Nghiên cứu thiết kế mô hình động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí

- Nội dung trong đề tài giúp chúng em có thể hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các hệ thống từ mô hình động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí.. + Thân piton: - Thân pisto

TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ

DỤNG BỘ CHẾ HÒA KHÍ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Nguyễn Minh Khôi 1811252768 18DOTB5

Nguyễn Hồng Tiên 1811252869 18DOTB5

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 7 năm 2022

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

LỜI MỞ ĐẦU ix

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 Giới thiệu chung về động cơ 1

1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 1

1.1.2 Các cách bố trí động cơ trên ô tô và phân loại động cơ đốt trong 4

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 5

1.2.1 Cấu tạo động cơ 5

1.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ 6

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.1 Nhóm cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, bánh đà 8

2.1.1 Kết cấu piston 8

2.1.2 Kết cấu xéc măng 9

2.1.3 Chốt piston 10

2.1.4 Kết cấu thanh truyền 11

2.1.5 Kết cấu trục khuỷu 15

2.1.6 Bánh đà 20

2.2 Cơ cấu phân phối khí 22

2.2.1 Nhiệm vụ: 22

2.2.2 Phân loại, cấu tạo: 22

2.3 Hệ thống bôi trơn 26

2.3.1 Hệ thống bôi trơn gồm các bộ phận chính như sau: 26

2.3.2 Chức năng của hệ thống bôi trơn: 28

2.3.3 Các phương pháp bôi trơn động cơ 28

2.3.4 Phương thức hoạt động của hệ thống bôi trơn 29

2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu: 29

2.5 Hệ thống làm mát 38

2.6 Hệ thống khởi động: 42

2.7 Hệ thống đánh lửa: 47

2.7.1 Nhiệm vụ, yêu cầu: 47

2.7.2 Phân loại hệ thống đánh lửa: 47

2.7.3 Delco 49

2.8 Thông số động cơ 52

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 53

3.1 Tình trạng ban đầu 53

3.2 Phương án 53

3.3 Dụng cụ cần dùng trong quá trình tháo lắp và kiểm tra 53

3.4 Thực hiện tháo và kiểm tra các hệ thống của động cơ 54

3.5 Tháo và kiểm tra cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 67

3.6 Tháo và kiểm tra cơ cấu phân phối khí 69

3.7 Thiết kế khung mô hình bằng phần mềm SOLIDWORKS và AUTOCAD 70

3.8 Thiết kế khung mô hình thực tế: 72

3.9 Vệ sinh và sơn lại động cơ: 77

3.10 Tiến hành thiết kế bảng điểu khiển và đấu dây điện: 79

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 84

4.1 Kết quả đạt được 84

4.2 Khó khăn 84

4.3 Thuận lợi 85

4.4 Kết luận 85

4.5 Hướng phát triển 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Động cơ chạy bằng khí đốt 1

Hình 1.2: Mẫu thiết kế động cơ đốt trong bốn kỳ đầu tiên 3

Hình 1.3: Bố trí động cơ đặt trước 4

Hình 1.4: Bố trí động cơ đặt giữa 4

Hình 1.5: Bố trí động cơ đặt sau 5

Hình 1.6: Quy trình đánh lửa 7

Hình 2.1: Cấu tạo của piston 9

Hình 2.2: Rãnh xéc măng khí và rãnh xéc măng dầu 9

Hình 2.3: Vị trí lắp chốt piston 11

Hình 2.4: Cấu tạo thanh truyền 12

Hình 2.5: Các loại đầu nhỏ thanh truyền 12

Hình 2.6: Thân thanh truyền và vị trí lỗ dẫn dầu 13

Hình 2.7: Chi tiết đầu to thanh truyền 14

Hình 2.8: Cấu tạo trục khuỷu liền 15

Hình 2.9: Chốt khuỷu và thiết kế lỗ dẫn dầu cho chốt khuỷu 16

Hình 2.10: Các dạng má khuỷu 17

Hình 2.11: Các dạng đối trọng của trục khuỷu 17

Hình 2.12: Kết cấu đuôi trục khuỷu 18

Hình 2.13 Bạc lót chính của trục khuỷu 19

Hình 2.14: Cấu tạo trục khuỷu ghép 20

Hình 2.15: Các hình dạng bánh đà 21

Hình 2.16: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu xupap đặt 22

Hình 2.17: Sơ đồ cấu tạo xupap treo 24

Hình 2.18: Hoạt động xupap 25

Hình 2.19: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống bôi trơn 26

Hình 2.20: Sơ đồ khối hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí 30

Hình 2.21: Cấu tạo bộ chế hòa khí đơn giản 30

Hình 2.22: Các vị trí của gíc lơ trong bộ chế hòa khí 31

Hình 2.23: Cấu tạo bướm ga 32

Hình 2.24: Bộ chế hòa khí ở chế độ khởi động 33

Hình 2.25: Bộ chế hòa khí hoạt động ở chế độ không tải 34

Hình 2.26: Bướm ga hoạt động ở chế độ trung bình 34

Hình 2.27: Bướm ga hoạt động ở chế độ toàn tải 35

Hình 2.28: Bướm ga khi bị mở đột ngột 36

Hình 2.29: Cơ chế làm việc của phao xăng 37

Hình 2.30: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 38

Hình 2.31: Hệ thống dung dịch hoạt động trong két nước 39

Hình 2.32: Sơ đồ tuần hoàn nước trong động cơ 41

Hình 2.33: Van áp suất làm mát 42

Hình 2.34: Vị trí máy khởi động 42

Hình 2.35: Chi tiết máy khởi động loại giảm tốc 43

Hình 2.36: Chi tiết máy khởi động loại bánh răng hành tinh 44

Hình 2.37: Chi tiết máy khởi động PS 44

Hình 2.38: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy khởi động 45

Hình 2.39: Khớp truyền động 46

Hình 2.40: Hệ thống đánh lửa bằng vít 48

Hình 2.41: Hệ thống đánh lửa bán dẫn 49

Hình 2.42: Cấu tạo của bộ chia điện 50

Hình 2.43: Cấu tạo bên trong delco khi nhìn từ trên xuống 50

Hình 2.44: Bộ đánh lửa sớm chân không 51

Hình 3.1: Động cơ trước khi kiểm tra 54

Hình 3.2: Quan sát động cơ 54

Hình 3.3: Tháo và kiểm tra máy khởi động 55

Hình 3.4: Tiến hành đấu dây kiểm tra củ đề 56

Hình 3.5: Tháo két nước 56

Hình 3.6: Thay dây cao su 57

Hình 3.7: Tháo và kiểm tra bơm nước 57

Hình 3.8: Cắt ron amiang theo viền của bơm nước 58

Hình 3.9: Thay bạc đạn cây mới cho bơm nước 58

Hình 3.10: Tháo và kiểm bộ chế hòa khí 59

Hình 3.11: Xăng trao ngược tại vị trí vòi phun chính 60

Hình 3.12: Tháo rời các chi tiết trên bộ chế hòa khí 60

Hình 3.13: Vệ sinh chi tiết băng RP7 61

Hình 3.14: Sau khi tháo ra phát hiện lò xo bị rơi và nằm trong buồng phao 61

Hình 3.15:Tháo delco và kiểm tra 62

Hình 3.16: Phần góc chỉnh đánh lửa sớm hay trễ của delco 63

Hình 3.17: Tháo và kiểm tra bobine đánh lửa 64

Hình 3.18: Tháo bugi bằng tuýt và cần nối 65

Hình 3.19: Ngâm bugi trong xăng 66

Hình 3.20:Lau sạch bugi 66

Hình 3.21: Sử dụng giấy nhám làm sạch khe hở của đầu đánh lửa bugi 67

Hình 3.22: Piston sau khi được tháo và vệ sinh 67

Hình 3.23: Vệ sinh trục khuỷu 68

Hình 3.24: Kiểm tra trục khuỷu 68

Hình 3.25: Tháo nắp quy lát để xoáy xupap 69

Hình 3.26: Tháo và vệ sinh xupap 69

Hình: 3.27: Thiết kế khung để động cơ bằng phần mềm AUTOCAD 70

Hình 3.28: Thiết kế khung để động cơ bằng phần mềm SOLIDWORKS 71

Hình 3.29: Tiến hành đo chiều dài, chiều rộng và chiều cao của động 72

Hình 3.30: Bảng liệt kê mua vật tư 73

Hình 3.31: Thao tác sử dụng máy hàn que điện tử 73

Hình 3.32: Hàn các chi tiết tạo thành khung 74

Hình 3.33: Khung động cơ sau khi hàn 75

Hình 3.34: Chà nhám tạo độ bám dính để sơn 75

Hình 3.35: Tiến hành sơn 76

Hình 3.36: Khung đã sơn xong 76

Hình 3.37: Tháo các chi tiết để vệ sinh 77

Hình 3.38: Sơn lại các bộ phận trên máy sau khi được vệ sinh 78

Hình 3.39: Mô hình khi vệ sinh và làm đẹp 79

Hình 3.40: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa 79

Hình 3.41: Bản vẽ mô phỏng sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ trên AUTOCAD 80

Hình 3.42: Bảng mạch điện 80

Hình 3.43: Khoan, sơn màu và bắn ốc cố định bảng taplo 81

Hình 3.44: Khoang lỗ để di dây điện từ ngoài động cơ và trong bảng mạch 81

Hình 3.45: Đấu dây điện bên ngoài 82

Hình 3.46: Đánh dấu trên những dây đã được nối bằng keo giấy 82

Hình 3.47: Đấu dây ga 83

Hình 3.48: Mô hình hoàn thiện 83

LỜI MỞ ĐẦU

 Tính cấp thiết của đề tài

 Đặt vấn đề:

Khi kinh tế phát triển trong thời đại công nghệ 4.0 với xu hướng chuyên môn hóa ngày càng cao Nhu cầu lưu thông về nguyên vật liệu, nhiên liệu, hàng hóa là rất lớn Xã hội phát triển, đời sống của con người ngày càng được nâng cao Do đó, giao thông sẽ ngày càng được chú trọng phát triển Đóng một vai trò quan trọng trong giao thông, những chiếc ô tô ngày càng được cải tiến, hoàn thiện hơn

Nhìn chung hệ thống giao thông đường bộ tại Việt Nam, xe ô tô ngày một chiếm

ưu thế và đại đa số là các dòng xe ô tô khác nhau sử dụng động cơ xăng Nhu cầu đi lại của mỗi người dân sử dụng xe ô tô thường xuyên nên chiếc ô tô sau khi vận hành ngày qua ngày sẽ xuất hiện những trục trặc hư hỏng khó tránh, và đặt biệt nhất là những bệnh hư hỏng về động cơ của một chiếc ô tô

Động cơ ô tô nếu muốn được xài lâu bền bỉ và êm dịu thì cần phải bảo dưỡng hay phục hồi tình trạng định kỳ cho các chi tiết bên trong động cơ

Trong suốt 4 năm học tập tại trường, được tiếp xúc thực tế với các chi tiết, bộ phận có trên xe ô tô nhờ sự chỉ dạy tận tình của các thầy giúp chúng em phần nào tiếp thu được thêm nhiều kiến thức bổ ích, hiểu được nguyên lý hoạt động cũng như cách sửa chữa những hư hỏng xảy ra trên từng bộ phận, hệ thống Đến ngày hôm nay chúng em đã đủ kiến thức để có thể tự tay nghiên cứu, thiết kế về các vấn đề liên quan đến lĩnh vực chuyên ngành đó cũng là lý do nhóm em chọn đề tài " Nghiên cứu thiết kế mô hình động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí" và mô hình nhóm đang sử dụng có tên là Nissan H20 Mô hình được thực hiện nhằm mục đích giúp cho sinh viên theo học ngành công nghệ kỹ thuật ô tô tại trường có cái nhìn tổng quan, dễ hiểu, dễ tiếp xúc trực tiếp về cách thức hoạt động của mô hình, tăng hiệu quả cho công tác giảng dạy

 Tầm quan trọng của đề tài:

Hiện nay nhu cầu về việc sử dụng xe ô tô tại Việt Nam ta ngày một nhiều Năm

2021, số lượng ô tô con từ 9 chỗ ngồi trở xuống, được người tiêu dùng Việt Nam mua và đi đăng kiểm lần đầu tiên đạt 318.704 xe các loại Theo thông tin từ Cục Đăng kiểm Việt Nam, Hà Nội là địa phương có tỷ lệ người tiêu dùng mua xe cao nhất, với 50.928 xe Theo sau đó lần lượt là TP HCM, Hải Phòng, Nghệ An và Bình Dương [9]

Từ những thông số được liệt kê ở trên cho ta thấy lượng tiêu thụ xe ô tô ở Việt Nam tương đối lớn và đa số là sử dụng các loại ô tô động cơ xăng, chính vì thế vềvấn đề phục hồi tình trạng của động cơ là vô cùng cần thiết Bất kì chiếc xe nào khi hoạt động ở tần suất cao và liên tục hằng ngày để phục vụ nhu cầu người dùng thì cũng sẽ xảy ra hư hỏng bào mòn ở các thành phần bên trong động cơ hay hao hụt nhiên liệu dầu nhớt bôi trơn Điều thiết yếu là xe sử dụng động cơ xăng hiện nay đã được nâng cấp công nghệ tiên tiến như hệ thống đánh lửa sớm điện tử ESA hoạt động với bộ điều khiển ECU động cơ và các IC đánh lửa

Nhưng trước khi cập nhật những công nghệ mới của động cơ xăng thì ta phải hiểu rõ bản chất của động cơ xăng 4 kỳ từ thuở trước đó khi không có ECU Về cơ bản bộ chế hòa khí và bộ chia điện của động cơ xăng là hai thành phần vô cùng quan trọng giúp cho động cơ xăng hoạt động

Khi phục hồi tình trạng động cơ cho một chiếc ô tô ngoài phần điện ra ta phải nắm được phần kết cấu của động cơ xăng một cách rõ ràng thì mới phục hồi được và giúp động cơ chiếc xe ô tô đó hoạt động êm dịu và tăng tuổi thọ động cơ hoạt động được lâu dài

 Mục tiêu đề tài:

- Xây dựng cơ sở lý thuyết động cơ xăng

- Tìm hiểu được các bộ phận của động cơ

- Nhận biết hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Động cơ phải nổ máy được khi on chìa và được bố trí đường điện gọn gàng như trên xe thực tế

- Nội dung trong đề tài giúp chúng em có thể hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các hệ thống từ mô hình động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí

- Bản vẽ kỹ thuật 2D và 3D thiết kế khung để động cơ

 Nhiệm vụ đề tài:

- Phân tích động cơ xăng Nissan H20

- Xây dựng quy trình lắp rắp mô hình

- Tiến hành thực nghiệm

- Lựa chọn phương án thiết kế, tính toán thiết kế phần cơ khí, điện mô hình

 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu của đề tài là kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm trên thực tế:

+ Tìm kiếm thông tin thông qua: Internet, giáo trình, các web về kỹ thuật cơ khí lắp ghép sửa chửa liên quan đến động cơ xăng Kèm theo kiến thức học và thực hành tại trường

+ Ứng dụng phần mềm: AutoCad, SOLIDWORKS

+ Thực hiện xây dựng thiết kế mô hình thực tế

 Giới hạn đề tài

- Tập trung nghiên cứu quá trình sửa chữa nhằm mục đích phục hồi tình trạng của động cơ

- Kỹ thuật của tháo lắp kiểm tra động cơ theo đúng quy trình

 Các kết quả đạt được

- Xây dựng được cơ sở lý thuyết

- Hiểu được cấu tạo và nguyên lý làm việc của từng hệ thống

- Thiết kế bản vẽ trên phần mềm AutoCad, SOLIDWORKS

- Xây dựng mô hình học tập

- Hoàn thành được đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn

 Kết cấu của đồ án:

Đồ án gồm 4 chương:

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung về động cơ

1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Động cơ đốt trong là một phát minh mang tính bước ngoặt trong lịch sử ngành công nghiệp ô tô và lịch sử loài người, là trái tim đập của hầu hết các phương tiện giao thông, từ ô tô và xe máy trên đường đến máy bay trên bầu trời và tàu trên biển Động cơ này là sự kế thừa của động cơ hơi nước hay động cơ đốt ngoài kiểu cũ Tuy nhiên, động cơ đốt trong chắc chắn là hiệu quả hơn nhiều so với người tiền nhiệm của nó

Sự phát triển của động cơ đốt trong đã có lịch sử lâu đời hơn 150 năm, và một

số bộ óc vĩ đại đã đóng góp vào sự phát triển của nó để có được vị trí như ngày nay Dưới đây là một cái nhìn thoáng qua về quá trình phát triển của nó [4]

Hình 1.1: Động cơ chạy bằng khí đốt (nguồn: internet)

- Các phát minh trước năm 1860:

Năm 1860 là năm chuẩn mực trong lịch sử của động cơ đốt trong vì trong năm này, Etienne Lenoir đã phát triển động cơ đốt trong thành công về mặt thương mại đầu tiên Tuy nhiên, trước đó, một số nỗ lực đầy hứa hẹn đã được thực hiện bởi nhiều kỹ sư và nhà khoa học xứng đáng

Năm 1823, Samuel Brown được cấp bằng sáng chế cho động cơ đốt trong đầu tiên có thể ứng dụng trong công nghiệp Còn được gọi là ‘The Gas Vacuum

Engine’, nó sử dụng áp suất khí quyển để hoạt động Ông đã chứng minh hiệu quả của nó trong việc chạy xe ngựa và thuyền, và vào năm 1930, động cơ này đã bơm thành công nước lên tầng trên của kênh đào Croydon ở Anh

Năm 1826, Samuel Morey của Mỹ đã phát triển động cơ hơi hay khí nén với bộ chế hòa khí Một lần nữa vào năm 1833, Lemuel Wellman Wright ở Vương quốc Anh đã tạo ra động cơ khí tác dụng kép kiểu bàn với xy lanh bọc nước Động cơ của William Barnetts, được phát triển vào năm 1838, được cho là động cơ đầu tiên thực hiện nén trong xy lanh

- 1860 trở đi:

Sau mười hai năm thử nghiệm nghiêm ngặt và một số lần thất bại, vào năm 1872, ông đã thành công trong việc phát triển một động cơ bốn kỳ hoạt động dựa trên các nguyên tắc của Alphonse Beau de Rochas và thiết lập các nguyên tắc hút, nén, đốt và xả Cho đến nay, tất cả các động cơ đốt trong trên ô tô và xe máy đều hoạt động theo nguyên tắc của Otto

- Những Năm 1880: Động cơ được phát triển lý tưởng cho xe

Động cơ của Otto và sự phát triển của nó chắc chắn mạnh hơn Lenoir tuy nhiên, trọng lượng của nó đã trở thành một vấn đề đáng quan tâm đối với ô tô Chúng hoạt động khá tốt cho các nhà máy nhưng không phải là phù hợp nhất cho xe Sau đó Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach nhận nhiệm vụ tối ưu hóa động cơ này Một lần, các cộng sự của Otto bắt đầu tiến hành các thí nghiệm của riêng họ từ năm

1881 để phát triển động cơ nhỏ, nhanh và có khả năng cung cấp năng lượng cho các phương tiện trên cạn và dưới nước

Thành công đầu tiên của họ đến vào năm 1883 khi họ phát triển một động cơ xăng với đánh lửa hot-tube có thể tạo ra một mã lực ở tốc độ 650 vòng/phút Nó nhỏ và tương đối nhẹ, lý tưởng cho việc sử dụng trên các phương tiện giao thông Bộ đôi này đã tiếp tục nâng cao khả năng của mình, dẫn đến việc phát triển tiền thân của xe máy mà họ đặt tên là ‘Retiwagen’

Năm 1886, họ lắp đặt một động cơ có tên là ‘Grandfather Clock’ trên một cỗ xe bốn bánh, và vào năm 1889, họ đã tạo ra chiếc xe tự vận hành hoàn toàn đầu tiên với động cơ 1,5 mã lực Đến năm 1900, Daimler và Maybach đã tăng công suất của động cơ ô tô lên 35 mã lực, có khả năng đạt tốc độ tối đa 90 km/h

Hình 1.2: Mẫu thiết kế động cơ đốt trong bốn kỳ đầu tiên (nguồn: internet)

Sau những phát minh đột phá này, động cơ đốt trong đã trải qua một số bước phát triển trong nhiều năm Việc thành lập một số công ty ô tô đóng một vai trò quan trọng trong đó Khi thế giới trải qua hai cuộc chiến tranh tàn khốc, các yêu cầu

về hiệu suất của các phương tiện đã thay đổi hoàn toàn Điều này đã đóng góp nhiều vào nhu cầu phát minh và phát triển động cơ trên cạn, dưới nước và bầu trời Sau

đó, nhận thức về xe cộ đã thay đổi, và các cá nhân bắt đầu mua nhiều ô tô hơn, dẫn

đến một số đổi mới tạo nên động cơ đốt trong như ngày nay [4]

1.1.2 Các cách bố trí động cơ trên ô tô và phân loại động cơ đốt trong

1.1.2.1 Các cách bố trí động cơ trên ô tô

+ Kiểu bố trí động cơ đặt trước ghế lái

Đặt động cơ trước ghế lái là đặt dưới nắp capo, đây là kiểu bố trí động cơ phổ biến nhất hiện nay, động cơ đặt trước là dễ lái nhất Kiểu bố trí này giúp mang lại trải nghiệm nhẹ nhàng

Hình 1.3: Bố trí động cơ đặt trước (nguồn: internet)

+ Kiểu bố trí động cơ đặt giữa sau ghế lái

Động cơ đặt giữa là loại động cơ đặt sau ghế lái và trước cầu sau Điều này làm chuyển trọng tâm xe về giữa bánh trước và bánh sau Loại bố trí này thường dùng cho các xe thể thao

Hình 1.4: Bố trí động cơ đặt giữa (nguồn: internet)

+ Bố trí động cơ đặt sau

Động cơ nằm hoàn ở phía sau cầu sau, trọng lượng xe tập trung vào bánh sau

giúp xe tăng tốc nhanh hơn [5]

Hình 1.5: Bố trí động cơ đặt sau (nguồn: internet) 1.1.2.2 Phân loại động ᴄơ đốt trong

+ Theo quу trình nhiệt động lựᴄ họᴄ

+ Theo ᴄáᴄh thứᴄ hoạt động

+ Theo ᴄáᴄh ᴄhuуển động ᴄủa piston

+ Theo ᴄáᴄh tạo hỗn hợp không khí ᴠà nhiên liệu

+ Theo phương pháp đốt

+ Theo phương pháp làm mát

+ Theo hình dáng động ᴄơ ᴠà ѕố ху lanh

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ

1.2.1 Cấu tạo động cơ

Dù được phân loại thành nhiều loại động cơ đốt trong tuу nhiên cấu tạo của động

cơ đốt trong ᴠề cơ bản là giống nhau trong gồm có 2 cơ cấu ᴠà 4 hệ thống ѕau: + Cơ cấu trục khuỷu thanh truуền bao gồm có 3 bộ phận: Piѕton, thanh truуền ᴠà trục khuỷu

+ Cơ cấu phân phối khí: Là bộ phận có nhiệm ᴠụ đóng mở các cửa nạp – thải đúng lúc để giúp động cơ thực hiện quá trình nạp khí mới ᴠào хy lanh ᴠà thải khí đã cháу trong xy lanh ra ngoài

+ Hệ thống bôi trơn: Đưa dầu bôi trơn đến các chi tiết trong động cơ để từ đó giúp các chi tiết được hoạt động bình thường ᴠà tăng tuổi thọ chi tiết

+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu ᴠà không khí: Cung cấp khí ѕạch ᴠới tỉ lệ hòa khí phải phù hợp ᴠới các chế độ làm ᴠiệc của động cơ

+ Hệ thống làm mát: Bộ phận có nhiệm ᴠụ giữ cho nhiệt độ các chi tiết trong động cơ không ᴠượt quá nhiệt động cho phép khi làm ᴠiệc

+ Hệ thống khởi động

Bên cạnh đó, các động cơ đốt trong chạу bằng хăng còn được thiết kế thêm hệ

thống đánh lửa [3]

1.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ

- Động cơ 4 kỳ là loại động cơ mà một chu trình làm việc được thực hiện trong bốn hành trình của piston

- Động cơ xăng 4 kỳ hiểu đơn giản là một loại động cơ đốt trong, sử dụng nhiệt đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu, chuyển hóa thành năng lượng hoạt động cho động

cơ ô tô

Gồm 4 kỳ:

+ Kỳ 1: Nạp

- Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, xupap nạp mở, xupap thải đóng

- Piston được trục khuỷu dẫn động đi xuống, áp xuất trong xy lanh giảm, hòa khí trong đường ống nạp sẽ qua cửa nạp đi vào xy lanh nhờ sự chênh lệch áp suất + Kỳ 2: Nén

- Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, 2 xu pap đều đóng

- Piston được trục khuỷu dẫn động đi lên làm thể tích xy lanh giảm nên áp suất và nhiệt độ khí trong xy lanh tăng

- Cuối kì nén, bugi bật tia lửa điện để châm cháy hòa khí

+ Kỳ 3: Cháy-giãn nở

- Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, 2 xupap đều đóng

- Bugi bật tia lửa điện châm cháy hòa khí sinh ra áp suất cao đẩy piston đi xuống, qua thanh truyền làm trục khuỷu quay và sinh công Vì vậy, kỳ này còn được gọi là

kỳ sinh công

+ Kỳ 4: Thải

- Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, xupap nạp đóng, xupap thải mở

- Piston được trục khuỷu dẫn động đi lên đẩy khí tải trong xy lanh qua cửa thải ra ngoài

- Khi piston đến điểm chết trên, xupap thải đóng, xupap nạp lại mở, trong xy lanh

lại diễn ra 1 kỳ của chu trình mới [1], [3]

Hình 1.6: Quy trình đánh lửa (nguồn: internet)

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Nhóm cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, bánh đà

2.1.1 Kết cấu piston

2.1.1.1 Nhiệm vụ

Piston có các nhiệm vụ sau:

+ Kết hợp với xy lanh và nắp máy tạo thành buồng cháy

+ Nhận áp lực của khí cháy và truyền lực qua thanh truyền tới trục khuỷu ở kỳ cháy giãn nở

+ Tiếp nhận lực quán tính của bánh đà qua trục khuỷu, thanh truyền để thực hiện

hành trình hút, nén, xả

+ Điều kiện làm việc: Piston có điều kiện làm việc rất nặng nhọc vừa chịu tải trọng cơ học vừa chịu tải trọng nhiệt Ngoài ra còn chịu ma sát và ăn mòn

2.1.1.2 Cấu tạo của Piston

Gồm 3 phần chính: Đỉnh, đầu và thân piston

+ Đỉnh piston:

- Đỉnh piston có 3 dạng: Đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm

- Đỉnh bằng: Được sử dùng nhiều ở động cơ xăng vì kết cấu buồng cháy nằm ở nắp máy, diện tích chịu nhiệt nhỏ, cấu tạo đơn giản

- Đỉnh lồi: Loại này có độ bền lớn, đỉnh mỏng nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn

- Đỉnh lõm: Được dùng nhiều trên cả động cơ xăng và động cơ diesel với diện tích chịu nhiệt lớn hơn so với đỉnh bằng

+ Thân piton:

- Thân piston có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xy lanh và liên

kết với thanh truyền để truyền lực làm quay trục khuỷu [1], [3]

Hình 2.1: Cấu tạo của piston (nguồn: internet) 2.1.2 Kết cấu xéc măng

Xéc măng có kết cấu đơn giản đó là dạng vòng thép hở miệng, được làm bằng kim loại nằm ở các rãnh của đầu piston Có 2 loại xéc măng chính đó là xéc măng khí và xéc măng dầu

Hình 2.2: Rãnh xéc măng khí và rãnh xéc măng dầu (nguồn: internet)

- Xéc măng khí

Xéc măng khí có nhiệm vụ ngăn không khí rò rỉ xuống các khe, đồng thời giúp giải phóng nhiệt lượng Loại xéc măng này được thiết kế với nhiều tiết diện khác nhau, bao gồm:

+ Xéc măng có vát mặt trên

+ Xéc măng côn

+ Xéc măng côn – cắt phía dưới

Do phải thường xuyên tiếp xúc với khí đốt, chịu nhiệt độ và sự ăn mòn hóa học cao nên xéc măng vát mặt trên được chế tạo bằng vật liệu dày hơn và bền hơn xéc măng côn Xéc măng đầu vát có tác dụng giữ muội than giúp tránh tình trạng bó kẹt trong rãnh Trong khi đó, xéc măng côn có áp suất tiếp xúc lớn và khả năng rà khít nhanh chóng với xy lanh nhưng việc chế tạo khá phức tạp

- Xéc măng dầu

Xéc măng dầu gồm 2 loại là xéc măng có lò xo và xéc măng 3 vòng,

Tác dụng ngăn dầu bôi trơn chảy vào buồng đốt, phân bổ đều lượng dầu trên bề mặt xy lanh để giảm ma sát giữa các bộ phận Khác với xéc măng khí, xéc măng dầu dày hơn và có thêm các lỗ, rãnh thoát dầu

Điều kiện làm việc: Bao kín buồng cháy không cho khí cháy lọt xuống các te,

còn xéc măng dầu ngăn không cho dầu nhờn sục lên buồng cháy [3]

2.1.3 Chốt piston

Đa số chốt piston có cấu tạo đơn giản là hình trụ rỗng hoặc ngoài là hình trụ, còn mặt trong là lỗ thẳng, lỗ bậc, lỗ côn để giảm trọng lượng chốt

Chốt piston có công dụng như một bản lề nối piston với đầu nhỏ thanh truyền

Điều kiện làm việc: Làm việc trong điều kiện tải trọng cơ học, tải trọng nhiệt, tải trọng va đập cao [3]

Hình 2.3: Vị trí lắp chốt piston (nguồn: internet) 2.1.4 Kết cấu thanh truyền

Thanh truyền (connecting rod), hay còn gọi là biên, tay biên, tay dên là một bộ phận của động cơ piston, có nhiệm vụ kết nối piston với trục khuỷu Thanh truyền kết hợp cùng với tay quay (khuỷu) biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Thanh truyền chịu lực nén và lực kéo từ piston và quay ở hai đầu

Khi làm việc, thanh truyền chịu tác dụng của lực khí cháy và lực quán tính, các lực này biến đổi có tính chất chu kỳ cả về trị số và hướng Do đó thanh truyền chịu uốn, chịu kéo và chịu nén, dẫn đến thanh truyền thường bị cong, xoắn

Cấu tạo thanh truyền:

Thanh truyền được cấu tạo nên từ 3 phần gồm: đầu nhỏ, đầu to và thân

Hình 2.4: Cấu tạo thanh truyền (nguồn: internet) + Đầu nhỏ:

Đầu nhỏ có dạng hình trụ rỗng Là phần lắp với chốt piston, bên trong có bạc lót ghép chặt vào đầu nhỏ, phía bên trên có lỗ dầu bôi trơn cho bạc Có các loại đầu nhỏ thanh truyền như sau:

Hình 2.5: Các loại đầu nhỏ thanh truyền (nguồn: internet)

Nếu lắp chốt piston cố định, thì đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp bu lông hãm chặt với chốt

Nếu lắp tự do, thì đầu nhỏ thanh truyền bao giờ cũng có bạc lót (hình a)

Một số động cơ người ta làm vấu lồi trên đầu nhỏ (hình b) để điều chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xy lanh

Để bôi trơn bạc lót và chốt piston có những phương án như dùng rãnh hứng dầu (hình c) hoặc bôi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ đầu trục khuỷu dọc theo thân thanh truyền (hình a)

Ở động cơ hai kỳ, do điều kiện bôi trơn khó khăn, người ta thường làm các rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ (hình d) hoặc có thể dùng ổ bi kim thay cho bạc lót (hình e)

+ Thân thanh truyền:

Là phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to của thanh truyền, thường có tiết diện hình chữ nhật hoặc ova Trong thân thanh truyền có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn Kích thước của thân được thiết kế tăng dần từ đầu nhỏ đến đầu to để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính lắc đều của thanh truyền, còn chiều dày thì đồng đều

Để bôi trơn chốt piston bằng áp lực ở một số động cơ dọc theo thân thanh truyền

có khoan lỗ dẫn dầu

Hình 2.6: Thân thanh truyền và vị trí lỗ dẫn dầu (nguồn: internet)

Để tăng độ cứng vững và dễ khoan lỗ dẫn dầu, thân thanh truyền có gân trên suốt chiều dài Do gia công lỗ dầu khó, nhất là đối với thanh truyền dài, nên có khi người

ta gắn ống dẫn dầu ở phía ngoài thân thanh truyền

+ Đầu to:

Để lắp ghép với trục khuỷu được dễ dàng, đầu to thanh truyền thường được cắt thành hai nửa, phần rời gọi là nắp đầu to (nắp biên) và được lắp ghép với nửa trên bằng các bu lông Phía trong có bạc làm bằng thép có tráng hợp kim đồng Mặt trong của bạc được phay rãnh để chứa dầu bôi trơn Để chống xoay bạc mỗi nửa bạc

có dập định vị khớp

Hình 2.7: Chi tiết đầu to thanh truyền (nguồn: internet)

Mặt cắt đầu to thanh truyền (hình a) Bề mặt lắp ghép giữa thân và nắp thanh truyền thường được lắp các tấm đệm thép dày khoảng 0,05 – 0,20 mm để có thể điều chỉnh tỷ số nén cho đồng đều giữa các xy lanh hoặc cắt lệch so với đường tâm thanh truyền (hình b) và mặt lắp ghép phải có vấu hoặc răng khía để chịu lực cắt thay cho bu lông thanh truyền và định vị khi lắp ghép

Đầu to thanh truyền để nguyên mà không cắt đôi (hình c), có ưu điểm là cấu tạo đơn giản nhưng phải dùng trục khuỷu ghép nên chỉ sử dụng ở một số động cơ có công suất nhỏ, ít xy lanh như động cơ mô tô, xe máy

Điều kiện làm việc:

+ Chịu tác động của lực khí thể

+ Chịu tác động của lực quán tính nhóm piston

+ Chịu tác động của lực quán tính thanh truyền [1], [3]

2.1.5 Kết cấu trục khuỷu

Có hai loại trục khuỷu: trục khuỷu liền và trục khuỷu ghép

2.1.5.1 Trục khuỷu liền

Trục khuỷu liền là trục khuỷu có cổ trục, cổ biên, má khuỷu được chế tạo liền thành một khối, không tháo rời được Cấu tạo của trục khuỷu gồm các bộ phận sau:

Hình 2.8: Cấu tạo trục khuỷu liền (nguồn: internet)

- Đầu trục khuỷu

Đầu trục khuỷu thường lắp đai ốc khởi động để quay trục khuỷu khi cần thiết hoặc để khởi động cơ bằng tay quay Trên đầu trục khuỷu có then để lắp puly dẫn động quạt gió, máy phát điện bơm nước của hệ thống làm mát, đĩa giảm dao động xoắn (nếu có) và lắp bánh răng trục khuỷu để dẫn động trục cam và các cơ cấu khác Ngoài ra, đầu trục khuỷu còn có cơ cấu hạn chế di chuyển dọc trục và tấm chặn để không cho dầu nhờn lọt ra khỏi đầu trục

- Cổ trục chính

Cổ trục chính được đặt vào gối đỡ ở các te có và có bạc lót như ở đầu to thanh truyền hoặc ổ bi Cổ trục được gia công chính xác bề mặt đạt độ bóng cao và được

nhiệt luyện để nâng cao độ cứng Số cổ trục có thể nhiều hơn hay ít hơn số xy lanh động cơ Phần lớn các động cơ có đường kính các cổ trục bằng nhau Tuy nhiên, một số động cơ cỡ lớn đường kính các cổ trục lớn dần từ đầu đến đuôi trục khuỷu

Ví dụ: Trục khuỷu động cơ xăng bốn kỳ có 4 xy lanh, thường làm ba cổ trục

- Chốt khuỷu (cổ biên)

Chốt khuỷu là bộ phận để lắp với đầu to thanh truyền Chốt khuỷu cũng được gia công chính xác có độ bóng cao và được nhiệt luyện để nâng cao độ cứng như cổ trục Số chốt khuỷu bao giờ cũng bằng số xy lanh động cơ (động cơ một hàng xy lanh) Đường kính chốt khuỷu thường nhỏ hơn đường kính cổ trục, nhưng cũng có những động cơ cao tốc, do lực quán tính lớn nên đường kính chốt khuỷu có thể làm bằng đường kính cổ trục để tăng độ cứng vững

Cũng như cổ trục, chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lượng trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn, đồng thời các khoang trống còn có tác dụng lọc dầu bôi trơn

Hình 2.9: Chốt khuỷu và thiết kế lỗ dẫn dầu cho chốt khuỷu (nguồn: internet)

- Má Khuỷu

Má khuỷu là phần nối liền chốt khuỷu với cổ trục làm thành tay quay trục khuỷu Hình dáng má khuỷu có thể là chữ nhật, hình tròn, hình bầu dục

Hình 2.10: Các dạng má khuỷu (nguồn: internet)

Má khuỷu đơn giản và dễ chế tạo nhất có dạng hình chữ nhật và dạng tròn (hình

a, b) Đối với động cơ cổ trục lắp ổ bi, má khuỷu còn đóng vai trò như cổ trục Ngoài ra, má khuỷu có thể chế tạo hình chữ nhật có vát góc (hình c) hoặc hình ô van (hình d)

- Đối trọng

Đối trọng là khối lượng gắn đối diện với chốt khuỷu ở hai bên má khuỷu và dùng

để cân bằng lực quán tính ly tâm Đối trọng còn là nơi để khoan bớt khối lượng khi cân bằng hệ trục khuỷu

Hình 2.11: Các dạng đối trọng của trục khuỷu (nguồn: internet)

Đối trọng có thể đúc liền với má khuỷu (hình a), loại này thường dùng cho động

cơ cổ nhỏ như động cơ ôtô, máy kéo hoặc để dễ chế tạo, đối trọng có thể làm rời và

bắt chặt vào má khuỷu bằng bu lông (hình b) Để giảm lực tác dụng lên bu lông, đối trọng được lắp với má khuỷu bằng rãnh mang cá và được kẹp chặt bằng bu lông (hình c)

- Đuôi trục khuỷu:

Hình là kết cấu điển hình của đuôi trục khuỷu rất phổ biến ở động cơ ô tô, máy kéo Theo kết cấu này, đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp ổ bi đỡ trục sơ cấp của hộp số

Trên bề mặt trục có 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

Khi động cơ làm việc, dầu được các kết cấu chắn dầu ngăn lại sẽ rơi xuống theo lỗ thoát trở về các te

Hình 2.12: Kết cấu đuôi trục khuỷu (nguồn: internet)

- Bạc lót chính:

Bạc lót chính dùng để đỡ cổ trục chính của trục khuỷu Các bạc lót chính được chia làm hai nửa hình tròn bao xung quanh cổ trục chính

Nửa phía trên của bạc lót có một hoặc nhiều lỗ dầu dùng để dẫn nhớt từ thân máy đến cổ trục Nó được gá lắp vào nửa ổ trục trên thân máy

Hình 2.13 Bạc lót chính của trục khuỷu (nguồn: internet)

Nửa phía dưới được lắp vào nắp của bợ trục Thông thường nửa bạc lót trên và dưới không lắp lẫn với nhau được Trên mỗi nửa bạc lót có vấu định vị để chống xoay

Trong quá trình làm việc phải đảm bảo có một lớp nhớt mỏng bôi trơn nằm giữa các bạc lót và cổ trục, để trục và bạc lót không ma sát trực tiếp với nhau khi trục khuỷu chuyển động Do đó, phải tồn tại một khe hở bé giữa cổ trục và bạc lót để hình thành màng dầu làm trơn Khe hở này được gọi là khe hở dầu Trị số khe hở tuỳ thuộc vào kiểu động cơ, thông thường nó nằm trong khoảng 0,02 đến 0,06mm

2.1.5.2 Trục khuỷu ghép:

Trục khuỷu ghép là trục khuỷu mà các bộ phận như cổ trục, cổ biên và má khuỷu được chế tạo rời rồi nối lại với nhau thành trục khuỷu Trục khuỷu ghép được dùng nhiều trong động cơ cỡ lớn và ở một số động cơ công suất nhỏ, ít xy lanh và đầu to thanh truyền không cắt đôi

Hình 2.14: Cấu tạo trục khuỷu ghép (nguồn: internet)

Nhiệm vụ:

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng của động cơ, có công dụng tiếp nhận chuyển động tịnh tiến của piston qua thanh truyền thành chuyển động quay để dẫn động các bộ phận công tác như: Máy bơm nước, máy phát điện, bánh

xe chủ động của ô tô, máy kéo…

Điều kiện làm việc:

Khi động cơ làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính chuyển động quay Các lực này rất phức tạp biến đổi theo chu kỳ gây ra dao động

xoắn Vì vậy, trục khuỷu chịu uốn, xoắn và chịu mài mòn ở các cổ trục [3]

2.1.6 Bánh đà

Cấu tạo:

Cấu tạo chung của bánh đà có dạng hình tròn, khối lượng tập trung nhiều ở vành ngoài Trên bánh đà thường có lỗ côn để lắp vào trục khuỷu và rãnh then định vị, có dấu chỉ vị trí của pitông số một ở điểm chết trên (động cơ nhiều xy lanh), góc phun hay đánh lửa sớm

Theo kết cấu bánh đà được chia thành các loại sau:

Hình 2.15: Các hình dạng bánh đà (nguồn: internet)

Bánh đà dạng đĩa (hình a): Là bánh đà dạng đĩa mỏng, có mô men quán tính nhỏ nên chỉ dùng cho động cơ tốc độ cao như động cơ ôtô, máy kéo Bề mặt bánh đà được gia công phẳng, nhẵn để lắp đĩa ma sát và đĩa ép của bộ ly hợp Ngoài ra trên bánh đà thường được ép vành răng khởi động nếu động cơ khởi động bằng động cơ điện hoặc động cơ phụ

Bánh đà dạng vành (hình b): Là bánh đà dày có mô men quán tính lớn, thường dùng cho động cơ ít xy lanh công suất nhỏ

Bánh đà dạng chậu (hình c): Là bánh đà có dạng trung gian của hai loại trên Bánh đà loại này có mô men quán tính lớn và sức bền cao, thường gặp ở động cơ máy kéo

Bánh đà dạng vành có nan hoa (hình d): Để tăng mô men quán tính phần lớn khối lượng của bánh đà dạng vành xa tâm quay và nối với moayơ kiểu nan hoa Công dụng:

Bánh đà lắp ở đuôi trục khuỷu có công dụng tích trữ năng lượng làm cho trục khuỷu quay đều Ngoài công dụng chính là làm cho trục khuỷu quay đều, bánh đà còn là nơi lắp các chi tiết của cơ cấu khởi động như vành răng khởi động

Điều kiện làm việc:

Trong quá trình động cơ làm việc, bánh đà chịu tác dụng của lực quán tính ly

tâm, lực ma sát với đĩa mát bộ ly hợp hoặc va đập của vành răng khởi động… [3]

2.2 Cơ cấu phân phối khí

2.2.1 Nhiệm vụ:

Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ nạp đầy hỗn hợp hòa khí (xăng + không khí) hay không khí sạch vào xy lanh trong kỳ nạp và thải sạch khí cháy ra khỏi xy lanh trong kỳ xả Dựa vào nhiệm vụ trên, hệ thống đáp ứng được các yêu cầu khắc khe như:

+ Xupap cần được mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động

cơ và điều kiện vận hành của động cơ

+ Phải đóng mở đúng thời gian quy định

+ Phải đảm bảo đóng kín buồng cháy trong kỳ nén và nổ

+ Độ mở xupap phải đủ lớn để dòng khí dễ lưu thông vào buồng cháy

+ Ít mòn, tiếng ổn nhỏ, dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp

2.2.2 Phân loại, cấu tạo:

Cơ cấu phân phối khí có ba loại:

+ Loại dùng xupap

+ Loại dùng van trượt

+ Loại hỗn hợp (vừa dùng xupap vừa dùng van trượt)

2.2.2.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap có hai loại: Xupap đặt và xupap treo

+ Cơ cấu phối khí xupap đặt

Hình 2.16: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu xupap đặt (nguồn: internet)

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt, toàn bộ cơ cấu phối khí được đặt ở thân máy gồm có: trục cam, con đội, xupap, lò xo, cửa nạp và cửa xả Trên con đội có lắp bu lông để điều chỉnh khe hở xupap, lò xo lồng vào xupap và được hãm vào đuôi xupap bằng móng hãm Trục cam do trục khuỷu dẫn động qua cặp bánh răng hay đĩa xích

+ Trục cam tiếp tục quay, đỉnh cam quay xuống, lò xo căng ra đẩy xupap đi xuống đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả Khi con đội tiếp xúc tại vị trí thấp nhất của cam thì cửa nạp hoặc cửa xả được đóng kín hoàn toàn

+ Nếu động cơ tiếp tục làm việc trục cam tiếp tục quay thì quá trình làm việc của

cơ cấu phối khí xupap đặt lại được lặp lại như trên

+ Trong cơ cấu phân phối khí xupap đặt, toàn bộ cơ cấu phối khí được bố trí ở thân máy, do đó chiều cao của động không lớn Số chi tiết của cơ cấu ít nên lực quán tính của cơ cấu nhỏ, bề mặt cam và con đội ít bị mòn Tuy nhiên, khó bố trí buồng cháy gọn nên khó có tỷ số nén cao để thích hợp cho động cơ diesel Ngoài ra, cũng chính vì buồng cháy không gọn nên dễ xảy ra cháy kích nổ Do dòng khí nạp và khí xả lưu thông khó nên hệ số nạp không cao Trước đây cách bố trí xupap này được phổ biến ở các động cơ ôtô nhưng với các lý do trên hiện nay chỉ dùng trong các động cơ xăng công suất nhỏ mà thôi

+ Cơ cấu phân phối khí xupap treo

Hình 2.17: Sơ đồ cấu tạo xupap treo (nguồn: internet)

Cơ cấu phối khí xupap treo có đặc điểm là xupap được bố trí trên nắp máy, còn trục cam có thể đặt trong thân máy hoặc đặt trên nắp máy gồm có: Trục cam, con đội, đũa đẩy, vít điều chỉnh khe hở xupap, cần mở, lò xo, ống dẫn hướng và xupap Trường hợp cơ cấu phân phối khí chỉ có một trục cam đặt trên nắp máy, xupap có thể bố trí một hàng hoặc hai hàng Ngoài ra có thể dùng hai trục cam dẫn động riêng từng loại xupap, một trục cam dẫn động cho xupap nạp và một trục cam dẫn động cho xupap xả Khi trục cam đặt trên nắp máy, cơ cấu phân phối khí xupap treo không có đũa đẩy và được dẫn động bằng xích hoặc đai truyền có răng

Nguyên lý làm việc:

+ Khi trục cam quay do trục khuỷu dẫn động, cam trên trục cam đẩy con đôi đi lên, qua đũa đẩy, vít điều chỉnh làm cho đòn mở ấn xupap đi xuống để mở cửa nạp hoặc cửa xả

+ Trục cam tiếp tục quay, cam quay xuống, lò xo căng ra đẩy xupap đi lên đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả Khi con đội tiếp xúc tại vị trí thấp nhất của cam thì cửa nạp hoặc cửa xả đóng kín hoàn toàn

Hình 2.18: Hoạt động xupap (nguồn: internet)

+ Nếu động cơ tiếp tục làm việc, trục cam tiếp tục quay thì quá trình làm việc của

cơ cấu phối khí xupap treo lại được lặp lại như trên

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo có nhiều chi tiết hơn cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt và được bố trí cả ở thân máy và nắp máy nên làm tăng chiều cao của động cơ Lực quán tính của các chi tiết tác dụng lên bề mặt cam và con đội lớn hơn Nắp máy của động cơ phức tạp hơn nên khó gia công chế tạo Tuy nhiên, do xupap bố trí trong phần không gian của xy lanh dạng treo nên buồng cháy rất gọn nên tăng được tỷ số nén của động cơ và giảm được kích nổ ở động cơ xăng

Đồng thời dòng khí lưu động thuận tiện nên tổn thất ít, tạo điều kiện xả sạch và nạp đầy Vì những ưu điểm trên nên cơ cấu phân phối khí xupap treo được sử dụng phổ biến cho cả động cơ xăng và động cơ diesel

2.2.2.2 Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt

Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt có cấu tạo đơn giản, không phải điều chỉnh, sửa chữa, nhưng tiêu hao nhiên liệu trong quá trình thay đổi khí

2.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp

Cơ cấu phối khí hỗn hợp, nghĩa là vừa có xupap vừa có van trượt, được dùng trong động cơ diesel hai kỳ loại có cửa thổi và xupap xả

Trong cơ cấu phân phối khí hỗn hợp, piston có tác dụng như một van trượt để

đóng mở cửa thổi, còn cửa xả được đóng mở bằng xupap [3]

2.3 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn là quá trình dòng chất bôi trơn phân cách các bộ phận kim loại với nhau Rắn, lỏng, khí là 3 dạng có sẵn của chất bôi trơn Trong đó, dạng bôi trơn chất lỏng được sử dụng nhiều nhất

Nếu không có chất bôi trơn, kim loại tiếp xúc trực tiếp và chuyển động qua nhau sẽ tạo ra ma sát và sinh nhiệt, gây hao mòn động cơ và giảm tuổi thọ động cơ nhanh chóng

Hình 2.19: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống bôi trơn (nguồn: internet)

2.3.1 Hệ thống bôi trơn gồm các bộ phận chính như sau:

+ Bể dầu, các te dầu

Là bể chứa hình bát lưu trữ dầu động cơ để luân chuyển đến các động cơ Bể dầu nằm bên dưới các te, giúp dầu được lấy ra dễ dàng ở phía dưới Khi động cơ không chạy thì bể dầu là nơi lưu trữ

Trường hợp đường đi xấu, gập ghềnh có thể khiến bể dầu bị hỏng Do đó, bộ phận này thường được làm từ các vật liệu cứng và có một lớp bảo vệ bằng đá

+ Bơm dầu (nhớt)

Đây là bộ phận đẩy dầu bôi trơn đến tất cả các bộ phận chuyển động trong động

cơ Bơm dầu gồm ổ trục khuỷu, trục cam và bộ nâng van

Bơm dầu nằm ở dưới các te, gần với bể chứa dầu Bơm dầu cung cấp dầu cho bộ lọc dầu và đưa dầu về sau Theo đó, dầu sẽ được đưa đến các bộ phận chuyển động khác nhau của động cơ thông qua đường dẫn dầu

Trong thực tế, bơm dầu và đường dẫn dầu dễ bị các hạt nhỏ làm nghẹt, gây hư hại nghiêm trọng hoặc thậm chí làm hỏng động cơ Vì vậy, cần định kỳ thay nhớt động cơ và bộ lọc

+ Bộ lọc dầu

Bộ lọc dầu có tác dụng giữ lại các hạt nhỏ và tách chúng ra khỏi dầu, làm sạch dầu trước khi đến với các bộ phận của động cơ Dầu trong bơm dầu sẽ chảy qua bộ lọc và đến với các đường dẫn

xy lanh và trục cam trên không

+ Bộ làm mát dầu

Đây là thiết bị hoạt động như một bộ tản nhiệt với chức năng làm mát dầu nóng Bộ làm mát dầu sẽ truyền nhiệt từ đầu động cơ sang chất làm mát động cơ thông qua các cánh tản nhiệt Bộ làm mát dầu giúp ổn định nhiệt độ của dầu động cơ, giữ cho độ nhớt được kiểm soát trong mức cho phép Nhờ đó, ngăn chặn tình trạng động cơ quá nóng và giảm thiểu hao mòn chất lượng dầu nhớt

2.3.2 Chức năng của hệ thống bôi trơn:

Nhờ cơ chế đóng chặt khe hở giữa các bộ phận chuyển động như trục, ổ trục, hệ thống bôi trơn có chức năng giảm thiểu mài mòn động cơ Nhờ đó, giúp các bộ phận chuyển động tránh việc tiếp xúc trực tiếp với nhau

Hệ thống bôi trơn đóng vai trò như một chất làm sạch trong động cơ khi di chuyển các hạt bụi bẩn Cụ thể, các hạt bụi nhỏ sẽ được giữ lại ở bộ lọc dầu trong khi các hạt to được giữ ở bể dầu

Hệ thống bôi trơn hoạt động tương tự như một hệ thống làm mát Ngoài ra, hệ thống bôi trơn cũng giúp giảm khí thải với việc tạo ra một vòng đệm giữa thành xy lanh và các vòng piston

Hệ thống bôi trơn còn giúp giảm mài mòn ổ trục với việc hoạt động như một chất đệm khi ổ trục đột ngột chịu tải nặng

2.3.3 Các phương pháp bôi trơn động cơ

+ Bôi trơn bằng pha dầu vào nhiên liệu

Phương pháp bôi trơn bằng pha dầu vào nhiên liệu có tác dụng bôi trơn hệ thống chi tiết máy trong động cơ xăng hai kỳ (kích cỡ nhỏ) Với phương pháp này, dầu được làm mát bằng nước hoặc không khí Cùng với đó, dầu nhờn sẽ được pha vào xăng với tỉ lệ 1/20 hoặc 1/25 tùy thể tích

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này là hỗn hợp xăng dầu sẽ đi qua bộ chế hòa khí biến thành các hạt li ti Kết hợp cùng không khí, chúng sẽ tạo thành hỗn hợp hạt dầu nhờn và khí hỗn hợp ngưng đọng Từ đó, dầu sẽ bám trên bề mặt các chi tiết máy để bôi trơn ma sát

+ Bôi trơn bằng vung té

Phương pháp bôi trơn bằng vung té thường dùng trong các động cơ một xy lanh Đây là kiểu xy lanh nằm ngang, có kết cấu đơn giản

Nguyên lý làm việc của phương pháp này là dầu nhờn chứa trong các te sẽ được thiết bị múc dầu múc và hắt tung lên Với mỗi vòng quay của trục khuỷu thì hắt dầu sẽ thực hiện múc một lần Theo đó, các hạt dầu nhỏ sẽ được hắt vung té vào bên trong không gian của các te rồi rơi xuống các bề mặt ma sát một cách tự do

Với phương pháp này, người ta tạo ra các gân hứng dầu nhờn trên các vách ngăn trên ổ trục để đảm bảo các ổ trục luôn được cung cấp đủ dầu nhờn

+ Bôi trơn bằng cưỡng bức

Đây là phương pháp mà hầu hết các dòng ô tô đều trang bị vì nó thỏa mãn được các tiêu chí: Bôi trơn tốt, làm mát hiệu quả, tẩy sạch mặt ma sát của bộ phận ổ trục

2.3.4 Phương thức hoạt động của hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn các te ướt:

Dầu bôi trơn được chứa trong các te và sau đó được hút qua phao Tiếp theo, nó được đẩy qua lọc thô để lọc sạch tạp chất, rồi được đẩy vào các đường dầu nhờn chỉnh để chảy qua các ổ trục cam, ổ trục khuỷu Dầu bôi trơn sẽ được đường dầu trong trục khuỷu đưa lên ổ chốt, theo đường dầu trên thanh truyền bôi trơn chốt piston Nếu không có đường dầu trên thanh truyền thì phải có lỗ hứng dầu trên đầu nhỏ thanh truyền

Hệ thống bôi trơn các te khô:

Tương tự như hệ thống bôi trơn các te ướt nhưng có thêm 2 bơm dầu phụ để hút

dầu từ các te về thùng chứa [3]

2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu:

Nhiệm vụ:

+ Lọc sạch không khí, nhiên liệu cung cấp hòa khí sạch vào xy lanh động cơ, + Đảm bảo cung cấp cho động cơ một lượng hỗn hợp đúng về thành phần, đủ về

số lượng phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ

+ Dự trữ một lượng nhiên liệu đảm bảo cho động cơ làm việc được trong thời gian nhất định