Giáo trình Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa (Nghề Công nghệ ô tô)

Giáo trình được biên soạn nhắm cung cấp cho giảng viên và học sinh, sinh viên học nghề công nghệ ô tô những kiến thức cơ bản về vai trò và lịch sử phát triển của ô tô, nhiệm vụ, yêu cầu

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: KỸ THUẬT CHUNG VỀ Ô TÔ VÀ

CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA NGÀNH/NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ ( Áp dụng cho Trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề)

LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2017

4

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình Kỹ thuật chung về ôtô và Công nghệ sửa chữa được biên soạn theo chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng công nghệ ô tô do hiệu trưởng trường Cao đẳng Lào Cai

Trong chương trình đào tạo trung cấp nghề công nghệ ô tô, mô đun "KỸ THUẬT CHUNG VỀ ÔTÔ VÀ CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA " là mô đun chuyên ngành đóng vai trò quan trọng trong quá trình đào tạo nghề sửa chữa ô tô Giáo trình gồm 6 bài Nội dung giáo trình được biên soạn rõ ràng, cụ thể Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ chặt chẽ với nhau

Khi biên soạn giáo trình, tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến môn học Vận dụng nhiều hình ảnh minh họa cho từng phần, nên khi tra cứu giúp người học dễ hiểu

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian biên soạn ngắn, trình độ còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót

Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người sử dụng để giáo trình được hoàn chỉnh hơn!

Tác giả

Nguyễn Đức Thuận

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

I HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH

1 Phạm vi áp dụng giáo trình:

- Giáo trình KỸ THUẬT CHUNG VỀ ÔTÔ VÀ CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA được

sử dụng để giảng dạy cho trình độ Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề Công nghệ ô tô Giáo trình được biên soạn nhắm cung cấp cho giảng viên và học sinh, sinh viên học nghề công nghệ ô tô những kiến thức cơ bản về vai trò và lịch sử phát triển của ô tô, nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại các bộ phận cơ bản trên ô tô, các kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ một xy lanh và nhiều xy lanh dùng nhiên liệu xăng, diesel loại bốn kỳ, hai kỳ, cách xác định bảng thứ tự nổ của động cơ nhiều xy lanh từ

đó giúp cho học sinh, sinh viên nhận dạng được các cơ cấu, hệ thống, tổng thành cơ bản trên ô tô

Giáo trình phân tích các quá trình sai hỏng và mài mòn chi tiết, các phương pháp kiểm tra, đánh giá phân loại chi tiết, các phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi tiết bị mài mòn

2 Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy:

- Mỗi bài học trong giáo trình sẽ giảng dạy phần lý thuyết và rèn luyện kỹ năng tại xưởng thực hành

- Giáo viên trước khi giảng dạy cần phải căn cứ vào chương trình chi tiết và điều kiện thực tế tại trường để chuẩn bị nội dung giảng dạy đầy đủ, phù hợp để đảm bảo chất lượng dạy và học

3 Những trọng tâm chương trình cần chú ý:

Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các bộ phận chính của ô tô

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ một xy lanh và nhiều xy lanh dùng nhiên liệu xăng, diesel loại bốn kỳ, hai kỳ

Lập bảng thứ tự nổ của động cơ nhiều xy lanh

Nhận dạng các cơ cấu, hệ thống, tổng thành cơ bản trên ô tô

- Giáo viên trước khi giảng dạy cần phải căn cứ vào chương trình khung và điều kiện thực tế tại trường để chuẩn bị đầy đủ các điều kiện thực hiện bài học để đảm bảo chất lượng giảng dạy

- Mỗi bài học trong mô đun sẽ giảng dạy phần lý thuyết tại phòng chuyên đề và tiếp theo rèn luyện kỹ năng tại xưởng thực hành

- Học sinh cần hoàn thành một sản phẩm sau khi kết thúc một bài học và giáo viên

có đánh giá kết quả của sản phẩm đó

II PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ:

1 Phương pháp kiểm tra, đánh giá khi thực hiện mô đun:

Được đánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn đáp hoặc trắc nghiệm, tự luận, thực

6

hành trong quá trình thực hiện các bài học có trong mô đun về kiến thức, kỹ năng và thái độ

2 Nội dung kiểm tra, đánh giá khi thực hiện mô đun:

- Về Kiến thức:

+ Trình bày được nhiệm vụ, phân loại các bộ phận chính của ô tô

+ Phát biểu được khái niệm về quá trình sai hỏng và mài mòn chi tiết

+ Phát biểu được khái niệm về các phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi tiết bị mài mòn

+ Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ xăng, động cơ diesel bốn kỳ, hai kỳ một xy lanh và nhiều xy lanh

+ Qua các bài kiểm tra viết và trắc nghiệm điền khuyết đạt yêu cầu 80%

- Về kỹ năng:

+ Nhận dạng được các loại ô tô, các bộ phận của ô tô

+ Nhận dạng được các loại động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ, xác định điểm chết trên của pít tông

+ Qua các bài tập xác định ĐCT và nguyên lý làm việc thực tế của động cơ đốt trong

+ Qua quá trình thực hiện, áp dụng các biện pháp an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp đầy đủ đúng kỹ thuật

+ Kết quả bài thực hành đạt yêu cầu 80% và đúng thời gian quy định

Bài 5: Phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi tiết bị mài mòn 35

8

BÀI 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ ÔTÔ

* Mục tiêu:

- Trình bày nhiệm vụ, yêu cầu và cấu tạo của các bộ phận chính trong ô tô

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

- Nhận dạng được chủng loại, các cơ cấu và hệ thống của động cơ và xác định được ĐCT của pít tông

- Nhận dạng đúng các bộ phận và các loại ô tô

- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô

1 Nhiệm vụ và phân loại ô tô

1.1 Nhiệm vụ

Ô tô là phương tiện vận tải đường bộ rất linh hoạt và tiện lợi, có tên gọi là Auto mobil (từ auto gốc Hi Lạp có nghĩa là tự mình; còn từ mobil gốc Latinh có nghĩa

là chuyển động) Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng Do vậy trên thế

giới ô tô hiện đang được dùng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng…

1.2 Phân loại

Ôtô hiện nay có rất nhiều loại Dựa vào một số tiêu chí sau để phân loại ôtô:

1.2 1 Căn cứ vào công dụng

- Ôtô khách dùng để chở người: ôtô du lịch, ôtô buýt

- Ôtô chở hàng (ôtô tải): chủ yếu để chở hàng hoá, nó được quy định theo tải trọng

- Ôtô chuyên dùng: chuyên chở một loại hàng hoá nhất định như ôtô chở dầu, xăng, cứu thương, cứu hoả, ôtô dùng trong quân sự

1.2 2 Căn cứ vào loại nhiên liệu

- Ôtô chạy xăng: Loại ôtô có động cơ xăng

- Ôtô chạy dầu diesel: Loại ôtô có động cơ điesel

- Ôtô chạy khí (ga)

- Ôtô chạy bằng điện và một số loại khác đang được nghiên cứu như ôtô tua bin khí, ôtô chạy bằng hyđrô

1.2.3 Căn cứ vào số chỗ ngồi, sức chứa và tải trọng

- Ôtô loại nhỏ: Loại du lịch từ 2 – 5 chỗ ngồi, ôtô khách dưới 20 chỗ ngồi, ôtô tải

Biến đổi nhiệt năng thành cơ năng (do nhiên liệu cháy trong xy lanh tạo ra) làm cho ô tô chuyển động

2.1.2 Phân loại

- Động cơ xăng (hình 1.1);

- Động cơ Diezel (hình 1.2)

- Động cơ chạy bằng khí Hydro

- Động cơ lai (Hybrid)

- Truyền động RR: Xe ôtô bố trí động cơ phía sau, cầu chủ động phía sau,quá trình truyền lực như sau: Động cơ => Ly hợp => Hộp số => Cầu chủ động => Bánh xe chủ động

2.2.2 Hệ thống treo

a Nhiệm vụ:

Hệ thống treo được đặt giữa khung xe và cầu xe làm giảm bớt hoặc dập tắt các chấn động tạo ra do xe lăn bánh trên mặt đường gồ ghề Nhờ có hệ thống treo mà các bánh xe có thể dao động nhún nhảy độc lập với khung xe Do đó, va đập giữa bánh xe

và mặt đường xóc bị hạn chế truyền lên khung xe, kéo dài tuổi thọ của các cụm chi tiết lắp trên xe và tạo điều kiện thoải mái cho người lái xe và hành khách trên xe

b Phân loại

+ Hệ thống treo phụ thuộc: Dao động của hai bánh xe phụ thuộc vào nhau

+ Hệ thống treo độc lập: Các bánh xe có thể dịch chuyển độc lập với nhau trong mặt phẳng đứng và ngang

Hình 1.5 Các loại hệ thống treo a) Hệ thống treo phụ thuộc b) và c) Hệ thống treo độc lập

Hình 1.4 Bố trí hệ thống truyền lực ô tô

2.2.3 Hệ thống lái

Hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động của xe theo sự điều khiển của người lái

b Yêu cầu đối với hệ thống lái :

- Đảm bảo các bánh xe dẫn hướng quay vòng không trượt

- Giảm sự va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái

- Đảm bảo cho ôtô chuyển động thẳng ổn định

- Điều khiển lái nhẹ nhàng, chính xác và tiện lợi

- Bán kính quay vòng của ôtô nhỏ

- Độ rơ vành tay lái:

+ Xe con, khách đến 12 chỗ, tải đến 1500kg: 100

+ Xe khách trên 12 chỗ: 200

+ Xe tải trên 1500kg: 250

c Phân loại

đòn liên kết các bánh xe dẫn hướng, các khớp trụ hay cầu Toàn bộ hệ thống là các cụm

cơ khí Loại này việc điều khiển các bánh xe dẫn hướng hoàn toàn do lực của người lái

phận: bơm thủy lực, van phân phối điều khiển đóng mở đường dầu, xi lanh thủy lực,

Hình 1.6 Hệ thống lái

12

các khớp, các đòn liên kết với hệ thống lái cơ khí, lúc này người lái chỉ điều khiển vô lăng lái để đóng mở các van thủy lực thay đổi hướng chuyển động của ô tô Hệ thống lái này được dùng phổ biến trên cả ô tô con và ô tô tải

bơm khí nén, van phân phối điều khiển đóng mở đường khí nén, các khớp, các đòn liên kết với hệ thống lái cơ khí

- Hệ thống lái trợ lực điện, điện tử, một số ô tô còn có thêm giảm chấn cho hệ

thống lái

2.2.4 Hệ thống phanh

a Nhiệm vụ

Hệ thống phanh để làm giảm tốc độ, dừng chuyển động của xe ô tô và giữ cho xe

ô tô đứng yên khi dừng, đỗ

- Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh gấp

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp

- Điều khiển nhẹ nhàng

- Xe không bị trượt khi phanh

- Không có hiện tượng phanh bị bó hoặc ăn lệch

c Phân lo ại:

lượng không quá 12 tấn)

(tổng trọng lượng 6 tấn đến không quá 22 tấn) Hệ thống phanh loại này dùng chất lỏng điều khiển cơ cấu phanh thông qua xi lanh bánh xe như hệ thống phanh thủy lực, việc

Hình 1.7 H ệ thống phanh

tạo áp lực cho chất lỏng nhờ hệ thống cung cấp khí nén qua van phân phối và xi lanh khí nén Hệ thống này có các ưu điểm chung của cả hệ thống khí nén và hệ thống thủy lực Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh và cơ cấu dẫn động phanh

2.3 Hệ thống điện ô tô

Hệ thống điện trên xe ô tô bao gồm: Hệ thống cung cấp điện; Hệ thống khởi động;

Hệ thống đánh lửa; Hệ chiểu sáng và tín hiệu; Hệ thống điều khiển động cơ

2.3.1 Hệ thống cung cấp điện

a Nhiệm vụ

Để cung cấp điện năng cho các phụ tải trên ôtô Nguồn năng lượng bao gồm:

- Ắc quy cung cấp điện cho các phụ tải khi động cơ chưa hoạt động

- Khi động cơ hoạt động máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho

ắc quy

b Y êu cầu

Máy phát phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định trong mọi chế độ làm việc của phụ tải Máy phát phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp và độ bền cao, làm việc ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn Đơn giản trong bảo dưỡng, sửa chữa

2 3.2 Hệ thống khởi động

a Nhiệm vụ

Tạo ra mô men quay để truyền cho trục khuỷu, giúp trục khuỷu quay được với số vòng quay nhất định để động cơ khởi động được và sau khi động cơ đã tự làm việc thì máy khởi động phải được loại ra một cách tự động

b Yêu cầu

Đối với động cơ xăng, số vòng quay khởi động phải trên 50 vòng/ phút

Đối với động cơ diezel, số vòng quay khởi động phải trên 100 vòng/ phút

c Phân loại

- Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ và

những động cơ có công suất lớn, được chia ra làm 3 loại:

+ Truyền động quán tính: Bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quán tính để ăn khớp với bánh đà Sau khi động cơ nổ bánh răng tự động trở về vị trí cũ + Truyền động cưỡng bức: Khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vào vòng răng của bánh đà chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu khác

+ Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng khi việc

ra khớp tự động như kiểu ra khớp của truyền động quán tính

- Truyền động qua hộp giảm tốc: Loại này được sử dụng nhiều trên xe đời mới

2 3.3 Hệ thống đánh lửa

a N hiệm vụ

14

Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến nguồn điện một chiều có hiệu điện thế thấp (12 hoặc 24V) thành các xung điện thế cao (từ 15.000 đến 40.000V) Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được truyền đến buji để đốt cháy hòa khí trong xy lanh

vào cuối kỳ nén, đầu kỳ nổ

- Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm)

- Hệ thống đánh lửa bán dẫn có bộ chia điện (không có tiếp điểm)

- Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có bộ chia điện

- Hệ thống đánh lửa điện dung

2.3.4 Hệ chiếu sáng và tín hiệu

- Hệ thống chiếu sáng gồm hệ thống đèn pha và đèn màu, có nhiệm vụ chiếu sáng mặt đường, chiếu sáng ngoài xe, trong xe và bảng đồng hồ khi xe chạy vào ban đêm và báo tín hiệu khi quay vòng hoặc phanh xe

- Hệ thống thông tin tín hiệu có nhiệm vụ thông báo (hiển thị) các thông tin về tốc

độ xe, thông số làm việc của các bộ phận và cụm chính của xe như tốc độ quay của động cơ, áp suất dầu, nhiệt độ nước làm mát, mức nhiên liệu trong thùng, trạng thái và dòng điện nạp ắc quy…

2.3.5 Hệ thống điều khiển động cơ

Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến,

xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi có sự cố xảy ra

Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc unit pump in line)

Bộ điều khiển, máy tính, ECU hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển điện tử Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận

biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gởi đi các tín hiệu thích hợp

3 Nhận dạng các bộ phận và các loại ô tô

3.1 Nhận dạng các loại động cơ

- Quan sát, nhận dạng động cơ 2 kỳ

- Quan sát, nhận dạng động cơ 4 kỳ

- Quan sát, nhận dạng động cơ xăng

- Quan sát, nhận dạng động cơ điesel

- Quan sát, nhận dạng động cơ 1 xy lanh

- Quan sát, nhận dạng động cơ nhiều xy lanh

- Quan sát, nhận dạng động cơ bố trí xy lanh 1 hàng thẳng

- Quan sát, nhận dạng động cơ bố trí xy lanh 2 hàng chữ V

3.2 N hận dạng các cơ cấu, hệ thống trên động cơ

- Quan sát, nhận dạng các cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền, cơ cấu phân phối khí trên động cơ

- Quan sát, nhận dạng các hệ thống bôi trơn, làm mát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động trên động cơ, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thôn tin, tín hiệu trên xe

3.3 Nhận dạng các loại ô tô

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Trình bày nhiệm vụ và cách phân loại ô tô?

Câu 2: Trình bày nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các bộ phận chính của ô tô?

- So sánh được ưu nhược điểm giữa động cơ diesel và xăng; động cơ 4 kỳ và 2 kỳ

- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô

1 CÁC THUẬT NGỮ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ

1 1 Điểm chết

- Điểm chết là điểm mà tại vị trí đó vận tốc của pít tông bằng 0 và đổi chiều chuyển động

- Điểm chết trên (ĐCT) là vị trí của đỉnh pít tôngở trong xi lanh, mà khoảng cách

từ đó đến đường tâm trục khuỷu là lớn nhất

- Điểm chết dưới (ĐCD) là vị trí của đỉnh pít tôngở trong xi lanh, mà khoảng cách

từ đó đến đường tâm trục khuỷu là nhỏ nhất

1 4 Thể tích toàn phần của xilanh (Va)

Thể tích toàn phần của xilanh là thể tích phần không gian giới hạn bởi mặt trong của xilanh, nắp máy và đỉnh của pít tông khi nó ở điểm chết dưới

cơ

1 6 Kỳ

Kỳ là một phần của chu trình công tác, ứng với thời gian đó pít tôngchuyển động

từ điểm chết này đến điểm chết khác trong xi lanh

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của động cơ xăng 4 kỳ

a Kỳ hút; b Kỳ nén; c Kỳ cháy giãn nở sinh công; d Kỳ xả

1 Xupap nạp; 2 Bugi; 3 Xupap xả; 4 Pít tông

- Kỳ nén:

Pít tông đi từ ĐCD- ĐCT hai xu páp đóng kín, khi xu páp hút đóng thì quá trình nén được thực hiện thể tích trong xi lanh giảm nhiệt độ và áp suất tăng Hoà khí trong xilanh được nén lại tới nhiệt độ To = 3500 – 4000C, áp suất khoảng 10 – 12KG/cm2 Khi pít tông lên gần tới ĐCT, bugi bật tia lửa điện đốt cháy hoà khí trong xilanh Kết thúc kỳ nén trục khuỷu quay một góc 3600

- Kỳ cháy dãn nở, sinh công:

Khi bugi đánh tia lửa điện đốt cháy hoà khí làm cho áp suất, nhiệt độ tăng đột ngột Nhiệt độ trong xilanh khi hoà khí cháy hoàn toàn khoảng T0 = 18000 – 20000C, áp suất P= 35 – 50KG/cm2 đẩy pít tông từ ĐCT - ĐCD sinh công thông qua thanh truyền làm quay trục khuỷu Kết thúc kỳ nổ trục khuỷu quay được 5400

- Kỳ xả:

Pít tông đi từ ĐCD - ĐCT xupáp xả mở, xu páp hút đóng khí cháy có áp suất cao được thải tự do ra ngoài, đồng thời khi pít tông đi lên đẩy nốt phần khí cháy còn lại qua đường thải ra ngoài làm áp suất và nhiệt độ giảm Khi pít tông lên ĐCT trục khuỷu quay được 7200

2 2 Động cơ diesel 4 kỳ

2 2.1 Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý của động cơ diesel 4 kỳ cơ bản là giống như động cơ xăng nhưng khác là vị trí lắp bugi của động cơ xăng được thay bằng vòi phun của động cơ diesel

a Kỳ hút; b Kỳ nén; c Kỳ cháy gian nở sinh công; d Kỳ xả;

1 Xupáp nạp; 2 Vòi phun; 3 Xupáp xả; 4 Pít tông; 5 Bơm cao áp

2 2.2 Nguyên lý làm việc

- Kỳ nạp:

Khi trục khuỷu quay, Pít tông chuyển động từ ĐCT – ĐCD, xupáp nạp mở xupáp

xả đóng Thể tích trong xilanh tăng dần, áp suất giảm Do sự chênh lệch áp suất giữa không gian bên trong xilanh và không gian bên ngoài đường ống nạp, không khí được hút vào xi lanh của động cơ Kết thúc quá trình nạp, trục khuỷu quay một góc 180o

- Kỳ nén:

Cả hai xupáp nạp và xupáp xả đều đóng kín, pít tông chuyển động từ ĐCD - ĐCT, thể tích trong xilanh giảm dần làm áp suất và nhiệt độ của không khí trong xilanh tăng dần pít tông đi lên ĐCT không khí trong xilanh bị ép lại (bằng với tỷ số nén) làm nhiệt

độ trong xy lanh khoảng 600o - 650oC, áp suất khoảng 30 - 35 KG/cm2 Kỳ nén kết thúc khi pít tông lên tới ĐCT, trục khuỷu quay góc 360o

- Kỳ nổ (Cháy giãn nở):

Cuối kỳ nén, pít tông lên gần tới ĐCT vòi phun phun nhiên liệu dưới dạng sương

mù vào xilanh của động cơ gặp không khí có áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu tự bốc cháy làm cho nhiệt độ và áp suất trong xy lanh tăng cao Nhiệt độ khi hoà khí cháy hoàn toàn lên tới 1800o - 2200oC, áp suất đạt 60 - 100 KG/cm2 Áp suất của khí cháy đẩy pít tông đi từ ĐCT - ĐCD làm quay trục khuỷu sinh công Trục khuỷu quay góc 540o

- Kỳ xả:

Pít tông dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, xupap hút vẫn đóng, xupap xả mở Do có sự chênh lệch áp suất trong xylanh và ngoài khí trời, khí cháy được thoát ra ngoài qua xupap xả ra đường ống xả, đồng thời pít tông đẩy nốt phần khí cháy còn sót lại ra ngoài Pít tông lên đến ĐCT coi như kỳ xả kết thúc Kết thúc kỳ xả, trục khuỷu quay được một góc 7200

Kết thúc kỳ xả nghĩa là động cơ đã hoàn thành một chu trình làm việc Pít tông

tiếp tục đi xuống để lặp lại thời kỳ nạp của chu trình tiếp theo

*) Nhận xét

- Để hoàn thành một chu trình công tác của động cơ 4 kỳ thì trục khuỷu phải quay

2 vòng, trục cam quay 1 vòng, pít tông chuyển động lên xuống 4 lần trong xi lanh của động cơ, đối với động cơ xăng ở kỳ cháy giãn nở sinh công thì bugi bật tia lửa điện đốt cháy hòa khí trong xi lanh của động cơ, còn ở động cơ diesel nhiên liệu được phun tơi dưới dạng sương mù gặp không khí bị nén với nhiệt độ và áp suất cao, nhiên liệu tự bốc cháy

- Trong 4 kỳ làm việc của động cơ duy nhất kỳ cháy – giãn nở là kỳ sinh công, còn ba kỳ (hút, nén, xả) là tiêu hao công

- Nếu sự đóng, mở các xupáp diễn ra tại các điểm chết như nguyên lý đã nêu thì quá trình thải của động cơ sẽ không được sạch cũng như quá trình nạp không được đầy

Do không lợi dụng được sự chênh áp và quán tính của các dòng khí Để nâng cao chất lượng cho việc thải sạch và nạp đầy, xupáp xả và xupáp nạp phải có góc mở sớm, đóng

điệp của xupáp

Hình 2.4 : Đồ thị pha phân phối khí

- Trong đó góc mở sớm, đóng muộn của xupáp nạp nhằm mục đích nạp đầy hỗn hợp nhiên liệu (đ/c Xăng) không khí (đ/c diesel)

- Góc mở sớm và đóng muộn của xupap xả nhằm mục đích thải sạch khí thải ra ngoài động cơ

- Cuối quá trình thải và đầu quá trình nạp, cả hai xupáp nạp và xả đều mở trong khoảng (φ4, φ1) gọi là góc trùng điệp Để lợi dụng dòng khí nập thải sạch khí cháy

3 ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ DIESEL 2 KỲ

3.1 Động cơ xăng 2 kỳ

3 1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hút Cháy-dãn n ở Nén

X ả

Chi ều quay trục khủy Ф1

1 Bugi; 2 Pít tông; 3 Cửa xả; 4 Chế hòa khí; 5 Của hút;

6 Các te; 7 Cửa quét; 8 Xy lanh; 9 Ống xả; 10 thân máy

3.1 2 Nguyên lý làm việc

Kì 1: Nén (hình 2.4a)

Trục khuỷu quay nửa vòng thứ nhất, Pít tông chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, chuyển động của pít tông trong giai đoạn đầu đóng kín của thông 7 và cửa xả trước khi

mở của hút 5, ngoài ra còn tạo độ chân không trong các te 6, nhờ đó hòa khí được hút

từ bộ chế hòa khí 4 qua của hút 5 vào các te 6, trong thời gian này hòa khí trong xy lanh phía trên pít tông được nén lại, cuối kỳ nén bugi bật tia lửa điện đốt cháy hòa khí bên

trong xy lanh động cơ

Kì 2: Cháy - giãn nở (hình 2.4b)

Sau khi cháy nhiệt độ và áp xuất môi chất tăng nhanh, đẩy pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD sinh công làm trục khuỷu quay nửa vòng thứ hai, trong quá trình đi xuống

(hình 3.5c), lúc đầu pít tông đóng của hút 5, nén hòa khí trong các te 6, sau đó pít tông

mở của xả 3, khí cháy áp xuất cao thoát ra ngoài qua đường thải, pít tông tiếp tục mở của quét 7, giúp hòa khí nén trong các te 6 đi vào xy lanh quét sạch sản vật cháy ra ngoài xy lanh, đồng thời hòa khí chiếm chỗ xy lanh thực hiện quá trình thay đổi môi

chất trục khuỷu quay tiếp, lặp lại chu trình mới

3.2 Động cơ diesel 2 kỳ

3.2 1 Sơ đồ nguyên lý

- Cửa quét 8 đặt ở phần dưới của xilanh, chiều cao cửa quét chiếm 10 - 15% hành trình pit tông Việc mở hoặc đóng các cửa quét được thực hiện nhờ pít tông khi chuyển dịch trong xilanh

- Xupáp xả 4, đặt trên nắp xilanh, do trục cam của cơ cấu phân phối khí dẫn động,

số vòng quay của trục cam đảm bảo cho xupáp xả được mở một lần trong mỗi vòng quay trục khuỷu

- Bơm khí quét 2, nén không khí có áp suất vào không gian 7

22

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điesel 2 kỳ quét thẳng

3.2 2 Nguyên lý làm việc

a) Kỳ một: Cháy- gian nở, xả, quét nạp khí

Tương ứng với hành trình pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, thực hiện quá trình cháy giãn nở sinh công Khi pít tông sắp mở cửa quét 8 thì xupáp xả 4 được mở trước, khí cháy có áp suất cao từ xilanh thoát ra ống thải, làm cho áp suất trong xilanh tụt nhanh Pít tông mở cửa quét 8 muộn hơn khi đó áp suất trong xilanh nhỏ hơn áp suất khí quét trong không gian 7 Không khí quét qua cửa quét 8 đi vào xilanh, tiếp tục đẩy khí cháy còn lại qua xupáp xả ra đường thải và nạp đầy xilanh Như vậy trong thời gian của kỳ một trong xilanh thực hiện quá trình cháy của nhiên liệu và toả nhiệt, giãn nở của môi chất, xả khí đã cháy, quét và nạp đầy môi chất mới

* Kỳ hai: quét nạp khí, nén, phun nhiên liệu

Tương ứng với hành trình pít tôngđi từ ĐCD lên ĐCT Đầu kỳ hai, tiếp tục quá trình quét và nạp đầy không khí vào xilanh Thời điểm đóng kín cửa quét và đóng xupáp xả quyết định thời điểm kết thúc quá trình nạp Cửa quét có thể đóng đồng thời hoặc muộn hơn so với xupáp xả bắt đầu quá trình nén Trước khi pít tông tới ĐCT (khoảng 10 – 300 so với góc quay trục khuỷu) nhiên liệu được phun qua vòi phun 5 vào xilanh động cơ Như vậy trong thời gian của kì hai, trong xilanh thực hiện các quá trình sau: Kết thúc các quá trình thải, quét và nạp đầy môi chất mới vào xilanh ở đầu hành trình, sau đó thực hiện quá trình nén

4 So sánh ưu nhược điểm của động diesel và động cơ xăng; động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ

4 1 So sánh ưu nhược điểm của động diesel và động cơ xăng

4.1.1 Ưu điểm

- Động cơ diesel có tỉ số nén lớn hơn của động cơ xăng (diesel: ε = 14 - 22 ; xăng: ε = 6 – 12) nên kỳ cháy giãn nở của động cơ diesel được thực hiện triệt để và sinh công nhiều hơn, hiệu suất của động cơ diesel lớn hơn của động cơ xăng

- Với công suất như nhau, nhiên liệu tiêu thụ trong động cơ diesel ít hơn của động

cơ xăng khoảng 20 - 25% Nhiên liệu diesel lại rẻ hơn xăng nên động cơ diesel kinh tế hơn

4.1.2 Nhược điểm

- Động cơ diesel có tỉ số nén lớn nên áp suất ở cuối kỳ nén và cuối giai đoạn cháy lớn, do đó phải dùng những chi tiết máy nặng và bền hơn làm cho khối lượng nặng hơn, động cơ làm việc rung giật mạnh, tải trọng tác động nên các cơ cấu lớn nên tuổi thọ ngắn hơn so với động cơ xăng

- Động cơ diesel có tỉ số nén lớn và do nhiên liệu tự bốc cháy nên khởi động nặng hơn và khó khởi động hơn so với động cơ xăng, nhất là khi trời lạnh

4.2 So sánh ưu nhược điểm của động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ

1 Cùng số hành trình pít tông, đường kính pít tông và cùng số vòng quay thì công suất của động cơ 2 kỳ lớn gấp đôi động cơ 4 kỳ do động cơ 2 kỳ cứ mỗi vòng quay trục

khuỷu lại có một lần sinh công trong khi đó động cơ 4 kỳ phải 2 vòng quay trục khuỷu mới có một lần sinh công Thực ra thì công suất của động cơ 2 kỳ chỉ lớn hơn động cơ 4 kỳ khoảng 50 - 70% do những nguyên nhân sau:

- Động cơ 2 kỳ thải khí khó sạch, nạp khí không đầy do bị thất thoát khí quét trong hành trình quét khí (khoảng 30%) Với động cơ nhiên liệu, khí quét là hòa khí nên tốn nhiều nhiên liệu

+ Hệ số nạp đầy của động cơ 2 kỳ: v = 0,5 - 0,7

+ Hệ số nạp đầy của động cơ 4 kỳ: v = 0,6 - 0,85 (động cơ xăng); v = 0,75 - 0,9 (động cơ Diezen)

- Động cơ 2 kỳ đóng mở cửa nạp và cửa thải bằng pít tông nên khoảng chạy hữu ích của pít tông ngắn, công suất giảm do tiêu hao cho quá trình nén khí

2 Động cơ 2 kỳ cứ 2 hành trình pít tông có một kỳ nổ còn động cơ 4 kỳ cứ 4 hành trình pít tông mới có một kỳ nổ do đó động cơ 2 kỳ chạy êm hơn động cơ 4 kỳ

3 Động cơ 2 kỳ gọn nhẹ, dễ bảo quản hơn động cơ 4 kỳ

4 các cửa nạp và cửa xả của động cơ 2 kỳ cấu tạo đơn giản hơn, nhưng quá trình nạp và thải của động cơ 4 kỳ triệt để hơn, làm cho việc thải khí cháy sạch hơn và nạp khí mới đầy hơn

5 Động cơ 4 kỳ có thể tăng công suất bằng phương pháp tăng đơn giản và dễ dàng hơn

Như vậy, nếu căn cứ vào ưu nhược điểm trên, động cơ xăng hai kỳ thường được dùng ở động cơ có công suất nhỏ, ví dụ: Động cơ phụ hay lai ở máy kéo, động cơ ở máy phun thuốc trừ sâu, và một số động cơ ở môtô - xe máy; còn động cơ điesel hai kỳ lại được dùng nhiều ở động cơ có công suất trung bình và lớn.Ví dụ: Động cơ ôtô và tầu thuỷ

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Thế nào là động cơ bốn kỳ?

Câu 2: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ?

Câu 3: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điêsel 4 kỳ?

Câu 4: Vẽ đồ thị pha phối khí và trình bày nội dung đồ thị?

Câu 5: So sánh ưu, nhược điểm của động cơ điesel và động cơ xăng?

Câu 6: Vẽ sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ? Câu 7: Vẽ, trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điezel 2 kỳ? Câu 8: So sánh ưu, nhược điểm của động 4 kỳ và động cơ 2 kỳ?

- Xác định đúng nguyên lý hoạt động của các xy lanh trên động cơ

- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô

1 KHÁI NIỆM ĐỘNG CƠ NHIỀU XY LANH

- Động cơ bốn kỳ một xi lanh, trong bốn hành trình của một chu trình chỉ có hành trình cháy - giãn nở là sinh công làm quay trục khuỷu, còn ba hành trình nạp, nén và thải được dẫn động từ trục khuỷu và tiêu thụ công tích trữ ở bánh đà Vì vậy, tốc độ quay của động cơ bốn kỳ một xilanh không đều (gây rung, giật), quay nhanh ở cuối hành trình cháy - giãn nở và quay chậm ở cuối hành trình nén

- Để phân bổ lực kéo đồng đều, động cơ phải sử dụng một bánh đà nặng nhằm tận dụng quán tính để giữ cho động cơ quay đều ở tốc độ không đổi, điều đó làm cho động

cơ kém nhạy hơn, khó điều khiển hơn Vì vậy khối lượng động cơ trên một đơn vị công suất lớn

- Để khắc phục các nhược điểm trên người ta chế tạo loại động cơ nhiều xy-lanh Động cơ nhiều xilanh là nhiều xilanh của động cơ ghép lại với nhau, từng xi lanh làm việc giống nhau, khi ghép lại người ta thường bố trí thời kỳ làm việc lệch nhau để đảm bảo sau 2 vòng quay mỗi xilanh đều thực hiện 1 chu trình công tác đều có 1 lần sinh công, chúng được bố trí thứ tự làm việc theo qui luật nhất định Thứ tự nổ động cơ thông thường Động cơ 3 xilanh: 1-3-2 Động cơ 4 xilanh: 1-3-4-2 hay 1-2-4-3 Động cơ

5 xilanh: 1-4-2-5-3 Động cơ 6 xilanh: 1-5-3-6-2-4 hay 1-4-2-6-3-5 Động cơ 8 xilanh: 1-5-4-2-6-3-7-8 Để lập được bảng thứ tự nổ của động cơ, ta phải biết được góc lệch công tác

Nếu gọi φ là góc quay trục khuỷu giữa hai kì nổ của hai xilanh nổ kế tiếp nhau và

i là số xilanh của động cơ thì điều kiện để trục khuỷu quay đều là: φ = 7200/i

2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỀU XI LANH

2.1 Động cơ 4 xilanh xếp 1 hàng dọc

2.1.1 Sơ đồ kết cấu trục khuỷu

Loại động cơ này trục khuỷu có 4 cổ thanh truyền nằm trong cùng một mặt phẳng Giữa cổ 1 và cổ 2, giữa cổ 3 và cổ 4 lệch nhau một góc 1800 Khi trục khuỷu quay pít tông của cổ 1 và cổ 4 đi lên điểm chết trên còn pít tông của cổ 2 và cổ 3 đi xuống điểm chết dưới

2 1.2 Bảng thứ tự nổ của động cơ 1-3-4-2

Nửa vòng

quay

Góc quay trục khuỷu

và trong mỗi máy đều thực hiện đủ bốn hành trình: Hút, nén, nổ, xả

2.2 Động cơ 6 xilanh xếp hàng dọc

2.2.1 Sơ đồ kết cấu trục khuỷu

Loại động cơ này trục khuỷu có 6 cổ thanh truyền được bố trí lệch nhau 1200 Theo thứ tự cổ 1 và cổ 6 hướng lên trên, cổ 2 và cổ 5 hướng sang trái, cổ 3 và cổ 4 hướng sang phải (nếu nhìn từ đầu trục khuỷu lại)

26

Hình 4.2: Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 6 xi lanh

2.2.2 Bảng thứ tự nổ của động cơ 1-5-3-6-2-4

Xét nửa vòng quay thứ nhất của trục khuỷu từ (00÷1800) ở xilanh thứ nhất Pít tông chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới thực hiện kỳ nổ Pít tông của xilanh số 6 cũng chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, nhưng thực hiện kỳ hút Pít tông của xilanh số 5 và số 2 chuyển động hết 2/3 lên điểm chết trên sau đó chuyển động 1/3 hành trình xuống điểm chết dưới Xilanh số 5 kết thúc kỳ nén và bắt đầu kỳ nổ, xi lanh số 2 kết thúc kỳ xả và bắt đầu kỳ hút Pít tông của xilanh số 3 và số 4 chuyển động hết 1/3 hành trình xuống điểm chết dưới và tiếp tục 2/3 hành trình lên điểm chết trên Xilanh số 3 kết thúc kỳ hút và bắt đầu kỳ nén, xilanh số 4 kết thúc kỳ nổ

và bắt đầu kỳ thải Tương tự như vậy trong 3 nửa vòng quay tiếp theo của trục khuỷu, các xilanh lần lượt thực hiện các kỳ còn lại, khi trục khuỷu quay được 2 vòng thì cả 6 xilanh đều thực hiện 4 kỳ và mỗi xilanh thực hiện một kỳ nổ

các máy sinh công cách nhau 1200 theo thứ tự nổ

2.3 Động cơ 8 xilanh hình chữ V có thứ tự nổ là: 1-5-4-2-6-3-7-8

2.3.1 Sơ đồ kết cấu trục khuỷu:

- Trong động cơ 8 xilanh hình chữ V, các xilanh được sắp xếp thành hai dãy, mỗi dãy có 4 xilanh

- Trục khuỷu có 4 cổ thanh truyền, mỗi cổ được lắp 2 thanh truyền Các cổ thanh truyền được sắp xếp từng đôi vào hai mặt phẳng vuông góc và mỗi đôi cách nhau 1800 Nếu nhìn từ đầu trục khuỷu thì các cổ sắp xếp như sau:

+ Cổ 1 và 4 là một đôi, trong đó cổ 1 hướng lên trên, cổ 4 hướng xuống dưới + Cổ 2 và 3 là một đôi, cổ 2 hướng sang phải, cổ 3 hướng sang trái

- Khi đặt hai hàng xilanh lệch nhau 900 thì pít tông của 1 xilanh nằm ở một điểm chết nào đó, pít tông ở xilanh bên cạnh (cùng cổ thanh truyền) sẽ ở điểm giữa trên đường đi của mình Vì vậy, các kỳ xảy ra ở dãy xilanh bên phải sẽ lệch 1/4 vòng quay (900) so với các kì ở dãy xilanh bên trái

2.3.2 Bảng thứ tự nổ của động cơ 1-5-4-2-6-3-7-8

từ điểm chết dưới lên điểm chết trên thực hiện kỳ nén

- Trong xilanh số 2 pít tông chuyển động xuống phía dưới 1/2 hành trình xuống điểm chết dưới và dịch chuyển tiếp 1/2 hành trình từ điểm chết dưới đi lên kết thúc quá trình hút và bắt đầu quá trình nén

- Trong xilanh số 3 pít tông xuất phát từ điểm giữa hành trình chuyển động lên điểm chết trên, khi đến điểm chết trên pít tông lại chuyển động tiếp xuống 1/2 hành trình, để kết thúc quá trình xả và thực hiện một phần quá trình hút Các xilanh bên phải tương tự như xilanh bên trái

- Động cơ 1 xy lanh và động cơ nhiều xilanh đều có nguyên lý hoạt động chung (trải qua 4 thời kỳ: hút, nén, nổ, xả)

- Động cơ một xilanh chỉ có một kỳ sinh công vì vậy mà tốc độ quay và tải trọng tác dụng không đều, gây rung giật

- Động cơ nhiều xilanh công suất cao hơn, làm việc ổn định hơn, nổ đều đặn hơn

- Động cơ một xy lanh có công suất nhỏ, Để phân bổ lực kéo đồng đều, động cơ phải sử dụng một bánh đà nặng, nên khối lượng động cơ lớn, động cơ một xy lanh chỉ

sử dụng cho loại động cơ có công suất nhỏ

- Động cơ nhiều xi lanh có ưu điểm công suất lớn, gọn nhẹ, dễ chế tạo và lắp ghép sửa chữa giảm được trọng lượng động cơ, giảm giá thành, tăng tính kinh tế, giảm công suất tiêu hao nhiên liệu, thuận tiện gia công chế tạo, di chuyển tháo lắp những thiết kế chế tạo phức tạp

4.1 Xác định hành trình làm việc thực tế của động cơ nhiều xi lanh

Căn cứ vào các quá trình làm việc của động cơ một xi lanh để xác định, đồng thời căn cứ vào góc lệch và thứ tự nổ của từng loại động cơ, đối với một số động cơ có ghi

số thứ tự nổ trên thân máy chỉ cần xác định thời điểm nổ của máy số 1 (quan sát dấu trên bu li hoặc bánh đà) sau đó quay trục khuỷu một góc bằng góc lệch φi là thời điểm nổ của máy kế tiếp

- Xác định chiều quay của trục cơ khi động cơ làm việc, đồng thời xác định thời điểm nổ của máy số 1 theo dấu

- Xác định thứ tự các xi lanh từ máy số 1 đến hết theo nhà chế tạo

- Tháo nắp bộ chia điện hoặc buji với động cơ xăng, các đường dầu cao áp hoặc

vòi phun trên động cơ diesel

- Quay động cơ theo đúng chiều quan sát như sau

- Nếu tháo buji hoặc vòi phun thì có thể dùng rẻ nhét vào lỗ lắp sau đó quay động

cơ nếu động cơ nào thời điểm nén thì đẩy rẻ ra khỏỉ lỗ

4.1.2 Xác định nhìn xúp páp

Quay động cơ theo chiều làm việc, nhìn hai xupáp của xilanh máy số 1 khi thấy xupáp hút vừa mở, xupáp xả vừa đóng, ta quay nhích bánh đà thì thấy hai xupáp đều nhấp nháy thì lúc này pít tông ở điểm chết trên ta biết được xi lanh số 1 vừa kết thúc kỳ

xả và bắt đầu kỳ hút Căn cứ theo tứ tự nổ của động cơ, ta quan sát các xúp páp hút của các máy song hành

4.2 Lập bảng thứ tự nổ của các động cơ

=> Thứ tự nổ thực tế của động cơ Động cơ 8 xy lanh có các thứ tự nổ như sau:

1 - 8 - 4 - 3 - 6 - 5 - 7 - 2 (sử dụng trên xe của hãng General Motors)

1 - 5 - 4 - 2 - 6 - 3 - 7 - 8 (sử dụng trên xe Ford V - 8)

1 - 3 - 7 - 2 - 6 - 5 - 4 - 8 (sử dụng trên xe Ford V - 8)

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: So sánh động cơ 1 xy lanh và động cơ nhiều xy lanh?

Câu 2: Vẽ sơ đồ kết cấu trục khuỷu và lập bảng thứ tự nổ của động cơ 6 xi lanh xếp hàng dọc có thứ tự nổ 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 và 1 - 4 - 2 - 5 - 3 - 6

Câu 3: Vẽ sơ đồ kết cấu trục khuỷu và lập bảng thứ tự nổ của động cơ 8 xi lanh xếp hàng chữ V có thứ tự nổ 1 - 8 - 4 - 3 - 6 - 5 - 7 - 2 và 1 - 3 - 7 - 2 - 6 - 5 - 4 - 8