Bài giảng cấu tạo động cơ đốt trong chương 3 các cơ cấu chính của động cơ

Khi không được cân bằng thì các lực quán tính cũng như các mô mennày gây ra sự rung chấn của động cơ khi làm việc  muốn ĐC được cân bằng cần lựa chọn hợp lý góc lệch giữa các khuỷu trục

Chương 3 các cơ cấu chính của động cơ

Động cơ cú 2 cơ cấu chớnh:

1 Cơ cấu khuỷu trục thanh

truyền (CCKTTT);

2 Cơ cấu phối khớ (CCPK).

Động cơ có 2 cơ cấu chính:

1 Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (CCKTTT);

2 Cơ cấu phối khí (CCPK).

C¬ cÊu khuûu trôc thanh truyÒn

6 Đáy (các te) dầu.

Sơ đồ nhóm chi tiết cố định của đ.cơ

3.1.1 Nhóm các chi tiết cố định của ĐC

Lực khí thể

• Lực khí thể tạo bởi sự chênh lệch áp suất khí cháy tác dụng lên

đỉnh PT và áp suất phía dưới đỉnh pít tông Trong tính toán động

lực học, các lực này thường được tính trên 1 đơn vị diện tích của

đỉnh PT  có thứ nguyên của áp suất Lực riêng (áp suất) tác dụngtrên đỉnh PT sẽ là:

"

p '

p

• ở ĐC thông thường có thể p k” bằng với áp suất môi trường

xung quanh; với ĐC tác dụng kép, p k ” được chọn theo đồ thị chỉthị đối với khoang phía dưới PT

• ở ĐC 2 kỳ trao đổi khí theo kiểu quét vòng (không gian phía

dưới PT được sử dụng như bơm quét khí), áp suất p k ” sẽ thay đổitheo thời gian

Lực quán tính

• Lực quán tính của các khối lượng tham gia chuyển động tịnh

tiến Pj là tích của các khối lượng chuyển động tịnh tiến với gia

tốc của PT.

• Khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến gồm: khối lượng củanhóm PT (PT, chốt PT, XM, khóa hãm chốt PT…) và phần khốilượng TT quy dẫn về đường tâm chốt PT

• Nếu lực khí thể được tính cho một đơn vị diện tích của đỉnh PT ,thì lực quán tính cũng được tính tương tự như vậy

• Lực tổng tác dụng lên PT là: P  Pk  Pj

• Lực P  tác dụng theo đường tâm XL; được phân thành lực ngang

N tác dụng vuông góc với đường tâm XL và lực P tt tác dụng dọctheo đường tâm TT (Hinh 3.3)

• Lực ngang N ép PT vào thành XL và gây mài mòn các bề mặttrượt; nó thay đổi về trị số, chiều tác dụng đồng thời, N với cánh tay

đòn L còn tạo ra mô men lật động cơ (tác dụng lên bệ đỡ DC).

• Lực P tt được rời theo đường tác dụng đến tâm cổ khuỷu và đượcphân thành: lực tiếp tuyến T tác dụng vuông góc với đường tâmkhuỷu và lực pháp tuyến Z tác dụng theo đường tâm khuỷu

• Lực tiếp tuyến T với bán kính quay R của khuỷu trục tạo ra mô men xoắn M x của động cơ; đồng thời tác dụng lên ổ trục

• Phần khối lượng quay của TK và phần khối lượng TT quy dẫn về

đường tâm cổ khuỷu sinh ra lực quán tính ly tâm P r (Hinh 3.3) trùngvới phương của lực Z Hai lực P r và Z sẽ tác dụng lên ổ đỡ của TK

P r thường được cân bằng nhờ đối trọng trên phương kéo dài của mákhuỷu

• Công của lực tiếp tuyến Tdùng để khắc phục các loại lực cản.Trong hành trình sinh công, nhiệt lượng sinh ra  công dãn nở công có ích và làm tăng tốc độ TK Năng lượng dư thừa (làm tăng

tốc độ TK ) sẽ được tích lũy nhờ tất cả các khối lượng tham gia

chuyển động quay (chủ yếu là bánh đà) và sẽ được hoàn lại cho

CCKTTT trong các hành trình khác của chu trình công tác.

• Các lực quán tính ở ĐC nhiều XL còn tạo ra các mô men Khi

không được cân bằng thì các lực quán tính cũng như các mô mennày gây ra sự rung chấn của động cơ khi làm việc  muốn ĐC

được cân bằng cần lựa chọn hợp lý góc lệch giữa các khuỷu trục,

bố trí hợp lý các xy lanh và đặt đối trọng.

• Mô men quán tính của bánh đà càng lớn và số XL của ĐC càngnhiều thì tốc độ của TK càng đồng đều hơn (ít biến thiên hơn)

Thân động cơ là một bộ phận của vỏ động cơ, trên đó bố trí các ống lót

xylanh, ổ trục chính, áo nước làm mát, các cơ cấu dẫn động, các hệ thống đường ống

Th©n §C (Th©n m¸y)

Cấu tạo chung của thân xy lanh và hộp trục khuỷu

Xy lanh đúc liền với áo nước Ống lót xylanh

+ Yêu cầu với thân máy (và nắp máy):

- Đủ SB và độ cứng vững để chịu tải trọng lớn và Tcao

- Dễ tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu, hệ thống

- Đảm bảo yêu cầu đặc biệt (kết cấu buồng cháy (BC), lưuthông nước, dầu )

- Khối lượng và kích thước nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

+ Phương pháp chế tạo: Thân máy và nắp máy thường được đúc

(ĐC cỡ nhỏ và trung bình) hoặc hàn (ĐC cỡ lớn).

+ Vật liệu chế tạo: thường dùng là gang xám Các ĐC cỡ nhỏ (môtô, xe máy, máy phát điện nhỏ) dùng HK nhôm Với các ĐC cỡlớn thường hàn bằng thép tấm hoặc thép định hình

Phân loại thân động cơ ô tô: phụ thuộc vào bố trí xy lanh

• dẫy thẳng: phân bố xi lanh một hàng thẳng;

• Chữ V: hai hàng tạo với nhau một goc γ, gọi là góc nhị diện

• Oppoziv khi γ = 180 о;

• Chữ W: hai VR.

• VR: giống chữ V nhưng với góc nhị diện nhỏ…

Dẫy thẳng: phân bố xi lanh một hàng thẳng

Chữ V: hai hàng tạo với nhau một goc γ, gọi là góc nhị diện

góc nhị diện 90 °

Oppoziv (B2,B4)khi γ = 180 о

Chữ W

VR: giống chữ V nhưng với góc nhị diện nhỏ…

VR5

Kết cấu của thân máy phụ thuộc vào loại hệ thống làm mát

Với ĐC làm mát bằng chất lỏng, các xy lanh được liên kết với

nhau thành một khối gọi là khối thân xy lanh (hay bloc xy lanh)*

Với ĐC làm mát bằng không khí, các xy lanh thường được chế tạo rời, vì công nghệ phức tạp khi chế tạo cánh tản nhiệt.

Khi bloc xy lanh v à nửa trên của cácte được đúc thành một khối (động cơ làm mát bằng chất lỏng và có số xy lanh trong dẫy nhỏ hơn 6) gọi là blôc-cácte (Th©n m¸y kiÓu th©n xy lanh-hép trôc khuûu) Kết cầu này đảm bảo độ cứng lớn nhất trong các loại kết cấu.

Khối lượng của thân máy thường chiếm 25 – 35% khối lượng ĐC Khối lượng ĐC chữ V nhỏ hơn khối lượng ĐC h àng thẳng cùng số xy lanh.

-* Blốc (khối thân) xy lanh gồm vách các bên, vách đầu, lanhtô (vách ngăn) giữa các xy lanh, tấm đệm ngang trên gọi là áo nước và các xy lanh.

Thân xy lanh – hộp trục khuỷu động

cơ diesel hình chữ V cho ôtô

1 – Thân xy lanh; 2 – Tấm đệm trên của thân xy lanh; 3 – Nắp (treo)

ổ trục ch ính; 4 – bulông để treo nắp

ổ trục ch ính; 5 – bulông giằng nắp ổ

trục ch ính.

Th©n m¸y kiÓu th©n xy lanh hép trôc khuûu (§C ch÷ V)

Th©n xy lanh kiÓu th©n rêi

a) KÕt cÊu th©n XL chÞu lùc b) KÕt cÊu gu d«ng chÞu lùc

Th©n xy lanh - c¸c te rêi kiÓu gu

Một số dạng kết cấu để tăng độ cứng cho thân ĐC khi giữ nguyên lượng

kim loại chế tạo:

Sử dụng cácte dạng ống (tunel)

Làm các tấm nằm ngang chuyên dụng ở dạng khung hoặc hình hộp để nối tất cả các nắp gối đỡ chính với nhau

ổ trục và bạc

Ổ trục chớnh:

•Tỏc dụng: đỡ trục khuỷu trong hộp trục khuỷu và đảm bảo cho

trục khuỷu động cơ làm việc bỡnh thường, cũng như đảm bảo tớnhđồng trục cỏc gối đỡ dọc ĐC

•Phõn loại: theo kết cấu, ổ trục chớnh được chia thành ổ trượt và ổ

lăn, ở ĐCĐT (ngoài động cơ mụ tụ, một vài động cơ ụ tụ và động

cơ cú cụng dụng đặc biệt) người ta thường dựng ổ trượt.

• ổ trục được đậy kín bằng nắp và bắt chặt với các vách ngăn bằng

bu lông hoặc gu dông.

• Một trong các ổ trục (đầu tiên, giữa hoặc cuối) được dùng làm ổ chặn để hạn chế chuyển dịch dọc trục của trục khuỷu.

Nửa trên của ổ trục chính nằm trong vách ngăn của cácte, còn nửa dưới có dạng nắp và được cố định bằng bulông hoặc gujông Để giảm mômen uốn nắp khoảng cách giữa trục của bulông và trục khuỷu làm nhỏ nhất có thể.

Sơ đồ lắp ráp nắp ổ trục chính của trục khuỷu khi sử dụng:

a – gờ; b – mặt phẳng và gujông chịu lực; c – chốt; d - ống lót;

1 – gujông chịu lực chính; 2 – gờ lắp ráp của nắp; 3 – gujông siết

xuyên qua; 4 – mặt phẳng lắp ráp; 5 – bulông siết; 6 – chốt; 7

-ống lót định vị.

MÆt c¾t æ trôc

Bạc trượt gồm cốt bạc bằng thép mỏng, bên trong có tráng lớp hợp kim chịu

mòn (babít, đồng-chì, HK nhôm, gốm ) và được lắp căng trong ổ trục;

• Chống xoay và dịch chuyển chiều trục cho bạc trượt: trên mép bạc lót ở vị trí tiếp xúc giữa 2 nửa dập gờ (lưỡi gà) hoặc dùng chốt

• Chiều dày hướng kính của bạc lót từ 1,5-3 mm (đ/c xăng); 2-4 mm (đ/c diesel) Lớp hợp kim chống mòn dày 0,3 -0,7 mm (đ/c xăng); 0,4-0,8 mm( đ/c diesel)

• ĐC cỡ lớn thường dùng bạc lót dầy được định vị trên nắp ổ bằng chốt Khi

dùng vai bạc để chặn dịch dọc trục thì phần vai bạc được tráng hợp kim chịu

mòn; hai đầu bạc phải làm góc lượn lớn hơn góc lượn của cổ trục-má khuỷu.

B¹c lãt æ trôc

• Việc bố trí XL cần phải đảm bảo độ cứng vững cao nhất và kích

thước bao nhỏ nhất của ĐC Kết cấu XL phụ thuộc chủ yếu vào

PP làm mát, công dụng ĐC, số kỳ và việc bố trí CCPK

• ĐC nhiều XL, thân XL được chế tạo riêng rẽ hoặc đúc liền

thành một khối Thân XL được đúc bằng gang xám (có độ cứng vững cao và giá thành rẻ hơn) hoặc hợp kim nhôm (nhẹ, dễ gia

công cơ khí nhưng mềm hơn và đắt tiền)

• Blốc xy lanh không có ống lót: các xy lanh được đúc liền với

các chi tiết của áo nước

+ khi khai thác nếu hỏng một xy lanh thì phải thay cả blốc

• Blốc xy lanh có ống lót ướt hoặc khô: (khắc phục được các

nhược điểm trên)

Ưu điềm:

+ đơn giản hóa công nghệ đúc;

+ sử dụng vật liệu rẻ hơn (vật liệu đắt hơn chỉ cần cho ống lót);+ phân bố nhiệt độ đều hơn (giảm cong vênh do nhiệt độ của ống lót và blốc);

+ giảm chi phí sửa chữa

- Lót XL khô: mặt ngoài không tiếp xúc với nước LM

- Lót XL ướt: mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng làm mát, được sử dụng phổ biến nhất do chất lượng làm mát cao dễ chế tạo, tháo lắp, Nhược điểm: giảm độ cứng vưng của thân XL, đồng thời phải sử dụng đệm bao kín để tránh

Vật liệu làm ống lút: gang xỏm, gang hợp kim thấp gồm crụm, molibden, photpho, đồng, vanadi làm tăng độ chống mài mũn bề mặt

ống lút

C¸c d¹ng kÕt cÊu èng lãt xy lanh (tiÕp theo) C¸c d¹ng kÕt cÊu lãt xy lanh

a) Lãt xy lanh ­ít b) Lãt xy lanh kh«

Các phương án bao kín nước cho ống lót xy lanh ướt

ống lót xy lanh của động cơ

2 kỳ IAMZ-204.

ống lót xy lanh của động cơ

2 kỳ

Nắp xy lanh (nắp máy)

• Có thể được chế tạo chung cho tất cả các XL, cho một nhóm XLhoặc riêng cho từng XL

• Nắp XL chịu tác dụng của p khí thể và lực xiết ban đầu của bu lông

hoặc gu dông nắp máy Nắp XL chịu ứng suất nhiệt rất lớn.

• Kết cấu và hình dạng của nắp XL phụ thuộc rất nhiều vàophương thức làm mát, bố trí trục cam, xu páp, vòi phun, bu gi,

đường nạp, thải và hình dạng buồng cháy

• Nắp máy thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm (đ/cơ xăng) hoặc bằng gang (đ/cơdiesel).

• Nắp XL được bắt chặt với thân máy bằng bu lông hoặc gu dông

Để tránh lọt khí, giữa thân máy và nắp máy có đệm bao kín

(gioăng nắp máy)

Nắp xylanh

1-Móng hãm xu páp; 2-Đĩa chặn lò xo xu páp 3-Lò xo xu páp; 4-Phớt chắn dầu; 5-Cò mổ 6- ống dãn hướng xu páp; 7-Xu páp

8- Nắp xy lanh

MÆt c¾t ngang n¾p xy lanh.

Nắp xy lanh động cơ xăng, hai xu páp.

Nắp máy của động cơ diesel buồng cháy thống nhất, bốn xu páp

Mặt cắt ngang nắp xy lanh động diesel, SOHC.

Đệm nắp máy (gioăng bao kín).

Tác dụng: làm kín khe nối giữa nắp xy lanh và xy lanh (ống lót

xy lanh) để tránh lọt khí và rò lọt chất lỏng làm mát

Cấu tạo và vật liệu đệm nắp máy động cơ ô tô:

•dạng tấm liền bằng thép, đồng hoặc nhôm;

•nhiều tấm kim loại mỏng (gói tấm đệm);

•tấm đáy dạng lưới hoặc tấm đột lỗ bằng thép hoặc nhôm tấm

độn bằng cáctông graphit chịu nhiệt

Điều kiện làm việc: luôn thay đổi nhiệt độ và áp suất cao trong

buồng cháy, và ở môi trường hoạt hóa

Các lỗ của đệm nắp máy ở vùng buồng cháy được bọc quanh bằng kim loại, cho phép bảo vệ

nó khỏi tác dụng của khí thể, tăng tính đàn hồi,

Để tạo áp lực lớn tại các vòng bọc, độ dày của

Để bao kín các kênh dẫn nước qua đệm nắp

máy người ta sử dụng vòng đệm cao su.

Xy lanh và Nắp máy động cơ làm mát bằng không khí

• Làm mát bằng KK được sử dụng phổ biến trên các ĐC máy bay,

mô tô, xe máy, máy phát điện gia đình, máy bơm nhỏ Có thể

dùng luồng gió tự nhiên tạo ra do sự chuyển động của xe máy hoặcdùng quạt gió được dẫn động từ TK để làm mát cưỡng bức Các xylanh của động cơ làm mát bằng không khí thường được chế tạo đơnchiếc và không làm liền với hộp trục khuỷu (có thể liền khối với nắp

KÕt cÊu n¾p m¸y §C lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ.

Xy lanh và nắp xy lanh động cơ làm mát bằng không khí

+ Xy lanh và nắp xy lanh liền khối; + Nắp xy lanh rời; 1- nắp xylanh.

KÕt cÊu c¸nh t¶n nhiÖt §C lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ.