanh, piston...người ta kết hợp tận dụng dầu vung ra khỏi ổ đầu to thanh truyền trong quá trình làm việc ở một số ít động cơ, trên đầu to thanh truyền khoan một lỗ nhỏ để phun dầu về phía trục cam tăng chất lượng bôi trơn cho trục cam và xilanh. Ưu điểm: Cung cấp khá đầy đủ dầu bôi trơn cả về số lượng và chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống bôi trơn tương đối cao. Nhược điểm: Do dùng cácte ướt (chứa dầu trong cácte ) nên khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng. Vì vậy lưu lượng dầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu. 1.2.2.2. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô Chỉ khác bôi trơn cưỡng bức cácte ướt là ở trong hệ thống này có thêm hai bơm hút dầu từ cácte về thùng chứa, sau đó bơm (3) mới chuyển dầu đi bôi trơn. Trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt, nơi chứa dầu đi bôi trơn là cácte, còn ở đây là thùng chứa dầu. Van (13) thường mở. Do dầu chứa trong thùng bên ngoài các te nên động cơ có thể làm việc với độ nghiêng lớn mà không sợ thiếu dầu như loại các te ướt. Hệ thống các động cơ diesel dùng trên ôtô, máy kéo, máy ủi hay làm việc ở độ nghiêng lớn thường dùng hệ thống bôi trơn các te khô Van 13 trên hệ thống sẽ đóng lại khi nhiệt độ của dầu cao, áp suất đóng mở van này thường điều chỉnh vào khoảng 0.15 ÷ 0.2 MN/m2 ( 1,5 ÷ 2 Kg/cm2) 8 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Ưu điểm: Cácte chỉ hứng và chứa dầu tạm thời, còn thùng dầu mới là nơi chứa dầu để đi bôi trơn nên động cơ có thể làm việc ở độ nghiên lớn mà không sợ thiếu dầu, dầu được cung cấp đầy đủ và liên tục. Nhược điểm: Kết cấu phức tạp hơn, giá thành tăng lên do phải thêm đến 2 bơm dầu hút dầu cácte qua thùng, thêm đường dầu và bố trí thùng dầu sao cho hợp lý. Sơ đồ hệ thống bôi trơn các te khô: 8 10 9 12 13 11 6 7 14 3 1 16 15 5 1 4 3 2 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte khô 1- Phao hút dầu; 2- Van an toàn; 3- Bơm dầu; 4- Lọc thô 5- Van an toàn của bầu lọc; 6Trục khuỷu; 7- Đường dầu lên chốt khuỷu; 8- Đồng hồ đo áp suất dầu nhờn; 9- Piston ; 10Trục cam; 11- Bầu lọc tinh; 12- Két làm mát dầu; 13- Van hằng nhiệt; 14- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu nhờn; 15- Thùng dầu; 16-cácte Trong một số động cơ cỡ lớn, động cơ tĩnh tại và tàu thủy người ta gắn thêm bơm tay hoặc bơm điện cung cấp dầu nhờn đến các bề mặt ma sát và điền đầy các đường ống dẫn trước khi động cơ khởi động động cơ. Để đảm bảo bôi trơn cho bề mặt làm việc của xi lanh người ta thường dùng van phân phối cung cấp dầu nhờn vào một số điểm xung quanh xi lanh. Lỗ dầu thường khoan trên lót xi lanh Dầu nhờn theo đường khoan trên thân máy lên trụ đòn bẩy sau đó theo các đương dầu khoan trên đòn bẩy phun vào lò xo xu páp và đi bôi trơn đũa đẩy. 9 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 1.2.2.3. Pha dầu nhờn vào nhiên liệu Phương án bôi trơn này chỉ dùng để bôi trơn các chi tiết máy của động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng không khí hoặc nước. Dầu nhờn được pha vào trong xăng theo tỷ lệ 45% thể tích. Hỗn hợp của dầu nhờn và xăng đi qua bộ chế hoà khí, được xé nhỏ, cùng với không khí tạo thành khí hổn hợp. Khí hỗn hợp này được nạp vào cácte của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xilanh. Trong quá trình này, các hạt dầu nhờn lẩn trong khí hỗn hợp ngưng đọng bám trên bề mặt các chi tiết máy để bôi trơn các mặt ma sát. Cách bôi trơn này thực tế không cần hệ thống bôi trơn, thực hiện việc bôi trơn các chi tiết máy rất đơn giản, dễ dàng nhưng do dầu nhờn theo khí hỗn hợp vào buồng cháy nên dễ tạo thành muội than bám trên đỉnh piston, pha càng nhiều dầu nhờn, trong buồng cháy càng nhiều muội than, làm cho piston nhanh nóng, quá nóng, dể xảy ra hiện tượng cháy sớm, kích nổ và đoản mạch do bugi bị bám bụi than. Ngược lại, pha ít dầu nhờn, bôi trơn kém, ma sát lớn dễ làm cho piston bị bó kẹt trong xilanh. Phương án này rất đơn giản nhưng lại nhiều nhược điểm. Ngày nay, người ta quan tâm nhiều về vấn đề môi trường nên các loại động cơ này ít dùng và hệ thống bôi trơn kiểu này cũng không còn phổ biến. 1.2.2.4. Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp. Tức là kiểu bôi trơn vừa cưỡng bức vừa vung té. Trong đó thường bôi trơn các loại ổ trục bằng phương pháp cưỡng bức, còn bôi trơn các bề mặt rộng (như thành xylanh) hoặc các bề mặt ma sát nhỏ nhưng bố trí rải rác (như dàn cò mổ) dùng phương pháp vung té. Nhiều động cơ sử dụng phương án bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền, ổ trục cam cũng dùng phương pháp vung té dầu từ đầu to. Sở dĩ phải làm như vậy vì kiểu bôi trơn cưỡng bức hoàn toàn sẽ rất phức tạp. Mặc dù nó có ưu điểm nổi bật là đảm bảo tốt chế độ bôi trơn các bề mặt ma sát. Để làm giảm sự sủi bọt (làm tăng sự ôxy hoá của dầu) ở nhiều động cơ, đáy cácte được ngăn cách với phần trên bởi lưới lọc hoặc một tấm thép có lỗ. Phía dưới có hàn các tấm dùng để giữ cho dầu khỏi chảy về một phía (khi hãm máy hoặc lấy đà). Ở các động cơ ôtô, máy kéo có cấu tạo hiện đại, mạch dầu được làm dưới dạng các rãnh khoan. Vì việc dẫn dầu bằng ống có nhiều nhược điểm nên hệ thống làm việc không 10 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 được chắc chắn. Ví dụ như khi lắp ống có thể bị bẹp, méo và trong quá trình sử dụng ống có thể bị nứt vỡ gây nguy hiểm cho động cơ. Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 4G94 2.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 4G94 Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật động cơ 4G94, [7] THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ Nhiên liệu Xăng Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí i/ τ 4/ 4/ thẳng hàng Thứ tự làm việc 1-3-4-2 Tỷ số nén ε 9,5 Đường kính x hành trình piston (mm x mm) DxS 81,5 x 95,8 Công suất cực đại / số vòng quay (kW / vg / ph) Ne / n 92/ 5500 Mô men cực đại / số vòng quay (N.m / vg /ph) MN / n 173/ 4250 α1 2 α2 58 α3 58 α4 10 Góc phân phối khí (độ) Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức các te ướt Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng Hệ thống phân phối khí Hệ thống nhiên liệu SOHC, Dẫn động đai Phun nhiên liệu điều khiển bằng điện tử Dung tích xi lanh (cc) 1.999 11 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Giới thiệu chung động cơ 4G94: Xe MITSUBISHI LANCER 2.0 là loại xe du lịch 5 chỗ ngồi, dùng cho gia đình và cơ quan….sử dụng loại động cơ 4G94, loại xe này đã được sử dụng rất tốt và đạt hiệu quả cao về tính kinh tế và tiện ích phục vụ đời sống sinh hoạt và đi lại của con người. Tại Việt Nam, mẫu xe Mitsubishi Lancer đã từng được phân phối với các phiên phiên bản như Lancer Gala, Lancer 1.6MT và Lancer 2.0. Hình 2.1: Mặt cắt dọc động cơ 4G94 12 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Hình 2.2: Mặt cắt ngang động cơ 4G94 1- cò mổ; 2-trục cam; 3-vòi phun; 4-đường ống nạp; 5-trục khuỷu; 6-lọc dầu; 7-xupap; 8đường ống xả; 9-piston Động cơ 4G94 là động cơ xăng, 4 kỳ, lắp trên xe ôtô Mitsubishi lancer 2.0 của hãng Mitsubshi. Động cơ gồm 4 xylanh bố trí thẳng hàng thứ tự làm việc là 1-3-4-2. có 16 van nhưng chỉ sử dụng một cam đặt phía trên SOHC. Động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử gúp tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu với mọi chế độ hoạt động của động cơ. Công suất động cơ 92 KW, số vòng quay lớn 5500 vòng/phút, tỷ số nén cao 9.5, Động cơ 4G94 sử dụng loại buồng cháy thống nhất, động cơ được chế tạo với kích thước nhỏ gọn mang tính cộng nghệ cao. Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, có một trục cam được bố trí trên đầu quy lát. 13 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Thân máy cũng giống các động cơ lắp trên xe du lịch khác, ở chỗ chế tạo bằng thép hợp kim tốt, có bố trí hệ thống bôi trơn và làm mát phù hợp, có gân nhằm tạo sự cứng vững 2.2. ĐẶC ĐIỂM CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA ĐỘNG CƠ 4G94 2.2.1. Piston Pít tông được đúc bằng hợp kim nhôm có hàm lượng đi ô xít cao. Phần đỉnh đầu piston được làm lõm tạo thành không gian buồng cháy hình chêm. Hình 2.3: Piston động cơ 4G94 1-đỉnh piston, 2-rãnh lắp xéc măng khí, 3-rãnh lắp xéc măng dầu,4-lỗ chốt piston,5-thân piston Bảng 2-2. Thông số chính của piston Đường kính ngoài piston mm 81,5 Khe hở piston và xylanh mm 0,02 ÷0,04 Hành trình piston mm 95,8 Và vì vật liệu bằng nhôm nên tổn thất ma sát giữa xylanh và piston nhôm nhỏ. Hợp kim nhôm còn có hệ số dẫn nhiệt lớn nên nhiệt độ đỉnh piston nhôm thường thấp hơn các vật liệu khác nên có thể giảm hiện tượng kích nổ. Phần đỉnh piston được thiết kế dạng lõm để cải thiện chất lượng cháy. Thân pít tông còn gia công 3 rãnh để lắp xéc măng khí và xéc măng dầu. Trong rãnh xéc măng dầu có gia công lỗ dẫn dầu bôi trơn. 2.2.2. Thanh truyền Nhóm thanh truyền bao gồm: thanh truyền, bulông thanh truyền và bạc. 14 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu. Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên piston xuống trục khuỷu để làm quay trục khuỷu. Trong quá trình làm việc thanh truyền chịu tác dụng của lực khí thể trong xy lanh, lực quán tính của thanh truyền, lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston. Hình 2.4: Thanh truyền động cơ 4G94 1-Đầu nhỏ thanh truyền ; 2- Thân thanh truyền; 3-Bulông thanh truyền; 4-Nắp đầu to thanh truyền Thanh truyền và nắp đầu to thanh truyền được chế tạo rời nhau. Nắp đầu to thanh truyền được gia công với thân thanh truyền vì vậy không lắp lẫn các nắp đầu to thanh truyền với nhau được. Đầu to thanh truyền có bạc dạng hai nửa được lắp với nắp đầu to thanh truyền nhờ hai bu lông. Bulông thanh truyền là loại bulông chỉ chịu lực kéo, có mặt gia công đạt độ chính xác cao để định vị. . Thân thanh truyền có tiết diện hình chữ I 2.2.1. Trục khuỷu Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất. Nó có nhiệm vụ tiếp nhận lực khí thể truyền từ piston xuống để tạo mômen quay cho động cơ tiếp. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính. Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kì nhất định nên có tính chất va đập 15 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 mạnh, gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn làm rung động cơ, gây mất cân bằng vì vậy trục khuỷu có yêu cầu: - Có độ cứng vững lớn, độ bền cao và trọng lượng nhỏ - Có tính cân bằng tốt, không xảy ra cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng - Độ chính xác cao trong gia công cơ khí - Kết cấu trục khuỷu phải bảo đảm tính cân bằng tốt Hình 2.5: Trục khuỷu động cơ 4G94 1-Đầu trục khuỷu, 2-lỗ dầu bôi trơn, 3-cổ trục 4-đối trọng,5-chốt khuỷu, 6-đuôi trục khuỷu Bảng 2-3. Thông số chính của trục khuỷu Đường kính ngoài cổ trục chính mm 50 Đường kính ngoài cổ trục mm 47 Trục khuỷu động cơ 4G94 có năm cổ trục và bốn cổ chốt. Trên các má khuỷu có bố trí các đối trọng có tác dụng để làm giảm phụ tải cho ổ trục và cổ trục, má khuỷu và đối trọng được chế tạo liền với má khuỷu. Ở đầu trục khuỷu có chế tạo rãnh then bán nguyệt để lắp bánh răng dẫn động bơm dầu và pu li bơm nước. Trong thân trục khuỷu có làm các rãnh dầu bôi trơn để cấp dầu tới các bề mặt ma sát giữa bạc lót và cổ trục cũng như cổ chốt. 2.3. CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ 4G94 2.3.1. Hệ thống làm mát Hệ thống làm mát bằng nước động cơ 4G94 là hệ thống kiểu tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, bao gồm áo nước, xylanh và nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt 16 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 gió,đường ống. Hệ thống làm mát sử dụng nước sạch có pha dung dịch phụ gia chống gỉ. Hệ thống làm mát động cơ được thiết kế giữ cho mọi chi tiết của máy có nhiệt độ thích hợp trong bất kỳ điều kiện vận hành nào . Bơm nước tạo áp suất cho nước làm mát và lưu thông nước đi khắp động cơ. Nếu nhiệt độ làm mát cao hơn nhiệt độ quy định, van hằng nhiệt sẽ mở để để nước làm mát đi qua bộ tản nhiệt và được làm mát bằng gió. Bơm nước là loại ly tâm và được dẫn động bằng đai từ trục khủy. Bộ tản nhiệt là loại cạnh xếp dòng chảy xuôi Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 4G94 1: Két nước; 2:Van hằng nhiệt; 3: Đường nước đến cổ họng gió; 4: Đường nước về Bảng 2-4. Thông số chính hệ thống làm mát Dung tích nước làm mát (tính cả 0,65 lít ở bình chứa) lít 6,0 Nhiệt độ van hằng nhiệt bắt đầu mở Độ 80,5-83,5 Nhiệt độ van hằng nhiệt mở hoàn toàn Độ 95 Nước làm mát được đưa đến các áo nước để làm mát bằng bơm nước và sau đó đưa về bộ tản nhiệt để làm mát nước. Khi nước làm mát có nhiệt độ không quá cao so với nhiệt độ động cơ thì van hằng nhiệt sẽ đóng không cho nước đến két làm mát. 17 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 2.3.2. Hệ thống phân phối khí Hình 2.7. Xu páp và bố trí xupap động cơ 4G94 1- đế xupap ; 2- xupap ; 3- ống dẫn hướng xupap; 4- lò xo xupap ; 5- phớt chắn dầu ; 6- đĩa lò xo trên ; 7 – móng hãm ; 8- vít điều chỉnh khe hở nhiệt ; 9- đuôi xupap ; 10- đĩa lò xo dưới. Bảng 2-5. Thông số chính của xupap Góc đặt xupap Chiều dài xupap hút Độ 45 mm 110,15 Xả 113,7 Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngoài trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xylanh động cơ trong kỳ nạp. Cơ cấu phân phối khí cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Đóng mở đúng thời gian quy định. + Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông. + Khi đóng phải đóng kín, xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp. + Ít mòn, tiếng kêu bé. + Dễ điều chỉnh và sửa chữa. 18 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 Cơ cấu phân phối khí động cơ 4G94 gồm một trục cam dẫn động trực tiếp xupáp thông qua con đội thủy lực. Đặc điểm của hệ thống phối khí loại này là không có bộ phận đũa đẫy. Với hệ thống phối khí như thế phần nắp động cơ đơn giản và gọn hơn, hiệu suất làm việc cũng cao hơn hệ thống phối khí không có bộ phận đũa đẫy và khe hở nhiệt ít bị thay đổi hơn. Đặc biệt trên mỗi động cơ có 4 xupáp gồm 2 xupáp nạp và 2 xupáp thải, với kết cấu như thế này quá trình nạp sẽ nạp nhiều hơn và quá trình thải sẽ thải sạch hơn. 2.3.3. Hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu động cơ 4G94 là hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển bằng điện tử (MPI). Lượng nhiên liệu được cung cấp vào xy lanh phụ thuộc vào tình trạng hoạt động của động cơ.Các tín hiệu từ các cảm biến gửi về ECU dưới dạng các xung điện áp và được ECU tính toán và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành là vòi phun điện từ. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu. Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn. Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 4G94 19 Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0 2.3.5. Hệ thống đánh lửa Động cơ 4G94 sử dụng hệ thống đánh lửa điện tử với hai transistor điều khiển thời điểm đánh lửa của bốn bugi transistor A điều khiển bugi 1 và 4, transistor B điều khiển bugi 3 và 2 ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến và tính toán thời điểm đánh lửa phù hợp với thứ tự nổ của động cơ Hình 2.9: Hệ thống đánh lửa động cơ 4G94 2.3.6. Hệ thống bôi trơn Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu bôi trơn đến các chi tiết chuyển động quay và trượt của động cơ sao cho chúng có thể làm việc êm dịu, tránh mài mòn. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc làm mát. Hệ thống bôi trơn gồm có các chi tiết chính sau: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte. Động cơ 4G94 sử dụng hệ thống bôi trơn cưỡng bức bằng các te ướt. Bơm dầu có độ hở ngang là 0,04 - 0,1 [mm], độ hở hướng tâm là 0,1 - 0,18 [mm], độ hở cho phép là 0,06 0,18 [mm]. Dầu được bơm lên từ các te chứa dầu qua lọc rồi đến các ống dẫn dầu. Tại đây 20
- Xem thêm -