- Tính chất: Môn học này sẽ cung cấp cho sinh viên các kiến thức về kết cấu động cơ đốt trong và giải thích nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong cũng như các hệ thống khác của động
Trang 1ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH
Trang 2LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Động cơ xăng 1 được biên soạn dựa theo chương trình chi tiết môn Động
cơ xăng 1 giảng dạy cho HSSV hệ Cao đẳng Tất cả các chương trong giáo trình đều được biên soạn dựa theo phương pháp tiếp cận năng lực và tuân theo bố cục lý thuyết và thực hành Cấu trúc giáo trình Động cơ xăng 1 chia thành 6 chương trình bày theo hệ thống động cơ hoạt động trên Ô tô Mỗi chương có lý thuyết và thực hành giúp HSSV có thể vận dụng lý thuyết vào trong thực hành
Giáo trình Động cơ xăng 1 được biên soạn theo các nguyên tắc: Tính định hướng thị trường lao động, tính hệ thống và khoa học Hướng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực và thế giới
Song do điều kiện về thời gian, mặt khác đây là lần đầu tiên nhóm biên soạn giáo trình dựa trên năng lực thực hiện, nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để giáo trình Động cơ xăng 1 được hoàn thiện hơn, đáp ứng được yêu cầu của thực tế sản xuất cuẩ các doanh nghiệp hiện tại và trong tương lai
Chân thành cảm ơn tập thể Khoa cơ khí Ô tô và giảng viên phản biện đã góp ý chân thành để nhóm biên soạn được hoàn thành giáo trình Động cơ xăng 1
Thủ Đức, ngày tháng năm 2017
Tham gia biên soạn
Tiêu Hà Hồng Nhân
Trang 3MỤC LỤC Trang
CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 18
1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 19
1.2 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ 19
1.3 ƯU, KHUYẾT ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, ĐỘNG CƠ ĐỐT NGOÀI 23
1.4 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ WANKEL VÀ ĐỘNG CƠ TUABIN 24
1.5 CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRONG TƯƠNG LAI 29
CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ 32
2.1 NGUYÊN LÝ TỔNG QUÁT 33
2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ 1 XYLANH 33
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 4 KỲ 1 XYLANH 37
2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 2 KỲ 1 XYLANH 39
2.5 SO SÁNH ĐỘNG CƠ 2 KỲ VÀ 4 KỲ, ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ DIESEL 43
2.6 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỀU XYLANH TRÊN Ô TÔ 45
2.7 XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ 52
2.8 XÁC ĐỊNH XÚ PAP CÙNG TÊN 54
2.9 XÁC ĐỊNH ĐIỂM CHẾT TRÊN 55
2.10 XÁC ĐỊNH THỨ TỰ CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ 58
CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 61
3.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU 62
3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ XUPÁP VÀ DẪN ĐỘNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 62
3.3 CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 66
3.4 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KHE HỞ XÚ PÁP 72
3.5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ÁP SUẤT NÉN 78
3.6 PHƯƠNG PHÁP CÂN CAM 81
3.7 PHƯƠNG PHÁP THÁO LẮP MỘT NẮP MÁY VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ DẪN ĐỘNG BẰNG ĐAI, XÍCH 90
3.8 KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 104
CHƯƠNG 4 CẤU TRÚC CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ 119
4.1 NẮP MÁY – BUỒNG ĐỐT ĐỘNG CƠ XĂNG – CASTE 120
4.2 THÂN MÁY – XY LANH 123
4.3 PISTON – TRỤC PISTON 124
4.4 THANH TRUYỀN 126
4.5 TRỤC KHUỶU – BẠC LÓT 127
4.6 BÁNH ĐÀ 129
4.7 PHƯƠNG PHÁP THÁO, LẮP ĐỘNG CƠ 130
Trang 44.9 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA PISTON – XÉC MĂNG – THANH TRUYỀN – TRỤC
PISTON – TRỤC KHUỶU 176
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG BÔI TRƠN – HỆ THỐNG LÀM MÁT 187
5.1 CÔNG DỤNG -CẤU TẠO - NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG BÔI TRƠN 189
5.2 CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN 190
5.3 QUY TRÌNH THÁO LẮP HỆ THỐNG BÔI TRƠN 199
5.4 KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG BÔI TRƠN 200
5.5 KIỂM TRA HỆ THỐNG BÔI TRƠN 203
5.6 HỆ THỐNG LÀM MÁT 206
5.7 CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 209
5.8 BẢO DƯỠNG – KIỂM TRA HỆ THỐNG LÀM MÁT 217
5.9 QUY TRÌNH THÁO LẮP HỆ THỐNG LÀM MÁT 220
5.10 BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 222
5.11 HIỆN TƯỢNG, NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA 225
CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÍT LỬA – TRANSISTOR 228
6.1 KHÁI QUÁT 229
6.2 PHÂN LOẠI 229
6.3 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA DÙNG VÍT LỬA 230
6.4 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRANSISTOR 237
6.5 PHƯƠNG PHÁP CÂN LỬA 239
6.6 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐÈN CÂN LỬA 245
6.7 KIỂM TRA - CHẨN ĐOÁN 251
Trang 5MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu tạo chung của động cơ đốt trong 2
Hình 1.2: Dung tích xy lanh 4
Hình 1.3: Động cơ rotor Wankel - Động cơ quay (Rotary Engine) 8
Hình 1.4: Động cơ quay trang bị nhiều công nghệ khắc phục tiêu hao nhiên liệu và bôi trơn 9
Hình 1.5: Sơ đồ động cơ tuabin phản lực hai viền khí 11
Hình 1.6: Động cơ tuabin phản lực cánh quạt 11
Hình 1.7: Hệ thống siêu nạp 12
Hình 1.8: Hệ thống tăng áp 13
Hình 1.9: Ô tô dùng động cơ điện 13
Hình 1.10: Ô tô Hybrid 14
Hình 1.11: Ô tô lai tế bào nhiên liệu FCHV 14
Hình 2.1: Động cơ xăng và động cơ diesel 16
Hình 2.2: Động cơ xăng 4 kỳ 16
Hình 2.3: Quá trình nạp 17
Hình 2.4: Quá trình nén 18
Hình 2.5: Quá trình cháy 18
Hình 2.6: Quá trình thải 19
Hình 2.7: Đồ thị phối khí 19
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo động cơ diesel bốn kỳ 20
Hình 2.9 Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ một xylanh 21
Hình 2.10 Động cơ hai kỳ 23
Hình 2.11: Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng hai kỳ 23
Hình 2.12: Hành trình thứ nhất 24
Hình 2.13: Hành trình thứ hai 25
Hình 2.14: Cấu tạo động cơ nhiều xylanh 28
Hình 2.15: Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 4 xylanh 29
Hình 2.16: Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 6 xylanh bố trí thẳng hàng 31
Hình 2.17: Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 8 xylanh 33
Hình 2.18: Dấu đánh lửa sớm – phun dầu sớm 35
Hình 2.19: Hệ thống khởi động 36
Hình 2.20: Đường ống nạp và thải của động cơ 37
Hình 2.21: Đường ống góp động cơ 38
Trang 6Hình 2.23: Dùng que đo xác định điểm chết trên 40
Hình 2.24: Phương pháp ½ cung quay bằng cách dùng que đo 40
Hình 2.25: Thứ tự công tác của động cơ 41
Hình 2.26: Tài liệu kỹ thuật 42
Hình 2.27: Đóng mở của xú pap 43
Hình 3.1: Hệ thống phân phối khí 46
Hình 3.2: Xupáp đặt 46
Hình 3.3: Xupáp treo 47
Hình 3.4: Các kiểu dẫn động trục cam 48
Hình 3.5: Trục cam 49
Hình 3.6: Con đội 50
Hình 3.7: Con đội thủy lực 50
Hình 3.8: Đũa đẩy 51
Hình 3.9: Kết cấu xupáp 53
Hình 3.10: Các dạng nấm xupáp 53
Hình 3.11: Lò xo xupáp 54
Hình 3.12: Sơ đồ lắp ráp hệ thống phối khí 55
Hình 3.13: Điều chỉnh khe hở xu páp động cơ OHV 57
Hình 3.14: Căn lá phù hợp với khe hở xủa xu páp 57
Hình 3.15: Điều chỉnh khe hở xu páp động cơ SOHC 58
Hình 3.16: Bẩy con đội và miếng chiêm 59
Hình 3.17: Đo bề dày miếng shim T 59
Hình 3.18: Đo áp suất nén động cơ 61
Hình 3.19: Tháo dây đai 65
Hình 3.20: Kiểm tra dấu bánh đai cam 65
Hình 3.21: Tháo dây đai cam 65
Hình 3.22: Tháo miếng chặn đai cam 66
Hình 3.23: Lắp đai cam vào dấu đánh ban đầu 66
Hình 3.24: Lắp puli đầu trục khuỷu 67
Hình 3.25: Tháo trục cò mổ 67
Hình 3.26: Tháo puli trục khuỷu và tháo nắp dây xích 68
Hình 3.27: Tháo đai ốc và bánh xích cam 68
Hình 3.28: Tháo bộ đỡ xích 68
Hình 3.29: Xoay cho them đầu trục cam hướng lên thẳng đứng 69
Hình 3.30: Lắp bánh răng truyền động xích 70
Trang 7Hình 3.32: Lắp xích cam 70
Hình 3.33: Đánh dấu trên bánh răng cam 71
Hình 3.34: Tháo ống góp thải 74
Hình 3.35: Tháo máy phát điện 74
Hình 3.36: Tháo gá đỡ động cơ 75
Hình 3.37: Tháo bơm nước 75
Hình 3.38: Tháo bộ căng xích 76
Hình 3.39: Lấy xích cam ra ngoài 76
Hình 3.40: Quay trục cam nạp đội xu páp 77
Hình 3.41: Tháo nắp máy 77
Hình 3.42: Tháo con đội và miếng shim 78
Hình 3.43: Tháo các phớt xu páp 78
Hình 3.44: Làm sạch bề mặt 79
Hình 3.45: Đánh dấu thanh truyền và làm sạch mụi than 79
Hình 3.46: Tháo đầu to thanh truyền 80
Hình 3.47: Lắp đầu to thanh truyền tương ứng với piston đã tháo ra 80
Hình 3.48: Lấy trục khuỷu ra khỏi thân máy 81
Hình 3.49: Sắp xếp bạc lót và bạc chặn đúng thứ tự 81
Hình 3.50: Tháo nắp đậy mặt trước 82
Hình 3.51: Kiểm tra dấu bánh răng cam 82
Hình 3.52: Tháo đai ốc đầu trục khuỷu 83
Hình 3.53: Lắp dây đai cam 83
Hình 3.54: Tháo bánh căng đai 84
Hình 3.55: Tháo nắp đậy trục cam 84
Hình 3.56: Tháo nắp bảo vệ ống góp 84
Hình 3.57: Tháo trục cam 85
Hình 3.58: Tháo vít nắp máy 85
Hình 3.59: Lấy con đội và miếng shim 85
Hình 3.60: Tháo xu páp , lò xo, móng hãm, đế chận 86
Hình 3.61: Làm sạch về mặt 86
Hình 3.62: Thay phốt guide xu páp 86
Hình 3.63: Kiểm tra bề mặt lắp ghép 88
Hình 3.64: Dụng cụ chuyên dùng kiểm tra vết nứt bề mặt 89
Hình 3.65: Vết nứt trên bề mặt nắp máy 89
Hình 3.66: Kiểm tra thân xu páp 90
Trang 8Hình 3.68: Dùng ca lip đo đường kính trong xy lanh 91
Hình 3.69: Lắp ống kèm vào thân máy 91
Hình 3.70: Kiểm tra thông số kỹ thuật của xu páp 92
Hình 3.71: Nhỏ nhớt vào thân xu páp 93
Hình 3.72: Kiểm tra thông số lò xo 93
Hình 3.73: Kiểm tra lực nén của lò so 94
Hình 3.74: Kiểm tra độ cong trục cam 94
Hình 3.75: Kiểm tra chiều cao mỏ cam 95
Hình 3.76: Kiểm tra đường kính mỏ cam 95
Hình 3.77: Kiểm tra khe hở dầu cổ trục cam 96
Hình 3.78: Kiểm tra khe dọc trục cam 96
Hình 3.79: Kiểm tra khe hở ăn khớp giữa hai bánh rang 97
Hình 3.80: Kiểm tra conn đội 97
Hình 3.81: Kiểm tra xích 98
Hình 3.82: Kiểm tra bánh xích và thanh trượt xích 98
Hình 3.83: Kiểm tra khe hở dọc trục cam 99
Hình 3.84: Kiểm tra khe hở cò mổ và trục cò 100
Hình 3.85: Kiểm tra độ cong trục cò mổ 100
Hình 3.86: Kiểm tra bộ truyền động xích - OHV 101
Hình 3.87: Kiểm tra bánh xích – OHV 101
Hình 4.1: Nắp máy 103
Hình 4.2: Buồng đốt kiểu hình bán cầu 103
Hình 4.3: Buồng đốt kiểu hình nêm 104
Hình 4.4: Buồng đốt kiểu bathtub 104
Hình 4.5: Buồng đốt kiểu pentroof 105
Hình 4.6: Cácte 105
Hình 4.7: Thân máy 106
Hình 4.8: Ống lót xy lanh 107
Hình 4.9: Piston 107
Hình 4.10: Các dạng đỉnh piston 108
Hình 4.11: Piston bị mòn oval 108
Hình 4.12: Các kiểu lắp chốt piston 109
Hình 4.13: Thanh truyền 110
Hình 4.14: Trục khuỷu 110
Hình 4.15: Bạc lót 111
Trang 9Hình 4.17: Bánh đà 112
Hình 4.18: Ống góp 113
Hình 4.19: Máy phát điện 113
Hình 4.20: Puli bơm nước 114
Hình 4.21: Giá đỡ động cơ 114
Hình 4.22: Puli trục khuỷu 114
Hình 4.23: Bơm nước và đệm kín 115
Hình 4.24: Nắp đậy trục cam và nắp đậy xích cam 115
Hình 4.25: Bộ căng xích cam 115
Hình 4.26: Thanh trượt, bộ căng, thanh đỡ, xích cam 116
Hình 4.27: Dấu trên xích cam 116
Hình 4.28: Quay trục cam 117
Hình 4.29: Cam nạp, cam thải 117
Hình 4.30: Tháo nắp máy 117
Hình 4.31: Tháo con đội 118
Hình 4.32: Tháo các xú pap 118
Hình 4.33: Tháo phớt xúpap 118
Hình 4.34: Làm sạch bề mặt nắp máy 119
Hình 4.35: Tháo cacte 119
Hình 4.36: Đánh dấu trên thanh truyền 119
Hình 4.37: Làm sạch muội 120
Hình 4.38: Nới lỏng bu lông thanh truyền 120
Hình 4.39: Dùng búa g vào bu lông thanh truyền 120
Hình 4.40: Dùng ống nhựa lồng vào bu lông thanh truyền 120
Hình 4.41: Sắp xếp cụm piston thanh truyền thứ tự 121
Hình 4.42: Tháo các nắp các cổ trục chính 121
Hình 4.43: Lấy trục khuỷu ra khỏi thân máy 121
Hình 4.44: Các cổ trục chính 122
Hình 4.45: Nắp đậy mặt trước 122
Hình 4.46: Quay máy 123
Hình 4.47: Kiểm tra dấu của bánh răng cam 123
Hình 4.48: Nới lỏng bánh căng đai 123
Hình 4.49: Tháo đai ốc đầu trục khuỷu 124
Hình 4.50: Tháo pu li dẫn động đầu trục khuỷu 124
Hình 4.51: Tháo miếng chận đai cam 124
Trang 10Hình 4.53: xeo bánh dẫn động đai ở đầu trục khuỷu ra ngoài 125
Hình 4.54: Xeo bánh dẫn động đai ở đầu trục khuỷu ra ngoài 125
Hình 4.55: Tháo ống góp thải 126
Hình 4.56: Tháo trục cam 126
Hình 4.57: Tháo nắp máy 127
Hình 4.58: Con đội và miếng sim 127
Hình 4.59: Cảo xupap ra 127
Hình 4.60: Tháo phốt xupap ra 127
Hình 4.61: Làm sạch thân máy, nắp máy và ống kềm xú pap 128
Hình 4.62: Tháo các chi tiết 128
Hình 4.63: Đánh dấu trên thanh truyền 129
Hình 4.64: Làm sạch muội 129
Hình 4.65: Nới lỏng bu lông thanh truyền 129
Hình 4.66: Dùng búa g vào bu lông thanh truyền 130
Hình 4.67: Dùng ống nhựa lồng vào bu lông thanh truyền 130
Hình 4.68: Sắp xếp cụm piston thanh truyền thứ tự 130
Hình 4.69: Tháo các nắp các cổ trục chính 131
Hình 4.70: Lấy trục khuỷu ra khỏi thân máy 131
Hình 4.71: Các cổ trục chính 131
Hình 4.72: Xem dấu 2 bánh răng cam 132
Hình 4.73: Tháo bánh răng dẫn động trục cam 132
Hình 4.74: Tháo nắp máy 133
Hình 4.75: Tháo pu li đầu trục khuỷu 133
Hình 4.76: Tháo nắp đậy bộ truyền động xích 133
Hình 4.77: Tháo bộ căng xích 134
Hình 4.78: Tháo đai ốc đầu trục cam 134
Hình 4.79: Tháo bánh răng cam 134
Hình 4.80: Tháo bộ đỡ xích cam 134
Hình 4.81: Tháo trục cam 135
Hình 4.82: Lắp trục khuỷu 135
Hình 4.83: Lắp nắp cổ trục chính 136
Hình 4.84: Lắp trục piston 137
Hình 4.85: Lắp xéc măng 137
Hình 4.86: Lắp xéc măng 137
Hình 4.87: Lắp bạc lót thanh truyền 138
Trang 11Hình 4.89: Lắp piston 139
Hình 4.90: Lắp nắp đầu to thanh truyền 139
Hình 4.91: Lắp lưới lọc và tấm che 139
Hình 4.92: Lắp carter chứa dầu 140
Hình 4.93: Búa nhựa g đuôi xupap 140
Hình 4.94: Lắp các con đội 140
Hình 4.95: Thay joint nắp máy 141
Hình 4.96: Lắp bánh răng phụ 141
Hình 4.97: Lắp bánh răng phụ 142
Hình 4.98: Lắp trục cam nạp 142
Hình 4.99: Xiết nắp bợ trục cam 142
Hình 4.100: Gá trục cam thải vào nắp máy 143
Hình 4.101: Lắp các nắp cổ trục cam 143
Hình 4.102: Lắp bánh răng trục cam có VVT-I 144
Hình 4.103: Lắp xích cam 144
Hình 4.104: Lắp xích cam 144
Hình 4.105: Lắp thanh trượt, bộ căng xích cam 145
Hình 4.106: Lắp thanh trượt, bộ căng xích cam 145
Hình 4.107: Lắp cụm bơm nhớt 146
Hình 4.108: Lắp bánh răng dẫn động đai 146
Hình 4.109: Lắp đai cam 146
Hình 4.110: Lắp miếng che 147
Hình 4.111: Lắp pu li 147
Hình 4.112: Lắp bánh răng truyền động 147
Hình 4.113: Lắp ống dầu bôi trơn và thanh đỡ xích, thanh căng sên 148
Hình 4.114: Lắp xích cam 148
Hình 4.115: Cột thanh đỡ xích và thanh căng xích 148
Hình 4.116: Lắp nắp đậy xích cam 149
Hình 4.117: Lắp lọc thô 149
Hình 4.118: Lắp carter 149
Hình 4.119: Lắp bánh răng cam 150
Hình 4.120: Đẩy piston căng xích 150
Hình 4.121: Lắp bộ căng xích cam 150
Hình 4.122: Bung bộ căng xích ra 151
Hình 4.123: Xoay trục khuỷu và trục cam 151
Trang 12Hình 4.125: Lắp bộ căng xích cam 152
Hình 4.126: Lắp bộ căng xích cam 152
Hình 4.127: Lắp nắp máy 153
Hình 4.128: Lắp các chi tiết 153
Hình 4.129: Lắp máy phát điện 153
Hình 4.130: Thiết bị thuỷ lực kiểm tra vết nứt 155
Hình 4.131: Kiểm tra độ không phẳng 156
Hình 4.132: Kiểm tra xylanh 157
Hình 4.133: Kiểm tra thanh truyền 162
Hình 5.1: Hệ thống bôi trơn 172
Hình 5.2: Sơ đồ hệ thống bôi trơn 173
Hình 5.3: Lưới lọc 173
Hình 5.4: Bơm bánh răng ăn khớp trong 174
Hình 5.5: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài 175
Hình 5.6: Bơm rotor 175
Hình 5.7: Van an toàn 176
Hình 5.8: Lọc nhớt 177
Hình 5.9: Làm mát nhớt bằng không khí 178
Hình 5.10: Làm mát nhớt bằng nước 178
Hình 5.11: Chỉ thị áp lực của dầu bôi trơn 179
Hình 5.12: Sơ đồ đ n báo áp lực của dầu bôi trơn 179
Hình 5.13: Phương pháp thay nhớt 184
Hình 5.14: Phương pháp thay lọc nhớt 184
Hình 5.15: Thăm nhớt 185
Hình 5.16: Kiểm tra áp suất nhớt 186
Hình 5.17: Tháo các-te, lưới lọc và tấm che 187
Hình 5.18: Tháo bơm nhớt 187
Hình 5.19: Tháo van an toàn, bánh răng dẫn động và bị động của bơm nhớt 188
Hình 5.20: Kiểm tra bơm nhớt 189
Hình 5.21: Kiểm tra áp lực nhớt 189
Hình 5.22: Hệ thống làm mát bằng không khí 190
Hình 5.23: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng 191
Hình 5.24: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng 191
Hình 5.25: Van hằng nhiệt bố trí ở đường nước vào 192
Hình 5.26: Van hằng nhiệt bố trí ở đường nước vào 193
Trang 13Hình 5.28: Van hằng nhiệt 194
Hình 5.29: Bơm nước 195
Hình 5.30: Quạt làm mát 195
Hình 5.31: Quạt làm mát 196
Hình 5.32: Quạt làm mát dẫn động bằng điện 196
Hình 5.33: Két nước 197
Hình 5.34: Ống tản nhiệt 197
Hình 5.35: Nắp két nước 198
Hình 5.36: Thùng nước dự trữ 198
Hình 5.37: Chỉ thị nhiệt độ nước làm mát 199
Hình 5.38: Nước làm mát 200
Hình 5.39: Mở nắp két nước 200
Hình 5.40: Tháo van xả ở két nước 200
Hình 5.41: Súc hệ thống làm mát 201
Hình 5.42: Kiểm tra van hằng nhiệt 202
Hình 5.43: Kiểm tra nắp két nước 202
Hình 5.44: Thay bơm nước 203
Hình 5.45: Phương pháp căng dây đai 209
Hình 6.1: Hệ thống đánh lửa dùng vít lửa 212
Hình 6.2: Hệ thống đánh lửa transistor 212
Hình 6.3: Hệ thống đánh lửa điều khiển từ máy tính (ECU ) 213
Hình 6.4: Hệ thống đánh lửa dùng vít lửa 213
Hình 6.5: Bôbin 214
Hình 6.6: Delco (bộ chia điện) 215
Hình 6.7: Dây cao áp 215
Hình 6.8: Dây cao áp 216
Hình 6.9: Bộ đánh lửa sớm li tâm 217
Hình 6.10: Bộ đánh lửa sớm chân không 218
Hình 6.11: Sơ đồ hệ thống đánh lửa vít lửa 219
Hình 6.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa vít lửa 220
Hình 6.13: Tín hiệu cảm biến điện từ 220
Hình 6.14: Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng tín hiệu cảm biến điện từ 221
Hình 6.15: Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng tín hiệu cảm biến điện từ 221
Hình 6.16: Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng tín hiệu cảm biến điện từ 222
Hình 6.17: Vít lửa 223
Trang 14Hình 6.19: Cân lửa theo dấu 224
Hình 6.20: Thứ tự công tác 225
Hình 6.21: Chiều quay rotor 225
Hình 6.22: Khe hở từ 226
Hình 6.23: Dấu trên trục delco 227
Hình 6.24: Thứ tự công tác 227
Hình 6.25: Mạch hệ thống đánh lửa cảm biến điện từ 228
Hình 6.26: Góc đánh lửa sớm 229
Hình 6.27: Kiểm tra thời điểm đánh lửa sớm 230
Hình 6.28: Đ n cân lửa 231
Hình 6.29: Sơ đồ đấu dây thiết bị Mod 133 232
Hình 6.30: Kiểm tra bộ đánh lửa sớm chân không 233
Hình 6.31: Hệ thống đánh lửa dùng vít lửa 234
Hình 6.32: Kiểm tra tia lửa điện cao áp 234
Hình 6.33: Kiểm tra điện nguồn cung cấp cho bôbin 235
Hình 6.34: Kiểm tra bobbin 235
Hình 6.35: Kiểm tra dây cao áp 236
Hình 6.36: Kiểm tra tình trạng của bugi 236
Hình 6.37: Kiểm tra bôbin 237
Hình 6.38: Kiểm tra bộ đánh lửa sớm chân không 237
Hình 6.39: Tháo rã delco 238
Hình 6.40: Hệ thống đánh lửa Transistor 238
Hình 6.41: Kiểm tra tia lửa điện cao áp 239
Hình 6.42: Kiểm tra điện nguồn cung cấp cho bôbin và Igniter 240
Hình 6.43: Kiểm tra khe hở từ 240
Hình 6.44: Kiểm tra dây cao áp 241
Hình 6.45: Các loại điện cực Bugi 241
Hình 6.46: Kiểm tra tình trạng của bugi 242
Hình 6.47: Kiểm tra bôbin 242
Hình 6.48: Kiểm tra và điều chỉnh khe hở từ 242
Hình 6.49: Kiểm tra sự hoạt động của bộ đánh lửa sớm li tâm 243
Hình 6.50: Kiểm tra tia lửa điện 244
Hình 6.51: Kiểm tra Igniter 244
Hình 6.52: Tháo rã bộ chia điện 245
Trang 15MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng các thông số đặc trưng của chu trình công tác 27
Bảng 5.1: Quy trình tháo lắp hệ thống bôi trơn 182
Bảng 5.2: Quy trình bảo dưỡng hệ thống bôi trơn 186
Bảng 6.1: Bảng góc độ đánh lửa sớm tương ứng với số vòng quay 231
Trang 16GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN
Tên học phần: ĐỘNG CƠ XĂNG 1
Mã học phần: CNC114131
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của học phần:
- Vị trí: Môn học ĐỘNG CƠ XĂNG 1 được thực hiện sau khi học xong các môn học:
An Toàn Lao Đông Trong sửa chữa Ô Tô, Vẽ kỹ thuật, Nhập môn CNKT ôtô Môn học này được bố trí giảng dạy ở học kỳ I của khóa học và có thể bố trí dạy song song với các
môn học như: Gầm ô tô 1, Tin học đại cương
- Tính chất: Môn học này sẽ cung cấp cho sinh viên các kiến thức về kết cấu động cơ đốt
trong và giải thích nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong cũng như các hệ thống khác của động cơ đốt trong Hướng dẫn quy trình thực hành tháo, lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa các cụm chi tiết của động cơ, giúp sinh viên r n luyện các thao tác và kỹ năng thực hành bảo dưỡng, sửa chữa ô tô
- Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Sửa chữa và bảo dưỡng động cơ là một công
việc có tính thường xuyên, nặng nhọc và quan trọng đối với nghề sửa chữa ô tô, nhằm đảm bảo điều kiện làm việc và duy trì tuổi thọ đáp ứng khả năng, yêu cầu vận hành của ô
tô Công việc sửa chữa không khí cần những kiến thức cơ bản và kỹ năng sửa chữa cơ khí,
mà nó còn đồi hỏi sự yêu nghề của người thợ sửa chữa ô tô Vì vậy công việc sửa chữa và bảo dưỡng động cơ đã trở thành một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết để duy trì khả năng vận hành ô tô, vì thế người thợ cần cẩn trọng và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo hướng dẫn của hãng
Mục tiêu của học phần:
- Về kiến thức:
Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ xăng thực tế
Sử dụng và lựa chọn dụng cụ phương tiện một cách thành thạo
Trang 17 Thực hiện phương pháp tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng các động cơ phun xăng điện tử hiện đại hiện nay
Kiến thức kiểm tra, đo kiểm các chi tiết của động cơ: piston, trục khuỷu, xylanh
- Về kỹ năng:
Xác định được các nguyên nhân hư hỏng của động cơ xăng
Biết kiểm tra, bảo dưỡng, điều chỉnh, sửa chữa, đại tu một động cơ
Sử dụng đúng tài liệu kỹ thuật, dụng cụ đo và chuyên dùng để kiểm tra, bảo dưỡng, điều chỉnh, sửa chữa, đại tu một động cơ
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Nhận thức công việc của ngành, yêu nghề, thực hiện tốt nội quy về an toàn lao động
Trang 18CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giới thiệu
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học dưới dạng moment quay (hay còn gọi là moment xoắn) bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ Các loại
động cơ sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: fluid flow engine) để tạo công thông qua việc đốt
cháy nhiên liệu như động cơ turbine (động cơ tuabin) và các động cơ đốt bên ngoài cylinder (xilanh) như máy hơi nước hay động cơ Stirling không thuộc về động cơ đốt trong
Mục tiêu:
Về kiến thức:
o Hiểu được khái niệm chung và ưu, khuyết điểm của động cơ đốt trong
o Phân loại được động cơ đốt trong và các động cơ đang sử dụng hiện nay
o Nắm được xu hướng phát triển động cơ trong tương lai
Về kỹ năng:
o Xác định được các chi tiết, hệ thống trong động cơ
o Liệt kê được các bộ phận, cụm chi tiết của động cơ đốt trong
o Tìm được các nguyên nhân hư hỏng, cách khắc phục các chi tiết, hệ thống
Trang 191.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
– Động cơ là một loại máy biến đổi một dạng năng lƣợng nào đó thành cơ năng (công cơ học)
– Động cơ đốt trong lá một loại động cơ nhiệt, trong đó quá trình cháy của nhiên liệu, quá trình toả nhiệt và quá trình biến đổi một phần nhiệt này thành cơ năng đƣợc tiến hành ngay trong xylanh động cơ
– Động cơ đốt trong mà nhiệt năng biến đổi thành cơ năng nhờ áp suất khí cháy tác dụng lên piston xylanh đƣợc gọi là động cơ đốt trong kiển piston Động cơ đốt trong mà nhiệt năng đƣợc biến đổi thành cơ năng nhờ tác dụng của dòng khí có vận tốc lớn lên cánh tuabin đƣợc gọi là động cơ đốt trong kiểu tuabin
1.2 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ
1.2.1 Định nghĩa
1.2.1.1 Cấu tạo chung của động cơ đốt trong:
Hình 1.1: Cấu tạo chung của động cơ đốt trong
Các cơ cấu gồm:
– Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm: piston, xylanh, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà
và nắp xylanh Có nhiệm vụ biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu
– Cơ cấu phân phối khí gồm: xupap hút, xupap thải, trục cam, con đội, đũa đẩy, bánh răng trung gian … Nhiệm vụ của cơ cấu này là đóng mở xupap nạp và thải đúng thời gian qui
Trang 20định để thực hiện việc thay đổi môi chất công tác trong xylanh, để động cơ làm việc được liên tục
Các hệ thống và cơ cấu phụ gồm có:
– Hệ thống nhiên liệu (HTNL): Hệ thống này có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu và tạo thành khí hỗn hợp (nhiên liệu với không khí) đảm bảo nhiên liệu cháy tốt cho động cơ hoạt động bình thường
– HTNL động cơ Diesel gồm có: thùng chứa nhiên liệu, bình lọc thô, bơm chuyển, bình lọc tinh, bơm cao áp, vòi phun
– HTNL động cơ xăng gồm có: Thùng chứa nhiên liệu, bơm xăng, bầu lọc, bộ chế hòa khí (hay ống phân phối và kim phun ở động cơ EFI)…
– Hệ thống làm mát: Nhiệm vụ của hệ thống này đảm bảo tản nhiệt từ động cơ ra ngoài, để động cơ làm việc bình thường Có 2 cách làm mát: làm mát bằng nước, làm mát bằng không khí
- Hệ thống bôi trơn: Nhiệm vụ của hệ thống này là đưa dầu nhờn đến các bề mặt ma sát Trong động cơ để làm giảm ma sát, tẩy sạch các mặt ma sát, làm mát ổ trục
- Hệ thống đánh lửa: Hệ thống này bao gồm bộ phận tạo ra dòng điện cao thế (hàng ngàn vôn) phát ra tia lửa mạnh làm cháy hổn hợp khí, hệ thống này chỉ có trên động cơ xăng và động cơ ga
- Hệ thống khởi động: nhiệm vụ của hệ thống này là đảo bảo cho động cơ khởi hành được nhanh chóng
1.2.1.2 Các thuật ngữ cơ bản của động cơ:
– Điểm chết trên (ĐCT): Là điểm ứng với vị trí đỉnh của piston trong xylanh khi piston
xa tâm trục khuỷu nhất
– Điểm chết dưới (ĐCD): Là điểm ứng với vị trí đỉnh của piston trong xylanh khi
piston gần tâm trục khuỷu nhất
– Hành trình của piston (S): Là khoàng cách giữa ĐCT và ĐCD
S = 2 R Trong đó: R- Bán kính tay quay của trục khuỷu
Trang 21Hình 1.2: Dung tích xy lanh
– Thể tích buồng cháy (V c ): Là phần thể tích trong xylanh tạo thành giữa đỉnh piston và
nắp máy khi piston ở ĐCT
– Thể tích làm việc (V s ): Là phần thể tích trong xylanh giới hạn bởi ĐCT và ĐCD
Vh = π*D /4*S
Trong đó:
+ S: Hành trình piston + D: Đường kính piston – Thể tích buồng công tác (V h ): Là phần thể tích trong xilanh tạo thành giữa đỉnh
piston và nắp máy khi piston ở ĐCD
Vh = Vc + Vs– Chu trình công tác: Một tập hợp các quá trình kế tiếp nhau (hút, nén, cháy, giãn nở
và thải) lặp lại theo chu kỳ trong xi lanh động cơ, nhờ đó nhiệt tỏa ra do đốt cháy nhiện liệu được biến đổi thành cơ năng gọi là chu trình công tác
– Kỳ: là một phần của chu trình công tác xảy ra khi piston chuyển động từ điểm
chết này đến điểm chết kia trong xylanh của động cơ
– Động cơ 4 kỳ: là động cơ có chu trình công tác được hòan thành trong 4 hành trình
của piston tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu
– Động cơ 2 kỳ: là động cơ có chu trình công tác được hòan thành trong 2 hành trình
của piston tương ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu
– Hỗn hợp cháy và khí nạp: Hỗn hợp không khí với nhiện liệu gọi là hỗn hợp khí cháy,
Trang 22– Động cơ không có piston (tua bin khí)
+ Ở động cơ có piston sự cháy của nhiên liệu và việc biến đổi nhiệt năng thành cơ năng diễn ra bên trong xylanh
+ Ở động cơ tua bin khí nhiên liệu cháy trong buồng cháy đặc biệt và nhiệt năng biến thành cơ năng trên các cánh tua bin khí
Theo nhiên liệu sử dụng:
– Động cơ xăng
– Động cơ diesel
– Động cơ khí gas
– Động cơ dùng nhiên liệu hỗn hợp
Theo phương pháp đốt cháy hỗn hợp:
– Động cơ đốt cháy cƣỡng bức
– Động cơ tự đốt cháy
Theo số xylanh:
– Động cơ 1 xylanh
– Động cơ nhiều xylanh
Theo cách bố trí dãy xylanh trên đông cơ:
Trang 23 Hiệu suất có ích cao, với động cơ Diesel hiện đại hiệu súât có thể đạt đến 45%
Kích thước và trọng lượng của động cơ đốt trong không lớn vì toàn bộ chu trình công tác được thực hiện trong một thiết bị duy nhất mà không cần các thiết bị cồng kềnh như nồi hơi, ống dẫn v v
Vận hành an toàn, khả năng gây hỏa hoạn cũng như nổ vỡ thiết bị ít
Luôn ở trạng thái khởi động và khởi động dễ dàng
Điều kiện làm việc của thợ máy tốt hơn, cần ít người bảo hành và chăm sóc bảo dưỡng
Nhược điểm:
Khả năng quá tải kém
Rất khó khởi động khi động cơ có tải, trong khi đó máy hơi nước khởi động được ngay cả khi tải đầy
Các chi tiết của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, giá thành chế tạo cao
Sử dụng nhiên liệu đắt tiền, yêu cầu đối với nhiên liệu rất khắt khe
Đòi hỏi công nhân vận hành, sữa chữa phải có tay nghề cao
Đặc tính kéo của động cơ đốt trong không được tốt lắm, không thể phát ra một mômen lớn ở tốc độ nhỏ, vì vậy ở ô tô, xe máy phải dùng hộp
1.3.2 Ưu, khuyết điểm của động cơ đốt ngoài
Ưu điểm:
Trang 24 Buồng đốt đặt ngoài, việc đốt diễn ra liên tục, có thể kiểm soát không để dư thừa nhiên liệu, nên hạn chế phát thải độc hại so với việc đốt theo chu trình trong buồng bên trong
Tận dụng bất cứ nguồn nhiệt nào
Nhiều thiết kế có piston nằm bên phần lạnh nên giảm vấn đề bôi trơn, tăng tuổi thọ,
độ tin cậy Không cần van, hệ thống cơ học đơn giản, hệ thống cung cấp chất đốt đơn giản và tùy chọn cũng là những yếu tố tăng độ tin cậy cho động cơ
Hoạt động ở áp suất thấp, do đó an toàn và nhỏ gọn hơn động cơ hơi nước
Không cần nguồn cung cấp không khí (nếu nguồn nhiệt không lấy từ việc đốt nhiên liệu) nên có thể hoạt động dưới tàu ngầm hay trong vũ trụ
Có thể hoạt động dễ dàng hơn trong thời tiết giá lạnh so với các động cơ đốt trong Nhược điểm
Cần có bộ phận trao đổi nhiệt ở phần nóng và phần lạnh có hiệu suất cao
Bộ phận làm mát (tản nhiệt) ở buồng lạnh có thể phức tạp và choán nhiều không gian
Công suất và tốc độ khó thay đổi nhanh
Động cơ Stirling chứa không khí không cho hiệu suất cao bằng các động cơ Stirling chứa hydro hay heli Tuy nhiên, hydro gây ra nhiều khó khăn kỹ thuật như độ thất thoát cao
1.4 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ WANKEL VÀ ĐỘNG CƠ TUABIN
1.4.1 Giới thiệu về động cơ Wankel
Động cơ Wankel là một loại động cơ piston tròn được gọi theo tên của nhà phát minh Felix Wankel, hay với cách gọi đơn giản là động cơ "quay" do chuyển động quay đặc trưng của nó Trong một động cơ Wankel, piston có dạng hình tam giác, có góc tròn quay trong một hộp máy hình bầu dục Mỗi một cạnh của tam giác tương ứng với một piston, trên mặt cạnh này có khoét l m tạo thành buồng đốt Khi piston quay được một vòng thì trục khủyu quay được 3 vòng Do luôn luôn chỉ quay theo một chiều nên động cơ này hoạt động rất êm
Trang 25Hình 1.3: Động cơ rotor Wankel - Động cơ quay (Rotary Engine)
Động cơ piston tam giác có cấu tạo nhỏ gọn và không cần sử dụng bộ phận điều khiển van Nguyên tắc của động cơ này tương ứng với động cơ Otto, cũng có 4 thì nạp - nén - nổ - xả Tuy nhiên, tất cả 4 thì này thay vì hoạt động trong một lần chuyển động lên
và xuống của piston (ở động cơ khác thông thường) thì lại xảy ra trong một lần “quay” của piston Piston tam giác quay sẽ truyền lực cho một hệ thống lệch tâm đặc biệt để đưa ra trục khủyu
Tuy nhiên do động cơ này có tiếp xúc giữa piston và thành xi-lanh là tiếp xúc mài 1 chiều nên hệ số mài mòn cao hơn loại piston tịnh tiến truyền thống rất nhiều Hơn nữa việc thiết kế bôi trơn lại phức tạp hơn, vì tính chất đặc biệt của kết cấu buồng đốt mà dầu bôi trơn luôn bị lẫn vào trong buồng đốt
Trang 26Hình 1.4: Động cơ quay trang bị nhiều công nghệ khắc phục tiêu hao nhiên liệu và
bôi trơn
Điển hình nhất chính là Mazda, hãng xe đã có những sản phẩm nổi tiếng thế giới như RX-7, RX-8, MX5 miata và gần dây nhất là concept RX-Vision tại triển lãm Tokyo vừa qua Đi k m với nó là hàng loạt công nghệ tiết kiệm nhiên liệu, bôi trơn tốt, tản nhiệt nhanh nhằm nâng cao hiệu suất, tối ưu hóa vật liệu chế tạo hay các hệ thống tăng khí nạp cưỡng bức (turbo, supercharger, free valve, )
1.4.2 Giới thiệu về động cơ Turbine
So với một loại động cơ nhiệt khác rất thông dụng là động cơ piston điển hình là động cơ Diesel thì động cơ tuabin khí có nhiều điểm yếu hơn: công nghệ chế tạo rất cao nên rất đắt (chỉ một vài nước có công nghệ tiên tiến chế tạo được động cơ này), có hiệu suất nhiệt động lực học thấp hơn (khoảng 2/3 so với động cơ Diesel) dẫn đến tính kinh tế kém hơn, hiệu suất giảm sút nhanh khi chạy ở chế độ thấp tải Nhưng ưu điểm nổi bật của động cơ tuabin khí là cho công suất cực mạnh với một khối lượng và kích thước nhỏ gọn: chỉ số công suất riêng (mã lực/kg) của loại động cơ này lớn gấp hàng chục lần động cơ diesel Do vậy loại động cơ này có vị trí áp đảo trong ngành hàng không, nó được lắp cho hầu hết các loại máy bay và trực thăng
1.4.2.1 Tuabin
Tuabin là khối sinh công có ích hoạt động theo nguyên tắc biến nội năng và động năng của dòng khí nóng áp suất và vận tốc cao thành cơ năng có ích dưới dạng mô men
Trang 27quay cánh tuabin: tại cánh tuabin dòng khí nóng giãn nở sinh công Các cánh tuabin khác với cánh máy nén ở hình dạng thiết diện rãnh khí tại tuabin là thiết diện hội tụ (converge): vận tốc tương đối trong rãnh khí tăng lên làm giảm áp suất, nhiệt độ không khí
Để làm mát cho cánh tuabin cánh tuabin sẽ được làm rỗng và bên trong được dẫn khí làm mát Cánh tuabin là bộ phận chịu ứng suất cao nhất và là bộ phận nhiều rủi ro nhất: vừa chịu nhiệt độ rất cao vừa quay với vận tốc rất lớn nên công nghệ chế tạo tuabin là tổng hợp của các thành tựu của nhiều ngành khoa học như luyện kim, vật liệu, chế tạo máy Tuabin được nối với máy nén khí để quay máy nén khí và còn được nối với các phụ tải khác Trong các động cơ máy bay thường chỉ có các tuabin nối với máy nén khí mà không có tuabin tự do (không nối với máy nén), còn tại các động cơ với những công năng khác thường bố trí tuabin tự do để nâng cao hiệu suất động cơ nâng cao tính năng vận hành của động cơ
1.4.2.2 Động cơ tuabin cánh quạt
Đây là loại động cơ tuabin khí để lai cánh quạt tạo lực đẩy cho máy bay (tiếng Anh: Turbo Propeller viết tắt Turboprop) Động cơ loại này có hiệu suất cao nhất nên tính kinh
tế cao nhất trong các loại động cơ tuabin của hàng không, nhưng vì đặc điểm lực đẩy cánh quạt nên loại động cơ này cho vận tốc thấp nhất do đó loại này chuyên để lắp cho các máy bay vận tải khỏe, cần tính kinh tế cao nhưng không cần vận tốc lớn, điển hình như loại máy bay vận tải Lockheed C-130 Hercules của Mỹ
Cánh quạt được nối vào trục máy nén khí áp thấp qua hộp số giảm tốc Đặc điểm của loại động cơ này là tuabin của động cơ vừa lai máy nén vừa lai tải chính là cánh quạt nên phải thiết kế tuabin sao cho sử dụng được hết năng lượng của dòng khí nóng sau buồng đốt Với loại động cơ này, dòng khí sau khi ra khỏi tuabin có vận tốc còn rất thấp, nhiệt
độ, áp suất gần cân bằng với môi trường
Vì cánh quạt nối thẳng với máy nén khí nên khi thay đổi tốc độ sẽ ảnh hưởng nhiều đến chế độ làm việc của máy nén và toàn bộ động cơ nên tính linh hoạt của loại động cơ này không tốt (hiệu suất giảm khi giảm công suất, tốc độ)
Loại này cũng để trang bị cho trực thăng mô men quay được truyền qua hộp số và chuyển hướng để quay cánh quạt nâng nằm ngang (tiếng Anh: Turbo Shaft)
1.4.2.3 Động cơ tuabin hai viền khí
Trang 28Hình 1.5: Sơ đồ động cơ tuabin phản lực hai viền khí
1: Cánh quạt ngoài; 2: động cơ tuabin khí; 3: dòng khí đi bên trong động cơ; 4: dòng khí
đi bên ngoài động cơ
Có tài liệu tiếng Anh gọi loại này là turbofan Đây là loại động cơ mà các cánh quạt tầng ngoài cùng của máy nén áp thấp có cấu tạo và kích thước đặc biệt lùa không khí làm hai dòng: một dòng đi qua động cơ (dòng số 3 trên hình vẽ) và một dòng đi vòng qua động
cơ tạo lực đẩy trực tiếp (dòng số 4) và hai dòng này hòa vào nhau tại phễu phụt vì vậy động cơ được gọi là động cơ hai viền khí (tiếng Anh: two-contour turbojet, tiếng Nga: двухконтурный турбо-двигатель) Đây là phương án trung gian giữa động cơ tuabin cánh quạt và động cơ tuabin phản lực Đối với loại động cơ này có một chỉ số rất quan trọng đó là hệ số hai viền khí (tiếng Anh: Bypass ratio) m là tỷ lệ thể tích của khối khí chạy bên ngoài so với khối khí chạy bên trong động cơ, (đối với động tuabin phản lực thuần túy m = 0) chỉ số càng lớn thì động cơ có hiệu suất càng tốt và càng giống động cơ tuabin cánh quạt và vận tốc càng thấp, hệ số này lớn hơn 2 thì không thể phát triển được vận tốc siêu âm Còn các động cơ siêu âm có hệ số m thấp hơn hoặc bằng 2
1.4.2.4 Động cơ phản lực cánh quạt
Hình 1.6: Động cơ tuabin phản lực cánh quạt
1: cánh quạt ngoài; 2: capote (vỏ) ngoài; 3: động cơ tuabin khí; 4: luồng khí phản lực qua bên trong động cơ; 5: luồng khí tạo lực đẩy từ cánh quạt không qua l i động cơ
Có tài liệu tiếng Anh gọi loại động cơ này là động cơ turbofan nhưng có tài liệu lại gọi turbofan là động cơ hai viền khí nói chung
Trang 29Động cơ tuabin phản lực cánh quạt là một phiên bản nhánh của động cơ hai viền khí trong đó cánh quạt ngoài nằm hẳn ra ngoài được bao bằng vỏ capote ngoài, vỏ này ngắn nên hai dòng khí bên ngoài và bên trong động cơ không hòa vào nhau Nhìn bên ngoài rất
dễ nhận ra loại động cơ này vì vỏ capote ngoài này ngắn tạo thành 2 lớp vỏ giật cấp
Đây là động cơ có hệ số m cao thường từ 6-10 và nghiêng về tính chất động cơ cánh quạt Loại động cơ này thường ở các máy bay hành khách và vận tải dân dụng cần tốc độ
và tính kinh tế hợp lý Các máy bay hành khách dân dụng nổi tiếng Boeing và Airbus trang bị các động cơ này
1.5 CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRONG TƯƠNG LAI
1.5.1 Động cơ siêu nạp
Supercharger (siêu nạp): là một bộ siêu tăng áp ( giống như quạt gió máy nén khí)
Để làm tăng áp suất dòng khí nạp vào buồng đốt trong của động cơ Siêu nạp được vận hành nhờ lực truyền động của trục khuỷu động cơ thông qua dây đai hoặc bánh răng, trục,… Thường được gọi là truyền động trực tiếp hay tức thời
Hình 1.7: Hệ thống siêu nạp 1.5.2 Động cơ tăng áp
Turbocharger ( tăng áp) là một loại máy nén khí Một loại gió ly tâm dùng để tăng
dòng khí nạp vào buồn đốt của động cơ đốt trong Thông qua tua-bin sử dụng dòng khí xả
từ động cơ Nói chung là nó dùng khí xả của động cơ để làm quay máy nén khí để tăng công suất động cơ
Trang 30Hình 1.8: Hệ thống tăng áp 1.5.3 Ô tô dùng động cơ Điện
Loại xe này sử dụng nguồn điện của accu để vận hành mô tơ điện Thay vì dùng nhiên liệu, chỉ cần nạp điện cho accu mà thôi Loại xe này mang lại nhiều lợi ích nhƣ: không gây ô nhiễm, không tiếng ồn khi hoat động…
Hình 1.9: Ô tô dùng động cơ điện
1_Bộ điều khiển công suất, 2_Mô tơ điện, 3_Accu
1.5.4 Ô tô dùng động cơ lai (Hybrid)
Loại xe này đƣợc trang bị đồng thời hai nguồn động lực khác nhau là động cơ đốt trong và mô tơ điện Do động cơ đốt trong dẫn động máy phát tạo điện năng nên không cần nguồn bên ngoài nạp điện cho accu Hệ thống dẫn động bánh xe dùng nguồn điện 270V – 550V, ngoài ra các thiết bị khác dùng nguồn 12V
Khi xuất phát hoặc chạy trong thnh phố, xe dùng động cơ điện cho ra moment xoắn cao mặc dù tốc độ thấp (đây chính là ƣu điểm của động cơ điện) Khi tăng tốc hoặc chạy
Trang 31hành ở tốc độ lớn Bằng cách phân bố tối ưu hai nguồn động lực nêu trên sẽ giúp giảm ô nhiễm do khí thải và nâng cao tính kinh tế nhiên liệu
Hình 1.10: Ô tô Hybrid
1_Động cơ, 2_Bộ đổi điện, 3_Hộp số, 4_Bộ chuyển đổi, 5_Accu
1.5.5 Ô tô dùng động cơ lai tế bào nhiên liệu FCHV
Loại xe ôtô này sử dụng năng lượng điện tạo ra khi nhiên liệu hyđrô phản ứng với ôxy trong không khí sinh ra nước Do nó chỉ thải ra nước, nó được coi là tốt nhất trong những loại xe có mức ô nhiễm thấp, và nó được tiên đoán sẽ trở thành nguồn năng lượng chuyển động cho thế hệ ôtô tiếp theo
Hình 1.11: Ô tô lai tế bào nhiên liệu FCHV
1_Bộ điều khiển công suất, 2_Mô tơ điện, 3_Bộ tế bào nhiên liệu, 4_Hệ thống chứa
Hydro, 5_Ắc quy phụ
Trang 32CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ
Giới thiệu
Động cơ sử dụng trên ôtô là động cơ đốt trong kiểu piston, nhiên liệu sử dụng chính
là xăng hoặc diesel Về sự hoạt động, hai loại động cơ này có kết cấu và nguyên lý hoạt động gần giống nhau, chúng khác nhau về phương pháp đốt cháy nhiên liệu
Động cơ xăng và Diesel là động cơ nhiệt, chúng biến đổi hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng và từ nhiệt năng biến thành cơ năng để truyền công suất cho ôtô hoạt động
Mục tiêu:
Về kiến thức:
o Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 2 kỳ, 4 kỳ
o So sánh được ưu nhược điểm giữa động cơ diesel và xăng; động cơ 4 kỳ và 2 kỳ
o Giải thích được các các thuật ngữ và thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ
Về kỹ năng:
o Xác định được điểm chết của pít tông
o Xác định được chiều quay động cơ
o Xác định được xú páp cùng tên, thứ tự công tác của động cơ
Trang 332.1 NGUYÊN LÝ TỔNG QUÁT
Động cơ xăng có tốc độ cao, rất cơ động, công suất phát ra lớn, buồng đốt gọn, được
sử dụng phổ biến ở các loại ôtô con và ôtô tải nhỏ
Động cơ Diesel có hiệu suất nhiệt lớn, tiết kiệm nhiên liệu, tốc độ động cơ chậm hơn động cơ xăng Nó có khuyết điểm là tốc độ động cơ thấp, trọng luợng động cơ nặng, dao động mạnh và tiếng ồn lớn Nó được dùng để dẫn động trên các loại ôtô buýt, ôtô tải, các loại phương tiện thương mại…
Hình 2.1: Động cơ xăng và động cơ diesel 2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ 1 XYLANH
Chu kỳ làm việc của động cơ xăng 4 kỳ gồm: kỳ nạp, kỳ nén, kỳ cháy và kỳ thải
Trang 34 Kỳ nạp
Kỳ nạp được xem là kỳ thứ nhất của động cơ xăng 4 kỳ
Khi trục khuỷu quay, qua thanh truyền piston di chuyển từ điểm chết trên xuống trên xuống điểm chết dưới Xú pap nạp mở và xú pap thải đóng
Khi piston chuyển động đi xuống, không khí và nhiên liệu từ bên ngoài vào xy lanh động cơ qua xú pap nạp do sự chênh áp giữa bên ngoài và bên trong xy lanh
Quá trình nạp được đánh gía bằng nhiệt độ Ta và áp suất ở cuối qúa trình nạp Pa
Ta = 320 - 370°K, Pa = (0,80 - 0,95) Po Po: Áp suất khí trời
Hình 2.3: Quá trình nạp
Kỳ nén
Khi piston từ điểm chết dưới đi lên, chấm dứt kỳ nạp và kỳ nén bắt đầu, lúc này xú pap nạp đóng và xú pap thải vẫn tiếp tục đóng Chuyển động quay của trục khuỷu làm cho piston đi lên điểm chết trên nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xy lanh
Quá trình nén là một quá trình quan trọng Khi áp suất nén càng cao, áp suất sinh ra trong quá trình cháy càng lớn, công suất động cơ sinh ra lớn và động cơ tiết kiệm được nhiên liệu
Trang 35Hình 2.4: Quá trình nén
Kỳ cháy
Khi piston lên gần đến điểm chết trên ở cuối quá trình nén, lúc này tia lửa điện bu gi được cung cấp từ hệ thống đánh lửa đốt cháy hỗn hợp trong xy lanh Khi cháy chất khí trong xy lanh giãn nở nhanh chóng và tạo ra một áp suất rất cao tác dụng lên đỉnh của piston
Áp suất cháy trong xy lanh đạt cực đại khi piston đi qua điểm chết trên khoảng 10° Piston chuyển động đi xuống bên dưới làm cho trục khuỷu quay để sinh công Trong quá trình này xú pap nạp và xú pap thải vẫn đóng
Hình 2.5: Quá trình cháy
Kỳ thải
Khi piston xuống gần tới điểm chết dưới, xú pap nạp vẫn đóng và xú pap thải mở,
Trang 36môi trường
Hình 2.6: Quá trình thải
Khi piston đến điểm chết dưới, chuyển động quay của trục khuỷu làm piston chuyển động đi lên, đầu piston đẩy khí cháy ra môi trường qua xú pap thải Khi piston đi qua điểm chết trên quá trình nạp của chu kỳ thứ hai tiếp diễn
Động cơ xăng 4 kỳ, trong một chu kỳ piston phải thực hiện 4 hành trình và trục khuỷu quay hai vòng tương ứng 720° Để điều khiển các xú pap nạp và thải đóng mở một lần trong một chu kỳ, trục cam thực hiện đúng một vòng
Đồ thị phân phối khí
Đồ thị biểu thị góc đánh lửa sớm, góc đóng trễ mở sớm của các xú pap nạp và thải được gọi là đồ thị phân phối khí
Hình 2.7: Đồ thị phối khí
Trang 37gọi là góc mở sớm của xú pap nạp Mục đích của việc mở sớm, khi piston ở điểm chết trên độ mở của xú pap nạp đủ lớn để đảm bảo nạp đầy hỗn hợp
Ở quá trình nạp, khi piston xuống điểm chết dưới, áp suất trong xy lanh vẫn bé hơn
áp suất của môi trường Vì vậy, để nạp thêm người ta thực hiện xú pap nạp đóng trễ sau điểm chết dưới để tận dụng sự chênh áp và quán tính của dòng không khí nạp Ở đồ thị trên, góc mở sớm của xú pap nạp là 6° và đóng trễ là 40°
Ở quá trình nén, khi piston lên gần đến điểm chết trên, tia lửa điện bu gi nẹt ra Góc đánh lửa trước điểm chết trên được gọi là góc đánh lửa sớm Mục đích của việc đánh lửa sớm là đảm bảo áp suất cháy đạt cực đại sau điểm chết trên một góc là 10° để công suất của động cơ đạt được tối ưu nhất
Ở quá trình cháy, khi piston xuống gần đến điểm chết dưới, xú pap thải mở để khí cháy thoát ra ngoài do sự chênh áp, góc này được gọi là góc mở sớm của xú pap thải Khi piston đi lên đỉnh piston tiếp tục đẩy khí cháy ra ngoài qua xú pap thải Quá trình thải kết thúc khi piston đi qua điểm chết trên một góc nào đó, góc này gọi là góc đóng trễ của xú pap thải Mục đích của việc đóng trễ là tận dụng quán tính của dòng khí thải để thải sạch
Đồ thị trên, góc mở sớm của xú pap thải là 31°trước điểm chết dưới và góc đóng trễ là 9° sau điểm chết trên
Ở cuối quá trình thải và đầu quá trình nạp có các thời điểm xú pap nạp và thải đều
mở, góc này được gọi là góc trùng điệp của xú pap Theo đồ thị góc này là 15°
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 4 KỲ 1 XYLANH
a) Sơ đồ cấu tạo:
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo động cơ diesel bốn kỳ
Trang 38b) Nguyên lý làm việc:
Hình 2.9 Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ một xylanh
a) Kỳ hút (kỳ nạp) b) Kỳ nén c) Kỳ nổ - giãn nở - sinh công d) Kỳ xả
Kỳ nạp (kỳ hút):
Piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới Xupáp hút mở, xupáp
xả đóng Do piston chuyển động xuống dưới, thể tích trong xylanh tăng, áp suất trong xylanh giảm Không khí qua bầu lọc theo đường ống hút qua xupáp hút điền đầy vào xylanh của động cơ Khi piston đến điểm chết dưới, Xupáp hút đóng lại kết thúc quá trình hút Trục khuỷu quay được nửa vòng quay thứ nhất (từ 00 – 1800) Cuối kỳ hút áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng:
P = (35– 55) kG/cm2 t0 = (450 – 650)0
C
Kỳ này ứng với góc quay của trục khuỷu ở nửa vòng quay thứ hai (1800 – 3600)
Trang 39 Kỳ nổ (cháy – giãn nở - sinh công):
Trong hành trình này của piston, cả hai xupáp hút và xupáp xả đều đóng kín Cuối
kỳ nén, khi piston tới gần điểm chết trên, dầu diesel từ vòi phun được phun vào buồng cháy với áp suất cao vào khoảng (160 – 210)kG/cm2 dưới dạng sương mù và hoà trộn với không khí nén tạo thành hỗn hợp cháy Khi gặp nhiệt độ và áp suất cao, hỗn hợp nhiên liệu tự bốc cháy sinh ra lực đẩy piston đi xuống điểm chết dưới Áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt vào khoảng:
P = (70– 100) kG/cm2
t0 = (1600 – 2000)0C Hỗn hợp khí cháy sinh ra áp lực đẩy piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới qua thanh truyền làm quay trục khuỷu Piston chuyển động xuống điểm chết dưới kết thúc kỳ nổ, áp suất và nhiệt độ giảm xuống vào khoảng:
P = (2– 4) kG/cm2
t0 = (800 – 1000)0C Trục khuỷu quay được nửa vòng quay thứ ba (3600 – 5400)
Kỳ xả:
Ở cuối kỳ nổ, tại điểm chết dưới, xupáp xả mở và xupáp hút đóng Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, khí cháy cháy được đẩy ra ngoài qua xupáp xả và đường ống
xả ra khí trời Khi piston tới điểm chết trên kết thúc kỳ xả, xupáp xả đóng lại Cuối kỳ xả,
áp suất và nhiệt độ vào khoảng:
P = (1,1– 1,2) kG/cm2
t0 = (600 – 700)0C Trục khuỷu quay được nửa vòng quay thứ tư (540 – 720)0 Chu trình làm việc của động cơ được lặp lại từ đầu
2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 2 KỲ 1 XYLANH
2.4.1 Khái niệm về động cơ hai kỳ:
Động cơ 2 kỳ là động cơ có chu trình công tác được hòan thành trong 2 hành trình của piston tương ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu
Trang 40Hình 2.10 Động cơ hai kỳ
2.4.2 Động cơ xăng hai kỳ:
6
Hình 2.11: Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng hai kỳ
