đồ án tốt nghiệp cơ khí động lực

Động cơ đốt trong được Rudolf Diesel phát minh năm 1892 Vào năm 1807, Francois Isaac De Rivaz, người Thụy Điển, đã phát minh raloại động cơ đốt trong dùng hỗn hợp khí Hydro và Oxi làm nh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài:

Hiện nay ngành ô tô có những bước phát triển vượt bậc, có nhiều ô tô thế

hệ mới được sử dụng phổ biến tại thị trường Việt nam Phần lớn số động

cơ được kiểm soát và điều khiển bằng điện tử, kỹ thuật hiện đại tạo ra cơhội tìm hiểu cho công nhân sữa chữa ô tô Một trong những bộ phận quantrọng nhất và cần thường xuyên bảo dưỡng và sữa chữa đó là động cơ ô

tô Với mong muốn đóng góp,chia sẻ phần nhỏ hiểu biết của mình nhằmcập nhật hóa kiến thức, bắt kịp với bước phát triển của nghành ô tô để cóđược nhiều người được hiểu biết hơn về loại động cơ trong chiếc xe mìnhđang chạy Em xin được giới thiệu về các loại động cơ ô tô phổ biến hiệnnay,phân tích về cấu tạo nguyên lí hoạt động, ưu và nhược điểm của từngloại

Nhiệm vụ: phân tích, trình bày đồ án một cách rõ rang giúp mọi người dễđọc, dễ hiểu và ghi nhớ được lâu hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ

1.2 PHÂN LOẠI

1.3 CÁC THÀNH PHẦN(CẤU TẠO),THÔNG SỐ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐỘNG CƠ Ô TÔ

2.1.ĐÔNG CƠ DIESEL.’

2.1.1 Cấu tạo chi tiết

2.3.1 Phân loại các động cơ điện.

2.3.2 Cấu tạo chi tiết

2.3.3 Nguyên lí hoạt động

2.4 ĐỘNG CƠ HYBRID

2.4.1 Cấu tạo chi tiết

2.4.2 Các loại động cơ hybrib

2.4.3 Các loại xe hybrid

2.4.4 ưu điểm và nhược điểm

CHƯƠNG 3 THỰC HIỆN CHẨN ĐOÁN VÀ SỬ LÝ SỰ CỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ.

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ

Động cơ chữ V, động cơ thẳng hàng, động cơ rô-tô hay động cơ điện…đềukhông còn xa lạ với nhiều người Tuy nhiên, không phải ai cũng biết động

cơ được ra đời như thế nào?

Ý tưởng về động cơ được hình thành từ năm 1506, từ những bức vẽ củadanh họa nổi tiếng Leonardo Da Vinci Hơn một thế kỉ sau, nhà vật lý họcngười Đức Christian Huygens tiếp tục phát triển ý tưởng của Leonardo DaVinci khi thiết kế loại động cơ chạy bằng thuốc súng đầu tiên vào năm

1673 Tuy nhiên, loại động cơ này đã không được đưa vào sản xuất

Động cơ đốt trong được Rudolf Diesel phát minh năm 1892

Vào năm 1807, Francois Isaac De Rivaz, người Thụy Điển, đã phát minh raloại động cơ đốt trong dùng hỗn hợp khí Hydro và Oxi làm nhiên liệu.Rivaz cũng thiết kế riêng một chiếc xe sử dụng động cơ này Tuy nhiên,thiết kế của ông đã không thành công như mong đợi

Năm 1823, dựa trên ý tưởng của Leonardo, Samual Brown cho ra đời mộtloại động cơ được cải tiến từ động cơ hơi nước Được chạy thử thành côngtrên một chiếc xe ở khu đồi Shooter (Anh) nhưng loại động cơ này đãkhông trở nên phổ biến vì nó khá lạc hậu so với tình hình giao thông lúcbấy giờ

Mãi tới năm 1860, lịch sử ngành động cơ xe hơi mới được chính thức bắtđầu khi chiếc xe chạy bằng động cơ đốt trong đầu tiên được cấp bằngsáng chế

1.1.1 Động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tạo ra công cơ học bằngcách đốt nhiên liệu bên trong động cơ Hỗn hợp không khí và nhiên liệuđược đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong.

Khi đốt cháy, nhiệt độ tăng, làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tácdụng lên một pít tông, đẩy pít tông này di chuyển đi Chuyển động tịnhtiến của pittông làm quay trục cơ, sau đó làm bánh xe chuyển động nhờxích tải hoặc trục truyền động

Động cơ đốt trong được phát minh vào năm 1860 bởi kỹ sư người Pháp cótên Jean Joseph Etienne Lenoir Chiếc động cơ đầu tiên mà Lenoir chế tạo

sử dụng nhiên liệu khí than và được trang bị một xy-lanh nằm ngang

Sau đó, vào năm 1864, Siegfried Marcus, người Áo, đã cải tiến động cơđốt trong của Lenoir từ sử dụng nhiên liệu khí than sang sử dụng gas.Chiếc động cơ này được gắn vào một một chiếc xe có thể vận hành vớivận tốc 16km/h

1.1.2 Động cơ chữ V

Động cơ chữ V là loại động cơ đốt trong mà piston được xếp theo hìnhchữ V khi nhìn từ trục khuỷu Cấu hình chữ V giúp giảm chiều dài và trọnglượng của động cơ so với động cơ 1 hàng xy-lanh có cùng công suất

Động cơ chữ V đầu tiên ra đời vào năm 1888, là sản phẩm của GottliebDaimler và Wilhelm Maybach Động cơ có góc V (góc giữa 2 hàng xy-lanh)bằng 170C, dung tích 1050 cc, tạo công suất 4 mã lực tại 900 vòng/phút.1.1.3 Động cơ V4

Động cơ V4 là loại động cơ chữ V có 4 xy-lanh Ra đời vào năm 1922 trên

xe hơi của Lancia Động cơ V4 đầu tiên có khoảng chạy piston dài 120

mm, với trục cam đơn được lắp trên đầu xi-lanh

Sau đó, loại V4 cải tiến với hai lựa chọn dung tích 1633 cc và 1996 cc đãđược Ford trang bị cho mẫu xe Ford Essex Vào năm 1962, Ford giới thiệumẫu động cơ V4 một trục cân bằng trên mẫu xe Ford Taunus Từ đó trở đi,động cơ V4 ngày càng trở nên phổ biến trên nhiều mẫu xe của các hãngkhác nhau

1.1.4 Động cơ V6

Động cơ của xe Lancia Aurelia

Động cơ V6 là loại động cơ đốt trong với 6 xy lanh xếp theo hình chữ V.Đây là loại động cơ được dùng phổ biến thứ hai trong tất cả các mẫu xehiện đại, sau động cơ 4 xy lanh thẳng hàng Nó rất phù hợp với các mẫu

xe dẫn động cầu trước hiện nay, và ngày càng trở nên phổ biến hơn khi

xe hơi có xu hướng có trọng lượng lớn hơn

Động cơ V6 đầu tiên được công ty Lancia giới thiệu năm 1924, nhưngkhông để lại ấn tượng gì đặc biệt Đến năm 1950, động cơ này lại xuấthiện với mẫu xe Lancia Aurelia, dần dần V6 càng trở nên phổ biến hơn

Thiết kế của V6 cũng được cải tiến nhanh chóng, đặc biệt sau khi mẫuBuick Special được tung ra thị trường năm 1962 Đây là lần đầu tiên,động cơ V6 được sản xuất hàng loạt Năm 1983, Nissan sản xuất động cơV6 đầu tiên tại Nhật cho dòng VG series

1.1.5 Động cơ V8

Động cơ V8 là động cơ V có 8 xy lanh, rất phổ biến trong các mẫu xe hơicông suất lớn Động cơ V8 thường có dung tích từ 4 đến 8.5 lít.

Động cơ V8 đầu tiên do Rolls Royce phát triển, đó là động cơ 3.5 lít dànhcho mẫu Rolls Royce Legalimit Tuy nhiên, động cơ này được sản xuấthàng loạt lần đầu tiên bởi hãng Cadillac Cho đến nay, hãng này đã sảnxuất 8 thế hệ động cơ V8, trong đó thế hệ động cơ Cadillac V8 đầu tiên làType 51

Type 51 được sản xuất năm 1914, là động cơ tiêu chuẩn cho các mẫu xeCadillac của năm 1915 So với động cơ L-head, V8 Type 51 có những điểmmới mẻ riêng như hệ thống làm mát bằng nước được điều khiển nhiệt tĩnhhay phần động cơ, ly hợp và hộp số hợp lại thành một khối riêng Trongchiến tranh thế giới I, Ủy ban Chiến tranh của Mỹ đã mua hơn 2000 động

cơ V8 tiêu chuẩn của Cadillac để sử dụng tại châu Âu

Động cơ V8 phát triển bởi một hãng xe hơi Pháp, Count De Dion Bouton.Tại thị trường Mỹ nó được coi như một sự đổi mới, nhưng về nguyên lýhoạt động vẫn không có gì mới mẻ Động cơ V8 mới của Cadillac nhẹ hơn

so với động cơ 4 xy lanh thế hệ trước đó Xe có gắn động cơ này có thểđạt tốc độ 90 – 100km/h

Tới năm 1923, động cơ này được phát triển thêm với công suất lớn hơn,83,5 mã lực Khi đó, động cơ L-head được đánh giá là một trong 10 động

cơ tốt nhất của thế kỷ 20

Cadillac sản xuất loại động cơ V8 mới, động cơ 341 cho năm 1928 cócông suất 90 mã lực Cùng năm đó, hộp số đồng bộ ra đời Động cơ 341

được trang bị cho các mẫu xe thuộc series 341 và 341B năm 1928 và

1929 Trong 5 năm, từ năm 1930 đến 1935, Cadillac lại tung ra phiên bảnđộng cơ mới với dung tích 5,8 lít

1.1.6 Động cơ V10

Từ chiếc xe gắn máy đến Cỗ xe tăng, cũng đều phải sử dụng động cơĐộng cơ V10 gồm 10 xy lanh xếp thành hai hàng, mỗi hàng 5 chiếc Vềhình dáng, 10 xy lanh của động cơ không được thiết kế cân bằng nhưđộng cơ V6 10 xy lanh chỉ cân bằng với đối trọng trục khuỷu như động cơVee 90 độ (của mẫu BMW M5 hay Dodge Viper), hoặc với một trục thăngbằng như động cơ 72 độ

Tuy nhiên, V10 không được sử dụng phổ biến cho xe hơi như động cơ V12,tuy hơi phức tạp nhưng chạy êm hơn Còn động cơ V8 không quá phứctạp nhưng tiết kiệm nhiên liệu hơn Từ năm 1994, động cơ V10 đã đượcđưa vào sử dụng trong mẫu Dodge Ram

1.1.7 Động cơ V12

Về cơ bản, V12 là động cơ có 12 xy lanh, cũng giống như động cơ V6 với

6 xy lanh thẳng hàng, cấu trúc của loại động cơ này vốn tự cân bằng nênkhông cần dùng đến trục thăng bằng

Động cơ V12 đầu tiên được sử dụng vào năm 1912 cho model Packard

“Double Six”, nhưng trước chiến tranh thế giới II, nó đã được trang bị chonhiều mẫu xe hơi đắt tiền của Cadillac, Packard, Lincoln, Franklin, RollsRoyce và Hispano Suiza

Sau chiến tranh thế giới II, khi động cơ V8 trở nên phổ biến hơn thì V12không còn được ưa chuộng tại Mỹ nhiều như trước nữa Những chiếc xethể thao của các hãng xe Ý như Ferrari và Lamborghini lại chỉ sử dụngđộng cơ V12 cho các mẫu xe công suất cao của họ Hãng xe Jaguar đãphát triển động cơ V12 và liên tục sử dụng động cơ này từ năm 1971 đến1997

1.2 PHÂN LOẠI

Dựa vào các tiêu chí như thiết kế, nhiên liệu sử dụng, số xylanh, chutrình công tác hay tốc độ động cơ… thì sẽ có các cách phân loại động cơ

ô tô khác nhau Tuy nhiên trong bài viết này sẽ nêu ra các loại động cơ ô

tô phổ biến nhất hiện nay

1.2.1 Động cơ xăng.

Động cơ ô tô này chạy bằng xăng Hỗn hợp xăng và không khí được nén

ở áp suất phù hợp, cuối kì nén bugi phát tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp đãnén, quá trình cháy sinh lượng nhiệt lớn đẩy piston từ điểm chết trênxuống điểm chết dưới, từ đó làm quay trục khuỷu, truyền chuyển động tớihộp số rồi tới các bánh xe

Bugi là thứ không thể thiếu đối với động cơ xăng và cũng là một trongnhững dấu hiệu nhận biết động cơ xăng

1.2.2 Động cơ diesel

Động cơ diesel (hay máy dầu) Thay vì cần bugi để tạo tia lửa điện đốtcháy hỗn hợp khí nạp thì ở cuối kì nén đầu kì cháy -giãn nở, dầu dieselđược phun vào buồng cháy Sự tự cháy sẽ xảy ra dưới tác động của nhiệt

độ và áp suất cao của không khí nén

Đối với một số động cơ diesel sẽ có thêm một khái niệm bugi sưởi Chúng

ta hãy hình dung vào mùa đông, buồng cháy trong động cơ lạnh nênkhông khí nén sẽ không tạo đủ nhiệt độ và áp suất cần thiết để sự tựcháy khi phun diesel xảy ra Vì vậy, ta sẽ cần bugi sưởi sẽ làm nóngbuồng cháy trước khởi động động cơ

1.2.3 Động cơ điện

Động cơ điện là loại động cơ sử dụng năng lượng điện để biến đổi thànhđộng năng Đây được xem là loại độn cơ của tương lai, thay thế dần chođộng cơ đốt trong

Xe điện tesla Chúng ta sẽ bắt gặp động cơ điện trên các loại ô

tô lai/hybrid và xe điện EV Xe lai/hybrid chính là sự kết hợp động cơ đốttrong truyền thống và một hay nhiều động cơ điện Xe điện EV chỉ trang

bị động cơ điện, chỉ sử dụng năng lượng điện cắm sạc (plug-in) để vậnhành như Nissan Leaf, Chevrolet Volt hay các mẫu xe của thương hiệuTesla

1.2.4 Động cơ Hybrid

Hybrid trong tiếng Anh có nghĩa là lai tạo, hỗn hợp Do đó nhiều người còn gọi xe Hybrid là xe lai Như vậy bạn có thể hiểu đơn giản động cơ Hybrid chính là việc xe sử dụng cùng lúc động cơ xăng và động cơ điện Điều này đồng nghĩa rằng xe Hybrid muốn tạo lực kéo phải sử dụng từ 2 nguồn năng lượng trở lên

Động cơ Hybrid là sự kết hợp giữa động cơ điện và động cơ xăng

Nguyên lý hoạt động của động cơ Hybrid khá đơn giản Xe Hybrid sẽ dùngđộng cơ điện khi di chuyển trên các quãng đường ngắn hay cần tốc độchậm như nội thành, từ nhà đến chỗ làm… Ngược lại động cơ xăng đượcdùng ở các quãng đường lớn, tốc độ cao như cao tốc, đường trường.Nhiệm vụ của xe Hybrid là phối hợp 2 động cơ phù hợp sao cho giảmlượng khí thải và nhiên liệu tiêu thụ

1.3 CÁC THÀNH PHẦN(CẤU TẠO),THÔNG SỐ KỸ THUẬT

1.3.1 Các thành phần,(cấu tạo)

Xi lanh

Xi lanh là một trong những thành phần chính trong động cơ Với một chiếc xe phổ thông động cơ phải có ít nhất 1 xi lanh, thông thường là 4 đến 8 xi lanh

Số lượng xi lanh càng nhiều thì năng lượng mà động cơ sản sinh ra càng lớn Vì vậy với một số dòng siêu xe thể thao số lượng xi lanh có thể lên tới

18 cái

Về cách bố trí xi lanh trong động cơ có 3 kiểu sắp xếp tất cả Gồm xếp thẳng hàng theo một đường dọc, ngang, xếp theo dạng hình chữ V và xếp theo kiểu đối xứng qua đỉnh

Mỗi cách bố trí lại mang lại hiệu quả vận hành riêng Tùy vào mỗi dòng xenhà sản xuất sẽ lựa chọn cách sắp xếp xi lanh phù hợp

Để có thể đốt cháy được nhiên liệu điều kiện cần là phải có tia lửa điện

Và bugi chính là bộ phận đảm nhiệm vai trò này Trong động cơ Bugi đượctính toán đánh lửa với độ chính xác gần như tuyệt đối

Mỗi khi động cơ bị chết máy hay dừng hoạt động thì ta thường nghĩ ngaytới Bugi đang gặp vấn đề

Điều này tương đối hợp lý vì trong động cơ Bugi là phần hay hỏng nhất

Nó cũng là chi tiết mà ta có thể dễ dàng kiểm tra được dù không phải thợchuyên nghiệp

Xu-páp

Xu-páp là hệ thống van đóng, mở xi lanh Nó có nhiệm vụ đóng hoặc mởđúng thời điểm giúp lượng nhiên liệu và khí thải ra vào hợp lý

Xu-páp hoạt động chính xác tới đâu thì năng lượng đốt cháy hoàn toàn tới

đó, lượng khí thải vì thế cũng sản sinh ra ít hơn

Tuy nhiên nó không thể tự hoạt động được mà phải nhờ vào hệ thống trụccam

Trục cam

Trục cam gồm 2 loại trục cam kép và trục cam đơn Nó là một thanh kimloại liền khối Trên bề mặt được phay cắt tạo thành các ô rãnh nhấp nhôcòn được gọi là mấu cam

Khi trục cam quay quanh trục các mấu cam cũng được quay tròn theomột chu kì được tính toán từ trước Qua đó đóng mở các van xu-pap của

xi lanh

Đối với trục cam đơn nó đảm nhiệm cả 2 nhiệm vụ đóng và mở các xilanh Còn với trục cam kép mỗi thanh lại đạm nhiệm một nhiệm vụ độclập

Trục Khuỷu

Trục khuỷu đảm nhận vai trò chuyển đổi chuyển động Tất cả các pít tông

sẽ được gắn vào 1 trục duy nhất đó là trục khuỷu Từ chuyển động thẳnglên xuống của pít tông sẽ chuyển thành chuyển động quay của trụckhuỷu

Động cơ sở hữu bao nhiêu xi lanh thì bấy nhiêu lực sẽ được cộng dồn vàochiếc trục khuỷu này Vì vậy chất liệu và cấu tạo của nó cũng phải rất đặc

biệt, độ chính xác trong các khớp nối ở mức tuyệt đối, để mang lại hiệusuất vận hành cao nhất.

1.3.2 Thông số kỹ thuật

Công suất

Công suất có đơn vị tính theo mã lực – horsepower (HP), là thông số đạidiện cho sức mạnh tối đa của chiếc xe Khái niệm này được nhà khoa họcJames Watt đưa ra, khi ông phát minh ra động cơ hơi nước với mongmuốn thay thế ngựa

James Watt đã giải thích về mã lực như sau: một chú ngựa bỏ sức ra đểkéo 33.000 pound (1 pound = 454 gram) lên một foot (30,48 cm) trongthời gian một phút (minute) Bên cạnh việc tính công suất dựa trên mãlực thì công suất còn khá nhiều đơn vị khác Ví dụ như, các nhà vật lý haytoán học sử dụng đơn vị kW, đối với họ thì đây là đơn vị mang tính chínhxác cao nhất Trong khi đó, đơn vị PS được người Đức hay sử dụng, ngườiPháp lại sử dụng đơn vị CV cho công suất Còn đối với các nhà sản xuất ô

tô, họ sẽ chọn các đơn vị trên dựa vào sự chênh lệch của chúng để làmđơn vị cho công suất – một trong các thông số kỹ thuật của xe

Một ví dụ cụ thể như, mẫu xe Volkswagen Golf R được quảng cáo có động

cơ 300 PS, nếu đổi ra đơn vị thì tương đương với 296 HP Nhưng do con số

300 nghe ấn tượng hơn nên xe được giới thiệu với thông số ở đơn vị PS.Điều này tương tự với sự quy đổi của đơn vị kW và HP, bởi 400 HP mớibằng công suất 298 kW chính vì vậy các nhà sản xuất sẽ thích để chiếc

xe của họ với chi tiết thông số là 400 HP Đơn vị kW chỉ thực sự phổ biến

ở Australia và Nam Phi

Công suất càng cao thể hiện tốc độ càng lớn Tuy vậy tốc độ tối đa chưahẳn sẽ giống nhau ở 2 xe có cùng công suất, bởi còn nhiều yếu tố tácđộng đến tốc độ tối đa của một chiếc xe như trọng lượng, lực cản khíđộng học… Một ví dụ như cùng công suất là 153 mã lực nhưng tốc độ tối

đa của Mazda 3 lớn hơn Mazda CX-5

Momen xoắn

Một lực nào đó tác động lên một vật thể mới có thể quay quanh một trục,lực đó được gọi là momen xoắn Có thể giải thích dễ hiểu như sau, để siếtmột con ốc bằng cờ-lê, chúng ta phải sử dụng lực kéo đủ mạnh thì con ốcmới xoay được, lực để xoay con ốc đó chính là lực momen xoắn Đơn vịcủa momen xoắn là Nm (Newton x mét) Lực momen xoắn cho thấy ô tô

có thể đạt được một tốc độ nào đó trong khoảng thời gian cụ thể là baonhiêu lâu Vì vậy xe có momen xoắn lớn có thể có khả năng tăng tốc,

vượt dốc, vượt địa hình tốt Đây là hai yếu tố tỷ lệ thuận với nhau Ta cóthể nhận thấy rằng các dòng xe thể thao thường có momen xoắn cao khingười sử dụng đạp hết chân ga, tốc độ gia tăng nhanh chóng tới mứcngười ngồi trong xe có thể dính chặt vào ghế Điều này xuất phát từ lựcmomen xoắn lớn.

Ngoài xe thể thao, những dòng xe chở nặng như xe bán tải, xe SUV sẽđược trang bị động cơ có momen xoắn lớn nhằm tăng cường sức kéo Mộtchiếc xe có khả năng chở 450 tấn hàng sẽ phải trang bị một động cơ tạođược lực momen xoắn lên tới 18.626 Nm để có thể di chuyển Đơn vị củamomen xoắn là Nm (Newton x mét) Đây là một trong các thông số kỹthuật quan trọng trên xe ô tô

Vòng tua máy

Số vòng trục khuỷu có thể quay trong một phút là vòng tua máy, với đơn

vị là rpm (revolutions per minute) Vòng tua máy quay càng nhanh, vậntốc xe tạo ra càng lớn Ba thông số: công suất, momen xoắn và vòng tualuôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Momen xoắn luôn đạt cực đại ởvòng tua sớm hơn công suất

Ví dụ chiếc BMW 760Li với các giá trị cực đại momen xoắn 750 Nm vàcông suất 400 kW Theo giải thích của các nhà chế tạo thì momen xoắnđạt cực đại rất nhanh, ngay ở vòng tua 1.500 vòng/phút, và cứ thế đếnkhi chạm 5.000 vòng/phút rồi giảm dần Công suất có tỷ lệ thuận vớivòng tua, tăng dần cho đến khi đạt cực đại ở vòng tua 5.000 vòng/phútsau đó giảm dần

Vậy tại sao công suất và momen xoắn lại giảm khi đạt trên 5.000 vòng/phút?

Momen xoắn và công suất nhỏ khi ở vòng tua thấp, nhiên liệu được bơmvào buồng cháy ít, sinh ra lực ít Ở vòng tua rất cao (trên 5.000vòng/phút), lò xo đẩy xu-páp xảy ra “hiện tưởng đơ”, tức tốc độ phản ứng

lò xo không đáp ứng nổi, xu-páp bị treo lơ lửng không còn tác dụng Hỗnhợp nhiên liệu vào buồng đốt rồi thải ra ngay

Động cơ hoạt động ở trạng thái gần như lý tưởng ở dải vòng tua 1.500 5.000 vòng/phút Việc sinh công diễn ra thuận lợi, dẫn đến momen xoắnđạt cực đại, công suất tăng dần theo vòng tua

-1.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là hỗn hợp không khí vànhiên liệu, được đốt trong xilanh của động cơ trong sinh ra nhiệt Nhiệt độcao sẽ giúp cho khí đốt giãn nở tạo ra áp suất tác dụng lên piston đẩycho piston di chuyển

Động cơ đốt trong hoạt động dựa trên 4 kỳ chính

Hiện nay, có nhiều loại động cơ đốt trong khác nhau Các động cơ nàyđều hoạt động theo một chu kỳ làm việc động cơ 4 kỳ: nạp, nén, đốt vàxả

+ Kỳ 1: Kỳ nạp

Ở kỳ này van nạp được mở và van xả đóng lại Piston chuyển động xuốngdưới xi-lanh tạo nên một khoảng trống trong xi-lanh để chứa nhiên liệuphun sương từ bộ chế hòa khí

+ Kỳ 2: Kỳ nén

Lúc này van nạp và van xả đều được đóng lại, piston chuyển động lêntrên xi-lanh, nén hỗn hợp khí và xăng Trước khi piston chạm vào điểmchết trên của xi-lanh Bộ phận đánh lửa sẽ đốt cháy hỗn hợp xăng ở dạnghơi và không khí (hòa khí)

+ Kỳ 3: Kỳ nổ

Trong kỳ này cả hai van vẫn tiếp tục đóng Piston sẽ chuyển động đếnđiểm chết trên của xi-lanh Khí được tạo ra từ việc đốt cháy hòa khí nổmột cách nhanh chóng Piston lại chuyển động xuống dưới xi-lanh Sựchuyển động này thực hiện nhờ vào chuyển động quay của trục khuỷu vàthanh truyền được nối cùng nhau Áo nước bọc bên ngoài thân xi-lanhgiúp làm giảm nhiệt độ do lượng nhiệt phát ra trong quá trình đốt cháy,động cơ sẽ được làm mát

+ Kỳ 4: Kỳ xả

Lúc này van xả được mở, van nạp vẫn đóng Piston chuyển động lên trênxi-lanh đẩy khí thải ra ngoài thông qua van xả Van xả đóng muộn sauđiểm chết trên 10-30 độ góc quay trục khuỷu, lợi dụng quán tính dòng khíthải tăng khả năng thải sạch Cũng nhờ đó van nạp được mở sớm hơn.Cuối kỳ xả, trong khoảng thời gian nào đó cả hai van xả và van nạp cùngmở

Khi bốn kỳ được hoàn tất và động cơ lại tiếp tục thực hiện chu trình mới

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐỘNG CƠ Ô TÔ.

2.1.ĐÔNG CƠ DIESEL

2.1.1 Cấu tạo chi tiết

Hình sau giới thiệu cấu tạo động cơ diesel bốn kỳ một xi lanh, động cơdiesel bao gồm các cơ cấu và hệ thống như động cơ xăng bốn kỳ một xilanh nhưng khác nhau ở hai điểm sau: Hệ thống nhiên liệu: gồm bơm cao

áp và vòi phun, không có hệ thống đánh lửa

Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu diesel Nó tạo ra công suất cao ở tốc

độ thấp và có cấu tạo vững chắc Tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn so vớiđộng cơ xăng

Sự khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel

Ngoài sự khác nhau về loại nhiên liệu mà động cơ sử dụng, động cơ xăng

và diesel còn sử dụng những cơ cấu khác nhau:

Động cơ diesel không được trang bị hệ thống đánh lửa có bugi Thay vào

đó, nhiệt sinh ra trong quá trình nén sẽ làm cho nhiên liệu tự bốc cháy Vìvậy tỷ số nén được đặt cao hơn

Để hỗ trợ cho khả năng khởi động của động cơ, động cơ diesel có một hệthống sấy sơ bộ sử dụng bugi sấy để sấy nóng khí nạp

Động cơ diesel có một bơm nhiên liệu và các vòi phun để phun nhiên liệuvào trong buồng cháy ở áp suất cao

Buồngcháy

A Loại xoáy lốc

B Loại phun trực tiếp

1 Buồng cháy chính ; 2 Bugi sấy

3 Vòi phun; 4 Buồng xoáy lốc; 5 Khe thông.

Buồng cháy bao bồm khoảng không tạo bởi giữa píttông, thân máy

và nắp quylát

Động cơ diesel dựa trên hiện tượng tự bốc cháy do nhiệt trong kỳ

nén của không khí nạp để tạo nên sự cháy, nó yêu cầu một lượng lớnkhông khí Do đó, động cơ không có bướm ga

2.1.2 nguyên lí hoạt động

Chu trình làm việc lý thuyết

Sơ đồ cho thấy động cơ có buồng

cháy loại xoáy lốc

1 Xupáp nạp; 2 Xupáp xả; 3 Vòi phun;

4 Buồng cháy; 5 Píttông; 6 Thanh truyền; 7 Trục khuỷu

Chu trình làm việc của động cơ diesel bốn kỳ cũng giống như động cơ xăngbốn kỳ, nghĩa là pit tông cũng thực hiện bốn hành trình nạp, nén, nổ và xả,nhưng trong động cơ diesel bốn kỳ quá trình nạp và nén là không khí (màkhông phải hoà khí) và nhiên liệu tự cháy khi tiếp xúc với không khí có nhiệt

độ cao (mà không dùng tia lửa điện)

Chu trình làm việc của động cơ diesel bốn kỳ như sau:

a Kỳ nạp

Trong hành trình này, khi trục khuỷu quay từ (0° đến 180°), pit tông

sẽ dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xu páp nạp mở, Xu páp xả đóng, thểtích công tác trong xi lanh tăng, áp suất trong xi lanh giảm, không khí từbên ngoài qua bầu lọc được hút vào xi lanh

Cuối hành trình nạp, áp suất và nhiệt độ của không khí trong xi lanh là:

Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của không khí bị nén trong xilanh là:

P = 4 – 5 MPa

T = 450 – 6500°C

c Kỳ nổ (cháy giãn nở, sinh công)

Trong hành trình này, xu páp nạp và xu páp xả vẫn đóng, khi pit tôngđến ĐCT vòi phun nhờ bơm cao áp sẽ phun nhiên liệu vào xi lanh để hỗnhợp với không khí có nhiệt độ cao, rồi tự cháy, khí cháy giãn nở tác dụnglên đỉnh pit tông và đẩy pit tông từ ĐCT xuống ĐCD, qua thanh truyềnlàm trục khuỷu quay từ (360° đến 540°) sinh công

Cuối hành trình cháy và bắt đầu quá trình giãn nở, áp suất và nhiệt độcủa khí cháy trong xi lanh là:

Cuối hành trình xả, áp suất và nhiệt độ của khí xả trong xi lanh là:

+ Hiệu suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng.

+ Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng

+ Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơxăng

+ Nhiên liệu Diesel không bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gâynguy hiểm

+ Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì không có bộ đánh lửa và bộ chếhoà khí

Do vậy, chi phí sửa chữa cao hơn

+ Tỉ số nén cao đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắpxylanh… phải tốt Các yếu tố trên làm cho động cơ Diesel đắt tiền hơnđộng cơ xăng

+ Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dùng, dụng cụđắt tiền và thợ chuyên môn cao

+ Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng => tăng tốc kémhơn nhưng sức kéo cao hơn

+ Động cơ Diesel ồn hơn và ô nhiễm hơn => đã được khắc phục nhiềubằng các công nghệ

2.2 ĐỘNG CƠ XĂNG

2.2.1 Cấu tạo chi tiết

Sơ đồ cấu tạo

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để biến chuyển động tịnh tiến của pit tông thành chuyển động quay của trục khuỷu

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm: xi lanh với nắp có thể tháo rời, pit tông với các xec măng, chốt pit tông, thanh truyền có đầu nhỏ (đầu trên) nối với pit tông và đầu to (phía dưới) nối với trục khuỷu, bánh

đà bắt chặt vào đuôi trục khuỷu Pit tông chuyển động tịnh tiến lên xuốngtrong xi lanh Trục khuỷu quay trong các vòng bi đặt trong các te, các te đúc liền với xi lanh Ở phía dưới của động cơ được đậy kín bằng các te và dùng để chứa dầu bôi trơn

Cơ cấu phân phối khí dùng để nạp đầy hoà khí vào xi lanh và xả sạch khí cháy ra khỏi xi lanh

Cơ cấu phân phối khí gồm: xu páp nạp và xu páp xả, lò xo, ống dẫnhướng xu páp, ống dẫn hướng xu páp, con đội, đũa đẩy, cần đẩy xu páp, trục cam đặt trong các ổ đỡ của cácte, các bánh răng truyền chuyển động quay từ trục khuỷu tới trục cam

Hệ thống làm mát có bơm nước, dùng để toả nhiệt từ xi lanh và nắp

Hệ thống đánh lửa dùng để đốt cháy hoà khí trong xi lanh động cơ Nó bao gồm: nguồn điện, ống tăng điện, bộ chia điện, dây dẫn và bu gi

đánh lửa

2.2.2 Nguyên lí hoạt động.

Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay (theo chiều mũi tên), còn pit tôngnối bản lề với trục khuỷu qua thanh truyền, sẽ chuyển động tịnh tiếntrong xi lanh

Mỗi chu trình làm việc của động cơ xăng bốn kỳ (bao gồm bồn hành trìnhnạp, nén, nổ và xả) có một lần sinh công (nổ), pit tông dịch chuyển lênxuống bốn lần và trục khuỷu phải quay hai vòng (từ 0° đến 720°) Mỗi lầnpit tông lên hoặc xuống gọi là một hành trình hay một kỳ Chu trình làmviệc của động cơ xăng bốn kỳ như sau: