Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ Áp suất cao đẩy piston chuyển động đi xuống. Do piston được nối với thanh truyền và thanh truyền kết nối với trục khuỷu, thanh truyền sẽ biến chuyển động đi xuống của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu. Bánh đà là một khối kim loại dạng tấm tròn được gắn ở đuôi trục khuỷu giúp cho trục khuỷu chuyển động đều. Chuyển động quay từ động cơ được bánh đà truyền qua hệ thống truyền lực và làm cho ôtô chuyển động. B. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 1. ĐƯỜNG KÍNH XY LANH D Đường kính xy lanh của động cơ được tính bằng mi li mét. 2. ĐIỂM CHẾT Điểm chết: là nơi thay đổi chiều chuyển động của piston. Có hai điểm chết: Điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD). 3. HÀNH TRÌNH PISTON Hành trình piston S: là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết dưới. 4. THỂ TÍCH CÔNG TÁC V h Là khoảng không gian giới hạn giữa điểm chết trên và điểm chết dưới. Khi thể tích công tác càng cao thì công suất động cơ càng lớn. V h = S D . 4 2 π 31 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 5. THỂ TÍCH BUỒNG ĐỐT V C Là khoảng không gian giới hạn giữa nắp máy và đỉnh piston khi piston ở điểm chết trên. 6. THỂ TÍCH TOÀN PHẦN V a Là khoảng không gian giới hạn giữa nắp máy và đỉnh piston khi piston ở điểm chết dưới. V a = V h + V c 7. THỂ TÍCH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ V i Thể tích công tác động cơ là tích số giữa thể tích công tác của một xy lanh và số xy lanh của động cơ. V i = V h . i - Vơiù i là số xy lanh của động cơ. 8. TỈ SỐ NÉN ε Tỉ số nén là tỉ số giữa thể tích toàn phần và thể tích buồng đốt của động cơ. ε = ( Vh + Vc )/ Vc = 1 + Vh/Vc. Tỉ số nén là thông số rất quan trọng của một động cơ. Khi tỉ số nén của động cơ càng lớn, hiệu suất nhiệt và công suất động cơ cao. Tỉ số nén của động cơ xăng ε < 12 bò giới hạn bởi hiện tượng cháy sớm và cháy kích nổ. Khác với động cơ xăng, động cơ Diesel tỉ số nén động cơ phải lớn để đảm bảo áp suất và nhiệt độ trong xy lanh ở cuối kỳ nén đủ lớn, để nhiên liệu khi phun vào buồng đốt với áp suất cao có khả năng tự cháy (ε = 14 – 22 ). Ngày nay, người ta cố gắng nâng tỉ số nén của động cơ xăng bằng cách điều khiển tỉ lệ không khí nhiên liệu và thời điểm đánh lửa sớm bằng máy tính. C. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ I. ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ 1 XY LANH Chu kỳ làm việc của động cơ xăng 4 kỳ gồm 4 quá trình. Quá trình nạp, quá trình nén, quá trình cháy và quá trình thải. 32 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 1. QUÁ TRÌNH NẠP Quá trình nạp được xem là quá trình thứ nhất của động cơ xăng 4 kỳ. Khi trục khuỷu quay, qua thanh truyền piston di chuyển từ trên xuống dưới. Xú pap nạp mở và xú pap thải đóng. Khi piston chuyển động đi xuống, không khí và nhiên liệu từ bên ngoài vào xy lanh động cơ qua xú pap nạp do sự chênh áp giữa bên ngoài và bên trong xy lanh. Quá trình nạp được đánh gía bằng nhiệt độ T a và áp suất ở cuối qúa trình nạp P a . T a = 320 - 370°K, P a = (0,80 – 0,95) P o P o : Áp suất khí trời. 2. QUÁ TRÌNH NÉN Khi piston từ điểm chết dưới đi lên thì chấm dứt kỳ nạp và kỳ nén bắt đầu, lúc này xú pap nạp đóng, xú pap thải vẫn tiếp tục đóng. Chuyển động quay của trục khuỷu làm cho piston đi lên điểm chết trên nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xy lanh. Quá trình nén là một quá trình quan trọng. Khi áp suất nén càng cao, áp suất sinh ra trong quá trình cháy càng lớn, công suất động cơ sinh ra lớn và động cơ tiết kiệm được nhiên liệu. 3. QUÁ TRÌNH CHÁY Khi piston lên gần đến điểm chết trên ở cuối quá trình nén, lúc này tia lửa điện bu gi được cung cấp từ hệ thống đánh lửa đốt cháy hỗn hợp trong xy lanh. Khi cháy chất khí trong xy lanh giãn nở nhanh chóng và tạo ra một áp suất rất cao tác dụng lên đỉnh của piston. 33 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ Áp suất cháy trong xy lanh đạt cực đại khi piston đi qua điểm chết trên khoảng 10°. Piston chuyển động đi xuống bên dưới làm cho trục khuỷu quay để sinh công. Trong quá trình này xú pap nạp và xú pap thải vẫn đóng. Quá trình cháy xảy ra vào khoảng hai phần nghìn giây. Khi phản ứng xảy ra, liên kết giữa các nguyên tử Hydro và Carbon bò phá vỡ. Sự phá vỡ mối liên kết này sẽ giải phóng nhiệt lượng trong buồng đốt, đẩy piston xuống làm cho trục khuỷu chuyển động. Khi các nguyên tử Hydro và Carbon tách ra, chúng sẽ kết hợp với ôxy của không khí để tạo thành hơi nước và khí Diôxýt Carbon. 4. QUÁ TRÌNH THẢI Khi piston xuống gần tới điểm chết dưới, xú pap nạp vẫn đóng và xú pap thải mở, khí cháy từ trong xy lanh thoát ra bên ngoài do chênh lệch áp suất bên trong xy lanh và môi trường. Khi piston đến điểm chết dưới, chuyển động quay của trục khuỷu làm piston chuyển động đi lên, đầu piston đẩy khí cháy ra môi trường qua xú pap thải. Khi piston đi qua điểm chết trên quá trình nạp của chu kỳ thứ hai tiếp diển. Quá trình thải và quá trình nạp có quan hệ mật thiết với nhau, để nạp đầy hòa khí vào lòng xy lanh thì phải thải sạch khí cháy ra khỏi xy lanh ở chu kỳ trước. Động cơ xăng 4 kỳ, trong một chu kỳ piston phải thực hiện 4 hành trình và trục khuỷu quay hai vòng tương ứng 720°. Để điều khiển các xú pap nạp và thải đóng mở một lần trong một chu kỳ, trục cam thực hiện đúng một vòng. 5. ĐỒ THỊ PHÂN PHỐI KHÍ Đồ thò biểu thò góc đánh lửa sớm, góc đóng trễ mở sớm của các xú pap nạp và thải được gọi là đồ thò phân phối khí. 34 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ  Khi piston gần điểm chết trên ở cuối quá trình thải, xú pap nạp mở. Góc này được gọi là góc mở sớm của xú pap nạp. Mục đích của việc mở sớm xú pap nạp là khi piston ở điểm chết trên, độ mở của xú pap nạp đủ lớn để đảm bảo nạp đầy hỗn hợp.  Ở quá trình nạp, khi piston xuống điểm chết dưới, áp suất trong xy lanh vẫn bé hơn áp suất của môi trường. Vì vậy, để nạp thêm người ta thực hiện xú pap nạp đóng trễ sau điểm chết dưới để tận dụng sự chênh áp và quán tính của dòng không khí nạp. Ở đồ thò trên, góc mở sớm của xú pap nạp là 6° và đóng trễ là 40°.  Ở quá trình nén, khi piston lên gần đến điểm chết trên, tia lửa điện bu gi nẹt ra. Góc đánh lửa trước điểm chết trên được gọi là góc đánh lửa sớm. Mục đích của việc đánh lửa sớm là đảm bảo áp suất cháy đạt cực đại sau điểm chết trên một góc là 10° để công suất của động cơ đạt được tối ưu nhất.  Ở quá trình cháy, khi piston xuống gần đến điểm chết dưới, xú pap thải mở để khí cháy thoát ra ngoài do sự chênh áp, góc này được gọi là góc mở sớm của xú pap thải. Khi piston đi lên đỉnh piston tiếp tục đẩy khí cháy ra ngoài qua xú pap thải. Quá trình thải kết thúc khi piston đi qua điểm chết trên một góc nào đó, góc này gọi là góc đóng trễ của xú pap thải. Mục đích của việc đóng trễ là tận dụng quán tính của dòng khí thải để thải sạch. Đồ thò trên, góc mở sớm của xú pap thải là 31°trước điểm chết dưới và góc đóng trễ là 9° sau điểm chết trên.  Ở cuối quá trình thải và đầu quá trình nạp có các thời điểm xú pap nạp và thải đều mở, góc này được gọi là góc trùng điệp của xú pap. Theo đồ thò góc này là 15°. II. ĐỘNG CƠ DIESEL 4 KỲ 1 XY LANH Động cơ xăng, hỗn hợp không khí-nhiên liệu bò nén và sau đó được đốt cháy bởi năng lượng của tia lửa điện bu gi. Còn ở động cơ Diesel, nhiên liệu bò đốt cháy bởi nhiệt độ của không khí bò nén. Nhiệt độ không khí bò nén trong buồng đốt của động cơ Diesel khoảng 500°C hoặc cao hơn, do tỉ số nén của động cơ Diesel là rất lớn ( 15/1 – 22/1 ) . 35 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 1. QUÁ TRÌNH NẠP Khi trục khuỷu chuyển động, thanh truyền kéo piston dòch chuyển từ trên xuống, xú pap nạp mở và xú pap thải đóng. Độ chân không trong xy lanh hút không khí sạch từ bên ngoài đi qua xú pap nạp để nạp vào xy lanh động cơ. 2. QUÁ TRÌNH NÉN Piston từ điểm chết dưới di chuyển lên điểm chết trên. Xú pap nạp và thải đều đóng. Khi piston đi lên không khí bên trong xy lanh bò nén áp suất đạt tới 30 kg/cm 2 và nhiệt độ khoảng từ 500 - 800°C. 36 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 3. QUÁ TRÌNH CHÁY Không khí trong xy lanh bò đẩy vào buồng đốt phụ ở bên trong nắp máy. Ở cuối quá trình nén, kim phun mở và nhiên liệu được phun vào buồng đốt phụ với áp suất rất cao và nhiên liệu sẽ tự bốc cháy. Khi nhiên liệu cháy làm cho áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt phụ tăng nhanh và nó bò đẩy ra buồng đốt chính. Tại buồng đốt chính, nhiên liệu hoà trộn với không khí và tiếp tục cháy trong thời gian rất nhanh chóng. Áp suất cháy sẽ đẩy piston di chuyển và qua trung gian của thanh truyền sẽ làm cho trục khuỷu quay để truyền công suất cho ôtô. 4. QUÁ TRÌNH THẢI Piston từ điểm chết dưới di chuyển lên điểm chết trên, xú pap nạp đóng và xú pap thải mở. Khi piston đi lên đỉnh piston sẽ đẩy khí cháy trong xy lanh qua xú pap thải thoát ra ngoài. Khi piston dòch chuyển từ trên xuống quá trình nạp được thực hiện và chu kỳ thứ hai được tiếp diển. Khi động cơ thực hiện 4 kỳ: nạp, nén, nổ và thải, trục khuỷu quay hai vòng và chỉ có một lần sinh công. Nên nó được gọi là động cơ Diesel 4 kỳ. Động cơ Diesel có ưu điểm là hiệu suất nhiệt và tuổi thọ động cơ cao, ít hư hỏng và momen xoắn được giữ không đổi trong một khoảng tốc độ nên nó dễ sử dụng hơn động cơ xăng. Có khuyết điểm là phát ra tiếng ồn lớn, rung động mạnh khi làm việc, hệ thống nhiên liệu có độ chính xác cao và cấu trúc động cơ phải vững chắc. 37 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ SO SÁNH ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ DIESEL Động cơ Động cơ xăng Động cơ Diesel Kỳ nạp Nạp hỗn hợp không khí và nhiên liệu Chỉ nạp không khí Kỳ nén Piston nén hỗn hợp không khí nhiên liệu Piston nén không khí đạt được nhiệt độ và áp suất cao Kỳ nổ Bu gi đốt cháy hỗn hợp nén Nhiên liệu phun với áp suất cao và bò đốt cháy bởi nhiệt độ của không khí. Kỳ thải Lực piston đẩy khí cháy ra khỏi xy lanh Lực piston đẩy khí cháy ra khỏi xy lanh Điều tiết công suất Điều khiển lượng hỗn hợp không khí – nhiên liệu cung cấp Điều khiển lượng nhiên liệu phun. III. ĐỘNG CƠ NHIỀU XY LANH TRÊN ÔTÔ Trên ôtô, động cơ thường có nhiều xy lanh. Số xy lanh có thể là 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12… Khi số xy lanh càng tăng thì công suất của động cơ càng cao. Các xy lanh của động cơ có thể bố trí thành một hàng, theo hình chữ V, hình sao hoặc bố trí đối xứng. Chu kỳ công tác động cơ nhiều xy lanh thực hiện được trong hai vòng quay. Mỗi xy lanh của động cơ đều thực hiện đầy đủ 4 kỳ trong hai vòng quay trục khuỷu. Thứ tự nổ mỗi xy lanh được bố trí lệch nhau một góc đều đặn là 720°/ i (i là số xy lanh của động cơ). 1. ĐỘNG CƠ 4 KỲ- 4 XY LANH THẲNG HÀNG Ở động cơ 4 xy lanh, 4 kỳ, thứ tự công tác 1 – 3 – 4 – 2. Góc lệch công tác = 720° : 4 = 180°.Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ này có dạng như sau. 38 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 0 180 360 540 720° Xyl 1 Nổ Thải Nạp Nén Xyl 2 Thải Nạp Nén Nổ Xyl 3 Nén Nổ Thải Nạp Xyl 4 Nạp Nén Nổ Thải 2. ĐỘNG CƠ 4 KỲ, 6 XY LANH THẲNG HÀNG Động cơ 4 kỳ, 6 xy lanh, thứ tự công tác thông dụng là 1–5–3–6–2–4. Góc lệch công tác 720° : 6 = 120° 0 180 360 540 720° Xyl 1 Nổ Thải Nạp Nén Xyl 2 Thải Nạp Nén Nổ Xyl 3 Nén Nổ Thải Nạp Xyl 4 Thải Hút Nén Nổ Xyl 5 Nén Nổ Thải Nạp Xyl 6 Nạp Nén Nổ Thải 3. ĐỘNG CƠ 4 KỲ, 8 XY LANH BỐ TRÍ DẠNG CHỮ V Người ta bố trí động cơ hình chữ V với mục đích là rút ngắn chiều dài của động cơ. Ở động cơ chữ V8 có rất nhiều thứ tự công tác. 39 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ Thứ tự công tác: 1 – 8 – 2 – 7 – 4 – 5 – 3 – 6 Hình trên, động cơ V8 xy lanh có góc lệch giữa hai đường tâm xy lanh là 90°. Động cơ trên sử dụng thanh truyền đồng dạng, trên một chốt khuỷu bố trí hai thanh truyền. Góc lệch công tác là 90°. 0 180 360 540 720° Xyl 1 Nổ Thải Nạp Nén Nén Nổ Thải Nạp Thải Nạp Nén Nổ Nạp Nén Nổ Thải Nạp Nén Nổ Thải Thải Nạp Nén Nổ Nén Nổ Thải Nạp Nổ Thải Nạp Nén 2 3 4 5 6 7 8 IV. NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ XĂNG 2 KỲ 1 XY LANH Động cơ xăng 2 kỳ có các đặc điểm sau:  Dùng các cửa thải và nạp để thay thế cho các xú pap.  Hỗn hợp không khí nhiên liệu nạp vào xy lanh do sự nén hỗn hợp từ các-te của động cơ.  Để bôi trơn piston, xéc măng và xy lanh người ta dùng biện pháp pha nhớt vào xăng.  Các-te của động cơ dùng để chứa hỗn hợp khí. 1. KỲ THỨ 1  Giả sử piston ở ngay thời điểm đánh lửa sớm, tia lửa điện bu gi nẹt ra đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu. Khi nhiên liệu cháy, áp suất cháy đẩy piston di chuyển từ trên xuống.  Khi piston đi xuống đầu piston mở cửa thải và khí cháy từ trong xy lanh thoát ra ngoài ống giảm thanh do sự chênh lệch áp suất. Giai đoạn này được gọi là thải tự do.  Cũng trong giai đoạn này, khi piston đi xuống đuôi piston đóng cửa nạp và bắt đầu nén hỗn hợp không khí-nhiên liệu bên dưới các-te. Khi đầu piston mở cửa nối thông từ xy lanh đến cater thì hỗn hợp sẽ được nạp vào xy lanh động cơ và nó sẽ tiếp tục quét khí cháy từ trong xy lanh thoát ra ngoài. Giai đoạn này được gọi là thải cưỡng bức. 40 [...]... động cơ này hao nhiên liệu, đồng thời chất lượng làm trơn kém hơn động cơ 4 kỳ nên nó thường được sử dụng cho các loại xe mô tô gắn máy V ĐỘNG CƠ PISTON QUAY Năm 1954 NSU-Wankel chế tạo thành công động cơ Wankel có piston hình tam giác chuyển động quay, nhiên liệu sử dụng là xăng Nó được chế tạo nhằm để khắc phục các nhược điểm của động cơ kiểu piston như trong cơ cấu không có các chi tiết chuyển động. .. giãn nở của hỗn hợp cháy làm piston chuyển động Khi piston quay một vòng, mỗi cạnh của piston thực hiện các quá trình: nạp không khí và nhiên liệu, nén hỗn hợp khí, cháy giãn nở và thải Điều này có nghóa, khi piston thực hiện đúng một vòng thì động cơ thực hiện 3 lần sinh công 42 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ D CẤU TRÚC CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG Động cơ xăng bao gồm các bộ phận chính và các hệ thống... liệu Hệ thống điện động cơ Động cơ xăng 43 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ I CÁC BỘ PHẬN CỐ ĐỊNH Các bộ phận cố đònh bao gồm: Nắp máy, thân máy, các-te 1 THÂN MÁY Thân máy là thành phần chính của động cơ, nó được chế tạo bằng gang hoặc hợp kim nhôm Thân máy có chức năng như một cái khung, nó dùng để bố trí các chi tiết và để giải nhiệt Thân máy chứa các xy lanh và piston chuyển động lên xuống trong... lửa sớm, tia lửa điện bu gi lại nẹt ra đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu và chu kỳ thứ hai tiếp diển 41 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ Nhận xét: Chu kỳ công tác của động cơ xăng hai kỳ được thực hiện trong hai hành trình, tương ứng một vòng quay của trục khuỷu Do các-te chứa hỗn hợp không khí nhiên liệu Vì vậy để làm trơn các chi tiết như trục khuỷu, thanh truyền, piston, xéc măng, lòng... bố trí xy lanh 44 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 2 CÁC-TE Các-te được kết nối bên dưới hộp trục khuỷu qua trung gian của một đệm làm kín Nó dùng để chứa nhớt làm trơn và che kín các chi tiết bên trong hộp trục khuỷu Các-te được làm bằng tôn, bên dưới có bố trí nút xả nhớt, bên trong có bố trí một vách ngăn Vách ngăn để làm giảm sự dao động của nhớt khi xe chuyển động, đồng thời bảo đảm được... lanh-piston dưới tác dụng của lực li tâm 49 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ Bên hông đầu to thanh truyền có bố trí một lỗ dầu, dùng để làm mát đỉnh piston khi lỗ dầu trên chốt khuỷu trùng với lỗ dầu trên đầu to thanh truyền 3 BÁNH ĐÀ Bánh đà chế tạo bằng gang và được bố trí ở đuôi trục khuỷu Động cơ sử dụng hộp số tự động, nó là một vành mỏng kết hợp với biến mô thuỷ lực Khi số xy lanh của động. .. đựng trục khuỷu Các-te chứa nhớt được kết nối ở bên dưới thân máy Mạch dầu làm trơn được bố trí bên trong thân máy Một số động cơ, thân máy còn chứa trục cam, trục cân bằng và một số chi tiết khác Thân máy có dạng thẳng hàng hoặc chữ V tuỳ theo cách bố trí xy lanh Ở động cơ chữ V các xy lanh được bố trí theo hai nhánh hình V nhưng chúng chỉ có một trục khuỷu Người ta chế tạo động cơ chữõ V với mục đích... trục khuỷu, bánh đà… và cơ cấu phân phối khí Các hệ thống phụ gồm: Hệ thống làm trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nạp và thải, hệ thống nhiên liệu và hệ thống điện động cơ Bộ phận chính có thể chia làm các bộ phận cố đònh, các bộ phận di động và cơ cấu phân phối khí Bộ phận chính Thân máy và nắp máy Các piston và các thanh truyền Trục khuỷu và bánh đà Cơ cấu phân phối khí Các-te chứa nhớt Hệ thống phụ... này chòu ma sát tốt, nhưng độ bền thấp, do đó nó được sử dụng ở động cơ có tải nhỏ Hợp kim Kelmet: Loại này trên miếng thép được phủ một lớp đồng và hợp kim chì Có khả năng chòu áp suất và chòu mỏi lớn hơn loại dùng hợp kim trắng Nó được sử dụng trong động cơ có số vòng quay cao và tải trọng lớn 48 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ Hợp kim nhôm: Lớp hợp kim chòu ma sát gồm hợp kim nhôm và thiếc...Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ 2 KỲ THỨ 2 Năng lượng từ bánh đà làm piston tiếp tục chuyển động Khi piston đi lên, đầu piston đóng cửa thải, nó bắt đầu nén không khí và nhiên liệu trong xy lanh Trong thời kỳ này, khi đuôi piston bắt đầu mở cửa nạp, không khí và nhiên liệu từ bên ngoài được nạp đầy vào các-te, do độ chân không bên trong các-te được hình thành khi piston chuyển động đi lên . piston thực hiện đúng một vòng thì động cơ thực hiện 3 lần sinh công. 42 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ D. CẤU TRÚC CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG Động cơ xăng bao gồm các bộ phận chính và. rung động mạnh khi làm việc, hệ thống nhiên liệu có độ chính xác cao và cấu trúc động cơ phải vững chắc. 37 Nguyên lý-Các bộ phận chính của động cơ SO SÁNH ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ DIESEL Động. suất động cơ cao. Tỉ số nén của động cơ xăng ε < 12 bò giới hạn bởi hiện tượng cháy sớm và cháy kích nổ. Khác với động cơ xăng, động cơ Diesel tỉ số nén động cơ phải lớn để đảm bảo áp suất