Giáo trình Các bộ phận và hệ thống của động cơ CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

(NB) Giáo trình Các bộ phận và hệ thống của động cơ với các mục tiêu chính là Phát biểu đúng khái niệm, phân loại và cấu tạo chung của động cơ đốt trong; Giải thích được các các thuật ngữ và thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ; Tra được các thông số kỹ thuật của động cơ trong cẩm nang sửa chữa. Nhận dạng được các chi tiết của động cơ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Chủ biên : Nguyễn Văn Thảo Đồng tác giả: Nguyễn Tường Vi Trần Tuấn Anh Nguyễn Phú Tuân

Vũ Đức Bình

GIÁO TRÌNH CÁC BỘ PHẬN VÀ HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG CƠ

Hà nội 2016

LỜI NÓI ĐẦU

Trong khuôn khổ chương trình hợp tác giữa tổ chức PLAN, KOICA

và tập đoàn Hyundai với trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội về việc đào tạo nghề cho thanh niên có hoàn cảnh khó khăn Hà Nội, Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội nhận chỉnh sửa và xây dựng chương trình đào tạo nghề Công nghệ Ô tô từ 24 tháng xuống còn 18 tháng nhằm mục đích để chương trình đào tạo tiếp cận với trình độ quốc tế, gần với thực tế và đáp ứng nhu cầu của người sử dụng lao động vừa đảm bảo chương trình khung của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội Được sự cho phép của Tổng cục Dạy nghề dưới sự tài trợ của tổ chức PLAN, KOICA và tập đoàn Hyundai,Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà nội đã triển khai thực hiện biên soạn giáo trình "Các bộ phận và hệ thống của động cơ" - Nghề Công nghệ ô tô dùng cho trình độ TCN 18 tháng và

sơ cấp nghề Cấu trúc của giáo trình gồm 6 bài sau:

Bài 1 Chu trình làm việc của động cơ

Bài 2 Nắp máy và thân máy

Bài 3 Nhóm trục khuỷu- piston và thanh truyền

Bài 4 Kiểm tra điều chỉnh pha phân phối khí

Bài 5 Hệ thống làm mát động cơ

Bài 6 Hệ thống bôi trơn động cơ

Các bài trên, được viết theo cấu trúc : Phần Lý thuyết được viết ngắn gọn phù hợp với khả năng của người học, phần thực hành có hệ thống từ kỹ năng nhận dạng, bảo dưỡng đến các kỹ năng chẩn đoán và sửa chữa đi kèm với các phiếu giao việc cụ thể hóa công việc và kết quả của người học, phần câu hỏi ôn tập được triển khai trong từng bài nhằm hướng dẫn học sinh ôn lại kiến thức cũ và dễ cập nhật kiến thức mới Trong quá trình biên soạn, nhóm biên soạn đã bám sát chương trình khung của Tổng cục dạy nghề và chương trình khung đã thẩm định, đồng thời tham khảo nhiều nguồn tài liệu trong và ngoài nước như : Giáo trình của các trường Đại học Sư phạm kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà nội , Tài liệu đào tạo của các hãng TOYOTA, FORD, cẩm nang sửa chữa Mitchel, hướng dẫn trong các dự án nâng cao năng lực đào tạo nghề

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn sự cho phép và động viên của Tổng Cục dạy nghề, sự ủng hộ nhiệt tình của lãnh đạo trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà nội, Khoa Công nghệ ô tô cùng các bạn đồng nghiệp đã có nhiều giúp đỡ để nhóm tác giả hoàn thành giáo trình đảm bảo tiến độ và thời gian như dự kiến

Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn sự tài trợ và quan tâm của tổ chức PLAN, KOICA và tập đoàn Hyundai để nhóm hoàn thành giáo trình này Mặc dù có rất nhiều cố gắng trong quá trình chuẩn bị và triển khai thực hiện biên soạn giáo trình, song chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót Nhóm biên soạn rất mong nhận được sự đóng góp của các bạn đồng nghiệp và bạn đọc để giáo trình ngày càng hoàn chỉnh hơn Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tham gia biên soạn giáo trình

MỤC LỤC

MỤC LỤC 4

BÀI 1 CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 9

1 Khái niệm về chu trình công tác của động cơ đốt trong 9

1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong 10

1.2 Khái niệm về chu trình công tác 10

1.3 Thuật ngữ liên quan 10

2 Chu trình công tác của động cơ 4 kỳ 11

2.1 Đặc điểm chu trình công tác của động cơ 4 kỳ 11

2.2 Phân tích các thời kỳ 12

2.3 Nhận dạng động cơ 4 kỳ 15

3 Chu trình công tác của động cơ 2 kỳ 15

3.1 Đặc điểm của động cơ 2 kỳ 15

3.2 Phân tích các kỳ 16

3.3 Nhận dạng động cơ thực tế 17

4 So sánh chu trình công tác của động cơ 4 kỳ và động cơ 4 kỳ 17

5 Phiếu giao việc thực hành 18

6 Câu hỏi ôn tập 18

BÀI 2 NẮP MÁY VÀ THÂN MÁY 19

1 Nắp máy 19

1.1 Nhiệm vụ nắp máy 19

1.2 Kết cấu nắp máy 19

1.3 Yêu cầu kỹ thuật 20

1.4 Hƣ hỏng, nguyên nhân hƣ hỏng, hậu quả 20

2 Đệm nắp máy 21

2.1 Nhiệm vụ đệm nắp máy 22

2.2 Kết cấu đệm nắp máy 22

2.3 Yêu cầu kỹ thuật đệm nắp máy 22

3.Thân máy 22

3.1 Nhiệm vụ của thân máy 22

3.2 Phân tích cấu tạo của thân máy 23

3.3 Yêu cầu kỹ thuật thân máy 23

3.4 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng 23

4 Xy lanh 24

4.1 Nhiệm vụ của xy lanh 24

4.2 Phân loại xy lanh 24

4.3 Phân tích kết cấu của xy lanh 24

4.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với xy lanh 25

4.5 Những hƣ hỏng của xilanh, nguyên nhân và hậu quả 25

5.Các te động cơ 26

5.1 Nhiệm vụ của các te động cơ 26

5.2 Phân tích cấu tạo 26

5.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với các te 26

5.4 Các hƣ hỏng của các te, nguyên nhân và hậu quả 26

6 Phiếu giao việc 27

7 Câu hỏi ôn tập 27

BÀI 3 NHÓM PISTON TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN 27

1 Piston 27

1.1 Nhiệm vụ piston 27

1.2 Phân tích kết cấu piston 28

1.3 Yêu cầu kỹ thuật của piston 29

1.4 Những hƣ hỏng của piston, nguyên nhân và hậu quả 30

2 Chốt piston 31

2.1 Nhiệm vụ: 31

2.2 Phân tích kết cấu chốt piston 31

2.3 Yêu cầu kỹ thuật với chốt piston 33

2.4 Những hƣ hỏng của chốt piston, nguyên nhân và hậu quả 33

3 Xéc măng 34

3.1 Nhiệm vụ của xéc măng 34

3.2 Phân tích cấu tạo xéc măng 34

3.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với xéc măng 35

3.4 Những hƣ hỏng của xéc măng, nguyên nhân và hậu quả 36

4 Thanh truyền 36

4.1 Nhiệm vụ 36

4.2 Phân tích kết cấu của thanh truyền 37

4.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với thanh truyền 38

4.4 Các hư hỏng của thanh truyền 39

5 Trục khuỷu động cơ 40

5.1 Nhiệm vụ của trục khuỷu 40

5.2 Phân tích kết cấu trục khuỷu 40

4.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với trục khuỷu 45

4.4 Các hư hỏng của trục khuỷu, nguyên nhân và hậu quả 45

5 Bạc lót 46

5.1 Nhiệm vụ 47

5.2 Phân tích cấu tạo 47

5.3 Những hư hỏng của bạc, nguyên nhân 48

6 Bu lông thanh truyền 48

7 Phiếu giao việc thực hành 49

8 Câu hỏi ôn tập 49

BÀI 3 KIỂM TRA VÀ ĐIỀU CHỈNH PHA PHÂN PHỐI KHÍ 51

1.Nhiệm vụ của cơ cấu phân phối khí 51

1.1 Nhiệm vụ 51

1.2 Biểu đồ phân phối khí (sơ đồ định thời xu páp) 51

1.3 Bảng thứ tự nổ của động cơ 52

2.Sơ đồ và nguyên lý hoạt động 53

2.1 Sơ đồ 53

2.2 Nguyên lý hoạt động 54

3 Cấu tạo các chi tiết 54

3.1 Xu páp 54

3.2 Ổ đặt xu páp 55

3.3 Lò xo xu páp 56

3.4 Đĩa tựa lò xo 57

3.5 Móng hãm 58

3.6 Bạc dẫn hướng 58

3.7 Cơ cấu dẫn động và trục cam 59

3.8 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng các chi tiết và hậu quả: 62

4 Phiếu giao việc thực hành 66

5 Câu hỏi ôn tập 66

BÀI 5 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 67

1.Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 67

1.1 Nhiệm vụ 67

1.2 Yêu cầu 67

2 Hệ thống làm mát bằng không khí 67

3 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi tự nhiên 68

4 Hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức 68

4.1 Cấu tạo, Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát một vòng tuần hoàn kín 68

4.2 Cấu tạo, Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát hai vòng tuần hoàn kín 69

5 Các bộ phận chính của hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức 70

5.1 Bơm nước 71

5.2 Quạt gió 72

5.3 Két nước làm mát 73

5.4 Van hằng nhiệt 75

6 Dung dịch nước làm mát 77

6.1 Nhiệm vụ 77

6.2 Các thành phần của dung dịch nước làm mát 77

7 Những hư hỏng của hệ thống làm mát, Nguyên nhân hư hỏng 77

8 Phiếu giao việc thực hành 79

9 Câu hỏi ôn tập 79

BÀI 6 HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ 79

1.Nhiệm vụ, phân loại 79

1.1 Nhiệm vụ 79

1.2 Phân loại 80

1.3 Sự hình thành màng dầu bôi trơn trong quá trình làm việc của bạc và trục 80

1.4 Một số thông số sử dụng của dầu bôi trơn 81

2 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức 82

2.1 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức các te ướt 83

2.2 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức các te khô 83

3 Các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn trong động cơ đốt trong 84

3.1 Bơm dầu 84

3.2 Lọc dầu 87

3.3 Két làm mát dầu 89

3.4 Bộ làm mát dầu 90

3.5 Đèn cảnh báo áp suất dầu 90

4 Những hƣ hỏng của hệ thống bôi trơn, nguyên nhân, tác hại 91

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

CÁC BỘ PHẬN VÀ HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG

CƠ

Mục tiêu của Mô đun:

Học xong MĐ này người học có khả năng:

- Phát biểu đúng khái niệm, phân loại và cấu tạo chung của động cơ đốt trong

- Giải thích được các các thuật ngữ và thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ

- Tra được các thông số kỹ thuật của động cơ trong cẩm nang sửa chữa

- Nhận dạng được các chi tiết của động cơ

- Tích cực trong học tập, chấp hành nội quy của xưởng thực hành

- Tuân thủ an toàn và vệ sinh công nghiệp

BÀI 1 CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ

Thời gian: 10giờ ( LT: 2 giờ; Thực hành: 7giờ ; Kiểm tra:1 giờ)

- Tra được các thông số kỹ thuật của động cơ trong cẩm nang sửa chữa

- Nhận dạng được các chi tiết của động cơ

- Tích cực trong học tập, chấp hành nội quy của xưởng thực hành

- Tuân thủ an toàn và vệ sinh công nghiệp

Nội dung:

1 Khái niệm về chu trình công tác của động cơ đốt trong

1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý động cơ đốt trong Động cơ đốt trong làm việc thực hiện quá trình đƣa lƣợng hòa khí vào trong buồng đốt, đƣợc nén lại, cháy giãn nở sinh công và xả toàn bộ lƣợng khí thải ra ngoài và lại thực hiện qua trình sinh công tiếp theo

1.2 Khái niệm về chu trình công tác

Chu trình công tác của động cơ đốt trong là sự biến đổi hóa năng của nhiên liệu thành cơ năng đƣợc tiến hành thông qua hành loạt quá trình lý – hóa điễn ra theo một trình tự nhất định và lặp lại có tính chu

kỳ Mỗi một chu kỳ hoạt động của động cơ đốt trong đƣợc gọi là một chu trình công tác

1.3 Thuật ngữ liên quan

Hình 1.2: Hình biểu diễn các thuật ngữ cơ bản

nhất tại

+ Điểm chết dưới (ĐCD) ứng với vị trí của piston ở gần tâm trục khuỷu nhất

- Hành trình chuyển động của piston (ký hiệu là S)

Là khoảng dịch chuyển của piston trong xy lanh từ ĐCT xuống ĐCD hoặc ngược lại

- Thể tích buồng đốt (ký hiệu là V e ):

Là thể tích phần không gian được tạo ra giữa đỉnh piston khi ở vị trí ĐCT, bề mặt xy lanh và mặt dưới của nắp máy

-Thể tích làm việc của xy lanh (ký hiệu là V h ):

Là thể tích phần không gian giới hạn bởi thành xy lanh và các vị trí đỉnh piston khi ở ĐCT và ĐCD

2 Chu trình công tác của động cơ 4 kỳ

2.1 Đặc điểm chu trình công tác của động cơ 4 kỳ

Động cơ 4 kỳ làm việc thực hiện 4 hành trình dịch chuyển của piston (hút, ép, nổ, xả) theo một trật tự nhất định, ứng với 2 vòng quay trục khuỷu (7200) để thực hiện một quá trình sinh công

Hình 1.3: Động cơ 4 kỳ

1 Trục khuỷu; 2 Thanh truyền; 3 Xylanh; 4 Piston; 5 Chế hoà khí

6 Su páp hút; 7 Bu gi; 8 Su páp xả ; 9 ống xả 2.2 Phân tích các thời kỳ

Một chu trình làm việc thực hiện qua các kỳ hút, ép, nổ, xả lần lượt như sau:

Hình 1.4 Kỳ hút

- Kỳ hút (hình 1.4): Piston dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT)

đến điểm chết dưới (ĐCD) tương ứng với trục khuỷu quay từ (0 -180o

),

su páp hút mở, su páp xả đóng (sự đóng, mở các xu páp do cơ cấu phân phối khí thực hiện) Thể tích trong xy lanh tăng lên, áp suất giảm Hỗn hợp (xăng và không khí) từ chế hoà khí qua cửa hút vào vào bên trong

xy lanh, trộn với khí cháy còn lại tạo thành hỗn hợp đốt

Cuối kỳ hút áp suất trong xy lanh đạt khoảng (0,7- 0,8) KG/ cm2 và nhiệt độ đạt khoảng (75 – 125o)C Hỗn hợp vào nhiều hay ít phụ thuộc vào bướm ga mở to hay nhỏ Hỗn hợp nạp càng nhiều công suất càng phát huy

Hình 1.5 Kỳ nén

Hình 1.6: Kỳ nổ

- Kỳ nén: Piston dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT (hình1.5) tương

ứng với trục khuỷu quay từ (180 – 360o), cả hai xu páp đều đóng, hỗn hợp được nén lại, nhiệt độ và áp suất tăng lên, hỗn hợp được piston nén lại hoà trộn 1 lần nữa Cuối quá trình nén áp suất trong xy lanh đạt (9 - 15) KG/cm2, nhiệt độ đạt (350 – 500o

)C

- Kỳ nổ (kỳ giãn nở sinh công) hình 1.6 Cuối quá trình ép khi

piston gần tới ĐCT bugi phóng tia lửa điện vào hỗn hợp đang có áp suất và nhiệt độ cao do đó hỗn hợp bốc cháy Hỗn hợp cháy giãn nở sinh công, đẩy piston dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD, tư- ơng ứng góc quay trục khuỷu từ (360 – 540o) áp lực đẩy piston truyền qua thanh truyền đến trục khuỷu, đẩy trục khuỷu quay tròn Đầu kỳ nổ áp suất trong xy lanh đạt (30- 50) KG/cm2 và nhiệt độ đạt (2100 – 2500o)C Cuối kỳ nổ nhiệt độ và áp suất trong xy lanh giảm còn (10000 -1200o)C và áp suất (3 - 5) KG/cm2

Để sự cháy xảy ra hoàn toàn, động cơ phát huy hết công suất thông thường bugi phóng lửa trước khi piston đến ĐCT cuối kỳ nén Góc quay của trục khuỷu tính từ khi bugi phóng tia lửa điện đến khi piston đến ĐCT gọi là góc đánh lửa sớm Quá trình cháy có thể xảy ra hiện tượng không bình thường là cháy kích nổ (sự cháy xảy ra với tốc độ lăn truyền cực lớn của màng lửa) cháy kích nổ gây va đập mạnh, tăng nhiệt độ làm động cơ nhanh bị hư hỏng Có nhiều nguyên nhân dẫn đến cháy kích nổ được tăng tỉ số nén, tăng góc đánh lửa sớm, tăng nhiệt độ động cơ, Đều dẫn đến tăng khả năng xảy ra cháy kích nổ

Hình 1.7 : Kỳ xả

- Kỳ xả (hình 1.7): Piston dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT tương ứng

với trục khuỷu quay từ (540 – 720o) xu páp xả mở, xu páp hút đóng Piston đẩy khí đã cháy qua cửa xả theo ống xả ra ngoài Cuối kỳ xả áp

suất trong xy lanh còn khoảng (1,5 - 1) KG/cm2 và nhiệt độ còn khoảng (700 – 800o)C Khi kết thúc quá trình xả piston lại thực hiện kỳ hút của chu trình tiếp theo

Trong bốn kỳ làm việc chỉ có một kỳ nổ là sinh công, các kỳ còn lại tiêu tốn công, công được tích trữ nhờ bánh đà Các kỳ tiêu tốn công nhờ

sự giải phóng công từ bánh đà dưới dạng công và quán tính

2.3 Nhận dạng động cơ 4 kỳ

- Động cơ 4 kỳ: Một chu trình làm việc trải qua 2 vòng quay trục

cơ, trục cam quay một vòng, xu páp hút và xu páp xả đều mở - đóng một lần và có một lần sinh công

- Động cơ xăng: Thường nhận biết động cơ xăng bằng cách nhận biết các bộ phận của hệ thống đánh lửa hoặc hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng, có bộ chế hoà khí, có bugi, bôbin,

- Động cơ Diesel: Thường nhận biết bằng cách nhận biết các bộ phận của hệ thống cung cấp nhiên liệu, có bơm cao áp và vòi phun cao

áp

3 Chu trình công tác của động cơ 2 kỳ

3.1 Đặc điểm của động cơ 2 kỳ

Động cơ 2 kỳ làm việc sau 2 hành trình dịch chuyển của piston trong xy lanh ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu (360o)

3.2 Phân tích các kỳ

Hình 1.9: Hành trình thứ nhất

- Hành trình thứ nhất piston dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT ứng với trục khuỷu quay từ (0 – 180o) piston lần lƣợt đóng kín các lỗ thổi, lỗ xả Khi piston chƣa đóng lỗ thổi xả trong xy lanh thực hiện quá trình thổi

xả Hỗn hợp thổi từ buồng trục khuỷu qua rãnh thổi vào trong xy lanh và đồng thời thổi khí đã cháy ra ngoài Khi piston đóng kín lỗ thổi xả trong

xy lanh thực hiện quá trình nén hỗn hợp Khi piston đi lên áp suất buồng trục khuỷu giảm, khi mở lỗ hút hỗn hợp từ chế hoà khí đƣợc hút vào buồng trục khuỷu Cuối hành trình bugi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp

Hình 1.10: Hành trình thứ hai

- Hành trình thứ hai piston chuyển động từ ĐCT đến ĐCD, ứng với góc quay trục khuỷu từ (180 – 360o) Hỗn hợp đƣợc đốt cháy giãn nở sinh công đẩy piston đi xuống, thông qua thanh truyền chuyển động tới trục khuỷu quay

Khi piston mở cửa xả rồi đến mở cửa thổi trong xy lanh thực hiện quá trình thổi, xả Thể tích buồng trục khuỷu nhỏ lại, hỗn hợp nạp vào trục khuỷu được nén lại đạt đến áp xuất khí quyển PK = (1,1 - 1,3) at Kết thúc hành trình thứ hai piston lại thực hiện hành trình thứ nhất của chu trình tiếp theo

Ở động cơ hai kỳ một chu trình làm việc trục khuỷu quay một vòng quay và sinh công một lần, do đó nếu cùng thể tích công tác động cơ hai

kỳ có công suất lớn hơn động cơ bốn kỳ (1,7 lần) và số vòng quay động

cơ hai kỳ đều hơn, động cơ làm việc ổn định hơn Nhược điểm động cơ hai kỳ là quá trình thổi, xả xảy ra đồng thời trong xy lanh nên một phần hỗn hợp chưa chưa cháy bị thải ra ngoài cùng với khí đã cháy Dầu bôi trơn được pha trong nhiên liệu nên luôn được đổi mới dầu bôi trơn

3.3 Nhận dạng động cơ thực tế

- Động cơ 2 kỳ: Một chu trình làm việc trải qua 1vòng quay trục khuỷu Động cơ 2 kỳ thường do piston phân phối khí hoặc kết hợp piston

và su páp để phân phối khí

4 So sánh chu trình công tác của động cơ 4 kỳ và động cơ 4 kỳ

Ưu điểm động cơ hai kỳ:

- Động cơ hai kỳ một vòng quay trục khuỷu sinh công một lần, do

đó nếu cùng thể tích công tác động cơ hai kỳ có công suất lớn hơn (1,7 lần) và làm việc êm hơn, cân bằng tốt hơn, chạy bốc hơn động cơ 4 kỳ

- Động cơ đơn giản, giá thành hạ, sửa chữa đơn giản

- Piston được làm mát tốt do mặt dưới tiếp xúc với hỗn hợp nạp

- Xy lanh luôn được nhận dầu bôi trơn mới

Nhược điểm động cơ hai kỳ:

- Hành trình làm việc kỳ nổ ngắn, do cuối kỳ nổ piston phải mở sớm lỗ xả nên mất một phần lực do sức đẩy của khí đã cháy

- Do thổi và thải không rõ ràng như ở động cơ 4 kỳ, khi hỗn hợp được thổi vào xy lanh có một phần hỗn hợp chưa cháy theo khí xả ra ngoài nên tốn nhiên liệu hơn động cơ 4 kỳ Khí xả còn xót lại trong xy lanh nhiều hơn so với loại bốn kỳ

- Piston làm nhiệm vụ thêm ép hỗn hợp ở dưới buồng trục khuỷu nên bị giảm một phần công suất

- Các chi tiết chịu lực phức tạp nên tuổi thọ

thấp

- Bôi trơn xy lanh bằng dầu nhớt pha bằng nhiên liệu nên bôi trơn kém

hơn động cơ bốn kỳ Khí cháy có nhiều muội than bám vào buồng đốt

và ống xả nên dễ làm tắc ống xả

- Động cơ 4 kỳ có các kỳ làm việc rõ ràng, chạy đầm hơn, tiết kiệm nhiên liệu, bôi trơn tốt, bền hơn So sánh với động cơ 2 kỳ phức tạp hơn, sửa chữa khó khăn hơn nhưng nó có nhiều ưu điểm nên hiện nay được

sử dụng chủ yếu ở động cơ ô tô, xe máy

5 Phiếu giao việc thực hành

6 Câu hỏi ôn tập

1 Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ ?

2 Trình bày cấu tạo chung của động cơ đốt trong?

3 Trình bày nội dung các thuật ngữ cơ bản của động cơ đốt trong? Nêu các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ?

4 Nêu phương pháp nhận dạng các loại động cơ?

5 Trình bày cách xác định điểm chết trên cuối kỳ nén của piston số1?

BÀI 2 NẮP MÁY VÀ THÂN MÁY

Thời gian: 10giờ ( LT: 2 giờ; Thực hành: 7 giờ ; Kiểm tra:1 giờ)

- Biết sử dụng cẩm nang sửa chữa cho quá trình thực hiện bài học

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp

1.2 Kết cấu nắp máy

Hình 2.1 Nắp máy

Nắp máy có thể làm riêng cho từng xy lanh hoặc chung cho nhiều

xi lanh, mặt dưới của nắp máy phẳng để tiếp xúc với thân máy thông qua

đệm nắp máy, nắp máy có các đường nước làm mát thông với áo nước của phần thân máy, các đường dầu bôi trơn cũng được nối thông giữa phần thân máy và nắp máy tạo thành một hệ thống khép kín trong quá trình lưu thông của dầu bôi trơn cũng như nước làm mát

Nắp máy có các lỗ để lắp bu lông nắp máy và bugi ( với động cơ xăng) hoặc lỗ để lắp vòi phun (với động cơ Diesel)

Đối với động cơ supáp treo, ở nắp máy còn có các cửa hút, cửa xả thông với

các cổ hút, cổ xả động cơ Phần trên các cửa hút, cửa xả là các lỗ để

ép bạc hướng dẫn supáp

Một số chi tiết khác như (trục cam, con đội ) của cơ cấu phân phối khí được lắp ở phía trên nắp máy và được đạy kín bằng chụp nắp máy Đối với động cơ buồng đốt phân chia còn có buồng đốt phụ trên nắp máy Mặt máy được bắt chặt vào thân máy bằng các bu lông cấy

Nắp máy thường được đúc bằng gang hay hợp kim nhôm Nắp máy hợp kim nhôm truyền nhiệt tốt được dùng ở một số động cơ xăng để hạn chế sự cháy kích nổ cho động cơ

Để tăng cường sự kín khít giữa mặt máy và thân người ta đặt một đệm làm kín bằng vật liệu chống cháy như đồng hoặc Amiăng

1.3 Yêu cầu kỹ thuật

Nắp máy làm việc ở điều kiện luôn tiếp xúc với khí cháy và sản vật cháy nên nắp máy phải chịu nhiệt cao, áp suất lớn và ăn mòn hóa học nhiều

Khi lắp ráp nắp máy phải chịu ứng suất nén do lực siết chặt bu lông hoặc gu lông Do đó nắp máy cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau:

- Phải có sức bền và độ cứng vững cao để chịu được nhiệt độ cao,

áp suất lớn

- Kết cấu phải đơn giản, dễ chế tạo, phải được làm mát tốt để tránh ứng suất nhiệt

- Phải đảm bảo đậy kín xylanh, không bị lọt khí, rò nước làm mát

và dầu bôi trơn

1.4 Hư hỏng, nguyên nhân hư hỏng, hậu quả

S

Gây hiện tượng kích nổ (đối với động cơ xăng) nếu muội than rơi vào khe hở giữa piston và xi lanh có thể gây xước xi lanh hoặc có thể dẫn đến kẹt xec măng

Làm giảm độ bền cửa nắp máy nếu bị mòn nhiều sẽ làm nước vào buồng đốt gây nên sự cố

vỡ piston lọt dầu vào buồng đốt dầu cháy sinh

ra muội than gây kích nổ

6 Đệm nắp máy

bị hỏng

Do quá trình tháo lắp không chú ý hoặc quá hạn

sử dụng

Lọt hơi và giảm tỉ số nén cửa động cơ

2 Đệm nắp máy

Hình 2.2 Đệm nắp máy

2.3 Yêu cầu kỹ thuật đệm nắp máy

Đệm nắp máy phải đảm bảo độ bền cao, chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, đảm bảo độ kín khín giữa hai mặt lắp ghép của nắp máy và thân máy

3.Thân máy

3.1 Nhiệm vụ của thân máy

Thân máy là một chi tiết cố định và có kích thước và khối lượng lớn nhất trong động cơ đốt trong Thân máy coi như một giá đỡ cho toàn bộ các chi tiết trong động cơ, các bộ phận đều được lắp trên đó và dựa vào

đó để hoạt động

3.2 Phân tích cấu tạo của thân máy

hệ thống bánh răng và các bộ phận của các hệ thống khác như : bơm nước, bơm dầu, bơm trợ lực lái, máy phát điện

Mặt sau của thân máy để lắp với bánh đà và hệ thống truyền lực của

ô tô Phía dưới lắp các te dầu, hai bên có hệ thống bôi trơn và các chi tiết nhỏ khác Ở một số loại động cơ ở thân máy còn có các lỗ để lắp trục cam, con đội, khóa nước,

3.3 Yêu cầu kỹ thuật thân máy

Thân máy phải chịu toàn bộ trọng lượng các chi tiết lắp trên đó, đồng thời phải chịu những lực không cân bằng do quá trình hoạt động của động cơ gây ra (như rụng động, va đập, kéo, nén, nhiệt độ ….) vì vậy yêu cầu đối với thân máy là phải đảm bảo đủ độ bền, cơ tính cao, nhẹ, chịu nhiệt và truyền nhiệt tốt

3.4 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng

Thân máy bị nứt, vỡ do sự cố của piston, thanh truyền hoặc do đổ nước lạnh vào khi động cơ còn nóng Làm công suất động cơ yếu hoặc động cơ sẽ không làm việc được

Đường ống dẫn nước thường bị ăn mòn hoá học Gây tắc hoặc làm thủng đường ống dẫn nước làm mát, dẫn đến thiếu hoặc không có nước làm mát khi động cơ làm việc làm động cơ nóng lên nhanh chóng, giảm công suất của động cơ, tuổi thọ động cơ giảm

Các đường dẫn dầu bôi trơn bị bẩn, tắc do làm việc lâu ngày Gây thiếu dầu bôi trơn hoặc không có dầu bôi trơn đến bề mặt các chi tiết làm việc, làm các chi tiết đó nhanh mòn hỏng dẫn tới công suất động cơ giảm Tuổi thọ động cơ giảm

Các lỗ bắt ren bị hỏng do tháo, lắp không đúng kĩ thuật Gây khó khăn cho việc sửa chữa, bảo dưỡng

4 Xy lanh

4.1 Nhiệm vụ của xy lanh

Xy lanh động cơ có nhiệm vụ để đặt và hướng dẫn chuyển động của piston, góp phần tạo buồng đốt cho động cơ

4.2 Phân loại xy lanh

Theo cách chế tạo thì xy lanh được chia thành hai loại là loại xy lanh liền than máy và loại xy lanh rời

- Xy lanh liền thân máy thì các ống lót xy lanh được đúc liền cùng với thân máy

- Xy lanh rời là loại có thể tháo lắp được và được chia thành loại ống lót xy lanh ướt và ống lót xy lanh khô

+ Loại xy lanh ướt: nước làm mát tiếp xúc trực tiếp với ống xy lanh, xy

lanh ướt làm mát tốt, nhưng có nhược điểm hay bị rò nước, xy lanh ướt được

dùng nhiều trên động cơ ô tô máy kéo

+ Loại xy lanh khô: nước làm mát không trực tiếp tiếp xúc với ống

xy

lanh, loại này không bị rò nước nhưng làm mát kém hơn xy lanh ướt

4.3 Phân tích kết cấu của xy lanh

- Cấu tạo xy lanh rời là một ống trụ rỗng, bề mặt trong được gia công có độ

chính xác, độ cứng và độ bóng cao (mặt gương xy lanh) xy lanh được chế tạo rời (ống lót) và được ép vào các lỗ ở thân động cơ, xy lanh rời tiết kiệm được kim loại quý và thuận tiện cho việc thay thế sửa chữa được dùng nhiều trên động cơ ô tô

- Cấu tạo xy lanh liền (chế tạo liền với thân) đó chính là các lỗ trục tròn ở tâm động cơ, bề mặt các lỗ được gia công cẩn thận trong đó đặt piston Vật liệu làm thân xy lanh phải là vật liệu tốt và khi hỏng phải bỏ tất cả Do đó tốn kim loại quý, xy lanh liền được dùng ở một số động cơ công suất nhỏ

4.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với xy lanh

Xy lanh làm việc trong điều kiên khắc nghiệt do nhiệt độ cao, áp suất lớn, ma sát và ăn mòn nhiều, bôi trơn lại kém Do đó xy lanh phải đảm bảo các yêu cầu có độ cứng cao, chịu nhiệt độ cao, chịu mài mòn tốt

và dãn nở ít

4.5 Những hư hỏng của xilanh, nguyên nhân và hậu quả

Làm tăng khe hở lắp ghép giữa piston và xilanh gây giảm công suất của máy

độ cao, độ nhớt của dầu

bị phá huỷ sinh ra ma sát khô hoặc nửa ướt giữa xilanh và xéc măng, piston vì vậy vùng đó bị mòn nhiều nhất tạo nên độ côn

Gây lọt khí ở buồng đốt làm dầu bôi trơn

bị biến chất phá huỷ màng dầu, dầu bôi trơn sục lên buồng đốt Công suất động

cơ giảm

3 Ngoài ra xilanh còn bị cào xước

Mạt kim loại có lẫn trong dầu bôi trơn hoặc xéc măng bị gẫy

Tốc độ mài mòn giữa xilanh và piston tăng nhanh tạo khe hở lớn gây

va đập trong quá trình làm việc Khe

hở quá lớn động cơ

sẽ không làm việc được

Tạo ra nhiều muội than trong buồng đốt, gây hiện tượng cháy sớm

5 Xilanh đôi khi

còn bị nứt, vỡ

Do piston bị kẹt trong xilanh, do chốt piston thúc vào hoặc tháo lắp không đúng kỹ thuật, hay nhiệt độ thay đổi đột ngột

Làm giảm áp suất buồng đốt, động cơ

sẽ không làm việc

5.Các te động cơ

5.1 Nhiệm vụ của các te động cơ

Các te động cơ có nhiệm vụ để chứa dầu bôi trơn và che kín phần

dưới của động cơ

5.2 Phân tích cấu tạo

Hình 2.4 Các te dầu

Đáy các te thường được dập bằng thép hoặc đúc bằng hợp kim

nhôm Phía dưới đáy có lỗ xả dầu (đậy kín bằng bulông) đáy bắt chặt với

thân bằng các bu lông, giữa có đệm làm kín tránh chảy dầu

5.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với các te

Do các te là nơi chứa dầu bôi trơn và bảo bảo vệ phần dưới của

động cơ do đó các te phải kín và có đủ độ cứng vững để hạn chế khả

năng bị bóp méo do va đập có thể xảy ra

5.4 Các hư hỏng của các te, nguyên nhân và hậu quả

Làm chảy dầu bôi trơn gây lãng phí dẫn tới hƣ hỏng hoặc gây phá huỷ động cơ

6 Phiếu giao việc

7 Câu hỏi ôn tập

BÀI 3 NHÓM PISTON TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN

Thời gian: 15 giờ ( LT: 4 giờ; Thực hành: 10 giờ ; Kiểm tra:1 giờ)

- Biết sử dụng cẩm nang sửa chữa cho quá trình thực hiện bài học

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp

Nội dung:

1 Piston

1.1 Nhiệm vụ piston

Piston cùng với xy lanh và nắp máy tạo thành buồng đốt của động

cơ, tiếp nhận áp lực của chất khí giãn nở ở thời kỳ sinh công truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu, nhận lực quán tính của trục khuỷu để dịch chuyển trong xy lanh, thực hiện các hành trình làm việc khác của

động cơ Piston của động cơ hai kỳ đơn giản còn làm nhiệm vụ đóng mở

các cửa phân phối

1.2 Phân tích kết cấu piston

Hình 3.1 Cấu tạo piston

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

nhƣ: đỉnh piston, đầu piston và thân piston (hình 3.1) mỗi phần đều có

nhiệm vụ riêng và những đặc điểm kết cấu riêng

1.2.1 Đỉnh piston:

Có nhiệm vụ cùng với nắp máy và xi lanh tạo thành buồng cháy, về

mặt kết cấu gồm các loại đỉnh piston sau:

Hình 3.2 Kết cấu đỉnh piston

- Đỉnh bằng (Hình 3.2a), diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản

Kết cấu này đƣợc sử dụng trong động cơ diesel buồng cháydự bị và

buồng cháy xoáy lốc

- Đỉnh lồi (Hình 3.2b), có sức bền lớn Đỉnh mỏng, nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn Loại đỉnh này thường được dùng trong động cơ xăng

4 kỳ và 2 kỳ xu páp treo, buồng cháy chỏm cầu Trên (Hình 3.2c) thể hiện kết cấu đỉnh piston động cơ 2 kỳ quét vòng qua cửa thải Phía dốc đứng được lắp về phía cửa quét để hướng của quét lên sát nắp xi lanh rồi vòng xuống qua của thải, nhằm mục đích quét sạch buồng cháy

- Đỉnh Lõm (Hình 3.2d), có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo thuận lợi cho quá trình hình thành khí hỗn hợp và cháy Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt lớn hơn so với đỉnh bằng Loại đỉnh này dùng cho cả động cơ diesel và động cơ xăng

- Đỉnh chứa buồng cháy thường gặp trong động cơ diesel Đối với động cơ diesel có buồng cháy trên đỉnh piston, kết cấu buồng cháy thoả mãn các yêu cầu sau đây tuỳ 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 (Hình 3.2e)

+ Phải tận dụng được xoáy lốc của không khí trong quá trinh nén (Hình 3.2f) buồng cháy Denta; (Hình 3.2g); buồng cháy omega; (Hình 3.2h); buồng cháy Man

1.2.3 Thân piston:

Làm nhiệm vụ dẫn hướng chuyển động piston, ở thân có bệ chốt,

có lỗ để lắp chốt piston Vị trí tâm chốt được bố trí sao cho piston và xi lanh mòn đều, đồng thời giảm va đập và gõ khi piston đổi chiều

1.3 Yêu cầu kỹ thuật của piston

Do piston làm việc ở môi trường tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên nhiệt độ piston (nhất là phần đỉnh) rất cao Bên cạnh đó piston trong quá trình làm việc còn chịu ma sát rất lớn trong điều kiện bôi trơn là rất khó khăn, lực ngang ép piston vào thành xy lanh Piston phải chịu lực (khí thể, quán tính) tác dụng lớn và nhiệt độ cao làm cho piston biến dạng nhiều, do đó ma sát lại càng tăng Ngoài ra piston luôn tiếp xúc với sản vật cháy có nhiều loại hơi a xít nên rễ bị ăn mòn hóa học Từ điều kiện làm việc rất khắc nghiệt như trên mà piston phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau :

- Dạnh đỉnh piston phải tạo thành buồng cháy tốt nhất

- Cấu tạo piston phải đảm bảo tản nhiệt tốt để tránh kích nổ và giảm

ứng suất nhiệt

- Trọng lượng phải nhỏ để giảm lực quán tính

- Kết cấu phải đủ bền và độ cứng vững để tránh biến dạng qúa lớn

- Phải đảm bảo bao kín buồng cháy để công suất động cơ ko bị

giảm sút, không bị cháy piston (ở chỗ lọt khí) và ít hao dầu bôi trơn

- Có cơ tình tốt là có đủ sức bền ở nhiệt độ cao và khi tải trọng thay

đổi

- Có hệ số giãn nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn để ít bị biến dạng

- Chịu mòn tốt trong điều kiện tốt bôi trơn kém và nhiệt độ cao

- Chống được sự ăn mòn hóa học của khí cháy

1.4 Những hư hỏng của piston, nguyên nhân và hậu quả

1 Thân bị mòn côn,

ô van

Lực ngang

Do ma sát với xi lanh

Chất lượng dầu bôi trơn kém

Thiếu dầu bôi trơn

Làm việc lâu ngày

Làm cho piston chuyển động không vững vàng trong xi lanh gây va đập

2 Thân bị cào xước Dầu có cặn bẩn.Xéc măng bị bó kẹt trong xi lanh Mài mòn nhanh giữa xi

Làm cho sục dầu lên buồng đốt

Lọt khí

5 Mòn côn, ô van lỗ

bệ chốt Do va đập với chốt piston

Làm cho tốc độ mòn nhanh, gõ chốt khi động cơ làm việc

6

Đỉnh piston bị

cháy rỗ, ăn mòn

hóa học

Do tiếp xúc với sản vật cháy Bám muội than nhanh gây kích nỗ

7 Piston bị vỡ Do chất lượng chế tạo kém Do tháo lắp không đúng kỹ thuật

Làm cho động cơ không làm việc được Phá hủy các chi tiết khác

2 Chốt piston

2.1 Nhiệm vụ:

Chốt piston là chi tiết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, là khớp

quay giữa piston và đầu nhỏ thanh truyền

2.2 Phân tích kết cấu chốt piston

Hình 3.3 Chốt piston

Chốt piston là một trục trụ nhỏ, có bề mặt được gia công cứng Khi

chuyển động cùng piston, chốt piston tham gia gây lực quán tính cùng

piston Để giảm trọng lượng của chốt, người ta thường chế tạo chốt có

dạng hình trụ rỗng Trong thực tế lắp ráp chốt piston vào đầu nhỏ thanh

truyền và piston có ba kiểu lắp ráp Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh

truyền (hình 3.4a) Khi đó chốt piston phải được lắp tự do trên bệ chốt

Do không phải giải quyết vấn đề bôi trơn của mối ghép với thanh truyền

nên có thể phù hợp bề rộng đầu thanh truyền và như vậy tăng được chiều

dài của bệ chốt, giảm được áp suất tiếp xúc mòn tại đây,tuy nhiên mặt

phẳng chịu lực của chốt ít thay đổi nên tính chịu mỏi kém Tại hai mối

ghép đầu không có kết cấu hãm khi lắp ghép cố định chốt piston trên bệ

chốt (hình 3.4 b) Khi đó chốt phải được lắp tự do trên thanh truyền, cũng giống như phương pháp trên, do không phải bôi trơn cho bệ chốt nên có thể rút ngắn chiều dài của bệ chốt để tăng chiều rộng đầu nhỏ thanh truyền, giảm được áp suất tiếp xúc của mối ghép này Tuy nhiên mặt phẳng chịu lực của chốt piston không thay đổi nên tính chịu mỏi của chốt kém Lắp tự do ở cả hai mối mối ghép giữa chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, còn mối ghép với bệ chốt là mối ghép trung gian, có độ dài (0,01- 0,02 m m đối với động cơ ô tô máy kéo) Trong quá trình làm việc, do nhiệt độ cao, piston hợp kim nhôm giãn ra nhiều hơn chốt piston nhiều hơn thép, tạo ra khe hở ở mối ghép này nên chốt piston có thể tự xoay Khi đó mặt phẳng chịu lực thay đổi nên chốt piston mòn đều hơn và chịu tốt hơn Vì vậy phương pháp này được dùng rất phổ biến hiện nay,tuy nhiên phải giải quyết vấn đề bôi trơn ở cả hai mối ghép và phải có kết cấu hạn chế di chuyển dọc trục của chốt Thông thường dùng vòng hãm hoặc nút kim loại mềm như hình mặt cầu Trước khi lắp chốt vào bệ chốt nên ngâm piston trong dầu hoặc trong nước nóng để lắp giáp dễ dàng

Do mối ghép động nên phải giải quyết bôi trơn cho các mối ghép này Sau đây là một số phương án được dùng trong thực tế đối với bệ chốt thường được khoan lỗ để dẫn đầu do xéc măng dầu gạt về (hình 3.5 a), hoặc khoan lỗ hứng dầu (hình 3.5 b), còn đối với thanh truyền để bôi trơn người ta có thể dùng lỗ hứng dầu (hình 3.5c) hoặc bôi trơn cưỡng bức kết hợp với làm mát đỉnh piston bằng dầu có áp suất cao dần từ trục khuỷ dọc theo thân thanh truyền (hình 3.5 d,e)

Hình 3.4 Lắp gép chốt piston với đầu nhỏ thanh truyền

Hình 3.5 Bôi trơn các mối lắp gép chốt piston

2.3 Yêu cầu kỹ thuật với chốt piston

Chốt piston phải đƣợc nhiệt luyện theo một công nghệ đặc biệt để đảm bảo

- Bề mặt làm việc có độ cứng để chống mài mòn

- Ruột chốt phải có độ dẻo cao để chống mỏi tốt

- Mặt chốt phải đƣợc mài bóng để tránh ứng suất tập trung, khi lắp ghép với đầu nhỏ thanh truyền và lỗ chốt piston thì khe hở lắp ghép phải nhỏ để tránh cho chốt dễ bị va đập gây ra hƣ hỏng

2.4 Những hƣ hỏng của chốt piston, nguyên nhân và hậu quả

Làm tăng khe hở lắp ghép Khi làm việc gây va đập gọi

là gõ ắc

2 Mòn ở vị trí lắp ghép

với lỗ bệ chốt piston mặt tiếp xúc Do ma sát giữa hai bề

Làm tăng khe hở lắp ghép và gây va đập trong quá trình làm việc

4 Chốt piston bị nứt gẫy

Do Do chất lượng chế tạo không đảm bảo, sự

cố động cơ

Làm hư hỏng nặng động cơ

3 Xéc măng

3.1 Nhiệm vụ của xéc măng

Xéc măng được lắp trong rãnh xéc măng ở phần đầu piston, cùng

với piston bao kín buồng cháy không cho khí cháy lọt xuống cacte và

ngăn không cho dầu bôi trơn sục lên buồng cháy Xéc măng truyền phần

lớn nhiệt độ từ đầu piston sang thành xy lanh ra nước làm mát (hoặc

không khí) Đưa dầu đi bôi trơn cho piston, xy lanh, xéc măng để làm

giảm ma sát mài mòn chi tiết này

3.2 Phân tích cấu tạo xéc măng

3.2.1 Xéc măng khí

Hình 3.6 Cấu tạo xéc măng và mặt cắt miệng xéc măng

Xéc măng là một vòng hở miệng (hình 3.6 a), ở trạng thái tự do xéc

măng có dạng méo, miệng banh rộng khi lắp vào xy lanh xéc măng bị

bóp lại thành dạng tròn và do có lực đàn hồi nên luôn ép khít vào thành

xi lanh Miệng xéc măng có thể được cắt thẳng, vắt vát hoặc cắt bậc

(hình 3.6 b) Trên một piston của động cơ xăng thường lắp 2-3 xéc

măng khí, động cơ diesel 2-4 xéc măng khí, tốc độ động cơ càng cao thì

số xéc măng càng ít (để giảm tổn thất ma sát làm tăng hiệu suất cơ giới)

giữa xéc măng và rãnh cần có khe hở nhỏ để xéc măng dễ dịch chuyển

trong rãnh , xéc măng cấn tỳ khít lên xi lanh nếu không khe hở giữa xéc măng và mặt gương xi lanh sẽ làm nọt sản vật cháy làm cho dầu trên mặt gương xi lanh bị nung nóng biến thành keo, làm xéc măng bị kẹt trong rãnh, gây tụt công suất động cơ và tốn dầu bôi trơn

- Hình dạng cắt ngang của xéc măng rất khác nhau (hình 3.6), (hình chữ nhật, hình thang vuông, hình bậc) So với mặt cắt hình chữ nhật, mặt cắt hình thang khi lắp có mặt tiếp xúc với xi lanh nhỏ hơn vì vậy thời gian chạy rà ngắn hơn và chất lượng tiếp với mặt gương tốt hơn

- Khi lắp vào piston và xi lanh, do các sức căng nên xéc măng bị vênh đi có tác dụng như mặt côn Khi lắp giáp phải chú ý: nếu vát phía ngoài thì phải lắp hướng xuống phía dưới còn vát phía trong thì phỉa lắp hướng lên buồng cháy, nhằm tránh hiện tượng giảm sức căng của xéc măng do áp suất cao của khí lọt từ buồng cháy loại hình thang vát có tác dụng giữ nguội than khi co bóp do đường kính xi lanh không đồng đều theo phương dọc trục, do đó tránh được sự bó kẹt, xéc măng trong rãnh của nó

3.2.2 Xéc măng dầu

Khi động cơ làm việc dầu bôi trơn được vung lên để bôi trơn cho mặt gương xy lanh và được xéc măng gạt trở về đáy máy Xéc măng dầu không gạt hết dầu và lại bôi một lớp dầu vào mặt xy lanh buồng đốt, vì vậy phải có xéc măng dầu lắp trên rãnh xéc măng dầu của piston

- Xéc măng dầu cũng là một vòng kim loại đàn hồi hở miệng như xéc măng khí, xéc măng dầu có hai loại: loại đơn và loại kép

- Xéc măng dầu đơn thì tiết diện lớn hơn xéc măng khí, ở giữa có lỗ

3.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với xéc măng

Xéc măng làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao, mài mòn lớn, chịu lực

va đập giữa xéc măng và rãnh xéc măng, chịu ứng suất uốn và ăn mòn hóa học, do đó xéc măng phải đảm báo các yêu câu kỹ thuật sau:

- Có tính chịu mài mòn tốt ở điều kiện bôi trơn kém

3.4 Những hƣ hỏng của xéc măng, nguyên nhân và hậu quả

1 Ma sát với thành xilanh,

mòn cạnh Do thiếu dầu bôi trơn, Bản thân xéc măng chịu

lực phức tạp và chịu va đập với các chi tiết khác

Gây hiện tƣợng lọt khí, sục dầu bôi trơn, Giảm công suất động cơ

2 Xéc măng trên cùng bị

mòn nhiều nhất Do làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp suất

cao, chế độ bôi trơn kém

Làm tăng khe hở miệng, Giảm kín khít, giảm công suất động cơ

- Thanh truyền là chi tiết trung gian nối giữa piston và trục khuỷu

- Nhận và truyền lực tác dụng từ piston xuống làm quay trục khuỷu

trong kì cháy giãn nở, điều khiển piston làm việc trong các quá trình nạp,

4.2 Phân tích kết cấu của thanh truyền

Hình 3.7 Cấu tạo thanh truyền

Thanh truyền được chia làm ba phần: đầu to, đầu nhỏ, thân thanh

truyền (Hình 3.7)

4.2.1 Đầu nhỏ thanh truyền:

- Là bộ phận lắp ghép với chốt piston có cấu tạo hình trụ bên trong

có bạc lót và có khoan lỗ dầu hoặc phay rãnh hứng dầu

4.2.2 Thân thanh truyền

Hình 3.8 Tiết diện ngang thân thanh truyền

- Thân thanh truyền là phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to thanh

truyền Chiều dài của thân được tính toán, thiết kế phù hợp phụ thuộc

vào tham số kết cấu

- Thân thanh truyền có tiết diện thay đổi từ nhỏ đến lớn, từ đầu nhỏ

đến đầu to Thân thanh truyền thường có các tiết diện như ( Hình 3.8)

- Loại tiết diện hình tròn (Hình 3.8 a) Chỉ dùng trong động cơ tĩnh

tại và tàu thủy

Ưu điểm của lọai này là đơn giản, dễ chế tạo Nhược điểm là lợi

dụng vật liệu không hợp lí bởi vì trong mặt phẳng lắc (mặt phẳng vuông

góc với đương tâm trục khuỷu) thanh truyền chịu lực lớn nhất Cho nên

trong mặt phẳng này cần có mô đuyn chống uốn lớn Vì vậy thanh truyền

có tiết diện tròn nếu đảm bảo có độ cứng vững trong mặt phẳng lắc vừa

đủ thì trong mặt phẳng kia độ cứng vững sẽ thừa

- Loại tiết diện hình chữ I ( Hình 3.8 b,c ) Loại này có sức bền đều theo hai phương và có sự phân bố vật liệu hợp lí vì vậy giảm được kích thước, khối lượng và giảm được lực quán tính Tuy nhiên vẫn đảm bảo được độ cứng vững và độ bền được sử dụng rộng rãi nhất

- Loại tiết diện hình chữ nhật, ô van (Hình 3.8 d,e ) Loai này có ưu điểm đơn giản, dễ chế tạo nhưng phân bố vật liệu không hợp lí gây lẵng phí vật liệu làm tăng khối lượng của thanh truyền.Vì vậy loại này chỉ dùng cho động cơ tốc độ thấp

- Loại tiết diện hình chữ H loại này tăng được bán kính góc lượn chuyển tiếp từ thân đến đầu to thanh truyền Tăng độ cứng vững của thân nhưng ít dùng vì mô đuyn chống uốn trong mặt phẳng lắc yếu

+ Để đưa dầu bôi trơn lên đầu nhỏ bôi trơn cho chốt piston người ta thường khoan lỗ giữa thân thanh truyền hoặc gắn ống dẫn dầu ở trên trên thân

+ Để tăng độ cứng vững cho đầu to và đầu nhỏ thanh truyền Người

ta thường có góc lượn chuyển tiếp từ thân đến đầu to hoặc đầu nhỏ thanh truyền

4.2.3 Đầu to thanh truyền

Đầu to thanh truyền là nơi lắp ghép với chốt khuỷu (cổ biên) của trục khuỷu Đầu to thường gồm hai nửa trên liền thân nửa dưới rời và bắt chặt vớinửa trên bằng các bu lông (nửa dưới còn gọi là nắp biên)

Mặt phân cách của đầu to có thể vuông góc hoặc nghiêng một góc

450 so với đường tâm thanh truyền cắt nghiêng có tác dụng giảm lực cắt cho bulông thanh truyền và luồn qua xy lanh dễ dàng khi lắp thanh truyền Ở một số động cơ, đầu to thanh truyền có lỗ phun dầu bôi trơn cho xy lanh Sự lắp ghép hai nửa yêu cầu phải chính xác cho nên khi chế tạo xong người ta lắp ghép và doa lại, vì vậy không lắp lẫn nửa dưới thanh truyền ở một số động cơ đầu dưới thanh truyền liền Khi làm việc thanh truyền chịu tác dụng nhiều lực thay đổi theo chu kỳ (kéo, uốn, xoắn) vật liệu thanh truyền thường là thép 45 hoặc hợp kim

4.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với thanh truyền

Trong quá trình động cơ làm việc thanh truyền luôn luôn phải chịu các lực kéo, nén, uốn dọc và khi đổi chiều chuyển động thì lực quán tính làm nó uốn ngang Do đó yêu cầu kỹ thuật đối với thanh truyền là phải

có độ cứng vững tốt, nhất là phần đầu to thanh truyền, độ cứng vững cao

để bạc lót không bị biến dạng, kích thước và khối lượng lại phải nhỏ gọn

để giảm được tải trọng lên chốt khuỷu, cổ trục và giảm được kích thước các te động cơ, đồng thời tạo khả năng đặt trục cam gần trục khuỷu làm

cho buồng đốt của động cơ có cơ cấu phân phối khí xu páp đặt được nhỏ gọn hơn

4.4 Các hư hỏng của thanh truyền

Do chịu tải trọng nén và uốn lớn, thanh truyền có thể có các hư hỏng trong quá trình làm việc như gãy, biến dạng cong, xoắn thân thanh truyền ( Hình 5.7), mòn các bề mặt lắp bạc đầu nhỏ và bề mặt lắp bạc đầu to, hỏng lỗ lắp bu lông thanh truyền hoặc bề mặt lắp ghép của nắp đầu to và thân thanh truyền Trong các động cơ cao tốc nếu động cơ chạy vượt quá tốc độ vòng quay cực đại trong thời gian dài có thể làm cho đầu

to thanh truyền bị biến dạng do bị kéo theo phương dọc thân thanh truyền, làm cho lỗ lắp bạc đầu to bị méo thành hình ô van

Hiện tượng gãy thanh truyền trong quá trình làm việc rất nguy hiểm

vì có thể gây vỡ xi lanh và nắp xi lanh Thanh truyền gãy trong quá trình làm việc có thể do một số nguyên nhân như xiết bu lông thanh truyền không chặt trong lắp sửa chữa lắp giáp, động cơ làm việc với tốc độ vòng quay quá cao, bó bạc hoặc bó piston (kẹt bạc hoặc piston) và một

số nguyên nhân khác

Các bề mặt lắp bạc lót của thanh truyền là các bề mặt chịu ma sát nên bị mài mòn như lỗ đầu to thanh truyền bị mòn hoặc bị méo quá mức, bạc đầu nhỏ bị mòn

Sự biến dạng của thân thanh truyền thường xảy ra nhiều hơn và gây ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của các chi tiết piston, xi lanh và trục khuỷu

Thanh truyền bị xoắn sẽ gây ép piston lên thành xi lanh lúc bên này lúc bên kia theo phương dọc thân động cơ khi piston chuyển động lên xuống trong xi lanh Nếu mở nắp xi lanh và nhìn vào đỉnh piston khi quay trục khuỷu có thể dễ dàng thấy piston bị ép vào một bên theo phương dọc thân máy khi piston đi lên và ép về phía ngược lại khi piston

đi xuống ở cùng vị trí trong xi lanh như minh hoạ trên Hình 5.8 Khi đầu piston ép về thành xi lanh bên này thì đuôi piston sẽ ép về bên thanh xi lanh đối diện bên kia và đồng thời gây ra tải trọng phụ và lêch lên chốt piston và chốt khuỷu

Thanh truyền có thể bị cong trong mặt phẳng dọc thân động cơ hoặc cong trong mặt phẳng lắc của nó Trong thực tế, thanh truyền ít bị cong theo phương mặt phẳng lắc của nó vì tiết diện thân thanh truyền thường được làm dạng chữ I có độ cứng chống uốn khá lớn trong mặt phẳng lắc Ngược lại, nếu thanh truyền bị cong trong mặt phẳng dọc thân động cơ thì dù ít cũng làm cho piston bị ép vào một bên thành xi lanh theo phương dọc thân động cơ Khi nhìn vào mặt đỉnh piston và quay trục khuỷu thì có thể thấy rõ piston khi chuyển động lên xuống luôn

luôn ép về một phía thành trước hoặc thành sau của xi lanh ứng với thanh truyền bị cong về phía trước hoặc phía sau

Thanh truyền nếu bị hỏng lỗ lắp bu lông, lỗ phun dầu hoặc mặt lắp ghép nắp và thân, cong và xoắn thân đến mức dễ dàng nhìn thấy bằng mắt thường thì thường bỏ đi không sửa chữa

5 Trục khuỷu động cơ

5.1 Nhiệm vụ của trục khuỷu

Trục khuỷu nhận lực tác dụng từ piston, qua thanh truyền tạo mômen quay kéo các máy công tác và nhận năng lượng của bánh đà, sau

đó truyền cho thanh truyền và piston thực hiện quá trình cũng như trao đổi khí trong xi lanh Ngoài ra trục khuỷu còn dẫn động các chi tiết bộ phận khác như trục cam, bơm nước, quạt gió, máy phát điện,… làm việc

5.2 Phân tích kết cấu trục khuỷu

Trục khuỷu phân chia trục khuỷu thành những lạo trục khuỷu sau:

- Trục khuỷu ghép ( Hình 3.9) là trục gồm nhiều chi tiết được lắp với nhau , loại trục khuỷu này được dùng nhiều trong động cơ cỡ lớn

Hình 3.9 Cấu tạo trục khuỷu ghép

- Trục khuỷu nguyên (Hình 3.10) là trục chỉ gồm một chi tiết, trục khuỷu nguyên được dùng trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình Ví dụ: Ở động cơ ô tô máy kéo