Đồ án Môn học: Kết cấu tính toán địa chính đô thị

130 34.8 40 37.8 50 -55.7 680 63.0 590 -37.1 500 35.1 410 -9.7 320 40.8 230 -34.0 140 30.1 50 32.4 60 -46.5 690 57.2 600 -39.9 510 26.6 420 -1.2 330 35.7 240 -38.7 150 23.6 60 16.8 70 -22.9 700 43.5 610 -39.6 520 17.7 430 11.7 340 22.2 250 -34.4 160 16.0 70 14.2 80 -1.0 710 22.8 620 -34.1 530 8.7 440 25.7 350 8.6 260 -30.6 170 8.1 80 8.2 90 15.2 720 0.0 630 -22.0 540 0.0 450 32.0 360 0.0 270 -22.0 180 0.0 90 3.2 100 26.6 10 -23.2 640 -6.9 550 -8.7 460 45.4 370 9.2 280 -8.8 190 -8.1 100 25.4 110 34.4 20 -43.2 650 11.1 560 -16.9 470 49.5 380 9.6 290 12.2 200 -16.0 110 40.7 120 36.0 30 -56.4 660 32.3 570 -24.9 480 47.9 390 4.2 300 20.9 210 -22.9 120 40.0 130 34.8 40 -60.1 670 53.6 580 -31.9 490 42.3 400 -3.8 310 32.8 220 -29.0 130 37.8 140 30.1 50 -55.7 680 63.0 590 -37.1 500 35.1 410 -9.7 320 40.8 230 -34.0 140 32.4 150 23.6 60 -46.5 690 57.2 600 -39.9 510 26.6 420 -1.2 330 35.7 240 -38.7 150 16.8 160 16.0 70 -22.9 700 43.5 610 -39.6 520 17.7 430 11.7 340 22.2 250 -34.4 160 14.2 170 8.1 80 -1.0 710 22.8 620 -34.1 530 8.7 440 25.7 350 8.6 260 -30.6 170 8.2 180 0.0 90 15.2 720 0.0 630 -22.0 540 0.0 450 32.0 360 0.0 270 -22.0 180 3.2 190 -8.1 100 26.6 10 -23.2 640 -6.9 550 -8.7 460 45.4 370 9.2 280 -8.8 190 25.4 200 -16.0 110 34.4 20 -43.2 650 11.1 560 -16.9 470 49.5 380 9.6 290 12.2 200 40.7 210 -22.9 120 36.0 30 -56.4 660 32.3 570 -24.9 480 47.9 390 4.2 300 20.9 210 40.0 220 -29.0 130 34.8 40 -60.1 670 53.6 580 -31.9 490 42.3 400 -3.8 310 32.8 220 37.8 230 -34.0 140 30.1 50 -55.7 680 63.0 590 -37.1 500 35.1 410 -9.7 320 40.8 230 32.4 240 -38.7 150 23.6 60 -46.5 690 57.2 600 -39.9 510 26.6 420 -1.2 330 35.7 240 16.8 250 -34.4 160 16.0 70 -22.9 700 43.5 610 -39.6 520 17.7 430 11.7 340 22.2 250 14.2 260 -30.6 170 8.1 80 -1.0 710 22.8 620 -34.1 530 8.7 440 25.7 350 8.6 260 8.2 270 -22.0 180 0.0 90 15.2 720 0.0 630 -22.0 540 0.0 450 32.0 360 0.0 270 3.2 280 -8.8 190 -8.1 100 26.6 10 -23.2 640 -6.9 550 -8.7 460 45.4 370 9.2 280 25.4 290 12.2 200 -16.0 110 34.4 20 -43.2 650 11.1 560 -16.9 470 49.5 380 9.6 290 40.7 300 20.9 210 -22.9 120 36.0 30 -56.4 660 32.3 570 -24.9 480 47.9 390 4.2 300 40.0 310 32.8 220 -29.0 130 34.8 40 -60.1 670 53.6 580 -31.9 490 42.3 400 -3.8 310 37.8 320 40.8 230 -34.0 140 30.1 50 -55.7 680 63.0 590 -37.1 500 35.1 410 -9.7 320 32.4 330 35.7 240 -38.7 150 23.6 60 -46.5 690 57.2 600 -39.9 510 26.6 420 -1.2 330 16.8 340 22.2 250 -34.4 160 16.0 70 -22.9 700 43.5 610 -39.6 520 17.7 430 11.7 340 14.2 350 8.6 260 -30.6 170 8.1 80 -1.0 710 22.8 620 -34.1 530 8.7 440 25.7 350 8.2 360 0.0 270 -22.0 180 0.0 90 15.2 720 0.0 630 -22.0 540 0.0 450 32.0 360 3.2 370 9.2 280 -8.8 190 -8.1 100 26.6 10 -23.2 640 -6.9 550 -8.7 460 45.4 370 25.4 380 9.6 290 12.2 200 -16.0 110 34.4 20 -43.2 650 11.1 560 -16.9 470 49.5 380 40.7 390 4.2 300 20.9 210 -22.9 120 36.0 30 -56.4 660 32.3 570 -24.9 480 47.9 390 40.0 400 -3.8 310 32.8 220 -29.0 130 34.8 40 -60.1 670 53.6 580 -31.9 490 42.3 400 37.8 410 -9.7 320 40.8 230 -34.0 140 30.1 50 -55.7 680 63.0 590 -37.1 500 35.1 410 32.4 420 -1.2 330 35.7 240 -38.7 150 23.6 60 -46.5 690 57.2 600 -39.9 510 26.6 420 16.8 430 11.7 340 22.2 250 -34.4 160 16.0 70 -22.9 700 43.5 610 -39.6 520 17.7 430 14.2 440 25.7 350 8.6 260 -30.6 170 8.1 80 -1.0 710 22.8 620 -34.1 530 8.7 440 8.2 450 32.0 360 0.0 270 -22.0 180 0.0 90 15.2 720 0.0 630 -22.0 540 0.0 450 3.2 460 45.4 370 9.2 280 -8.8 190 -8.1 100 26.6 10 -23.2 640 -6.9 550 -8.7 460 25.4 470 49.5 380 9.6 290 12.2 200 -16.0 110 34.4 20 -43.2 650 11.1 560 -16.9 470 40.7 480 47.9 390 4.2 300 20.9 210 -22.9 120 36.0 30 -56.4 660 32.3 570 -24.9 480 40.0 490 42.3 400 -3.8 310 32.8 220 -29.0 130 34.8 40 -60.1 670 53.6 580 -31.9 490 37.8 500 35.1 410 -9.7 320 40.8 230 -34.0 140 30.1 50 -55.7 680 63.0 590 -37.1 500 32.4 510 26.6 420 -1.2 330 35.7 240 -38.7 150 23.6 60 -46.5 690 57.2 600 -39.9 510 16.8 520 17.7 430 11.7 340 22.2 250 -34.4 160 16.0 70 -22.9 700 43.5 610 -39.6 520 14.2 530 8.7 440 25.7 350 8.6 260 -30.6 170 8.1 80 -1.0 710 22.8 620 -34.1 530 8.2 540 0.0 450 32.0 360 0.0 270 -22.0 180 0.0 90 15.2 720 0.0 630 -22.0 540 3.2 550 -8.7 460 45.4 370 9.2 280 -8.8 190 -8.1 100 26.6 10 -23.2 640 -6.9 550 25.4 560 -16.9 470 49.5 380 9.6 290 12.2 200 -16.0 110 34.4 20 -43.2 650 11.1 560 40.7 570 -24.9 480 47.9 390 4.2 300 20.9 210 -22.9 120 36.0 30 -56.4 660 32.3 570 40.0 580 -31.9 490 42.3 400 -3.8 310 32.8 220 -29.0 130 34.8 40 -60.1 670 53.6 580 37.8 590 -37.1 500 35.1 410 -9.7 320 40.8 230 -34.0 140 30.1 50 -55.7 680 63.0 590 32.4 600 -39.9 510 26.6 420 -1.2 330 35.7 240 -38.7 150 23.6 60 -46.5 690 57.2 600 16.8 610 -39.6 520 17.7 430 11.7 340 22.2 250 -34.4 160 16.0 70 -22.9 700 43.5 610 14.2 620 -34.1 530 8.7 440 25.7 350 8.6 260 -30.6 170 8.1 80 -1.0 710 22.8 620 8.2 630 -22.0 540 0.0 450 32.0 360 0.0 270 -22.0 180 0.0 90 15.2 720 0.0 630 3.2 640 -6.9 550 -8.7 460 45.4 370 9.2 280 -8.8 190 -8.1 100 26.6 10 -23.2 640 25.4 650 11.1 560 -16.9 470 49.5 380 9.6 290 12.2 200 -16.0 110 34.4 20 -43.2 650 40.7 660 32.3 570 -24.9 480 47.9 390 4.2 300 20.9 210 -22.9 120 36.0 30 -56.4 660 40.0 670 53.6 580 -31.9 490 42.3 400 -3.8 310 32.8 220 -29.0 130 34.8 40 -60.1 670 37.8 680 63.0 590 -37.1 500 35.1 410 -9.7 320 40.8 230 -34.0 140 30.1 50 -55.7 680 32.4 690 57.2 600 -39.9 510 26.6 420 -1.2 330 35.7 240 -38.7 150 23.6 60 -46.5 690 16.8 700 43.5 610 -39.6 520 17.7 430 11.7 340 22.2 250 -34.4 160 16.0 70 -22.9 700 14.2 710 22.8 620 -34.1 530 8.7 440 25.7 350 8.6 260 -30.6 170 8.1 80 -1.0 710 8.2 720 0.0 630 -22.0 540 0.0 450 32.0 360 0.0 270 -22.0 180 0.0 90 15.2 720 3.2 + Nhận thấy tổng T lặp lại theo chu kỳ 1800 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 00 đến 1800 sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại. + Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm bằng một đường cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T. ΣTtb Hình 6 : Đồ thị tổng + Sau khi đã có đồ thị tổng ta vẽ (đại diện cho mô men cản). Phương pháp xác định như sau: . 1.2.2.5. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của chốt khuỷu. 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. Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau: + 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. + Chọn tỉ lệ xích: (MN/m2.mm). (MN/m2.mm). + Dựa vào bảng tính . Ta có được toạ độ các điểm ứng với các góc α = 100 ; 200…7200. Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm từ cho đến . + Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thị biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. + 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. + Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích của piston). Từ công thức: Với: m2 : Khối lượng đơn vị của thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu. Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu là: m2’ = mtt – m1 = 1,2 – 0,336 = 0,864(kg) => Vậy: Từ gốc tọa độ O’của đồ thị lấy theo hướng dương của Z một khoảng: O’O = 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. Hình 1.8 - Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên dầu to thanh truyền. Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước như sau: + Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to là O. + Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tròn tâm O tại 0o. + Từ điểm 0o, ghi trên vòng tròn các điểm 0;1;2…36 theo chiều quay trục khuỷu (chiều kim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc ; … + Căn cứ vào λ= 0,25 dựa vào bảng phụ lục 9p sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ Đốt Trong - tập 1 có bảng xác định các góc như sau: α(độ) β(độ) (α+β)(độ) α(độ) β(độ) (α+β)(độ) α(độ) β(độ) (α+β)(độ) 0 0.00 0.000 130 11.04 141.04 250 -13.59 236.41 10 2.49 12.49 140 9.25 149.25 260 -14.25 245.75 20 4.91 24.91 150 7.18 157.18 270 -14.48 255.52 30 7.18 37.18 160 4.91 164.91 280 -14.25 265.75 40 9.25 49.25 170 2.49 172.49 290 -13.59 276.41 50 11.04 61.04 180 0.000 180.000 300 -12.50 287.50 60 12.50 75.50 190 -2.49 187.51 310 -11.04 298.96 70 13.59 83.59 200 -4.91 195.09 320 -9.25 310.75 80 14.25 94.25 210 -7.18 202.82 330 -7.18 322.82 90 14.48 104.48 220 -9.25 210.75 340 -4.91 335.09 100 14.25 114.25 230 -11.04 218.96 350 -2.49 347.51 110 13.59 123.59 240 -12.50 227.50 360 0.000 360.000 120 12.50 132.50 + Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng sao cho các điểm 0;1;2…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 ;;…của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0;1;2…72. + Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Cách xác định lực trên đồ thị phụ tải như sau: + Giá trị của lực tác dụng lên đầu to là dộ dài đoạn thẳng nối từ tâm O đến điểm trên đường vừa vẽ xong nhân với tỷ lệ xích. + Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài. + Điểm đặt lực là giao điểm của đường nối từ tâm O đến điểm tính với vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền. 1.2.2.7. Đồ thị khai triển véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu . Các bước vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền thực hiện theo các bước như sau: + Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm). . + Lập bảng: Quá trình lập bảng theo các bước như sau: - Xác định bằng cách đo khoảng cách từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tới các điểm ta nhận được các giá trị khác nhau của Q: ;;…, sau đó lập bảng . α (độ) Q (mm) α (độ) Q (mm) α (độ) Q (mm) α (độ) Q (mm) 0 168.2 190 117 370 15 550 121 10 162.5 200 115 380 36.5 560 119 20 155 210 113.5 390 51 570 165.5 30 144 220 108.5 400 60.5 580 114 40 124 230 104 410 63 590 108.5 50 103.2 240 99 420 57 600 101 60 85 250 86.5 430 56.5 610 90.1 70 68 260 76.5 440 63.5 620 79 80 55.5 270 66 450 71 630 65 90 62 280 58 460 89 640 57.5 100 72.5 290 59 470 102 650 58 110 81 300 67 480 111 660 74.5 120 96.5 310 81.5 490 116 670 101 130 104.5 320 101 500 120 680 127 140 110.5 330 110 510 122 690 144 150 114 340 108.5 520 122 700 157 160 117 350 96 530 122.2 710 161 170 117.2 360 89 540 123 720 168 180 118 + Vẽ đồ thị: Vì ở đây giá trị của Q có đơn vị là (mm). Do vậy để nhận được giá trị thật của Q ta có: . Vẽ hệ trục toạ độ OQα. Đặt các toạ độ điểm lên hệ trục toạ độ, dùng một đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta nhận được đồ thị khai triển véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu . Hinh: Đồ thị khai triển véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu . - Sau khi vẽ xong đồ thị ta xác định bằng cách đếm diện tích bao bởi đường Q với trục hoành α rồi chia diện tích này cho chiều dài của đồ thị theo trục hoành Qtb = = 99,693(mm) 1.2.2.8. Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Để vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo các bước như sau: + 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). + Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự theo chiều quy ước ngược chiều kim đồng hồ. + Từ các điểm 0,1,2…23 trên vòng tròn gạch cát tuyến O0; O1;O2,…,O23 cắt đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm a;b;c…. Ta lập được bảng phụ tải tác dụng lên điểm thứ i trong một chu trình làm việc của động cơ như sau (tính bằng mm): Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q’S 492 346 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Q'S 0 65 66 50 41 34 31 30 30,5 40,5 82,5 469 + Để vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta giả thiết như sau: Phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ định mức. Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200. Độ mài mòn tỉ lệ thuận với phụ tải. Không xét đến các điều kiện công nghệ và sử dụng, lắp ghép … Ví dụ: không xét đến ảnh hưởng của vật liệu, độ bóng, độ chặt lỏng, dầu mỡ bôi trơn. + Chọn tỉ lệ xích: Trong đó: . + Từ các giả thiết trên ta lập được bảng tổng phụ tải tác dụng trên các điểm 0;1;2…23 trong một chu trình như sau: Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 SQ(mm) 1460,5 1430 1389,5 1307 838 346 0 0 Điểm 8 9 10 11 12 13 14 15 SQ(mm) 0 65 131 181 222 256 287 317 Điểm 16 17 18 19 20 21 22 23 SQ(mm) 347,5 388 405,5 808,5 1250,5 1555,5 1521,5 1490,5 Các giá trị biểu diễn của tổng phụ tải tác dụng lên các điểm như sau: Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 SQbd 36,51 35,75 34,74 32,68 20,95 8,65 0 0 Điểm 8 9 10 11 12 13 14 15 SQbd 0 1,63 3,28 4,53 5,55 6,40 7,18 7,93 Điểm 16 17 18 19 20 21 22 23 SQbd 8,69 9,70 10,14 20,21 31,26 38,89 38,04 37,26 + Có được ta tiến hành thực hiện các bước vẽ đồ thị như sau: Vẽ đường tròn bán kính R = 80 (mm) tượng trưng cho chốt khuỷu. Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0,1,2…23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Đặt các giá trị từ đường tròn hướng về tâm theo thứ tự các điểm. Nối các điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thể hiện đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Hình1.10 - Đồ thị mài mòn chốt khuỷu. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO Chọn động cơ: Loại động cơ chọn là động cơ “2UZ – FE”, được lắp trên xe LAND CURISER200. Hình 2.1 xe LAND CURISER200. Động cơ sữ dụng trên xe là động cơ 2UZ – FE. Hình 2.2 Động cơ 2UZ-FE Các thông số kỷ thuật của xe LAND CURISER200 và động cơ 2UZ-FE. Động cơ 2UZ-FE kiểu V8 với góc nghiêng = 90o. Dung tích xilanh V = 4,7 lít, 32-xu páp. Động cơ sữ dụng trục cam kép treo (DOHC), với hệ thống điện tử VVT-I điều khiển trục cam nạp . Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i. Hệ thống điều khiển biến thiên chiều dài đường ống nạp AClS Hình 2.3 Kết cấu chung đông cơ Một số đặc điểm kết cấu nổi bật của động cơ 2UZ-FE. Pitston: Là nơi chịu lực khí thể, chịu nhiệt độ cao. Hình dạng đỉnh pitston quyết định sự hoà trộn của hổn hợp nhiên liệu. Vì vậy trong động cơ này dùng dạng pitston đỉnh lõm ít để tạo xoáy lốc nhẹ. Sữ dụng đầu phun dầu cho pitston. + Ngoài ra trong động cơ còn có một số hệ thống như: Bộ điều khiển bơm xăng, Hệ thống chuẩn đoán CAN, Hệ thống ECM (Bộ điều khiển trung tâm). Các cảm biến: + Cảm biến lưu lượng khí nạp. Được sữ dụng loại cảm biến khe cắm (slot-in). Cảm biến vị trí trục cam loại cảm ứng tư MRE Cảm biến tiếng gõ(kích nổ) lại dẹt Cảm biến vị trí bớm ga loại không tiếp xúc Cảm biến ôxy loại trụ Bảng thông số kỷ thuật của động cơ Động cơ 2UZ-FE Tỉ số nén 10,0 Thứ tự đánh lửa 1-8-4-3-6-5-7-2 Thời điểm phối khí xu páp nạp mở 25 đến -15 đóng 19 đến 59 xu páp xả mở 46 đóng 3 Tiêu chuẩn khí xả W EURO IV Số xy lanh và cách bố trí 8-xylanh, kiểu chữ V Cơ cấu xu páp 32-xu páp DOHC, dẫn động đai và bánh răng, VVT-i Buồng đốt kiểu Pentroof (mái nhà) Dung tích xy lanh 4664 (cm3) Đường kinh x hành trình 94x84 (mm) Công suất max W 211/5400 (KW/vg/p) Một số kết cấu chính. 2.3.1.Nắp máy: Hình 2.4 kết cấu nắp qui lát Cấu tạo: Được chế tạo bằng nhôm hợp kim. Buồng đốt có góc hẹp dần giảm tiếng gõ và tăng hiệu suất Sử dụng bu lông xiết biến dạng dẻo ghép với thân máy 2.3.2. Xylanh, pistong và thanh truyền Hình 2.5 Xylanh, pistong, thanh truyền 2.3.2.1. Điều kiện làm việc của nhóm piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ. Trong quá trình làm việc của động cơ piston chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của động cơ. Tải trọng cơ học chủ yếu là do lực khí thể và lực quán tính gây nên. Trong quá trình cháy, áp suất khí thể có thể tăng đột ngột (áp suất đạt 6 ¸ 8 MPa). Ngoài ra lực quán tính tác dụng lên nhóm piston cũng rất lớn. 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 2.3.2.2. Vật liêụ chế tạo và kết cấu của piston. Piston được đúc bằng hợp kim nhôm kèm theo tấm lót chế tạo từ gang chịu nhiệt ở bên dưới của xecmăng khí. Do piston làm bằng hợp kim nhôm nên trọng lượng piston nhỏ, giảm được lực quán tính tác dụng lên piston. Do truyền nhiệt tốt nên nhiệt độ đỉnh piston thấp, giảm được phụ tải nhiệt và khó bị kết muội. Hợp kim nhôm có tính công nghệ đúc tốt, do hợp kim nhôm dễ nấu chảy và có tính lưu động cao nên dễ điền đầy khuôn đúc, dễ gia công 2.3.2.3. Thanh truyền. + Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo thanh truyền. Thanh truyền là chi tiết nối piston và trục khuỷu nhằm biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Trong quá trình làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: - Lực khí thể trong xy lanh. - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston; - Lực quán tính của thanh truyền. Dưới tác dụng của các lực đó, thanh truyền bị nén, uốn dọc, uốn ngang. Đầu nhỏ thanh truyền có thể bị biến dạng, nắp đầu to chịu uốn và chịu kéo. Khi động cơ làm việc, các lực trên thay đổi theo chu kỳ, vì vậy tải trọng tác dụng lên thanh truyền là tải trọng động. Vật liệu chế tạo thanh truyền là thép hợp kim. + Kết cấu của thanh truyền. Kết cấu của thanh truyền bao gồm ba phần: Đầu nhỏ, đầu to và thân thanh truyền. Đầu nhỏ thanh truyền: là phần lắp ghép với chốt piston, có dạng hình trụ rỗng. Trên đầu nhỏ thanh truyền có khoan hai lỗ để hứng dầu bôi trơn khi xecmăng gạt dầu hồi về để bôi trơn cho chốt piston và bạc lót. 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. Thân thanh truyền: Thân thanh truyền có tiết diện chữ I. Do tính hợp lý trong việc sử dụng vật liệu nên trọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng vững lớn. Chiều rộng h của thân thanh truyền tăng dần từ đầu nhỏ lên đầu to. Làm như vậy để cho phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tính tác dụng lên thanh truyền trong mặt phẳng lắc. Đầu to thanh truyền: Một nửa đầu to được dập liền với thân thanh truyền, còn một nửa kia được chế tạo rời để thuận lợi trong quá trình tháo lắp, hai nửa đầu to được liên kết với nhau nhờ hai bulông. Thanh truyền và nắp đầu to thanh truyền được gia công đồng bộ với nhau. Do vậy nắp đầu to không đổi lẫn cho nhau được. Ở trên nắp đầu to và thân thanh truyền có đánh dấu bộ đôi (số thứ tự đánh dấu gồm ba chữ số có ý nghĩa) ngoài ra trên nắp và thân thanh truyền đều dập số thứ tự của xylanh. 2.3.3Trục khuỷu: Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo trục khuỷu. Trục khuỷu là một chi tiết lớn, nặng, quan trọng, chiếm 20-25% giá thành động cơ. Trục khuỷu làm việc trong điều kiện chịu tải lớn và thay đổi. Lực quán tính, lực khí thể, chịu ma sát và mài mòn lớn. Các lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên va đập rất mạnh. 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. Các lực tác dụng gây nên ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời gây ra các hiện tượng dao động xoắn. Các lực còn gây ra hao mòn lớn trên bề mặt ma sát ở cổ trục và chốt khuỷu. Hình 2.6 Vị trí và hình dạng liên quan Cổ trục khuỷu: Có năm cổ trục khuỷu, các cổ trục khuỷu có kích thước như nhau, đường kính cổ trục: 94,5 [mm]. Các cổ trục được bôi trơn nhờ các đường dầu ở thân máy dẫn đến các bệ đỡ ổ trục. Bạc lót của trục có khoan lỗ và có rãnh chứa dầu bôi trơn, đường kính lỗ dầu trên trục : 5[mm]. Chốt khuỷu: Có bốn chốt khuỷu, trên chốt có 2 thanh truyền được lắp nối tiếp nhau tương ứng cho 2 dãy động cơ. Trên mỗi khoảng lắp thanh truyền có các đường dẫn dầu bôi trơn chốt khuỷu, các đường này thông với đường dầu cổ trục nhờ các đường nghiêng. 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]. 2.3.4. Cacte: Hình 2.7 Cacte dầu 2.3.5. Hệ thống điều khiển cam nạp điện tử VVT-i - Là hệ thống nạp thông minh được lắp trên cac loại xe đời mới. Hình 2.8 Hệ thống nạp nhiên liệu điện tử VVT-i Trên xe LAND CRUIRSER đời mới người ta trang bị hệ thống nạp thông minh. Đây là hệ thống phân phối khí có sữ dụng điện tử. Trên các giàn cam được lắp thêm một cụm điều khiển (VVT-i) việc lắp thêm cụm chi tiết này có tác dụng làm cho quá trình nạp được thực hiện một cách chính xác. Hình 2.12 Kết cấu bầu lọc gió 2.3.6. Hệ thống bôi trơn: Hệ thống bôi trơn bằng dầu cưởng bức. Bơm dầu là bơm bánh răng ăn khớp trong biên dạng răng theo đường cycloid. Bộ làm mát dầu bằng nước làm mát động cơ. Hình 2.9 Hệ thống bôi trơn 2.3.6.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn. Dầu trong cacte được bơm dầu, hút qua lọc sơ bộ (phao hút dầu), vào bọng hút của bơm rồi đến bọng đẩy của bơm dầu. Từ bọng đẩy, dầu được bơm đến đường dầu ở thành bên phải của thân máy, đi vào bầu lọc thấm. Tại đây dầu được lọc sạch nhờ hai bộ lọc thấm, sau đó đi vào đường dầu chính . 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. Từ cổ trục khuỷu gần nhất dầu đi qua các lỗ dầu ở bên trong trục khuỷu đến bôi trơn bạc lót đầu to thanh truyền và chốt khuỷu. Dầu được máng dầu hắt lên bôi trơn thành xy lanh và vào bôi trơn ổ đỡ, chốt piston, bôi trơn các bạc dầu nhỏ thanh truyền rồi về lại cacte. - Dưới áp lực của bơm dầu, dầu sẽ đi qua đường dầu ở thành sau thân máy và hộp bánh đà đi vào bôi trơn ổ đỡ trục khuỷu của máy nén khí. Dầu đi qua đường dầu ở thành thân trước thân máy bôi trơn ổ đỡ bơm cao áp. Dầu từ đường dầu chính đi cung cấp dầu cho khớp nối thủy lực. Các van an toàn có nhiệm vụ giữ cho áp suất của dầu bôi trơn do các bơm dầu bôi trơn cung cấp cho hệ thống luôn không đổi. 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. Còn van an toàn có nhiệm vụ luôn đảm bảo cho áp suất trước bầu lọc li tâm không vượt quá giá trị cho phép. Nên có thể đảm bảo cho bầu lọc làm việc an toàn, không gây ra hỏng do áp suất dầu bôi trơn đi vào quá lớn. 2.3.7 Hệ thống đánh lửa Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa độc lập DIS, thứ tự đánh lửa la 1-8-4-3-6-5-7-2 Bugi đầu iridium có tuổi thọ cao (100000km) - Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử nhờ một bộ phận xữ lý trung tâm gọi là ECM. Hệ thống này sẽ thu thập các tin hiệu từ các cảm biến trong động cơ như cảm biến bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến ô xy….. 2.3.9. Hệ thống khởi động 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. Hình 2-13 Kết cấu máy khởi động 1-Bánh răng máy khởi động; 2-Cuộn giữ; 3-Cuộn đẩy; 4-Vành tiếp điểm; 5-Ắc quy. Khi người lái đóng khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn đẩy mà lõi thép của nó được nối với cần gạt. Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải, đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh đà. Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếp điểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động. Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo. Khi động cơ đã nổ thì người lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị 3.1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát 3.1.1. Mục đích của hệ thống làm mát 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. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông có thể lên tới 600oC,còn nhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: - Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy - Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát. - Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt. - Giảm hệ số nạp. - Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ. Để khắc phục các hậu quả xấu trên.Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ. 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. Động cơ 2UZ-FE có hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức. 3.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát Đối với động cơ 2UZ-FE cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô thì hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé. - Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 83¸950C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C. - Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũng như điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí. 3.2. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát Hệ thống làm mát của động cơ 2UZ-FE có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và dầu bôi trơn. 3.2.1. Làm mát động cơ và máy nén Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động cơ có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc. Ngoài ra, hệ thống cũng có nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí. Đường nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ. 3.2.2. Làm mát dầu bôi trơn. Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên không ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau: - Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sát các ổ trục ra ngoài. - Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ, đuôi xupáp, piston... Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn. Đường dầu bôi trơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ. Khi nước làm mát động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn. 3.2.3. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng sữ dụng trên động cơ 2UZ-FE Trên hình (3-3) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân phối nước đi vào các khoang chứa của các xilanh. Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6). Khi van hằng nhiệt (6) mở, một phần nước chảy qua đường ống (4) về đường ống hút của bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt (6) vào ngăn chứa phía trên của két nước. Hình 3-3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng. Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra. Quạt được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu của động cơ. Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn. Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ. Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ. Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước. 4. Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 2UZ-FE Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra không khí chung quanh để làm mát động cơ. Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, Hệ thống làm mát giúp động cơ dể nóng lên. Bằng cách đó, Hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp. Ở động cơ 2UZ-FE hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được sử dụng. 4.1. Sơ đơ hệ thống làm mát Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống làm mát Khi mới khởi động, nước làm mát của động có sẵn trong két được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máy của động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy. Nước được phân chia để làm mát đều cả bốn xilanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt. Đặc điểm : Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước .Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt.(1) khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở.Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước làm lên cao, Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước.Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít. Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn Hình 4-2 Hệ thống làm mát động cơ 2UZ-FE 1-Két nước; 2-Van hằng nhiệt; 3-Đường nước đến cổ họng gió; 4-Đường nước về. 4.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 2UZ-FE 4.2.1. Két làm mát 4.2.1.1. Công dụng và yêu cầu Công dụng của két kàm mát dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng cách tản nhiệt ra ngoài không khí qua thành ống nước và cánh tản nhiệt, rồi lại đưa trở vào làm mát động cơ. Yêu cầu két nước phải hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh tức là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn. 4.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc Kết cấu của két làm mát động cơ 2UZ-FE gồm có bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới thông nhau qua các ống mỏng bằng đồng, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hang, trong hàng có các cột thẳng hàng với nhau. Các ống này có cánh tản nhiệt ở bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt. Loại ống này có ưu điểm là có sức cản không khí ít hơn và diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 ÷ 3 lần so với ống tròn . Tuy nhiên loại ống này không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa. Đường ống từ bơm nước đi vào nằm ở bình chứa nước phía trên có đường kính là Ф= 40mm, đường ống ở khoang phía dưới đi vào động cơ là Ф= 35mm. Hình 4-3 Két cấu két nước 11- Ống nước nóng đi vào két làm mát , 12- Ngăn trên, 13- Tai bắt két , 14- Ống mát đi vào làm mát động cơ, 5- Ngăn dưới. Nguyên lý làm việc của két: Khi động cơ làm việc, nhiệt độ sinh ra do quá trình cháy truyền ra môi trường xung quanh, làm cho nước làm mát trong động cơ nóng dần lên. Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào bình chứa nước phía trên của két nước. 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. Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảm xuống. Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phía dưới két làm mát, đi theo đường ống thoát đi vào làm mát động cơ và các bộ phận khác. 4.2.1.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa + Các hư hỏng: - Két nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của các chất khoáng trên thành ống. - Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở nước lưu thông qua két và giảm sự truyền nhiệt của thành ống hoặc ống nước bị thủng làm rò rỉ nước. - Cánh tản nhiệt của giàn ống bị dập do va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két. - Các ống nối dẫn nước vào két hoặc ra từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn của nước qua két. + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thông rửa két nước, tẩy sạch các chất bám trên thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát. Chú ý, khi thông rửa phải tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống làm mát. Có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ rồi rửa riêng cho từng cụm két và động cơ. Phương pháp này tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương pháp rửa chung cho toàn hệ thống. - Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt. Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống. - Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt. - Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới. Phải thay két mới nếu: - Số ống nước móp méo lớn hơn 20%. - Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%. - Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%. Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít các bộ phận. 4.2.2. Nắp két 4.2.2.1. Công dụng và yêu cầu Công dụng của nắp két là duy trì áp suất trong hệ thống làm mát cao hơn áp suất không khí, nhằm nâng nhiệt độ sôi nước cao hơn bình thường. Cho phép động cơ làm việc với nhiệt cao hơn mà không bị sôi trào gây hao hụt nước làm mát. Ngoài ra nắp két còn làm để bịt kín miệng đổ nước của két làm mát. 4.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. Hình 4-4 Kết cấu nắp két nước 1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van xả hơi nước; 4- Thân của van xả hơi nước; 5- Lỗ thoát hơi; 6- Đĩa cao su của van xả; 7- Đệm cao su của van xả; 8- Mũ van không khí; 9- Đệm van không khí; 10- Thân van hút không khí; 11- Lò xo van hút không khí; 12- Thân nắp két. Nắp két nước có cấu tạo như sau: Trên nắp két nước có một van xả hơi nước (van áp suất) và một van hút không khí (van chân không). Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ép chặt đĩa cao su của van xả (6) và đệm cao su (7) xuống, thân của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo (3). Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hướng đẩy chặt vòng đệm (9) lên phía trên, lò xo hút không khí (11) được được dẫn hướng bởi thân van hút không khí (10). 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. Khi áp suất trong két nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá 0,15 ÷ 0,125 MN/m2 thắng áp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường. 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. Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát. Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước. 4.2.2.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng: - Vòng đệm cao su làm kín bị hỏng. - Lò xo của áp suất và van chân không bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh. + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của két. - Thay thế nắp két mới cùng chủng loại. 4.2.3. Bơm nước 4.2.3.1. Công dụng và yêu cầu 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. Yêu cầu của bơm nước phải cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoàn và đảm bảo tạo được áp suất cột nước là 12m. Ngoài ra bơm nước phải làm việc một cách ổn định, kết cấu gọn nhẹ phù hợp với từng loại động cơ. 4.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc Máy bơm nước được dẫn động bằng đai chữ V(đai thang có răng), để tạo dòng tuần hoàn nước làm mát trong hệ thống làm mát và bộ sưởi ấm. Rôto và thân của máy bơm nước có các vòng bít (phớt làm kín) để chống rò rỉ Hình 4-5 Kết cấu bơm nước 1-Puli bơm nước; 2-Lổ then bán nguyệt; 3- Trục bơm; 4-vú mỡ; 5-ống hút; 6-then bằng; 7-thân động cơ; 8-bulong; 9-buồng đẩy; 10-bánh công tác; 11-ống hút từ van hằng nhiệt; 12-vòng phớt làm kín; 13-ổ bi; 14-vỏ bơm; 15-vít me. Nguyên lý hoạt động của bơm nước: - Bánh công tác được gắn trên trục bơm, khi động cơ làm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay. 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). Không gian xả có dạng hình xoắn ốc, chiều mở của hình xoắn ốc cùng chiều với chiều quay của bơm. Khi nước ra tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần làm cho áp suất dòng chảy tăng dần. Khu vực tại miệng đẩy nối với cửa phân phối nước vào thân máy có áp suất lớn nhất. 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. 4.2.3.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng. + Hư hỏng: - Vòng bít bi hư hỏng. Nếu vòng bít bị hư hỏng nước làm mát bị rò ra ngoài thì lượng rò rỉ được thoát ra ngoài qua lỗ xả trên thân máy bơm, để nước làm mát không thâm nhập vào các vòng bi. Vì vậy khi có hiện tượng rò rỉ hoặc có nước làm mát thoát ra ngoài qua lổ xả thì nguyên nhân có thể là do vòng bít hoặc vòng bi bị hỏng. - Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy. - Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng. - Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ. + Cách khắc phục, sửa chữa. Thông thường máy bơm không thể sửa chữa bằng cách tháo rời nó ra, mà thường phải thay cả bộ. Tuy nhiên, cũng có một số kiểu máy bơm nước tháo ra để sửa chữa. - Kiểm tra bộ phận phớt bao kín nếu hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm nếu bị mòn rỗ có thể doa và mài bóng lại hoặc doa rộng rồi đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc. Cần thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước. - Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn. - Thay thế bánh công tác mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới. Cho phép sửa chữa bánh công tác nhưng phải đảm bảo độ cứng vững. 4.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai 4.2.4.1. Công dụng và yêu cầu Quạt gió dùng để tạo dòng khí đi qua giàn ống và cánh tản nhiệt của két làm mát để tăng khả năng tản nhiệt cho két. Quạt gió làm tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua két làm mát khiến cho hiệu quả làm mát cao hơn. Quạt gió dùng trong hệ thống làm mát của động cơ 2UZ-FE là loại quạt hướng trục. Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào số vòng quay của quạt, đặc điểm kết cấu của quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng, góc nghiêng của quạt) và khoảng cách từ quạt đến két nước được thể hiện như sau: 4.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc Hình 4-6 Kết cấu quạt gió động cơ 2UZ-FE 1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt; 13-Cánh quạt gió; 14-Bầu quạt; 15-Khớp chất lỏng; 16-Bulong. Quạt gió được sử dụng trong động cơ 2UZ-FE có kết cấu đơn giản. Quạt gió có 7 cánh, các cánh của quạt được làm bằng nhựa và được đúc liền với bầu quạt. Quạt gió được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ và được lắp cứng với trục của nó. Trên trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trên puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt. Quạt gió được gắn vào khớp chất lỏng. Tốc độ quạt được điều khiển bởi Khớp chất lỏng, phụ thuộc vào nhiệt độ không khí qua két nước. 4.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng: - Cánh quạt gió nứt, gãy,cong vênh. + Cách khắc phục, sửa chữa: - Nếu bị nứt, gãy phải thay mới cùng thông số kỹ thuật, có thể hàn các vết nứt. Thông thường nếu cánh quạt gió có bị hư hỏng điều gì đều được thay mới vì giá thành của cánh quạt rẻ, dễ thay thế. 4.2.4. Van hằng nhiệt 4.2.4.1. Công dụng và yêu cầu Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động khống chế lưu lượng nước làm mát qua két nước khi nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới nhiệt độ quy định. Mặt khác, van hằng nhiệt còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy. Ở động cơ 2UZ-FE Có 2 loại van hằng nhiệt, loại có van chuyển dòng và loại không có van chuyển dòng. Xi lanh trong van hằng nhiệt được dịch chuyển do sự dịch chuyển của sáp trong xylanh. 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). 4.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động Hình 4-7 Kết cấu của van hằng nhiệt 1-thân van hằng nhiệt; 2-ống chuyển ; 3-ống nhánh 3 nối với bơm; 4- Lò xo van chuyển; 5- Lò xo van chính; 10-ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 11-van chính; 12-van chuyển. Hình 4-8 Kết cấu của van hằng nhiệt 6- Lõi; 7-chất độn rắn; 8-ống bọc; 9-đệm cao su; Phần tử nhạy nhiệt của van hằng nhiệt có ống bọc 8 (hình 6-7) và đệm cao su 9; nằm giữa các thành của chúng là chất độn rắn. Bên trong miếng đệm cao su có lõi 6 bắt chặt vào trụ van chính 11 của van hằng nhiệt. Khi nhiệt độ chất lỏng làm mát dưới 80oC, van chính đóng lại (hình 6-7,a), còn chất lỏng thì chảy theo chu trình hẹp: bơm nước, áo nước làm mát, ống chuyển 2, van chuyển 12, ống nhánh 3 nối với bơm. Khi nhiệt độ nước làm mát cao hơn 94oC, Sáp nóng chảy và trong khi giãn nở, chuyển đẩy các van 11 và 12 lên trên. Chất lỏng bắt đầu ra khỏi bơm (hình 6-7,b). Lúc nhiệt độ hâm nóng nằm giữa 2 giai đoạn nới trên, chất lỏng sẽ đi qua cả hai van 11 và 12. 4.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng - Van hằng nhiệt bị liệt hay kẹt luôn ở vị trí đóng hoặc mở to đường nước qua két, làm cho nước không được làm nguội, động cơ quá nóng. Nếu nếu van bị liệt hay kẹt ở vị trí mở to thì dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu, hiện tượng này kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu và tăng ô nhiễm môi trường. + Cách khắc phục, sửa chữa: - 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. 4.2.5. Khớp chất lỏng 4.2.5.1. Công dung và yêu cầu Đối với quạt làm mát được dẫn động bằng đai chữ V thì tốc độ của nó tăng lên tỷ lệ với sự tăng tốc độ của động cơ. Đối với quạt có khớp chất lỏng điều khiển bằng nhiệt độ, thì tốc độ quạt được điểu khiển bởi cảm biến nhiệt độ của luồng không khí đi qua két nước. Tham khảo [6] [7] [8] Khớp chất lỏng này bao gồm một bộ li hợp thuỷ lực chứa dầu silicon. Sự chuyển động quay của quạt thông qua đại chữ V được điều khiển bằng cách điều chỉnh lượng dầu trong buồng làm việc. Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay được giảm xuống để giúp động cơ nóng lên và giảm tiếng ồn. Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, tốc độ quạt tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng không khí cho két nước, tăng hiệu quả làm mát. 4.2.5.1.Hệ thống điều khiển quạt nhiều cấp tốc độ. 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. - Các hệ thống điều khiển và loại quạt chạy bằng mô tơ điện thường được lắp trên xe chạy bằng xăng vì những ưu điểm như cấu tạo đơn giản, ít tiếng ồn, tiết kiệm nhiên liệu. - Các động cơ chạy bằng dầu diesel thường không sử dụng loại quạt chạy bằng điện mà được thay thế bằng quạt có khớp chất lỏng. Đối với loại quạt có khớp chất lỏng điều khiển bằng nhiệt độ này thì tốc độ quạt được điều khiển bởi cảm biến nhiệt độ của luồng không khí đi qua két nước. Hình 4.9 Hệ thống điều khiển quạt gió 4.2.5.1.Cấu tạo khớp chất lỏng Khớp chất lỏng này bao gồm một bộ li hợp thuỷ lực chứa dầu silicôn. Sự truyền chuyển động quay cho quạt thông qua đai chữ V được điều khiển bằng cách điều chỉnh lượng dầu trong buồng làm việc.Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay của quạt được giảm xuống để giúp động cơ nóng lên và giảm tiếng ồn. Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng không khí cho két nước, tăng hiệu quả làm mát. Hình 4.10 Cấu tạo khớp chất lỏng - Nhiệt độ không khí nóng trong khi xe chạy chậm: mức dầu silicon trong buồng làm việc tăng, làm giảm hệ số trượt của khớp nối, chuyển động quay của trục khớp chất lỏng được truyền hết sang quạt.- Nhiệt độ không khí nóng trong khi xe chạy nhanh: Sức ỳ của quạt tăng lên và sự trượt trong khớp chất lỏng làm cho quạt quay với tốc độ thấp hơn tốc độ quay của trục khớp chất lỏng.- Nhiệt độ không khí (ấm) trong khi xe chạy nhanh:  Tấm lưỡng kim sẽ ngắt đường dầu, làm giảm lượng dầu trong buồng làm việc. Điều này làm tăng hệ số trượt của khớp nối, dẫn đến giảm tốc độ quay của quạt.- Nhiệt độ không khí (lạnh) trong khi xe chạy nhanh:  Đường dầu bị ngắt và mức dầu công tác tiếp tục giảm. Lúc này hệ số trượt là lớn nhất và tốc độ quạt là thấp nhất.- Hệ thống quạt làm mát chạy bằng thủy lực.  Ở hệ thống quạt làm mát thuỷ lực điều khiển bằng điện tử dùng động cơ thuỷ lực để chạy quạt. Trong đó máy tính sẽ điều chỉnh lượng dầu đi vào mô tơ thuỷ lực và bằng cách đó mà tốc độ quạt được điều chỉnh vô cấp, luôn luôn đảm bảo lượng không khí phù hợp nhất. So với quạt điện thì quạt này có động cơ nhỏ hơn, nhẹ hơn, và có khả năng cung cấp lượng không khí lớn hơn. Tuy nhiên, bơm dầu và hệ thống điều khiển lại phức tạp hơn.  9. Kết luận Sau khi khảo sát và tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát của hệ thống làm mát động cơ 2UZ-FE được trang bị trên xe LAND CRUISER em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động cơ được làm mát tốt ở mọi chế độ làm việc. Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm và quạt gió là tương đối nhỏ và khả cung cấp nước làm mát của bơm cũng như không khí đối với với quạt gió cho hệ thống là đảm bảo. Và cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy Nguyễn Văn Trung đã tận tình chỉ bảo em hoàn thành đồ án này. Trong quá trình làm con nhiều thiếu sót em mong được sự góp ý từ phía các thầy cô để em có thể hoàn thiện hơn đồ án của mình. 5. Tài liệu tham khảo [1] Nguyên lí động cơ đốt trong ( Nguyễn Tất Tiến ) [2] [3]