Đề cương bài giảng cấu tạo động cơ (hệ cao đại học)

Trong một số động cơ đốt trong, nhất là các động cơ cao tốc, hành trình ngắn, ng-ời ta th-ờng dùng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm để nhằm đạt 2 mục đích sau: - Giảm lực ngang N

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

TẬP BÀI GIẢNG CẤU TẠO ĐỘNG CƠ Ô TÔ

LƯU HÀNH NỘI BỘ

TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC

LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CHÍNH QUY

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

HƯNG YÊN – 2015

Phần i động lực học động cơ đốt trong ch-ơng I Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

1.1 Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm

Nghiên cứu qui luật chuyển động tịnh tiến của piston là nhiệm vụ chủ yếu của động học

để tiện việc nghiên cứu, ta giả thiết trong quá trình làm việc, trục khuỷu quay với một tốc độ góc không đổi

1.1.1 Chuyển vị của piston

Từ hình 1.1 ta thấy chuyển vị x tính từ điểm chết

trên (ĐCT) của piston tuỳ thuộc vào vị trí của trục

khuỷu (trị số của x thay đổi theo góc quay  của trục

khuỷu) Từ hình vẽ ta có:

xAB' AO(DODB')

(lR)(Rcoslcos)

Trong đó :

l là chiều dài của thanh truyền - khoảng cách

từ tâm đầu nhỏ đến tâm đầu to thanh truyền

R là bán kính quay của trục khuỷu

 là góc quay của trục khuỷu t-ơng ứng với x

Đây là dạng công thức chính xác của chuyển vị piston Để tính toán trị số gần đúng của x,

ta có thể dùng công thức gần đúng Từ tam giác OCB’, ta có:





sin

2 / 1 2 2 2

2

)sin1

(sin1

cos      Khai triển vế phải của đẳng thức trên theo nhị thức niutơn ta có:

sin16

1sin

8

1sin2

(1 cos2 )]

4)cos1[(     

d d

d d

d

t x

vRB

Trong đó :

sin2 )

2(sin 

s m n S

1.1.3 Gia tốc của piston

Lấy đạo hàm của công thức (1-3) đối với thời gian ta có công thức tính gia tốc của piston:

d d

d d

d

t v

d j

Tức là : (sin2sin2)sin4sincos sin(14cos)0

Từ ph-ơng trình trên ta có :

0sin khi 0 và  1800

0cos4

1    khi )

4

1arccos(



Trong tr-ờng hợp thứ nhất, khi  0 và  1800 gia tốc đạt cực trị:

j (1-6) Trị số chênh lệch tuyệt đối giữa j và ' j  180 0 là:

1()

8

1(

2 2

2 2

1.2 Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm

Trong một số động cơ đốt trong, nhất là các

động cơ cao tốc, hành trình ngắn, ng-ời ta th-ờng

dùng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm để

nhằm đạt 2 mục đích sau:

- Giảm lực ngang N tác dụng lên xylanh do đó

giảm đ-ợc độ va đập, giảm mài mòn piston, xéc

măng và xylanh

- Tăng đựơc dung tích công tác của xylanh trong

khi vẫn giữ nguyên đ-ờng kính D và bán kính quay R

của trục khuỷu

Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm

giới thiệu trên hình 1.3 Độ lệch tâm luôn luôn lệch

theo chiều quay(nằm về phía phải đ-ờng tâm xylanh)

do đó cơ cấu này có nhiều điểm khác biệt về động học

so với cơ cấu giao tâm

a Vị trí điểm chết

Nh- trên hình 1.3 ta thấy khi piston lên đến

điểm chết trên A’ thì tâm chốt khuỷu B trùng với A1,

lệch với đ-ờng tâm xylanh một góc 1 Khi chốt piston xuống đến điểm chết dưới A’’ thì tâm chốt khuỷu trùng với A2 và lệch với đ-ờng tâm xylanh một góc 2

a OA

R l

a OA

Để dấu (-) vì 2 1800

Trong đó: a là độ lệch tâm

l là chiều dài thanh truyền

R là bán kính quay của trục khuỷu

Gọi S1 , S2 là khoảng cách từ ĐCT (A’ ) và ĐCD ( A’’ ) đến trục hoành qua gốc 0 thì hành trình S của piston có thể xác địmh dễ dàng:

2 2 2

2 2

Thông th-ờng k có trị số rất nhỏ th-ờng chỉ biến động trong khoảng k = 0,04 0,2 Tuy rằng

về mặt lý thuyết độ lệch tâm a có thể đạt : a = l - R Điều kiện để cơ cấu lệch tâm có thể hoạt động

đ-ợc có thể rút ra từ điều kiện tồn tại của số hạng thứ 2 trong ph-ơng trình(1-14)

Thực vậy để vế thứ 2 tồn tại, phải đảm bảo điều kiện d-ới đây:

11

c Chuyển vị, vận tốc và gia tốc của piston

+) Chuyển vị của piston

Từ hình 1.3 ta thấy khi trục khuỷu quay đi một góc  , chuyển vị của piston tính từ ĐCT A’

có thể xác định theo công thức sau:

x S S

x 1

Trong đó

)cos

1(coscos

1(cos)

1

1(

Do: cos 1sin2  12(sink)2

Nên nếu khai triển cos theo dạng cấp số, rồi loại bỏ các số hạng có số mũ cao ta có:

2 / 1 2 2

])(sin1

[(

cos   k

2 2 2

2 2

2

1sinsin

Nên : 2 2 2 2 2

2

1sin2

cos4

14

11cos       k   k

=    cos2  sin

4

1)2

14

11

]sin)

2cos1(4)cos1

sin2(sin    







k R

d

d d

d d

d v

t x

t

+) Gia tốc của piston

Lấy đạo hàm 2 vế của ph-ơng trình (1-18) đối với thời gian ta có công thức tính gia tốc piston:

)sin2

cos(cos

d

d d

d d

d j

t v

11()

Ch-ơng 2: Động lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

2.1 Khối l-ợng của các chi tiết chuyển động cơ cấu TKTT

Khối l-ợng của các chi tiết máy của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đựơc chia làm 2 loại : + khối l-ợng chuyển động tịnh tiến

+ khối l-ợng chuyển động quay

D-ới đây lần l-ợt xét khối l-ợng của các mhóm chi tiết trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

a Khối l-ợng của nhóm piston

Khối l-ợng của nhóm piston bao gồm khối l-ợng của piston, xéc măng, cần guốc

tr-ợt, guốc tr-ợt…

mnp = mp + mx + mc + mg + …… (kg)

Khối l-ợng nhóm piston là khối l-ợng chuyển động tịnh tiến

b Khối l-ợng của thanh truyền

Do thanh truyền chuyển động song phẳng : đầu nhỏ chuyển động tịnh tiến, đầu to chuyển

động quay nên khi xét khối l-ợng của thanh truyền phải qui dẫn về 2 tâm: tâm đầu nhỏ và tâm đầu

to

Nói chung khi thay thế thanh truyền thực bằng các khối l-ợng t-ơng đ-ơng, bao giờ ta cũng phải đảm bảo điều kiện bảo toàn của động năng và thế năng Các ph-ơng án qui dẫn khối l-ợng của thanh truyền giới thiệu trên hình 1.4

A

G l

l 1

B B

B B

K

Hình 1.4 Các ph-ơng án qui dẫn khối l-ợng của thanh truyền

Ph-ơng án (a) thay thế khối l-ợng thanh truyền bằng hệ t-ơng đ-ơng một khối l-ợng tập trung ở trọng tâm G Khi thay thế theo ph-ơng án này, khối l-ợng mtt vẫn chuyển động song phẳng, vì vậy qua tính toán ta thấy rằng nếu thay thế thanh truyền thực bằng hệ t-ơng đ-ơng một khối l-ợng thì cơ cấu trục khuỷu thanh truyền sẽ chịu tác dụng của một khối l-ợng chuyển động tịnh tiến:

Ngoài ra cơ cấu còn chịu một mômen:

Mc =mtt tt.l1( l – l1 )

Mômen Mc đ-ợc gọi là mômen thanh truyền

Ph-ơng án (b) thay thế thanh truyền bằng hệ t-ơng đ-ơng hai khối l-ợng tập trung ở tâm đầu nhỏ và tâm đầu to Ph-ơng án này tuy ý nghĩa vật lý rất rõ ràng nh-ng không thoả mãn đ-ợc điều kiện động năng không đổi Cụ thể là ph-ơng án chỉ thoả mãn 2 điều kiện:

m A  tt 

(1-25)

Mômen quán tính của hệ thay thế:

G tt

tt tt

l

l m l l

l l m

1 1 12

1

)()

)(

())((

Khối l-ợng phân bố càng xa trọng tâm thì IO càng lớn hơn IG – mômen quán tính thanh truyền thực

Ph-ơng án (c) phân bố thanh truyền thành 2 khối l-ợng: một đặt ở tâm nhỏ và một đặt ở tâm dao động con lắc K( coi thanh truyền dao động nh- một con lắc) phân bố khối l-ợng theo ph-ơng

án này hoàn toàn đảm bảo điều kiên động năng không đổi

Nghĩa là:

mA + mK = mtt

mAl1 + mKl0 =0 (1-26)

mAl12 +mKl02 = IG Tuy nhiên trong ph-ơng án này mK vẫn chuyển động song phẳng nên lại phải làm thêm b-ớc qui dẫn mK về 2 tâm đầu nhỏ và tâm đầu to y nh- trong ph-ơng án (a)

Ph-ơng án (d) phân khối l-ợng thanh truyền thành hai khối l-ợng và một mômen thanh truyền Ph-ơng án này khắc phục đ-ợc nh-ợc điểm của ph-ơng án (b) Mômen thanh truyền của hệ thay thế th-ờng có trị số Mt = IG.tt…

Ph-ơng án (e) phân bố thanh truyền thành 3 khối l-ợng để thoả mãn điều kiện động năng

và thế năng không đổi , nghĩa là :

tt G B

0)( 1

1m ll 

l

m A B (1-27)

G B

Ngày nay thanh truyền ở các loại động cơ ô tô th-ờng có:

l

l m

m B  tt 1

m1 = (0,275 – 0,350)mtt

m2 = (0,650 – 0,725)mtt (1-28)

c Khối l-ợng của khuỷu trục

Để xác định khối l-ợng của trục khuỷu, ta chia trục khuỷu thành các phần nh- trên hình vẽ

Trong đó phần khối l-ợng chuyển động quay theo bán kính R là mok (phần gạch dọc trên hình 1.5) Phần khối l-ợng chuyển động theo bán kính là mm (phần có gạch chéo)

Nếu đem mm qui dẫn về tâm chốt trục khuỷu bằng khối l-ợng mmr thì:

R m

m   (1-30)

2.1.1 Khối l-ợng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Nh- thế, khối l-ợng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là :

1

m m

2.1.2 Khối l-ợng chuyển động quay của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

2

m m

M

m ( 1 np) ;

FP

l m m FP

Trong quá trình làm việc, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau:

- Lực quán tính của các chi tiết chuyển động

- Lực của môi chất khí bị nén và khí cháy giãn nở tác dụng trên đỉnh piston( lực khí thể)

- Trọng lực

- Lực ma sát

Trừ trọng lực ra, các lực còn lại đều có trị số và chiều thay đổi trong quá trình làm việc của

động cơ Do lực khí thể và lực quán tính có trị số rất lớn nên khi tính toán chỉ xét đến 2 loại lực này

a Lực quán tính

+ Lực quán tính của khối l-ợng chuyển động tịnh tiến nếu chỉ xét 2 thành phần đầu có thể tính theo công thức sau:

)2cos(cos

2

P j j (1-34) Gọi : P j1 mR2cos là lực quán tính cấp 1

Và : P j2 mR2cos2 là lực quán tính cấp 2

Thì : P j P j1P j2

+ Lực quán tính chuyển động quay có trị số không đổi :

const R

m

P k  r 2  (1-35) Lực quán tính này tác dụng trên đ-ờng tâm má khuỷu và luôn luôn là lực ly tâm

b Lực khí thể

Lực khí thể của động cơ 4 kỳ biến thiên theo góc quay của trục khuỷu giới thiệu trên hình vẽ

Hình 1.7 Biến thiên của lực khí thể theo góc  của động cơ 4 kỳ

Vì vậy lực khí thể tác dụng trên đỉnh piston:

)(4

2

MN

D P

2.2.2 Lực tác dụng lên cơ cấu TKTT

a Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm

Lực tác dụng trên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể:

P P ktP j (MN) (1-36) Lực P tác dụng trên chốt piston và đẩy thanh truyền Sơ đồ hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ 1 xylanh giới thiệu trên hình 1.8

Phân lực P thành 2 phân lực : lực Ptt tác dụng theo đ-ờng tâm thanh truyền và lực ngang N tác dụng trên ph-ơng thẳng góc với đ-ờng tâm xylanh:

Ta có : P NP tt (1-37)

Từ hình 1.8 ta có :

N Ptg (1-38)

cos

P tt T





cos

)sin( 

P (1-39)

)cos(

P tt Z





cos

)cos( 

P (1-40)

Hình 1.8 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu

trục khuỷu thanh truyền giao tâm

Lực quán tính chuyển động quay Pk tác dụng trên chốt khuỷu

const R

M

P k  r 2 

b Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm

Trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

lệch tâm quan hệ giữa góc và  xác định theo

(1.9) còn các công thức tính lực và mômen của

hệ lực tác dụng trên cơ cấu lệch tâm hoàn toàn

giống nh- công thức của hệ lực cơ cấu giao tâm

Từ hệ lực trên hình 1.9 ta cũng có :

j

kt P P

P  

Và do :

tt

P N

P  Nên:

cos

l P

P tt  

(1-43)



tg P

)sin( 

PT

)cos( 

PZ

2 2

)(sin1

)(sin)

sin(cos

k

k P

P

Z      (1-46)

2.2.3 Mô men tác dụng lên cơ cấu TKTT

a Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm

Lực tiếp tuyến T tạo ra mômen làm quay trục khuỷu :

Ptg(lcosRcos)

P  RM

cos

)sin(







(1-41) Trong đó A là khoảng cách từ lực N đến tâm trục khuỷu

Mômen MN ng-ợc chiều với M và tác dụng lên bulông bệ máy

Mômen cản MC và mômen quán tính khi gia tốc các chi tiết quay(J o) vì vậy





R

a k

1  k

Thay quan hệ trên vào (1-47) ta có :

]cos

sin[

N

M N

)cos(sin k tg 

R P

M N     (1-48) Tuy nhiên, do cơ cấu là cơ cấu lệch tâm nên ngoài mômen MN ra còn sinh thêm một mômen lật khác, do lực P gây ra

)

sin(sin

P N

M   

)

sinsincos

cos

sin(sin

)sin(

(1-50)

Từ đó ta có thể kết luận là mômen lật của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm cũng bằng mômen chính của động cơ

2.3 Lực và mômen tác dụng trên trục khuỷu của động cơ một hàng xylanh

Tuy vậy, các khuỷu bố trí nh- thế nào còn tuỳ thuộc vào thứ tự làm việc của các xylanh Khi lựa chọn thứ tự làm việc của các xylanh cần phải chú ý đến các vấn đề sau:

- Đảm bảo các phụ tải tác dụng trên các ổ trục bé nhất

- Đảm bảo quá trình nạp thải có hiệu quả cao nhất

- Đảm bảo kết cấu của trục khuỷu có tính công nghệ tốt nhất

- Đảm bảo tính cân bằng của hệ trục

Thông th-ờng khó có thể thoả mãn cùng một lúc tất cảc các yêu cầu trên mà th-ờng đảm bảo tính đồng đều của mômen, tính cân bằng của hệ trục và phụ tải của ổ trục phải nhỏ Vì vậy, góc công tác của các khuỷu trục đ-ợc tính theo công thức sau:

Từ công thức trên ta thấy góc công tác chỉ phụ thuộc vào số kỳ và số xylanh của động cơ

Do vậy mỗi kết cấu của trục khuỷu đều ứng với nhiều thứ tự làm việc khác nhau Tuy nhiên chỉ có một hoặc hai thứ tự làm việc trong đó là đảm bảo đ-ợc điều kiện cân bằng và phụ tải ổ trục nhỏ nhất ví dụ: trục khuỷu trên hình 1.10 của động cơ 6 xylanh, 4 kỳ có ct 1200 và ứng với 4 thứ tự làm việc sau đây:

1 và 6

3 và 4

2 và 55

Bỏnh dà1

61-2 2-3 3-4 4-5 5-6

6-0

1-5-3-6-2-4 1-5-4-6-2-3 1-2-4-6-5-3 Trong các thứ tự làm việc trên chỉ có thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 là tốt nhất

2.3.2 Lực và mômen tác dụng lên trục khuỷu của động cơ một hàng xylanh

Nh- trong phần nghiên cứu hệ lực tác dụng trên trục khuỷu đã chỉ rõ: trên khuỷu thứ i có các lực sau đây tác dụng:

- Lực tiếp tuyến T; Lực pháp tuyến Z; Lực quán tính quay Pk.; Mômen của các khuỷu phái tr-ớc M i 1, mômen Mi tác dụng trên khuỷu này, và mômen M tác dụng trên cổ trục phía i

sau của khuỷu

Hình 1.11 Diễn biến của các hành trình công tác trong động cơ 4kỳ, 6 xylanh

Và thời gian ngắn nhất, tính theo góc quay của trục khuỷu, giữa 2 lần nổ của 2 xylanh kề nhau là:

- Giữa xylanh thứ 1 và xylanh thứ 2 là 2400

- Giữa xylanh thứ 2 và xylanh thứ 3 là 2400

- Giữa xylanh thứ 3 và xylanh thứ 4 là 3600

- Giữa xylanh thứ 4 và xylanh thứ 5 là 2400

- Giữa xylanh thứ 5 và xylanh thứ 6 là 2400

Vì vậy tình trạng chịu lực của các cổ trục 1-2 ; 2-3; 4-5; 5-6 hoàn toàn giống nhau Tình trạng chịu lực của cổ trục 3-4 khác với các cổ trục khác Cổ trục 0-1 chịu tác dụng của lực trên khuỷu thứ 1 còn có cổ 6-0 ngoài chịu tác dụng của lực trên khuỷu thứ 6 ra còn chịu thêm tải trọng bánh đà

Tổng mômen M của các khuỷu tính theo cách lập bảng i T nh- trong bảng 1 i

Bảng 1 tính 

 6

1

i

i

i T

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

0

11 12 13 14 15 1

6

17

1





2

1

i i i





3

1

i i i





4

1

i i i

T 5

5

T 

 5

1

i

i i

T 6 T6



 6

1

i

i i T

00 240

0

4800 1200 6000 3600

100

250

0 4900 1300 6100 3700 - - - -

- - - -

- - - -

- - - -

72

0o

240

0

4800

1200

6000

3600

2.4 Cân bằng động cơ

p j1 0 , p j2 0 , p k 0

M j1 0 , M j2 0 , M k 0 (2-1)

- Trọng l-ợng của các nhóm piston lắp trên xylanh phải bằng nhau

- Trọng l-ợng các thanh truyền phải bằng nhau, trọng tâm nh- nhau

- Dùng cân bằng tĩnh và cân bằng động để cân bằng trục khuỷu bánh đà

- Đảm bảo tỉ số nén đều nhau, dung tích xylanh giống nhau cơ cấu phân phối khí và hệ thống nhiên liệu phải điều chỉnh đúng quy định kỹ thuật

- Góc đánh lửa sớm, phun sớm phải giống nhau

D-ới đây chúng ta lần l-ợt xem xét tính cân bằng của các loại động cơ

Hình 2.1 (a) Sơ đồ động cơ một xylanh có lắp đối trọng

(b) Sơ đồ động cơ cân bằng Lăngxetcherơ

Phần 2: CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ÔTÔ

Chương 1: CƠ CẤU SINH LỰC

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Chức năng

Là nguồn cung cấp động năng cho các hoạt động của ôtô: cung cấp mô men quay cho bánh

đà, dẫn động các cơ cấu, hệ thống khác (hệ thống nhiên liệu, cơ cấu phân phối khí, hệ thống làm mát…)

1.1.2 Yêu cầu

- Hiệu suất làm việc cao

- Làm việc ổn định

- Không rung giật, ít gây tiếng ồn

- Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn

- Khởi động, vận hành, chăm sóc dễ dàng

- Thành phần gây ô nhiễm môi trường nhỏ

1.2 Thân máy, xy lanh, nắp máy và các te (đáy hứng dầu)

1.2.1 Thân máy

Hình 1.1 Thân máy a: Động cơ 1 hàng xylanh b: Động cơ chữ V

1.2.1.1 Chức năng

- Là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ

- Là nơi lấy nhiệt từ thành vách xylanh

- Duy trì áp suất nén của piston và tiếp nhận áp suất nổ

1.2.1.2 Phân loại

a) Phân loại theo kiểu làm mát

- Thân máy làm mát bằng nước: Thường ở động cơ ô tô, máy kéo

- Thân máy làm mát bằng gió: Thường gặp ở động cơ xe máy

b) Phân loại theo kết cấu kếu

- Thân xylanh – hộp trục khuỷu: Thân xylanh đúc liền hộp trục khuỷu

- Thân máy rời: Thân xylanh làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằng bulông hay

gugiông

c) Phân loại theo tình trạng chịu lực khí thể:

- Thân xylanh hay xylanh chịu lực: Lực khí thể tác dụng lên lắp xylanh, qua gu giông nắp máy rồi chuyền xuống truyền xuống thân xylanh

- Vỏ thân chịu lực: Lực khí thể chuyền qua gu giông xuống vỏ thân, xylanh hoàn toàn không chịu lực khí thể

- Gugiông chịu lực: Lực khí thể hoàn toàn do gu giông chịu

1.2.1.3 Đặc điểm cấu tạo:

Tùy thuộc vào phương pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân máy có cấu tạo khác nhau

- Kết hợp với piston và nắp máy tạo thành buồng cháy

- Dẫn hướng cho piston

- Tản nhiệt cho buồng cháy

Hình 1.3 Các dạng xylanh a: Xylanh liền thân b,c: Lót xylanh khô d: Lót xylanh ướt

1.2.2.4 Đặc điểm cấu tạo

Xylanh có cấu tạo dạng ống trụ Mặt trong được gia công với độ bóng cao Được làm cứng qua nhiều gia đoạn đảm bảo chịu ăn mòn cơ học và hóa học tốt

1.2.3 Nắp máy

1.2.3.1 Chức năng:

- Là chi tiết dùng để đậy kín buồng cháy

- Kết hợp với xylanh, piston tạo thành buồng cháy

- Là nơi lắp đặt nhiều bộ phận của động cơ như: Bugi, vòi phun, cụm xupap…

- Kết hợp với đỉnh piston tạo thành dạng vòng xoáy của hỗn hợp khí cháy

1.2.3.2 Yêu cầu

- Có đủ sức bền cơ học, độ cứng vững khi chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn nhưng trọng lượng phải nhỏ

- Tạo được dạng buồng cháy thích hợp

- Dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa các cơ cấu và chi tiết lắp trên nắp xylanh

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và ứng suất nhiệt bé

- Đảm bảo đậy kín buồng cháy, không bị lọt khí, rò nước

1.2.3.3 Phân loại

Gồm 3 loại chính: Nắp máy động cơ xăng, nắp máy động cơ diezel, nắp máy động cơ làm mát bằng gió

a) Nắp máy động cơ xăng:

Nắp máy có kết cấu tùy thuộc dạng buồng cháy

- Nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xupáp treo: Xupáp nạp lớn hơn xupap

thải, bugi đặt ở hông buồng cháy, vách buồng cháy thường có khoang chứa nước làm mát, có khoang để luồn đũa đẩy dẫn động xupap, lỗ lắp gu giông lắp máy, lỗ dẫn nước làm mát Động cơ xăng có tỷ số nén trung bình và thấp thường dùng loại lắp xylanh có buồng cháy hình chêm Có tên là động cơ Ricacdo

- Nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xupap đặt: Nắp máy cấu tạo đơn giản,

khác so với nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xúpap treo là bugi gần xupap nạp để tránh kích nổ

b) Nắp máy động cơ diezel

Phức tạp hơn nắp máy động cơ xăng, trên nắp máy phải bố trí rất nhiều chi tiết: đường nạp, thải, cụm xupap của cơ cấu phân phối khí dạng xupap treo Ngoài ra còn rất nhiều chi tiết như: Vòi phun, buồng cháy phụ, van khí nén, bugi sấy…

Động cơ nhiều xylanh nắp máy có thể làm rời cho từng xylanh hoặc cụm xylanh (gồm 1 vài xylanh)

c) Nắp máy động cơ làm mát bằng gió

Là kết cấu chịu ứng suẩt nhiệt lớn nhất, nắp xylanh được làm rời với lắp với hộp trục khuỷu bằng các gugiông Nắp thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm

1.2.4 Các te

1.2.4.1 Chức năng

Chứa dầu bôi trơn, bảo vệ phía dưới thân máy, bảo vệ trục khuỷu và làm mát động cơ

1.2.4.2 Yêu cầu

Đảm bảo cung cấp đủ dầu trong quá trình tăng tốc hoặc phát hành

1.2.4.3 Đặc điểm cấu tạo

Đáy lắp với thân máy bằng vít, đệm máy làm bằng giấy nệm Ngoài ra ở hai đầu cácte được lắp phớt ngăn chảy dầu Đáy dầu phải có kết cấu có các tấm chắn sóng trong đáy dầu hoặc hai phái của bơm dầu để dầu không bị tạo sóng hoặc bị thổi khi bơm trong lúc động cơ tăng tốc hoặc dừng Đáy cácte thường có hai bậc Bậc trên ở ngay phía điểm thấp nhất của hành trình biên, trải dài khắp đáy dầu Toàn bộ dầu trở về đáy dầu qua lưới trước khi trở về chỗ chứa ở bậc dưới Các te thường chia làm 3 ngăn, ngăn giữa thường sâu hơn 2 ngăn bên

Hình 1.4 Cácte ô tô 1: Đệm cácte 3: Đáy chứa dầu bôi trơn

2: Tấm ngăn 4: Lỗ bắt các te với than động cơ

1.3 Cụm piston

1.3.1 Piston

1.3.1.1 Chức năng

- Cùng các chi tiết khác tạo thành buồng cháy

- Nhận lực khí thể và truyền lực cho thanh truyền trong quá trình giãn nở

- Nhận lực từ thanh truyền trong quá trình hút, nén hỗn hợp khí cháy và quá trình xả sản vật cháy

1.3.1.2 Yêu cầu

Đối với vật liệu làm piston cần có một số yêu cầu sau:

+ Có độ bền lớn khi nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi

+ Có trọng lượng riêng nhỏ

+ Có hệ số giãn nở nhỏ nhưng hệ số dẫn nhiệt lớn

+ Chịu mài mòn tốt và chống ăn mòn hóa học của khí cháy

+ Giá thành rẻ

1.3.1.3 Kết cấu

Để thuận lợi phân tích kết cấu có thể chia piston thành

những phần như đỉnh, đầu, thân và chân piston

Hình 1.5 Piston 1: Đỉnh piston

2: Đầu piston

3: Thân piston

a) Đỉnh Piston

Cùng với xylanh, nắp xylanh tạo thành buồng cháy, về mặt

kết cấu có các loại đỉnh sau:

- Đỉnh bằng: Có diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản Thường được sử dụng trong

động cơ diezel buồng cháy dự bị và buồng cháy xoáy lốc (hình 1.6.a)

- Đỉnh lồi: Có sức bền lớn, đỉnh mỏng nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn Thường được sử

dụng trong động cơ xăng 2 kỳ và 4 kỳ xupáp treo, buồng cháy chỏm cầu (hình 1.6.b và 1.6.c)

- Đỉnh lõm: Có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo thuận lợi cho quá trình hình thành hòa khí và cháy

Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt lớn Loại đỉnh này thường được sử dụng ở cả động

cơ xăng và động cơ diesel (hình 1.6.d)

- Đỉnh chứa buồng cháy: Thường gặp trên động cơ diesel (hình 1.6.e,f,g,h) Kết cấu buồng cháy phải thỏa mãn các yêu cầu sau tùy từng trường hợp cụ thể:

+ Phải phù hợp với hình dạng buồng cháy và hướng của chùm tia phun nhiên liệu để tạo

thành hỗn hợp tốt nhất

+ Phải tận dụng được soáy lốc của không khí trong quá trình nén

Hình 1.6 Các dạng buồng cháy đỉnh piston

b) Đầu piston

Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân vì thân là phần dẫn hướng của piston Kết cấu đầu piston phải đảm bảo những yêu cầu sau:

- Bao kín tốt cho buồng cháy: Nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu bôi trơn từ

cácte lọt lên trên buồng cháy

- Tản nhiệt tốt cho piston: Để tản nhiệt tốt thường dùng các kết cấu đầu piston sau:

+ Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính chuyển tiếp R lớn

+ Dùng gân tản nhiệt dưới đầu piston

+ Tạo rãnh ngăn nhiệt ở đầu piston để giảm nhiệt lượng chuyền cho séc măng thứ nhất + Làm mát cho đỉnh piston (trong động cơ cỡ lớn đỉnh piston thường được làm mát bằng dầu lưu thông như hình 1.7.f)

- Sức bền cao: Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta người ta thiết

kế các gân trợ lực

Hình 1.7 Các dạng đỉnh piston

c) Thân piston:

Có nhiệm vụ hướng cho piston chuyển động trong xylanh

Chiều cao h của thân được quyết định bằng điều kiện áp suất tiếp xúc do lực ngang N gây ra phải nhỏ hơn áp suất tiếp xúc cho phép

P = 

D h

N

[ p]

- Vị trí tâm chốt: Phải được bố trí sao cho piston và xylanh mòn đều, đồng thời phải giảm va

đập và gõ khi piston đổi chiều Một số động cơ có tâm chốt lệch với tâm xylanh 1 giá trị e về phía

nào đó sao cho lực ngang Nmax giảm để hai bên chịu lực N của piston và xylanh mòn đều

- Chống bó kẹt piston: Có nhiều nguyên nhân gây ra bó kẹt piston trong xylanh cụ thể:

+ Lực ngang N

+ Lực khí thể

+ Kim loại giãn nở

Do những nguyên nhân trên piston thường bị bó kẹt theo phương tâm chốt piston Đối với piston bằng hợp kim nhôm hệ số nở dài lớn càng dễ sảy ra bó kẹt

+ Chế tạo than piston có dạng ô van, trục ngắn trùng với tâm chốt

+ Tiện vát 2 mặt ở bệ chốt chỉ để lại một cung α = 90 ÷ 100o để chịu lực mà không ảnh

hưởng nhiều đến phân bố lực

+ Xẻ rãnh nở trên thân piston Khi xẻ rãnh người ta không xẻ hết để đảm bảo độ cứng vững

cần thiết và thường xẻ chéo để tránh xylanh bị gờ xước Khi nắp cần chú ý để bề mặt thân xẻ rãnh

về phía lực ngang N nhỏ Loại này có ưu điểm là khe hở lúc nguội nhỏ, động cơ không gõ khởi

động dễ dàng Nhược điểm độ cứng vững của piston giảm nên thường dùng ở động cơ xăng

+ Đúc bằng hợp kim có độ nở dài nhỏ

d) Chân piston:

Hình 3.10 là một kết cấu điển hình của chân piston Theo

kết cấu này thân có vành đai để tăng độ cứng vững mặt trụ a

cùng với mặt đầu của chân piston là chuẩn công nghệ khi gia

công và là nơi điều chỉnh trọng lượng của piston sao cho đồng

đều giữa các xylanh

1.3.2 Chốt piston

1.3.2.1 Chức năng

Chốt piston là chi tiết nối chốt piston với thanh truyền đảm bảo điều kiện làm việc bình

thường của động cơ

1.3.2.2 Đặc điểm cấu tạo

Hình 1.11 Lắp cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt

Đa số các chốt piston có kết cấu đơn giản như dạng trụ rỗng Các kiểu lắp ghép giữa chốt

piston với piston, thanh truyền:

- Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền (hình 1.11 a)

- Cố định chốt piston trên bệ chốt (hình 1.11 b)

- Lắp tự do ở cả hai mối ghép (hình 1.12 a) Phương pháp này được dùng phổ biến ngày

nay Tuy nhiên phải giả quyết vấn đề bôi trơn ở cả hai mối ghép và phải có kết cấu hạn chế di

chuyển dọc trục của chốt, thường dùng vòng hãm (hình 1.12.b) hoặc nút kim loại mềm có mặt cầu

như hình 1.12.c

Hình 1.12 Lắp tự do chốt piston

- Các phương án bôi trơn:

+ Đối với bệ chốt thường được khoan lỗ để dẫn dầu do xéc măng gạt dầu về (hình 3.13a)

hoặc khoan lỗ hứng dầu như (hình 1.13b)

+ Đối với thanh truyền người ta có thể bôi trơn bằng cách khoan lỗ hứng dầu hoặc bôi trơn cưỡng bức kết hợp làm mát đỉnh piston bằng dầu áp suất cao dẫn từ trục khuỷu dọc theo thanh truyền

Hình 1.13 Bôi trơn các mối ghép chốt piston

- Truyền phần lớn nhiệt độ từ đầu piston sang thành xylanh

- Đưa dầu đi bôi trơn cho piston xylanh xécmăng

1.3.3.2 Đặc điểm kết cấu

a) Xéc măng khí:

Xéc măng có kết cấu rất đơn giản là một vòng hở miệng hình 1.15.a Kết cấu của xéc măng

khí được đặc trưng bởi kết cấu của tiết diện và miệng của xéc măng

- Về mặt tiết diện xécmăng khí:

+ Để có đượng ưu điểm trên và tránh được những điều phiền phức đã nêu, người ta đưa ra kết cấu tiết diện không đối xứng bằng cách tiện vát tiết diện xéc măng (hình 1.15.d và e) Khi lắp các piston và xylanh, do có sức căng nên xéc măng bi vênh đi nên có tác dụng như một mặt côn Khi lắp ráp phải chú ý: Nếu vát phía ngoài (hình 1.15.d) thì phải lắp hướng xuống phía dưới còn vát phía trong (hình 1.15.e) thì phải lắp hướng lên buồng cháy, nhằm tránh hiện tượng giảm lực căng của xéc măng do áp suất cao của khí lọt từ buồng cháy

+ Loại hình thang – vát (hình 1.15.f) có tác dụng giữ muội than khi xéc măng co bóp do đường kính xylanh không hoàn toàn đồng đều theo phương dọc trục, do đó tránh được hiện tượng

bó kẹt xéc măng trong rãnh của nó

- Về kết cấu miệng:

+ Loại thẳng (hình 1.15.g) dễ chế tạo nhưng dễ lọt khí và sục dầu qua miệng

+ Loại hình (hình 1.15.h) có thể khắc phục phần nào những nhược điểm trên

+ Loại bậc ( hình 1.15.i) bao kín rất tốt nhưng khó chế tạo

b) Xéc măng dầu:

Hình 1.16 Hiện tượng bơm dầu của xécmăng khí

- Ở rãnh xécmăng dầu của piton có rãnh thoát dầu (hình 1.17) Một số xec măng dầu có kết

cấu tiết diện dạng lưỡi cạo gạt dầu thường gặp trong thực tế

Hình 1 17 Xéc măng dầu tổ hợp

- Kết cấu của xécmăng dầu tổ hợp gồm 3 chi tiết riêng rẽ Do có lò xo hình sóng ép hai vòng thép mỏng lên mặt đầu của rãnh nên xec măng khi làm việc không có khe hở mặt dầu Do đó xec măng dầu tổ hợp có tác dụng ngăn dầu và giảm va đập rất tốt

1.4 Cụm thanh truyền

1.4.1 Thanh truyền

1.4.1.1 Chức năng

- Thanh truyền là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu hoặc guốc trượt

- Truyền lực từ piston xuống làm quay trục khuỷu

- Biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

a) Đầu nhỏ

Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt piston và phương pháp lắp

ghép đầu nhỏ thanh truyền với chốt piston

Hình 1.19 Kết cấu các dạng đầu nhỏ thanh truyền

- Đầu nhỏ thanh truyền thường có dạng trụ rỗng

- Trong động cơ cỡ lớn đầu nhỏ thanh truyền có dạng cung tròn đồng tâm, đôi khi có dạng ô van để tăng độ cứng vững

- Trong động cơ xăng đầu nhỏ thanh truyền có dạng trụ mỏng

- Ở một số động cơ người ta thường làm vấu lồi trên đầu nhỏ để điều chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều gữa các xylanh (hình 1.19.b)

- Các phương án bôi trơn khi đầu nhỏ thanh truyền nắp tự do với chốt piston:

+ Dùng rãnh hứng dầu (hình 1.19.c)

+ Bôi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ trục khuỷu theo thân thanh truyền (hình 1.19a)

+ Làm các rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ (hình 1.19d)

+ Dùng bi kim thay cho bạc lót (hình 1.19.e)

Hình 1.20 Một số dạng kết cấu đầu nhỏ thanh truyền

- Khi chốt piston cố định trên đầu nhỏ thanh truyền: Đầu nhỏ phải có kết cấu kẹp chặt

b) Thân thanh truyền

- Tiết diện thân thanh truyền: Thường thay đổi từ nhỏ đến lớn kể từ đầu nhỏ đến đầu to

Hình 1.21 Các loại tiết diện thân thanh truyền

- Tiết diện tròn (hình 1.20a) có dạng đơn giản, thường được dùng cho động cơ tàu thủy

- Loại tiết diện chữ I (hình 1.20b) có sức bền đều theo 2 phương, được dùng rất phổ biến, từ động cơ cỡ nhỏ đến động cơ cỡ lớn

- Loại tiết diện hình chữ nhật, ô van (hình 1.20c và d) có ưu điểm là dễ chế tạo, thường được dùng ở động cơ ôtô, xuồng máy cỡ nhỏ

c) Đầu to thanh truyền:

Hình 1.22 Kết cấu đầu to thanh truyền

a: Kết cấu đầu to thanh truyền b: Kết cấu bạc lót đầu to thanh truyền

1 Nắp đầu to 1 Vấu lưỡi gà

2 Bulông đầu to thanh truyền 2 Bạc lót

3 Thân thanh truyền

Đầu to thanh truyền thường được cắt làm 2 nửa và lắp ghép với nhau bằng bulông hay vít cấy Do đó bạc lót cũng phải chia làm hai nửa và phải được cố định trong lỗ đầu to thanh truyền Hình 3.22.b thể hiện một dạng kết cấu này gọi là kiểu vấu lưỡi gà

- Các dạng đầu to thanh truyền:

Hình 1.23 Các dạng kết cấu đầu to thanh truyền

Đối với động cơ cỡ lớn (hình 1.23.a) Trong một số trường hợp, do kích thước đầu to quá lớn nên đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa bằng mặt phẳng chéo ( hình 1.23.b)

Để giảm kích thước đầu to thanh truyền, có loại kết cấu bản lề và hãm bằng chốt côn (hình 1.23.c)

Một số động cơ hai kì cỡ nhỏ có thanh truyền không chia làm hai nửa phải dùng ổ bi đũa (hình 1.23.d) được lắp dần từng viên

Ở một số động cơ nhiều xilanh kiểu chữ V hoặc hình sao, thanh truyền của hai hàng xilanh khác nhau, thanh truyền phụ không lắp trực tiếp với trục khuỷu mà lắp với chốt phụ trên thanh truyền chính (hình 1.23.e) hoặc hai thanh truyền lắp lồng với nhau trên trục khuỷu nên một thanh truyền có đầu to dạng hình nạng (hình 1.23.f)

Đối với một số động cơ có trục khuỷu trốn cổ, để bố trí khoảng cách giữa các xilanh hợp lý, chiều dày đầu to không đối xứng qua mặt phẳng dọc của thân thanh truyền (hình 1.23.g)

1.4.2 Bu lông thanh truyền:

Hình 3.24 Một dạng kết cấu của bulông và gugiông thanh truyền a):Bulông b: Gulông

a) Chức năng

Bulông thanh truyền là chi tiết ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền Nó có thể ở dạng bulông hay vít cấy (gu giông), tuy có kết cấu đơn giản nhưng rất quan trọng nên phải được quan tâm khi thiết kế và chế tạo Nếu bulông thanh truyền do nguyên nhân nào đó bị đứt sẽ dẫn tới phá hỏng toàn bộ động cơ

b) Điều kiện làm việc

Bulông thanh truyền khi làm việc chịu lực như lực xiết ban đầu, lực quán tính của nhóm piston thanh truyền không thể lắp đầu to thanh truyền Những lực này đều là lực có chu kỳ cho nên Bulông thanh truyền phải có sức bền mỏi cao, do tính chất quan trọng nên khi thiết kế và chế tạo đều yêu cầu độ chính xác cao

c) Vật liệu chế tạo

Bulông thanh truyền thường được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần crôm, mangan, niken Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu Bulông thanh truyền có hàm lượng kim loại quí càng nhiều

d) Kết cấu

Đầu bulông có mặt vát A để chống xoay khi lắp ráp Còn mặt ráp B có tác dụng lám mềm phần đối diện với mặt vát A để phản lực hai phía trên bề mặt tỳ được đồng đều sao cho tổng phản lực tác dụng đúng trên đường tâm bulông để tránh cho bulông bị uốn Bán kính góc lượn của các phần tâm chuyển tiếp nằm trong khoảng 0,2 - 1 mm nhằm giảm tập trung ứng suất Phần nối giữa thân và ren thường làm thắt lại để tăng độ dẻo của bulông Đai ốc có kết cấu đặc biệt để ứng suất trên các ren đồng đều Ren được tạo thành bằng những phương pháp gia công không phoi như lăn, cán Ngoài ra bulông thanh truyền còn được tôi, ram và xử lý bề mặt bằng phun cát, phun bi để đạt

1.5.1.1 Chức năng

- Trục khuỷu nhận lực tác dụng từ piston tạo mômen quay

- Nhận năng lượng của bánh đà sau đó truyền cho thanh truyền và piston

1.5.1.2 Điều kiện làm việc

Trục khuỷu chịu lực T, Z do lực khí thể và lực quán tính của nhóm piston thanh truyền gây

ra, ngoài ra trục khuỷu còn chịu lực quán tính li tâm của các đối tượng quay lệch tâm của bản thân trục khuỷu và các thanh truyền Những lực này gây uốn, xoắn, dao động xoắn và dao động ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ

1.5.1.3 Kết cấu

Kết cấu trục khuỷu phụ thuộc trước hết vào những loại trục khuỷu Người ta phân chia trục khuỷu thanh một số loại sau:

- Trục khuỷu ghép và trục khuỷu nguyên:

Hình 1.26 Trục khuỷu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh

1: Đầu trục 4: Má khuỷu 2: Chốt khuỷu 5: Đối trọng 3: Cổ khuỷu 6: Đuôi trục khuỷu

Trục khuỷu ghép là trục khuỷu gồm nhiều chi tiết được lắp với Loại trục khuỷu này được dùng nhiều trong động cơ cỡ lớn, động cơ đồng gam và đôi khi ở động cơ cỡ nhỏ như động cơ xe máy

Trục khuỷu nguyên là trục chỉ gồm một chi tiết (hình 1.25) Trục khuỷu nguyên được dùng trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình, ví dụ ở động cơ ô tô máy kéo

- Trục khuỷu đủ cổ và trục khuỷu trốn cổ:

Hình 1.27 Trục khuỷu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh, trốn cổ

Gọi số xylanh của động cơ là z và số ổ đỡ là i

Trục khuỷu đủ cổ ( hình 3.25): i = z + 1,

Trục khuỷu trốn cổ: i < z + 1 Thông thường i= z/2 +1 (hình 1.27)

*) Người ta chia trục khuỷu ra thanh các phần:

- Đầu trục khuỷu:

Hình 1.28 Một loại kết cấu đầu

trục khuỷu động cơ ô tô

1: Cổ biên 2: Buly

Hình 1.28 đầu trục lắp vấu để quay trục khi cần thiết hoặc để khởi động bằng tay quay Trên đầu trục khuỷu thường có then để lắp puli dẫn động quạt gió, bơm nước cho hệ thống làm mát, giảm dao động xoắn (nếu có) và lắp bánh răng trục khuỷu Bộ truyền bánh răng từ trục khuỷu đẻ dẫn động trục cam phối khí và bơm cao áp (của động cơ điezen) hoặc bộ chia điện dánh lửa (của động cơ xăng) và bơm dầu của hệ thống bôi trơn

Ngoài ra đầu trục khuỷu loại này còn có kết cấu hạn chế di chuyển dọc trục Các bề mặt đầu của cổ trục đầu tiên khi di chuyển dọc trục sẽ tỳ vào các tấm chắn có tráng hợp kim chịu mòn

bề mặt chốt khuỷu Các phương pháp kết cấu như trên hình 1.29:

Hình 1.29 Kết cấu dẫn dầu bôi trơn chốt khuỷu

- Má khuỷu:

Hình 1.30 Các dạng má khuỷu

Má khuỷu đơn giản và dễ ra công nhất là có dạng chữ nhật và dạng tròn (hình 3.30a và b) Đối với động cơ có cổ khuỷu lắp ổ bi, má khuỷu tròn đồng thời đóng vai trò cổ khuỷu Để giảm trọng lượng người ta thiết kế má khuỷu chữ nhật được vát góc (hình 3.30.c) Má khuỷu ôvan (hình 1.30.d) có sức bền đều

Để trục khuỷu có độ cứng vững và sức bền cao trục khuỷu thường được thiết kế có độ trùng điệp

Độ trùng điệp kí hiệu là  (hình 3.31.a) có thể xác định theo công thức sau:

Độ trùng điệp càng lớn, độ cứng vững và độ bền của toàn bộ trục khuỷu càng cao

Hình 1.31 Các biện pháp kết cấu tăng bền má khuỷu

Để tránh tập trung ứng suất, giữa má và cổ khuỷu chốt khuỷu thường có các bán kính chuyển tiếp (hình 1.31.b)

- Đối trọng:

Đối trọng là các khối lượng gắn trên trục khuỷu để tạo ra lực quán tính ly tâm nhằm những mục đích sau:

- Cân bằng lực quán tính ly tâm Pk của trục khuỷu (hình 1.32.a)

- Cân bằng một phần lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp một (hình 1.32.b)

Hình 1.32 Vai trò của đối trọng

- Đối trọng là nơi để khoan bớt các khối lượng khi cân bằng động hệ trục khuỷu

- Giảm tải trọng tác dụng cho một cổ khuỷu, ví dụ cho cổ giữa trục khuỷu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh (hình 1.32.d) Đối với trục khuỷu này, các lực quán tính ly tâm Pk tự cân bằng nhưng tạo ra

R d

cặp mômen Mpk luôn gây uốn cổ giữa Khi có đối trọng cặp mômen Mpdt của đối trọng sẽ cân bằng lực mômen Mpk nên giảm được tải cho cổ giữa

- Về mặt kết cấu có các loại đối trọng sau:

Hình 3.33 Kết cấu đối trọng

- Đối trọng liền với má khuỷu (hình 1.33.a)

- Đối trọng được làm rời Được lắp bằng bu lông với trục khuỷu (hình 1.33.b)

- Lắp với trục khuỷu bằng rãnh mang cá và được kẹp chặt bằng bu lông (hình 1.33.c)

- Đuôi trục khuỷu:

Hình 3.34 đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp vàng bi đỡ trục sơ cấp hộp số Trên bề mặt ngõng trục có mặt phớt chặn 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

Ngoài ra, ở một số động cơ đuôi trục khuỷu còn làm là nơi lắp chắn di chuyển dọc trục, lắp bánh răng dẫn động các cơ cấu phụ như bơm cao áp, bơm dầu

Hình 1.34 Một loại kết cấu đuôi trục khuỷu ô tô

1.5.2 Bánh đà

1.5.2.1 Chức năng

- Giữ cho độ không đồng đều của động cơ nằm trong giới hạn cho phép

- Là nơi lắp các chi tiết của cơ cấu khởi động

- Là nơi đánh dấu tương ứng với điểm chết và khắc vạch chia độ góc quay của trục khuỷu

1.5.2.2 Kết cấu

Theo kết cấu người ta chia bánh đà thành các loại sau:

- Bánh đà dạng đĩa (hình 1.35.a) Bề mặt bánh đà được gia công phẳng, nhẵn để lắp đĩa ma sát và đĩa é ply hợp Trên bánh đà được lắp ép vành răng khởi động

- Bánh đà dạng vành (hình 1.35.b) là bánh đà dày có mômen quán tính lớn

Một số động cơ còn sử dụng bánh đà như một buly để truyền công suất ra kéo các máy công tác

Chương 2: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ 2.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại

- Đóng mở đúng thời điểm quy định

- Đảm bảo đóng kín buồng cháy

- Độ mòn của chi tiết ít nhất và tiếng kêu nhỏ nhất

- Dễ điều chỉnh và sửa chữa

- Giá thành thấp

2.1.3 Phân loại:

- Cơ cấu phối khí dùng xuppáp

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp đặt

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp treo

- Cơ cấu phối khí dùng van trượt

- Cơ cấu phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải

- Cơ cấu phối khí hiện đại điều khiển điện tử : VVT-I

2.2 Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel)

để tận dụng chênh áp và quán tính của dòng khí hút được nhiều khí mới vào xylanh Giai đoạn từ lúc mở đến lúc đóng tính bằng góc quay của trục khuỷu được gọi là pha phối khí Dưới đây giới thiệu về sơ đồ pha phối khí động cơ 4 kỳ

Các góc φ thể hiện giá trị: φ1: Góc mở sớm xuppáp nạp, φ2: Góc đóng muộn xuppáp nạp, φ

1-2: Toàn bộ góc mở của xuppáp nạp, φ3: Góc phun sớm, φ2-3: góc ứng với quá trình nén, φ3-4-5: Góc ứng với quá trình cháy và quá trình giãn nở, φ5: Góc mở sớm xuppáp thải, φ6: Góc đóng muộn xuppáp thải, φ5-6: Toàn bộ góc mở của xuppáp thải, φ1+ φ6: Góc trùng điệp của xuppáp thải và xuppáp nạp