Giáo án Cấu tạo động cơ đốt trong - Hoàng Ngọc Dương

321 trang ngocly 1540

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo án Cấu tạo động cơ đốt trong - Hoàng Ngọc Dương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_an_cau_tao_dong_co_dot_trong_hoang_ngoc_duong.pdf

Nội dung text: Giáo án Cấu tạo động cơ đốt trong - Hoàng Ngọc Dương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ ÔTÔ GIÁO ÁN MÔN HỌC CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NGƯỜI SOẠN: HOÀNG NGỌC DƯƠNG NGUYỄN QUỐC SỸ HÀ THANH LIÊM TP. HỒ CHÍ MINH 2006 1
MỤC TIÊU MÔN HỌC CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ Ô TÔ & ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐCĐT CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG PHÁT LỰC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHƯƠNG 4 : HỆ THỐNG BÔI TRƠN CHƯƠNG 5 : HỆ THỐNG LÀM MÁT CHƯƠNG 6 : HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG & DIESEL CHƯƠNG 7 : HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ 2
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ Ô TÔ & ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHƯƠNG 1 : ÔTÔ-ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ÔTÔ 1.1.1 Định nghĩa về ôtô : 1.1.2 Lịch sử ôtô : 1.2 CẤU TẠO CHUNG VỀ ÔTÔ : 1.2.1 Động cơ : 1.2.2 Hệ thống truyền động : 1.2.3 Hệ thống điện : 1.3 - GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.1 Động cơ đốt trong (ĐCĐT): 1.3.2 Động cơ và Động cơ 1.3.3 Các thuật ngữ và khái niệm c 1.3.4 Phân loại và ưu khuyết 1.3.5 Nguyên lý hoạt động của ĐCĐT. 1.3.6 So sánh ưu khuyết điểm của 3
CHƯƠNG 2: CƠ CẤU PHÁT LỰC CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG PHÁT LỰC. 2.1 NHÓM CÁC CHI TIẾT CỐ ĐỊNH. 2.1.1 Thân máy. 2.1.2 Nắp xylanh (Nắp máy). 2.2 NHÓM CÁC CHI TIẾT CHUYỂN ĐỘNG. 2.2.1 Piston. 2.2.2 Chốt piston. 2.2.3 Xecmăng. 2.2.4 Thanh truyền. 2.2.5 Bu lông thanh truyền. 2.2.6 Trục khuỷu 2.2.7 Bánh đà 2.2.8 Các loại ổ đỡ của trục khuỷu 4
CHƯƠNG 3: CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ CHƯƠNG 3 : CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 3.1 CÔNG DỤNG – YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI 3.1.1 Công dụng. 3.1.2 Yêu cầu. 3.1.3 Phân loại. 3.2 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ. 3.2.1 Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap 3.2.2 Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo. 3.3 CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ. 3.3.1 Trục cam. 3.3.2 Con đội. 3.3.3 Đũa đẩy. 3.3.4 Đòn bẩy (cò mổ). 3.3.5 Xupap. 3.3.6 Ống dẫn hướng xupap. 3.3.7 Lò xo xupap. 5
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG BÔI TRƠN CHƯƠNG 4 : HỆ THỐNG BÔI TRƠN 4.1 NHIỆM VỤ CỦA HT BÔI TRƠN VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN 4.2 CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN THƯỜNG DÙNG TRONG Đ.C.Đ.T 4.2.1-Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu. 4.2.2-Phương án bôi trơn cưỡng bức. 4.2.3 Bôi trơn bằng cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu. 4.3 KẾT CẤU CỦA CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN: 4.3.1 Thiết bị lọc dầu nhờn: 4.3.2 Bơm dầu nhờn: 4.3.3 Két làm mát dầu nhờn: 4.3.4 Thông gió hộp trục khuỷu: 6
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG LÀM MÁT CHƯƠNG 5 : HỆ THỐNG LÀM MÁT 5.1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI 5.1.1 Mục đích_ý nghĩa. 5.1.2 Phân loại 5.2 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 5.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 5.2.2 Hệ thống làm mát bằng nước, kiểu đối lưu tự nhiên 5.2.3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức 5.3 KẾT CẤU MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HT LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 5.3.1 Két làm mát 5.3.2 Bơm nước 5.3.3 Aùo nước 7 5.3.4 Van hằng nhiệt
CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CHƯƠNG 6 : HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 6.1 HT NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ DỤNG BỘ CHẾ HOÀ KHÍ : 6.1.1 Tạo hỗn hợp khí trong xylanh 6.1.2 Các bộ phận cơ bản trong HTCCNL động cơ BCHK 6. 2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ : 6.2.1 Lịch sử phát triển 6.2.2 Phân loại và ưu nhược điểm 6.2.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình và thuật toán điều khiển 6.2.4 Hệ thống nhiên liệu trên động cơ phun xăng điện tử : 6.2.5 Các chi tiết trong HTCCNL động cơ EFI 6.3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIEZEL : 6.3.1 Tạo hỗn hợp khí đốt trong xylanh 6.3.2 Phân loại và sơ đồ nguyên lý của HTNL 6.3.3 Các chi tiết trong HTCCNL động cơ Diesel 8
CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ CHƯƠNG 7 : HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ 7.1 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 7.1.1 Nhiệm vụ và sơ đồ hệ thống khởi động tiêu biểu 7.1.2 Máy khởi động 7.1.3 Hệ thống hỗ trợ khởi động cho động cơ diesel 7.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ÔTÔ 7.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 7.2.2 Sơ đồ tổng quát, sơ đồ cung cấp điện và phân bố tải 7.2.3 Máy phát điện 7.2.4 Mạch điện của máy phát điện 9 7.3 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Giáo trình Lý thuyết Cấu tạo động cơ đốt trong – Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM - 2006 2. Giáo trình Cấu tạo Động cơ – Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM – 1999 3. Tài liệu huấn luyện của Toyota (teám, 2,3) 4. 10
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ÔTÔ 1.1.1 Định nghĩa về ôtô : Là một chiếc xe có gắn động cơ để nó có thể tự di chuyển trên đất liền 1.1.2 Lịch sử ôtô : Karl Fredrich Benz (1844-1929) Chiếc Ôtô đầu tiên là một chiếc xe chạy bằng gas do ông Karl Benz người Đức chế tạo khoảng năm 1885 – 1886, có ba bánh, một bánh trước và hai bánh sau. 1
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ Năm 1895 ông Henry Ford, Ransom Olds và một số người khác mở nhà máy sản xuất Ôtô tại đất nước này, đương nhiên những chiếc Ôtô chế tạo đầu tiên này rất thô sơ so với chiếc xe Ransim Olds hiện nay. Herry Ford Dây chuyền sản xuất ôtô đầu tiên Năm 1908 ông đã sản xuất được những chiếc Ôtô với giá cả chấp nhận được do đó nhiều người Hoa Kỳ đã di chuyển bằng Ôtô, đây là kiểu T Ford hay còn gọi là Model T Ford. Model T Ford 2
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2 CẤU TẠO CHUNG VỀ ÔTÔ : 1.2.1 Động cơ : Để động cơ có thể hoạt động được, tốt. Thì ngoài những kết cấu về mặt cơ khí thì nó có mấy hệ thống sau : - Hệ thống cung cấp nhiên liệu - Hệ thống đánh lửa (đối với động cơ xăng) - Hệ thống bôi trơn - Hệ thống làm mát 3
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.1.1. Hệ thống nhiên liệu : Đối với xe chạy Xăng Đối với xe chạy Dầu 4
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.1.2 Hệ thống đánh lửa : Đối với động cơ xăng thí đó là hệ thống đánh lửa Đối với động cơ Diesel thí đó là hệ thống bơm cao áp, kim phun 5
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.1.3 Hệ thống bôi trơn : 1.2.1.4 Hệ thống làm mát : 6
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2 Hệ thống truyền động : 7
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.1. Bộ ly hợp : 8
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.2. Hộp số : 9
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.3. Trục truyền động : (Láp truyền – cardan) 10
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.4. Cầu chủ động – bộ vi sai: 11
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.5. Sườn xe : 12
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.6. Treo xe : (Nhún giảm xóc) 13
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.7. Hệ thống lái : 14
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.8. Hệ thống thắng : 15
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.2.9. Bánh xe : 16
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3 Hệ thống điện : 17
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.1Hệ thống khởi động (starting system): 18
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.2 Hệ thống cung cấp điện (charging system): 19
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.3 Hệ thống đánh lửa (Ignition system): 20
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.4 Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (Lighting ang Signal system): 21
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.5 Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system): 22
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.6 Hệ thống điều khiển động cơ (Engine control system): 23
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.7 Hệ thống điều khiển ô tô: 24
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.2.3.8 Hệ thống điều hòa nhiệt độ (Air conditioning system): 25
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 26
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 27
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 28
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 29
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ CỦNG CỐ CAÂU 1 CAÂU 2 CAÂU 3 KQ XOÙA 3. Ñoäng cô Diesel ñöôïc söû duïng treân xe a. Xe du lòch b. Xe taûi c. Xe moâtoâ d. Xe lam 30
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 31
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3 - GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT VEÀ ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.1 Ñoäng cô ñoát trong (ÑCÑT): 1.3.1.1 Vai troø cuûa ÑCÑT: Nguoàn ñoäng löïc chính daãn ñoäng caùc phöông tieän giao thoâng vaän taûi nhö : oâ toâ, xe maùy, taøu thuûy, maùy bay vaø caùc maùy coâng taùc khaùc (maùy phaùt ñieän, bôm nöôùc, ) Hieän nay nhieàu loaïi ñoäng cô khaùc ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø cheá taïo nhö: ñoäng cô ñieän, tuoác bin khí, tuoác bin nöôùc, ñoäng cô chaïy baèng nhieân lieäu khí, naêng löôïng maët trôøi 1
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.1.2 Lòch söû phaùt trieån cuûa ÑCÑT: 1860, J.J. E. Lenoir (1822-1900- Phaùp) ñaõ cheá taïo ñoäng cô ñoát trong ñaàu tieân baèng söï ñoát chaùy khí ñoát ôû aùp suaát moâi tröôøng, khoâng coù söï neùn hoãn hôïp tröôùc quaù trình chaùy. 1876, Nicolaus A. Otto (1832-1891) Nicolaus August Otto vaø Eugen Langen (1833-1895) taän duïng söï gia taêng aùp suaát trong quaù trình chaùy, ñeå caûi tieán doøng khí naïp. Hieäu suaát nhieät ñaït ñöôïc trong tröôøng hôïp naøy leân ñeán 11%. Sau ñoù, nhaèm naâng cao hieäu suaát nhieät vaø giaûm kích thöôùc ñoäng cô ñoát trong, Otto ñaõ gôïi yù caùc chu trình (naïp, neùn, chaùy daõn nôû vaø thaûi) cho 4 haønh trình piston cuûa ñoäng cô ñoát trong. Eugen Langen 2
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1884, Alphonse Beau de Rochas (1815- 1893) ñaõ moâ taû nguyeân lyù caùc chu trình cuûa ÑCÑT. OÂng cuõng ñöa ra caùc ñieàu kieän nhaèm ñaït hieäu suaát cöïc ñaïi cuûa ñoäng cô ñoát trong nhö : * Theå tích xy lanh toái ña öùng vôùi beà maët bieân toái thieåu * Toác ñoä laøm vieäc lôùn nhaát coù theå ñaït * Taêng tæ soá neùn toái ña * Aùp suaát toái ña keå töø luùc baét ñaàu daõn nôû 1886, Haõng Daimler – Maybach xuaát xöôûng ñoäng cô xaêng ñaàu tieân coù coâng suaát 0,25 maõ löïc ôû soá voøng quay 600 voøng/phuùt. 3
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1892, Rudolf Diesel (1858-1913) ñaõ gôïi yù moät daïng ñoäng cô ñoát trong môùi baèng caùch phun nhieân lieäu loûng vaøo trong khoâng khí saáy noùng. Sau ñoù, hoãn hôïp naøy töï baét chaùy vaø coù hieäu suaát nhieät khoaûng 26%. Loaïi ñoäng cô naøy ñöôïc bieát nhö ñoäng cô Diesel ngaøy nay 1957, Ñoäng cô ñoát trong kieåu piston quay (Ñoäng cô Wankel) ñöôïc cheá taïo raát goïn nheï. 4
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.2 Ñoäng cô vaø Ñoäng cô ñoát trong:: Ñoäng cô noùi chung laø moät thieát bò (maùy) thöïc hieän vieäc chuyeån ñoåi baát kyø moät daïng naêng löôïng naøo ñoù sang cô naêng ñeå daãn ñoäng maùy coâng taùc. Caùc daïng naêng löôïng (Söùùc gioù, söùc nöôùc, Cô naêng ñieän naêng, naêng löôïng Ñoäng cô (daãn ñoäng maët trôøi, hoùa naêng- maùy coâng taùc) nhieät naêng, ) Ñoäng cô nhieät laø moät thieát bò chuyeån ñoåi hoaù naêng do ñoát chaùy (hoaëc oxy hoùa nhieân lieäu) thaønh nhieät naêng vaø bieán nhieät naêng naøy thaønh cô naêng. Ñoát chaùy nhieân lieäu Moâi chaát daõn nôû 1 Moâi chaát tích 2 (hoaù naêng nhieät sinh coâng naêng löôïng naêng) (nhieät naêng cô naêng) 5
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG So saùnh öu vaøkhuyeát ñieåm cuûa hai loaïi ñoäng cô treân: Noäi dung so saùnh Ñoäng cô ñoát trong Ñoäng cô ñoát ngoaøi 1. Hieäu suaát nhieät Cao (30% - 45%) Thaáp ( 15%) 2. T(0C) moâi chaát Cao (25300C) Cao ( 7000C) Goïn, nheï vaøkhoâng coù caùc Naëng neà, coàng keành vì 3. Cuøng coâng suaát Ne thieát bò noài hôi, boä ngöng phaûi coù caùc thieát bò phuï tuï vaø boä quaù nhieät 4. Thôøi gian khôûi ñoäng 3-5 giaây Nhieàu giôø 5. Laøm maùt Duøng ít nöôùc Toán nhieàu nöôùc 6. Nhieân lieäu Ñaéc tieàn Reû tieàn Phaûi trang bò heä thoáng khôûi Ñoäng cô töï khôûi ñoäng khi 7. Quaù trình khôûi ñoäng ñoäng do ñoäng cô khoâng töï aùp löïc hôi nöôùc ñuû lôùn khôûi ñoäng ñöôïc Coâng suaát bò giôùi haïn Coâng suaát ñoäng cô tuabin 8. Coâng suaát ñoäng cô ( 37.000kW) hôi nöôùc coù theå treân 20.000kW 6
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3 Caùc thuaät ngöõ vaø khaùi nieäm cô baûn : 1.3.3.1. Hoøa khí : Laø hoãn hôïp giöõa hôi xaêng vaø khoâng khí troän thaät ñeàu vaø ñuùng tyû leä. ÔÛ ñoäng cô xaêng hoøa khí ñöôïc taïo thaønh ôû beân ngoaøi xy lanh ñoäng cô taïi boä cheá hoøa khí ( carburater). Vì vaäy, khí naïp môùi huùt vaøo xy lanh ñoäng cô xaêng chính laø hoøa khí trong khi ôû ñoäng cô diesel khí naïp môùi chæ laø khoâng khí (thanh khí). 1.3.3.2 Moâi chaát coâng taùc (MCCT): Laø 1 khoái khí trong xy lanh ñoäng cô maø nhôø söï thay ñoåi caùc thoâng soá traïng thaùi (theå tích , aùp suaát vaø nhieät ñoä) cuûa noù, 7
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3.3 Kyø/thì (temps): Laø thôøi gian MCCT thay ñoåi traïng thaùi trong moät haønh trình piston hay trong nöûa voøng quay cuûa truïc khuyûu. 1.3.3.4 Chu kyø (cycle): Laø toaøn theå söï thay ñoåi traïng thaùi (söï thay ñoåi theå tích, aùp suaát vaø nhieät ñoä) cuûa MCCT töø khi môùi ñem vaøo xy lanh cho ñeán luùc ñöôïc xaû ra ngoaøi khí trôøi. 8
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3.5 Ñieåm cheát/töû ñieåm: Laø vò trí cuoái cuøng cuûa piston trong xy lanh maø ôû ñoù noù khoâng theå di chuyeån tieáp ñöôïc nöõa. Taïi vò trí ñoù, vaän toác cuûa piston baèng khoâng vaø piston seõ ñoåi chieàu chuyeån ñoäng. Coù hai ñieåm cheát: ñieåm cheát treân/töû ñieåm thöôïng vaø ñieåm cheát döôùi/töû ñieåm haï: Ñieåm cheát treân (ÑCT): vò trí cuûa piston naèm phía treân xy lanh, xa ñöôøng taâm cuûa truïc khuyûu nhaát. Ñieåm cheát döôùi (ÑCD): vò trí cuûa piston naèm phía döôùi xy lanh, gaàn ñöôøng taâm cuûa truïc khuyûu nhaát. 9
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3.6 Haønh trình piston (khoaûng chaïy S cuûa piston): Laø khoaûng dòch chuyeån cuûa piston giöõa hai ñieåm cheát. A - Haønh trình daøi B - Haønh trình vuoâng C - Haønh trình ngaén 1.3.3.7 Ñöôøng kính xy lanh D (loøng xy lanh) : Laø ñöôøng kính trong cuûa loøng xy lanh. 10
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3.8 Theå tích xy lanh (dung tích xy lanh, Vh): Laø theå tích xy lanh maø piston giaûi phoùng khi di chuyeån töø ÑCT ñeán ÑCD hoaëc ngöôïc laïi. Theå tích coâng taùc ñöôïc tính nhö sau: D 2 V S h 4 Ñoái vôùi ñoäng cô nhieàu xylanh, dung tích xy lanh cuûa ñoäng cô baèng ixVh (i laø soá xy lanh trong ñoäng cô D2 V S i h 4 11
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3.9 Theå tích buoàng chaùy (Vc): Laø theå tích coøn laïi trong xy lanh khi piston ôû ÑCT. Ñoù laø theå tích beù nhaát cuûa xy lanh. 1.3.3.10 Theå tích toaøn boä xylanh (Va): Laø theå tích ôû phía treân piston khi noù naèm ôû ÑCD. Ñoùù laø theå tích lôùn nhaát cuûa xy lanh: Va = Vh + Vc 12
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.3.11 Tyû soá neùn() : Laø tyû soá giöõa theå tích toaøn boä xy lanh chia cho theå tích buoàng chaùy. Tyû soá neùn chæ roõ theå tích xy lanh bò giaûm ñi bao nhieâu laàn, töùc laø theå tích khí trong xy lanh bò eùp nhoû bao nhieâu laàn khi piston ñi töø ÑCD leân ÑCT. Tyû soáù neùn kyù hieäu laø  vaø ñöôïc tính baèng coâng thöùc sau : V V V V  a c h 1 h Vc Vc Vc 13
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.4 Phaân loaïi vaø öu khuyeát ñieåm cuûa ñoäng cô ñoát trong: 1.3.4.1 Theo muïc ñích söû duïng: 1 - Ñoäng cô tænh taïi: maùy phaùt ñieän, duøng daãn ñoäng caùc loaïi bôm: khí, daàu vaø duøng trong noâng nghieäp 2- Ñoäng cô duøng cho oâ toâ, taøu thuyû, maùy bay, 1.3.4.2 Theo nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô ñoát trong: 1- Ñoäng cô duøng nhieân lieäu loûng, nheï: xaêng, benzen, coàn, kerosene 2- Ñoäng cô duøng nhieân lieäu loûng, naëng: Diesel, daàu mazut, 3- Ñoäng cô duøng nhieân lieäu khí: khí thieân nhieân (CNG), khí hoaù loûng (LPG) 4- Ñoäng cô duøng ña nhieân lieäu: duøng caùc loaïi nhieân lieäu loûng töø nheï ñeán naëng 14
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.4.3 Theo ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa ñoäng cô: a-Theo Soá löôïng xy lanh: Ñoäng cô moät xy lanh vaø ñoäng cô nhieàu xy lanh (ñoäng cô 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 xylanh 15
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG b. Caùch boá trí xy lanh ñoäng cô moät haøng xy lanh, ñoäng cô chöõ V, ñoäng cô hình sao, ñoäng cô piston ñoái ñænh. 1. Ñoäng cô moät daõy xy lanh 2. Ñoäng cô ñoái xy lanh 4 5 3. Ñoäng cô ñoái ñænh 4. Ñoäng cô hình sao 5. Ñoäng cô chöõ U 6. Ñoäng cô chöõ V 6 16
CHÖÔNG I : ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG 1.3.4.4 Theo phöông phaùp hình thaønh hoøa khí (hoãn hôïp nhieân lieäu vaø khoâng khí): 6 – Loïc gioù 7 – oáng goùp huùt 8 – Oáng goùp thoaùt 9 – Oáng poâ 1 – Bình xaêng 2 – Ñöôøng daãn nhieân lieäu 3 – Loïc xaêng 4 – Bôm xaêng 5 – Boä cheá hoøa khí 17
CHÖÔNG I : KHAÙI QUAÙT CHUNG VEÀ OÂTOÂ CUÛNG COÁ CAÂU 1 CAÂU 2 CAÂU 3 KQ Ñ uùng XOÙA 3. Ñoäng cô Diesel thöôøng ñöôïc söû duïng treân xe a. Xe du lòch b. Xe taûi c. Xe moâtoâ d. Xe lam 18
CHÖÔNG I : KHAÙI QUAÙT CHUNG VEÀ OÂTOÂ 19
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.5 Nguyên lý hoạt động của ĐCĐT: 1.3.5.1 Động cơ đốt trong hai kỳ: Động cơ hai kỳ là động cơ mà trong đó 1 chu trình công tác (gồm 4 quá trình: hút, nén, nổ và xả) được hoàn thành trong 2 hành trình piston hoặc trong 1 vòng quay của cốt máy (3600). Ở động cơ hai kỳ, cứ mỗi 1 vòng quay cốt máy (trục khuỷu) sẻ có 1 lần hòa khí cháy và giãn nở sinh công. Nói cách khác, trong 2 hành trình lên xuống của piston thì có 1 hành trình sinh công. 1
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.5.1.2 Cấu tạo của động cơ hai kỳ : 1. Bugi 2. Nắp quy-lát 3. Xy lanh 4. Cách gió tỏa nhiệt 5. Lỗ nạp 6. Lỗ thoát 7. Bình giảm thanh, 8. Piston 9. Thanh truyền 10. Cốt máy 11. Bánh đà 12. Cạt-te 13. Bộ chế hòa khí 14. Bình lọc gió 15. Khóa xăng 16. Thùng xăng 2
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.5.1.3 Đặc điểm của động cơ hai kỳ: 1.3.5.1.4 Nguyên lý hoạt động của động cơ hai kỳ • Kỳ thứ nhất • Đây hành trình cháy giản nỡ sinh công và một phần của quá trình thải khí cháy đồng thời nạp hòa khí mới vào xy lanh. Hòa khí bị nén có áp suất và nhiệt độ cao (T 280-3000C), áp suất (p 8-15 atm(kG/cm2)) gặp tia lửa điện phóng ra từ bugi lập tức bốc cháy rất nhanh. Áp lực của khí cháy (môi chất công tác) trong xy lanh tăng vót lên 30-40 atm, đẩy piston đi xuống ĐCD, 3
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG * Kỳ thứ hai (piston đi từ ĐCD đến ĐCT): - Khi piston xuống đến ĐCD, chấm dứt kỳ 1, nhờ quán tính của bánh trớn (bánh đà), piston đổi chiều chạy lên tạo ra áp thấp (chân không) ở cạt-te và hút hòa khí vào. Trong lúc 2 lỗ nạp và thoát chưa đóng, hòa khí tiếp tục nạp vào trong xy lanh, đồng thời khí cháy tiếp tục thoát ra ngoài. - Piston đóng lỗ nạp trước rồi mới đóng lỗ thoát, do đó một phần khí nạp mới (hòa khí có hơi xăng) sẽ bị khí cháy cuốn ra ngoài. Chính vì lý do này, động cơ hay kỳ tiêu hao nhiều xăng hơn động cơ 4 kỳ. 4
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tóm tắt: Kyø thöù nhaát, piston chaïy xuoáng Kyø thöù hai, piston chaïy leân - Chaùy + giaõn nôû sinh coâng - Tieáp tuïc naïp vaø thaûi - EÙp hoøa khí ôû caït-te - Xuù-paùp naïp ñoùng, chaám döùt naïp - Thoaùt khí chaùy - Xuù-paùp thoaùt ñoùng, chaám döùt thoaùt - Naïp khí naïp môùi vaøo trong xy lanh - Huùt hoøa khí (khí naïp môùi) vaøo caït-te Thì thứ nhất Thì thứ hai 5
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.5.2 Động cơ đốt trong 4 kỳ : 1.3.5.2.1 Định nghĩa động cơ đốt trong 4 kỳ (động cơ 4 thì): Là động cơ mà 1 chu kỳ hoàn thành trong 4 hành trình. Nói cách khác, piston phải chạy lên/xuống 4 lần, trục khuỷu quay 2 vòng, trục cam quay 1 vòng. Như vậy, trong động cơ 4 kỳ sau 2 vòng quay trục khuỷu (7200) hoặc 4 hành trình của piston chỉ có 1 hành trình sinh công. - Trong mỗi chu kỳ/chu trình công tác của động cơ đốt trong, ta thấy xảy ra 4 quá trình liên tiếp nhau là: nạp, nén, cháy - dãn nở sinh công và thải. Các quá trình này được lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn (các chu kỳ) trong xy lanh động cơ và thời gian diễn tiến của chúng là như nhau. Vì vậy, ta có thể nói chúng có tính chu kỳ. 7
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.5.2.2 Cấu tạo của động cơ đốt trong 4 kỳ : 1. Cacte trên 2. Bánh răng trục cam 3. Thân xy lanh 4. Supape hút (nạp) 5. Bugi 6. Supape thoát (xả) 7. Quy lát (Culasse, Cylinder head) 8. Piston 9. Thanh truyền (Bielle, Connecting rod) 10. Trục khuỷu (Crankshaft) 11. Cacte dưới Kết cấu của động cơ xăng 4 kỳ 8
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.5.2.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong 4 thì : 1.3.5.2.3.1 Nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết: 1.3.5.2.3.2 Nguyên lý hoạt động theo chu trình thực tế: a. Kỳ hút (hành trình nạp) : Supape nạp mở sớm trước khi piston tới ĐCT, tương ứng với góc quay trục khuỷu từ 30 đến 120 trước ĐCT Và đóng trễ sau khi piston đã qua khỏi ĐCD đi ngược trở lên, tương ứng với góc quay trục khuỷu khoảng từ 300 đến 600 sau ĐCD 9
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG b. Kỳ nén (hành trình nén) : Piston dịch chuyển từ ĐCD tới ĐCT, đồng thời nén hỗn hợp nhiên liệu(hay nén không khí với động cơ Diesel). 10
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG c. Kỳ cháy-giãn nở (hành trình sinh công) : 11
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG d. Kỳ thoát (hành trình thải) : 12
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 13
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 14
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.6 So sánh ưu khuyết điểm của động cơ đốt trong: 1.3.6.1 So sách giữa động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ: STT Ñoäng cô 4 kyø Ñoäng cô 2 kyø 1 - Chu trình coâng taùc ñöôïc thöïc hieän trong 4 - Chu trình coâng taùc ñöôïc thöïc hieän trong 2 haønh haønh trình cuûa piston (hay 2 voøng quay truïc trình cuûa piston (hay 1 voøng quay truïc khuyûu) trong khuyûu) trong ñoù coù 1 haønh trình sinh coâng ñoù coù 1 haønh trình sinh coâng 2 - Mo men quay truïc khuyûu ít ñoàng ñeàu, yeâu - Mo men quay truïc khuyûu ñoàng ñeàu, yeâu caàu baùnh caàu baùnh ñaø naëng hôn vaø coù kích thöôùc ñaø nheï hôn vaø coù kích thöôùc nhoû hôn lôùn hôn 15
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG STT Ñoäng cô 4 kyø Ñoäng cô 2 kyø 3. - Vì 2 voøng quay truïc khuyûu môùi coù 1 haønh - Vì moãi voøng quay truïc khuyûu môùi coù 1 haønh trình sinh coâng neân coâng suaát phaùt sinh cuûa trình sinh coâng neân coâng suaát phaùt sinh cuûa ñoäng cô cuøng kích thöôùc nhoû hôn hoaëc neáu ñoäng cô cuøng kích thöôùc vôùi ñoäng cô 4 kyø lôùn cuøng coâng suaát thì ñoäng cô 4 kyø coù kích thöôùc hôn. Theo lyù thuyeát, coâng suaát naøy lôùn hôn gaáp lôùn vaø naëng hôn: 2 laàn nhöng thöïc teá chæ lôùn hôn 1,75 – 1,85 laàn vì ôû ñoäng cô 2 kyø phaûi daønh 1 phaàn haønh trình sinh coâng cho quaù trình queùt thaûi (chieám töø 3/4 M.n Pe.n.Vh.i Ne Mex ML kW ñeán 8/10 haønh trình ñi xuoáng cuûa piston). 716 , 2 4 kyø 30  2 kyø Trong ñoù: - Taêng chu trình coâng taùc trong 1 ñôn vò thôøi gian Pe :AÙp suaát coù ích trung bình 2 laàn (MN/m2) - Toån thaát theå tích laøm vieäc (coâng taùc) xy lanh n : soá voøng quay truïc khuyûu - Chaát löôïng naïp thaûi xaáu hôn (voøng/phuùt) I : soá xy lanh ñoäng cô Vh : theå tích coâng taùc cuûa xy lanh (lít) 16
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4 - Yeâu caàu laøm maùt vaø boâi trôn ít hôn, möùc ñoä - Moãi voøng quay truïc khuyûu coù moät haønh trình maøi moøn ít hôn vaø coù ñoä beàn tuoåi thoï cao hôn noå vaø sinh coâng neân traïng thaùi nhieät vaø möùc ñoä ma saùt maøi moøn lôùn hôn. Vì vaäy, yeâu caàu laøm maùt boâi trôn cao hôn vaø coù ñoä beàn tuoåi thoï thaáp hôn 5 - Caáu taïo ñoäng cô phöùt taïp hôn vì coù heä thoáng - Ñoäng cô thöôøng duøng heä thoáng queùt thaûi naïp thaûi kieåu xuù-paùp neân coù nhieàu chi tieát ñeå baèng cöûa vaø ñoùng môû baèng chính piston. Do ñieàu khieån xuù-paùp ñoùng môû nhö: baùnh raêng truïc ñoù, coù keát caáu ñôn giaûn hôn, gía thaønh cheá taïo cam, truïc cam, ñeäm ñaåy, ñuõa ñaåy, coø moå reû hôn. Tuy nhieân, ñoäng cô hai kyø cuõng coù loaïi söû duïng cô caáu kieåu xuù-paùp ñeå naïp thaûi) - Hieäu suaát naïp (theå tích): 15-38% - Quaù trình naïp thaûi ñoàng thôøi - Thôøi gian quaù ngaén 17
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6 - Chaát löôïng naïp thaûi toát vì thôøi gian naïp vaø thaûi - Chaát löôïng naïp thaûi keùm vì thôøi gian naïp thaûi daøi hôn ít hôn (chæ trong gaàn moät haønh trình cuûa piston piston tieâu hao nhieàu nhieân lieäu hôn) 7 - Hieäu suaát nhieät cao hôn, coù tính kinh teá cao hôn. - Hieäu suaát nhieät thaáp hôn, chaát löôïng coâng taùc Ñoäng cô coù chaát löôïng coâng taùc ôû soá voøng quay ôû soá voøng quay thaáp xaáu hôn (ñoäng cô deã bò thaáp toát hôn so vôùi ñoäng cô hai kyø cheát maùy hoaëc noå khoâng ñeàu) 8 - Ñoäng cô 4 kyø ñöôïc söû duïng roäng raõi cho nhöõng - Ñoäng cô 2 kyø ñöôïc söû duïng roäng raõi cho loaïi thieát bò ñoøi hoûi tính hieäu quaû cao nhö ñoäng cô nhöõng loaïi thieát bò yeâu caàu giaù thaønh cheá taïo xe oâ toâ, xe taûi maùy keùo, xe bus, maùy coâng noâng thaáp. Ñoäng cô phaûi goïn nheï nhö ñoäng cô xe gaén laâm nghieäp, maùy phaùt ñieän maùy, caùc thieát bò caàm tay hay ñoái vôùi ñoäng cô Diesel coù coâng suaát vaø kích thöôùc lôùn, taøu thuûy vaø xe löûa 18
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.6.2 So sánh giữa động cơ xăng và động cơ Diesel: Thoâng soá so saùnh Ñoäng cô xaêng Ñoäng cô Diesel Ghi chuù  1 - Chu trình nhieät ñoäng - Chu trình Otto (ñaúng tích). - Chu trình Diesel. Nhieân - Cuøng vaø Q1, chu  vaø ñieàu khieän ñoát Hoãn hôïp NL+KK chaùy lieäu töï chaùy do nhieät trình Otto coù t cao hôn. chaùy nhieân lieäu trong nhôø tia löûa ñieän phoùng ra ñoä vaø aùp suaát MCCT Tuy nhieân ñ/c Diesel coù   ñoäng cô töø bugi. Söï chaùy xaûy raát cao cao hôn neân coù t nhanh cao hôn ñ/c xaêng 2 - Nhieân lieäu söû duïng - Duøng xaêng, coù khoái - Duøng Diesel, coù khoâí löôïng rieâng thaáp, tính boác löôïng rieâng cao hôn, tính hôi cao vaø nhieät ñoä töï boác hôi keùm vaø nhieät chaùy cao ñoä töï chaùy thaáp 19
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 - Naïp nhieân lieäu - Hoãn hôïp xaêng vaø KK - Nhieân lieäu aùp suaát - Bôm cap aùp vaø kim hình thaønh trong suoát quaù cao ñöôïc phun thaúng phun trong ñoäng cô trình naïp. Duøng boä cheá vaøo trong buoàng chaùy Diesel ñoøi hoûi coâng hoøa khí ñeå taïo hoãn hôïp ôû gaàn cuoái quaù trình ngheä cheá taïo cao. Do coâng taùc neùn. Duøng bôm cap aùp ñoù, giaù thaønh ñaéc hôn vaø voøi phun ñeå phun so vôùi boä CHK cuûa ñ/c nhieân lieäu xaêng 4 - Ñieàu khieån taûi - Duøng böôùm ga ñeå ñieàu - Duøng thanh raêng BCA chænh löôïng hoãn hôïp khí ñieàu chænh löôïng n.lieäu naïp phun vaøo xy lanh maø khoâng ñieàu chænh khoâng khí huùt vaøo 20
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5 - Tyû leä A/F 10-18 (phaïm vi giôùi haïn 18-100 (phaïm vi giôùi - Ñ/c Diesel coù theå hoøa khí boác hôi nhoû) haïn hoøa khí boác hôi chaùy vôùi hoãn hôïp raát lôùn) loaõng 6 - Phaân boá nhieân lieäu - Tyû leä khoâng khí nhieân - Tyû leä khoâng khí - Ñ/c Diesel hoaït ñoäng lieäu khoâng ñoàng ñeàu nhieân lieäu ñoàng ñeàu vôùi söï caân baèn toát giöõa caùc xy lanh hôn hôn 7 - Tyû soá neùn  7,5-12, giôùi haïn cao bò haïn 13-23, giôùi haïn cao bò - Tính kinh teá cuûa cheá bôûi söï kích noå cuûa haïn cheá bôûi söï taêng ñoäng cô Diesel cao hôn nhieân lieäu troïng löôïng ñoäng cô ñoäng cô xaêng (vöôït quaù giôùi haïn beàn cuûa chi tieát ñoäng cô) 21
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 8 - Hieäu suaát nhieät 20-32%, do ñoäng cô coù tyû 25-45%, do ñoäng cô coù - Ñoäng cô Diesel tieâu soá neùn thaáp tyû soá neùn cao hao it1 nhieân lieäu hôn ñoäng cô xaêng 9 a. Soá voøng quay ñoäng Cao toác: 2000-8000 Toác ñoä thaáp: 400 - Cuøng coâng suaát ñoäng cô n (vg/ph) Cao toác : Vp 16 Trung bình: cô xaêng coù kích thöôùc b. Vaän toác piston (m/s) 400-1200 nhoû hôn ñoäng cô Diesel Cao : 1200-3500 Vp 6-11 10 - Taêng aùp - Bò giôùi haïn do kích noå - Söû duïng nhieàu vaø - Ñ/c taêng aùp coù coâng chæ duøng cho ñoäng cô raát thích hôïp suaát lôùn hôn so vôùi maùy bay ñoäng cô khoâng taêng aùp cuøng kích thöôùc 11 - Nhieät ñoä vaø aùp - Cao, do hieäu suaát nhieät - Thaáp hôn vì tyû soá - Xuù-paùp thaûi cuûa suaát cuûa khí thaûi thaáp vaø tyû soá neùn thaáp giaõn nôû lôùn hôn ñoäng cô xaêng chòu nhieät ñoä cao hôn 22
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 12 - Khôûi ñoäng - Deã hôn - Khoù hôn (tyû soá neùn cao hôn) 13 - Khaû naêng gia toác - Khoâng toát nhöng ñöôïc - Toát vì ñöôïc bôm cao caûi thieän bôûi bôm gia toác aùp ñieàu khieån ôû boä CHK 14 - Khaû naêng cheá taïo - Toát, coù khoù khaên nhöng - Toát, coù khoù khaên ôû - Trong ñieàu khieän coâng khoâng nhieàu ôû boä CHK bôm cap aùp vaø voøi ngheä ôû Vieät Nam hieän vaø heä thoàng ñaùnh löûa phun nay 15 - Suaát tieâu hao nhieân - Ñaày taûi: 285-380 - Ñaày taûi : 220-285 - Neáu coù cuøng coâng lieäu ge (g/kW.giôø) - Ít taûi : toát hôn nhieàu suaát, ñ/c xaêng tieâu hao so vôùi ñ/cô xaêng nhieân lieäu hôn ñ/c Diesel 23
CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 16 - Tính kinh teá cuûa - Giaù xaêng ñaét, maät ñoä - Giaù daàu Diesel thaáp, nhieân lieäu thaáp, löôïng cacbon tính theo löôïng cacbon trong theå khoái löôïng lôùn hôn moät tích lôùn hôn chuùt 17 - Giaù thaønh ban ñaàu - Thaáp, reû hôn - Cao hôn, ñaéc hôn 18 - Giaù thaønh söû duïng - Cao - Thaáp 19 - Tuoåi thoï - Thaáp hôn (vì n cao) - Cao hôn (vì thöôøng laøm vieäc ôû cheá ñoä taûi thaáp hôn ñònh möùc) 20 - Caùc vaán ñeà veà - Coù kích noå taïi vuøng - Kích noå do thôøi gian chaùy cuûa nhieân lieäu hoãn hôïp chöa chaùy, tròc chaùy treã daøi. Trò soá soá octan cao thì nhieät ñoä Cetan, nhieät ñoä töï töï chaùy cao chaùy thaáp 24
CHƯƠNG I : ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CỦNG CỐ CAÂU 1 CAÂU 2 CAÂU 3 KQ XOÙA 3. Ñoäng cô Diesel ñöôïc söû duïng treân xe a. Xe du lòch b. Xe taûi c. Xe moâtoâ d. Xe lam 25
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 26
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Các chi tiết của hệ thống phát lực (cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền) được chia làm hai nhóm: Nhóm các chi tiết không chuyển động (cố định): thân máy (khối xy lanh), nắp máy, ống lót xy lanh, đệm nắp máy và cạc te dầu. Nhóm các chi tiết chuyển động: piston, séc măng, chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà. Cấu tạo chung của trục khuỷu_thanh truyền 1
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.1 NHÓM CÁC CHI TIẾT CỐ ĐỊNH : 2.1.1 Thân máy: 2.1.1.1 Nhiệm vụ: - Thân máy cùng với nắp xy lanh là bệ đỡ rắn chắc cho tất cả các chi tiết của một động cơ, là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm, các chi tiết của động cơ. Cụ thể trên thân máy bố trí xylanh , hệ trục khuỷu và các bộ phận truyền động để dẫn động các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ như trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước, quạt gió 2
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.1.1.2 Vật liệu Thân - Thân máy có thể bằng gang đúc, máy đúc hợp kim nhôm hoặc đuyara. Động liền khối cơ cỡ lớn có thể có thân máy bằng thép tấm dùng kết cấu hàn. 2.1.1.3 Kết cấu 6 - Hầu hết các loại động cơ có công suất vừa và nhỏ, đặc biệt là các động cơ ô Thân máy tô, máy kéo hiện nay đều có thân máy kiểu đúc liền khối là loại thân máy có thân xylanh – xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu và hộp trục được gọi là thân xylanh – hộp trục khuỷu khuỷu . 3
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Đối với động cơ làm mát bằng nước hay bằng dung dịch (chất) làm mát, xung quanh nòng xylanh có các áo nước (bọng nước) là khoảng trống giữa vách ngoài nòng xylanh với vỏ thân máy, ở đó có dung dịch làm mát tuần hoàn để giải nhiệt cho động cơ. Xylanh và nắp quy lát động cơ làm mát bằng gió - Khi thân xylanh làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằng bulong hay gugiong thì thân máy là loại thân máy rời . Kết cấu trên hình a rất phổ biến ở động cơ ô tô, máy kéo . Một số động cơ tàu thủy chỉ dùng một loại gugiong suốt từ nắp xylanh cho đến bề mặt cacte dầu, 4
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Thân máy của động cơ làm mát bằng gió thưòng là thân máy rời. Về mặt nguyên tắc có thể dùng gugiong riêng rẽ hay một gugiong để ghép nắp và thân xylanh với hộp trục khuỷu. Xylanh có thể làm liền với thân hoặc làm rời ở dạng ống lót rồi lắp vào thân . Thân máy đ.cơ làm mát bằng gió - Tùy theo phương pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân máy có kết cấu khác nhau . Những phương pháp thường gặp trong thực tế là : Trục khuỷu treo Trục khuỷu đặt 5
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC + Trục khuỷu treo. Hộp trục khuỷu chia làm hai nửa, nửa dưới là cacte dầu . Thân máy hay toàn bộ động cơ được lắp đặt trên các gối đỡ . Đây là kiểu phổ biến cho động cơ ô tô, máy kéo . + Trục khuỷu đặt. Hộp trục khuỷu cũng chia làm hai nửa, nửa dưới đồng thời là bệ máy . Trục khuỷu và toàn bộ thân máy cùng các chi tiết lắp ráp được đặt trên bệ máy . + Trục khuỷu luồn. Hộp trục khuỷu nguyên khối, do đó khi lắp ráp trục khuỷu vào động cơ phải băng cách luồn. - Theo tình trạng chịu lực khí thể, người ta còn phân biệt thân máy theo các dạng sau : + Thân xylanh hay xylanh chịu lực,(xylanh liền với thân máy ). Lực khí thể tác dụng lên nắp xylanh, qua gugiong nắp máy truyền xuống thân xylanh. + Vỏ thân chịu lực, (xylanh làm rời ở dạng ống lót rồi lắp vào thân máy). Lực khí thể truyền qua gugiong xuống vỏ thân, xy lanh hoàn toàn không chịu lực khí thể. + Gugiong chịu lực, (thân xy lanh và hộp trục khuỷu rời ). Lực khí thể hoàn toàn do gugiong chịu. 6
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Thân máy là chi tiết rất phức tạp, trên đó bố trí các chi tiết của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, cơ cấu phối khí, hệ thống làm mát nhưng quan trọng nhất là xylanh của động cơ. Có thể chia ra một số loại xy lanh như sau : + Xy lanh liền với thân máy. Thân máy có độ cứng vững cao, được làm mát tốt do tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát hay không khí . Tuy nhiên, đối với động cơ làm mát bằng nước, do kết cấu hộp kín nên khó đúc. Ngoài ra toàn bộ thân máy đều dùng vật liệu tốt như vật liệu xy lanh nên lãng phí. loại thân máy này được dùng chủ yếu trong động cơ cỡ nhỏ có áp suất và nhiệt độ không cao. 7
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC + Lót xy lanh khô. Lót xy lanh bằng vật liệu chất lượng cao được ép vào lỗ xylanh. Sau khi ép có gờ nhô lên để khi lắp với đệm nắp máy sẽ kín khít hơn. Phương pháp này không lãng phí vật liệu, thân máy có độ cứng vững cao, nhưng truyền nhiệt ra môi chất làm mát khó khăn hơn. Để tiết kiệm vật liệu hơn nữa, một số động cơ chỉ có lót xylanh ở phần trên (buồng cháy). + Lót xylanh ướt. Xylanh đươc chế tạo rời rồi lắp vào thân máy. Gờ vai xylanh cũng được lắp nhô lên như loại trên để đảm bảo kín khít. Nước làm mát bao quanh xylanh nên hiệu quả làm mát tốt. Do có dạng hộp rỗng nên thân máy dễ đúc. Tuy nhiên cũng chính vì rỗng hở nên độ cứng vững của thân máy không cao. Ngoài ra phải giải quyết bao kín xylanh để tránh lọt nước làm mát xuống cacte dầu. 8
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.1.2 Nắp xylanh (Nắp máy) 2.1.2.1 Vai trò - Nắp xylanh đậy kín một đầu xy lanh, cùng với piston, sécmăng và xylanh tạo thành buồng cháy. Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xylanh như bugi, vòi phun, cụm xupap, cơ cấu giảm áp hỗ trợ khởi động Ngoài ra, trên xylanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn Do đó kết cấu của nắp xylanh rất phức tạp. 9
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.3.2.2 Điều kiện làm việc - Điều kiện làm việc của nắp xylanh rất khắc nghiệt như nhiệt độ rất cao, áp suất khí thể rất lớn và bị ăn mòn hoá học bởi các chất ăn mòn trong sản phẩm cháy. 2.3.2.3 Vật liệu - Nắp xylanh động cơ diesel làm mát bằng nước đều đúc bằng gang hợp kim, dùng khuôn cát. Còn nắp xylanh của động cơ làm mát bằng gió thường chế tạo bằng hợp kim nhôm dùng phương pháp đúc hoặc phương pháp rèn đập (ví dụ: nắp xylanh động cơ máy bay). - Nắp xylanh động cơ xăng thường dùng hợp kim nhôm, có ưu điểm là nhẹ, tản nhiệt tốt, giảm được khả năng kích nổ. Tuy nhiên sức bền cơ và nhiệt thấp hơn so với nắp xylanh bằng gang. 10
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.3.2.4 Kết cấu * Nắp xylanh động cơ xăng có kết cấu tùy thuộc vào kiểu buồng cháy, số xupap, cách bố trí xupap và bugi, kiểu làm mát (bằng nước hay bằng gió) cũng như kiểu bố trí đường nạp và đường thải. - Động cơ dùng cơ cấu phối khí kiểu xupap treo có xupap nạp hơi lớn so với xupap thải. Bugi đặt bên hông buồng cháy, khoảng cách từ bugi đến điểm xa nhất của buồng cháy gần bằng đường kính xylanh. Vách buồng cháy được làm mát tốt bằng các khoang nước để tránh kích nổ. Ngoài ra, trên nắp xylanh còn có khoang để luồn đũa đẩy dẫn động xupap và các lỗ nhỏ để dẫn nước làm mát ừ thân máy lên cũng như một số lỗ có đường kính lớn hơn để lắp gugiong nắp máy. Đỉnh piston có thể lồi lên trong buồng cháy có tác dụng tạo xoáy lốc nhẹ trong quá trình nén taọ điều kiện thuận lợi cho quá trình sau này. 11
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Động cơ dùng cơ cấu phối khí xupap đặt. Toàn bộ chi tiết của cơ cấu phối khí bố trí ở thân máy nên nắp máy có cấu tạo rất đơn giản. Theo lý thuyết về kích nổ, thời gian lan tràn màng lửa từ bugi đến những vùng xa bugi nhất là dài nhất nên tại những vùng này dễ phát sinh kích nổ. Do đó những điểm xa nhất của buồng cháy được bố trí cách đều tâm bugi (với bán kính R) cũng có tác dụng giảm xác suất xảy ra. Mặt khác, nói chung trong buồng cháy động cơ, xupap thải là nơi nóng nhất nên dễ là nguyên nhân gây kích nổ, bugi bố trí gần xupap thải nên thời gian lan tràn màng lửa từ bugi đến xupap thải ngắn hơn thời gian cháy trễ của hỗn hợp cục bộ tại đây, do đó có tác dụng chống kích nổ. Tuy nhiên, nhiệt độ của bugi rất cao. 12
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Nắp xylanh động cơ diesel so với nắp xylanh của động cơ xăng nói chung phức tạp hơn. Trên nắp xylanh phải bố trí các đường nạp, thải, cụm xupap của cơ cấu phối khí xupap treo, ngoài ra còn rất nhiều chi tiết như vòi phun, buồng cháy phụ, van khí nén, van giảm áp, bugi sấy - Nói chung, kết cấu nắp xylanh tùy thuộc vào từng loại động cơ cụ thể, trước hết phụ thuộc vào kiểu hình thành khí hỗn hợp của động cơ hay kiểu buồng cháy của động cơ. - Điều kiện làm việc của nắp xylanh động cơ diesel rất nặng nề, cụ thể là nhiệt độ cao, áp suất lớn. Vì vậy, đối với động cơ nhiều xylanh, nắp xylanh có thể làm rời cho từng xylanh hoặc chung cho một vài xylanh để tăng độ cứng vững. 13
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Nắp xylanh động cơ làm mát bằng gió: chịu ứng suất nhiệt lớn nhất. Cũng giống như xylanh, nắp xylanh đều được làm rời và lắp với hộp trục khuỷu bằng các gugiong. Trên nắp xylanh có các gân tản nhiệt với chiều cao khoảng 14 - 20mm. Nắp xylanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm.` 14
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2 NHÓM CÁC CHI TIẾT CHUYỂN ĐỘNG 2.2.1 Piston 2.2.1.1 Vai trò - Vai trò chủ yếu của piston là cùng với các chi tiết khác như xylanh, nắp xylanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí. Ngoài ra ở một số động cơ 2 kỳ, piston còn có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và thải của cơ cấu phối khí. 15
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.1.1 Điều kiện làm việc Điều kiện làm việc của piston rất khắc nghiệt, cụ thể là : * Tải trọng cơ học lớn và có chu kỳ : * Aùp suất lớn, có thể đến 120 kg/cm2 * Tải trọng nhiệt cao : - Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ 2200 – 28000 K nên nhiệt độ đỉnh piston có thể đến 500 – 8000 K. Do nhiệt độ cao piston bị giảm sức bền, bó kẹt, nứt, làm giảm hệ số nạp, gây kích nổ * Ma sát lớn và ăn mòn hóa học : Do có lực ngang N nên giữa piston và xylanh có ma sát lớn. Điều kiện bôimtrơn tại đây rất khó khăn, thông thường chi 3 bằng vung té nên khó bảo đảm bôi trơn hoàn hảo. Mặt khác do thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy có các chất ăn món như các hơi axít nên piston còn chịu ăn mòn hóa học. 16
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.4.1.3 Vật liệu chế tạo + Gang + Thép + Hợp kim nhôm 2.4.1.4 Kết cấu - Để thuận lợi phân tích kết cấu, có thể chia những piston thành những phần như đỉnh, đầu, thân và chân piston, mỗi phần đều có nhiệm vụ riêng và những đặc điểm kết cấu riêng. + Đỉnh piston. Đỉnh piston có nhiệm vụ cùng với xylanh, nắp xylanh tạo thành buồng cháy. Về mặt kết cấu có các loại đỉnh piston sau: 17
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. 18
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Đỉnh bằng (hình a), diên tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản. Kết cấu này được sử dụng trong động cơ diesel buồng cháy dự bị và buồng cháy xoáy lốc . * Đỉnh lồi (hình b) có sức bền lớn. Đỉnh mỏng nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn. Loại dỉnh này thường được dùng trong động cơ xăng 4 kỳvà 2 kỳ xupap treo, buồng cháy chỏm cầu. Còn trên (hình d) 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 dòng khí quét lên sát nắp xylanh rồi vòng xuống ra cửa thải, nhằm mục đích quét sạch buồng cháy. * Đỉnh lõm : (hình c) 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 được dùng trong 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 cấâu buồng cháy phải thỏa mãn ccác yêu cầu sau đây tuỳ từng trường hợp cụ thể 19
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC + Đầu piston . Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân vì thân là đường dẫn hướng của piston . Kết cấu đầu piston phải bảo đảm những yêu cầu sau : * Bao kín tốt cho buồng cháy nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu bôi trơn từ cacte sục lên buồng cháy. Thông thường người ta dùng xecmăng để bao kín. Có hai loại xecmăng là xecmang khí để bao kín buồng cháy và xécmăng dầu để ngăn dầu sục lên buồng cháy. Số xecmăng tùy thuộc vào loại động cơ * Tản nhiệt tốt cho piston vì phần lớn nhiệt của piston truyền qua xecmăng cho xylanh đến môi chất làm mát. Để tản nhiệt tốt thường dùng các kết cấu đầu piston sau : - Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính R lớn. - Dùng gân tản nhiệt ở dưới đỉnh piston. - Dùng rãnh ngăn nhiệt để giảm lượng nhiệt truyền cho xecmăng thứ nhất. - Làm mát đỉnh piston, trong những động cơ cỡ lớn, đỉnh piston rỗng được làm mát bằng dầu lưu thông 20
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Sức bền cao. Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta thiết kế các gân trợ lực . - Thân piston có nhiệâm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh. * Chiều cao h của thân được quyết định bởi điều kiện áp suất tiếp xúc, do lực ngang N gây ra, phải nhỏ hơn áp suất tiếp xúc cho phép * Vị trí tâm chốt được bố trí sao cho piston và xylanh mòn đều, đồng thời giảm va đập và gõ khi piston đổi chiều. Một số động cơ có tâm chốt piston lệch với tâm xylanh một 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. 21
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Chống bó kẹt piston. Có nhiều nguyên nhân gây bó kẹt piston trong xylanh cụ thể do : + 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 giãn nở dài lớn nên càng dễ xảy ra bó kẹt. 22
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Để khắc phục hiện tượng bó kẹt piston người ta sử dụng những biện pháp sau: + Chế tạo thân piston có dạng ôvan, trục ngắn trùng với tâm chốt . + Tiện vát hai mặt ở bệ chốt chỉ để lại một cung = 90 - 1000 để chịu lực mà không ảnh hưởng nhiều đến phân bố lực. + Xẻ rãnh giãn nở trên thân piston. Khi xẻ rãnh gười ta không xẻ hết để đảm bảo độ cứng vững cần thiết và thường xẻ chéo để tránh cho xylanh bị gờ xước 23
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC + Chân piston. Hình vẽ bên là một kết cấu điển hình của chân piston. Theo kết cấu này, chân có vành đai để tăng độ cứng vững. Mặt trụ a cùng với mặt đầu chân piston là chuẩn công nghệ khi gia công là nơi điều chỉnh trọng lượng của piston sao cho đồng đều giữa các xylanh. Độ sai lệch về trọng lượng đối với động cơ ô tô máy kéo không quá 0,2 – 0,6% còn ở động cơ tĩnh tại và tàu thủy giới hạn này là 1 – 1,5%. 24
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.2 Chốt piston 2.2.2.1 Vai trò - Chốt piston là chi tiết nối piston và thanh truyền. Tuy có kết cấu đơn giản nhưng chốt piston có vai trò rất quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ. 2.2.2.2 Điều kiện làm việc - Chốt piston chịu lực va đập, tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bôi trơn khó khăn. 25
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.2.3 Vật liệu chế tạo - Chốt piston thường được chế tạo từ thép ít cacbon và thép hợp kim có các thành phần hợp kim như crom, mănggan với thành phần cacbon thấp. Để tăng độ cứng cho bề mặt – tăng sức bền mỏi – chốt được thấm than, xianua hóa, hoặc tôi cao tần và được mài bóng. 2.2.2.4 Kết cấu và các kiểu lắp ghép - Đa số các chốt piston có kết cấu đơn giản như dạng trụ rỗng. Các mối ghép giữa chốt piston và piston, thanh truyền theo hệ trực để đảm bảo lắp ghép dễ dàng. Trong thực tế có ba kiểu lắp ghép sau : 26
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Cố định chốt piston trên bệ chốt. 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 để tăng chiều rộng đầu nhỏ thanh truyền , giảm được áp suất tiếp xúc của mối ghép này. Tuy nhiên, mặt phảng chịu lưc của chốt piston không thay đổi nên tính chịu mỏi của chốt kém. 27
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh truyền . 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 thu hẹp 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. 28
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 29
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Lắp tự do ở cả hai mối ghép. Tại hai mối ghép đều không có kết cấu hãm. Khi lắp ráp, 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 dôi (0,01  0,02mm đối với động cơ ô tô máy kéo). Trong quá trình làm việc, do nhiệt độ cao, piston bằng hợp kim nhôm giãn ra nhiều hơn chốt piston bằng 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 mỏi 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 kềm có mặt cầu. Trước khi lắp chốt vào bệ chốt nên ngâm piston trong dầu hoặc trong nước nóng để lắp ráp dễ dàng. 30
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ CỦNG CỐ CAÂU 1 CAÂU 2 CAÂU 3 KQ Ñ uùng XOÙA 3. Ñoäng cô Diesel thöôøng ñöôïc cheá taïo theo phöông phaùp naøo sau ñaây a. Reøn b. Ñuùc c. Daäp noùng d. Haøn 31
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 32
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.3 Xecmăng 2.2.3.1 Vai trò - Xecmăng khí làm nhiệm vụ bao kín tránh lọt khí còn xecmăng dầu ngăn dầu bôi trơn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy. 2.2.3.2 Điều kiện làm việc - Cũng như piston, xecmăng chịu tải trọng cơ học lớn, nhất là xecmăng đầu tiên - Cụ thể là áp suất của khí cháy rất lớn như đã trình bày ở phần điều kiện làm việc của piston, ngoài ra xecmăng còn chịu lực quán tính lớn, có chu kỳ và va đập. Đồng thời, phải kể đến nhiệt độ cao, ma sát lớn, ăn mòn hoá học và ứng suất uốn ban đầu khi lắp ráp xecmăng vào rãnh ở piston. 1
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.3.3 Vật liệu chế tạo - Một yêu cầu rất quan trọng đôi với vật liệu chếtaọ xecmăng là phải bảo đảm độ đàn hồi ở nhiệt độ cao và chịu mòn tốt. Hầu hết xecmăng được chế tạo bằng gang xám pha hợp kim. Vì xecmăng đầu tiên chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất nên ở một số động cơ xecmăng khí đầu tiên, được mạ crôm xốp có chiều dày 0,03  0,06mm có thể tăng tuổi thọ của xecmăng này lên 3 đến 3,5 lần. 2
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.3.4 Kết cấu - Xecmăng khí: Loại tiết diện chữ nhật có kết cấu đơn giản nhất,dễ chế tạo, nhưng có áp suất riêng không lớn, thời gian rà khít với xylanh sau khi lắp ráp lâu. Loại có mặt côn =15 - 30’ có áp suất tiếp xúc lớn và có thể rà khít nhanh chóng với xylanh, tuy nhiên chế tạo phiền phức và phải đánh dấu khi lắp sao cho khi xecmăng đi xuống sẽ có tác dụng như một lưỡi cạo để gạt dầu. Để có được ưu điểm trên mà tránh những điều phiền phức đã nêu người ta đưa ra kết cấu tiết diện không đối xứng bằng cách tiện vát tiết diện xecmăng. Khi lắp vào piston và xylanh, do có sức căng nên xecmăng bị vênh đi nên có tác dụng như một mặt côn . Kết cấu miệng sécmăng khí 3
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Khi lắp ráp phải chú ý : nếu vát phía ngoài thì phải lắp hướng xuống phía dưới còn vát phía trong thì phải lắp hướng lên buồng cháy, nhằm tránh hiện tượng giảm lực căng của xecmăng do áp suất cao của khí lọt từ buồng cháy. Loại hình thang – vát có tác dụng giũ muội than khi xecmăng co bóp do đường kính xylanh không hoàn toàn đồng đều theo phương dọc trục, do đó tránh được hiện tượng bó kẹt xecmăng trong rãnh của nó. Về kết cấu miệng, loại thẳng dễ chế tạo nhưng dễ lọt khí và sục dầu qua miệng. Loại vát có thể khắc phục phần nào những nhược điểm trên. Loại bậc bao kín rất tốt, nhưng khó chế tạo. 4
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Xecmăng dầu. Nếu chỉ có xecmăng khí thì có hiện tượng “bơm” dầu lên buồng cháy qua khe hở mặt đầu xecmăng trong rãnh xecmăng khi piston đổi chiều chuyển động. Dầu sẽ bị cháy, kết muội và tiêu hao nhiều dầu bôi trơn.Xecmăng dầu làm nhiệm vụ ngăn dầu và ngoài ra dàn đều dầu trên mặt xylanh. Thông thường ở rãnh xecmăng dầu của piston có rãnh thoát dầu. Kết cấu tiết diện xecmăng dầu có dạng lưỡi dao cạo gạt dầu thường ngặp trong thực tế. Dầu gạt về sẽ theo các lỗ khoan trên piston rơi xuống cacte dầu. Kết cấu xecmăng dầu 5
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Xecmăng dầu. The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. 6
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 7
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 8
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.4.3 Thanh truyền 2.4.3.1 Vai trò Thanh truyền là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu 2.4.3.2 Điều kiện làm việc Thanh truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm piston và lực quán tính của bản thân thanh truyền. Các lực trên đều là các lực tuần hoàn và đập. 2.4.3.3 Vật liệu chế tạo Đối với động cơ tĩnh tại và động cơ tàu thủy tốc độ thấp, người ta dùng thép ít cacbon hoặc thép cacbon trung bình như C30, C35, C45. Đối với động cơ ô tô máy kéo và động cơ tàu thủy cao tốc, người ta dùng thép cacbon trung bình như C4, C45 hoặc thép hợp kim crom, niken. Còn đối với động cơ cao tốc và cường hóa như động cơ ô tô du lịch, xe đua người ta dùng thép hợp kim đặc biệt có nhiều thành phần hợp kim như măng gan, niken, vônphram 9
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.4.3.4 Kết cấu Người ta chia kết cấu thanh truyền làm ba phần là đầu nho, đầu to và thân thanh truyền. Sau đây ta xét kết cấu từng phần cụ thể. + Đầu nhỏ * Khi chốt piston lắp tự do với đầu nhỏ thanh truyền, trên đầu nhỏ thường phải có bạc lót (hình a). The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. Đối với động cơ ô tô máy kéo thường là động cơ cao tốc, đầu nhỏ thường mỏng để giảm trọng lượng. Ở một số động cơ người ta thường làm vấu lồi trên đầu nhỏ để điều chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xylanh (hình b). 10
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Để bôi trơn bạc lót và chốt piston có những phương án như dùng rãnh hứng dầu (hình c) hoặc bôi trơn cưỡng bức do dẫn đầu từ trục khuỷu dọc theo thân thanh truyền (hình a). Ở động cơ hai kỳ, do điều kiện bôi trơn khó khăn, người ta làm các rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ(hình d). Cũng chính vì bôi trơn khó khăn nên ở một số động cơ người ta dùng bi kim thay cho bạc lót (hình e). Khi đó lắp ráp thanh truyền với chốt piston và piston khá phức tạp. Bạc lót đầu nhỏ thanh truyền thường bằng đồng thanh hoặc thép có tráng hợp kim chống mòn. Bạc lắp có độ dôi vào đầu nhỏ rồi được doa đạt kích thước chính xác lắp ghép. * Khi chốt pittông cố định trên đầu nhỏ thanh truyền, đầu nhỏ phải có kết cấu kẹp chặt như ở hình. 11
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC + Thân thanh truyền Tiết diện thân thanh truyền thường thay đổi từ nhỏ đến lớn kể từ đầu nhỏ đến đầu to. Tiết diện tròn (hình a) có dạng đơn giản, có thể tạo phôi bằng rèn tự do, thường được dùng trong động cơ tàu thủy. Loại này không tận dụng vật liệu theo quan điểm sức bền đều. Loại tiết diện chữ I (hình b) có sức bền đều theo hai phương, được dùng rất phổ biến, từ động cơ cỡ nhỏ đến động cơ cỡ lớn và được tạo phôi bằng phương pháp rèn khuôn. Loại tiết diện hình chữ nhật, ô van (hình c và d) có ưu điểm là dễ chế tạo,thường được dùng ở động mô tô, xuồng máy cỡ nhỏ. Các loại tiết diện thân thanh truyền 12
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC + Đầu to thanh truyền Để lắp ráp với trục khuỷu một cách dễ dàng, đầu to thanh truyền thường được cắt làm hai nửa và lắp ghhép với nhau bằng bulong hay vít cấy. Do đó bạc lót cũng phải chia làm hai nửa và phải được cố định trong trong lỗ đầu to thanh truyền. Hình bên thể hiện một dạng kết cấu này được gọi là kiểu vấu lưỡi gà. Do đầu to thanh truyền chia làm hai nửa, ở một số động cơ, người ta lắp một số đệm bằng thép mềm ở bề mặt phân cách. Khi sửa chữa lớn, sẽ lấy bớt các tấm đệm này ra rồi tiến hành doa hoặc cạo rà lại bạc lót. Phương pháp này chỉ dùng vơí những động cơ có tính đơn chiếc. 13
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC . Ngoài ra khi lắp đệm ở bề mặt phân cách sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên chi tiết lắp ghép nối hai nửa đầu to là bulong hay là gugiong thanh truyền, vì khi đó độ cứng của mối ghép sẽ giảm. Đối với động cơ cỡ lớn, để tiện khi chế tạo, người ta chế tạo đầu to thanh truyền riêng rồi lắp với thân thanh truyền. Bề mặt lắp ghép giữa thân và đầu to thanh truyền được lắp các tấm đệm thép dày 5 – 20mm để có thể điều chỉnh tỷ số nén cho đồng đều giữa các xylanh. 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 để đút lọt vào xylanh khi lắp ráp. Khi đó mối ghép sẽ phải có kết cấu chịu lực cắt thay cho bulong thanh truyền như vấu hoặc răng khí. Còn thông thường đầu to thanh truyền được cắt thành hai nửa như hình bên. 14
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.5 Bu lông thanh truyền 2.2.5.1 Vai trò Bulông thanh truyền là chi tiết ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền. Nó có thể ở dạng bulông hay vít cấy (gugiông),tuy có kết cấu đơn giản nhưng rất quan trọng nhưng phải được quan tâm khi thiết kế và chế tạo. Nếu bu lông thanh truyền do nguyên nhân nào đó . 2.2.5.2 Điều kiện làm việc Bulông thanh truyền khi làm việc chịu các lực như lực xiết ban đầu, lực quán tính của nhóm piston – thanh truyền không kể nắp đầu to thanh truyền. Những lực này đều là các lực có chu kỳ cho nên bulong thanh truyền phải có sức bền mỏi cao. 15
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.5.3 Vật liệu chế tạo Bulong thanh truyền thường được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần crom, mănggan, niken Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu bulong thanh truyền có hàm lượng kim loại quý càng nhiều. 16
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.5.4 Kết cấu Hai nửa đầu to được định vị bằng mặt trụ của bu lông. Đầu bu long có mặt vát A để chống xoay khi lắp ráp. Còn mặt vát B có tác dụng làm 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 bulong để tránh cho bulong bị uốn.Bán kính góc lượn của các phần chuyển tiếp nằm trong khoảng 0,2  1 mm nằm giảm tập trung ứng suất. Phần nối giữa thân và ren thường làm thắt lại để tăng độ dẻo của bulong . Đai ốc có kết cấu đặc biệt để ứng suất trên các ren đồng đều. Ren được tạo thành bằng các phương pháp gia công không phoi như lăn, cán. Ngoài ra bulong thanh truyền còn đươc tôi, ram và xử lý bề mặt bằng phun cát, phun bi để đạt độ cứng HRC 26 - 32. Khi lắp ghép phải dùng cờ lê lực kế để đảm bảo để đảm bảo mômen xiết đúng quy định của nhà chế tạo. 17
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.6 Trục khuỷu Đây là chi tiết rất quan trọng và chiếm tỷ trọng khá lớn, có thể đến 25  30% giá thành động cơ 2.2.6.1 Vai trò Trục khuỷu nhận lực tác dụng từ piston tạo momen 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 nén cũng như trao đổi khí trong xylanh. 18
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.6.2 Điều kiện làm việc Trục khuỷu chịu lực T,Z do lực khí thể và và lực quán tính của nhóm piston – thanh truyền gây ra. Ngoài ra trục khuỷu còn chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của các bản thân trục khuỷu và của thanh truyền. Những lực này gây uốn, xoắn, dao động xoắn và dao dộng ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ. 19
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.6.3 Vật liệu và phương pháp chế tạo. Trục khuỷu của động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thủy và tĩnh tại thường được chế tạo bằng thép cacbon trung bình như thép C35, C40, C45. Còn trục khuỷu của động cơ cao tốc thường dùng thép hợp kim crôm, niken. Động cơ cường hóa như ở xe đua, xe du lịch, trục khuỷu được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần măng gan, vôn phram . Thép cac bon có ưu điểm là rẻ và có hệ số ma sát trong lớn nên giảm dao động xoắn tốt nên sức bền không cao bằng thép hợp kim. Phôi trục khuỷu bằng thép thường tạo bằng phương pháp rèn khuôn hoặc rèn tự do. Sau đó phôi được ủ và thường hóa trước khi gia công cơ. Tiếp theo gia công cơ thô, trục khuỷu đươc nhiệt luyện và xử lý bề mặt rồi gia công lần cuối như mài các ổ trục. Với kiểu tạo phôi bằng phương pháp rèn, lượng dư gia công cơ thường khá lớn. Nếu tạo phôi bằng phương pháp đúc thì lượng dư gia công cơ ít hơn. Tuy nhiên, sức bền của trục khuỷu nhận được từ phương pháp đúc không cao bằng khi dùng phương pháp rèn. 20
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Gang graphit cầu : Gang cầu có đặc điểm rất dễ đúc và rẻ. Ngoài ra do có cacbon ở dạng graphit cầu nên ma sát trong lớn, chịu mòn tốt và không nhạy cảm với ứng suất tập trung. Khi đúc tạo phôi có thể đúc được phôi có hình dạng phức tạp như yêu cầu thiết kế đề ra nhằm bảo đảm sức bền đều trên toàn bộ trục khuỷu. Tuy nhiên khó khăn lớn nhất khi chế tạo trục khuỷu bằng gang cầu là cầu hóa. 21
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.6.4 Kết cấu Kết cấu trục khuỷu phụ thuộc trước hết vào loại trục khuỷu. Người ta phân chia trục khuỷu thành một số loại sau : * Trục khuỷu ghép và trục khuyủ nguyên. • - Trục khuỷu ghép là trục gồm nhiều chi tiết được lắp với nhau. Loại trục khuỷu này được dùng nhiều trong động cơ cỡ lớn, động cơ đồng gam và đôi khi dùng trong động cơ cỡ nhỏ như động cơ xe máy. - Trục khuỷu nguyên 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. Trục khuỷu ghép Trục khuỷu nguyên 22
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC * Trục khuỷu đủ cổ và trục khuỷu trốn cổ. Gọi số xylanh của động cơ là z và số ổ đỡ là i . Nếu trục khuỷu có số ổ đỡ là i = z + 1, tức là giữa hai xylanh liên tiếp nhau luôn có một ổ đỡ thì được gọi là trục khuỷu đủ cổ. Còn nếu i < z + 1 thì trục khuỷu được gọi là trục khuỷu trốn cổ. Thông thường ở trục khuỷu trốn cổ i = z/2 + 1. Hình dưới mô tả trục khuỷu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh, trốn cổ chỉ có 3 ổ đỡ. 23
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Đầu trục khuỷu Đầu trục lắp vấu để quay trục khi cần thiết hoặc để khởi động bằng tay quay (maniven). Trên đầu tục khuỷu thường có then để lắp puli dẫn động quạt gió, bơm nước cho hệ thống làm mát, đĩa giảm dao động xoắn (nếu có) và lắp bánh răng trục khuỷu. Bộ truyền bánh răng từ trục khuỷu để dẫn động trục cam phối khí và bơm cao áp (của động cơ diesel) hoặc bộ chia điện đánh lửa (của động cơ xăng ) Và bơm dầu của hệ thống bôi trơn. 24
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 25
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Cổ khuỷu (Cổ trục chính) Cổ trục khuỷu được gia công và xử lý bề mặt đạt độ cứng và độ bóng cao. Phần lớn các động cơ có cổ trục cùng một đường kính. Đặc biệt có động cơ, thường là động cơ cỡ lớn, với đường kính cổ trục lớn dần từ đầu đến đuôi trục khuỷu để có sức bền đều. Tuy nhiên nó sẽ rất phức tạp vì có nhiều bạc lót hoặc ổ đỡ có đường kính khác nhau. Cổ khuỷu thường rỗng để làm rãnh dẫn đầu bôi trơn đến các cổ và chốt khác của trục khuỷu. 26
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 27
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Chốt khuỷu (Cổ biên) Chốt khuỷu cũng phải được gia công và xử lý bề mặt để đạt độ cứng và độ bóng cao. Đường kính chốt thường nhỏ hơn đường kính cổ, nhưng cũng có những trường hợp động cơ cao tốc – do lực quán tính lớn – đường kính chốt khuỷu có thể bằng đường kính cổ khuỷu. Trong trường hợp đầu to thanh truyền làm liền khối lắp ổ bi kim ở một số động cơ hai kỳ, do phải lắp lồng thanh truyền từ đầu trục khuỷu nên dường kính chốt phải lớn hơn đường kính cổ. Cũng như cổ khuỷu, chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lượng và chứa dầu bôi trơn. Để dẫn dầu bôi trơn lên bề mặt chốt khuỷu có các phương pháp kết cấu. 28
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 29
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Dầu bôi trơn thường được dẫn từ thân máy đến các cổ trục khuỷu, rồi theo các đường rãnh trong cổ, má khuỷu dẫn lên chốt khuỷu. Vị trí lấy dầu ra bôi trơn chốt khuỷu thuận lợi nhất là vị trí mà tại đó áp suất tiếp xúc nhỏ nhất, nhưng chi tiết kiểu này khó gia công. Do lực ly tâm, các cặn bẩn chứa trong dầu bôi trơn văng ra xa tâm quay nên nhờ có ống nhỏ dầu sạch ở phía trong khoang rỗng của chốt được dẫn ra bôi trơn. Do trục khuỷu có các khoang chứa dầu nên khi khởi động phải có thời gian để dầu điền đầy các khoang. Để nhanh chóng đưa dầu lên bôi trơn lên bề mặt trục khuỷu, người ta dùng ống dẫn lắp ép trong trục khuỷu, tuy nhiên dầu không được lọc sạch thêm nhờ hiệu ứng ly tâm như đã nói ở trên. 30
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 31
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC Má khuỷu Má khuỷu đơn giản và dễ gia công nhất là có dạng chữ nhật và dạng tròn. 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. má khuỷu ô van có sức bền đều hơn . Để tránh tập trung ứng suất, giữa má và cổ khuỷu, chốt khuỷu thường có các bán kính chuyển tiếp r 32
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 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 . • * Cân bằng một phần lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp I. Thông thường người ta cân bằng một nửa lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp I của nhóm piston – thanh truyền . * Giảm tải trọng tác dụng cho một cổ khuỷu * Đối trọng còn là nơi để khoan bớt các khối lượng khi cân bằng động hệ trục khuỷu.Về mặt kết cấu có các loại đối trọng sau : * Đối trọng liền với má khuỷu, thông thường dùng cho động cơ cỡ nhỏ và trung bình như động cơ ô to,â máy kéo. * Để dễ chế tạo, đối trọng được làm rời rồi lắp với trục khuỷu. Lắp bằng phương pháp hàn thường làm cho trục khuỷu biến dạng và để lại ứng suất dư làm giảm sức bền mỏi của trục khuỷu nen phương pháp này ít được dùng. Thông thường đối trọng được lắp bằng bulong với trục khuỷu. Để giảm lực tác dụng lên bulong, đối trọng được lắp với má trục khuỷu bằng rãnh mang cá và được kẹp chặt bằng bulong. 33
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Đuôi trục khuỷu Hinh bên nêu một kết cấu điển hình của đuôi trục khuỷu, rất phổ biến ở động cơ ô tô, máy kéo. Theo kết cấu này, đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp hộp số. Trên bề mắt ngõng trục có lắp phớt chắn dầu, tiếp đó là ren hồi dầu có chiều xoắn ngược với chiều quay của trục khuỷu để gạt dầu trở lại. Sát vơí cổ trục cuối cùng là đĩa chắn dầu. Dầu được các kết cấu chắn dầu ngăn lại sẽ roi xuống và theo lỗ thoát trở về cacte dầu . 1. Đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà 2. Đuôi trục khuỷu có mặt côn để lắp bánh đà 3. Đuôi trục khuỷu có bánh răng dẫn động cơ cấu phụ 34
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.7 Bánh đà 2.2.7.1 Vai trò Cũng như ở các máy móc khác, bánh đà của động cơ đốt trong có vai trò giữ cho độ không đồng đều của dộng cơ nằm trong giới hạn cho phép . Ngoài ra, bánh đà còn là nơi lắp các chi tiết của cơ cấu khởi động như vành răng khởi động và là nơi đánh dấu tương ứng với điểm chết và khắc vạch chia độ góc quay trục khuỷu. 2.2.7.2 Vật liệu chế tạo Bánh đà động cơ tốc độ thấp thường là gang xám, còn của động cơ tốc độ cao thường dùng thép ít cacbon. 35
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.7.3 Kết cấu Theo kết cấu, người ta chia bánh đà thành các loại sau: - Bánh đà dạng đĩa là bánh đà mỏng có mômen quán tính nhỏ nên chỉ dùng cho động cơ tốc độ cao vàrất hay gặp ở động cơ ô tô, máy kéo. Bề mặt bánh đà được gia công phẳng, nhăn để lắp đĩa ma sát và đĩa ép ly hợp. Ngoài ra trên bánh đà thường được lắp ép vành răng khởi động. - Bánh đà dạng vành là bánh đà dày có momen quán tính lớùn. Một số động cơ còn sử dụng bánh đà như một pu li để truyền công suất ra kéo các máy công tác . - Bánh đà dạng chậu là bánh đà có dạng trung gian của hai loại trên. Bánh đà loại này có momen quán tính và sức bền lớn, thường hay gặp ở động cơ máy kéo. 36
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 2.2.8 Các loại ổ đỡ của trục khuỷu 2.2.8.1 Bạc lót Bạc lót trên trục khuỷu gồm bạc lót cổ khuỷu và bạc lót chốt khuỷu. Về mặt kết cấu hai loại tương tự như nhau, chỉ khác nhau chủ yếu là về kích thước. Về thực chất, bạc lót gồm gộp bạc bằng thép và lớp hợp kim chịu mòn tráng trên bề mặt gộp bạc. Gộp bạc thường được chế tạo bằng thép ít cacbon để có độ đàn hồi cao và tránh bị tôi cứng trong quá trình đắp lớp hợp kim chịu mòn. Để tăng tính bám của hợp kim chịu mòn trên gộp bạc giữa hai lớp có một lớp kim loại rất mỏng khoảng 0,05 – 0,1 mm. Thông thường bạc được làm từ hai nửa và có kết cấu hãm trên ổ. 37
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 38
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 39
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Hợp kim bacbít Phổ biến là bacbit nền thiết và bacbit nền chì. Về tổ chức kim loại, ví dụ, bacbit nền thiếc gồm những hạt đồng (Cu) và hợp đồng thiếc (CuSn) cứng trên nền thiếc (Sn) mềm. Khi làm việc, nền thiếc mềm sẽ mòn nhanh chóng và tạo thành nơi chứa dầu bôi trơn, còn các hạt cứng sẽ đỡ lấy trục. Hợp kim bacbit có ưu điểm là có tính dẻo cao, dễ đúc, có tính bám tốt và dễ rà khít với trục. Tuy nhiên áp suất tiếp xúc cho phép nhỏ, chịu nhiệt kém và thiếc khá đắt. Vì vậy bạc lót với hợp kim bacbit thường chỉ được dùng trong động cơ xăng. - Hợp kim đồng chì Tổ chức kim loại của hợp kim đồøng chì là hỗn hợp cơ học của đồng (Cu) và chì (Pb), cụ thể là các tấm chì mềm trên nền đồng cứng. Hợp kim đồng chì có sức bền cơ và nhiệt cao, độ cứng lớn, áp suất tiếp xúc cho phép lớn, dẫn nhiệt tốt, do đó được dùng trong những động cơ có áp suất lớn như động cơ diesel. Nhược điểm cơ bản của hợp kim đồng chì là dễ bị thiên tích khi đúc do nhiệt độ nóng chảy của đồng và chì rất khác nhau. Ngoài ra khi dùng hợp kim đồng chì, cổ trục phải được nhiệt luyện để đạt độ cứng cao. 40
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC - Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm đóng vai trò là hợp kim chịu mòn được tráng, cán và ủ khuấch tán trên gộp bạc thép để tạo độ bám dính . Bạc lót hợp kim nhôm có sức bền cơ học và độ cứng cao, hệ số dần nhiệt lớn, do đó ngày càng được dùng rộng rãi để thay thế cho bộ môn đồng chì . Nhược điểm cơ bản của hợp kim nhôm là khó dính bám trên gộp bạc thép và hệ số dãn nở dài lớn nên khe hở bạc – trục phải để lớn hơn so với khi dùng hợp kim đồng chì. - Hợp kim gốm Hợp kim gốm có ưu điểm chủ yếu là ít phải bôi trơn vì kim loại ở dạng xốp có thể chứa được dầu bôi trơn. Ngoài ra, khả năng chịu nhiệt của hợp kim gốm rất cao. Đây là loại vật liệu mới, giá thành chế tạo còn khá cao nên chưa được sử dụng rộng rãi. 41
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 42
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 43
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 44
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC 45
CHƯƠNG II : CƠ CẤU PHÁT LỰC CỦNG CỐ CAÂU 1 CAÂU 2 CAÂU 3 KQ Ñ uùng XOÙA 3. Baïc xeùc maêng löûa ñöôïc maï moät lôùp croâm daày a. 0,01 - 0,02 mm b. 0,03 - 0,06 mm c. 0,07 - 0,09 mm d. 0,10 - 0,13 mm 46
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 1
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.1 CÔNG DỤNG – YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI 3.1.1 Công dụng. Cơ cấu phân phối khí dùng dùng để nạp đầy hỗn hợp khí (động cơ xăng) hay không khí sạch (động cơ diezel) vào các xy lanh ở kỳ nạp và thải sạch khí cháy trong các xy lanh ra ngoài ở kỳ xả 2
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.1.2 Yêu cầu. Các cơ cấu phân phối khí cần đáp ứng các yêu cầu sau: - Đảm bảo nạp đầy và thải sạch, muốn vậy xupap cần mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động cơ. - Đảm bảo đóng kín buồng cháy của động cơ trong các kỳ nén, nổ. - Đóng mở đúng thời gian quy định. - Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông. Ít mòn, tiếng kêu bé. - Dễ điều chỉnh và sửa chữa, giá thành chế tạo rẻ. 3.1.3 Phân loại. Trong động cơ đốt trong thường sử dụng các loại: - Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap đặt. - Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo. - Cơ cấu phân phối khí kiểu kết hợp (vừa đặt vừa treo). 3
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.2 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ. 3.2.1 Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap đặt. 3.2.1.1 Các sơ đồ bố trí 3.2.1.2 Nguyên lý làm việc. 4
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 5
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.2.2 Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo. 3.2.1.1 Các sơ đồ bố trí 3.2.1.2 Nguyên lý làm việc. 6
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3 CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ. 3.3.1 Trục cam. 3.3.1.1 Công dụng. - Trục cam dùng để điều khiển việc đóng mở các xupap theo đúng thứ tự làm việc của các xy lanh. Ở một số động cơ, trục cam còn có nhiệm vụ dẫn động bơm dầu, bơm nhiên liệu (động cơ diezel) bộ chia điện (động cơ xăng). - Có hai phương pháp dẫn động cho trục cam : 1. Phương pháp dẫn động trực tiếp. 2. Phương pháp dẫn động gián tiếp. (trong phương pháp này người ta có thể sử dụng dây sên hoặc dây curoa) 7
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 1. Phương pháp dẫn động trực tiếp. 8
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 2. Phương pháp dẫn động gián tiếp. (trong phương pháp này người ta có thể sử dụng dây sên hoặc dây curoa) 9
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 10
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 11
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 12
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 13
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 14
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.1.2 Cấu tạo Trục cam bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: 3.3.1.2.1 Cổ trục và ổ trục cam: - Có dạng hình trụ để đỡ cho trục cam quay trong các gối trục. Trên cổ trục có rãnh xoắn để chứa dầu bôi trơn. - Trục cam của cơ cấu phân phối khí dẫn động gián tiếp thường lắp trong ổ trục trên thân máy. Số ổ trục thường là: Z = i/2 + 1 hoặc Z = i + 1, trong đó i là số xy lanh. Loại động cơ xăng hay dùng trục cam ít cổ trục còn động cơ diezel hay dùng trục cam nhiều cổ trục (so với số xy lanh của động cơ). Kích thước và kết cấu của cổ trục và ở trục cam tùy thuộc vào phương pháp lắp trục cam. 15
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 16
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Trục cam của động cơ ô tô và máy kéo thường lắp theo kiểu đút luồn từ phía đầu đến cuối phía thân máy, vì vậy đường kính của cổ trục phải lớn hơn bất kỳ bộ phận nào trên trục (cam, bánh răng dẫn động bơm dầu hoặc bộ chia điện, cam lệch tâm dẫn động bơm xăng .) để khi lắp trục cam không bị vướng các bộ phận ấy. Trong một vài kiểu kết cấu, để dễ láp trục cam, các cổ trục cam thường có đường kính nhỏ dần kể từ đầu đến cuối trục cam. Tuy nhiên do kích thước các cổ khác nhau nên ổ cũng khác nhau khiến cho việc sửa chữa, chế tạo và thay thế trục cam và ổ trục cam thành phức tạp. 17
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ -Khi trục cam lắp theo kiểu trên, ổ trục cam thường dùng bạc ống bằng thép, mặt trong tráng hợp kim babít, hoặc ống bằng hợp kim nhôm ép vào thân máy. Tuy vậy đội khi bạc lót ổ trục cam cũng phân làm hai nửa rồi ốp lên cổ trục. Hai nửa bạc lót được cố định với nhau bằng vít hoặc bằng vòng lò xo. 18
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ -Trong cơ cấu phân phối khí dùng trục cam dẫn động trực tiếp xupap, các giá đỡ ổ trục cam thường làm rời rồi lắp lên nắp xy lanh. Nhưng cũng có khi làm thành ổ trục cam riêng rồi lắp lên phía trên nắp xy lanh. Làm như thế có thể khiến cho kết cấu nắp xy lanh đơn giản hơn, lắp ghép dễ dàng và dễ bôi trơn bánh răng dẫn động trục cam. Khe hở ướng kính giữa cổ trục cam và bạc lót phải nằm trong khoảng 0,03 – 0,1mm. 19
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Cam thải và cam nạp: Trong động cơ ô tô máy kéo trục cam thường không phân đoạn, các cam làm liền trục. Trong các động cơ tĩnh tại và tàu thủy cam thải và cam nạp thường làm rời từng cái rồi lắp lên trục bằng then hoặc bằng đai ốc. Hình dạng và vị trí của cam phân phối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phân phối khí và số kỳ của động cơ. Trong động cơ bốn kỳ, cam thải và cam nạp có thể bố trí cùng trên một trục và theo vị trí của các xupap, nhưng cũng có thể bố trí các cam cùng tên trên một trục (một trục toàn cam thải và một trục toàn cam nạp). Trong động cơ hai kỳ, cam phân phối khí đều là cam thải. 20
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 21
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ - Kích thước của các cam chế tạo liền với trục thường nhỏ hơn đường kính cở trục vì loại trục này thường lắp theo kiểu đút luồn qua các ổ trục trên thân máy. Ngược lại các loại cam rời thường có kích thước lớn hơn cở trục vì loại này thường lắp theo kiểu đặt vào các ổ trục (ổ trục làm thành hai nửa) ở bên hông thân máy. - Cam rời cần phải lắp trên rục và định vị chính xác. Vì vậy thường dùng cách cố địng cam bằng then, then hoa, vít định vị, bu lông, - Khi cần thiết phải xoay cam để điều chỉnh pha phân phối khí, cam rời không lắp trực tiếp lên trục mà lắp trên ống lót sau đấy dùng đai ốc để hãm chặt cam với ống lót. Oáng lót này dùng then để định vị. 22
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ -Trong động cơ một hàng xy lanh, góc lệch đỉnh cam của hai trục cam cùng tên được xác định bởi số xy lanh và số kỳ của động cơ còn vị trí của cam cùng tên quyết định bởi thứ tự làm việc của các xy lanh và chiều quay của trục cam. 23
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Ổ chặn dọc trục cam. - Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy hoặc nắp xy lanh giãn nở) khiến khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răng nghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí, người ta phải dủng ổ chắn dọc trục. Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nhiêng, ổ chắn phải bố trí ngay sau bánh răng dẫn động. Còn khi dùng bánh răng răng thẳng, ổ chặn có thể bố trí ở bất kỳ vị trí nào trên trục cam vì trong trường hợp này, trục cam không chịu lực dọc trục và dù trục cam hoặc thân máy có giãn nở khác nhau cũng không làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí như trong trường hợp dùng bánh răng nghiêng và bánh răng côn. - Cũng giống như ổ chắn dọc trục của trục khuỷu, ổ chắn dọc trục của trục cam cũng lợi dụng các mặt bên của cổ trục cam tỳ lên các bích chắn bằng thép hoặc đồng để khống chế khe hở dọc trục và chịu lực chiều trục. 24
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.1.3 Vật liệu chế tạo và phương pháp tạo phôi. Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim thành phần cacbon thấp như thép 15X, 15MX, 12XH 3A 18XBHA hoặc thép cacbon thành phần cacbon trung bình như thép 40 hay thép 45. Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của cam, của cổ trục, của mặt đầu trục cam ) đù thấm than và tôi cứng. Độ sâu thấm than thườn vào khoảng 0,7 – 2mm, độ cứng đạt HRC 52 – 65. các bề mặt khác và ruột trục cam độ cứng thấp hơn, thường vào khoảng HRC 30 – 40. Trục cam thường được tạo phôi bằng phương pháp rèn. 25
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.2 Con đội. 3.3.2.1 Công dụng. - Con đội là một chi tiết máy truyền lực trung gian, đồng thời con đội chịu đựng lực nghiêng do cam phối khí gây ra trong quá trình dẫn động xupap, khiến cho xupap có thể hoàn toàn không chịu lực nghiêng (trong cơ cấu phân phối khí xupap đặt). 3.3.2.2 Cấu tạo và vật liệu. - Kết cấu con đội gồm hai phần: phần dẫn hướng (thân con đội) và phần mặt tiếp xúc với cam phối khí. Thân con đội đều có dạng hình trụ còn phần mặt tiếp xúc thường có nhiều dạng khác nhau. 26
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ - Các loại con đội thường làm bằng thép cacbon thành phần cacbon thấp hoặc trung bình (thép 15 – 30) hoặc thép hợp kim 15X, 20X, 12XH3A, 18XHBA. Mặt làm việc được thấm than, tôi đạt độ cứng HRC 52 – 65. - Hiện nay, con đội thường làm bằng gang, mặt nấm thường bằng gang trắng hoặc có khi đúc gắn một lớp gang trắng lên mặt nấm của con đội bằng thép. Con lăn của con đội con lăn thườn làm bằn thép III X6, III X9 và III X15. tôi đạt độ cứng HRC 58 – 62. khe hở giữa phần thân con đôi và lỗ trên thân máy thường vào khoảng 0,01 – 0,08mm. 27
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.2.3 Phân loại. Con đội có thể chia làm ba loại chính sau: con đội hình nấm và hình trụ, con đội con lăn, con đội thủy lực. Con đội hình nấm và hình trụ. - Con đội hình nấm và hình trụ được dùng rất nhiều. Khi dùng con đội này, dạng cam phân phối khí phải dùng cam lồi. Đường kính của mặt nấm tiếp xúc với cam phải lớn để tránh hiện tượng kẹt. - Con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu xupap đặt. Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupap bắt trên phần đầu của thân. Những năm gần đây, cơ cấu phân phối khí xupap treo rất phát triển nên con đội hình nấm thường làm rỗng. Thân con đội to, mặt tiếp xúc với lỗ dẫn hướng lớn nên ít mòn. Phần lõm tiếp xúc với đầu đũa đẩy thường có bán kính lớn hơn bán kính cấu của đầu đũa đẩy khoảng 0,2 – 0,3mm. 28
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ - Các con đội hình trụ đều có kết cấu rất đơn giản, nhẹ và dễ chế tạo. Thân con đội hình trụ có kích thước vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc. - Mặt tiếp xúc của con đội hình nấm và hình trụ thường không phải là mặt phẳng mà là mặt cầu có bán kính khá lớn (R = 500 – 1000mm) nên khó nhận ra. Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt con đội (hoặc mặt cam) khi đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam. Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn nên tránh được hiện tượng cào xước. Ngoài ra, để thân con đội và mặt nấm tròn đều, ta thường lắp con đội lệch với mặt cam một khoảng e = 1 – 3mm. Như thế trong quá trình làm việc, con đội vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay chung quanh đường tâm của nó. Nếu mặt nấm con đội làm hơi lồi, mặt làm việc của cam phân phối khí thường có độ côn từ 4’ – 10’. 29
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Con đội con lăn. - Con đội con lăn có thể dùng cho tất cả các dạng cam, nhưng thường dùng với dạng cam tiếp tuyến và cam lõm. Do con đội tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn nên ma sát giữa con đội với cam là mà sát lăn. Vì vậy ưu điểm cơ bản của loại con đội này là ma sát nhỏ và phản ảnh chính xác quy luật chuyển động nâng hạ của cam tiếp tuyến và cam lõm. - Nhược điểm của con đội loại này là kết cấu phức tạp. 30
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Con lăn được lắp trên trục ở phần dưới của con đội, đôi khi còn dùng cả ổ bi để giảm hao mòn cho chốt lắp con lăn. Trái với con đội hình nấm và hình trụ, trong qúa trình làm việc con đội con lăn không được quay quanh trục tâm của nó để tránh hiện tượng kẹt con lăn. Vì vậy con đội thường được định vị bằng then, bằng rãnh phay trên ổ lắp con đội hoặc bằng bản chống quay. 31
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Con đội thủy lực (con đội dầu). - Trong qúa trình làm việc, xupap và các chi tiết máy khác của cơ cấu phân phối khí giãn nở do chịu nhiệt độ cao. Vì vậy để tránh hiện tượng kênh xupap người ta thường phải để khe hở nhiệt trong khâu dẫn động cơ cấu xupap. Chính vì có khe hở nhiệt này nên trong qúa trình mở đóng xupap mặt nấm con đội luôn luôn va đập với cam phân phối khí, gây lên tiếng gõ va đập giữa xupap với con đội (trong cơ cấu phân phối khí xupap treo). Để tránh hiện tượng trên, trong các xe du lịch cao cấp người ta thường dùng loại con đội thủy lực. Dùng loại con đội này cơ cấu phân phối khí không tồn tại khe hở nhiệt nên không gây va đập giữa các chi tiết máy trong cơ cấu phân phối khí do đó tránh được tiếng gõ. Loại con đội thủy lực dùng trong cơ cấu phân phối khí xupap đặt 32
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn có một ưu điểm đặc biệt là có thể tự động thay đổi trị số thời gian tiết diện của cơ cấu phân phối khí. Vì khi tốc độ động cơ tăng lên, do khả năng rò rỉ dầu giảm đi nên xupap mở sớm hơn khi chạy tốc độ thấp, điều đó rất có lợi đối với qúa trình nạp động cơ. Để giảm tiếng va đập của cơ cấu phối khí, trong một số động cơ còn dùng lò xo bản hình chữ U. Một đầu lò xo lắp vào con đội, đầu kia lắp vào đế lò xo xupap. Lò xo bản luôn luôn ép con đội tỳ sát vào mặt cam. Khi cam đẩy con đội lên, lò xo chữ U khiến cho con đội tiếp xúc từ từ với đuôi xupap nên giảm được hiện tượng va đập. 33
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Con đội thủy lực. 1: Bệ tỳ 2: Nắp piton 3: Đường dầu từ block máy 4: Lỗ dầu 5: Thân con đội (xylanh) 6: Bi cầu 7: khung giữ 8: Lò xo dưới piston 9: Trục cam 10: Lò xo 1 chiều 11: Piston 12: Lỗ dầu vao piston 13: Lỗ van 1 chiều 14: Lỗ dầu 15: Block máy 16: vấu cam 34
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 35
CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ CỦNG CỐ CAÂU 1 CAÂU 2 CAÂU 3 KQ XOÙA 3. Ñoäng cô Diesel ñöôïc söû duïng treân xe a. Xe du lòch b. Xe taûi c. Xe moâtoâ d. Xe lam 36
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.3 Đũa đẩy. Đũa đẩy dùng trong cơ cấu xupap treo thường là một thanh thép nhỏ, dài, đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy. Để giảm nhẹ trọng lượng, đũa đây hường làm bằng ống thép rỗng hai đầu hàn gắn với các đầu tiếp xúc có mặt tiếp xúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con đội) hoặc mặt cầu lõm (đầu tiếp xúc với vít điều chỉnh). Đôi khi cả hai đầu tiếp xúc của đũa đẩy đều là hình cầu. Đũa đẩy thường làm bằng thép cacbon thành phần trung bình. Đầu tiếp xúc làm bằng thép cacbon, hàn gắn với đũa đẩy rồi tôi đạt độ cứng HRC 50 – 60. 1
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.4 Đòn bẩy (cò mổ). 3.3.4.1 Công dụng. Đòn bẩy là chi tiết truyền lực trung gian một đầu tiếp xúc với đũa đẩy, một đầu tiếp úc với đuôi xupap. Khi trục cam nâng con đội lên, đũa đẩy đẩy một đầu của đòn bẩy đi lên, đầu kia của đòn bẩy nén lò xo xupap xuống và mở xupap. Do có đòn bẩy, xupap mở đóng theo đúng pha phân phối khí. 2
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.4.2 Cấu tạo và vật liệu. - Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh. Sau khi điều chỉnh khe hở nhiệt, vít này được hãm chặt bằng đai ốc. Đầu tiếp xúc với đuôi xupap thường có mặt tiếp xúc hình trụ được tôi cứng. Nhưng cũng có khi dùng vít để khi mòn thay thế được dễ dàng. Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôi trơn bằng dầu nhờn chứa trong phần rỗng của trục. Ngoài ra trên đòn bẩy người ta còn khoan lỗ để dẫn dầu mặt tiếp xúc với đuôi xupap và mặt tiếp xúc với vít điều chỉnh. 3
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ - Đòn bẩy thường dập bằng thép cacbon thành phần cacbon trung bình như các loại thép 30, 35, 40, 45. trong một vài loại động cơ xăng cỡ nhỏ, đòn bẩy dập bằng thép tấm rồi hàn hai nửa với nhau. - Khi làm việc, mặt trụ ở phần đầu đòn bẩy vừa lăn vừa trượt trên đuôi xupap, khiến cho xupap bị nghiêng đi và do đó mặt nấm xupap chạm đế sớm hơn thời gian quy định. 4
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 5
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 6
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 7
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 8
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.5 Xupap. 3.3.5.1 Công dụng. Các loại xupap dùng để đóng mở cử hút và cửa xả theo thứ tự các kỳ làm việc của động cơ. 3.3.5.2 Cấu tạo. Xupap được cấu tạo gồm 3 phần: + Nấm xupap, + Thân xupap, + Đuôi xupap. 9
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ  Nấm xupap. 10
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Mặt làm việc quan trọng của phần nấm xupap là mặt côn, có góc côn = 0 15 – 45 . Góc càng nhỏ tiết diện lưu thông càng lớn, tuy nhiên khi nhỏ, mặt nấm càng mỏng, độ cứng vững của mặt nấm càng kém do đó dễ bị cong vênh, tiếp xúc không kín khít với đế xupap. Đối với dòng khí lưu động vào xy lanh, khi nhỏ qúa , 0 ví dụ = 0 , dòng khí lưu động cũng bị gấp khúc. Ngược lại, khi lớn, mặt nấm xupap dày và bền hơn, dòng khí thải đi ra cũng dễ hơn. Do đó, tuyệt đại đa dố xupap của các động cơ đều dùng góc = 450 để vừa bảo đảm độ bền của nấm, vừa bảo đảm tiết diện lưu thông khi mở xupap và vừa bảo đảm dòng khí lưu động dễ dàng. Xupap nạp của một số loại động cơ cũng thường dùng góc 0 = 30 , còn xupap thải thì hầu như chỉ dùng 0 một loại góc = 45 . 11
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 12
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Góc của mặt côn trên nấm xupap còn thường làm nhỏ hơn góc của mặt côn trên đế xupap khoảng 0,5 – 10 để xupap có thể tiếp xúc với đế theo vòng tròn ở mép ngoài của mặt côn (nếu như mặt đế xupap rộng hơn mặt côn của xupap). Làm như thế có thề bảo đảm tiếp xúc được kín khít dù mặt nấm có bị biến dạng nhỏ. Chiều rộng b của mặt côn trên nấm xupap thường bằng: (0,05 – 0,12)dn. chiều dày cua nấm thường vào khoảng (0,08 – 0,12)dn. trong đó dn là đường kính nấm xupap. Chiều rộng b của mặt côn phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu làm xupap và đế xupap. Nếu như độ cứng của xupap lớn hơn của đế xupap thì chiều rộng của xupap phải lớn hơn chiều rộng của đế và ngược lại. 13
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Kết cấu của nấm xupap chẳng những có ảnh hưởng tới quyết định tới giá thành chế tạo mà còn ảnh hưởng tới độ bền, trọng lượng và tình trạng lưu động của dòng khí qua họng đế xupap nữa. Kết cấu của nấm xupap thường có ba loại chính như sau: Nấm bằng: Ưu điểm của loại xupap nấm bằng là chế tạo đơn giản, có thể dùng cho cả xupap thải hoặc xupap nạp. Vì vậy đa số các động cơ đều dùng loại xupap này. 14
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Nấm lõm: Xupap nấm lõm có đặc điểm là bán kính góc lượn giữa phần thân xupap và phần nấm rất lớn. Kết cấu này có thể cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp vào xy lanh đồng thời có thể tăng được độ cứng vững cho phần nấm xupap. Để giảm giảm trọng lượng của xupap khi tăng bán kính góc lượn, mặt dưới của nấm bị khoét lõm sâu vào thành dạng loa kèn. Nhược điểm của xupap lõm là chế tạo khó và mặt chịu nhiệt của xupap lớn, xupap dễ bị nóng. Xupap lõm thường dùng làm xupap nạp của động cơ máy bay và một số động cơ cường hóa. 15
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Nấm lồi :Dạng nấm lồi cải thiện được tình trạng lưu động của dòng khí thải (vì mặt nấm lồi lên, nên hạn chế khu vực tạo thành xoáy khi thải khí). Chính vì vậy, xupap thải của tất cả các động cơ cường hóa đều làm theo dạng nấm lồi. Để giảm trọng lượng của nấm, người ta thường khoét lõm phía trên phần nấm. Nhược điểm của loại xupap lồi cũng giống như của loại xupap lõm: khó chế tạo và bề mặt chịu nhiệt lớn. 16
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Do xupap trong qúa trình làm việc phải chịu đựng nhiệt độ cao, nhất là trong động cơ cường hóa. Nhiệt trên xupap truyền qua phần diện tích tiếp xúc với đế (diện tích này thường rất nhỏ) và thân xupap. Vì vậy vấn đề tản nhiệt của xupap rát khó khăn. Trong các loại động ơ cường hóa, xupap thải thường làm rỗng, trong chứa natrium (Na). Lượng Na chiếm khoảng 50 – 60% dung tích lỗ rỗng. Do 0 0 Na nóng chảy ở 370 K (97 C) nên khi xupap làm việc, Na thu nhiệt của xupap, nóng chảy thành thể lỏng tạo 9iều kiện truyền nhiệt từ nấm xupap xuống phía thân xupap được nhanh và tốt hơn, khiến xupap thải của các động cơ cường hóa này không bị cháy. 17
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Thân xupap. Thân xupap thường có đường kính thích đáng để dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt và chịu được lực nghiêng khi xupap đóng mở. Để hạ thấp nhiệt độ của xupap, người ta thường có xu hướng tăng đường kính thân xupap và kéo dài ống dẫn hướng tới gần nấm xupap. Nhưng do phải đảm bảo tiết diện lưu thông của dòng khí và đảm bảo xupap gọn nhẹ nên thân xupap cũng không thể qúa lớn. Khi không có lực nghiêng tác dụng như khi dẫn động xupap bằng con đội, hoặc lực nghiêng nhỏ như khi dẫn động xupap bằng đòn bẩy, thân xupap thường ó đường kính vào khoang dt = (0,16 – 0,25)dn. 18
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Khi trực tiếp dẫn động xupap, lực nghiêng tác dụng trên thân upap lớn nhất, nên đường kính của thân có thể tăng lên đến dt = (0,3 – 0,4)dn. Trong đó dn là đường kính của nấm xupap. Để tránh hiện tượng xupap mắc kẹt trong ống dẫn hướng khi bị đốt nóng, đường kíng của thân xupap ở phần nối tiếp với nấm xupap thừơng làm nhỏ đi một ít hoặc khoét rộng lỗ của ống dẫn hướng ở phần này . Chiều dài của thân xupap tùy thuộc vào cách bố trí xupap, nó thường thay đổi trong phạm vi khá lớn: lt = (2,5 – 3,5)dn. Chiều dài của thân cần lực chọn đủ để lắp ống dẫn hướng và lò xo xupap. 19
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 20
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Đuôi xupap. Phần đuôi xupap thường có dạng đặc biệt để có thể lắp ghép với đĩa lò xo. Các phương pháp lắp đuôi xupap với đĩa lò xo giới thiệu trên. 21
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. Để tăng tuổi thọ cho xupap và đảm bảo xupap làm việc tốt, (đóng kín không lọt khí), có thể thiết kế cơ cấu đặc biệt để xuay xupap quanh đường tâm của nó, khiến cho xupap vừa di động lên xuống vừa quay tròn. Tốc độ quay thường nhỏ, vài chục lần đóng mở xupap mới quay một vòng. 22
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 23
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 24
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Ngoài ra trên động cơ còn sử dụng cơ cấu quay xupap dùng ống lót hình côn. Trong kết cấu này móng hãm xupap không lắp trực tiếp với đĩa lò xo mà lắp trực tiếp với ống lót hình côn. Oáng lót này lắp trong lỗ hình côn của đĩa lò xo và chỉ tiếp xúc với mặt côn của lỗ bằng mặt vành phía trên của ống lót. Vì vậy mômen ma sát trên mặt tiếp xúc này rất nhỏ. Trong qúa trình dao động của ơ cấu, mômen ma sát có lúc giảm xuống bẳng không do đó tạo điều kiện cho xupap xuay quanh trục của nó. Do xupap quay được quanh trục của nó, thân xupap sẽ lâu mòn và nấm xupap tiếp xúc khít với đế hơn, ít bi cong vênh. 25
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Đế xupap. Trong cơ cấu phân phối khí xupap đặt, đường thải và đường nạp bố trí trên thân máy, còn trong cơ cấu phân phối khí xupap treo, đường thải và đường nạp bố trí trong nắp xy lanh. Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xy lanh khi chịu lực va đập của xupap, người ta thường dùng đế xupap ép vào họng đường thải và đường nạp. Trong các động cơ dùng thân máy hay nắp xy lanh bằng gang, đế xupap thường chỉ nắp trên đường thải, còn khi thân máy và nắp xy lanh bằng hợp kim nhôm, đế xupap dùng cho cả đường thải và đường nạp. Kết cấu của đế xupap rất đơn giản, thường chỉ là một vòng hình trụ, trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupap. 26
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ - Mặt ngoài của đế xupap có thể là mặt trụ trên có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho chắc. Có khi mặt ngoài có độ côn nhỏ (khoảng 12o). Loại đế xupap hình côn này thường không ép sát đáy mà để một khe hở hơn 0,04mm. Như thế sau này nếu đế bị lỏng ra, ta có thể đóng nút sâu xuống hơn để lắp chặt hơn. Trên mặt côn của đế cũng tiện rãnh đàn hồi, sau khi ép vào, kim loại trên thân máy hoặc nắp xy lanh sẽ điền kín vào rãnh và giữ chặt lấy đế. - Đế xupap thường làm bằng thép hợp kim hoặc gang hợp kim (gang trắng). Chiều dày của đế nằm trong khoảng (0,08 – 0,15)do. Chiều cao của đế nằm trong khoảng (0,18 – 0,25)do (do là đường kính họng đế). Đế xupap bằng thép hợp kim thường ép vào thân máy hoặc nắp xy lanh với độ dôi khoảng 0,0015 – 0,0035 đường kính ngoài của đế. 27
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.6 Ống dẫn hướng xupap. 3.3.6.1 Công dụng và vật liệu. - Để dễ sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xy lanh ở chế độ lắp xupap, người ta lắp ống dẫn hướng xupap trên các chi tiết máy này. Xupap được lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng 28
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Oáng dẫn hướng xupap thường chế tạo bằng các loại gang hợp kim, gang dẻo được nhiệt luyện. Trong các động cơ hiện đại, ống dẫn hướng được ép bằng bột kim loại sau đó sử lý ngâm tẩm dầu bôi trơn. Loại vật liệu kim loại gốm này chịu mòn rất tốt và không cần bôi trơn, tuy vậy giá thành chế tạo khá cao nên chỉ dùng cho những loại động cơ cao tốc. Trong một số động cơ cao tốc còn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kim đồng thanh – nhôm. Loại ống dẫn hướng này dẫn nhiệt rất tốt, khi thiếu dầu 29
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.6.2 Cấu tạo. Kết cấu các loại ống d64n hướng xupap giới thiệu trên hình 3.20. Oáng dẫn hướng được ép vào thân máy hoặc thân xylanh đến một khoảng cách nhất định. Loại có vai cũng hay dùng, khi đó ống dẫn hướng được đóng sát vai. Do có vai tuy dễ lắp ghép nhưng tính công nghệ kém. Ngoài hai loại trên đôi khi còn ùng ống đẫn hướng mặt ngoai có độ côn nhỏ đóng ép với lỗ côn trên thân máy hoặc nắp xylanh. Chiều dày ống dẫn hướng thường vào khoảng 2,5 – 4mm; chiều dài của ống dẫn hướng phụ thuộc vào đường kính và chiều dài của thân xupap, thường có rị số vào khoảng (1,75 – 2,5)dn (dn – đường kính nấm xupap). Độ dôi khi ép ống dẫn hướng bằng (0,003 – 0,00)d1 (d1 – đường kính ngoài của ống dẫn hướng). Khe hở giữa thân xupap với ống dẫn hướng phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và kết cấu của xupap. Đối với loại xupap có thân to, khe hở thường phải bằng 0,004dt đối với xupap nạp và bằng 0,006dt đối với xupap thải. Đối với loại xupap thân nhỏ, khe hở tương đối lớn hơn: (0,005 – 0,01)dt đối với xupap nạp và (0,008 – 0,012)dt đối với xupap thải. Trong đó dt là đường kính thân xupap. 30
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ Cần chú ý rằng ống dẫn hướng bao giờ ũnh chế tạo dưới hình thức bán thành phẩm, ống chỉ được gia công chính xác đường kính ngoài. Sau khi ép ống dẫn hướng vàu thân xylanh hay thân máy, ta mới dùng dao doa để doa lỗ của ống ẫn hướng đến kích thước quy định. 31
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.7 Lò xo xupap. 3.3.7.1 Công dụng và vật liệu. - Lò xo xupapdùng để đóng kín xupap trên đế xupap và đảm bảo xupap chuyển động theo đúng quy luật của cam phân phối khí, do đó trong qúa trìng mở đóng xupap không có hiện tượng va đập trên mặt cam. Lò xo xupap làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vật liệu chế tạo lò xo xupap thường dùng dây thép có đường kính 3 – 5mm loại thép C65; C65A; 50XA. 32
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.3.7.2 Cấu tạo. - Loại lò xo thương dùng nhiều nhất là lò xo xoắn ốc hình trụ. Hai vòng ở hai đầu lò xo quấn xít nhau và được mài phẳng để lắp ghép. Số vòng công tác của lò xo (là số vòng không kể hai vòng đầu) thường từ 4 – 10. Số vòng công tác càng ít, mỗi vòng của lò xo biến dạng càng nhiều (nếu đảm bảo độ mở xupap như nhau) vì vậy lò xo chịu ứng suất xoắn càng lớn. Ngược lại, nếu số vòng công tác nhiều qúa, lò xo qúa dài, độ cứng của lò xo giảm, tần số dao động tự do thấp dễ bị cộng hưởng, sinh va đập với mặt cam. 33
CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. - Trong một vài động cơ, người ta tránh cộng hưởng của lò xo bằng cách lắp vào mặt tựa của lò xo các vành giảm rung như hình bên. Vành giảm rung làm việc theo nguyên tắc lợi dụng sự ma sát giữa lò xo với vành đê tiêu hao công dao động khiến cho lò xo không dao động cộng hưởng. 34