CHƯƠNG 2 động cơ ô tô

Điểm chết, Điểm chết trên, điểm chết dưới - Điểm chết dưới ĐCD: Vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó piston ở gần trục khuỷu nhấtđồng thời khi đó piston đổi chiều chuyển động từ trên xuố

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

BÀI GIẢNG CẤU TẠO ÔTÔ

Th.S: Vũ Thế Truyền

Chương 2 ĐỘNG CƠ Ô TÔ

NỘI DUNG

2.1 Những vấn đề chung về động cơ ôtô

2.2 Thân máy – Xi lanh, Nắp máy 2.3 Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền 2.4 Cơ cấu phân phối khí

2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.6 Hệ thống làm mát động cơ

Trang 2

2.1 Những vấn đề chung về động cơ ô tô

2.1.1 Phân loại động cơ

a Theo phương pháp thực hiện chu trình công tác

b Theo nhiên liệu sử dụng

- Động cơ chạy nhiên liệu lỏng(xăng, dầu diesel)

- Động cơ chạy nhiên liệu lỏng+điện (lai hay Hybrid)

- Động cơ lai chạy bằng tế bào nhiên liệu

c Theo phương pháp nạp của chu trình công tác

- Động cơ không tăng áp

- Động cơ tăng áp

d.Theo cách phân bố xylanh :

- Động cơ có xylanh thẳng đứng

- Động cơ có xylanh nằm ngang

- Động cơ có xylanh hai hàng song song hay chữ V

Trang 3

2.1.2 Một số khái niệm của động cơ đốt trong

a Cấu tạo chung

6- Bình giảm thanh 13 Cacte

7- Nắp xylanh 14 Vòi phun nhiên liệu

Chương 2 ĐỘNG CƠ Ô TÔ

Trang 4

b Điểm chết, Điểm chết trên, điểm chết dưới

- Điểm chết dưới (ĐCD):

Vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó piston ở gần trục khuỷu nhất(đồng thời khi đó piston đổi chiều chuyển động từ trên xuống thành chuyển động từ dưới lên)

c Hành trình của piston ( S ):

Khoảng cách giữa ĐCT và ĐCD

Trang 5

d Thể tích công tác của xylanh (Va):

Khoảng không gian bên trong xylanh giới hạn bởi: Đỉnh piston, nắp xylanh và thành xylanh, thay đổi khi piston chuyển động

e Buồng đốt (VC):

Phần không gian công tác của xylanh khi piston ở ĐCT

f Dung tích công tác của xylanh (VS ):

Thể tích phần không gian công tác của xylanh giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với đường tâm của xylanh và đi qua ĐCT, ĐCD:

Trang 6

Hỗn hợp các chất được thải ra khỏi không gian công tác của xylanh sau khi đã dãn

nở để sinh ra cơ năng Khí thải của động cơ đốt trong gồm có: Sản phẩm cháy, nitơ (N2) và oxy (O2) còn dư

- Khí sót:

Phần sản phẩm cháy còn sót lại trong không gian công tác của xylanh sau khi cơ cấu xả đã đóng hoàn toàn

Trang 7

2.1.3 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ xăng và diesel

a Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ xăng

- Kỳ hút:

Piston đi từ điểm chết trên ( ĐCT ) xuống điểm chết dưới ( ĐCD ) Xupáp hút mở, xupáp

xả đóng, tạo sự giảm áp trong xi lanh ( p = 0,75  0,85 at ) hút khí hỗn hợp ( xăng + không khí) vào xi lanh, nhiệt độ buồng đốt t  90 0 C 125 0 C

Trang 8

a Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ xăng

- Kỳ nổ: ( cháy – giãn nở – sinh công ):

Khi piston lên đến gần ĐCT, hai xupáp vẫn đóng, lúc này bugi đánh lửa, khí hỗn hợp nén

bị đốt cháy giãn nở làm áp suất tăng cao (p  35  40 at) đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu Nhiệt độ buồng đốt tăng cao t  2200 2500 0 C

- Kỳ xả:

Xupáp hút đóng, xupáp xả mở Piston đi từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí thải ra ngoài Áp suất buồng đốt p  1,1 at ; t  300  400 0 C

Trang 9

b Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ diesel

Chương 2 ĐỘNG CƠ Ô TÔ

Gần cuối kỳ nén cả hai xupáp đều đóng, nhiên liệu được phun vào buồng đốt với p cao (  150  250 at), tơi, sương hoà trộn với không khí tạo thành khí hỗn hợp và tự bốc cháy =>Buồng đốt có p, t0tăng cao ( p  650  750 at; t0  2000  2200 0C )

- Kỳ nổ ( cháy, giãn nở, sinh công):

Trang 10

a Thân máy-xilanh:

- Bố trí xylanh, trục khuỷu, các bộ phận truyền động, dẫn động các cơ cấu và hệ thống

khác của động cơ như trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước, quạt gió …

- Có kích thước và khối lượng lớn nhất trong động cơ

2.2 Thân máy – Xi lanh, Nắp máy

2.2.1 Khái quát chung

cụm chi tiết như bugi,

vòi phun, cụm xupap,

cơ cấu giảm áp hỗ trợ

khởi động …

Trang 11

a Thân máy – Xylanh

- Thân xilanh: có xylanh đúc liền với thân

- Thân vỏ: có xylanh làm riêng thành ống lót rồi lắp vào thân

- Động cơ làm mát bằng nước, khoảng không gian bao quanh xylanh để chứa nước gọi

là áo nước

+ Có dạng hộp rỗng nên thân máy dễ đúc nhưng độ cứng vững thân máy không cao

+ Phải giải quyết bao kín xylanh để tránh lọt nước làm mát xuống cacte dầu

Trang 12

- Dùng hợp kim nhôm, có ưu điểm là nhẹ, tản nhiệt tốt, giảm được khả năng kích nổ.

- Sức bền cơ và nhiệt thấp hơn so với nắp xylanh bằng gang

* Nắp xylanh động cơ xăng

2.2.2 Cấu tạo các bộ phận

Trang 13

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

Trang 14

2.3 Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền

2.3.1 Nhiệm vụ và cấu tạo chung

a Nhiệm vụ

- Nhận và truyền áp lực của khí hỗn hợp

ở thời kỳ sinh công, biến chuyển động

thẳng tịnh tiến của piston thành chuyển

động quay của trục khuỷu đưa công suất

+ Nhóm thanh truyền: Piston, xecmang

(vòng găng), chốt piston, vòng hãm, thanh

truyền

Trang 15

2.3.2 Piston

a Nhiệm vụ

- Tiếp nhận và truyền áp lực khí

cháy ở kỳ cháy giãn nở cho thanh

truyền làm trục khuỷu quay

- Nhận lực đẩy và lực kéo của trục

khuỷu - thanh truyền để thực hiện

các kỳ hút, nén, xả

- Cùng với vòng găng, xi lanh, nắp máy làm kín buồng đốt

- Đóng, mở các cửa hút, nạp, xả ở động cơ xăng 2 kỳ và đóng, mở cửa nạp ở động cơ diesel 2 kỳ

b Điều kiện làm việc- Vật liệu chế tạo

- Chịu áp lực, t0 và lực quán tính lớn, biến đổi theo chu kỳ của khí cháy trong xi lanh

- Bị va đập do chịu lực biến đổi lớn

- Bị ăn mòn hoá học, bị mài mòn do ma sát với vòng găng, chốt piston, xi lanh

-Thường làm bằng hợp kim nhôm silic, động cơ diesel một số được chế tạo bằng gang

Trang 16

c Cấu tạo

Piston gồm 3 phần: đỉnh (A), đầu(B) và thân (C)

* Đỉnh piston: Hình dáng của đỉnh piston phù hợp với hình dáng buồng cháy Có bốn

dạng thường dùng:

2.3.2 Piston

- Đỉnh lồi ( hình b,c):

+ Dùng trong động cơ xăng 4 kỳ và 2 kỳ xupap treo, buồng cháy chỏm cầu

+ Độ cứng vững cao, không cần gân tăng cường Tạo ra xoáy lốc nhẹ ở kỳ nạp, bề mặt chịu nhiệt lớn, chế tạo khó

- Đỉnh bằng (a):

+ Dùng cho đ/cơ có buồng

cháy trước và buồng cháy

xoáy lốc

+ Đơn giản, dễ chế tạo,

diện tích truyền nhiệt bé,

phải có gân tăng cường

Trang 17

c Cấu tạo

* Đầu piston

- Đường kính nhỏ hơn đường kính thân vì thân là

phần dẫn hướng của piston

- Kết cấu bảo đảm bao kín tốt cho buồng cháy nhằm

ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu bôi trơn từ

cacte sục lên buồng cháy

- Dùng xéc măng để bao kín

1

3

2 4

1 Đầu piston

2 Rãnh xécmăng khí

3 Lỗ thoát dầu

4 Rãnh xécmăng dầu

+ Xecmăng khí để bao kín buồng cháy

+ Xecmăng dầu ngăn dầu sục lên buồng cháy

Số xéc măng tùy thuộc vào loại động cơ:

Động cơ xăng:

2->4 xecmăng khí, 1->2 xecmăng dầu

Động cơ diesel cao tốc:

3 -> 6 xecmăng khí, 1-> 3 xecmăng dầu

Động cơ diesel tốc độ thấp:

5 –>7 xecmăng khí, 1-> 4 xecmăng dầu

2.3.2 Piston

Trang 18

c Cấu tạo

Cấu tạo xéc măng

* Thân piston

Dẫn hướng cho piston

chuyển động trong xylanh

Trang 19

b Điều kiện làm việc- Vật liệu chế tạo

- Chịu lực va đập, tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bôi

trơn khó khăn

- Được chế tạo từ thép ít cacbon và thép hợp kim có: crôm,

măng gan với thành phần cacbon thấp

2.3.3 Chốt Piston

a Vai trò

- Nối piston và thanh truyền

- Đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ

- Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh truyền(a):

+ Chốt piston phải được lắp tự do trên bệ chốt

+ Do không phải bôi trơn mối ghép với thanh truyền lên thu hẹp đc bề rộng đầu thanh truyền -> tăng được chiều dài của bệ chốt, giảm được áp suất tiếp xúc và mòn tại đây + Mặt phẳng chịu lực của chốt ít thay đổi nên tính chịu mỏi kém

c Kết cấu và các kiểu lắp ghép

* Kết cấu đơn giản dạng trụ rỗng

* Các mối ghép giữa chốt piston, piston, thanh truyền theo

hệ trục để bảo đảm lắp ghép dễ dàng

* Có ba kiểu lắp ghép sau:

Trang 20

c Kết cấu và các kiểu lắp ghép

- Cố định chốt piston trên bệ chốt (b).

+ Chốt được lắp tự do trên thanh truyền

+ Mặt phẳng chịu lực của chốt piston không thay đổi nên tính chịu mỏi của chốt kém

+ Không phải bôi trơn cho bệ chốt nên rút ngắn chiều

dài của bệ, tăng chiều rộng đầu nhỏ thanh truyền,

giảm được áp suất tiếp xúc

2.3.3 Chốt Piston

- Lắp tự do ở cả hai mối ghép:

+ Hai mối ghép đều không có kết cấu hãm

+ Khi lắp ráp, mối ghép giữa chốt và bạc

đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, mối

ghép với bệ chốt là mối ghép trung gian, có

độ dôi (0,01  0,02) mm

Trang 21

a Vai trò

- Nối giữa piston và trục khuỷu hoặc guốc trượt

- Biến chuyển động tịnh tiến của pittong thành chuyển động quay của trục khuỷu

b Điều kiện làm việc.

Chịu lực khí thể, lực quán tính của

nhóm piston và của bản thân thanh

truyền (các lực tuần hoàn, và đập)

2.3.4 Thanh truyền

c Vật liệu chế tạo

-Thép cacbon trung bình như C40,

C45 , thép hợp kim crôm, niken

- Với động cơ cao tốc và cường

hóa như động cơ ô tô du lịch, xe

đua dùng thép hợp kim đặc biệt

có nhiều thành phần hợp kim như

măng gan, niken, vônphram

Trang 22

thân thanh truyền.

* Thân thanh truyền

Tiết diện thân thanh truyền thường thay đổi từ nhỏ đến lớn kể từ đầu nhỏ đến đầu to

Trang 23

d Kết cấu

*) Đầu to thanh truyền

- Được cắt làm hai nửa và lắp ghép với nhau bằng bulông hay vít cấy

- Bạc lót đựơc chia làm hai nửa và phải cố định trong lỗ đầu to thanh truyền

- Động cơ cỡ lớn chế tạo đầu to thanh truyền riêng rồi lắp với thân thanh truyền (hình a) Bề mặt lắp ghép giữa thân và đầu to thanh truyền được lắp các tấm đệm thép dày

5 - 20 mm để có thể điều chỉnh tỷ số nén cho đồng đều giữa các xylanh

Nếu đầu to quá lớn

bulông thanh truyền

như vấu hoặc răng

khía

Trang 24

b Điều kiện làm việc

- Chịu lực T, Z do lực khí thể và lực quán tính của nhóm piston thanh truyền gây ra

- Chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của bản thân trục khuỷu

và của thanh truyền

->Bị uốn, xoắn, dao động xoắn và dao động ngang trên các ổ đỡ

a Vai trò

- Nhận lực tác dụng từ piston tạo mômen

quay kéo các máy công tác

- Nhận năng lượng của bánh đà truyền cho

thanh truyền và piston thực hiện quá trình

nén cũng như trao đổi khí trong xylanh

c Vật liệu và phương pháp chế tạo

* Thép:

- Động cơ tốc độ thấp chế tạo bằng thép cacbon trung bình như thép C35, C40, C45; cao tốc dùng thép hợp kim Cr, Ni; cường hoá (xe đua, xe du lịch) chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần Mn, vômphram

- Phôi trục khuỷu bằng thép được rèn khuôn hoặc rèn tự do, sau đó ủ và thường hóa trước khi gia công cơ Tiếp theo gia công cơ thô, trục khuỷu được nhiệt luyện và xử lý

bề mặt rồi gia công lần cuối như mài các ổ trục

* Gang graphit cầu: rất dễ đúc và rẻ, do có cacbon ở dạng graphit cầu nên ma sát trong lớn, chịu mòn tốt và không nhạy cảm với ứng suất tập trung

Đúc được phôi có hình dạng phức tạp bảo đảm sức bền đều trên toàn bộ trục khuỷu

2.3.4 Trục khuỷu

Trang 25

- Lắp vấu để quay trục khi cần thiết hoặc

để khởi động bằng tay quay

- Được gia công và xử lý bề mặt để đạt độ cứng và độ bóng cao

- Đường kính chốt thường nhỏ hơn đường kính cổ

- Có then để lắp puli dẫn động quạt gió, bơm nước, đĩa giảm dao động xoắn (nếu có)

và lắp bánh răng trục khuỷu

Trang 26

d, Kết cấu

* Má khuỷu

- Đơn giản, dễ gia công, có dạng chữ nhật và dạng tròn (hình a và b)

- Để giảm trọng lượng, người ta thiết kế má khuỷu chữ nhật được vát góc (hình c) Má khuỷu ô van (hình d) có sức bền đều hơn

* Đuôi trục khuỷu

- Có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để

lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp hộp số

- Trên bề mặt có lắp phớt chắn dầu, tiếp đó là ren

hồi dầu có chiều xoắn ngược với chiều quay của

trục khuỷu để gạt dầu trở lại sát với cổ trục cuối

cùng là đĩa chắn dầu

- Một số động cơ, đuôi trục khuỷu còn lắp bánh

răng dẫn động các cơ cấu phụ như bơm cao áp,

bơm dầu v.v

Trang 27

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

Trang 28

Đóng mở các xupap hút, xả theo chu trình làm việc của động cơ, đảm bảo pha phân phối khí theo thiết kế.

2.4 Cơ cấu phân phối khí

2.4.1 Nhiệm vụ

2.4.2 Cách bố trí cơ cấu phân phối khí

Trang 29

a Cơ cấu xu páp đặt

* Cấu tạo:

- Khi vấu cam quay tới vị trí thấp, xupáp được lò xo kéo xuống đậy kín lỗ thông ngắt khoang ống hút (hoặc xả ) với buồng đốt Vít chỉnh ở con đội dùng để điều chỉnh khe

hở nhiệt đuôi xupáp

* Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng

- Chiều cao của động cơ giảm xuống, kết cấu của nắp xilanh đơn giản, dẫn động xupáp

cũng dễ dàng hơn

- Buồng cháy không gọn, diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém, tiêu hao nhiều nhiên liệu, ở tốc độ cao hệ số nạp giảm làm giảm mức độ cường hoá của động cơ, khó tăng được tỷ số nén

- Dùng cho động cơ xăng có tỷ số nén thấp, số vòng quay không cao lắm

- Khi trục khuỷu quay, trục cam quay theo, vấu cam đẩy con đội đi lên, xupáp lên theo,

mở đường ống hút (hoặc xả) thông với buồng đốt để thực hiện kỳ hút (hoặc xả )

Gồm trục cam, con đội, xupáp, lò so xupáp, đế

đỡ lò so, móng hãm và ống dẫn hướng xupáp

* Nguyên lý làm việc:

Trang 30

b Cơ cấu xupáp treo

*) Nguyên lý làm việc

- Khi trục cam quay, cam đẩy con đội và

thanh đẩy đi lên làm cò mổ đẩy xupáp xuống

mở thông ống hút (xả) với buồng đốt

- Khi cam quay tới vị trí thấp, xupáp được

đóng lại nhờ lực lò xo đẩy cò mổ, thanh đẩy,

con đội về vị trí cũ tỳ vào bề mặt vấu cam

Vít điều chỉnh khe hở nhiệt xupáp

Trang 31

a Trục cam

* Nhiệm vụ

- Điều khiển đóng, mở các xupáp theo đúng pha

phân phối khí

- Dẫn động bơm xăng, bơm dầu và trục bộ chia

điện (động cơ xăng có trục cam đặt ở thân máy)

* Cấu tạo

Gồm: các vấu cam, bánh răng dẫn động bơm

dầu và bộ chia điện, các cổ trục, bánh răng cam

và bánh lệnh tâm dẫn động bơm xăng (chỉ có ở

động cơ xăng)

2.4.3 Cấu tạo các chi tiết cơ bản

- Vấu cam:

Thời gian mở xupáp thuộc vào hình dạng của vấu cam ( biên dạng ) Biên dạng cam gồm ba phần : Gót, sườn, đỉnh Phần tròn hình trụ gọi là gót cam, mặt dốc dần gọi là sườn cam, phần cao nhất là đỉnh cam Thứ tự nổ của động cơ được quyết định do cách

bố trí các vấu cam trên trục cam và kết cấu trục khuỷu

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	6,49 MB