Cơ bản về động cơ ( Tài liệu chung hãng MAZDA )

HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN Thân máy CƠ CẤU DẪN ĐỘNG PHÂN PHỐI KHÍ HỆ THỐNG BÔI TRƠN HỆ THỐNG LÀM MÁT THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH Lò xo xupắp Dẫn động OHV Dẫn động OHC Dẫn động trục cam Thiết kế trục cam Bài tập củng cố kiến thức 5 Con đội thủy lực (HLA)

1 – Giới thiệu 1

Tổng quan về tài liệu 1

Mục tiêu của người đọc 1

Nội dung và mục tiêu của khóa học 2

Cách sử dụng tài liệu 3

Phần mục tiêu 3

Chữ viết và hình ảnh minh họa 3

Bài tập củng cố kiến thức 4

2 – HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN 5

Mục tiêu 5

Cách tạo ra công suất 6

Sử dụng công suất 6

Kiểm soát quá trình cháy 7

Chu trình 4 kỳ 9

Kỳ nạp 10

Kỳ nén 11

Kỳ nổ 11

Kỳ xả 11

Bẳng tóm tắt 12

Bài tập củng cố kiến thức 1 12

Đặc điểm thiết kế cơ bản 13

Hình dạng xi lanh 14

Kiểu dẫn động 15

Đường kính, hành trình và dung tích xi-lanh 17

Tỉ số nén 18

Thành phần và hệ thống điều khiển động cơ 19

Bài tập củng cố kiến thức 2 19

3 – Thân máy 21

Mục tiêu 21

Tổng quan 22

Lốc máy 23

Cấu trúc 24

Các-te 24

Bạc lót & bệ đỡ cổ trục chính 24

Trục khủy 25

Đặc điểm 26

Cấu trúc 27

Số cổ trục 28

Giao động xoắn 28

Bạc đỡ cổ trục chính 29

Bôi trơn 30

Khe hở 31

Bạc chặn 32

Bài tập củng cố kiến thức 3 32

Thanh truyền 34

Cấu trúc 35

Bôi trơn thành xi-lanh 35

Pistons 36

Cấu trúc

Khe hở 37

Xéc măng 39

Xéc măng khí 40

Xéc măng dầu 41

Bài tập củng cố kiến thức 4 42

4 – CƠ CẤU DẪN ĐỘNG PHÂN PHỐI KHÍ 43

Mục tiêu 43

Nắp qui-nát 44

Cấu trúc 44

Làm kín 45

Xu-pắp 46

Thành phần 46

Cấu trúc 47

Thiết kế nhiều xu-pắp 47

Đế xu-pắp 48

Ông dẫn hướng xu-pắp 49

Lò xo xu-pắp 50

Cấu trúc 51

Độ cứng lò xo 51

Độ cao làm việc của lò xo xu-pắp 51

Dẫn động OHV 52

Dẫn động OHC 53

Overhead Cam (OHC hoặc SOHC) 53

Dual Overhead Cam (DOHC) 55

Dẫn động trục cam 55

Dẫn động OHV 56

Tăng xích 57

Dẫn động OHC 58

Tự động tăng đai 59

Dẫn động dây đai & xích 60

Dẫn động trục cam bằng bánh răng và bánh ma sát 61

Thiết kế trục cam 62

Auxiliary Drives 63

Bôi trơn 63

Thông số trục cam 63

Bài tập củng cố kiến thức 5 64

Điều chỉnh xu-pắp 65

Khe hở xu-pắp 65

Con đội thủy lực (HLA) 66

Cấu tạo & hoạt động 66

HLA loại chén 67

Cò mổ con đội thủy lực HLA 68

Thay đổi dầu thường xuyên 68

Cần đẩy(OHV) 69

Cò mổ 69

Bài tập củng cố kiến thức 6 70

5 – HỆ THỐNG BÔI TRƠN 71

Mục tiêu 71

Thành phần hệ thống 72

Két nhớt 73

Lọc dầu thô (Pick-Up) 73

Bơm dầu 73

Lọc dầu 73

Gioăng làm kín 74

Áp lực dầu bôi trơn 76

Bơm dầu 77

Van an toàn 77

Bơm rô to (Trochoid) 78

Bơm bánh răng 79

Lọc dầu 80

Van Bypass 80

Màng chống chảy ngược 81

Vật liệu làm kín 81

Bài tập củng cố kiến thức 7 82

6 – HỆ THỐNG LÀM MÁT 83

Mục tiêu 83

Thành phần 84

Nước làm mát 84

Bơm nước 85

Đường nước làm mát 85

Van hằng nhiệt 85

Bình chứa nước làm mát 85

Quạt 85

Nắp két nước 85

Két nước 85

Tuần hoàn nước làm mát 86

Bơm nước 87

Bơn cánh quạt 87

Hoạt động theo nguyên lí lực li tâm 88

Bài tập củng cố kiến thức 8 89

Két nước làm mát 90

Loại chảy dọc 90

Loại chảy ngang 91

Bình chứa nước làm mát 92

Nắp két nước 92

Van hằng nhiệt 94

Dẫn động quạt 95

Li hợp nhiệt 96

Bài tập củng cố kiến thức 9 97

7 – THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNG 99

TỔNG QUAN

Chào mừng các bạn đến với tài liệu tự học phần kiên thức cơ bản về động cơ đốt trong (piston) Trước khi bắt đầu, vui lòng đọc các thông tin sau đây

Người đọc & Định hướng

Tài liệu này được thiết kê cho tất cả các cấp bậc kỹ thuật viên Nó trình bày nguyên lí hoạt động của động cơ cũng như miêu tả các bộ phận chính của động cơ

Tài liệu này giả định bạn chưa có hoặc có một ít kiến thức về nguyên lí động cơ, thông tin trong tài liệu này là cần thiết (điều kiện tiên quyết) để bạn tham gia các khóa học chuyên sâu về động cơ của Mazda

Nội dung và mục tiêu khóa học

Ngoài phần giới thiệu (phần 1), tài liệu này gồm có 5 phần chính và một phần thuật ngữ viết tắt Dưới đây là mục tiêu của các phần trong khóa học

2 – Nguyên lí hoạt động cơ bản của động cơ

• Giải thích được tại sao động cơ tạo ra công suất và điều khiển công suất

• Giải thích được 4 kỳ hoạt động của động cơ

• Xác định được đặc điểm thiết kế động cơ, như đường kính xi lanh, hành trình xi lanh và dung tích xy lanh

3 – Cụm thân máy (gồm piston, xy lanh, trục khủy)

• Xác định được các phần chính của cụm thân máy

4 – Hệ thống phân phối khí (Valve Train)

• Xác định được các bộ phận của hệ thống phân phối khí

5 – Hệ thống bôi trơn

• Xác định được các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn và giải thích được tại sao

chúng có thể bôi trơn được các chi tiết động cơ

LÀM THẾ NÀO ĐỂ SỬ DỤNG TÀI LIỆU MỘT CÁCH TỐI ƯU ?

Để đạt được hiệu quả cao nhất từ tài liệu này, phải hoàn thành các phần

theo thứ tự từ 1 tới 6 Dành đủ thời gian cho mỗi phần trong tài liệu, và

không cố gắng hoàn thành nguyên tài liệu trong một lần đọc Kiến thức

của bạn sẽ nhiều hơn nếu bạn chia ra để đọc và áp dụng vào thực tế sau

nhiều ngày

Mục tiêu của các phần trong khóa học

Mỗi một phần đều bắt đầu với một danh sách các mục tiêu cần phải đạt

được Những mục tiêu đó chỉ cho bạn cách tốt nhất để bạn tự học trong

mỗi phần Khi bạn hoàn thành mỗi phần, hãy xem lại mục tiêu để chắc

chắn rằng bạn đã thực sự hoàn thành khóa học

Chữ viết và hình minh họa

Mỗi một phần đều bao gồm chữ viết và hình ảnh minh họa để giải thích

những khái niệm nguyên lí quan trọng Đọc phần chữ và nghiên cứu phần

hình hảnh minh họa cẩn thận, bạn có thể tự mình ghi chú lại những điểm

quan trong khi học

Mỗi hình minh họa đều bao gồm nhữn con số được sử dụng để nhận biết

các bộ phận của động cơ hoặc dung để chú thích bằng chữ Mỗi một ký

hiệu số bên cạnh thể hiện cho một bộ phận được gọi Giống như hình

minh họa dưới đây

Piston Trục khủy Bánh đà

Tới hộp số

Bài tập củng cố kiến thức

Tài liệu này gồm có 9 bộ bài tập củng cố kiến thức, nó xuất hiện tại các thời điểm khác nhau trong tài liệu Những tài liệu này được thiết kế để kiểm tra mức độ hiểu bài của bạn Bạn hãy trả lời câu hỏi trong một lần Sau đó kiểm tra câu trả lời thông qua đáp án trong tài liệu

Nếu bạn không chắc về 1 hoặc nhiều câu trả lời của bạn, hãy đọc lại tài liệu một lần để chắc chắn rằng bạn hiểu về phần trước đó mình đọc trước khi tiếp tục đọc phần tiếp

theo

Trên xe du lịch hoặc xe thương mại, động cơ tạo ra công suất để dẫn động các bánh xe Công suất này được truyền đến các bánh xe thông qua hộp số và hệ thống truyền lực Nguồn năng lượng được tạo ra khi nhiên liệu được đốt cháy trong xi linh động cơ

Trong phần này trình bày tổng quan về nguyên lí động cơ chuyển đôi năng lượng từ nhiên liệu cháy thành công suất để dẫn động các bánh xe,

Mục tiêu

Sau khi hoàn thành phần này, người học có thể giải thích:

• Xy lanh và piston chuyển đổi năng lượng từ việc đốt cháy nhiên liệu thành công suất

• Trục khủy chuyển đổi chuyển động lên xuống thành chuyển động quay

• Sự tích trữ năng lượng ở bánh đà để việc chuyển đổi công suất trở lên êm dịu

• Hoạt động của 4 kỳ

• Điều khiển xu-păp nạp và xu-păp xả trong một xi lanh

• Động cơ được phân loại theo đặc điểm thiết kế bào gồm:

- Hình dạng xy lanh

- Loại dẫn động trục cam

- Đường kinh xi lanh, hành trình xi lanh, và dung tích xy lanh

- Tỉ số nén

Hòa khí được đốt cháy, và khí cháy từ hòa khí giãn nở, tạo ra áp suất rất cáo Chính áp suất này đẩy piston đi xuống đây chính là cách tạo ra di chuyển tịnh tiến trong xi-lanh

Quá trình hoạt động thể hiện trong HÌNH 1 thể hiện cách động cơ tạo ra công suất.Tất cả các hệ thống khác trên động cơ đều được thiết kế để kiểm soát và điều khiển quá trình này, khai thác tối đa công suất tạo ra và chuyền nó tới các bánh xe

Khai thác tối đa công suất

Để khái thác công suất, chuyển động lên xuống của piston thì được chuyển thành chuyển động quay bởi thanh truyền liên kết giữa piston và trục khủy, giống như HINH 1 đã minh họa

Các xi-lanh của động cơ được xắp xếp để cháy lần lươt từng cái Bằng

cách này một số piston lần lượt tạo công suất và truyền đến trục khủy trong

khi những piston khác đang di chuyển trong xy lanh của chúng Để giữ cho

trục khủy quay ổn định, nó được kết nối với bánh đà Bánh đà là một đĩa

tròn nặng và quay cùng với trục khủy Xem HÌNH 2

Do trọng lượng, bánh đà có xu hướng giữ cho chuyển động quay vòng

của trục khủy luôn ổn định và êm dịu ngay cả khi piston chuyển động đột

ngột ở kỳ giãn nở Cuối cùng trục khủy được kết nối với hộp số của xe để

truyền công suất dẫn động các bánh xe

Kiểm soát quá trình cháy

Quá trình đốt cháy hòa khí trong xi lanh đươc gọi là quá trình cháy Quá

trình cháy trong động cơ bao gồm có 4 bước:

1 Cho phép một lượng hòa khí chính xác vào trong xi lanh

2 Nén hòa khí để nó có thể cháy tốt hơn và tạo ra nhiều công suất

HÌNH 2

Bánh đà giúp trục khủy quay êm dịu.

Piston Trục khủy Bánh đà

Đến hộp số

Trong HÌNH 3 thể hiện một xi lanh gồm có các bộ phận khác nhau giúp

kiểm soát quá trình cháy

• Một xu-păp nạp cho phép hòa khí vào trong xi lanh

• Một bu-gi tạo ra tia lửa đốt cháy hòa khí

• Một xu-păp xả cho phép khí cháy ra khỏi xi-lanh

BỐN CHU KỲ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ

Hầu hết các động cơ trang bị trên xe ô tô đều sử dụng động cơ 4 kỳ để

hoàn thành toàn bộ quá trình cháy sinh công Một chu kỳ được bắt đầu từ

điểm cao nhất của của xi lanh đến điểm thất nhất của xi lanh, hoặc từ

điểm thấp nhất đến điểm cao nhất của xi lanh

Điểm cao nhất của piston trong xi lanh được gọi là điểm chết trên (TDC)

Điểm thấp nhất của piston trong xi lanh được gọi là điểm chết dưới (BDC)

HÌNH 4: Thể hiện 1 kỳ của piston cần ½ vòng quay trục khủy (1800)

Bốn kỳ cần đến 4 lần di chuyển lên xuống của piston HÌNH 5 thể hiện các

giai đoạn của 4 kỳ bao gồm:

từ điểm chết trên đến điểm chết dưới hoặc ngược lại Điểm chết trên (TDC)

Một kỳ Điểm chết dưới (BDC)

xả đóng nhằm ngăn chặn hòa khí tổn thất qua cửa xả

Khi piston tới điểm chết dưới BDC, kỳ nạp hoàn tất Tuy nhiên Xu-pắp nạp

có thể được mở lâu hơn điều đo cho phép hòa khi vào trong xi lanh nhiều hơn

Kỳ nạp Kỳ nén Kỳ nổ

(sinh công)

Kỳ xả

Kỳ nén

Khi piston vượt qua điểm chết dưới và bắt đầu đi lên, thời điểm đó là thời điểm kỳ nén bắt đầu Xu-pắp nạp đóng lại và xu-păp xả vẫn ở trạng thái đóng Với cả 2 xu-pắp đều đóng hòa khí bị giữ lại trong xi-lanh Khi piston đi lên trong xi lanh, nó sẽ nén hòa khí lại với một thể tích rất nhỏ giữa xi lanh và nắp máy

Việc nén hòa khí rất quan trọng để tạo ra công suất Nén càng nhiều thì áp suất được tạo

ra khi đốt hòa khí càng lớn Việc nén hòa khí còn tạo ra nhiệt “pre-heats” giúp hòa khí

cháy tốt hơn Việc nén hòa khí rất quan trọng cho nên xu-pắp và xéc măng phải làm kín xi-lanh hoàn hảo, nếu không công suất sẽ bị giảm xuống

Kỳ nổ (tạo công suất)

Tại thời điểm piston gần đến điểm chết trên TDC, bu gi tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hòa khí, và kỳ nổ bắt đầu Khí cháy được tạo rất nhanh, nó tạo ra áp suất rất cao trên đỉnh

piston Cả 2 xu-pắp vẫn ở trạng thái đóng, vì thế toàn bộ lực trực tiếp đẩy piston đi xuống, khi piston đi xuống trong xi lanh nó sẽ dẫn động trục khủy làm trục khủy quay Lực đẩy lớn nhất của piston xuất hiện khi piston đi được một nửa hành trình của khì nổ

Vào thời điểm gần đến điểm chết dưới, gần như áp suất trong xi lanh đã sử dụng hết Tại thời điểm đó, xu-păp xả bắt đầu mở nó sẽ giải phóng tất cả áp lực còn lại vì thế piston có thể di chuyển lên trong xi lanh (xu-păp xả mở suốt trong kỳ này)

Kỳ xả

Trong suốt kỳ xả, xu-păp xả ở trạng thái mở, trục khủy quay đẩy piston đi lên trong xi lanh

Sự di chuyển nên của piston đẩy khí cháy ra ngoài xi lanh thông quan cửa xả

Khi piston đi lên tới điểm chết trên TDC, chu trình bốn kỳ bắt đầu lại với kỳ nạp Xu-pắp xả vẫn ở trạng thái mở thêm một khoảng thời gian (vài độ (khi bắt đầu kì nạp, điều đó cho phép lực đẩy không khí làm sạch hoàn toàn buồng đốt)

Tham khảo hình minh họa để hoàn thành 2 cấu sau đây

4 Hình minh họa thể hiện kỳ trong chu trình 4 kỳ của động cơ

5 Hạng mục trong hình minh họa là

CƠ BẢN VỀ ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ

Có rất nhiều những thay đổi trong thiết cơ bản, và công nghệ ô tô có những cụm từ

chuyên ngành để miêu tả những thiết kế đó Động cơ được phân loại dựa trên kiểu xắp đặt xi lanh (I, V) kích thước hoặc các bộ phận cấu thành gồm có:

• Số lượng và kiểu sắp xếp xi lanh

• Loại dẫn động cơ cấu phân phối khí

Số lượng & kiểu sắp xếp xi lanh (Cylinder Configuration)

Động cơ ô tô thường có bốn, sáu hoặc 8 xi lanh, các xi lanh đó được sắp xếp theo biên dạng chữ “I” hoặc theo biên giạng chữ “V” HÌNH 6 thể hiện kiểu sắp xếp xi lanh thông thường 4 xi lanh thẳng hàng

HÌNH 7 thể hiện kiểu sắp xếp xi lanh khác của một động cơ, động cơ V-6 Động cơ V-6 là động cơ có 2 hàng xi lanh, mỗi hàng có 3 xi lanh được sắp xếp theo biên dạng chữ “V” Mặc dù có 2 hàng xi lanh nhưng chúng vẫn được kết nối chung với một chục khủy

Kiểu dẫn động cơ cấu phân phối khí

Động cơ MAZDA có những xu-pắp được lắp trong nắp máy và đặt trên xi

lanh Các xu-păp được dẫn động bởi trục cam, trục cam này điều khiển

xu-pắp đóng mở

Có 2 loại dẫn động cơ cấu phân phối khí:

 OHV (overhead valve) có trục cam đặt ở phía dưới xu-păp

 OHC (overhead cam) có trục cam đặt ở phía trên xu-pắp

Trong một số động cơ, chỉ có một trục cam được sử dụng để dẫn động cả

xu-pắp nạp & xu-pắp xả

Trong hầu hết các động cơ 2 trục cam đặt phía trên xu pắp (DOHC) được

sử dụng Kiểu thiết kế DOHC sử dụng một trục cam để dẫn động xu-pắp

nạp và sử dụng trục cam còn lại để dẫn dẫn động xu-pắp xả

Kiểu sắp xếp này loại bỏ trọng lượng dư thừa, cho phép động cơ hoạt

động ở tốc độ cao (higher RPMs) HÌNH 8 thể hiện kiểu thiết kế động cơ

DOHC 4 xi lanh thẳng hàng

Answers to Review Exercise

Trục cam nạp

Xu pắp nạp Trục cam xả Xu-pắp xả

Đường kính, hành trình & dung tích xi lanh

Đường kính, hành trình và dung tích xi lanh là số đo của xi lanh và piston

trong động cơ Có 3 số đó được thể hiện trong hình minh họa HÌNH 10

 Đường kính của xi lanh thường sử dụng dụng đơn vi milimeters

(mm)

 Hành trình piston là độ dài di chuyển của piston giữa điểm chết trên

TDC và điểm chết dưới BDC, thường sử dụng đơn vi milimeters

(mm)

 Dung tích c ủa xi lanh là thể tích của xi lanh tính từ điểm chết trên

TDC và điểm chết dưới BDC Thể tích của động cơ là tổng thể tích

của các xi lanh trong động cơ Thể tích thường được đo bằng đơn vị

centimeters khối cc hoặc lít

Nói chung, thể tích của động cơ đại khái thể hiện công suất đầu ra của

động cơ

Ví dụ:

Động cơ có dung tích 2000cc (2.0L) thường có công suất cao hơn động

cơ có dung tích 1500cc (1.5 L) Thể tích động cơ có thể tăng lên bằng

cách tăng đường kính xi lanh & piston hoặc tăng chiều dài hành trình

piston

HÌNH 10 Đường kính và hành trình quyết định dung tích của xi lanh.

Đường kính (mm) TDC BDC Hành trình (mm) Dung tích (cc hoặc L)

Ví dụ:

HÌNH 11 thể hiện tỉ số nén là 8:1, thể tích khi piston tại điểm chết dưới gấp

8 lần thể tích khi piston tại điểm chết trên

Thông thường, một động cơ có tỉ số nén lớn hơn thì sẽ tạo công suất cao hơn Ví dụ: động cơ có tỉ số nén 8:1 sẽ tạo công suất lớn hơn động cơ có

tỉ số nén 7:1 Tuy nhiên động cơ có tỉ số nén cao hơn có thể yêu cầu nhiên liệu có chất lượng cao hơn Hầu hết các động cơ có tỉ số nén là 9.5:1 hoặc nhỏ hơn để chúng có thể tận dụng được lợi ích mang lại của

CÁC BỘ PHẬN VÀ HỆ THỐNG CẤU THÀNH ĐỘNG CƠ

Trong phần này bạn sẽ biết được tại sao chu trình 4 kỳ của 1 động cơ có thể tạo ra công suất Phần còn lại của tài liệu sẽ trình bày về các bộ phận và hệ thống như dưới đây, các

bộ phận và hệ thống này rất quan trọng trong hoạt động tổng thể của động cơ

 Cụm thân máy — là một thuật ngữ để miêu tả lốc máy, trục khủy, xéc măng, thanh

truyền và piston trong sửa chữa ô tô du lịch

 Dẫn động cơ cấu phân phối khí — đóng và mở xu-pắp nạp và xu pắp xả ở những

thời điểm chính xác tại các kỳ của một chu trình

 Hệ thống bôi trơn — Bôi trơn tất cả các chi tiết chuyển động để giảm nhiệt độ và

giảm mài mòn

 Hệ thống làm mát — Duy trì nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ

Từng bộ phận và hệ thống sẽ được mô tả chi tiết ở các phần dưới đây của tài liệu

3 Đường kính của xi lanh được gọi là

4 _ được dùng để đo mức độ nén của hòa khí trước khi

được đốt cháy

5 _ của động cơ là tổng thể tích của các xi lanh được tính

từ điểm chết trên TDC và điểm chết dưới BDC

Cụm thân máy bao gồn lốc máy, trục khủy, xéc măng, thanh truyền và piston (Động cơ gồm có: cụm thân máy cộng với nắp máy, nắp đậy xu-pắp, dây đai phân phối khí, và đáy các te) Một động cơ còn mới (số km đi được còn thấp) có mức tiêu hao dầu bôi trơn lơn hơn hoặc nhỏ hơn quá mức (so với bình thường) và có tiếng gõ động cơ, thông thường phải thay thế cụm thân máy Các phần sau đây sẽ miêu tả các hoạt động của các chi tiết của cụm thân máy

Mục tiêu

Sau khi hoàn thành phần này người học có thể:

• Nhận thấy tầm quan trọng của các bộ phận của cụm thân máy và miêu tả được các chức năng của chúng

• Nhận thấy tầm quan trọng của trục khủy và miêu tả được chức năng của nó

• Hiểu được tại sao phải duy trì độ kín khít của xéc măng và bôi trơn trục khủy

• Miêu tả được tại sao piston được liên kết với trục khủy

• Nhận thấy tầm quan trọng của piston và miêu tả được chức năng của nó

• Hiểu được cấu tạo của piston để có thể khắc phục được vấn để về sự giãn nở vì

nhiệt

• Nhận biết được xéc măng và miêu tả được chức năng của chúng

Các bộ phận chính của cụm thân máy được minh họa trên hình HÌNH 12

Xi lanh động cơ chính là những lỗ được khoan trên cụm thân xi lanh, lốc máy này được làm từ sắt hoặc từ gang Buồng đốt là khu vực mà hòa khí

bị nén và được đốt cháy Thông thường buồng đốt lằm trong nắp máy, nhưng một số động cơ buồng đốt đặt trên đỉnh piston

Piston được lắp kín khít với xi lanh (tiếp xúc trong), đỉnh piston và một phần xi lanh hình thành lên phần phía dưới của buồng đốt Piston liên kết với trục khủy nhờ thanh truyền và ổ đỡ Trục khủy liên kết với lốc máy thông qua ổ đỡ

CỤM THÂN XI LANH (LỐC MÁY)

HÌNH 13 thể hiện loại thân xi lanh của động cơ 4 máy thẳng hàng



Lốc máy là phần chính của động cơ Hầu hết các bộ phận của động cơ

được liên kết với lốc máy hoặc được lắp trên thân xi lanh Piston, thanh

truyên và trục khủy làm việc bên trong lốc máy

Lốc máy gồm có xi lanh, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn Và

các bề mắt để lắp các bộ phận & hệ thống khác lên động cơ như là: lọc

dầu, bơm nước Nắp máy được lắp lên trên lốc máy, và đáy các te lắp

vào phần dưới của lốc máy

HÌNH 13

Lốc máy là phần khung đỡ chính của động cơ Đường kính

xi lanh

Bề mặt lắp ráp với nắp máy

Cổ đỡ trục khủy Front

Cấu trúc lốc máy

Lốc máy thường được đúc từ sắt hoặc nhôm hợp kim Ống lót xi lanh hợp kim thép được đúc vào trong lốc máy Khối hợp kim nhôm này rất dễ gia công ống xi lanh và bề mắt lắp ghép, đường nước làm mát và đường dầu bôi trơn được tạo thành trong khi đúc lốc máy Lốc máy này nặng và bền chắc vì thế nó có thể ổn định và chịu được ứng suất nhiệt khi động cơ hoạt động

Xi lanh phải được gia công cần thận và góc cạnh phải chính xác để có thể ghép nối với trục khủy Vật liệu chế tạo xi lanh được thiết thế để chống lại sự mài mòn khi piston di

chuyển lên xuống

Thân dưới lốc máy

Thân dưới lốc máy gồm có phần đỡ trục khủy và ổ trục chính Phần bên dưới của lốc máy chính là thân dưới lốc máy Két nhớt (đáy cac-te) được lắp bên dưới của thân dưới lốc máy

Bệ đỡ trục khủy và bạc đỡ

Thân dưới lốc máy gồm có một số bệ đỡ trục khủy Số lượng bệ đỡ có thể thay đổi tùy thuộc vào chiều dài của trục khủy Ví dụ, động cơ 4 xi lanh thường có 5 bệ đỡ trục khủy Trục khủy được đăt trên bạc biên (bearings) (lắp trên bệ đỡ) và được cố định bởi nắp cổ trục chính (bearing caps) Bệ đỡ có đường dầu bôi trơn trục khủy khi nó quay trên bạc đỡ Đường dầu này thẳng hàng với lỗ thông dầu trên bạc biên Ngoài ra lốc máy còn có đường rãnh để lắp gioăng làm kín Gioăng làm kín này giúp cho dầu bôi trơn không bị rò rỉ ra ngoài động cơ từ đầu cuối trục khủy

Trong thuật ngữ chuyên ngàng ô tô, thuật ngữ “chính” gồm bạc đỡ chính, gioăng làm kín chính … và một số phần cơ khí liên kết với trục khủy thì được dùng để phân biệt đó là

những chi tiết nối với trục khủy, với các chi tiết cùng tên kết nối với thanh truyền

TRỤC KHỦY

Trục khủy là một bộ phận nó thay đổi chuyển động lên-xuống của piston

thành chuyển động quay để dẫn động các bánh xe Trục khủy được lắp

lên bệ đỡ trên lốc máy và được cố định bời nắp cổ trục chính

Giống như HÌNH 14 minh họa Khi nắp cổ trục chính được lắp, trục khủy

được giữ tại một vị trí, khi gia công lốc máy bề mặt bạc đỡ cổ trục chính

thẳng hàng với nhau và miệng lằm trên đường trung tâm của trục khủy

do đó không bao giờ được đổi vị trí của nắp cổ trục chính

HÌNH 14

Nắp cổ trục chính được sử dụng để liên kết trục khủy và lốc máy

lốc máy Trục khủy Bạc đỡ cổ trục chính Vòng chặn Nắp cổ trục chính

Bu lông lắp ghép cổ trục chính

cổ trục chính đều xác định bởi đường trung tâm của trục khủy

Còn các cổ trục khác, thì được gọi là cổ trục thanh truyền, nó lệch tâm với đường tâm trục khủy Những cổ trục này được sử dụng để lắp thanh truyền

Cổ trục thanh truyền là một vị trí trên trục khủy vì thể piston có thể ở những thời điểm khác nhau trong chu trình có thể tác động làm quay trục khủy Đó chính thời điểm của kỳ tạo ra công suất từ các xi lanh Kết quả là đường truyền công suất êm dịu, động có không có hiện tượng rung giật, mất ổn định

Cấu trúc của trục khủy

Bởi vì trục khủy phải sử lí lực rất lớn của piston ở kỳ nổ (sinh công), cho

nên nó thường được làm rất nặng, được đúc áp lực cao hoặc sử dụng

thép rèn để đáp ưng hiệu suất làm việc cao hoặc tải trọng nặng Một số

trục khủy có đối trọng được đúc đối diện với cổ đỡ thanh truyền Giống

như hình minh họa 16 Đối trọng giúp cân bằng trục khủy và ngăn chặn

rung động trong khi trục khủy quay với tốc độ cao



Cổ trục chính của trục khủy có độ bóng cáo và được gia cộng với độ tròn

chính xác cao bởi vì nó quay trong bạc đỡ Đường dầu bôi trơn được

khoan vào cổ trục chính để nó có thể nhận được dầu bôi trơn từ bệ đỡ

trên lốc máy

Đường dầu nghiêng được khoan từ cổ trục chính tới cổ trục thanh truyền

để dầu bôi trơn tới bạc đỡ thanh truyền (bôi trơn bạc biên)

Ngoài ra một trong nhưng cổ trục chính (thường ở giữa) có lắp thêm bạc

chặn Bạc chặn này có tác dụng ngăn chặn chuyển động ra phía trước và

phía sau của trục khủy

HÌNH 16

Đối trọng trên trục khủy làm tăng độ cân bằng

và ngăn chặn rung động Đối trọng

Cổ trục chính

Số lượng cổ trục

Trục khủy thể hiện trên hình 16 có 05 cổ trục chính và 4 cổ trục thanh truyền Đây là kiểu thiết thế thông thường của động cơ 4 xi lanh Mỗi piston được kết nối với thanh truyền

thông qua cổ trục thanh truyền

Bạn có thể nhầm tưởng tượng động cơ V-6 và V-8 sử dụng trục khủy dài với nhiều cổ trục thanh truyền để kết nối với piston thêm vào Tuy nhiên tất cả các động cơ V-6 và V-8 thực

tế đều có trục khủy ngắn bởi vì mỗi cổ trục thanh truyền kết nối với 2 piston

Ví dụ: một động cơ V-6 có thể sử dụng trục khủy có 3 cổ trục thanh truyền và 4 cổ trục

chính Khi 2 hàng xi lanh được đặt vuông góc 90 độ, 2 piston trên cùng một cổ trục thanh truyền lệch nhau 90 độ

Để kiểm soát rung động xoắn này, một bộ hấp thụ rung động được lắp vào một đầu của trục khủy, thường thì nó là một phần của bu ly trục khủy HÌNH 17 thể hiện 1 bộ hấp thụ rung động xoắn

Bạc cổ trục khủy chính

Bạc cổ trục khủy chính chìa thành 2 nửa vòng tròn bao quanh cổ trục

chính Phần phía trên có 1 hoặc nhiều lỗ cho phép dầu bôi trơn phủ lên

bề mặt bên trong của bạc cổ trục khủy, giống như trong hình 18 Phần

trên của bạc cổ trục chính được lắp vào ổ đỡ phía bên dưới lốc máy Và

phần phía dưới của bạc cổ trục chính được lắp với nắp cổ trục chính

HÌNH 17

Bộ hấp thụ rung động xoắn kiểm soát mức độ xoắn (vặn) của trục khủy

Hấp thụ rung động xoắn (Bu-ly trục khủy) Cao su Bu-ly đai cam Trục khủy

HÌNH 18

Bạc đỡ cổ trục chính bọc xung qianh cổ trục chính

Phần trên của bạc cổ trục chính

Lỗ dầu Phần dưới bạc cổ trục

Bôi trơn hệ thống

Trong hầu hết các động cơ, phần phía trên & dưới của bạc đỡ cổ trục không thể lắp lẫn được với nhau, bởi vì phần phía trên có những lỗ dầu nó cho phép dầu chảy xung quanh bạc đỡ cũng như cổ trục

Để ngăn ngừa bạc đỡ bị kẹt trên cổ trục khủy thì đường kính trong của bạc đỡ lớn hơn so với đường kính ngoài của cổ trục khủy (thường là vài phần nghìn inch) Khe hở giữa bạc đỡ và cổ trục cho phép dầu lưu thông

tự do giữa 2 bề mặt giống như hình 19 minh họa

Bơm dầu bên trong động cơ có một dung lượng giới hạn, nếu tất cả dầu được bơm vào một số bạc đỡ gần với bơm, sau đó thiếu dầu bôi trơn một số bộ phận khác của động

cơ(cách xa bơm)

Ví dụ: Bạc đỡ ở xa bơm dầu sẽ không đủ lượng dầu cung cấp, do đó chúng bắt đầu bị mài mòn một cách nhanh chóng (triệu chứng sớm nhận thấy của hiện tượng lỏng hoặc hỏng bạc đỡ do thiêu dầu bôi trơn)

Để ngăn chặn bạc đỡ cổ trục bị hỏng, có thể là trục khủy bị hỏng, khe hở bạc đỡ cổ trục phải được điều chỉnh đúng giá trị bất cứ khi nào thay thế bạc đỡ hoặc trục khủy

BÀI TẬP CỦNG CỐ KIẾN THỨC 3

Điền từ thích hợp để hoàn thành những câu dưới đây Kiểm tra câu trả lời của bản với đáp an ở trang 35

1 _ là khung đỡ chính của động cơ

2 Trục khủy được lăp vào lốc máy nhờ phần có biến dạng hình chữ U, phần này được gọi là: _

3 The term main refers to parts used to mount the

_

4 Bộ phận kiểm soát khe hở dọc trục thì được gọi là:

_

5 Khe hở giữa bạc đỡ cổ trục và cổ trục thì được gọi là: _

6 _ một nửa của bạc đỡ cổ trục có những lỗ dầu được lắp vào trong _

Chọn những đáp án phù hợp với nhưng con số được đánh dầu trong hình dưới đây

Chốt piston bằng thép được sử dụng để kết nối piston với thanh truyền Chốt này quay cùng với piston thông qua bac lót (hình tròn) lắp trong đầu nhỏ thanh truyền Chốt piston phải quay tự do cả trong piston và thanh truyền vì thế piston có thể lúc lắc qua lại khi trục khủy quay Một số chốt piston có vòng chặn ở cả 2 đầu để giữ cho piston không bị trượt ra ngoài

Đầu to của thanh truyền được nối với trục khủy nhờ nắp cổ trục thanh truyền, nắp này rất giống với nắp cổ trục chính, và khe hở của nó với trục khủy cũng rất quan trọng

Cấu tạo thanh truyền

Thanh truyền phải rất chắc chắn và bền để có thể dẫn động lực piston ở

kỳ nổ Thanh truyền thường được làm từ thép có độ bền cao, có biên

dang hình chữ “I” để tăng độ bền thanh truyền Thanhh truyền được chế

tạo thiết kế sao cho nhẹ nhất có thể Trọng lượng thay đổi của thanhh

truyền được kiểm soát cẩn thận vì thế động cơ mới có thể cân bằng

Giống như bạc đỡ cổ trục chính, bạc đỡ cổ trục thanh truyền có biên dạng

hình tròn Chúng phải được lắp lại đúng vị trí trước đó nếu được tháo ra

Nếu không nó có thể là 1 trong các nguyên nhân gây mòn bất thường

Thường thì thanhh truyền và nắp cổ trục thanh truyền được đánh dấu để

chắc chắn lắp dúng

Bôi trơn thành xi-lanh

Giống như hình 22 minh họa, vòi dầu trên thanhh truyền cung cấp dầu bôi

trơn thành xi lanh và làm mát piston Đường dầu từ trục khủy cung cấp

dầu tới cổ trục thanh truyền, khi lỗ của bạc đỡ cổ trục thanh truyền và lỗ

trên cổ trục thanh truyền trùng với nhau, dầu được phun lên thành xi lanh

thông quá vòi dầu

Answers to Bài tập củng cố kiến thức3

1 cylinder block

2 main bearing caps

3 crankshaft

4 thrust bearing

5 bearing clearance

6 upper;

cylinder block’s main support

thành xi lanh

Thanh truyền

Lỗ dầu Phần trên bạc

đỡ cổ trục thanh truyền Phần dưới bạc đỡ cổ trục thanh truyền Vòi dầu

Bề mặt trên cùng của piston được gọi là đỉnh piston, phần bên dưới của piston gồm có một số rãnh xéc măng (vị trị lắp xéc măng) Phần dưới rãnh xéc măng gọi là thân dưới piston Bề mặt chịu áp lực trên phần thân dưới piston, có tác dụng dẫn hướng piston trong xi lanh để ngăn chặn piston không bị va đập vào thành xi lanh Hầu hết các piston đều được đánh dấu vào một bến để nhận biết bên mắt đối diện với phần đầu động

cơ (front engine)

Lỗ chốt piston được khoan xuyên qua piston Chốt piston được lắp vào

lỗ để kết nối piston và thanh truyền Trong môt số piston được thiết kế

sự lệch tâm nhỏ giữa đường tâm của piston với đường tâm của chốt piston Độ lệch tâm này thường khoảng 0.5-2 mm Nó giúp piston nhanh chóng tỳ vào thành xi lanh trong suốt kỳ nổ

Cấu trúc piston

Piston luôn luôn được làm từ hợp kim nhôm, do đó nó nhẹ hơn so với đúc

từ hợp kim sắt thép Với trọng lượng nhẹ hơn sẽ tạo nhiều lợi ích hơn

Hợp kim nhôm có xu hướng giãn nở nhiều hơn Để khắc phục vấn đề này

một số piston đúc gân thép vào đáy của đỉnh piston, Gân thép này giúp

kiểm soát được sự giãn nở của piston

Khe hở piston

Mặc dù piston được lắp vừa khí với xi lanh, nó không có gioăng làm kín

Việc làm kín khí nén được thực hiện bởi các xéc măng lắp trên các rãnh

trên piston (gần đỉnh piston), có 2 loại xéc măng, xéc măng làm kín và xéc

măng dầu Khe hở (một phần nghìn inch) phải được duy trì giữa biên

dạng ngoài của piston và thành xi lanh

Khe hở này cho phép dầu bôi trơn vào phân phía trên của xi-lanh Khe hở

này còn ngăn piston bị ket do giãn nở quá mức vì quá nhiệt

Để duy trì khe hở không đổi từ TDC xuống BDC của xi lanh, piston

thường có hình dạng hơi côn giống như hình 24 minh họa Đường kính

của phần đỉnh piston hơi nhỏ hơn so với phần dưới của piston khi piston

lạnh Khi động cơ hoạt động, phân phía trên của piston nóng hơn phần

phía dưới và đường kính phần trên sẽ giãn nở nhiều hơn phần dưới

HÌNH 24

Phần phía trên của piston rất nóng, và nó có đường kính nhỏ hơn, khi giãn nở

nõ sẽ duy trì khe

hở khồng đổi giữa phần trên

và dưới của piston Đường kính đỉnh piston (nhỏ hơn)

cam grinding, bề mạt piston có biên dạng hình e-lip, giống như hình 25

Bề mặt của piston giãn nở với tỉ lệ khác nhau do chúng được làm từ các vật liệu khác nhau Ví dụ, khu vực xung quanh lỗ chốt piston được làm dầy hơn để duy trì độ vũng trắc Vì thế đây là khu vực giãn nở vì nhiệt nhiều nhất Biên dạng e-lip của của piston cho phép sự giãn nở này Khi piston được gia nhiệt và giãn nở, biên dạng của nó trở thành hình tròn hoàn hảo

Nếu khe hở piston quá lớn, piston van chạn vào thành xi lanh, âm thanh tạo ra có thể nghe thấy được Tình trạng này được gọi là gõ piston Gõ piston thường xuất hiện khi mòn xi lanh do thời gian sử dụng