Đồ án tốt nghiệp: Atlas kết cấu động cơ đốt trong - Xây dựng phục vụ giảng dạy tại khoa Cơ khí động lực Đại học Nam Cần Thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

***********

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BÙI PHƯỚC HẢI

LÊ QUANG ĐÔNG

Đề tài:

TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG

ATLAS KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIẢNG DẠY

TẠI KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Mã số: 7510205

Cần Thơ, tháng 8/2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

**********

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG

ATLAS KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIẢNG DẠY

TẠI KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Mã số: 7510205

Sinh Viên Thực Hiện

BÙI PHƯỚC HẢI - LÊ QUANG ĐÔNG

MSSV: 177698 - 177465

Niên khoá: 2017-2021

Giảng viên hướng dẫn

ThS. TRƯƠNG HOÀNG TUẤN

Cần Thơ, tháng 8/2021

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên nhóm chúng em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ban Giám Hiệu, thầy cô ở Khoa Cơ khí Động lực trường Đại học Nam Cần Thơ vì đã tạo

mọi điều kiện thuận lợi và đã truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt thời gian

qua để đề tài hôm nay được tiến hành hoàn thành tốt đẹp.

Nhóm chúng em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy ThS.Trương Hoàng Tuấn,

thầy hướng dẫn đề tài của nhóm, đã tận tình chỉ dạy, với những lời khuyên thật bổ

ích, sự quan tâm vô tận, sự kiên nhẫn, sự khích lệ của thầy đã giúp nhóm chúng em

trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận.

Thầy - Người cố vấn gương mẫu, nhà khoa học thật sự tốt để nhóm chúng em

noi theo!

Nhân dịp này chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cha mẹ, anh,

chị, bạn bè - là những người mà chúng em yêu quý nhất, đã luôn là nguồn động lực,

là sức mạnh tinh thần, đồng hành cùng chúng em trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu.

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng khóa luận không tránh khỏi những thiếu

sót; nhóm chúng em rất mong nhận được sự thông cảm, chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp

ý kiến của của quý thầy cô, các nhà khoa học và những người quan tâm đến đề tài để

khóa luận được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2021

Sinh viên thực hiện

Bùi Phước Hải Lê Quang Đông

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đồ án này là công trình nghiên cứu do chúng em thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của ThS. Trương Hoàng Tuấn. Các nội dung

tham khảo được trình bày trong đồ án này đều được trích dẫn đầy đủ theo đúng quy

định. Kết luận nghiên cứu được trình bày trong đồ án này là trung thực và chưa từng

được công bố ở các nghiên cứu khác.

Atlas này chỉ phục vụ mục đích học tập, giáo dục, không vì mục đích

thương mại!

Chúng em xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2021

Sinh viên thực hiện

Bùi Phước Hải Lê Quang Đông

TÓM TẮT



“Tìm Hiểu Và Xây Dựng

Atlas Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong Phục Vụ Công Tác Giảng Dạy Tại Khoa Cơ Khí Động Lực, Đại Học Nam Cần Thơ”

Động cơ là hệ thống quan trọng nhất trên ô tô, là nguồn động lực để xe di

chuyển. Các dạng động cơ thường được sử dụng hiện nay là động cơ nhiệt, động cơ

điện và động cơ hybrid. Sau một thời gian dài hoạt động, chúng sẽ xuất hiện những

vấn đề hư hỏng mà nếu không có kiến thức vững chắc thì chúng ta sẽ không thể nào

sửa chữa được. Bên cạnh đó, trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa một hệ thống

nào đó của động cơ, chúng ta sẽ không thể tránh khỏi việc tra cứu các tài liệu được

viết bằng tiếng nước ngoài, đặc biệt là tiếng Anh. Đề tài “Tìm hiểu và xây dựng Atlas

kết cấu động cơ đốt trong phục vụ công tác giảng dạy tại khoa Cơ khí Động Lực, Đại

học Nam Cần Thơ” được thực hiện nhằm tạo ra một tài liệu tham khảo song ngữ Anh-

Việt thật chi tiết về tên gọi của các hệ thống trên động cơ đốt trong.

Đề tài “Tìm Hiểu Và Xây Dựng Atlas Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong Phục Vụ

Công Tác Giảng Dạy Tại Khoa Cơ Khí Động Lực, Đại Học Nam Cần Thơ” được

thực hiện tại Khoa Cơ khí Động lực thuộc Trường Đại học Nam Cần Thơ từ tháng 6/2021 đến tháng 8/2021.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

..............................................................................................................................

…………, ngày…tháng…năm 2021

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

..............................................................................................................................

…………, ngày…tháng…năm 2021

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1

1.1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1

1.2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................... 1

1.3. Nhiệm vụ của đề tài ....................................................................................... 2

1.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 2

1.5. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 2

1.6. Nội dung chi tiết đề tài .................................................................................. 3

1.7. Thời gian thực hiện ........................................................................................ 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................... 4

2.1. Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước............................................ 4

2.2. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................... 8

CHƯƠNG 3: ATLAS ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .................................................... 12

Phần 1. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ....... 12

Phần 2. CẤU TẠO CHI TIẾT CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .................................................................................................................. 13

A. NHÓM CÁC CHI TIẾT CỐ ĐỊNH .............................................................. 13

B. NHÓM CÁC CHI TIẾT PHÁT LỰC ............................................................ 25

C. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ .......................................................................... 53

D. HỆ THỐNG BÔI TRƠN ............................................................................... 67

E. HỆ THỐNG LÀM MÁT ............................................................................... 74

F. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU (XĂNG) ............................................................. 82

G. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU (DIESEL) .......................................................... 96

H. HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN ĐỘNG CƠ ........................................................ 109

Phần 3. CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRUYỀN THỐNG .......................................... 117

Phần 4. CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ THẾ HỆ MỚI .................................................. 118

I. Động cơ Hybrid ......................................................................................... 118

II. Động cơ điện .............................................................................................. 125

Phần 5. CÔNG NGHỆ MỚI TRÊN ĐỘNG CƠ ................................................. 128

I. Cải tiến phun nhiên liệu trên động cơ Skyactiv – Mazda ...................... 128

II. Hệ thống VVT-i – Toyota ..................................................................... 132

III. Hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp - Toyota .......... 137

IV. Công nghệ VTEC của Honda ................................................................. 140

V. Động cơ boxer ....................................................................................... 141

VI. Hệ thống tăng áp (Turbocharger) ........................................................... 143

VII. Hệ thống tăng áp (Supercharger) ........................................................... 145

VIII. Công nghệ MIVEC trên động cơ Mitsubishi ......................................... 147

IX. Công nghệ tỉ số nén biến thiên thông minh (VCR) ................................ 149

X. Động cơ không trục cam......................................................................... 150

XI. Động cơ chu trình phân tách .................................................................. 152

XII. Công nghệ VVEL – Nissan .................................................................... 154

XIII. Hệ thống VANOS – BMW .................................................................... 155

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ...................................................................................... 158

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 159

HÌNH ẢNH THAM KHẢO .................................................................................... 161

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1. Ảnh chụp từ phần mềm .................................................................................. 4 Hình 2. Quyển special English for automobile engineering do tác giả Quang Hùng – Phạm Đường biên soạn ............................................................................................... 5 Hình 3. Quyển English for automobike and machine design technology do tác giả Lê Thảo Loan biên soạn .............................................................................................. 5 Hình 4. Quyển Illustrated english chinese dictionary of automotive engineering do các tác giả Wang Jinyu - Min Sipeng biên soạn ......................................................... 6 Hình 5. Quyển Dictionary of Automotive Engineering do tác giả Ingo Stüben biên soạn.............................................................................................................................. 7 Hình 6. Quyển English for Automobile Industry do trường Đại học Oxford biên soạn.............................................................................................................................. 7 Hình 7. Các kiểu sắp xếp xy lanh trên động cơ .......................................................... 9 Hình 8. Sự hút và đẩy giữa các cực của nam châm .................................................. 10 Hình 9. Minh hoạ động cơ hybrid ............................................................................. 11 Hình 10. Cấu tạo nắp máy liền của động cơ làm mát bằng nước ............................. 14 Hình 11. Cấu tạo nắp máy liền của động cơ làm mát bằng gió ................................ 15 Hình 12. Kết cấu buồng đốt phun trực tiếp ............................................................... 16 Hình 13. Kết cấu buồng đốt kiểu buồng đốt trước .................................................... 17 Hình 14. Minh hoạ thân máy..................................................................................... 19 Hình 15. Xy lanh liền ................................................................................................ 20 Hình 16. Xy lanh rời ................................................................................................. 20 Hình 17. Xy lanh động cơ làm mát bằng gió ............................................................ 21 Hình 18. Xy lanh động cơ 2 kỳ ................................................................................. 22 Hình 19. Các loại đệm nắp máy ................................................................................ 23 Hình 20. Két dầu ....................................................................................................... 24 Hình 21. Cấu tạo pit-tông .......................................................................................... 26 Hình 22. Các dạng đỉnh pit-tông ............................................................................... 27 Hình 23. Sự biến dạng của pit-tông .......................................................................... 28 Hình 24. Vị trí đặt bệ chốt pit-tông ........................................................................... 29 Hình 25. Cấu tạo chốt pit-tông .................................................................................. 29 Hình 26. Các phương pháp lắp ghép chốt pit-tông ................................................... 31 Hình 27. Xéc măng khí ............................................................................................. 32 Hình 28. Xéc măng dầu ............................................................................................. 32 Hình 29. Cấu tạo và hoạt động của xéc măng khí ..................................................... 33 Hình 30. Các dạng tiết diện của xéc măng ................................................................ 34 Hình 31. Các dạng cắt miệng của xéc măng khí ....................................................... 35 Hình 32. Cấu tạo của xéc măng dầu .......................................................................... 36 Hình 33. Hoạt động bơm dầu của xéc măng ............................................................. 36 Hình 34. Cấu tạo thanh truyền .................................................................................. 38

Hình 35. Cấu tạo đầu nhỏ thanh truyền .................................................................... 38 Hình 36. Các dạng tiết diện thân thanh truyền .......................................................... 39 Hình 37. Đầu to thanh truyền loại liền khối .............................................................. 40 Hình 38. Đầu to thanh truyền loại rời ....................................................................... 41 Hình 39. Cấu tạo bạc lót thanh truyền ...................................................................... 43 Hình 40. Độ nhô của bạc lót...................................................................................... 44 Hình 41. Độ găng và định vị bạc lót ......................................................................... 44 Hình 42. Lỗ và rãnh dầu bôi trơn của bạc lót ............................................................ 45 Hình 43. Bulông thanh truyền ................................................................................... 46 Hình 44. Các dạng trục khuỷu nguyên ...................................................................... 47 Hình 45. Cấu tạo trục khuỷu nguyên ........................................................................ 48 Hình 46. Cấu tạo trục khuỷu ghép ............................................................................ 49 Hình 47. Đường dẫn dầu bôi trơn ............................................................................. 49 Hình 48. Các dạng má khuỷu .................................................................................... 50 Hình 49. Cách lắp đối trọng ...................................................................................... 51 Hình 50. Bạc lót cổ trục ............................................................................................ 52 Hình 51. Kết cấu của bánh đà dạng vành .................................................................. 53 Hình 52. Cấu tạo của xupap ...................................................................................... 54 Hình 53. Cấu tạo đuôi xupap và kiểu lắp ghép ......................................................... 55 Hình 54. Cấu tạo đế xupap ........................................................................................ 56 Hình 55. Cấu tạo ống dẫn hướng .............................................................................. 57 Hình 56. Cấu tạo chụp chắn dầu bôi trơn .................................................................. 58 Hình 57. Cấu tạo lò xo xupap.................................................................................... 59 Hình 58. Cấu tạo đế lò xo xupap ............................................................................... 60 Hình 59. Kết cấu trục cam ......................................................................................... 61 Hình 60. Các dạng thuỳ cam ..................................................................................... 61 Hình 61. Cổ trục và bạc cam ..................................................................................... 62 Hình 62. Con đội hình nấm ....................................................................................... 63 Hình 63. Con đội hình trụ và con đội con lăn ........................................................... 64 Hình 64. Kết cấu con đội thuỷ lực ............................................................................ 65 Hình 65. Nguyên lý làm việc của con đội thuỷ lực ................................................... 65 Hình 66. Quan hệ lắp ghép đũa đẩy và con đội ........................................................ 66 Hình 67. Lọc sơ ......................................................................................................... 67 Hình 68. Lõi lọc bằng tấm kim loại .......................................................................... 68 Hình 69. Lõi lọc bằng giấy thấm ............................................................................... 69 Hình 70. Kết cấu bình lọc ly tâm .............................................................................. 70 Hình 71. Kết cấu và hoạt động bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp ngoài .................. 71 Hình 72. Kết cấu và hoạt động bơm dầu kiểu bánh răng rô-to ................................. 72 Hình 73. Kết cấu kiểu bánh răng ăn khớp trong ....................................................... 72 Hình 74. Kết cấu và hoạt động của van điều áp ........................................................ 73 Hình 75. Hệ thống làm mát dầu bôi trơn bằng không khí......................................... 74

Hình 76. Kết cấu và hoạt động của bơm nước kiểu ly tâm ....................................... 75 Hình 77. Kết cấu quạt gió ......................................................................................... 76 Hình 78. Quạt gió lắp khớp chất lỏng ....................................................................... 76 Hình 79. Sơ đồ điều khiển quạt dẫn động bằng mô tơ điện ...................................... 77 Hình 80. Kết cấu két nước làm mát .......................................................................... 78 Hình 81. Kết cấu và hoạt động của nắp két làm mát nước ....................................... 79 Hình 82. Kết cấu và hoạt động của van hằng nhiệt loại hộp sáp .............................. 80 Hình 83. Dung dịch làm mát ..................................................................................... 81 Hình 84. Bộ chế hoà khí kiểu hút xuống và hút ngang ............................................. 83 Hình 85. Bộ chế hoà khí kiểu hút ngược và kiểu họng đơn, họng kép ..................... 83 Hình 86. Cấu tạo buồng đốt hỗn hợp ........................................................................ 84 Hình 87. Kết cấu của họng khuếch tán trong bộ chế hoà khí ................................... 85 Hình 88. Kết cấu của ziclơ và vòi phun chính .......................................................... 86 Hình 89. Hệ thống không tải .................................................................................... 87 Hình 90. Hệ thống gia tốc pit-tông, dẫn động bằng cơ khí ....................................... 88 Hình 91. Hệ thống làm đậm dẫn động bằng chân không .......................................... 88 Hình 92. Hệ thống khởi động bằng bướm gió .......................................................... 89 Hình 93. Bơm xăng đang ở hành trình nạp ............................................................... 90 Hình 94. Bơm xăng đang ở hành trình bơm .............................................................. 90 Hình 95. Bơm xăng đang ở vị trí không bơm ........................................................... 91 Hình 96. Sơ đồ tính toán bơm xăng dẫn động bằng cơ khí ....................................... 91 Hình 97. Bơm xăng dẫn động bằng điện ................................................................... 92 Hình 98. Kết cấu và nguyên lý lọc xăng ................................................................... 93 Hình 99. Các dạng lọc nhiên liệu .............................................................................. 94 Hình 100. Minh hoạ hệ thống phun xăng trực tiếp ................................................... 95 Hình 101. Phân loại hệ thống phun xăng gián tiếp ................................................... 96 Hình 102. Bầu lọc thô của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel .............................. 97 Hình 103. Bầu lọc tinh của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel ............................. 98 Hình 104. Kết cấu bơm truyền nhiên liệu kiểu pit-tông ........................................... 99 Hình 105. Hoạt động bơm truyền kiểu pit-tông ...................................................... 100 Hình 106. Cấu tạo bơm cao áp VE.......................................................................... 101 Hình 107. Cấu tạo bơm cao áp kép ......................................................................... 102 Hình 108. Bộ điều tốc nhiều chế độ khi khởi động ................................................ 103 Hình 109. Hoạt động của bộ điều tốc nhiều chế độ ................................................ 104 Hình 110. Cấu tạo bộ điều tốc chân không ............................................................. 105 Hình 111. Hoạt động của bộ điều tốc chân không .................................................. 106 Hình 112. Đót phun kín lỗ tia hở ............................................................................ 107 Hình 113. Cấu tạo vòi phun .................................................................................... 108 Hình 114. Máy khởi động loại giảm tốc ................................................................. 109 Hình 115. Cấu tạo máy khởi động loại bánh răng hành tinh .................................. 110 Hình 116. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện một chiều ............................... 111

Hình 117. Máy phát điện xoay chiều với cuộn kích thích cố định ......................... 112 Hình 118. Máy phát điện xoay chiều cuộn kích quay ............................................. 112 Hình 119. Vị trí của máy phát điện trên động cơ ô tô ............................................. 113 Hình 120. Cấu tạo của ắc quy ................................................................................. 114 Hình 121. Hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm ......................................................... 115 Hình 122. Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn ............................................................. 115 Hình 123. Hệ thống đánh lửa trực tiếp bằng ECU .................................................. 116 Hình 124. Hệ thống hybrid nối tiếp ........................................................................ 119 Hình 125. Hệ thống hybrid song song .................................................................... 119 Hình 126. Hệ thống hybrid hỗn hợp ....................................................................... 120 Hình 127. Một dạng ô tô hybrid kiểu phối hợp công suất song song ..................... 120 Hình 128. Động cơ đốt trong và động cơ điện (toyota Prius) ................................. 121 Hình 129. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân phối công suất ............................................. 122 Hình 130. Bộ chuyển đổi điện................................................................................. 123 Hình 131. Ắc quy (Pin) điện áp cao trên Audi Q8 .................................................. 124 Hình 132. Sơ đồ hệ thống cáp dẫn điện công suất cao ........................................... 124 Hình 133. Ắc quy phụ trên ô tô hybrid ................................................................... 125 Hình 134. Cấu tạo chung của xe điện ..................................................................... 126 Hình 135. Pin trên BMW i3 .................................................................................... 127 Hình 136. Cải tiến phun nhiên liệu trên động cơ Skyactiv ..................................... 128 Hình 137. Hệ thống phân phối khí biến thiên trên động cơ Skyactiv-G ................. 129 Hình 138. Động cơ Skyactiv-D ............................................................................... 130 Hình 139. Động cơ Skyactiv-X ............................................................................... 131 Hình 140. Hộp số Skyactiv-drive của Mazda ......................................................... 131 Hình 141. Mô tả công nghệ Skyactiv-Body của Mazda ......................................... 132 Hình 142. Cấu tạo hệ thống VVT-i ......................................................................... 134 Hình 143. Chỉnh sớm thời điểm phân phối khí ....................................................... 135 Hình 144. Chỉnh muộn thời điểm phân phối khí .................................................... 136 Hình 145. Chế độ giữ .............................................................................................. 136 Hình 146. Cấu tạo hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp ............. 138 Hình 147. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp .................................................................................................................... 139 Hình 148. Cấu tạo hệ thống VTEC của hãng Honda .............................................. 140 Hình 149. Minh hoạ động cơ Boxer ....................................................................... 141 Hình 150. Ảnh chụp bên ngoài của động cơ Boxer ................................................ 142 Hình 151. Cấu tạo turbo tăng áp ............................................................................. 143 Hình 152. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp Turbocharger ................................... 144 Hình 153. Cấu tạo hệ thống tăng áp kiểu ROOT .................................................... 145 Hình 154. Cấu tạo hệ thống tăng áp kiểu Twin Screw ........................................... 146 Hình 155. Cấu tạo hệ thống tăng áp kiểu cánh quạt ............................................... 146 Hình 156. Cấu tạo hệ thống MIVEC ....................................................................... 147

Hình 157. Cơ cấu van biến thiên liên tục ở động cơ MIVEC DOHC 12 van ......... 148 Hình 158. Cơ cấu van biến thiên liên tục động cơ All-new Mivec SOHC 16 van . 149 Hình 159. Nguyên lý hoạt động của VCR .............................................................. 150 Hình 160. Cấu tạo động cơ không trục cam ............................................................ 151 Hình 161. Cấu tạo bộ phân phối.............................................................................. 151 Hình 162. Cấu tạo bộ chấp hành ............................................................................. 152 Hình 163. Nguyên lý hoạt động động cơ chu trình phân tách ................................ 153 Hình 164. Cấu tạo công nghệ VELL ....................................................................... 155 Hình 165. Cấu tạo hệ thống VANOS ...................................................................... 155 Hình 166. Các tín hiệu đầu vào điều khiển VANOS .............................................. 156 Hình 167. Nguyên lý hoạt động của hệ thống VANOS .......................................... 157

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 

1.1. Lý do chọn đề tài:

Hiện nay, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang là một trong những ngành được ưu tiên phát triển hàng đầu để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Theo Bộ Công Thương, tiềm năng để phát triển ngành công nghiệp ô tô phụ thuộc vào 3 yếu tố: quy mô và cơ cấu dân số, mức thu nhập bình quân đầu người và số xe trung bình trên 1.000 dân (số xe trung bình/1.000 dân). Tại Việt Nam, xu thế ô tô hoá (motorization) sẽ được diễn ra trong thời gian tới khi GDB bình quân đầu người vượt ngưỡng 3.000 USD và tiến tới sở hữu bình quân đạt trên 50 xe/1.000 dân (tính đến tháng 5/2019, tổng số xe ô tô hiện đang lưu hành tại Việt Nam vào khoảng 3,4 triệu chiếc, mới chỉ đạt khoảng 23/1.000 dân).

Để đạt được mục tiêu, hàng loạt các dự án về ô tô được khởi động như: sự ra đời của nhà máy sản xuất ô tô và xe ô tô Vinfast, các dây chuyền sản xuất lớn, hiện đại được các tập đoàn lớn như Huyndai Thành Công, Thaco Trường Hải đầu tư nhằm nâng cao chất lượng sản xuất và một số dự án về xe công nghệ,... Đi cùng với sự gia tăng về số lượng xe là sự không ngừng cải tiến về công nghệ của các hãng xe. Đặc biệt là công nghệ động cơ trên xe. Các mẫu động cơ liên tục được các hãng xe áp dụng những công nghệ hiện đại, thay đổi hình dáng, kích thước, cân nặng,…để mang đến cho người dùng những trải nghiệm tốt nhất, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và đạt các tiêu chuẩn khí thải của môi trường nên sẽ có rất nhiều loại động cơ được sản xuất, hiệu chỉnh và nâng cấp. Các loại động cơ khác nhau sẽ có cấu tạo các bộ phận, hình dạng và vị trí lắp đặt khác nhau, nguyên lý làm việc cũng khác nhau. Vì vậy, để có thể nắm rõ hơn, chi tiết hơn về vấn đề này, chúng ta cần phải đi sâu vào nghiên cứu. Và đó cũng chính là lý do chúng em chọn đề tài “Tìm hiều và xây dựng atlas kết cấu động cơ đốt trong phục vụ công tác giảng dạy tại khoa Cơ khí Động Lực, Đại học Nam Cần Thơ” để nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình. Thông qua các dữ liệu đã thu thập được trong quá trình nghiên cứu, các kết quả mà đề tài này đạt được hy vọng sẽ cung cấp cho các bạn sinh viên, kỹ thuật viên và những bạn có đam mê với ngành ô tô một phần nào đó kiến thức để phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu, chế tạo và phục vụ cho công việc.

1.2. Mục tiêu của đề tài:

1.2.1 Mục tiêu tổng quát:

- Tạo ra quyển Atlas song ngữ về cấu tạo chi tiết các hệ thống trên động cơ

đốt trong để phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu sau này.

- Củng cố và nâng cao vốn từ vựng anh văn chuyên ngành cho sinh viên

ngành ô tô.

1.2.2. Mục tiêu cụ thể:

Để đạt được mục tiêu tổng quát trên, đề tài nghiên cứu này được thực hiện

phải giải quyết những mục tiêu cụ thể sau: - Tìm được các tài liệu song ngữ Anh - Việt chính thống, chuyên sâu và uy

tín về cấu tạo các hệ thống trên động cơ đốt trong.

- Tìm được hình ảnh minh hoạ rõ ràng, sắc nét. - Tham khảo từ điển chuyên ngành về ô tô.

1.3. Nhiệm vụ của đề tài:

- Phân tích tổng quan về hình dáng, cấu tạo của các chi tiết trên từng hệ

thống của động cơ.

- Phân tích về các công nghệ được áp dụng trên động cơ đốt trong. - Sử dụng ngôn ngữ Anh-Việt để nâng cao vốn từ vựng về các hệ thống trên

động cơ ô tô cho sinh viên chuyên ngành.

1.4. Phương pháp nghiên cứu:

- Sử dụng phương pháp “Nghiên Cứu Tài Liệu” để thu thập các thông tin, các kết quả nghiên cứu, các số liệu thống kê có liên quan đến cơ sở lý thuyết của đề tài.

- Tham khảo sách, báo, các giáo trình và các trang web chính thức của các

hãng xe trên internet.

- Tham khảo ý kiến của chuyên gia.

1.5. Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu về cấu tạo của từng hệ thống và tên gọi các hệ thống trên động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng, diesel, động cơ điện và động cơ hybrid.

Đề tài chỉ nghiên cứu trong phạm vi tham khảo, làm phương tiện giảng

dạy, không vì mục đích thương mại.

Đối tượng sử dụng: - Sinh viên chuyên ngành ô tô của trường Đại học Nam Cần Thơ. - Cán bộ kỹ thuật, học viên, sinh viên các trình độ thuộc ngành cơ khí ô

tô.

- Bạn đọc tham khảo, tự học về ngành ô tô.

1.6. Nội dung chi tiết đề tài:

Đề tài bao gồm: Chương 1: Sơ lược về lịch sử hình thành và phát triển của động cơ đốt trong. Chương 2: Cấu tạo chi tiết các hệ thống trên động cơ đốt trong. Chương 3: Các loại động cơ truyền thống. Chương 4: Các loại động cơ hiện đại. Chương 5: Công nghệ trên các loại động cơ.

1.7. Thời gian thực hiện:

- Từ ngày 01/06/2021 đến ngày 05/06/2021: Tìm hiểu, lập đề cương nội

dung cho Atlas.

- Từ ngày 06/06/2021 đến ngày 25/06/2021: Tìm kiếm, chọn lọc các tài liệu

liên quan đến Atlas thông qua sách, báo và mạng internet.

- Từ ngày 26/06/2021 đến ngày 26/07/2021: Tiến hành soạn quyển Atlas và

soạn bản thuyết minh.

- Từ ngày 27/07/2021 đến ngày 01/08/2021: Tiến hành chỉnh sửa và hoàn

thiện Atlas.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 

2.1. Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước:

Ở thời điểm hiện tại, khái niệm “ô tô” hay “xe ô tô” đã không còn quá xa lạ đối với chúng ta. Các hãng xe liên tục tìm ra những giải pháp, những công nghệ tiên tiến để phục vụ cho nhu cầu của người tiêu dùng. Các cơ sở chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa xe ô tô đang ngày càng được xây dựng nhiều hơn. Vì vậy, việc nghiên cứu, tham khảo các tài liệu có liên quan đến công việc là điều cần thiết để có thể nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng những yêu cầu ngày càng khó khăn của khách hàng.

- Các công trình nghiên cứu trong nước: trong xu hướng phát triển của xã hội hiện đại, Việt Nam xem ngành công nghiệp ô tô là ngành cần được chú trọng phát triển. Vì vậy, từ điển chuyên ngành ô tô cũng đang được đầu tư phát triển. Hiện nay, có bộ phần mềm “Từ điển kỹ thuật ô tô chuyên ngành” do Công ty dịch vụ kỹ thuật ô tô Việt Nam (OBDVietNam) chính thức phát hành vào ngày 11/9/2014, với lần cập nhật đầu tiên bao gồm 50.000 từ vựng song ngữ.

Hình 1. Ảnh chụp từ phần mềm

Bên cạnh đó, còn có các quyển sách được viết bằng tiếng Anh do các tác giả người Việt biên soạn như: Special English for Automobile Engineering (Phạm Đường – Quang Hùng), English for Automobike and Machine Design Technology (Lê Thảo Loan),…

Hình 2. Quyển special English for automobile engineering do tác giả Quang Hùng – Phạm Đường biên soạn

Hình 3. Quyển English for automobike and machine design technology do tác giả Lê Thảo Loan biên soạn

Các trang web, diễn đàn trên internet (ví dụ như: efc.edu.vn, bkmos.com,…) cũng liên tục cập nhật các bài dịch thuật liên quan đến chuyên ngành ô tô. Ngoài ra còn có các trang web dùng để dịch thuật online như: Vdict.pro, vtudien.com,…

- Các công trình nghiên cứu ngoài nước: ngành công nghiệp ô tô ở các nước phát triển đã được hình thành cách đây hơn 1 thế kỷ, vì vậy nguồn tài liệu tham khảo từ nguyên lý, kết cấu cho đến cách chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa xe ô tô là cực kì phong phú. Có thể điểm qua một vài quyển sách tiêu biểu như: Illustrated english chinese dictionary of automotive engineering (Wang Jinyu, Min Sipeng), Dictionary of Automotive Engineering (Ingo Stüben), English for Automobile Industry (OXFORD),…

Hình 4. Quyển Illustrated english chinese dictionary of automotive engineering do các tác giả Wang Jinyu - Min Sipeng biên soạn

Hình 5. Quyển Dictionary of Automotive Engineering do tác giả Ingo Stüben biên soạn

Hình 6. Quyển English for Automobile Industry do trường Đại học Oxford biên soạn

2.2. Cơ sở lý thuyết:

2.2.1. Tổng quan về động cơ đốt trong:

Động cơ nhiệt là loại động cơ biến nhiệt năng thành cơ năng để sinh công,

bao gồm: động cơ đốt trong, động cơ đốt ngoài, động cơ tuốc bin khí,…

Động cơ đốt trong là loại được sử dụng nhiều nhất để lắp đặt trên xe ô tô. Quá trình đốt cháy nhiên liệu và sinh công được thực hiện bên trong một buồng công tác kín, môi chất công tác sau khi sinh công không dùng lại nên chu trình làm việc của động cơ là chu trình hở.

Do có cấu tạo và nguyên lý hoạt động rất phức tạp, nên động cơ đốt trong

thường được phân loại như sau:

- Quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu:

 Chu trình Otto.  Chu trình Diesel.

- Loại nhiên liệu:

 Nhiên liệu khí: Methane (metan), propane (propan), butane

(butan), khí tự nhiên (CNG), biogas và khí hydro.

 Nhiên liệu lỏng nhẹ: Xăng, dầu hoả, benzene, cồn (methanol,

ethanol, acetone, ether (ete), khí hoá lỏng (LNG, LPG).

 Nhiên liệu lỏng nặng: Dầu mỏ, dầu diesel, metyl ete axit béo (FAME), dầu diesel sinh học (RME) và dầu nhiên liệu hàng hải (MFO).

 Nhiên liệu lai: Diesel + RME, diesel + nước, xăng + cồn.  Nhiên liệu rắn: Bột than nghiền.

- Theo số chu kỳ làm việc:

 Động cơ 2 kỳ.  Động cơ 4 kỳ.

Hai loại động cơ kể trên là hai loại động cơ thường được sử dụng nhất.

- Hệ thống tạo hỗn hợp nhiên liệu:

 Động cơ sử dụng bộ chế hoà khí.  Động cơ phun xăng trực tiếp.  Động cơ phun xăng gián tiếp.

- Theo kiểu nạp/thải:

 Kiểu nạp bằng xupap.  Kiểu nạp thải bằng cửa.

- Phân loại theo số xi lanh và cách sắp xếp các xi lanh:

Hình 7. Các kiểu sắp xếp xy lanh trên động cơ

2.2.2. Tổng quan về động cơ điện và động cơ hybrid:

Động cơ điện là động cơ sử dụng điện năng để tạo ra cơ năng.

Động cơ điện bao gồm:

 Động cơ đồng bộ: là loại động cơ có tốc độ quay của Roto bằng

tốc độ quay của từ trường.

 Động cơ không đồng bộ: là loại động cơ có tốc độ quay của Roto

chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường.

 Động cơ điện xoay chiều: hay còn gọi là động cơ điện AC (sử dụng

nguồn điện là điện lưới dân dụng).

 Động cơ điện một chiều: là động cơ hoạt động với dòng điện một

chiều DC (thông thường sử dụng bình ắc quy).

 Động cơ bước: là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

 Động cơ Servo: là một loại động cơ điện có cấu tạo đặc biệt, có khả năng mang lại độ chính xác rất cao so với các động cơ điện còn lại. Chúng thường được sử dụng cho các loại máy tự động, máy gia công CNC, trong lĩnh vực robot,…

- Động cơ điện bao gồm phần đứng yên (hay còn gọi là Stato) và phần quay (hay còn gọi là Roto). Khi stato hay roto được kết nối với nguồn điện, xung quanh chúng sẽ tạo ra từ trường. Sự tương tác hút nhau và đẩy nhau giữa các từ trường sẽ tạo ra chuyển động quay của động cơ điện.

Hình 8. Sự hút và đẩy giữa các cực của nam châm

Động cơ lai hay còn gọi là động cơ Hybrid, là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Người ta có xu hướng kết hợp hai loại động cơ này lại với nhau trên cũng một xe ô tô nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường.

Hình 9. Minh hoạ động cơ hybrid

Quyển Atlas này được xây dựng dựa trên cơ sở chọn lọc: các tài liệu cơ bản trong đào tạo kỹ sư, kỹ thuật viên của các nước có thế mạnh về ngành công nghiệp ô tô, các tài liệu sử dụng để sửa chữa của các hãng sản xuất ô tô hiện đang dùng ở Việt Nam.

CHƯƠNG 3: ATLAS ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 

PHẦN 1

SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

- Năm 350 BCE, người Đông Nam Á phát minh ra piston lửa, đây là thiết bị khai

thác khả năng đánh lửa nén đầu tiên.

- Năm 1206, Al-Jazari phát minh ra trục khuỷu đầu tiên. Trục khuỷu được mô tả bởi Al-Jazari giống với trục khuỷu hiện đại, biến chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay.

- Năm 1678, Christiaan Huygens nghiên cứu sử dụng thuốc súng để làm động cơ điều khiển máy bơm nước, công trình của ông đã cung cấp 3000 mét khối nước/ngày cho các khu vườn của cung điện Versailes. Về cơ bản, nghiên cứu này đã tạo ra những ý tưởng thô sơ đầu tiên cho động cơ đốt trong.

- Năm 1794, Robert Street chế tạo động cơ không nén. Ông cũng là người đầu tiên

sử dụng nhiên liệu lỏng trong động cơ đốt trong.

- Năm 1807, kỹ sư người Thụy Sĩ François Isaac de Rivaz đã chế tạo một động cơ

đốt trong chạy bằng hỗn hợp hydro và oxy, và đánh lửa bằng tia lửa điện.

- Năm 1824, nhà vật lý người Pháp Sadi Carnot thiết lập lý thuyết nhiệt động lực

học của động cơ nhiệt.

- Năm 1860, Jean Joseph Étienne Lenoir đã phát minh ra động cơ đốt trong hai kỳ

chạy bằng khí đốt với công suất 6HP.

- Năm 1874, Siegfried Marcus đã thiết kế ra động cơ sử dụng bộ kích nổ bằng điện,

phun hoà khí và thiết bị tiết lưu (bướm ga).

- Năm 1876, Nikolaus Otto đã phát minh ra động cơ đốt trong bốn kỳ đầu tiên. Động cơ của ông được đánh giá hiệu quả hơn gấp 3 lần so với động cơ của Lenoir. - Năm 1879, Karl Benz chế tạo thành công động cơ đốt trong hai kỳ chạy bằng

xăng.

- Năm 1885, Gottlieb Daimler đăng ký bằng sáng chế cho động cơ bốn kỳ chạy

bằng xăng đầu tiên.

- Năm 1892, Rudolf Diesel phát triển thành công động cơ kích nổ nhờ quá trình

nén hỗn hợp nhiên liệu (Động cơ Diesel).

- Năm 1896, Karl Benz phát minh ra động cơ boxer, còn được gọi là động cơ nằm

ngang, hoặc động cơ phẳng.

- Năm 1957, Felix Wankel chế tạo động cơ Wankel đầu tiên với tên gọi DKM và

đạt được tốc độ động cơ cao (17.000 vòng/phút).

PHẦN 2

CẤU TẠO CHI TIẾT CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

A. NHÓM CÁC CHI TIẾT CỐ ĐỊNH:

I. Nắp máy (Cylinder head):

1. Nhiệm vụ:

Nắp máy là chi tiết phía trên xi lanh, dùng để đậy kín xi lanh. Nắp máy kết

hợp với pit-tông và xi lanh tạo thành buồng đốt của động cơ.

Nắp máy còn là giá để lắp các chi tiết khác của động cơ như: Bu-gi, vòi phun nhiên liệu, cơ cấu xupap,... Ngoài ra còn phải bố trí hệ thống nạp, hệ thống xả, đường dầu bôi trơn, đường nước làm mát,...

2. Điều kiện làm việc:

- Chịu nhiệt độ cao, chịu áp suất lớn, bị ăn mòn hóa học.

- Chịu ứng suất nén lớn khi siết các bulông hoặc gu dông (guzong) nắp máy.

3. Vật liệu chế tạo:

- Nắp máy động cơ làm mát bằng gió và động cơ xăng thường được chế tạo

bằng hợp kim nhôm.

- Nắp máy động cơ diesel thường được làm bằng hợp kim gang.

4. Kết cấu của nắp máy:

Kết cấu nắp máy rất phức tạp, nó còn tuỳ thuộc vào động cơ xăng hay động cơ diesel, sự sắp xếp các cơ cấu xupap (xupap đặt hay xupap treo), kiểu làm mát động cơ (làm mát bằng gió hay làm mát bằng nước),...

Nắp máy có thể chế tạo liền thành một khối cho tất cả các xi lanh hoặc riêng biệt cho từng xi lanh. Đối với động cơ làm mát bằng gió thì trên nắp máy có các cánh tản nhiệt, động cơ làm mát bằng nước thì trên nắp máy có các bọng nước.

Khi thiết kế nắp máy cần đảm bảo các vấn đề sau:

- Có buồng cháy tốt nhất để đảm bảo quá trình cháy được thuận lợi.

- Có đủ sức bền, đủ độ cứng vững để chịu được tải trọng nhiệt và tải trọng cơ.

- Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, tránh được ứng xuất nhiệt.

- Dễ tháo lắp, sửa chữa và điều chỉnh cơ cấu lắp trên nắp máy.

- Đảm bảo bao kín tốt, không bị rò rỉ nước.

2 3 3

Hình 10. Cấu tạo nắp máy liền của động cơ làm mát bằng nước

*Chú thích:

1-Xupap

2-Lỗ bu-lông

3-Đường dầu

4-Xupap nạp

5-Xupap xả

6-Đường nước

Hình 11. Cấu tạo nắp máy liền của động cơ làm mát bằng gió

5. Các dạng buồng đốt của động cơ diesel:

Kết cấu nắp máy của động cơ diesel rất phức tạp. Vì trong động cơ diesel, nhiên liệu được phun vào ở dạng tơi sương với áp suất rất cao, sau đó hoà trộn với không khí và được nén lại đến nhiệt độ tự bốc cháy. Để quá trình cháy được diễn ra tối ưu, kết cấu buồng đốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Buồng cháy phải tạo xoáy lốc mạnh để cải thiện quá trình hình thành hỗn hợp

nhiên liệu.

- Kết cấu phải gọn, hợp lý, tránh tổn thất nhiệt và tổn thất lưu động của dòng

khí trong quá trình cháy.

- Vị trí lắp đặt của vòi phun, xupap nạp, xupap thải, hệ thống nạp, hệ thống xả phải hợp lý, có lợi cho quá trình hình thành hỗn hợp nhiên liệu và quá trình thải khí.

 Các dạng buồng đốt thường thấy trên động cơ diesel:

a. Buồng đốt kiểu phun trực nhiên liệu trực tiếp (buồng cháy thống nhất):

Trong buồng đốt kiểu phun nhiên liệu trực tiếp, buồng đốt chính được tạo thành giữa nắp máy, xylanh và pit-tông. Với kiểu này, nhiên liệu phun vào buồng đốt phải ở dạng tơi sương, áp suất cao và nhiệt độ trong buồng đốt phải cao. Người ta thường sử dụng vòi phun có nhiều lỗ phun áp suất cao (khoảng 150 – 300 kg/cm2) để phun vào mọi vị trí trong buồng đốt. Để tạo được xoáy lốc nhằm cải thiện hiệu quả cháy,

người ta còn thiết kế đỉnh piston với các hình dạng đặc biệt như: hình cầu, bán cầu, ômega...

Hình 12. Kết cấu buồng đốt phun trực tiếp

* Ưu điểm:

- Hiệu suất nhiệt cao, mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khoảng 10% so với phun

nhiên liệu gián tiếp.

- Dễ khởi động ngay cả khi nhiệt độ động cơ ở mức thấp, không cần bu-gi xông.

- Mức tổn thất nhiệt rất thấp nên két nước và quạt làm mát có thể được chế tạo

nhỏ lại.

- Ít chi tiết hơn và cấu tạo đơn giản hơn so với các loại buồng đốt khác.

- Nhiệt độ khí xả thấp.

* Nhược điểm:

- Sử dụng vòi phun có nhiều lỗ, có áp suất phun cao nên làm giảm tuổi thọ cặp

pit-tông xylanh và bơm cao áp.

- Tốc độ tối đa thấp do xoáy lốc nhỏ.

- Áp suất cháy tăng cao nên tạo ra tiếng ồn lớn và độ rung cũng tăng.

b. Buồng đốt trước:

Buồng đốt trước thuộc kiểu buồng đốt phụ. Buồng đốt phụ của loại này có thể tích bằng 30% - 45% tổng thể tích buồng đốt. Lỗ thông nhau của buồng đốt chính và buồng đốt phụ có diện tích bằng 0,3% - 0,6% diện tích đỉnh piston và được điều tiết để dùng như là một lỗ phun hỗn hợp không khí.

Buồng đốt trước không có đủ không khí để có thể đốt cháy toàn bộ nhiên liệu. Vì vậy, khi nhiên liệu được phun vào buồng đốt trước, một phần các hạt nhiên liệu sẽ được cháy trước làm tăng áp suất nội tại trong buồng đốt trước, sau đó lượng nhiên liệu này (bao gồm các hạt nhiên liệu đã cháy và các hạt nhiên liệu chưa cháy) sẽ được phun vào buồng đốt chính thông qua lỗ thông, hoà trộn với khí nạp và cháy tiếp.

* Ưu điểm:

- Có tỉ lệ sử dụng hoà khí rất tối ưu, cháy hoàn toàn lượng khí nạp và nhiên liệu

nạp vào và không thải ra khói đen.

- Hoạt động êm vì ở buồng đốt chính có áp suất thấp và không tăng đột ngột

mặc dù ở buồng đốt trước có áp suất cháy rất cao.

- Do sử dụng vòi phun một lỗ có áp suất phun thấp nên động cơ sẽ giảm tiếng

ồn và ít bị rung khi làm việc.

* Nhược điểm:

- Có kết cấu phức tạp.

- Thể tích buồng đốt lớn, tổn thất nhiệt cao nên hiệu suất nhiệp thấp.

- Tính dễ khởi động kém, cần phải có bộ sấy nóng khí nạp hoặc bu-gi sấy nóng

(bu-gi xông) buồng đốt khi khởi động.

Hình 13. Kết cấu buồng đốt kiểu buồng đốt trước

II. Thân máy (Engine block):

1. Nhiệm vụ:

Thân máy (khối xi lanh hay hộp trục khuỷu) là bộ phận dùng để lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ như: xi lanh, nhóm pit-tông, nhóm trục khuỷu- thanh truyền, trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước.....

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình động cơ làm việc, thân máy chịu tác dụng của lực khí thể, tải trọng nhiệt, lực quán tính chuyển động không cân bằng gây ra và chịu va đập, rung giật, và toàn thể trọng lượng các chi tiết lắp trên nó.

3. Vật liệu chế tạo:

Thân máy được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc hàn. Vât liệu chế tạo thường dùng gang xám. Trong các động cơ xăng cở nhỏ (xe phân khối lớn, xe máy, máy phát điện nhỏ,...) thường dùng hợp kim nhôm hoặc duyara. Động cơ diesel tàu thủy, động cơ tĩnh tại cỡ lớn,... thường làm bằng thép định hình để hàn.

4. Kết cấu của thân máy:

Thân máy là một chi tiết cơ bản của động cơ. Thân máy có nhiều kiểu với kết cấu khác nhau. Căn cứ vào cách bố trí xy lanh, thân máy được chia thành hai loại: loại thân đúc liền và thân đúc rời.

- Loại đúc liền: là hợp chung cho các xy lanh, dùng cho động cơ cỡ nhỏ và trung

bình.

- Loại đúc rời: Các xy lanh đúc riêng từng khối và ghép lại với nhau, dùng cho

các động cơ cỡ lớn.

- Loại thân máy có ống lót xy lanh đúc liền với thân máy thành một bộ phận gọi

là thân xi lanh.

- Loại thân máy có ống lót xy lanh làm riêng rồi lắp vào thân máy gọi là thân

động cơ.

Hiện nay thân máy có thể đúc liền với nửa trên của các te hoặc thân máy đúc liền

với cả các te.

Hình dáng, kích thước của thân máy phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xy

lanh, phương án bố trí cơ cấu phân phối khí, phương pháp làm mát .v.v...

Thân máy động cơ bốn kỳ dùng xupap đặt có cấu tạo phức tạp, ở thân máy không những là nơi gá lắp các cơ cấu hệ thống chính của động cơ mà còn là nơi gá lắp cửa nạp, cửa xả và ống dẫn hướng xu páp.

Thân máy động cơ bốn kỳ dùng xupap treo có cấu tạo đơn giản hơn so với thân

máy động cơ bốn kỳ dùng xu páp đặt.

Thân máy động cơ hai kỳ loại không có xupap có đặc điểm: trên thân xy lanh có đường nạp thông với các te, đường thổi thông từ các te lên phần dung tích làm việc của xy lanh và đường xả thông từ xy lanh ra ngoài. Tuỳ theo động cơ mà vị trí và cấu tạo của đường nạp, đường xả và đường thổi khác nhau. Nhưng thông thường đường thổi làm nghiêng lên phía trên một góc nhất định và đặt hai bên thành xy lanh. Hai dòng khí qua cửa thổi vào xy lanh sẽ hội tụ tại một điểm rồi mới đi ngược lên phía trên để nạp đầy xy lanh và đẩy khí cháy ra ngoài.

Đối với động cơ làm làm mát bằng nước, bên trong thân máy có các khoang chứa nước (áo nước). Đối với động cơ làm mát bằng không khí, bên ngoài thân máy có các phiến tản nhiệt.

Hình 14. Minh hoạ thân máy

III. Xy lanh (Cylinder):

1. Nhiệm vụ

- Xy lanh kết hợp với pittông và nắp máy tạo thành buồng đốt của động cơ.

- Xy lanh có nhiệm vụ dẫn hướng cho pit-tông trong quá trình chuyển động lên

xuống.

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình làm việc, xylanh phải chịu nhiệt độ cao, chịu áp suất lớn, chịu

ma sát, chịu mài mòn và chịu ăn mòn hóa học,…

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo xylanh phải đảm bảo các yêu cầu sau: do có yêu cầu về độ bền cao, chịu mài mòn tốt, tổn thất ma sát nhỏ, ít bị ăn mòn hóa học,… Nên vật liệu chế tạo xylanh thường là gang xám, gang hợp kim crôm-niken.

4. Cấu tạo :

Ở động cơ xăng, xy lanh thường được chế tạo liền với thân máy. Ở động cơ diesel, thường chế tạo ống lót xy lanh rời.

a. Xy lanh liền: Xy lanh đúc liền với thân máy.

* Ưu điểm: Gọn nhẹ, dễ chế tạo, nước làm mát

không bị rò rỉ.

* Nhược điểm: Vật liệu làm thân máy phải tốt

nên không có tính kinh tế, khó sửa chữa. Hình 15. Xy lanh liền

b. Xy lanh rời: Xy lanh được chế tạo rời với thân máy. Xy lanh rời có hai loại: Hình 15. Xylanh liền b.1. Xy lanh khô:(Hình 16.a)

Xy lanh không trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát. Lót xylanh khô có thể làm bằng gang hoặc thép tấm cuộn lại hàn thành ống. Mặt trong xylanh nhẳn bóng, mặt ngoài gia công chính xác suốt chiều dài để lắp khích với lỗ trên thân máy. Phía trên có gờ vai để tựa, mặt đầu ngang với mặt phẳng thân máy.

Hình 16. Xy lanh rời

(a) Lót xylanh khô ; (b) Lót xylanh ướt

* Ưu điểm:

- Có độ cứng vững lớn.

- Không trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát nên không bị rò nước.

- Ứng suất nhiệt thấp nên ít biến dạng.

* Nhược điểm:

- Khó chế tạo và sửa chữa.

- Làm mát kém.

b.2. Xy lanh ướt: (Hình16.b)

Xy lanh tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát. Mặt ngoài không cần phải gia công chính xác, xylanh lắp vào lỗ thân máy không có độ dôi. Phía trên có gờ vai tựa, khi lắp vào mặt vai cao hơn mặt phẳng thân máy khoảng (0,05÷0,15)mm để khi siết nắp máy xylanh được cứng vững và bao kín tốt. Để tránh rò nước làm mát xuống cacte, phía dưới có lắp vòng đệm bằng cao su trong thân máy hoặc trên gờ vai tựa của xylanh.

* Ưu điểm:

- Dễ chế tạo xylanh và lỗ trên thân máy.

- Làm mát tốt do xylanh trực tiếp xúc với thân máy.

- Dễ sửa chữa và thay thế.

* Nhược điểm:

- Độ cứng vững xy lanh kém.

- Khó bao kín và dễ rò nước xuống cacte làm hư dầu bôi trơn.

* Một số dạng xi lanh khác:

Hình 17. Xy lanh động cơ làm mát bằng gió

Hình 18. Xy lanh động cơ 2 kỳ

IV. Đệm nắp máy (Cylinder head gasket):

1. Nhiệm vụ:

Đệm nắp máy có nhiệm vụ bao kín, tránh lọt khí và rò rỉ nước làm mát giữa các

bề mặt lắp ghép.

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình làm việc đệm nắp máy chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn.

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo đệm nắp máy phải có độ đàn hồi tốt để điền kín vào những chỗ không phẳng trên nắp và thân máy, biến dạng khi siết các bu-lông hay guzong nắp máy.

- Động cơ xăng thường có đệm nắp máy làm bằng amiăng bọc đồng, amiăng viền thép,...

- Động cơ diesel thường có đệm nắp máy làm bằng đồng, thép lá, hợp kim nhôm hoặc amiăng.

4. Cấu tạo:

Tuỳ theo kết cấu của từng loại thân máy mà đệm nắp máy sẽ có dạng liền hoặc dạng rời cho mỗi xi lanh.

(a) Đệm nắp máy động cơ một xy lanh (b) Đệm nắp máy kiểu vòng thau

Hình 19. Các loại đệm nắp máy

V. Két dầu (Oil pan):

1. Nhiệm vụ:

Két dầu hay cácte dầu được lắp phía dưới thân máy dùng để chứa dầu bôi trơn

và che kín các chi tiết phía dưới thân máy.

2. Điều kiện làm việc:

- Chịu tải trọng cơ học.

- Chịu ăn mòn hóa học.

3. Vật liệu chế tạo:

Két dầu thường được dập bằng thép tấm hoặc đúc bằng gang hay hợp kim nhôm dùng

cho động cơ tàu thủy và động cơ tĩnh tại.

4. Cấu tạo:

- Két dầu được bắt với thân máy bằng bulông hoặc vít cấy, ở giữa có đệm làm

kín bằng li-e hoặc giấy các-tông.

- Bên dưới két dầu có bulông xả dầu, bên trong có môt vách ngăn. Vách ngăn có tác dụng làm giảm sự dao động của nhớt khi xe chuyển động, đồng thời bảo đảm được nhớt luôn ngập lưới lọc khi xe chuyển động ở mặt đường nghiêng.

Hình 20. Két dầu

*Ở động cơ 2 kỳ:

Một số động cơ hai thì có cấu tạo kiểu nén–cácte (crankcase-compression), trong đó, khi pit-tông di chuyển hướng lên sẽ tạo áp suất riêng phần trong cácte, hút hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào trong cácte. Khi pit-tông đi xuống, cửa hút sẽ mở ra và hỗn hợp nén của nhiên liệu / không khí được đẩy từ cácte vào buồng đốt.

Kiểu thiết kế nén–cácte thường được dùng trong những động cơ xăng loại nhỏ như động cơ xe máy, máy phát điện, hoặc thiết bị làm vườn,… Kiểu thiết kế này cũng được sử dụng cho một số động cơ diesel cỡ nhỏ tuy không phổ biến.

Bề mặt cả hai đầu pit-tông đều được dùng làm bề mặt làm việc: mặt trên pit-tông là pit-tông sinh công, mặt dưới pit-tông hoạt động như một thiết bị bơm. Do đó, không cần đến xupap hút. Không giống những loại động cơ khác, kiểu thiết kế này không bơm dầu bôi trơn vào cácte động cơ vì ở loại động cơ này cácte chỉ xử lý hỗn hợp không khí / nhiên liệu. Thay vào đó, dầu nhớt hai thì được hòa vào nhiên liệu trước khi được đưa vào động cơ theo tỉ lệ xăng÷dầu nhờn là từ 20÷1 đến 40÷1) và được đốt cháy trong buồng đốt.

B. NHÓM CÁC CHI TIẾT PHÁT LỰC:

I. Pit-tông (Piston):

1. Nhiệm vụ:

- Kết hợp với xy lanh và nắp máy tạo thành buồng đốt.

- Nhận và truyền lực của khí cháy cho thanh truyền, thanh truyền làm quay trục khuỷu.

- Thực hiện quá trình hút khí nạp mới vào xy lanh, nén hỗn hợp công tác, đẩy khí thải ra khỏi xylanh.

- Đối với động cơ hai kỳ, pittông còn có tác dụng đóng mở cửa hút và cửa xả và

cửa quét.

2. Điều kiện làm việc:

- Chịu tải trọng cơ học: trong quá trình cháy, khí cháy sinh ra áp suất rất lớn trong buồng đốt, có thể đạt đến 130 at hoặc cao hơn. Lực khí cháy tác dụng lên đỉnh pit-tông sinh ra va đập mạnh.

- Chịu tải trọng nhiệt: trong quá trình cháy, pit-tông trực tiếp tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ rất cao (khoảng 2300÷2800ºK), cho nên nhiệt độ của pit-tông đặc biệt là nhiệt độ phần đỉnh có thể lên đến 2300÷2800ºK (khoảng 2026÷2526ºC).

- Ma sát và ăn mòn: Trong quá trình làm việc, pit-tông chịu ma sát khá lớn do thiếu dầu bôi trơn và lực ngang N ép pit-tông vào thành xy lanh. Sự giãn nở vì nhiệt cũng làm tăng ma sát giữa pit-tông và xy lanh (thông thường người ta sẽ chế tạo phần đỉnh của pit-tông nhỏ hơn so với phần thân của pit-tông). Bên cạnh đó, phần đỉnh pit-tông cũng sẽ bị ăn mòn do tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy.

3. Vật liệu chế tạo:

Do điều kiện làm việc ở trên, nên vật liệu chế tạo pit-tông phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Có sức bền cao, chịu được nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi.

- Hệ số giản nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn.

- Chịu mài mòn tốt và chống ăn mòn hóa học.

- Có trọng lượng riêng nhỏ.

Tất nhiên, không có loại vật liệu nào đáp ứng được đồng thời tất cả các yêu cầu

trên nên chúng ta phải chọn những vật liệu tối ưu nhất.

* Gang, gang hợp kim (gang xám): Thường dùng chế tạo pit-tông của động cơ

tốc độ thấp.

- Ưu điểm: Hệ số giản nở thấp, dễ gia công và giá thành rẻ.

- Nhược điểm: Trọng lượng riêng lớn, hệ số dẫn nhiệt bé và dễ bị nứt.

* Thép:

- Ưu điểm: Do có độ bền cao và chịu mài mòn tốt nên có thể chế tạo pit-tông

mỏng do đó pit-tông sẽ có trọng lượng nhẹ.

- Nhược điểm: Dẫn nhiệt kém nên đỉnh piston rất nóng, thép khó đúc nên giá

thành đắt. Vì vậy người ta ít dùng thép để chế tạo piston.

* Hợp kim nhẹ: Thường dùng hợp kim nhôm họăc hợp kim manhêzi. Giảm được

lực quán tính chuyển động tịnh tiến, thường dùng trong động cơ cao tốc.

- Ưu điểm: Trọng lượng riêng bé, dễ đúc, dẫn nhiệt tốt,…

- Nhược điểm: Chịu tải trọng bé.

4. Cấu tạo:

Hình 21. Cấu tạo pit-tông

Khi thiết kế pit-tông phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đỉnh pit-tông phải tạo thành buồng cháy tốt nhất.

- Tản nhiệt tốt để tránh ứng suất nhiệt và hiện tượng kích nổ.

- Trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính chuyển động tịnh tiến.

- Đủ độ bền và độ cứng vững để tránh bị biến dạng.

Cấu tạo của pit-tông gồm ba thành phần chính:

a. Đỉnh pittông:

Đỉnh pit-tông là phần ở trên cùng của pit-tông, kết hợp với nắp máy và xy lanh tạo thành buồng đốt. Có các dạng đỉnh pit-tông:

* Đỉnh bằng (Hình 22.a): pit-tông đỉnh bằng là loại được sử dụng phổ biến nhất.

- Ưu điểm: Đơn giản dễ chế tạo, có diện tích chịu nhiệt bé, pit-tông ít bị nóng.

- Nhược điểm: Không tạo được xoáy lốc mạnh trong buồng đốt.

- Phạm vi ứng dụng: pit-tông đỉnh bằng thường được sử dụng trong động cơ

xăng và động cơ diesel buồng đốt thống nhất.

Hình 22. Các dạng đỉnh pit-tông

* Đỉnh lồi (Hình 22.b, c, d):

- Ưu điểm: Có độ cứng vững cao, bên dưới đỉnh không cần bố trí đường gân

chịu lực nên trọng lượng nhỏ. Loại này ít kết mụi than.

- Nhược điểm: Diện tích chịu nhiệt lớn, pit-tông dễ bị nóng.

- Phạm vi ứng dụng: Pit-tông đỉnh lồi được dùng trong động cơ xăng hai kỳ,

bốn kỳ và động cơ diesel có buồng đốt thống nhất.

* Đỉnh lõm (Hình 22.e, f, g, h, i):

Phần lõm có thể toàn đỉnh hoặc chỉ lõm xuống một vùng của đỉnh và có thể

đồng tâm hoặc lệch tâm với xylanh.

- Ưu điểm: Tạo được xoáy lốc mạnh trong buồng đốt.

- Nhược điểm: Diện tích chịu nhiệt lớn, piston dễ bị nóng.

- Phạm vi ứng dụng: Pit-tông đỉnh lõm (hình 22.h) được dùng trong động xăng và cơ diesel sử dụng buồng đốt trước. Pit-tông đỉnh lõm (hình 22.e, f, g, i) dùng cho động cơ diesl sử dụng buồng đốt thống nhất.

b. Đầu pttông:

Đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng đốt và tản nhiệt, phần lớn lượng nhiệt truyền qua nó (khoảng (70÷80). Đầu pit-tông có có xẻ rãnh để lắp xéc măng khí và xéc măng dầu. Số xéc măng tùy thuộc kiểu động cơ.

c. Thân piston:

Thân pit-tông có tác dụng dẫn hướng cho pit-tông chuyển động trong xylanh và chịu lực ép ngang N. Ngoài ra thân pittông còn có lỗ để lắp với chốt piston. Để dẫn hướng tốt và giảm va đập thì khe hở giữa pittông và xy lanh cần phải nhỏ.

* Dạng của thân pit-tông:

Hình 23. Sự biến dạng của pit-tông

Thân pittông có dạng hình ô van, đường kính lớn vuông góc với tâm chốt pit-tông (hình 23.a) hoặc vát ở hai đầu bệ chốt pit-tông. Sở dĩ làm như vậy để khi pit-tông bị biến dạng do lực khí cháy P (hình 23.b), lực ép ngang N và sự giãn nở vì nhiệt thì pit-tông không bị bó kẹt trong xylanh.

* Chiều dài phần thân:

Chiều dài phần thân tùy thuộc vào kiểu động cơ. Thân pit-tông dài giảm được áp suất do lực ép ngang N, tạo màng dầu bôi trơn tốt, tăng lực quán tính chuyển động tịnh tiến và chịu tổn thất do ma sát lớn. Ngược lại nếu quá ngắn thì tăng áp suất do lực ngang N và giảm tính dẫn hướng.

* Vị trí đặt bệ chốt pit-tông:

Trong quá trình làm việc pittông chịu lực ngang N. Nếu chốt pit-tông đặt chính giữa chiều dài của thân pit-tông thì ở trạng thái tĩnh, áp suất phân bố đều nhưng khi

chuyển động sẽ không đều nữa. Vì vậy người ta đặt chốt pittông cao hơn giữa chiều dài phần thân để phân bố áp suất lực N đều hơn.

hchốt = (0,6÷0,7)Hthân

Hình 24. Vị trí đặt bệ chốt pit-tông

II. Chốt pit-tông (Piston pin):

1. Nhiệm vụ:

Chốt pit-tông là chi tiết kết nối pit-tông với thanh truyền, truyền lực khí cháy tác dụng lên pit-tông cho thanh truyền làm quay trục khuỷu.

Hình 25. Cấu tạo chốt pit-tông

2. Điều kiện làm việc:

- Chịu nhiệt độ cao. - Chịu ma sát, mài mòn. - Chịu tải trọng va đập theo chu kỳ.

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu làm chốt pit-tông phải có độ bền (cơ,nhiệt) cao, chịu được mòn cao và phải độ dẻo lớn. Vật liệu thường dùng là thép cacbon và thép hợp kim có thành phần cacbon thấp, khi nhiệt luyện được thấm cacbon với độ sâu (0,5-1,5mm) để tạo cứng bề mặt mà đảm bảo độ dẽo bên trong.

4. Cấu tạo:

Chốt pit-tông có dạng hình trụ rỗng, mặt ngoài được gia công nhẵn bóng và tôi cứng. Phía bên trong được làm rỗng để làm nhẹ chốt. Các chốt pit-tông chỉ khác nhau bề mặt bên trong của chốt (lỗ thẳng, lỗ bậc, lỗ côn).

5. Các kiểu lắp chốt pit-tông:

Thông thường, chốt pit-tông được lắp ghép với pit-tông và đầu nhỏ thanh

truyền theo ba phương pháp sau: a. Lắp cố định với pit-tông bằng một vít hãm (hình 26.a):

Với phương pháp này, chốt phải được lắp tự do trong đầu nhỏ thanh truyền. Do không phải giải quyết vấn đề bôi trơn cho bệ chốt nên có thể rút ngắn được chiều dài của bệ chốt để tăng được chiều rộng của đầu nhỏ thanh truyền, giảm được ứng suất tiếp xúc.

Trong khi làm việc, chốt pit-tông sẽ quay trong đầu nhỏ thanh truyền. Ưu điểm của phương pháp này là giảm được độ mòn và ít bị võng, nhưng nhược điểm là mòn không đều, thường phát sinh va đập gây nên tiếng gõ, nên chỉ dùng đối với pit-tông làm bằng gang có bạc lót bằng đồng. b. Lắp cố định với đầu nhỏ thanh truyền bằng bu-lông (hình 26.b):

Ở phương pháp lắp này, chốt pit-tông sẽ được lắp tự do trong bệ chốt. Cũng như phương pháp trên, do không phải bôi trơn cho đầu nhỏ thanh truyền nên có thể thu hẹp bề rộng đầu nhỏ thanh truyền và như vậy tăng được chiều dài của bệ chốt, giảm được ứng suất tiếp xúc tại đây. Tuy nhiên, mặt phẳng chịu lực của chốt ít thay đổi nên tính chịu mỏi kém, chốt pit-tông cũng bị mòn không đều, độ võng lớn, chế tạo và lắp ghép phức tạp, nên hiện nay ít được sử dụng. c. Lắp tự do (hình 26.c):

Lắp tự do còn gọi là lắp bơi, nghĩa là chốt pit-tông sẽ không cố định trong đầu nhỏ thanh truyền và cũng không cố định trong bệ chốt. Trong quá trình làm việc, chốt pit-tông có thể xoay quanh đường tâm của nó.

Khi lắp ghép, 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÷0,02 mm đối với động cơ ô tô, máy kéo). Trong quá trình làm việc, do nhiệt độ cao, pit-tông chế tạo bằng hợp kim nhôm giãn nở nhiều hơn so với

chốt pit-tông chế tạo bằng thép nên tạo ra khe hở ở mối ghép này nên chốt pit- tông có thể xoay tự do. Khi đó mặt phẳng chịu lực thay đổi nên chốt mòn đều hơn và chịu mỏi tốt hơn.

Vì vậy, phương pháp lắp ghép này được dùng 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 dịch chuyển dọc trục của chốt để tránh cào xước xi lanh, thông thường dùng vòng hãm tiết diện tròn ở hai đầu chốt hoặc dùng nút kim loại mềm.

Hình 26. Các phương pháp lắp ghép chốt pit-tông

III. Xéc măng (Piston ring):

Xéc măng được lắp trong rãnh ở đầu pit-tông. Số lượng xéc măng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào loại động cơ. Thường các động cơ có số vòng quay cao, đường kính xi lanh càng bé và áp suất khí cháy càng nhỏ thì số lượng xéc măng càng ít.

Có hai loại: xéc măng khí và xéc măng dầu.

1. Nhiệm vụ: - Xéc măng khí: bao kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy lọt xuống cácte. Ngoài ra xéc măng khí còn có tác dụng truyền nhiệt từ pit-tông, qua xy lanh ra ngoài.

- Xéc măng dầu: bao kín buồng cháy, ngăn không cho dầu bôi trơn từ dưới cácte sục lên buồng đốt và phân bố đều dầu bôi trơn trên mặt xy lanh để giảm ma sát giữa pit-tông, xéc măng với xy lanh.

Hình 27. Xéc măng khí

Hình 28. Xéc măng dầu

2. Điều kiện làm việc:

Xéc măng thường làm việc trong điều kiện: - Áp suất lớn. - Nhiệt độ cao (nhiệt độ của xéc măng khí khoảng 473÷673˚K, nhiệt độ

của xéc măng dầu khoảng 373÷423˚K)..

- Chịu va đập mạnh.. - Ma sát nhiều. - Lực quán tính lớn. - Ăn mòn hoá học. - Ứng suất uốn lớn nên nhanh mòn và mất tính đàn hồi.

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo xéc măng phải đáp ứng các điều kiện sau: - Chịu mòn tốt.

- Hệ số ma sát nhỏ với bề mặt xy lanh. - Có sức bền và độ đàn hồi cao. - Ổn định ở nhiệt độ cao. Xéc măng thường được chế tạo bằng gang xám pha hợp kim (niken, crom, photpho, titan, đồng,…). Gang hợp kim dùng nhiều vì có ưu điểm là: vết xước trên mặt ma sát nếu có sẽ bị mất dần lúc làm việc. Một số động cơ, xéc măng khí trên cùng được mạ một lớp crom xốp để tăng tuổi thọ của xéc măng. Xéc măng dầu tổ hợp thường được chế tạo bằng thép.

4. Cấu tạo:

a. Xéc măng khí:

(a) Cấu tạo xéc măng khí (b) Hoạt động của xéc măng khí

Hình 29. Cấu tạo và hoạt động của xéc măng khí

Các dạng tiết diện của xéc măng:

Hình 30. Các dạng tiết diện của xéc măng

* Loại tiết diện hình chữ nhật (hình 30.a):

- Ưu điểm: Loại này đơn giản, dễ chế tạo nên được sử dụng rất rộng rãi.

- Nhược điểm: Bao kín không tốt lắm vì khó rà khít với mặt xy lanh. Để cải thiện rà khít và tăng diện tích tiếp xúc, người ta thường chế tạo xéc măng như hình 30.f.

- Phạm vi ứng dụng: Thường sử dụng cho động cơ ô tô máy kéo và động cơ tàu

thủy tốc độ cao.

* Loại cắt vát bên trong (hình 30.c,d): Loại này khi lắp vào, xéc măng có khả năng nằm nghiêng trong rãnh do đó xéc măng chỉ tiếp xúc một phần mặt lưng.

- Ưu điểm: Ứng suất tiếp xúc cao, bao kín tốt, ít lọt khí, rà khích nhanh. Thường

lắp cho xéc măng khí thứ nhất.

- Nhược điểm: Khó chế tạo.

- Phạm vi ứng dụng: Thường sử dụng cho động cơ tốc độ trung bình và tốc độ

thấp.

* Loại cắt vát bên ngoài mặt lưng (hình 30.b,e):

- Ưu điểm: Áp suất tiếp xúc cao, bao kín và gạt dầu bôi trơn tốt. Thường lắp cho

xéc măng khí cuối cùng.

- Nhược điểm: Khó chế tạo.

- Phạm vi ứng dụng: Thường sử dụng cho động cơ tốc độ thấp.

* Loại cắt vát hình thang (hình 30.g):

-Ưu điểm: Tăng ứng suất tiếp xúc, ít bị kết dính muội than trong rãnh xéc măng,

nên xéc măng ít bị bó kẹt trong rãnh.

-Nhược điểm: Xéc măng bị va đập mạnh với rãnh, tuổi thọ thấp, khó chế tạo.

- Phạm vi ứng dụng: Thường sử dụng cho động cơ tốc độ trung bình và tốc độ

thấp.

* Các dạng cắt miệng xéc măng:

Miệng xéc măng có thể cắt thẳng, cắt xéo và cắt bật.

- Cắt thẳng (hình 31.a): đơn giản, dễ chế tạo nhưng dễ lọt khí. Thường dùng cho

động cơ tốc độ cao.

- Cắt nghiêng (hình 31.b,c): loại này ít lọt khí, thường dùng cho động cơ tốc độ

thấp.

- Cắt bậc (hình 31.d): khó chế tạo, bao kín tốt và ngăn dầu nhờn vào buồng đốt

tốt. Thường được sử dụng cho động cơ tốc độ thấp.

Hình 31. Các dạng cắt miệng của xéc măng khí

b. Xéc măng dầu:

Xécmăng dầu có nhiệm vụ gạt bớt dầu bôi trên thành xylanh trở lại cacte, ngoài ra còn kết hợp với xécmăng khí tạo màng dầu bôi trơn trên bề mặt xylanh. Ở động cơ hai kỳ thì không có xéc măng dầu vì dầu bôi trơn được trộn lẫn

cũng với xăng.

Xéc măng dầu được phân thành 2 loại: - Loại đơn: có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo nhưng gạt dầu không tốt. - Loại tổ hợp: có cấu tạo bao gồm một vòng lò xo đệm ở giữa hai hai vòng thép. Loại này rất khó chế tạo nhưng mang lại hiệu quả gạt dầu rất cao.

1-Vòng thép bên dưới 2-Vòng lò xo đệm 3-Vòng thép bên trên

Hình 32. Cấu tạo của xéc măng dầu

c. Hoạt động bơm dầu của xéc măng:

Trong khi động cơ hoạt động, xéc măng dịch chuyển lên xuống trong rãnh xéc măng. Sự dịch chuyển này có tác dụng bơm dầu, tăng cường bôi trơn. Nếu khe hở giữa xéc măng và rãnh xéc măng quá lớn, hiệu ứng bơm dầu cũng lớn, dẫn đến tăng tiêu hao dầu.

1-Pit-tông 2-Xéc măng 3-Dầu bôi trơn 4-Xy lanh 5-Chiều di chuyển của pit-tông

Hình 33. Hoạt động bơm dầu của xéc măng

Xéc măng được chế tạo theo quy cách tiêu chuẩn: lúc lắp xéc măng vào rãnh ở xy lanh phải có các khe hở (khe hở miệng, khe hở lưng,…) thích hợp để khi bị đốt nóng chúng không bị bó kẹt trong xy lanh. Các he hở này có kích thước khác nhau giữa các loại động cơ, giữa xéc măng dầu và xéc măng khí.

Khi xéc măng ở trạng thái tự do, khe hở miệng bằng khoảng 1/10 bán kính xéc

măng.

Ngoài độ hở, khi lắp xéc măng vào rãnh còn có độ rơ (khe hở bên) theo chiều cao. Khe hở theo chiều cao khoảng 0,02 – 0,20mm (đặt biệt đối với động cơ xăng). Càng về phía đỉnh pit tông khe hở miệng hoặc độ rơ càng lớn để tránh bó kẹt xéc măng trong rãnh, vì xéc măng ở trên sẽ chịu nhiệt độ cao nên độ giãn nở lớn hơn xéc măng ở dưới.

IV. Thanh truyền (Connecting rod):

1. Nhiệm vụ:

Thanh truyền là chi tiết nối pit-tông với trục khủyu. Nó có nhiệm vụ truyền lực khí cháy (kỳ nổ) tác dụng trên pit-tông làm quay trục khuỷu và biến chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của pit-tông thực hiện kỳ nạp, nén và xả.

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau:

- Lực khí thể trong xy lanh tác dụng lên thanh truyền làm thân thanh truyền bị

nén và bị uốn trong mặt phẳng lắc.

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pit-tông.

- Lực quán tính của nhóm thanh truyền.

Khi động cơ làm việc, lực khí thể và lực quán tính thay đổi theo chu kỳ cả về chiều và độ lớn. Do đó tải trọng tác dụng lên thanh truyền là tải trọng thay đổi có tính va đập.

3. Vật liệu chế tạo:

Thanh truyền thường được chế tạo bằng thép cacbon, thép hợp kim hoặc hợp kim nhôm. Thép cácbon được dùng rất nhiều vì giá thành rẽ và dễ gia công. Thanh truyền của động cơ tốc độ thấp thường làm bằng thép cácbon hoặc thép hợp kim. Ở những động cơ cao tốc, cường hóa công suất (ôtô du lịch) thường dùng thép hợp kim để chế tạo thanh truyền.

4. Cấu tạo:

Cấu tạo của thanh truyền gồm 3 phần:

Hình 34. Cấu tạo thanh truyền

a. Đầu nhỏ thanh truyền:

Hình 35. Cấu tạo đầu nhỏ thanh truyền

Kết cấu đầu nhỏ phụ thuộc vào kích thước chốt pit-tông và phương pháp lắp ghép

với chốt pit-tông.

Đầu nhỏ thanh truyền lắp tự do với chốt pit-tông (hình 35.a): trên đầu nhỏ thanh truyền có bạc lót hoặc ổ bi đũa để giảm ma sát giữa đầu nhỏ thanh truyền và chốt pit- tông.

Đầu nhỏ thanh truyền lắp cố định với chốt pit-tông: ở kiểu lắp này, trên đầu nhỏ thanh truyền sẽ không có bạc lót. Để cố định đầu nhỏ thanh truyền với chốt pit-tông người ta có thể dùng phương pháp lắp có độ dôi hoặc xẻ rãnh trên đầu nhỏ thanh truyền (hình 35.b) và dùng bulông để siết cố định chốt piston với đầu nhỏ thanh truyền.

b. Thân thanh truyền: Thân thanh truyền thường ở đầu trên nhỏ, đầu dưới to. Tiết diện ngang thân thanh

truyền có nhiều loại: hình chữ nhật, hình tròn, hình ôvan, hinh chữ I.

Hình 36. Các dạng tiết diện thân thanh truyền

* Thân thanh truyền có tiết diện hình chữ I (hình 36.a): Đây là loại được dùng

phổ biến nhất trong động cơ ôtô, máy kéo và động cơ cao tốc. Loại này có ưu điểm

là tiết diện hợp lý (trục y-y nằm trong mặt phẳng lắc) do đó trọng lượng thanh truyền

nhỏ mà độ cứng vững thanh truyền lớn.

* Thân thanh truyền có tiết diện hình chữ H (hình 36.d): Để tăng bán kính

chuyển tiếp từ thân thanh truyền đến đầu to nhằm tăng độ cứng vững cho thân thanh

truyền. Loại này chỉ dùng cho một vài động cơ nhiều hàng xy lanh.

* Thân thanh truyền có tiết diện hình tròn (hình 36.b và c): Loại này đơn giản

dễ chế tạo nhưng trọng lượng thanh truyền lớn. Loại này chỉ sử dụng trong động cơ tàu

thuỷ và động cơ tĩnh tại tốc độ thấp.

* Thân thanh truyền có tiết diện hình chữ nhật (hình 36.e), hình ô van (hình

36.f): Loại này có ưu điểm là dễ chế tạo nên thường sử dụng cho động cơ cỡ nhỏ,

động cơ môtô, xuồng máy.

c. Đầu to thanh truyền:

Kích thước đầu to thanh truyền phụ thuộc vào đường kính và chiều dài chốt

khuỷu. Đầu to thanh truyền phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

- Có độ cứng vững để bạc lót không bị biến dạng.

- Kích thước nhỏ gọn để đạm bảo lực quán tính chuyển động quay nhỏ.

- Chỗ chuyển tiếp giữa thân và đầu to có góc lượng lớn để giảm ứng suất tập

trung.

- Dễ tháo lắp.

Đầu to thanh truyền thường có hai loại:

* Loại liền khối: Thường lắp với với trục khủyu ghép và dùng ổ bi đũa để giảm ma sát giữa thanh truyền và trục khủyu. Loại này thường sử dụng cho động cơ cỡ nhỏ, động cơ môtô.

Hình 37. Đầu to thanh truyền loại liền khối

* Loại rời: Đầu to thanh truyền được cắt làm hai nữa, phần trên liền với thân thanh truyền. Phần dưới là nắp đầu to thanh truyền, người ta dùng bu lông để ghép phần dưới và phần trên lại với nhau. Tùy theo kích thước đường kính chốt khuỷu, mặt cắt đầu to có hai loại:

(a) Đầu to thanh truyền cắt ngang; (b)Đầu to thanh truyền cắt nghiêng

Hình 38. Đầu to thanh truyền loại rời

V. Bạc lót đầu to thanh truyền (Connecting rod bearing shell):

1. Điều kiện làm việc: Bạc lót đầu to của thanh truyền làm việc trong điều kiện ma

sát nữa ướt và ma sát ướt.

2. Vật liệu chế tạo bạc lót: Do điều kiện làm việc, đặc điểm kết cấu vật liệu chế

tạo bạc lót phải đảm bảo các yêu cầu:

- Có tính chống mài mòn tốt.

- Có độ cứng thích hợp và độ dẻo cần thiết.

- Nhanh chóng rà khích với bề mặt trục khuỷu.

- Độ bền ít thay đổi theo nhiệt độ.

- Truyền và dẫn nhiệt tốt, giản nỡ nhiệt ít.

- Giữ được dầu bôi trơn

- Dễ đúc và dễ bám vào vỏ thép.

Vật liệu chế tạo bạc lót đầu to thanh truyền có các loại:

a. Hợp kim babít: Hợp kim babít được dùng khá phổ biến trong động cơ đốt

trong. Tùy theo lượng thiếc có trong babít mà chia hợp kim này ra làm hai loại:

- Babít nền thiếtc.

- Babít nền chì.

 Ưu điểm:

- Có tính dẻo tốt, chịu mòn và dễ rà khít.

- Dễ đúc và bám rất chắc trên thép.

 Nhược điểm:

- Giá thành cao vì dùng nhiều thiếc.

- Áp suất bề mặt cho phép thấp.

- Ở nhiệt độ cao, độ cứng giảm 60÷70.

- Sức bền mỏi kém.

b. Hợp kim đồng chì: Là hỗn hợp cơ học của đồng và chì.

 Ưu điểm:

- Sức bền cơ học cao, chịu được nhiệt độ cao.

- Chịu được áp suất bề mặt lớn, dẫn nhiệt tốt.

 Nhược điểm:

- Khó đúc, gia công yêu cầu có độ chính xác cao.

- Bề mặt chốt khuỷu và cổ trục phải có độ cứng cao.

c. Hợp kim nhôm:

 Ưu điểm:

- Sức bền cơ học và độ cứng cao.

- Hệ số dẫn nhiệt lớn.

 Nhược điểm:

- Độ bám trên thép kém.

- Hệ số giãn dài lớn nên khe hở dầu phải lớn.

3. Cấu tạo bạc lót: Bạc lót gồm hai nửa, có gờ định vị và rãnh dẫn dầu bôi trơn. Tiết diện ngang của bạc gồm nhiều lớp: lớp thép, lớp hợp kim chịu mòn (babít, đồng chì, nhôm,...).

(a) Bạc mỏng ; (b) Bạc dày

Hình 39. Cấu tạo bạc lót thanh truyền

a. Bạc lót mỏng (hình 39.a): Gồm gộp bạc bằng thép và tráng lớp hợp kim chịu

mòn. Loại này hiện nay được sử dụng phổ biến :

 Ưu điểm:

- Ít vật liệu hợp kim chịu mòn nên giá thành giảm.

- Độ cứng vững yếu nên khi lắp ghép mặt lưng của gộp bạc dễ tiếp xúc với đầu

to và nắp đầu to. Do đó làm tăng khả năng truyền nhiệt.

- Có thể giảm kích thước và trọng lượng của đầu to thanh truyền cho nên có thể

tăng đường kính chốt khuỷu.

 Nhược điểm:Yêu cầu gia công có độ chính xác cao, chỉ phù hợp cho sản xuất

hàng loạt.

b. Bạc dày (hình 39.b): Loại bạc này thường sử dụng cho động cơ tĩnh tại, tàu

thủy và một số động cơ máy kéo.

Gộp bạc làm bằng thép, trên lớp kim loại thép có tráng hai lớp hợp kim chịu mòn.

Để đảm bảo lưng gộp bạc tiếp xúc tốt với đầu to hoặc thân gối đỡ và cũng ngăn

ngừa bạc bị xoay thì khi chế tạo cần chú ý:

 Độ nhô của bạc (độ bẹp): Độ nhô của bạc (như hình 40) khi siết cứng bulông thanh truyền hoặc ổ trục, lưng gộp bạc tiếp xúc đều và khử đi khe hở giữa bạc với đầu to hay ổ đỡ, và ngăn ngừa bạc xoay theo trục.

 Độ găng: Khi chưa ấn bạc vào, đường kính ngoài của bạc lớn hơn đường kính

lỗ đầu to hay lỗ ổ đỡ một ít (hình 41.a), muốn lắp bạc vào phải dùng ngón tay ấn bạc vào. Sở dĩ như vậy nhờ tính đàn hồi của bạc, giúp cho bạc tiếp xúc và không bị xoay.

Hình 40. Độ nhô của bạc lót

 Định vị bạc lót: Để định vị bạc lót trong đầu to hay gối đỡ người ta làm lưỡi

gà trên bạc, phay rãnh trên đầu to (hình 41.b) hoặc làm chốt định vị trên ổ đỡ và lỗ

định vị trên bạc (hình 41.c).

Hình 41. Độ găng và định vị bạc lót

 Lỗ và rãnh dẫn dầu bôi trơn: để dẫn dầu bôi trơn vào, trên bạc có khoan lỗ

dầu trùng với lỗ khoan tròn ổ đỡ và còn có rãnh để dẫn dầu bôi trơn.

Hình 42. Lỗ và rãnh dầu bôi trơn của bạc lót

VI. Bu lông thanh truyền (Connecting rod bolt):

1. Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo:

Trong quá trình làm việc, bulông thanh truyền chịu các lực sau: lực kéo do lực siết ban đầu khi lắp ghép, lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến và lực quán tính của khối lượng chuyển động quay.

Vật liệu chế tạo bulông thanh truyền thường là thép hợp kim.

2. Kết cấu bulông thanh truyền:

Bulông thanh truyền chịu lực va đập lớn theo hướng kéo, nên thiết kế phải đảm bảo độ bền đồng nhất. Những vùng có tiết diện thay đổi được làm thành góc lượng và mài bóng để tránh ứng suất tập trung. Phần ren thường là ren bước ngắn và phần tiếp giáp với phần ren thắt lại một ít để tăng độ chịu mỏi.

Hình 43. Bulông thanh truyền

VII. Trục khuỷu (Crankshaft):

1. Nhiệm vụ:

Trục khuỷu có nhiệm vụ tiếp nhận lực từ lực khí cháy tác động lên pit-tông thông

qua thanh truyền để truyền công suất ra bên ngoài.

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính. Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập rất mạnh. Các lực này gây ứng suất uốn, xoắn trục và dao động làm rung động cơ.

Ngoài ra, trong quá trình làm việc trục khuỷu còn chịu ma sát, mài mòn trên các

bề mặt chốt khuỷu và cổ trục.

3. Vật liệu chế tạo:

Trục khuỷu của động cơ tốc độ cao thường được chế tạo bằng thép hợp kim

crôm, ni ken.

Trục khuỷu của động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thuỷ và động cơ tĩnh tại, trục khuỷu thường được chế tạo bằng thép các bon trung bình như C35, C40, C45.

Ngoài ra trục khuỷu còn có thể chế tạo bằng gang graphít cầu.

4. Cấu tạo:

Dạng kết cấu của trục khuỷu phụ thuộc vào số xylanh, cách bố trí xylanh, số kỳ của động cơ và thứ tự nổ của các xylanh. Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động của mômen xoắn nhỏ.

- Ứng suất sinh ra dao động nhỏ.

- Công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ.

Kích thước trục khuỷu phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách giữa hai đường tâm xy lanh, bề dày của lót xylanh, phương pháp làm mát động cơ. Khi thiết kế trục khuỷu phải cố gắng dùng mọi biện pháp thu gọn kích thước trục khuỷu, nhưng cần chú ý đến độ cứng vững, sức bền của trục khuỷu và điều kiện làm việc của các cổ trục.

Về hình dạng kết cấu trục khuỷu chia làm hai loại:

- Trục khuỷu nguyên: Loại trục khủyu có các bộ phận cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu và đối trọng được chế tạo liền thành một khối. Loại này thường dùng trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình.

- Trục khuỷu ghép: Loại trục khủyu có các bộ phận cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu và đối trọng được chế tạo riêng rồi ghép lại với nhau. Trục khuỷu ghép thường dùng trong động cơ cỡ lớn.

Hình dạng chung của trục khuỷu còn phụ thuộc vào số cổ trục. Có hai loại:

(a) Trục khuỷu đủ cổ trục ; (b) Trục khuỷu thiếu cổ trục

Hình 44. Các dạng trục khuỷu nguyên

- Trục khuỷu đủ cổ: số cổ trục z nhiều hơn số cổ biên (z = i +1)

- Trục khuỷu thiếu cổ: số cổ trục z ít hơn số cổ biên

Trong đó: z – Là số cổ trục.

i – Là số cổ biên.

Cấu tạo một trục khuỷu gồm các phần sau:

a. Đầu trục khuỷu: Là nơi để lắp bánh răng dẫn động trục cam, lắp puly để kéo

bơm nước, quạt gió, máy phát điện,…

b. Cổ trục khuỷu: Được đặt trong gối đỡ của thân động cơ và mài bóng đến cấp 10 để giảm ma sát. Ở phần tiếp giáp với má khuỷu có góc lượn để tránh ứng suất tập trung.

Thông thường các cổ trục có cùng một kích thước đường kính, đường kính cổ trục chọn theo kết quả tính bền, điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn, thời gian sử dụng và số lần sửa chữa lớn.

Hình 45. Cấu tạo trục khuỷu nguyên

1- Đuôi trục khuỷu ; 2- Lỗ lắp chốt khuỷu ; 3 – Đối trọng ; 4 - Đầu to thanh truyền ; 5 - Ổ bi đũa ; 6 – Chốt khuỷu ; 7 – Má khuỷu ; 8 – Cổ trục ; 9 – Đầu trục khuỷu

Hình 46. Cấu tạo trục khuỷu ghép

c. Chốt khuỷu (cổ biên):

Hình 47. Đường dẫn dầu bôi trơn

Đường kính chốt khuỷu thường bằng hoặc nhỏ hơn đường kính cổ trục một ít. Chiều dài chốt khuỷu phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai đường tâm xylanh kề nhau. Chốt khuỷu thường làm rỗng nhằm giảm được khối lượng chuyển động quay và để chứa dầu bôi trơn, lỗ rỗng trong chốt khuỷu có thể bố trí đồng tâm hoặc lệch tâm với chốt khuỷu.

Người ta thường khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn từ cổ trục đến chốt khuỷu để bôi trơn cho chốt khuỷu. Lỗ rỗng trên chốt khuỷu có thể bố trí đồng tâm hoặc lệch tâm với chốt khuỷu. Đường dầu trên chốt khuỷu tùy thuộc vào công nghệ gia công, đường dầu như (hình 47.a) ở vị trí ít hao mòn nhất nhưng tính công nghệ không tốt. Bố trí đường dầu (hình 47.b, c và d) tuy tính công nghệ tốt nhưng ảnh hưởng đến sức bền của chốt khuỷu.

Chốt khuỷu để lắp ghép với đầu to thanh truyền nên cũng được mài bóng đến cấp chính xác 10 và ở phần tiếp giáp với má khuỷu cũng có góc lượn để tránh ứng suất tập trung.

d. Má khuỷu: Là phần nối liền cổ trục và chốt khuỷu. Hình dạng má khuỷu phụ

thuộc vào áp suất khí cháy, loại động cơ, tốc độ động cơ và hình dạng trục khuỷu.

Dch – Đường kính chốt khuỷu ; Dc – Đường kính cổ trục ; b – Chiều dày má khuỷu ; h – chiều rộng má khuỷu

Hình 48. Các dạng má khuỷu

Loại má khuỷu hình chữ nhật và hình tròn (hình 48.a và b) có kết cấu đơn giản,

dễ chế tạo, nhưng phân bố và lợi dụng vật liệu không hợp lý, do đó tăng khối lượng

không cân bằng của trục khuỷu.

Loại má khuỷu hình ôvan (hình 48.c) là tương đối phúc tạp, nhưng ứng suất phân

bố đồng đều và giảm tải trọng do lực quán tính chuyển động quay.

e. Đối trọng: Đối trọng trong trục khuỷu có tác dụng cân bằng lực và mômen quán tính không cân bằng trong động cơ, chủ yếu là lực quán tính ly tâm, nhưng đôi khi cũng cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến.

Đối trọng lắp với má khuỷu theo các phương pháp sau:

Hình 49. Cách lắp đối trọng Đối trọng đúc liền với má khuỷu (hình 49.c), loại này thường gặp trong động

cơ ôtô máy kéo và động cơ xăng có công suất nhỏ.

Đối trọng làm riêng rồi hàn với má khuỷu (hình 49.a), loại này ít sử dụng vì sau

khi hàn trục khuỷu dễ bị biến dạng.

Đối trọng làm riêng rồi lắp vào má khuỷu bằng bulông (hình 49.b), loại này

thường gặp nhiều trong động cơ diesel tĩnh tại và động cơ ôtô máy kéo.

f. Đuôi trục khuỷu: Đuôi trục khuỷu thường lắp các các chi tiết máy của cơ cấu truyền dẫn công suất (bánh đà, khớp nối, bánh đai truyền…). Vì vậy đuôi trục khuỷu thường có mặt bích hoặc mặt côn, ngoài ra trên đuôi trục khuỷu còn có vành chắn dầu bôi trơn.

VIII. Bạc lót cổ trục (Crankshaft journal bearing):

Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo và kết cấu bạc lót cổ trục tương tự

như bạc lót đầu to thanh truyền.

Một nửa bạc lót cổ trục nằm trong thân máy, còn một nửa nằm trong nắp gối đỡ,

và được giữ chặt bằng hai bulông hoặc guzong.

Bề rộng của bạc phụ thuộc vào vị trí đặt gối đỡ, hình dạng lỗ dầu và rãnh dầu bôi

trơn. Bình thường bạc lót ở phía nắp không có lỗ dầu và rãnh dầu.

(a), (c) Bạc không có vai; (b) Bạc có vai chắn dịch dọc trục khuỷu.

Hình 50. Bạc lót cổ trục

IX. Bánh đà (Fly wheel):

1. Nhiệm vụ:

Trong quá trình làm việc, bánh đà tích trữ năng lượng dư sinh ra trong hành trình sinh công (lúc này mômen chính của động cơ có trị số lớn hơn mômen cản nên làm cho trục khủyu quay nhanh hơn) để bù phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công (trong các hành trình này, mômen cản có trị số lớn mômen chính của động cơ), làm cho trục khủyu quay được đều hơn, giảm được biên độ dao động của tốc độ góc của trục khủyu.

Bánh đà còn có nhiệm vụ tích trữ năng lượng khởi động động cơ.

Ngoài ra, bánh đà còn là nơi để gắn quạt gió, nam châm vĩnh cửu để tạo ra nguồn điện ( đối với động cơ cỡ nhỏ), là nơi để lắp ly hợp, hộp số, bánh đà còn là nơi để ghi các dấu điểm chết trên, dấu phun sớm, dấu đánh lửa sớm,…

2. Vật liệu chế tạo:

Bánh đà của động cơ tốc độ thấp và trung bình thường đúc bằng gang xám. Bánh đà của động cơ tốc độ cao (n > 4500 vòng/phút) thường đúc hoặc dập bằng thép cacbon có thành phần cacbon thấp.

3. Kết cấu:

Hình 51. Kết cấu của bánh đà dạng vành

Bánh đà dạng đĩa: là một đĩa kim loại hình tròn có khối lượng lớn, được cân bằng

chính xác.

Bánh đà dạng vành: có trọng lượng nhỏ, kim loại được tập trung ở vành và được

nối với ổ bằng thành mỏng hoặc nan hoa.

C. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

I. Xupap (Valve):

1. Nhiệm vụ:

Xupap có tác dụng đóng, mở đường nạp, đường xả theo thứ tự làm việc của động cơ. Có ảnh hưởng lớn đến mức tiêu hao nhiên liệu, hệ số nạp và công suất của động cơ.

2. Điều kiện làm việc:

- Chịu nhiệt độ và áp suất cao. Nhiệt độ xupap thải trong động cơ xăng lên đến

800÷850˚C, trong động cơ diesel 500÷600˚C.

- Chịu ma sát, mài mòn và ăn mòn hóa học.

- Chịu tải trọng va đập.

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo xupap phải có sức bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt, chống ăn mòn hóa học. Vật liệu làm xupap thường dùng là thép hợp kim có mạ crôm.

4. Cấu tạo:

a. Nấm xupap: nấm xupap thường có ba loại sau:

Hình 52. Cấu tạo của xupap  Nấm bằng (hình 52.a): Đơn giản dễ chế tạo, có diện tích chịu nhiệt nhỏ, có

thể dùng cho cả xupap nạp và xupap thải. Đa số các động cơ đều dùng loại này.

 Nấm lõm (hình 52.c): Bán kính góc lượn giữa phần thân với phần nấm lớn, do đó cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp. Nhược điểm của nấm xupap lõm là khó chế tạo, mặt chịu nhiệt của xupap lớn, độ cứng vững kém. Thường sử dụng cho xupap nạp.

 Nấm lồi (hình 52.d): Dạng nấm lồi độ cứng vững cao và cải thiện tình trạng

lưu thông của dòng khí xả. Nhược điểm của xupap nấm lồi khó chế tạo, mặt chịu nhiệt lớn. Thường sử dụng cho xupap xả.

b. Thân xúp páp:

Thân xupap có dạng hình trụ. Thân có nhiệm vụ dẫn hướng và tản nhiệt, cho nên để hạ thấp nhiệt độ của xupap người ta có xu hướng tăng đường kính của thân xupap và kéo dài ống dẫn hướng tới gần nấm xupap. Nhưng do phải bảo đảm tiết diện lưu thông của dòng khí nên thân xupap cũng không lớn quá và ống dẫn hướng cũng không lồi ra nhiều quá.

Để tránh hiện tượng xupap bó kẹt trong ống dẫn hướng khi bị đốt nóng, đường kính của thân ở vùng gần nấm xupap thường làm nhỏ đi hoặc tăng đường kính trong của ống dẫn hướng. Trong động cơ tốc độ cao, người ta thường làm thân và nấm xupap rỗng chứa Natri như hình 52.b (từ 50 - 60% thể tích). Nhiệt độ nóng chảy của Natri là 97˚C nên khi xupap làm việc thì Natri thu nhiệt để chảy lỏng ra, tạo điều kiện truyền nhiệt của nấm đến thân xupap.

c. Đuôi xúp páp:

Tuy

Đuôi xupap là phần cuối của xupap. Đuôi xupap thường có dạng đặc biệt để lắp với lò xo. Các rãnh lắp móng hãm trên đuôi xupap có thể hình trụ, hình côn (hình 53.c), một rãnh (hình 53.a) hay nhiều rãnh (hình 53.b). Ngoài cách lắp dùng móng hãm ra còn nhiều cách khác như dùng chốt hãm,… vậy phương pháp dùng móng hãm được sử dụng rộng rãi vì không gây ứng suất trên đuôi xupap.

Hình 53. Cấu tạo đuôi xupap và kiểu lắp ghép

II. Đế xupap:

1. Nhiệm vụ:

Đế xupap tiếp xúc với nấm xupap để đóng kín đường nạp hoặc đường thải.

2. Điều kiện làm việc:

Đế xupap làm việc trong diều kiện như xupap:

- Chịu nhiệt độ và áp suất cao.

- Chịu ma sát, mài mòn và ăn mòn hóa học.

- Chịu va đập theo chu kỳ.

3. Vật liệu chế tạo:

Đế xupap thường được làm bằng thép hợp kim hoặc gang hợp kim.

4. Cấu tạo:

Đế xúp páp có hai loại:

- Đế xupap liền với thân máy hoặc nắp máy.

- Đế xupap rời.

Hình 54. Cấu tạo đế xupap

Kết cấu của đế xupap rất đơn giản, thường chỉ là hình trụ rỗng, trên miệng có

vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupap.

Tùy theo phương pháp bố trí xupap, đế xupap được ép chặt vào nắp máy hoặc thân máy, để tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp máy khi chịu lực va đập của xupap.

III. Ống dẫn hướng:

1. Nhiệm vụ:

Ống dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho xupap dịch chuyển tịnh tiến lên

xuống, đảm bảo đóng kín cửa nạp và cửa xả.

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình làm việc ống dẫn hướng chịu ma sát và mài mòn.

3. Vật liệu chế tạo:

Ống dẫn hướng thường được chế tạo bằng hợp kim gang hoặc hợp kim đồng. Loại vật liệu này dẫn nhiệt tốt, khi thiếu dầu bôi trơn vẫn không bị bó kẹt xupap nhưng mau mòn.

4. Kết cấu ống dẫn hướng:

Để dễ gia công, sửa chữa và thay thế cũng như có thể dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng xupap thường được chế tạo rời và được ép chặt vào lỗ ở nắp máy (cơ cấu phân phối khí xu páp đặt) hoặc thân máy (cơ cấu phân phối khí xu páp treo).

Ống dẫn hướng xu páp có cấu tạo đơn giản là hình trụ rỗng, mặt trong được gia công nhẵn bóng. Để dễ lắp ghép, ống dẫn hướng có vát mặt đầu (hình 55.a) hoặc có độ côn nhỏ khoảng 1/100 mm. Bề mặt ngoài của ống có gờ định vị khi lắp ép vào thân máy hoặc nắp máy (hình 55.b).

Hình 55. Cấu tạo ống dẫn hướng

(a) Cao su nhân tạo bên trong ống nhựa dẽo, (b) Cao su nhân tạo, (c) Nhựa dẽo Hình 56. Cấu tạo chụp chắn dầu bôi trơn

Biện pháp bôi trơn ống dẫn hướng và thân xupap thường dùng phương pháp vung toé dầu. Nếu dầu bôi trơn quá nhiều sẽ theo khe hở xuống nấm xupap và kết muội than trên mặt nấm hoặc lọt vào buồng đốt. Vì vậy để ngăn bớt dầu nhờn phải lắp mũ che trên phần thân hoặc vòng cao su trên ống dẫn hướng để chắn dầu.

IV. Lò xo (Spring):

1. Nhiệm vụ:

Lò xò xupap có tác dụng giữ cho xupap luôn ở trạng thái đóng cửa nạp và cửa

xả.

2. Điều kiện làm việc:

Trong quá trình làm việc, lò xo xu páp chịu lực căng, lực xoắn ban đầu, còn chịu

tải trọng thay đổi đột ngột có tính chất chu kỳ trong quá trình xupap đóng mở.

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu làm lò xo xupap thường dùng là thép cacbon, thép hợp kim và qua gia

công nhiệt luyện.

4. Kết cấu của lò xo:

Loại lò xo thường dùng nhiều nhất là loại lò xo xoắn ốc hình trụ hoặc côn. Hai vòng lò xo ở hai đầu quấn sít nhau và mài phẳng để lắp ghép. Số vòng công tác của lò xo (là số vòng không tính hai vòng đầu) thường từ 4 đến 10 vòng.

Hình 57. Cấu tạo lò xo xupap

V. Đế lò xo

1. Nhiệm vụ:

Đế lo xo dùng để giữ lò xo với xupap thông qua móng hãm.

2. Điều kiện làm việc:

Đế lò xo phải làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao.

3. Vật liệu chế tạo:

Đế lò xo thường được làm bằng thép hợp kim.

4. Kết cấu đế lò xo xúp páp:

Có hai loại:

- Đế thường (hình 58.a). - Đế xoay (hình 58.b).

Hình 58. Cấu tạo đế lò xo xupap

VI. Trục cam (Camshaft):

1. Nhiệm vụ:

Trục cam dùng để dẫn động xupap đóng mở theo quy luật nhất định (theo chu trình của động cơ). Ở một số động cơ trên trục cam còn có cam dẫn động bơm xăng, cam dẫn động bơm cao áp và bánh răng dẫn động bơm dầu, bộ chia điện,...

2. Điều kiện làm việc:

- Trục cam chịu lực uốn và xoắn.

- Chịu ma sát, mài mòn ở các bề mặt tiếp xúc của trục cam và cổ trục.

3. Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấp 15X, 15HM, 12HX3A hay là thép cacbon trung bình 40 hay 45.Các bề mặt cổ trục cam và bề mặt cam được thấm than và tôi cứng.

4. Cấu tạo:

Trục cam bao gồm : cam nạp (thuỳ cam nạp), cam thải (thuỳ cam thải) và các cổ trục. Ngoài ra trên trục còn có bánh răng dẫn động bơm dầu nhờn, cam lệch tâm dẫn động bơm xăng.

Hình 59. Kết cấu trục cam

a. Cam nạp và cam thải:

Trong động cơ ôtô máy kéo, các cam (còn gọi là thuỳ cam hay vấu cam) thường làm liền với trục. Trong động cơ bốn kỳ cam nạp và cam thải có thể bố trí trên cùng một trục và theo vị trí của xupap (động cơ một trục cam), nhưng cũng có thể bố trí các cam cùng tên trên cùng một trục (một trục toàn cam nạp và một trục toàn cam thải). Trong động cơ diesel hai kỳ chỉ có cam thải.

Hình 60. Các dạng thuỳ cam

b. Cổ trục và ổ trục cam:

Trục cam của cơ cấu phân phối khí thường lắp trong thân máy hoặc trên nắp máy.

Cổ trục được gia công nhiệt luyện và mài bóng để nâng cao khả năng chịu mòn. Đường kính các cổ trục lớn hơn chiều cao của các mấu cam để giúp cho việc tháo, lắp được dễ dàng.

Hình 61. Cổ trục và bạc cam

Ổ trục cam thường dùng bạc ống bằng thép, mặt trong có tráng hợp kim babít hay hợp kim nhôm. Tuy nhiên cũng có bạc cam làm hai nữa rồi ốp lên cổ trục. Trục cam bố trí trên nắp máy thường sử dụng bạc cam hai nữa.

VII. Con đội (Valve tappet):

1. Nhiệm vụ:

Con đội là chi tiết trung gian dùng để truyền lực tác dụng của thuỳ cam cho xupap.

2. Điều kiện làm việc:

Con đội làm việc trong điều kiện chịu lực va đập, ma sát mài mòn và chịu lực

nghiêng do cam gây ra trong quá trình dẫn động xupap. 3. Vật liệu chế tạo:

Con đội thường làm bằng gang hay bằng thép hợp kim.

4. Cấu tạo:

Kết cấu con đội gồm có hai phần: phần dẫn hướng (thân con đội), phần tiếp xúc

với mặt cam.

Tùy theo kết cấu và hình dạng có thể chia ra làm các loại sau:

- Con đội cơ học, có 3 loại: con đội hình trụ, con đội hình nấm và con đội con

lăn.

- Con đội thủy lực.

a. Con đội hình nấm:

Trên động cơ dùng cơ cấu phối khí xu páp đặt, thường dùng con đội hình nấm có thân nhỏ và đặc, bề mặt nấm tiếp xúc với cam thường có đường kính lớn hơn đường kính thân. Trên thân con đội có lắp vít điều chỉnh khe hở xupap.

Hình 62. Con đội hình nấm

b. Con đội hình trụ:

Con đội hình trụ (hình 63.a) có kết cấu rỗng bên trong để đặt đũa đẩy. Thân con đội có đường kính bằng đường kính bề mặt tiếp xúc. Con đội hình trụ thường sử dụng trong cơ cấu phân phối khí xupap treo.

Hình 63. Con đội hình trụ và con đội con lăn

c. Con đội con lăn:

Con đội con lăn (hình 63.b) thông thường có thể dùng cho mọi dạng cam (cam lồi, cam lõm và cam tiếp tuyến). Con đội tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn nên ma sát nên giữa con đội và mặt cam là ma sát lăn. Vì vậy ưu điểm cơ bản là ma sát nhỏ, cam ít mòn. Nhược điểm là kết cấu phức tạp, khó chế tạo, do đó ít sử dụng trong cơ cấu phân phối khí.

d. Con đội thủy lực:

Trong quá tình làm việc xupap và các chi tiếc khác của cơ cấu phân phối khí giãn nở do nhiệt độ cao, sẽ làm xupap bị kênh, đóng không kín trên đế. Vì vậy giữa đuôi xupap và cò mổ có một khoảng hở, gọi là khe hở nhiệt.

Chính vì có khe hở nhiệt nên khi làm việc sinh va đập mạnh, gây tiếng ồn và làm đuôi xupap mòn nhanh. Để tránh hiện tượng trên, một số động cơ sử dụng con đội thủy lực, khi sử dụng con đội thủy lực không còn tồn tại khe hở nhiệt, nên khi làm việc không có va đập mạnh, không gây tiếng ồn, mà xupap cũng không bị kênh do giản nở nhiệt.

Hình 64. Kết cấu con đội thuỷ lực

Hình 65. Nguyên lý làm việc của con đội thuỷ lực

*Nguyên lý làm việc:

Xu páp đóng: Khi cam thôi tác dụng vào con đội, dưới tác dụng của lò xo, thân con đội và pit tông bị đẩy về hai phía, áp suất dưới pit tông giảm, van bi mở ra, do đó dầu từ đường dầu chính của hệ thống bôi trơn qua đường dẫn dầu trên thân máy vào khoang dầu phía dưới pit tông.

Xu páp mở: Cam đẩy con đội đi lên, dầu phía dưới pit tông bị nén, van bi đóng lại, pit tông và thân con đội như một khối cứng cùng đi lên để mở xu páp. Trong hành trình mở xu páp một ít dầu ở dưới pit tông bị rò rỉ giữa thân con đội và pit tông, do đó thực tế pit tông dịch chuyển tương đối với thân xuống dưới một chút.

VIII. Đũa đẩy và cò mổ (Push rod and rocker arm):

1. Đũa đẩy:

Đũa đẩy trong cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo thường là một thanh thép nhỏ dài, để truyền lực từ con đội đến cò mổ. Để giảm trọng lượng, đũa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng, hai đầu có hình cầu được gia công nhiệt luyện và được mài nhẵn.

Hình 66. Quan hệ lắp ghép đũa đẩy và con đội

2. Cò mổ:

Cò mổ là chi tiết truyền lực trung gian. Một đầu tiếp xúc với đũa đẩy, một đầu tiếp xúc với đuôi xupap (hình 66). Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh khe hở nhiệt, đầu tiếp xúc với đuôi xupap được mài thành cung tròn. Các cò mổ được lắp trên cùng một trục, trục cò mổ được giữ trên gối đỡ đặt trên nắp máy.

Khi cam đội, đũa đẩy đẩy một đầu cò mổ đi lên đầu còn lại của cò mổ đi xuống làm mở xupap. Cò mổ thường làm bằng thép các bon trung bình hoặc dập bằng thép tấm rồi hàn hai nửa lại.

D. HỆ THỐNG BÔI TRƠN

I. Lọc dầu (Oil filter):

1. Lọc sơ:

Là một loại lọc thô được bố trí trong đáy dầu có công dụng lọc các cặn bẩn có kích thước lớn trước khi dầu bôi trơn vào bơm dầu. Gồm hai phần: phao lọc và lưới lọc. Phao lọc thường đặt gần sát đáy dầu hoặc luôn nổi lập lờ trên mặt dầu. Phao lọc được nối với ống dẫn bằng khớp động nên có thể tự điều chỉnh vị trí theo mực dầu trong đáy dầu. Lưới lọc làm bằng đồng hoặc thép dùng ngăn chặn các tạp chất có kích thước lớn.

Hình 67. Lọc sơ

2. Lọc tinh:

Lọc tinh có nhiệm vụ lọc sạch mạc kim loại, bụi có trong không khí, muội than,... Nếu các chi tiết động cơ được bôi trơn bằng dầu bẩn, các chi tiết sẽ bị mòn nhanh và có thể bị bó kẹt. Để giảm tới mức thấp nhất hao mòn các chi tiết và kéo dài tuổi thọ, trong hệ thống bôi trơn phải có bình lọc tinh để làm sạch dầu bôi trơn. Bình lọc tinh thường sử dụng là lọc thấm và lực ly tâm.

a. Lọc thấm:

Được sử dụng rộng rãi, có nhiều loại khác nhau tùy theo cấu tạo của lõi lọc. Nhưng tất cả có nguyên lý làm việc chung như sau: Dầu nhờn có áp suất cao thấm qua các khe hở nhỏ của lõi lọc, các tạp chất có kích thước lớn hơn khe hở sẽ bị giữ lại vì thế dầu nhờn sẽ được lọc sạch.

 Bình lọc thấm dùng lõi lọc bằng các tấm kim loại mỏng với nguyên lý lọc dầu như sau: Dầu bôi trơn được đưa vào bình lọc và đi qua khe hở giữa các tấm lọc, cặn bẩn có kích thước lớn hơn khe hở sẽ bị giữ lại, dầu được lọc tiếp tục đi vào phía trong lõi lọc rồi theo đường dầu ra để vào mạch dầu chính của động cơ.

Hình 68. Lõi lọc bằng tấm kim loại

 Bình lọc thấm dùng lõi lọc bằng giấy thấm: Quá trình lọc dầu như hình (69.b). Dầu bôi trơn được bơm dầu hút từ các te đưa đến bình lọc. Khi đến bình lọc, dầu sẽ đi vào phía ngoài lõi lọc, rồi thấm qua lõi lọc để vào bên trong, sau đó sẽ theo lỗ trên ống thép trung tâm để đi vào đường dầu chính. Cặn bẩn sẽ được giữ lại bên ngoài lõi lọc và một phần sẽ lắng xuống đáy bình lọc.

Hình 69. Lõi lọc bằng giấy thấm

b. Bình lọc ly tâm:

Dầu vào bình lọc theo trục rỗng rồi qua những lỗ nhỏ trên trục ra chứa đầy trong rô-to, sau đó qua lưới lọc theo hai ống dẫn đi xuống và phun ra ngược chiều nhau ở hai lỗ tia tạo thành một ngẫu lực làm rô-to quay quanh trục với tốc độ 6000÷7000 vòng/phút, lực ly tâm sẽ làm các cặn bẩn văng ra bám vào thành rô-to. Do đó phần dầu gần trục rô-to được lọc sạch khoảng 70% sẽ theo ống dẫn dầu ra để đi bôi trơn. Một phần dầu khoảng 30% trở về các te.

Hình 70. Kết cấu bình lọc ly tâm

II. Bơm dầu bôi trơn (Oil pump):

1. Nhiệm vụ:

Bơm dầu có nhiệm vụ hút dầu bôi trơn từ các-te để cung cấp liên tục cho đường

dầu bôi trơn chính với một áp lực và lượng dầu theo yêu cầu.

2. Phân loại:

Bơm dầu thường có các loại như: Bơm pit-tông, bơm phiến trượt, bơm bánh răng,

bơm trục vít.

Trong đó bơm bánh răng được dùng nhiều nhất vì có các ưu điểm như: Nhỏ gọn,

áp suất dầu cao, cung cấp dầu liên tục, làm việc an toàn, tuổi thọ cao.

3. Kết cấu và hoạt động bơm dầu kiểu bánh răng:

Bơm dầu loại bánh răng có hai loại: Loại bánh răng ăn khớp ngoài và loại bánh

răng ăn khớp trong.

 Bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp ngoài: Hai bánh răng chủ động và bị động ăn khớp với nhau tạo thành 2 khoang dầu riêng biệt là khoang dầu vào và khoang dầu ra. Khi bánh răng chủ động quay nhờ lực kéo đến từ trục khuỷu hoặc trục cam, bánh răng bị động cũng được dẫn động theo nhờ các bánh răng ăn khớp. Dầu từ đường dầu áp suất thấp (khoang dầu vào) sẽ được nén lại, và đẩy qua khoang dầu ra, nhờ đó áp suất dầu ở đây có áp suất cao, và được đẩy qua các bộ lọc tới các chi tiết cần bôi trơn. Lượng dầu được đẩy đi cũng tạo ra một lực hút ở trong khoang dầu vào, nhờ đó dầu được hút lên từ các – te, quá trình này được lặp lại liên tục, tạo thành một chu kì vận chuyển của dầu trơn trong động cơ.

Hình 71. Kết cấu và hoạt động bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp ngoài

 Bơm dầu kiểu rô-to: Hai rô-to được đặt lệch nhau, khi rô-to trong quay thì rô- to ngoài cũng quay theo. Đỉnh của rô-to bên trong luôn tỳ sát vào thành của rô-to ngoài, tạo thành các khoang dầu A và B. Khi rô-to quay, khoảng không gian giữa các rô-to chứa đầy dầu, thể tích khoang B dần giảm, dầu dần được nén với áp suất cao, và được đẩy đi bôi trơn các chi tiết thông qua các cửa xả. Ngược lại, thể tích khoang A dần tăng, tạo ra một độ chân không hút lượng dầu trong cat-te, cứ như thế qua trình này được lặp lại liên tục, đẩy lượng dầu bôi trơn khắp động cơ.

Hình 72. Kết cấu và hoạt động bơm dầu kiểu bánh răng rô-to

 Bơm bánh răng ăn khớp trong: Bánh răng chủ động quay kéo theo bánh răng bị động quay cùng chiều. Do bánh răng chủ động đặt lệch tâm với bánh răng bị động. Do đó, dầu được hút vào khoảng không gian giữa hai bánh răng và theo các răng qua khoang dầu ra đi đến mạch dầu chính. Khi số vòng quay động cơ tăng cao, áp suất trên mạch dầu chính lớn, thắng lực căng lò xo van an toàn mở ra dầu trả về các te, giữ cho áp suất dầu trong mạch dầu bôi trơn không quá cao.

Hình 73. Kết cấu kiểu bánh răng ăn khớp trong

III. Van điều áp (Oil pressure switch):

Do bơm dầu được dẫn động bằng động cơ, nên khi tốc độ động cơ tăng, bơm sẽ cung cấp dầu nhiều, áp suất dầu trong mạch dầu tăng. Nó có thể gây ra rò rỉ dầu, mất công suất và khó hình thành màng dầu bôi trơn cho trục khuỷu, trục cam.

Để ngăn chặn điều đó, van điều áp được bố trí song song với bơm dầu, có thể lắp bên trong bơm hoặc ở bên ngoài bơm để giữ cho cho áp suất dầu trong mạch không đổi ở mọi tốc độ động cơ. Khi áp suất dầu tăng quá giá trị quy định, nó thắng lực căng lò xo, van mở ra dầu qua van trở lại các te dầu.

Hình 74. Kết cấu và hoạt động của van điều áp

IV. Két làm mát dầu bôi trơn (Lubricator oil cooler):

Két làm mát dầu bôi trơn có nhiệm vụ làm nguội dầu bôi trơn trong quá trình hoạt

động của động cơ.

Két làm mát dầu bôi trơn bằng không khí: Đây là loại két làm mát dầu bôi trơn dùng phổ biến trên các động cơ cỡ nhỏ và trung bình. Két làm mát được đặt sát két làm mát nước hay đặt bên trong két làm mát nước. Két làm mát dầu bôi trơn gồm có các ống dẫn dầu đặt bên trong các cánh tản nhiệt làm bằng tấm đồng mỏng, số lượng các ống dẫn dầu tùy thuộc vào kích cỡ động cơ. Khi động cơ hoạt động, dầu bôi trơn được bơm dầu đưa đến két làm mát dầu. Dầu bôi trơn khi đi qua các ống dẫn dầu sẽ tỏa nhiệt ra thành ống và các cánh tản nhiệt, do đó khi có luồng không khí đi qua két làm mát sẽ làm cho các ống dẫn dầu và các cánh tản nhiệt giảm bớt nhiệt độ.

Hình 75. Hệ thống làm mát dầu bôi trơn bằng không khí

Két làm mát dầu bôi trơn bằng nước: Đây là loại két làm mát dầu bôi trơn dùng phổ biến trên các động cơ cỡ lớn. Nhờ ưu điểm truyền nhiệt của nước tốt hơn so với không khí cho nên dùng phương pháp này két làm mát dầu bôi trơn sẽ gọn hơn. Két làm mát dầu bôi trơn gồm nhiều ống đồng nhỏ đặt bên trong một bình chứa nước làm mát động cơ. Vỏ bình được làm bằng đồng hoặc gang mạ kẽm. Bình chứa nước được nối với hệ thống ống dẫn của hệ thống làm mát.

E. HỆ THỐNG LÀM MÁT

I. Bơm nước (Water Pump):

Bơm nước dùng để cung cấp nước làm mát cho hệ thống làm mát của động cơ. Trong hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín. Thường sử dụng bơm nước loại ly tâm, vì nó đơn giản, chắc chắn, giá thành rẻ. Các loại bơm khác như bơm pit-tông hoặc bơm bánh răng thì ít được dùng.

Cánh bơm nước làm bằng gang, thép tấm hay nhựa tổng hợp. Cánh bơm nước lắp trên trục bơm có thể bằng cách lắp có độ dôi hay ngàm và được giữ bằng bulông. Khe hở giữa cánh bơm và vỏ bơm không được lớn hơn 1mm.

Hình 76. Kết cấu và hoạt động của bơm nước kiểu ly tâm

Hoạt động của bơm nước (hình 76.b). Khi cánh bơm quay, nước làm mát được hút vào tâm của cánh bơm qua cửa vào. Nhờ lực ly tâm của cánh bơm đẩy nước ra xung quanh, gặp vỏ bơm theo cửa ra vào đường nước chính.

II. Quạt làm mát (Cooling fan):

Quạt làm mát dùng để làm lưu thông dòng không khí qua két nước làm mát.

Cánh quạt gió thường làm bằng thép tấm hoặc bằng nhựa, có số cánh quạt từ 4

trở lên.

Thông thường, có 2 phương pháp dẫn động quạt gió là dẫn động bằng dây đai

hoặc bằng mô-tơ điện.

Hình 77. Kết cấu quạt gió

 Loại dẫn động bằng dây đai: Loại này được dẫn động bằng trục khuỷu động cơ thông qua dây đai. Tốc độ quay của quạt thay đổi theo tốc độ của động cơ. Do đó khi động cơ ở tốc độ thấp, quạt quay chậm, ở tốc độ cao, quạt quay nhanh. Lực cản quay của nó cũng làm mất công suất động cơ và gây tiếng ồn. Một số quạt làm mát có lắp thêm một khớp chất lỏng (chứa dầu silicon) thường được lắp vào giữa bơm nước và quạt để khắc phục vấn đề trên.

Hình 78. Quạt gió lắp khớp chất lỏng

 Loại dẫn động bằng mô-tơ điện: Dòng điện qua mô-tơ được điều khiển bằng công tắc nhiệt lắp bên dưới két làm mát nước. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, công tắc mở (hình 79.a), không có dòng điện qua mô-tơ quạt, mô-tơ không quay. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng quá mức quy định, công tắc nhiệt đóng (hình 79.b), có dòng điện qua mô-tơ quạt, làm mô-tơ quay, hút không khí lưu thông qua két làm mát. Do đó quạt chỉ hoạt động khi cần thiết. Điều đó có nghĩa là động cơ nhanh chóng đạt được nhiệt độ hoạt động tối ưu. Đồng thời cũng làm giảm tiêu hao nhiên liệu, tránh mất công suất động cơ và giảm tiếng ồn do quạt gây ra.

Hình 79. Sơ đồ điều khiển quạt dẫn động bằng mô tơ điện

III. Két làm mát nước (Water cooling radiator):

Két làm mát nước dùng để chứa nước làm mát, đồng thời cũng có công dụng làm

mát cho nước khi nước nóng lên.

Két nước gồm bình chứa nước bên trên (bình nước nóng), phía trên bình có miệng để châm nước vào. Bình chứa nước bên dưới (bình nước lạnh), có đường nước ra và van xả nước. Giữa bình trên và bình dưới là thân két nước gồm có nhiều ống làm bằng đồng thau, để nước chảy từ bình trên xuống bình dưới. Để tăng thêm diện tích tỏa nhiệt, bên ngoài ống dẫn có lắp rất nhiều cánh tản nhiệt làm bằng đồng lá mỏng.

Hình 80. Kết cấu két nước làm mát

* Kết cấu và hoạt động của nắp két nước:

Trên miệng châm nước có nắp két nước. Nắp két nước có công dụng đậy kín két

nước và và cân bằng áp suất bên trong két nước với khí trời.

Kết cấu của nắp két nước như hình 81, trong nắp có bố trí một van không khí và

một van áp suất, hoạt động của các van như sau:

Khi nhiệt độ bên trong két nước tăng, áp suất tăng theo, khi áp suất lớn hơn lực lò xo van áp suất, lò xo bị nén làm van áp suất mở ra, hơi nước thông qua van thoát ra ngoài bằng ống nước tràn. Khi nhiệt độ trong két nước giảm, áp suất giảm nhỏ hơn áp suất khí trời. Lò xo van không khí bị nén, van không khí mở ra, không khí qua van vào bên trong két nước để dảm bảo cân bằng áp suất bên trong két nước với bên ngoài khí trời.

Nhờ vậy các ống dẫn không bị bể khi áp suất tăng và bị bẹp khi áp suất giảm.

Hình 81. Kết cấu và hoạt động của nắp két làm mát nước

IV. Van hằng nhiệt (Thermostat valve):

Van hằng nhiệt giúp cho nhiệt độ động cơ lúc mới khởi động nhanh đạt nhiệt độ

làm việc tối ưu (khoảng 80÷90˚C).

Van hằng nhiệt có các loại: Loại hộp xếp (hộp xếp chế tạo bằng lá đồng mỏng, bên trong có chứa chất lỏng dể bay hơi như rượu este), loại lưỡng kim và loại hộp sáp.

Kết cấu của van hằng nhiệt loại hộp sáp như hình 82. Chất giản nở nằm trong xy lanh, thể tích chất giản nở thay đổi theo nhiệt độ. Sự thay đổi thể tích làm xy lanh chuyển động lên xuống. Tùy theo đó mà van đóng hay mở.

Hình 82. Kết cấu và hoạt động của van hằng nhiệt loại hộp sáp

* Cách thức hoạt động của van hằng nhiệt:

- Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp dưới 65÷70oC (hình 82.a), chất giãn nở co lại, van hằng nhiệt đóng kín đường nước đến két nước. Lúc này nước làm mát trong động cơ theo đường tuần hoàn phụ trở lại bơm nước, như vậy nước không truyền nhiệt qua không khí.

- Khi nhiệt độ nước làm mát đạt khoảng 65÷700C (hình 82.b), thể tích chất giãn nở tăng, van mở ra, nước từ động cơ một phần qua van đến két nước để được làm mát, một phần nước theo đường tuần hoàn phụ trở lại bơm nước.

- Khi nhiệt độ nước làm mát lên đến 80÷85oC (hình 82.c). Lúc này van mở hoàn

toàn nước từ động cơ hầu hết qua van hằng nhiệt đết két nước để được làm mát.

V. Dung dịch làm mát:

Nước làm mát cho động cơ chủ yếu là nước sạch. Nhưng đối với mốt số nơi mùa đông có nhiệt độ âm, phải dùng thêm chất chống đông vì nước thường có nhiệt độ sôi là 100oC và nhiệt độ đóng băng 0oC. Nếu dung dịch làm mát bị đóng băng thì thể tích có thể tăng khoảng 9%, như thế có thể làm nứt ống dẫn trong két, thân máy và nắp máy.

Hình 83. Dung dịch làm mát

Chất chống đóng băng đặc trưng bao gồm 90÷95% etylen glycon, 3÷10% chất

chống ăn mòn, 0÷1% nước và một lượng nhỏ thuốc nhuộm.

Việc sử dụng chất chống đóng băng pha vào dung dịch làm mát phải tùy thuộc vào vật liệu làm hệ thống làm mát và động cơ. Vì vậy, chất đóng băng phải lựa chọn cẩn thận và pha với nước với số lượng thích hợp. Tốt nhất nên tuân theo quy định của nhà chế tạo.

F. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU (XĂNG)

I. Bộ chế hoà khí (Carburetor):

1. Phân loại:

Bộ chế hòa khí được phân ra làm các loại, tùy theo kết cấu và chức năng của

chúng:

 Theo hướng hút dòng khí qua bộ chế hòa khí, có 3 loại: (Hình 84)

- Bộ chế hòa khí hút xuống được sử dụng phổ biến.

- Bộ chế hòa khí hút ngang thường dùng trong động cơ mô tô, xe máy.

- Bộ chế hòa khí hút ngược (hút lên).

 Theo các loại họng khuếch tán, có 3 loại:

- Họng khuếch tán cố định.

- Họng khuếch tán thay đổi.

- Họng khuếch tán bướm gió dùng trên dộng cơ mô tô.

 Theo số họng khuếch tán, có 2 loại: (hình 85)

- Bộ chế hòa khí một họng (họng đơn).

- Bộ chế hòa khí hai họng (họng kép).

Bộ chế hòa khí thường dùng trong các động cơ xăng hiện nay là loại hút ngang. Không khí được hút từ ngoài vào qua bầu lọc không khí và ngang họng khuếch tán vào xy lanh động cơ. Xăng được hút ra khỏi ziclơ (nhờ độ chân không) chính qua vòi phun, nhiên liệu được xé nhỏ nhờ tốc độ lưu động của dòng khí lớn. Nhiên liệu sẽ bay hơi hòa trộn với không khí ở trong buồng hỗn hợp và trong đường ống nạp trước khi nạp vào xy lanh động cơ.

Hình 84. Bộ chế hoà khí kiểu hút xuống và hút ngang

Hình 85. Bộ chế hoà khí kiểu hút ngược và kiểu họng đơn, họng kép

2. Tỷ lệ hòa khí:

Đối với động cơ xăng, tỷ lệ nhiên liệu và không khí phải vừa đủ để đảm bảo kết

quả đạt tối ưu trong các xy lanh. Động cơ hoạt động không hiệu quả nếu lượng nhiên

liệu quá lớn hoặc quá nhỏ khi hòa trộn với một lượng không khí. Một lượng không

khí tương ứng với một lượng nhiên liệu được gọi là tỷ lệ hòa khí.

Theo lý thuyết cần đốt cháy 1kg xăng cần có 14,7 kg không khí, như vậy tỷ lệ

hòa khí là 14,7:1. Để đơn giản hóa, tỷ lệ được làm tròn 15:1.

3. Cấu tạo và bộ phận chính của bộ chế hòa khí:

a. Buồng hỗn hợp: Buồng hỗn hợp giúp cho sự hoà trộn xăng với không khí

được hình thành. Đường kính buồng hỗn hợp là kích thước cơ bản của bộ chế hoà

khí, người ta dựa vào đường kính này để chọn ra bộ chế hoà khí lắp cho động cơ.

Hình 86. Cấu tạo buồng đốt hỗn hợp

b. Họng bộ chế hòa khí: Họng bộ chế hoà khí cần đảm bảo tạo được độ chân không cần thiết cho sự lưu thông của xăng , đồng thời không gây sức cản lớn đối với sự lưu động của dòng khí.

(a) Kích thước họng, (b) Họng lớn và nhỏ liền với thân bộ chế hoà khí, (c) Họng lớn là họng rời, (d),(e) Họng có tiết diện lưu thông thay đổi

Hình 87. Kết cấu của họng khuếch tán trong bộ chế hoà khí

c. Ziclơ và vòi phun: Ziclơ trong bộ chế dùng để điều chỉnh lượng lượng xăng

hoặc không khí. Trong bộ chế gồm có ziclơ xăng và ziclơ không khí.

Khi động cơ hoạt động ở chế độ tải trung bình (bướm ga mở một phần), lưu lượng không khí đi qua họng và độ chân không tại họng sẽ tăng dần. Độ chân không sẽ truyền từ miệng vòi phun chính đến ziclơ chính để hút nhiên liệu qua ziclơ chính đồng thời cũng hút không khí qua ziclơ không khí vào tạo ra bọt xăng để phun ra ở vòi phun chính.

(a) Ziclơ chính lỗ cung cấp không khí chính, (b ) Ziclơ chính có tiết diện lưu thông thay đổi trên xe gắn máy, (c) Ziclơ vòi phun chính, (d),(e) Kết cấu ziclơ chính

Hình 88. Kết cấu của ziclơ và vòi phun chính

4. Kết cấu và hệ thống phụ trong bộ chế hòa khí:

a. Hệ thống không tải: Hệ thống không tải có nhiệm vụ cung cấp một lượng

hỗn hợp với tỉ lệ phù hợp giúp cho động cơ làm việc ổn định ở tốc độ thấp.

Hình 89. Hệ thống không tải

b. Hệ thống gia tốc:

Bơm gia tốc có hai loại: Loại piston và loại cơ khí, có thể dẫn động bằng chân không hoặc cơ khí. Loại dẫn động bằng chân không có khuyết điểm là tác dụng chậm không kịp thời do đó nên ít sử dụng rộng rãi.

Hình 90. Hệ thống gia tốc pit-tông, dẫn động bằng cơ khí

c. Hệ thống làm đậm: Hệ thống làm đậm có nhiệm vụ cung cấp thêm xăng khi động cơ chạy ở chế độ toàn tải, đảm bảo cho động cơ phát ra công suất cực đại. Có hai phương pháp dẫn động van làm đậm: Dẫn động bằng cơ khí và dẫn động bằng chân không, không sử dụng độ chân không phía sau bướm ga.

Hình 91. Hệ thống làm đậm dẫn động bằng chân không

d. Hệ thống khỏi động: Lúc khởi động, số vòng quay của động cơ rất nhỏ, nên tốc độ không khí đi qua họng khuếch tán ít, nhiên liệu phun ít và chất lượng phun kém.

Mặt khác động cơ lạnh nên nhiên liệu khó bốc hơi dễ tạo thành màng nhiên liệu trên thành đường ống nạp, do đó hỗn hợp đưa vào xy lanh rất loãng nên động cơ khó khởi động.

Để khắc phục hiện tượng này, người ta bố trí hệ thống khởi động. Trong bộ chế hòa khí trang bị hệ thống khởi động bằng bướm gió hoặc bằng mạch xăng riêng. Nhưng hệ thống khởi động bằng bướm gió là thông dụng nhất.

Hình 92. Hệ thống khởi động bằng bướm gió

II. Bơm xăng (Fuel pump):

Bơm xăng có nhiệm vụ hút xăng đưa lên bộ chế hoà khí. Có 2 loại bơm: Loại

dẫn động bằng cơ khí, loại dẫn động bằng điện.

1. Loại dẫn động bằng cơ khí:

a. Kết cấu và hoạt động của bơm xăng dẫn động bằng cơ khí: Bơm xăng gồm một màng bơm bố trí ở giữa, màng bơm được làm bằng vải sợi tổng hợp, bên ngoài

tráng cao su chịu xăng dầu. Các van nạp và van thoát bố trí trong bơm có tác dụng ngược với nhau. Các van này được tác động di chuyển lên xuống nhờ sự tác động của màng bơm và nhiên liệu được hút từ thùng chứa sau đó được đẩy tới bộ chế hoà khí. Màng bơm được dẫn động qua cơ cấu cần bẩy, được điều khiển bởi cam bố trí trên trục cam của động cơ.

 Nạp nhiện liệu: Khi cam đội cần bơm, đầu cần bơm kéo trục và màng bơm đi xuống, tạo độ chân không ở buồng trên của màng, van thoát đóng, van nạp mở, nhiên liệu qua van nạp vào khoang trên màng bơm.

Hình 93. Bơm xăng đang ở hành trình nạp

 Cung cấp nhiên liệu: Khi cam không đội, lò xo màng bơm đẩy trục và màng bơm lên, nhiên liệu trên màng bơm bị nén, van nạp đóng và van thoát mở, nhiên liệu qua van thoát đến bộ chế hoà khí. Chu kỳ làm việc của màng bơm và van nạp, van thoát được lập lại. Nhiên liệu được cung cấp liên tục đến bộ chế hoà khí.

Hình 94. Bơm xăng đang ở hành trình bơm

 Bơm không làm việc: Nếu nhiên liệu do bơm cung cấp nhiều hơn so với sự cần thiết của bộ chế hoà khí. Áp suất nhiên liệu phía trên của màng bơm lớn hơn nên lò xo màng bơm bị nén. Màng bơm và trục màng bơm được giữ ở phía dưới (vị trí thấp nhất). Lúc này cam đội cần bơm vẫn hoạt động theo vị trí của cam, nhưng màng bơm đứng yên, bơm ngưng cung cấp nhiên liệu.

Màng bơm hoạt động trở khi bộ chế hòa khí tiêu thụ nhiên liệu, áp suất trên màng bơm giảm.Trong quá trình làm việc, áp suất do bơm cung cấp khoảng 0,2-0,3 kG/cm2.

Hình 95. Bơm xăng đang ở vị trí không bơm

b. Tính toán bơm xăng dẫn động bằng cơ khí: Lưu lượng xăng lý thuyết do bơm xăng cung cấp trong một chu trình được tính theo thể tích hai hình nón cụt tạo bởi màng bơm ở vị trí cao nhất và thấp nhất.

(a) Kích thước tính toán, (b) Sơ đồ chuyển vị màng bơm

Hình 96. Sơ đồ tính toán bơm xăng dẫn động bằng cơ khí

2. Loại dẫn động bằng điện:

Khi cho dòng điện chạy vào cuộn dây (2) thông qua tiếp điểm (1), trong cuộn dây (2) sẽ sinh ra từ trường hút tấm thép kéo màng bơm (4) đi lên tạo sự giảm áp, xăng hút vào qua van nạp (8).

Lúc màng bơm đi lên qua trục màng bơm làm tiếp điểm (1) mở ra ngắt dòng điện từ ắc quy đến, làm từ trường trong cuộn dây mất, lò xo (3) đẩy màng bơm về vị trí ban đầu, đồng thời xăng bị nén qua van thoát (5) đến bộ chế hoà khí.

Khi bộ chế hòa khí đầy xăng thì áp suất áp suất bên dưới màng bơm tăng, lò xo (3) bị nén màng bơm (4) võng lên, làm tiếp điểm (1) luôn mở ra nên không có dòng điện đi vào cuộn dây (2) vì vậy bơm ngưng hoạt động. Bơm xăng hoạt động trở lại khi có sự tiếp nhận xăng của bộ chế hòa khí.

1-Tiếp điểm; 2-Cuộn dây; 3-Lò xo;

4- Màng bơm; 5-Van thoát; 6.Đường xăng ra 7.Đường xăng vào 8.Van nạp

Hình 97. Bơm xăng dẫn động bằng điện

III. Lọc xăng (Fuel filter):

Lọc xăng có nhiệm vụ lọc nước và tạp chất lẫn trong xăng trước khi đưa xăng tới

bộ chế hòa khí. Do đó tránh được hiện tượng tắc bộ chế hòa khí.

Lọc xăng có 2 loại: Bầu lọc tinh và bầu lọc thô.

Hình 98. Kết cấu và nguyên lý lọc xăng

 Bầu lọc tinh: Lọc tinh được bồ trí giữa bơm xăng và bộ chế hòa khí. Lõi lọc tinh được làm bằng sứ, bằng lưới đan mịn hoặc bằng giấy thấm quấn lại thành cuộn.

 Bầu lọc thô: Đối với một số hệ thống nhiên liệu có thêm bình lọc thô gắn gần với thùng xăng. Lõi lọc thô gồm các tấm mỏng, có dập những chổ lồi cao khoảng 0,05mm. Khi nhiên liệu đi qua các khe hở giữa các tấm, nhiên liệu được lọc sạch.

Hình 99. Các dạng lọc nhiên liệu

IV. Hệ thống phun xăng trực tiếp (Direct fuel injection):

Đây là hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt.

Hệ thống phun xăng trực tiếp về cơ bản được cấu tạo từ 2 phần: phần thấp áp và

phần cao áp.

- Phần thấp áp bao gồm: bơm xăng, lọc xăng và van điều áp. Xăng sẽ được bơm bơm từ thùng chứ qua bộ phận lọc, thông qua các đường ống dẫn và đi đến phần cao áp.

- Phần cao áp bao gồm: bơm cao áp, ống phân phối (ống rail), cảm biến áp suất

ống phân phối và các kim phun.

Bơm cao áp có nhiệm vụ nén nhiên liệu áp suất thấp từ bơm xăng lên thành nhiên

liệu có áp suất cao để tích trữ trong ống phân phối.

Nhờ có cảm biến áp suất ống phân phối mà ECU nhận biết được áp suất thực tế trong ống phân phối là bao nhiêu để điều chỉnh van FPRV (Fuel Pressure Regular

Valve (van điều áp)) trên bơm cao áp. Sau đó ECM sẽ điều khiển kim phun nhiên liệu phun dưới áp suất cao vào buồng đốt động cơ.

Bơm cao áp được dẫn động bởi trục cam, do đó bơm được đặt trên nắp giàn cò và tiếp xúc với vấu cam trục cam. Thường thì bơm này được dẫn động bởi 2, 3, hoặc 4 vấu cam. Một số động cơ dạng chữ V có thể có tới 2 bơm cao áp (mỗi dãy 1 bơm).

Hình 100. Minh hoạ hệ thống phun xăng trực tiếp

Áp suất mà bơm cao áp tạo ra sẽ có mức áp suất khác nhau tùy từng loại bơm và từng loại xe: một điều nhận thấy rằng, áp suất buồng đốt của động cơ phun xăng trực tiếp cao hơn động cơ phun xăng gián tiếp, nếu động cơ phun xăng gián tiếp thông thường có áp suất buồng đốt khoảng từ 9 – 13 kg/cm2 thì đối với động cơ phun xăng trực tiếp, muốn thắng được áp suất buồng đốt thì áp suất phun phải cao hơn rất nhiều. Thông thường từ 35 kg/cm2 ở tốc độ không tải đến cao nhất khoảng 160 kg/cm2.

V. Hệ thống phun xăng gián tiếp (Indirect fuel injection):

Đây là hệ thống phun nhiên liệu trên đường ống nạp.

Hệ thống được phân làm 3 loại chính:

- Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection – SPI): Hệ thống này chỉ dùng một vòi phun trung tâm duy nhất thay thế cho bộ chế hoà khí. Vòi phun nhiên liệu được đặt ngay trước bướm ga và tạo thành khí hỗn hợp trên đường nạp (Hình 101.a).

- Hệ thống phun xăng hai điểm (BiPoint Injection - BPI): Đây là hệ thống được nâng cấp từ hệ thống phun xăng đơn điểm. Hệ thống này được lắp đặt thêm một vòi phun ở sau bướm ga nhằm tăng cường nhiên liệu cho hỗn hợp (Hình 101.b).

- Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection – MPI): Mỗi xi lanh được trang bị một vòi phun riêng biệt, vòi phun được đặt ở phía trước xupap (Hình 101.c).

a b c

Hình 101. Phân loại hệ thống phun xăng gián tiếp

G. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU (DIESEL)

I. Bầu lọc nhiên liệu (Fuel filter):

Bơm cao áp và vòi phun là hai bộ phận có độ chính xác cao và đắt tiền. Do đó nhiên liệu phải được lọc sạch tối đa trước khi được đưa đến hai bộ phận ấy. Lọc nhiên liệu có nhiệm vụ lọc sạch nước, cát và các tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu.

1. Bầu lọc thô:

Lọc thô đặt giữa thùng chứa và bơm nhiên liệu. Lõi lọc có thể làm bằng lưới thau, đá xốp hay bằng giấy xốp gấp thành nếp (hình 100.a) hoặc nhiều phím lá thau hình vành khăn xếp lại (hình 100.b). Phía ngoài lõi lọc, có hai cái cào để khi ta xoay nút ở đáy bình thì sẽ cào đi những chất bẩn ở trong vỏ bình, phía dưới đáy bình có một nút để xả nước hay cặn bẩn.

(a) và (b)- Bầu lọc thắm, (c) và (d)- Bầu lọc lắng.

1. Phần tử lọc; 2.Đĩa hình sao; 3. Vỏ lọc; 4. Van xả cặn; 5. Ruột lọc; 6. Giá bầu lọc;

7. Phễu lắng

A. Đường nhiên liệu vào, B. Đường nhiên liệu ra

Hình 102. Bầu lọc thô của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel

2. Bầu lọc tinh:

Lọc tinh đặt giữa bơm truyền và bơm cao áp, lọc tinh có nhiệm vụ lọc lại và loại

những hạt bụi nhỏ.

(a). Lọc bằng chỉ bố, (b). Lọc bằng giấy xốp, (c). Lọc hai cấp

1,2,4- Ruột lọc; 3,8- Phần tử lọc; Đệm; 5,10- Vỏ lọc; 6- Lò xo; 7- Van xả gió;

9-Vỏ phần tử lọc; 11- Van xả cặn

A- Ống dẫn nhiên liệu vào; B- Ống nhiên liệu ra.

Hình 103. Bầu lọc tinh của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel

II. Bơm nhiên liệu (Fuel pump):

1. Công dụng:

Bơm nhiên liệu dùng để hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bình lọc thô, đưa đến bình lọc tinh rồi đến bơm cao áp. Ngoài ra còn dùng để mồi dầu, xả gió trong hệ thống khi động cơ chưa hoạt động. Cung cấp đủ lưu lượng nhiên liệu cần thiết tương ứng với bất kỳ tốc độ nào của động cơ.

2. Phân loại:

Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, tùy theo từng loại bơm cao áp ta có các loại:

- Bơm kiểu màng có cấu tạo và hoạt động như bơm xăng.

- Bơm kiểu pit-tông thường sử dụng cho loại bơm cao áp kép.

- Bơm kiểu bánh răng sử dụng cho loại bơm phân phối.

- Bơm vòi phun kết hợp.

*Trong bài này chỉ nghiên cứu bơm truyền kiểu pit-tông

3. Kết cấu và hoạt động của bơm truyền kiểu pit-tông:

1. Nắp dậy lò xo; 2. Vỏ bơm; 3. Lò xo pittông ; 4. Piston ; 5. Đường dầu bôi trơn ; 6. Lò xo con đội ; 7. Ty đẩy; 8. Con đội ; 9. Chốt con lăn ; 10. Con lăn ; 11. Ống dầu vào ; 12. Van hút ; 13. Lò xo van hút ; 14. Bơm tay ; 15. Lo xo van thoát ;

16. Nắp đậy van thoát ; 17. Van thoát ; 18. Ống dầu ra.

Hình 104. Kết cấu bơm truyền nhiên liệu kiểu pit-tông

Hoạt động:

Thì hút nhiên liệu: Khi cam không đội, lò xo đẩy pit-tông đi xuống, thể tích trong khoang A tăng làm van thoát đóng, van hút mở nhiên liệu qua van hút vào khoang A. Đồng thời thể tích khoang B giảm, đẩy dầu dưới khoang B theo mạch rẽ đến bơm cao áp.

Thì thoát nhiên liệu: Khi cam đội, qua con đội và ty đẩy đẩy pit-tông đi lên làm lò xo bị nén thể tích trên khoang A giảm, Van hút đóng và van thoát mở dầu qua van thoát một phần đến bơm cao áp, một phần theo mạch rẽ vào khoang B.

Ngừng cung cấp nhiên liệu: Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, bơm cao áp tiêu thụ ít nhiên liệu nên áp suất ở khoang B tăng cao hơn lực của lò xo nên lò xo bị nén pit-tông bị treo ở vị trí cao. Mặc dù cam đội và ty đẩy di chuyển lên xuống nhưng piston vẫn đứng yên nên bơm truyền ngưng cung cấp nhiên liệu cho hệ thống. Đến khi bơm cao áp tiêu thụ nhiên liệu áp suất trên đường ra giảm pittông đi xuống bơm truyền hoạt động trở lại bình thường.

Hình 105. Hoạt động bơm truyền kiểu pit-tông

III. Bơm cao áp (High pressure pump):

1. Nhiệm vụ:

- Bơm nhiên liệu có áp suất cao đến vòi phun. - Cung cấp một lượng nhiên liệu phù hợp theo từng chế độ làm viêc của động

cơ.

- Cung cấp nhiên liệu phải đúng thời điểm và đúng thứ tự nổ để động cơ phát

huy hết công suất.

- Đảm bảo thời điểm bắt đầu và kết thúc phun dứt khoát.

2. Phân loại:

- Bơm cao áp PF. - Bơm cao áp thẳng hàng PE. - Bơm phân phối VE. - Bơm vòi phun kết hợp. 3. Cấu tạo bơm phân phối VE:

Bơm VE là loại bơm phân phối có áp lực cao, có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, có một pit-tông bơm duy nhất vừa chuyển động tịnh tiến vừa xoay tròn để cung cấp nhiên liệu cho nhiều xy lanh. Không sử dụng vòng bi, có năng suất cao và độ chính xác lớn đáng tin cậy, không bôi trơn cho bơm mà sự bôi trơn và làm mát của các chi tiết chuyển động bên trong bơm cao áp nhờ vào dầu diesel sạch lưu thông liên tục bên trong với một áp suất cố định.Vì vậy rất được ưa chuộng và sử dụng rộng rải trên các loại xe ô tô, du lịch đời mới.

100

1.Cần ga; 2. Van hạn chế dầu hồi; 3. Vít điều chỉnh lượng nhiên liệu toàn tải;

4. Van cắt nhiên liệu; 5. Xy lanh; 6. Pittông; 7. Vỏ bơm; 8. Van phân phối cao áp;

9. Van phân lượng; 10.Đĩa cam; 11. Bom cánh gạt; 12. Trục bơm;

13. Van điều chỉnh áp suất; 14. Quả văng

Hình 106. Cấu tạo bơm cao áp VE

4. Cấu tạo bơm cao áp kép:

Thân bơm (vỏ bơm) được cấu tạo thường bằng vật liệu hợp kim nhôm. Trên thân có các lỗ để bắt các đường ống dầu đến, dầu về, lỗ lắp thanh răng, lổ lắp bơm truyền, vít chặn thanh răng, vít kềm xy lanh.

Trong thân bơm có nhiều tổ bơm, có cấu tạo và hoạt động giống như bơm cao áp đơn nhưng có cùng một thanh răng, các xylanh bơm thông với nhau bởi khoang chứa dầu.

Trục cam nằm bên dưới thân bơm, được đỡ bằng ổ bi, trên trục cam có cam điều khiển piston bơm cao áp và cam lệch tâm dẫn động bơm truyền nhiên liệu kiểu pit-tông. Đầu trục cam có lắp khớp nối hoặc bộ phun sớm tự động, đầu còn lại lắp với bộ điều tốc kiểu cơ khí.

101

Hình 107. Cấu tạo bơm cao áp kép

IV. Bộ điều tốc (Engine speed governor):

1. Nhiệm vụ:

- Điều chỉnh tốc độ của động cơ dù có tải hay không có tải.

- Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ như chế độ cầm chừng

ổn định, ở chế độ tối đa không bị vượt tốc.

- Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy.

- Không cản trở việc cúp dầu tắt máy.

2. Phân loại:

 Theo chế độ điều khiển tốc độ có ba loại:

- Bộ điều tốc một chế độ, chỉ sử dụng ở động cơ bộ chế hòa khí. - Bộ điều tốc hai chế độ. - Bộ điều tốc nhiều chế độ.

 Theo cấu tạo:

- Bộ điều tốc cơ khí. - Bộ điều tốc chân không. - Bộ điều tốc thủy lực. - Bộ điều tốc điện từ.

102

- Bộ điều tốc cơ thủy lực (loại hỗn hợp).

*Đối với hệ thống nhiện liệu Diesel sử dụng bơm cao áp kép thường dùng bộ

điều tốc cơ khí hoặc chân không.

3. Cấu tạo và hoạt động bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ:

Bảo đảm cho động cơ làm việc ở bất kỳ chế độ nào: Từ tốc độ cực tiểu (nmin) đến

tốc độ cực đại (nmax). Bộ điều tốc nhiều chế độ được chia ra làm hai loại:

- Thay đổi lực ép ban đầu của lò xo (tác động trực tiếp lên lò xo). - Không thay đổi lực ép ban đầu của lò xo (tác dụng gián tiếp lên lò xo).

*Dưới đây chỉ trình bày hoạt động của bộ điều tốc nhiều chế độ loại thay đổi lực

ép ban đầu của lò xo.

 Khởi động và tốc độ tối đa không có tải: Đưa cần ga về vị trí cung cấp cực đại, lúc này cần ga chạm vào vít điều chỉnh tốc độ cực đại, động cơ chưa quay, nhờ lực lò xo điều tốc làm hai quả văng xếp vào, cùng với lực của lo xo khởi động đẩy thanh răng về phía cung cấp nhiên liệu tối đa giúp cho việc khởi động dễ dàng.

Khi động cơ nổ, số vòng quay của trục điều tốc tăng, hai quả văng văng ra, đẩy ống trượt sang phải, kéo giãn lò xo điều tốc còn lò xo điều tốc bị nén lại, thanh răng di chuyển về phía giảm nhiên liệu phù hợp với chế độ chạy không cực đại. Lúc này có sự cân bằng giữa lực ly tâm quả văng và lực lò xo.

1. Thanh răng

2. Vít điều chỉnh cầm chừng

3. Lò xo điều tốc

4. Chốt cố định

5. Trục cam

6. Ống trượt

7. Quả văng

8. Cần lắc

9. Cần nối

10. Lò xo khởi động

11. Bu lông toàn tải

12.Cần ga

13. Vít điều chỉnh tốc độ cực đại

Hình 108. Bộ điều tốc nhiều chế độ khi khởi động

103

 Tốc độ tối đa có tải: Đặt cần ga cố định ở bất kỳ vị trí nào.

Khi vào tải, tốc độ động cơ giảm, lực ly tâm hai quả văng giảm, nhờ lưc căng lò xo điều tốc kéo thanh răng về phía tăng nhiên liệu đến khi có sự cân bằng lực lò xo và lực ly tâm quả văng (hình 112.a).

Khi giảm tải, tốc độ động cơ tăng, lực ly tâm hai quả văng tăng lớn hơn lực lò xo điều tốc, đầy ống trược sang phải, qua cần lắc làm thanh răng di chuyển về phía giảm nhiên liệu đến khi có sự cân bằng mới (hình 112.b).

(a) Khi tăng tải, (b) Khi giảm tải

Hình 109. Hoạt động của bộ điều tốc nhiều chế độ

 Tốc độ cấm chừng: Đưa cần ga về vị trí cầm chừng, cần ga chạm vào vít điều chỉnh cầm chừng, lực lò xo điều tốc giảm cân bằng với lực ly tâm của hai quả văng, như vậy thanh răng di chuyển về phía giản nhiên liệu, phù hợp với tốc độ cầm chừng.

4. Kết cấu và hoạt động bộ điều tốc chân không:

Bộ điều tốc chân không thuộc loại bộ điều tốc nhiều chế độ, hoạt động theo nguyên tắc thay đổi áp thấp trên đường ống nạp theo số vòng quay của động cơ, tạo độ chân không ở họng khuếch tán. Độ chân không được ống dẫn nối với buồng B của bộ điều tốc còn buồng A thông với khí trời.

104

A. Buồng không khí; B. Buồng chân không

1. Lọc gió, 2. Bướm ga, 3. Bàn đạp ga, 4. Họng khuếch tán, 5; 12. Lò xo giảm chấn, 6. Ống dẫn chân không, 7. Lò xo điều tốc, 8. Vít điều chỉnh cầm chừng, 9. Lò xo cầm chừng, 10. Màng chân không, 11. Đầu trên cần lắc, 13. Trục cam, 14. Đầu dưới cần lắc, 15. Cần tắc máy, 16. Thanh răng, 17.Lỗ thông với khí trời.

Hình 110. Cấu tạo bộ điều tốc chân không

Hoạt động:

 Khởi động và chế độ cầm chừng: Qua bàn đạp ga vị trí bướm ga mở nhỏ, lượng gió nạp nhỏ nên độ chân không thấp, lò xo điều tốc đẩy màng sang trái làm thanh răng ở vị trí cung cấp nhiên liệu tối đa để khởi động. Khi động cơ nổ sức hút của pit- tông động cơ tăng, lượng gió nạp tăng như vậy độ chân không ở họng khuếch tán tăng, theo ống dẫn đến buồng B, như vậy áp suất buồng B nhỏ hơn buồng A làm màng di chuyển sang phải như vậy thanh răng di chuyển về phía giảm nhiên liệu cung cấp cho phù hợp với chế độ cầm chừng.

105

 Khi ở chế độ tải: Khi bàn đạp ga ở vị trí không thay đổi tuỳ theo lái xe.

Khi vào hoặc thêm tải làm tốc độ động cơ giảm như vậy lượng gió nạp giảm, độ chân không buồng B giảm áp suất tăng, lò xo điều tốc đẩy màng sang trái làm thanh răng di chuyển về phía tăng nhiên liệu phù hợp với mức tải.

Khi giảm tải tốc độ động cơ tăng, lượng gió nạp tăng như vậy độ chân không ở buồng B tăng, áp suất giảm nhỏ hơn áp suất ở buồng A, làm màng di chuyển về bên phải, thanh răng di chuyển về phía giảm nhiên liệu phù hợp với mức tải mới.

Hình 111. Hoạt động của bộ điều tốc chân không

V. Vòi phun (Injector):

1. Nhiệm vụ:

Vòi phun có nhiệm vụ:

- Ấn định áp suất nhiên liệu phun vào buồng đốt.

- Xé tơi nhiên liệu,ở dạng sương để dễ bay hơi.

106

2. Phân loại:

Căn cứ vào sự khác nhau của đót kim người ta chia ra hai loại sau:

 Kim phun hở: Loại này không có kim đóng kín ở đót kim, dầu cao áp phun

trực tiếp vào xy lanh.

 Kim phun kín: Loại này có kim đóng kín lỗ phun ở đót kim, tùy theo loại đót

kim và lỗ phun mà người ta chia ra làm hai loại sau:

Đót phun kín lỗ tia hở: Loại này ở đầu kim dạng côn đóng kín bề mặt côn trên đót kim, như vậy có lỗ phun không được đóng kín. Với loại này có loại 1 lỗ và nhiều lỗ (từ 2 đến 10 lỗ), với loại này áp suất phun cao từ 180250 kg/cm2.

Hình 112. Đót phun kín lỗ tia hở

Đót phun kín lỗ tia kín: Loại này ở đầu kim phun có một chuôi hình trụ (hoặc hình côn) ló ra ngoài lỗ phun đóng kín lỗ phun, nhờ có chuôi nên lỗ phun không bị nghẹt do đóng muội than. Với loại này áp suất phun thấp từ 120150 kg/cm2, thường sử dụng cho động cơ có buồng cháy phụ.

107

3. Cấu tạo và hoạt động của vòi phun:

Hình 113. Cấu tạo vòi phun

Hoạt động:

 Trước khi phun: Nhiên liệu từ bơm cao áp theo đường dầu đến vào vòi phun nằm ở khoang chứa dầu, lúc này áp suất dầu nhỏ hơn lực căng lò xo nên ép kim phun đóng kín bề mặt côn bên dưới giữ dầu không chảy qua lỗ phun.

 Phun nhiên liệu: Pit-tông bơm cao áp nén nhiên liệu, đến vòi phun làm áp suất dầu ở khoang chứa tăng lớn hơn lực căng lo xo sẽ tác dụng lên mặt côn phía trên làm nâng kim phun lên, tách khỏi bề mặt côn dưới làm nhiên liệu qua lỗ phun, phun vào buồng đốt. Do nhiên liệu có áp suất cao và qua lỗ phun có kích thước nhỏ nên nhiên liệu bị xé tơi.

 Khi dứt phun: Khi bơm cao áp ngừng cung cấp, áp suất nhiên liệu giảm xuống nhỏ hơn lực căng lò xo, lò xo đẩy cây đẩy kim đi xuống đóng kín bề mặt côn chấm dứt phun. Một phần nhiên liệu chui qua khe hở giữa thân và đót kim phun theo đường dầu hồi trở về thùng chứa.

108

H. HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN ĐỘNG CƠ

I. Máy khởi động:

Động cơ đốt trong không thể tự khởi động. Để khởi động động cơ đốt trong, ta có nhiều phương pháp khác nhau. Các động cơ cỡ nhỏ có thể được khởi động bằng tay hoặc chân. Các động cơ cỡ lớn thì có thể khởi động bằng điện (dùng ắc-quy), bằng một động cơ đốt trong nhỏ (máy lai) hay bằng khí nén. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng phương pháp khởi động bằng điện cho động cơ trên ô tô.

 Máy khởi động loại giảm tốc:

Hệ thống khởi động ô tô có máy khởi động loại giảm tốc sử dụng motor tốc độ cao. Máy khởi động loại giảm tốc giúp tăng momen xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor qua bộ truyền giảm tốc. Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó và ăn khớp với vành răng.

1.Bánh răng giảm tốc, 2.Phần ứng, 3.Bánh răng chủ động, 4.Bánh đà, 5.Ly hợp, 6.Cực 30, 7.Công tắc từ.

Hình 114. Máy khởi động loại giảm tốc

109

 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh:

Máy khởi động loại bánh răng hành tinh sử dụng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay lõi của motor. Bánh răng dẫn động khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động, giống như máy khởi động thông thường.

1.Công tắc từ, 2.Cổ góp, 3.Lò xo hồi, 4.Cần đẩy, 5.Chổi than, 6.Phần quay, 7.Bánh răng hành tinh

Hình 115. Cấu tạo máy khởi động loại bánh răng hành tinh

II. Hệ thống cung cấp điện:

1. Máy phát điện một chiều

Hiện nay, máy phát điện một chiều ngày càng ít được sử dụng vì máy phát điện hai chiều có nhiều ưu điểm hơn. Tuy nhiên, trên một số xe đời cũ vẫn còn lắp máy phát điện một chiều và một số hãng sản xuất vẫn còn sản xuất loại máy phát điện này.

110

Máy phát điện một chiều hoạt động dựa vào nguyên lý định luật Faraday: nếu một cuộn dây quay trong một từ trường thì giữa hai đầu cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động.

Máy bao gồm hai phần chính: thân máy cố định hay còn gọi là (Stator) và lõi quay (Rotor). Phần tạo ra từ trường chính là phần cố định, các cuộn dây của lõi quay là cuộn phát điện. Các cuộn dây của phần cố định được gọi là cuộn kích thích, chúng kết hợp với lõi sắt tạo thành nam châm điện. Khi lõi quay quay trong từ trường của nam châm điện thì trong các cuộn dây của lõi tạo ra sức điện động. Ở đầu lõi có cổ góp để dẫn điện qua các chổi than ra ngoài.

Hình 116. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện một chiều

2. Máy phát điện xoay chiều:

Máy phát điện xoay chiều có nhiều ưu điểm hơn máy phát điện một chiều: cấu tạo gọn nhẹ và đơn giản hơn, hơn nữa nó có thể cung cấp điện ngay cả khi động cơ hoạt động ở số vòng quay rất thấp.

Máy phát điện xoay chiều được phân loại khác nhau tuỳ theo cách bố trí cuộn kích thích: cuộn kích thích cố định và cuộn kích thích quay.

111

1. Nắp đậy ; 2,4.Các cuộn kích thích ; 3.Phần quay ; 5.Vòng làm kín ; 6.Cánh quạt ; 7.Puly ; 8.Bộ nắn dòng ; 9.Mặt bích trước ; 10.Phần đứng yên ; 11.Mặt bích sau ; 12.Các cực đấu dây.

Hình 117. Máy phát điện xoay chiều với cuộn kích thích cố định

1. Chổi than ; 2.Bộ chỉnh lưu ; 3.Phần quay ; 4.Quạt làm mát ; 5.Dây đai dẫn động ; 6.Cuộn dây phần đứng yên ; 7.Vòng trượt.

Hình 118. Máy phát điện xoay chiều cuộn kích quay

112

Hình 119. Vị trí của máy phát điện trên động cơ ô tô

Ắc quy: Các ắc quy sử dụng trên ô tô đều là ắc quy chì (axit), thường được tạo bởi 6 khoang độc lập với điện áp 2V ở mỗi khoang, các khoang được mắc nối tiếp với nhau để tạo thành ắc quy 12V. Ắc quy hoạt động dựa trên các nguyên tắc đối nghịch nhau: khi nạp điện thì nó chuyển điện năng thành hoá năng, khi phóng điện thì nó biến hoá năng thành điện năng. Tóm lại, có thể nói ắc quy thực chất là một thiết bị có khả năng tích trữ năng lượng điện và cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ khi cần thiết.

113

1.Tấm cực âm ; 2.Tấm cách ; 3.Tấm cực dương ; 4.Các tấm cực ; 5.Cầu nối các tấm cực ; 6.Cực dương của ngăn ; 7.Cực dương của ắc quy ; 8.Vỏ ; 9.Chất làm kín ; 10.Nút đậy ; 11.Nắp đậy ngăn ; 12.Cầu nối ; 13.Cực âm của ắc quy.

Hình 120. Cấu tạo của ắc quy

III. Hệ thống đánh lửa:

Đối với động cơ xăng, việc đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu bị nén trong buồng đốt ở cuối kỳ nén được thực hiện bằng tia lửa điện phát ra từ Bugi. Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa chính là tạo ra tia lửa điện đúng thời điểm để đốt cháy hỗn hợp. Để có thể tạo ra tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi (khoảng 10kV hoặc lớn hơn thế), ta thường sử dụng một số phương pháp sau:

- Đánh lửa bằng vô lăng ma-nhe-tic.

- Đánh lửa bằng ma-nhe-tô.

- Đánh lửa bằng ắc quy.

Các loại động cơ ô tô hiện nay đa số đều sử dụng phương pháp đánh lửa bằng ắc quy. Phương pháp đánh lửa bằng ắc quy có thể phân thành 3 dạng: đánh lửa tiếp điểm, đánh lửa bán dẫn và đánh lửa trực tiếp.

1. Cấu tạo hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm:

114

1.Bugi đánh lửa ; 2.Bộ chia điện ; 3.Chìa khoá ; 4.Ắc quy ; 5.Dây dẫn ; 6.Bô bin đánh lửa ; 7.Tụ điện ; 8.Vấu cam.

Hình 121. Hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm

2. Cấu tạo hệ thống đánh lửa bán dẫn:

1. Khoá điện ; 2.Dây cao áp ; 3.Bộ chia điện ; 4.Ắc Quy ; 5.Bô bin đánh lửa ; 6.ECU động cơ ; 7.Transistor ; 8.Bugi đánh lửa

Hình 122. Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn

3. Cấu tạo hệ thống đánh lửa trực tiếp ECU:

115

1. Ắc quy ; 2.ECU ; 3.Các cảm biến ; 4.IC đánh lửa ; 5.Cuộn dây sơ cấp ; 6.Cuộn dây thứ cấp ; 7.Bugi đánh lửa.

Hình 123. Hệ thống đánh lửa trực tiếp bằng ECU

116

PHẦN 3

CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRUYỀN THỐNG

Nội dung ở phần này chủ yếu tập hợp các hình ảnh phân rã các loại động cơ của các hãng xe kèm theo chú thích song ngữ (tiếng Anh-tiếng Việt).

*Hãng Mazda: - Động cơ SKYACTIV G2.0 – Mazda CX5 (tham khảo nội dung trong quyển atlas).

- Động cơ SKYACTIV G2.5 – Mazda 6 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ xoay Wankel – Mazda RX8 (tham khảo nội dung trong quyển atlas).

*Hãng Toyota:

- Động cơ 1NZ-FE – Toyota Vios (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ 2TR-FE – Toyota Innova (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ CELIA 4WD 1988 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ 3VZE – Toyota Hilux (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ 2AZ-FE – Toyota Camry (tham khảo nội dung trong quyển atlas).

*Hãng Ford:

- Động cơ 1.8 & 2.0 SOHC (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ 2.4, 2.8, 2.9 V6 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ Ford Mondeo 1993 – 2000 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). *Hãng Mercedes: - Động cơ M274 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). *Hãng Honda:

- Động cơ Honda Civic 1992 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ Honda CRV 1999 – RD1-RD3 / 1.G (tham khảo nội dung trong quyển atlas). *Hãng Daewoo: - Động cơ Daewoo Matiz (tham khảo nội dung trong quyển atlas). *Hãng Mitsubishi:

- Động cơ 4G6 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ Outlander (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ Mirage (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ 4G9 (tham khảo nội dung trong quyển atlas). *Hãng Hyundai:

- Động cơ D4DD (tham khảo nội dung trong quyển atlas). - Động cơ Hyundai I10 2015 (tham khảo nội dung trong quyển atlas).

*Hãng BMW: - Động cơ B58 (tham khảo nội dung trong quyển atlas).

117

PHẦN 4

CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ THẾ HỆ MỚI

I. Động cơ Hybrid:

Ô tô hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động cơ chạy bằng năng lượng thông thường (xăng, diesel…) với động cơ điện lấy năng lượng điện từ một ắc quy cao áp. Điểm đặc biệt là ắc quy được nạp điện với cơ chế nạp “thông minh” như khi xe phanh, xuống dốc,… gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng. Nhờ vậy mà ôtô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết.

1. Phân loại:

a. Theo thời điểm phối hợp công suất:

 Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm: Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện sẽ hoạt động cung cấp công suất giúp xe chuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trước khi động cơ đốt trong tự khởi động. Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động cơ đốt trong phải khởi động ngay lập tức mới có thể cung cấp công suất tối đa. Ngoài ra, motor điện và động cơ đốt trong cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như khi leo dốc, leo núi hoặc vượt qua xe khác. Do motor điện được sử dụng nhiều ở tốc độ thấp, nên loại này có khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường cao tốc. Toyota Prius và Ford Escape Hybrid là hai dòng điển hình thuộc loại này.

 Phối hợp khi cần công suất cao: Motor điện hỗ trợ động cơ đốt trong chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt qua xe khác, còn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ đốt trong. Do đó, những chiếc hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường cao tốc vì đó là khi động cơ đốt trong ít bị gánh nặng nhất. Điển hình là Honda Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai.

b. Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện:

 Kiểu nối tiếp: Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất của động cơ đốt trong là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện.

Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp ắc quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện. Động cơ điện ở đây còn có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.

118

Hình 124. Hệ thống hybrid nối tiếp

 Kiểu song song: Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy.

Hình 125. Hệ thống hybrid song song

119

 Kiểu hỗn hợp: Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song

nhằm tận dụng tối đa các lợi ích được sinh ra.

Hình 126. Hệ thống hybrid hỗn hợp

2. Các bộ phận chính của ô tô Hybrid:

Hình 127. Một dạng ô tô hybrid kiểu phối hợp công suất song song

120

a. Động cơ: Là nguồn động lực chính, ở ôtô hybrid có thể dùng động cơ xăng, động

cơ diesel, động cơ hydro, khí hóa lỏng hoặc pin nhiên liệu.

Hình 128. Động cơ đốt trong và động cơ điện (toyota Prius) b. Hộp số và bộ phân phối công suất: Cụm bánh răng hành tinh trong hộp số đóng vai trò như một bộ chia công suất, có nhiệm vụ chia công suất từ động cơ chính của xe thành hai thành phần tạm gọi là phần dành cho cơ và phần dành cho điện. Các bánh răng hành tinh có thể truyền công suất đến động cơ chính, động cơ điện - máy phát và các bánh xe chủ động trong hầu hết các điều kiện khác nhau.

121

Hình 129. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân phối công suất c. Động cơ điện và máy phát điện: Tổ hợp động cơ điện – máy phát số 1 (MG1- Motor Generator 1) có nhiệm vụ nạp điện trở lại cho ắc quy điện áp cao (HV Battery), đồng thời cấp điện năng để dẫn động cho MG2 (MG2 - Motor Generator 2). MG1 hoạt động như một motor để khởi động động cơ chính của xe, đồng thời điều khiển tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh gần giồng như một CVT.

Tổ hợp motor điện – máy phát số 2 (MG2) có nhiệm vụ dẫn động cho các bánh xe chủ động tiến hoặc lùi xe. Trong suốt quá trình giảm tốc và phanh xe, MG2 hoạt động như một máy phát và hấp thu động năng (còn gọi là quá trình hãm tái sinh năng lượng) chuyển hóa thành điện năng để nạp lại cho ắc quy điện áp cao.

d. Bộ phận chuyển đổi điện: Bộ chuyển đổi biến dòng điện một chiều từ ắc quy điện áp cao (HV Batterry) thành dòng xoay chiều làm quay motor điện hoặc biến dòng xoay chiều từ máy phát thành dòng điện một chiều để nạp điện cho ắc quy.

122

Hình 130. Bộ chuyển đổi điện

Về cấu tạo, nó gồm một bộ khuếch đại điện năng để tăng điện áp được cung cấp lên đến 500V, đồng thời nó được trang bị một bộ chuyển đổi dòng một chiều để nạp điện cho ắc quy phụ của xe và một bộ chuyển đổi dòng xoay chiều để cấp điện cho máy nén trong hệ thống điều hòa của xe hoạt động.

e. Ắc quy điện áp cao (Pin): Ắc quy chính của xe được bảo vệ trong một vỏ niken- kim loại hydrua chắc chắn hơn và có mật độ năng lượng cao hơn so với bình thường. Thường gồm 120 - 250 cặp cực ắc quy với điện áp chuẩn là 144V – 350V (1,2V/cặp cực ắc quy) được nạp điện bởi động cơ chính thông qua tổ hợp MG1 khi xe chạy bình thường và tổ hợp MG2 trong suốt quá trình hãm tái sinh năng lượng.

123

1.Ngăn pin ; 2,3.Vỏ pin ; 4,5.Mô đun ống làm mát phía bên trong ; 6,7.Cảm biến nhiệt độ chất làm mát ; 8.Ống phân phối chất làm mát ; 9.Cổng kết nối điện áp cao ; 10.Giắc kết nối điện áp cao ; 11.Hộp kết nối.

Hình 131. Ắc quy (Pin) điện áp cao trên Audi Q8 f. Cáp nguồn: Cáp nguồn hay cáp công suất trong xe hybrid dùng để truyền dòng

điện có cường độ và điện áp cao giữa các thiết bị như ắc quy điện áp cao, bộ

chuyển đổi, các tổ hợp MG1, MG2 và máy nén trong hệ thống điều hòa.

Hình 132. Sơ đồ hệ thống cáp dẫn điện công suất cao

124

g. Ắc quy phụ: Một ắc quy DC12V được bố trí cố định phía sau xe, duy trì và cung

cấp dòng điện một chiều ổn định cho các thiết bị như đèn xe, hệ thống âm thanh,

các ECU điều khiển,…

Hình 133. Ắc quy phụ trên ô tô hybrid

II. Động cơ điện:

Xe ô tô điện hay xe EV (Electric vehicle) sử dụng động cơ điện thay cho động cơ

đốt trong, là phương tiện không cần dùng nhiên liệu xăng, dầu diesel để vận hành mà

thay vào đó dùng pin lithium-ion có thể sạc lại để tạo nguồn điện.

1. Cấu tạo:

 Battery (all-electric auxiliary): Ắc quy phụ cung cấp năng lượng cho các

thiết bị trên xe hoạt động.

 Charge port: Cổng sạc cho phép phương tiện kết nối với nguồn điện bên

ngoài để sạc ắc quy.

 Electric traction motor: Sử dụng năng lượng để dẫn động các bánh xe.

 Thermal system (cooling): Duy trì nhiệt độ hoạt động thích hợp của motor

và các bộ phận khác.

125

 Traction battery pack: Lưu trữ điện cung cấp cho motor.

 Transmission (electric): Truyền lực kéo từ động cơ điện đến bánh xe.

 Onboard charger: Lấy điện AC từ cổng sạc và chuyển nó thành DC cấp cho Pin

kéo. Giao tiếp với các thiết bị cần thiết khác.

 Power electronics controller: Quản lý dòng năng lượng cung cấp bởi pin kéo,

điều khiển tốc độ của động cơ điện kéo và mô men xoắn mà nó tạo ra.

 DC/DC converter: Chuyển đổi nguồn DC có điện áp cao sang DC có điện áp

thấp để chạy các phụ kiện của xe và sạc lại pin phụ.

Hình 134. Cấu tạo chung của xe điện

2. Nguyên lý hoạt động:

Pin được lắp dưới sàn xe gồm rất nhiêu viên pin lithium nhỏ được xếp thành từng

nhóm (gói pin). Các gói pin này sẽ cung cấp điện cho một động cơ cảm ứng gồm 2

phần chính là Stator (phần đứng yên) và Rotor (phần chuyển động). Khi Stator được

nối với nguồn điện, nó tạo ra từ trường cung cấp năng lượng cơ học làm quay Rotor

126

quanh trục giúp xe lăn bánh. Tốc độ của xe được điều khiển bằng cách thay đổi tần

số cấp điện cho động cơ.

Hình 135. Pin trên BMW i3

127

PHẦN 5

CÔNG NGHỆ MỚI TRÊN ĐỘNG CƠ

I. Cải tiến phun nhiên liệu trên động cơ Skyactiv – Mazda:

Skyactiv là tên thương hiệu của hàng loạt các công nghệ giúp tăng công suất động

cơ, tối ưu mức tiêu thụ nhiên liệu và tăng hiệu quả sử dụng do hãng xe Mazda phát

triển. Các công nghệ Skyactiv của Mazda ứng dụng trên cả động cơ, hộp số, khung

gầm, thân xe…

Hình 136. Cải tiến phun nhiên liệu trên động cơ Skyactiv

* Có các loại động cơ Skyactiv sau:

 Động cơ Skyactiv-G: là động cơ phun xăng trực tiếp do Mazda phát triển.

Skyactiv-G có cấu trúc hoàn toàn bằng nhôm, trục cam kép được dẫn động bằng xích.

Khối động cơ này có nhiều ưu điểm như: kích thước nhỏ gọn, vận hành êm ái, khởi

128

động nhanh, tăng tốc khoẻ, thân thiện môi trường, tiết kiệm nhiên liệu… Skyactiv-G

là động cơ có tỷ số nén cao nhất hiện nay (10-12:1). Tỷ số nén cho biết sự chuyển

động của các van nạp không khí vào buồng đốt. Tỷ số nén càng cao đồng nghĩa việc

sử dụng nhiên liệu càng hiệu quả, khả năng tiết kiệm nhiên liệu càng cao. Hiện nay

hầu hết các mẫu xe ô tô máy xăng thương mại của Mazda đều sử dụng động cơ

Skyactiv-G như Mazda 2, Mazda 3, Mazda 6, Mazda CX-3, Mazda CX-30, Mazda

CX-5, Mazda CX-8…

Hình 137. Hệ thống phân phối khí biến thiên trên động cơ Skyactiv-G

 Động cơ Skyactiv-D: là động cơ máy dầu Diesel tăng áp do Mazda phát triển.

Động cơ này có ưu điểm đáp ứng tốt các quy định về khí thải toàn cầu. Để giảm NOx

và các loại khí thải khác, tỉ số nén được giảm xuống 14:1. Động cơ khởi động nguội

thông qua kim phun Piezo nhiều lỗ với 3 kiểu phun có thể lập trình. Việc bỏ máy

được ngăn chặn bằng cách mở xúp páp xả trong kỳ nạp, khiến nhiệt độ không khí

trong động cơ tăng lên. Skyactiv-D sử dụng bộ tăng áp hai giai đoạn. Trong đó một

129

bộ tăng áp nhỏ và một bộ tăng áp lớn được vận hành có chọn lọc tuỳ theo điều kiện

thực tế.

Hình 138. Động cơ Skyactiv-D

 Động cơ Skyactiv-X: là động cơ xăng thương mại đầu tiên sử dụng công nghệ

đánh lửa nén nạp đồng nhất HCCI do Mazda phát triển. Với công nghệ này, hỗn hợp

xăng và không khí được nén lại ở áp suất cực cao đến mức tự bắt lửa mà không

cần bugi.

Skyactiv-X đạt được tỷ số nén lên đến 16:1 thay vì 14:1. Nhờ đó mà Skyactiv-X

có thể hoạt động như hình mẫu động cơ tăng áp, dung tích nhỏ nhưng công suất lớn.

Trong Skyactiv-X, nhiên liệu được đốt cháy một cách triệt để giúp giảm mức tiêu hao

nhiên liệu và khí thải ra môi trường.

Bên cạnh các động cơ ô tô trên, Mazda còn nhiều khối động cơ khác trong “gia

đình” động cơ Skyactiv như: Skyactiv-CNG (chạy bằng khí nén tự nhiên), Skyactiv-

R (động cơ quay thế hệ mới), e-Skyactiv (động cơ điện chạy bằng pin), e-Skyactiv-

G (động cơ mild hybrid)…

130

Hình 139. Động cơ Skyactiv-X

 Skyactiv-Drive: là công nghệ phát triển hộp số tự động của Mazda. Hãng xe

Nhật này đã không còn sử dụng hộp số ly hợp kép bởi cho rằng loại hộp số ô tô này

không tối ưu trong một số tình huống. Thay vào đó, Mazda tự thiết kế lại hộp số tự

động thông thường. Trong đó, nhà sản xuất đã làm cho biến mô có ít nhiệm vụ hơn,

còn ly hợp nhiều đĩa thì đảm nhận phần lớn công việc.

Hình 140. Hộp số Skyactiv-drive của Mazda

131

 Skyactiv-Body: là công nghệ phát triển thân vỏ xe mới của Mazda. Skyactiv-

Body giúp trọng lượng xe nhẹ hơn, thân cứng cáp hơn, tính an toàn cao hơn bằng

cách tăng thêm tỷ lệ thép cường độ cao.

Hình 141. Mô tả công nghệ Skyactiv-Body của Mazda

II. Hệ thống VVT-i – Toyota

VVT-i (Variable Valve Timing – Intelligent): là hệ thống điều khiển van biến

thiên thông minh, phiên bản nâng cấp và thay thế cho VVT. Hệ thống VVT-i được

điều khiển bằng điện tử, giúp thay đổi thời điểm đóng/mở các van nạp bằng cách điều

chỉnh mối quan hệ truyền động trục cam (dây đai hoặc xích) với trục cam nạp.

VVT-i dùng áp suất thuỷ lực để chỉnh vị trí trục cam, từ đó làm thay đổi thời điểm

phối khí, giúp thời điểm đóng van xả và mở van nạp trùng khớp với nhau.

Với động cơ đốt trong, dòng khí nạp vào và xả ra từ buồng đốt được điều khiển

bởi các van xupáp. Thời điểm đóng/mở các van này ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả

của quá trình đốt cháy và sinh công. Tuy nhiên, thời điểm đóng/mở và độ mở van lại

giống nhau ở tất cả các tốc độ và điều kiện vận hành của động cơ. Nó không thể linh

hoạt thay đổi theo từng tình huống. Điều này gây ra lãng phí rất lớn.

132

Mục đích của công nghệ VVT hay VVT-i chính là để khắc phục hạn chế trên.

Công nghệ VVT-i giúp điều chỉnh vô cấp hoạt động của hệ thống van nạp. Từ đó thời

điểm mở và độ mở van có thể biến thiên theo tình trạng vận hành thực tế của động

cơ. Nhờ vậy mà công suất động cơ đạt được mức tối ưu hơn, nhiên liệu tiết kiệm hơn,

lượng khí xả ra môi trường cũng giảm thiểu.

1. Cấu tạo:

Hệ thống VVT-i gồm:

 Bộ xử lý trung tâm ECU.

 Bơm dầu và đường dẫn dầu.

 Bộ điều khiển phối khí.

 Hệ thống cảm biến: cảm biến vị trí cam VVT, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biển vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát…

Hệ thống chấp hành của VVT-i gồm:

 Bộ điều khiển VVT-i xoay trục cam nạp.

 Áp suất dầu tạo lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i.

 Van điều khiển đường đi của dầu.

133

Hình 142. Cấu tạo hệ thống VVT-i

2. Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến lưu lượng khí nạp sẽ truyền dữ liệu về cho bộ xử lý trung tâm ECU. Từ các dữ liệu này, ECU sẽ tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động. Trong khi đó, cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ truyền dữ liệu để ECU hiệu chỉnh. Còn cảm biến vị trí cam VVT và cảm biến vị trí trục khuỷu truyền dữ liệu để ECU nắm được tình trạng phối khí thực tế diễn ra.

134

Trên cơ sở hiệu chỉnh và thực tế, ECU tính toán đưa ra lệnh phối khí tối ưu nhất. Quá trình tính toán của ECU chỉ diễn ra trong vài phần nghìn giây. Theo lệch của ECU, các van điện của hệ thống thuỷ lực sẽ được đóng hoặc mở.

Bộ điều khiển VVT-i được dẫn động bởi xích cam và có cánh gạt lắp cố định trên trục cam nạp. Áp suất dầu được gửi từ phía làm sớm hoặc phía làm muộn trục cam khiến các cánh gạt xoay. Từ đó giúp đóng/mở hệ thống xupáp nạp vào đúng thời điểm phù hợp.

Hệ thống VVT-i có 3 chế độ tuỳ theo tình trạng vận hành:

 Chỉnh sớm thời điểm phân phối khí: ECU đẩy van điều khiển dầu mở để áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí, khiến trục cam nạp quay về chiều làm sớm thời điểm phối khí.

Hình 143. Chỉnh sớm thời điểm phân phối khí

 Chỉnh muộn thời điểm phân phối khí: ECU đẩy van điều khiển dầu mở để áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí, khiến trục cam nạp quay về chiều làm muộn thời điểm phối khí.

135

Hình 144. Chỉnh muộn thời điểm phân phối khí

 Giữ nguyên thời điểm phối khí: Sau khi ECU tính toán và đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu sẽ duy trì đường dầu đóng để giữ nguyên thời điểm phối khí hiện tại.

Hình 145. Chế độ giữ

3. Các biến thể của hệ thống VVT-i:

 VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift – Intelligent): là hệ thống điều

khiển thời điểm phối khí hành trình xupáp thông minh. VVTL-i dựa trên nền tảng của

VVT-i nhưng áp dụng một cơ cấu đổi vấu cam để có thể thay đổi hành trình của

xupáp. Nhờ đó công suất được cải thiện mà không ảnh hưởng đến mức tiêu thụ nhiên

liệu cũng như khí xả ô nhiễm.

136

 Dual VVT-i: là hệ thống điều phối van biến thiên thông minh kép (trên cả van

nạp và van xả). Dual VVT-i ưu việt hơn VVT-i. Nếu VVT-i chỉ can thiệp đến việc

đóng/mở của van nạp thì Dual VVT-i điều khiển thời điểm đóng/mở của van nạp lẫn

van xả. Điều này giúp hiệu suất động cơ được cải thiện tốt hơn, mức tiêu thụ nhiên

liệu tối ưu hơn, lượng khí thải ra môi trường sạch hơn do nhiên liệu được đốt cháy

triệt để.

 VVT-iE (Variable Valve Timing – intelligent by Electric motor): là một

phiên bản của Dual VVT-i nhưng sử dụng cơ cấu chấp hành bằng hệ thống điện với

trục cam nạp, còn trục cam xả vẫn điều khiển bằng thuỷ lực. Ưu điểm của VVT-iE là

phản ứng nhanh và chính xác hơn khi động cơ ở tốc độ thấp và nhiệt độ thấp. Công

nghệ VVT-iE được phát triển cho các dòng xe Lexus.

 VVT-iW (Variable Valve Timing – intelligent Wide): là hệ thống điều khiển

van biến thiên mở rộng thông minh. Hệ thống này kết hợp sử dụng VVT-iW trên van

nạp và VVT-i trên van xả.

III. Hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp - Toyota

Hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp ACIS (Acoustic Control Induction System) để tăng công suất trên phạm vi rộng từ tốc độ thấp đến tốc độ cao. Hệ thống này sử dụng một van điều khiển khí nạp để chia đường ống nạp thành 2 đoạn, cho phép thay đổi để chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp phù hợp với tốc độ động cơ và góc mở bướm ga.

1. Cấu tạo:

137

Hình 146. Cấu tạo hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp

 Van điều khiển khí nạp: Van điều khiển khí nạp nằm trong khoang khí nạp,

và được mở/đóng để thay đổi chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp thành 2 trạng

thái.

 Van VSV: Tùy theo tín hiệu ACIS từ ECU động cơ, VSV điều khiển chân

không, đóng vai trò nguồn động lực để vận hành bộ chấp hành của van điều khiển khí

nạp.

 Bình chân không: Bình chân không có lắp một van một chiều. Và nó lưu chân

không tác dụng lên bộ chấp hành sao cho van điều khiển khí nạp có thể đóng lại hoàn

toàn thậm chí ở trạng thái chân không thấp.

138

2. Nguyên lý hoạt động:

Hình 147. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp

 Khi van điều khiển khí nạp đóng (VSV ON): Khi ECU động cơ bật van

VSV để phù hợp với chu kỳ dao động dài, chân không được ấp đến màng bộ chấp

hành. Nó đóng van điều khiển. Điều đó kéo dài chiều dài hiệu dụng của đường ống

nạp, nâng cao hiệu quả nạp khí và công suất ở phạm vị tốc độ thấp và trung bình do

hiệu ứng dao động của không khí.

 Khi van điều khiển khí nạp mở (VSV OFF): Khi ECu động cơ tắt van VSV

để phù hợp với chu kỳ dao động ngắn, áp suất khí quyển được cấp đến màng bộ chấp

hành, mở van điều khiển. Khi van điều khiển mở ra, chiều dài hiệu dụng của đường

ống nạp được rút ngắn lại, nó tạo ra hiệu quả nạp không khí tối đa để tăng công suất

để dải tốc độ cao.

139

IV. Công nghệ VTEC của Honda

VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control): là hệ thống biến

thiên pha phân phối khí và điều khiển độ nâng van bằng điện tử được phát triển bởi

hãng xe ô tô Honda. Chức năng của VTEC là tối ưu hiệu suất động cơ và tăng cao

khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Hình 148. Cấu tạo hệ thống VTEC của hãng Honda

Hệ thống VTEC cho phép động cơ chuyển đổi giữa hai biên dạng cam khác nhau

theo từng chế độ tốc độ động cơ. Cụ thể, cấu tạo hệ thống VTEC về mặt cơ khí gồm

trục cam có 3 vấu cam nạp trên 1 xi lanh động cơ. Trong đó, vấu cam ở giữa sẽ chịu

trách nhiệm khi vòng tua máy cao, hai vấu cam còn lại làm việc khi vòng tua máy

thấp. Nhờ vậy mà ở vòng tua máy thấp, hành trình đóng mở xúp páp sẽ được giảm

đi. Còn với vòng tua máy cao, hành trình đóng mở sẽ tăng lên.

i-VTEC: là hệ thống được phát triển dựa trện sự kết hợp hệ thống VTEC

(Variable Valve Timing & Lift Electronic Control) và hệ thống VTC (Variable

Overlap Timing Control). Trong đó VTC là hệ thống điều khiển biến thiên van theo

140

thời gian. VTC giúp thay đổi góc lệch của cam nạp và cam xả trên cùng một xi lanh

nhằm thay đổi góc trùng điệp của xúp páp nạp và xúp páp xả.

V. Động cơ boxer

Động cơ Boxer (còn gọi là động cơ đốt trong dạng phẳng): là loại động cơ ô

tô có piston và xi lanh được bố trí nằm ngang đối xứng nhau. Các piston được đặt

trên cùng một mặt phẳng nên khi chúng di chuyển sẽ tương tự như các tay đấm

boxing, do đó loại động cơ này được gọi là Boxer.

Hình 149. Minh hoạ động cơ Boxer

Động cơ Boxer được phát minh vào năm 1896 bởi Karl Benz. Ông chính là đã

người sáng lập ra tập đoàn Daimler và thương hiệu xe sang Mercedes-Benz. Sau khi

phát minh, Karl Benz gọi mô hình động cơ mới của mình là “Contra Engine” – ý chỉ

động cơ có hai piston di chuyển ngược chiều nhau.

Về sau, mô hình động cơ này đã được phát triển và ứng dụng trong nhiều lĩnh

vực như hàng không, sản xuất mô tô và đặc biệt là sản xuất ô tô. Subaru và Porsche là

hai hãng xe sử dụng động cơ Boxer nổi tiếng. Trong đó, gần như tất cả các xe của

Subaru đều dùng động cơ Boxer. Subaru và Porsche đều có những nghiên cứu riêng

của mình nhưng nhìn chung vẫn dựa trên nền tảng mô hình “Contra Engine” ban đầu

của Karl Benz.

141

 Nguyên lý làm viêc:

Nguyên lý hoạt động của động cơ Boxer cũng giống với hầu hết nguyên lý hoạt

động của động cơ đốt trong ô tô nói chung với 4 thì: nạp – nén – nổ – xả. Tuy nhiên

do có kết cấu nằm ngang đối xứng nên cơ chế truyền động của động cơ Boxer mang

tính trực tiếp và tối giản hơn, không phức tạp như các loại động cơ khác.

Cụ thể các piston sẽ di chuyển tịnh tiến và ngược chiều nhau tạo nên lực đẩy

truyền đến trục khủy một cách đối xứng thông qua thanh truyền. Từ đó khiến trục

khuỷu chuyển động quay tròn.

Hình 150. Ảnh chụp bên ngoài của động cơ Boxer

 Ưu điểm:

- Hiệu suất động cơ cao hơn: Động cơ Boxer có thể dễ dàng đặt thẳng hàng với trục dẫn động và hộp số. Bởi Boxer có cấu tạo dạng phẳng và hoạt động theo phương ngang. Điều này giúp lực sinh ra từ sự chuyển động của piston truyền đến trục khuỷu qua hộp số tới bánh xe một cách trực tiếp hơn, ít qua các trung gian truyền động như kết cấu động cơ chữ I hay V. Nhờ đó mà động cơ Boxer sẽ có hiệu suất cao hơn do ít bị thất thoát hao phí khi đi qua các thành phần truyền thống.

- Êm ái hơn, tuổi thọ cao hơn: Do có kết cấu nằm ngang đối xứng nên khi động cơ Boxer hoạt động, hai dãy piston sẽ tạo ra lực dao động ngược chiều nhau từ đó tự

142

triệt tiêu nhau. Vì thế động cơ Boxer thường có êm ái, ít rung động hơn những loại kết cấu khác. Và dao động ít hơn cũng đồng nghĩa với tuổi thọ cao hơn.

 Nhược điểm:

- Phải chế tạo khung xe riêng: Động cơ Boxer có kết cấu nằm ngang nên sẽ như một khối chữ nhật dài và rộng nhưng lại dẹp về chiều cao. Điều này gây không ít khó khăn trong việc bố trí động cơ. Để lắp đặt động cơ Boxer, nhà sản xuất phải chế tạo khung xe riêng với các tính toán phức tạp hơn.

- Chi phí sản xuất cao: Cũng như động cơ chữ V, động cơ Boxer cần đến hai

hàng xi lanh nên chi phí sản xuất cũng sẽ cao hơn.

VI. Hệ thống tăng áp (Turbocharger)

Bộ tăng áp động cơ ô tô (Turbocharger – gọi tắt là turbo): là một loại thiết bị cảm ứng cưỡng bức, giúp tăng công suất động cơ đốt trong bằng cách đưa thêm không khí nén vào buồng đốt. So với động cơ hút khí tự nhiên, động cơ lắp thêm turbo có thể đưa nhiều không khí hơn.

1. Cấu tạo:

Bộ tăng áp động cơ thường có hình xoắn ốc. Cấu tạo bên trong gồm: cánh tuabin,

cánh bơm, trục, ổ bi đỡ, đường dẫn đầu bôi trơn trục turbo.

Cánh tuabin và cánh bơm nằm ở hai khoang riêng và được nối liều với nhau thông qua một trục. Cánh tuabin nằm ở bên khoang kết nối với cổ góp để nhận lực đẩy từ dòng khí xả động cơ. Còn cánh bơm nằm ở khoang đối diện.

Hình 151. Cấu tạo turbo tăng áp

143

2. Nguyên lý làm việc:

Bộ turbo tăng áp được lắp trên đường ống xả động cơ. Khí xả từ động cơ khi thải

ra sẽ làm quay cánh tuabin của bộ tăng áp. Do kết nối trên cùng một trục nên khi cánh

tuabin quay thì cánh bơm khoang đối diện sẽ quay theo. Cánh bơm quay giúp hút

không khí sạch vào và nạp vào động cơ. Kết quả là khi lượng khí xả càng nhiều thì

tốc độ quay của turbo sẽ càng nhanh, đồng nghĩa lượng khí được nạp vào động cơ

nhiều hơn, từ đó công suất động cơ tăng cao hơn.

Tuy nhiên trong trường hợp lượng khí được hút vào với áp suất và nhiệt độ quá

cao thì thể tích sẽ tăng lên, mật độ oxy không nhiều. Do đó, người ta lắp thêm một

bộ làm mát phía trước xe để giải nhiệt cho dòng khí nạp này.

Thêm một vấn đề khác, vì turbo tăng áp nằm trên đường ống xả nên nếu áp suất

khí xả tăng cao sẽ dễ tạo ra một áp suất dội ngược lại vào buồng đốt, gây hư hỏng

động cơ. Để khắc phục điểm này, người ta lắp thêm một van an toàn giúp dẫn dòng

1- Nạp khí từ môi trường, 2- Làm mát không khí nạp,3- Ống xả,4- Cánh tua

bin,5- Máy nén,6- Khí xả,7- Bộ giảm thanh

khí xả dư thừa ra ngoài.

Hình 152. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp Turbocharger

144

VII. Hệ thống tăng áp (Supercharger)

Động cơ siêu nạp – Supercharger về cơ bản là một máy nén/ bơm nơi lấy không

khí ở áp suất môi trường, nén nó và chuyển nó tới động cơ. Hệ thống này được dẫn

động từ trục khuỷu động cơ thông qua đai truyền động.

 Kiểu Root: Loại này có 2 cánh bơm được thiết kế đặc biệt quay ngược chiều

nhau để nén không khí. Dựa vào cách thiết kế cánh bơm, bộ tăng áp này lại được chia

ra thành nhiều loại: bánh bơm 2 bầu sóng, 3 bầu sóng, 4 bầu sóng,…Khi rotor quay,

chúng “giữ” không khí từ đầu vào giữa các bầu sóng, nén tạo áp suất và “đẩy” không

khí về hướng cổng ra của siêu nạp.

Hình 153. Cấu tạo hệ thống tăng áp kiểu ROOT

 Kiều Twin Srew: Như tên gọi, loại siêu nạp này có 2 trục vít xoay ngược

chiều nhau. Hoạt động của loại này tương tự như loại Root. Nó cũng hút không khí

từ đầu vào và truyền tới đầu ra. Loại này cung cấp dòng không khí mượt mà hơn so

với kiểu Root.

145

Hình 154. Cấu tạo hệ thống tăng áp kiểu Twin Screw

 Kiều cánh quạt (Vane): Một số cánh quạt được gắn trên trống của bộ siêu

nạp. Những cánh quạt này được đẩy ra ngoài bởi các lò xo được nén sẵn. Cách bố trí

này giúp cánh quạt tiếp xúc với bề mặt bên trong thân máy.

Hình 155. Cấu tạo hệ thống tăng áp kiểu cánh quạt

146

VIII. Công nghệ MIVEC trên động cơ Mitsubishi

Mitsubishi Innovative Valve Timing Electronic Control-System, hay còn được

gọi là (Hệ thống Điều khiển điện tử van biến thiên - MIVEC), đây là cơ chế điều

khiển hệ thống phân phối khí được phát triển bởi Mitsubishi Motors và hiện đang

được trang bị trên những thế hệ động cơ tiên tiến của nhà sản xuất Nhật Bản.

1. Phân loại:

a. Động cơ MIVEC DOHC 16 van (tên mã 4B1): Động cơ 4B1 được trang

bị trên mẫu Outlander tại thị trường Nhật Bản, cũng như mẫu Delica D:5 và Galant

Fortis có cơ cấu phân phối khí được áp dụng hệ thống MIVEC. Mỗi xilanh được bố

trí 4 xupap được điều khiển liên tục và được tối ưu hóa quá trình nạp xả tùy theo điều

kiện vận hành của động cơ. Hệ thống này cung cấp hiệu suất cao hơn và tiết kiệm

nhiên liệu tốt hơn.

Bằng việc điều khiển các xupap nạp xả một cách độc lập và liên tục, hệ thống

này cung cấp sự kết hợp của công suất tối đa, tiết kiệm nhiên liệu và đảm bảo tiêu

chuẩn khí thải bằng cách điều khiển chính xác xupap theo từng vòng tua động cơ và

mức tải của động cơ so với hệ thống khác.

Hình 156. Cấu tạo hệ thống MIVEC

147

b. Động cơ MIVEC DOHC 12 van (tên mã 3A9, 3B2): Dòng động cơ này

được trang bị trên mẫu xe Mirage, sử dụng hệ thống MIVEC điều khiển xupap nạp

biến thiên liên tục và tối ưu thời gian đóng mở xupap nạp tùy theo điều kiện làm việc

của động cơ với 3 xúp páp trên một xy lanh. Hệ thống này cung cấp hiệu suất cao

nhưng mức tiêu thụ nhiên liệu lại thấp.

Hình 157. Cơ cấu van biến thiên liên tục ở động cơ MIVEC DOHC 12 van

c. Động cơ ALL-NEW MIVEC SOHC 16 van (tên mã 4J1): Động cơ MIVEC

hoàn toàn mới có cấu trúc rất đơn giản, dựa trên cơ cấu phân phối khí trục cam

đơn SOHC, bổ sung thêm một trục cam dao động, một trục hỗ trợ và một cánh tay

đòn điều khiển bởi trục cam. Với hai chế độ hoạt động trục cam riêng biệt: một chế

độ ở vòng tua thấp và một chế độ ở vòng tua cao.

148

Hình 158. Cơ cấu van biến thiên liên tục động cơ All-new Mivec SOHC 16 van

 Chế độ vòng tua thấp dưới 3.600 vòng/phút: Khi ở chế độ vòng tua thấp,

hành trình xupap nạp di chuyển có biên độ thấp, cung cấp hòa khí vào buồng đốt ở

mức vừa đủ, giúp cho động cơ xả ít khí thải mà vẫn hoạt động hiệu quả.

 Chế độ vòng tua cao trên 3.600 vòng/phút: Khi người dùng cần công suất

cực đại (tốc độ cao và tải trọng lớn), hệ thống này sẽ tự động tăng thời gian mở và

hành trình của xupap nạp lên để lượng khí nạp đi vào buồng đốt là lớn nhất, đảm bảo

các yêu cầu về hiệu suất cho người lái.

IX. Công nghệ tỉ số nén biến thiên thông minh (VCR)

Về bản chất cơ bản ở đây là điều chỉnh khoảng cách giữa tâm chốt piston và tâm của đầu nhỏ thanh truyền khi cần trong quá trình vận hành động cơ. Khi khoảng cách này tăng lên đồng nghĩa độ cao của piston sẽ tăng lên, từ đó làm giảm thể tích buồng đốt. Kết quả, tỷ số nén tăng. Ngược lại, tỷ số nén giảm.

Điều này được tạo ra nhờ cấu tạo đặc biệt của đầu nhỏ thành truyền, hai tâm tròn

không đồng tâm. Nó được dẫn động xoay nhờ 2 piston nhỏ được tích hợp bên trong

thân thanh truyền.

149

Hình 159. Nguyên lý hoạt động của VCR

Khi cần tỷ số nén cao, sẽ mở van xả dầu của cụm xylanh – piston “mass force” khiến không còn áp lực đẩy của dầu nên piston B đi xuống. Theo kết cấu đặc biệt của đầu nhỏ thì piston sẽ được “tăng chiều cao” tức làm thu hẹp thể tích buồng đốt.

Khi cần tỷ số nén thấp, cũng tương tự. Van xả cụm xylanh – piston “gas force” mở , chính môi chất bên trong buồng đốt đẩy piston đi xuống trong khi áp lực đẩy lên của cụm xylanh – piston “gas force” không còn nên cơ cấu tại đầu nhỏ sẽ xoay về vị trí hạ “độ cao” piston xuống để tăng thể tích buồng cháy.

X. Động cơ không trục cam

Công nghệ không trục cam là một hệ thống sử dụng các van điện từ để đóng mở xúp páp. Các van điện từ sẽ được gắn ngay trên đỉnh xupap bên trong động cơ. Công nghệ sử dụng xúp páp điều khiển điện tử này sẽ giúp giảm mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ.

*Hoạt động:

Bộ phân phối phía trên chứa dầu và không khí. Khí nén sẽ đẩy van xuống. Dầu dùng để giữ và ổn định chuyển động. Lò xo giúp van đẩy trở lại. Vị trí của van được theo dõi liên tục bởi các cảm biến. ECU sử dụng ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI trong điều khiển sự làm việc của xúp páp. Đây là công nghệ điều khiển mở từng van độc lập mà không phụ thuộc vào bất kì yếu tố nào. Là công nghệ duy nhất cho phép kiểm soát thời điểm, chiều dài, thời gian đóng mở của van.

150

Hình 160. Cấu tạo động cơ không trục cam

Hình 161. Cấu tạo bộ phân phối

151

1.Lò xo nén khí ; 2.Cảm biến vị trí.

Hình 162. Cấu tạo bộ chấp hành

XI. Động cơ chu trình phân tách

Trên các động cơ đốt trong truyền thống, mỗi xy lanh sẽ thực hiện bốn hành trình nạp, nén, nổ (sinh công) và xả khí trong hai vòng quay trục khủy (đối với động cơ 4 kỳ) hoặc trong 1 vòng quay của trục khủy (động cơ 2 kỳ). Như vậy, mỗi xy lanh đều phải thực hiện tất cả các nhiệm vụ trên trong 1 hoặc 2 vòng quay của trục khủy và chỉ có 1 hành trình cháy sinh ra công.

Trong khi đó, động cơ Split-Cycle hoạt động theo 1 nguyên lý hoàn toàn khác, theo đó động cơ Split-Cycle sẽ bố trí các xylanh theo từng cặp và liên quan chặt chẽ với nhau, trong đó một xy lanh đóng vai trò nạp và nén trong khi xy lanh còn lại chỉ đóng vai trò cháy sinh công và xả khí thải ra ngoài, khí nén được chuyển từ xy lanh nén sang xy lanh cháy nhờ một đường ống nối giữa hai xy lanh này.

152

Hình 163. Nguyên lý hoạt động động cơ chu trình phân tách

Nguyên lý hoạt động: Không khí được nạp vào trong xy lanh thứ nhất, tại đây không

khí được nén tới áp suất cao sau đó đưa qua đường ống để vào xy lanh thứ 2. Ngay

sau khi pit-tông trong xy lanh thứ 2 lên tới điểm chết trên thì xupap của xy lanh thứ

2 mở ra, khí nén sẽ được đưa vào trong buồng đốt và ngay sau đó bugi sẽ thực hiện

đánh tia lửa điện để thực hiện quá trình cháy để sinh công. Tất cả 4 hành trình nạp,

nén, cháy sinh công và xả được thực hiện trong hai xy lanh nhưng chỉ trong một vòng

quay của trục khủy. Mặc dù trong một cặp xy lanh chỉ có một xy lanh đóng vai trò

sinh công, tuy nhiên nó được thực hiện trong một vòng quay của trục khủy chứ không

phải 2 như các động cơ truyền thống. Vì vậy động cơ Split-cycle với 4 xy lanh (2

cặp) sẽ cho công suất không hề kém so với động cơ 4 xy lanh thẳng hàng đang sử

dụng hiện nay.

Hơn nữa, trong động cơ này sử dụng một xy lanh chỉ đóng vai trò nạp và nén nên

nó cũng đóng vai trò như máy nén khí (turbocharger hay supercharger) đang phổ biến

hiện nay. Về mặt nguyên lý động cơ này gần giống với động cơ hai kỳ trước kia, tuy

153

nhiên về tính kinh tế nhiên liệu và thân thiện với môi trường thì động cơ này vượt trội

không những so với động cơ 2 kỳ mà ngay cả động cơ 4 kỳ đang sử dụng hiện nay.

Trong động cơ này ống nối hai xy lanh đóng vai trò “chuyển” khí nén từ xy

lanh nén sang xy lanh nổ, trong đó việc điều khiển các xupap giữ vai trò hết sức quan

trọng. Trong đó van một chiều để ngăn không cho hỗn hợp khí nén quay trở lại xy

lanh nén và một van đảo chiều sẽ ngăn không cho hỗn hợp khí từ xy lanh sinh công

dội ngược vào trong ống dẫn. Cả hai van này được thiết kế để định thời điểm đòng

mở tối ưu cho động cơ.

XII. Công nghệ VVEL – Nissan

VVEL (Variable valve event and lift) điều khiển quá trình đóng mở xupap nạp bằng cách biến chuyển động quay của động cơ điện một chiều, thông qua trục dẫn động, cam lệch tâm, trục cam và các vấu cam thành chuyển động đóng mở của xupap.

*Nguyên lý hoạt động:

Chuyển động của vấu cam được thay đổi bằng cách thay đổi tốc độ của động cơ

điện một chiều, hoặc thay đổi điểm tiếp xúc của thanh nối và con đội xupap.

Cò mổ hình chữ A và hai mối liên kết ở hai bên sẽ đóng mở van bằng cách truyền chuyển động quay của trục dẫn động với một cam lệch tâm thành chuyển động của cam ngoài.

Chuyển động của cam ngoài có thể được thay đổi liên tục nhờ vào việc quay trục điều khiển (cũng có một cam lệch tâm khác) bằng mô-tơ điện, thông qua cơ cấu trục vít - đai ốc bi và thay đổi khớp bản lề của các mối liên kết.

154

1.Mô tơ điện một chiều ; 2.Cảm biến vị trí ; 3.Đai ốc ; 4.Trục vít ; 5.Cò mổ ; 6.Liên kết A ; 7.Trục điều khiển ; 8.Cam lệch tâm ; 9.Trục truyền động ; 10. Van nâng ; 11.Xupap ; 12.Liên kết B.

Hình 164. Cấu tạo công nghệ VELL

XIII. Hệ thống VANOS – BMW:

Hình 165. Cấu tạo hệ thống VANOS

155

Cụm Rotor điều chỉnh (variocam; vanecam) gồm rô to ngoài, rô to trong, hộp

điều khiển, 2 van điện từ và cảm biến trục cam (cảm biến Hall).

- Rô to ngoài: Được dẫn động bởi trục khuỷu qua bánh xích và xích.

- Rô to trong: Được nối cố định với trục cam có thể xoay tương đối so với trục rô

to ngoài.

- Vỏ hộp điều khiển: Chứa kênh dầu dẫn đến bộ hiệu chỉnh.

- Van điện từ: Điều khiển áp dầu vào bộ phận hiệu chỉnh.

Hệ thống quản lý động cơ: Thu thấp tín hiệu từ các cảm biến sau đó điều chỉnh

“Sớm” hoặc “Trễ” theo biểu đồ đặc trưng.

Hình 166. Các tín hiệu đầu vào điều khiển VANOS

*Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý điều khiển: Rô to ngoài và rô to trong có thể quay đối nghịch nhau.

Bộ điều khiển động cơ sẽ kích hoạt van điện từ theo cách điều rộng xung.

Nguyên lý hoạt động: Dầu động cơ chảy vào những ngăn của bộ phận hiệu chỉnh trục cam. Áp suát tác dụng lên cánh rô to trong trục khiến trục cam được hiệu chỉnh theo hướng sớm hoặc trễ.

- Hiệu chỉnh sớm: Van điện từ ở vị trí A và điều khiển áp dầu động cơ vào kênh

dầu tương ứng.

156

- Hiệu chỉnh trễ: Van điện tử ở vị trí B và điều khiển áp dầu vào kênh dầu tương

ứng.

- Giai đoạn giữ: Van điện từ điều khiển áp suất dầu luận phiên vào ngăn trái và phải của những cánh rô to trong. Áp dầu trong các ngăn bằng nhau, rô to không quay nữa.

Hình 167. Nguyên lý hoạt động của hệ thống VANOS

157

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 

Ngay sau khi nhận được đề tài, nhóm chúng em đã vận dụng những kiến thức đã học được trên lớp, tích cực tìm kiếm, sưu tầm các nguồn tài liệu, tham khảo ý kiến của các chuyên gia, nhận được sự hướng dẫn tận tình của các thầy, cô khoa Cơ khí Động lực đặc biệt là thầy ThS. Trương Hoàng Tuấn và sự hỗ trợ của Nhà trường, đến nay nhóm chúng em đã hoàn thành được đề tài của mình.

Đề tài được thực hiện từ tháng 6/2021 đến tháng 8/2021 và đạt được một số

kết quả như sau:

- Xây dựng được quyển Atlas song ngữ Anh-Việt về kết cấu động cơ đốt

trong.

- Tự trình bày được một cách có hệ thống các vấn đề liên quan đến động cơ

đốt trong.

- Tìm được các nguồn tài liệu bổ ích phục vụ cho mục đích nghiên cứu sau

này.

- Cập nhật, trau dồi được các kiến thức quan trọng cho bản thân.

Tuy nhiên, do tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp trong thời gian thực hiện đề tài nên nhóm chúng em đã gặp phải một số khó khăn nhất định, vì vậy bài báo cáo và quyển Atlas thật sự chưa được hoàn chỉnh, nhóm chúng em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô để đề tài của nhóm được hoàn thiện hơn.

Chúng em hi vọng kết quả đề tài nghiên cứu của nhóm sẽ đóng góp được một

phần nhỏ nào đó trong việc học tập và nghiên cứu sau này của các bạn sinh viên.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

158

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

[1] Văn Thị Bông - Huỳnh Thanh Công, Lý thuyết động cơ đốt trong, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2016.

[2] Phạm Đường – Quang Hùng, Special English for Automobile Engineering, NXB Giao thông vận tải, 2007.

[3] Hồ Xuân Năng – Đinh Ngọc Ân, Kỹ thuật động cơ ô tô, NXB Bách khoa Hà Nội, 2020.

[4] Võ Văn Nhuận – Nguyễn Văn Trạng, Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, 2006.

[5] Phạm Minh Tuấn, Động cơ đốt trong, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2013.

[6] Nguyễn Khắc Trai, Kết cấu Ô tô, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2009.

[7] Trường Đại học Nam Cần Thơ, Kỷ yếu hội thảo khoa học Công nghệ mới trên các dòng ô tô hiện đại, 01/2021.

TIẾNG NƯỚC NGOÀI

[3] K. Reif (Ed.), Gasoline Engine Management, Bosch Professional Automotive Information, DOI 10.1007/978-3-658-03964-6_8, © Springer Fachmedien Wiesbaden 2015.

[5] Richard van Basshuysen and Fred Schäfer, Internal Combustion Engine handbook, SAE International, ISBN 0-7680-1139-6, 2004.

[6] Richard Stone, Introduction to Internal Combustion Engines, Department of Engineering Science University of Oxford, DOI 10.0007/978-1-349-14916-2, ©Richard Stone 1985, 1992, 1999.

[7] Service Training VK21, Unit Injectors with Piezo Valve, © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg, 000.2811.66.20 Technical status 03/2005.

159

[9] Technical training, B58 Engine, BMW Group University, ST1505, 9/1/2015.

[10] Wang Jinyu – Min Sipeng, Illustrated English-Chinese Dictionary of Automotive Engineering, China Machine Press, ISBN 7-111-09581-2/U.247, 2002.

THAM KHẢO TỪ INTERNET

[1] CAR PDF MANUALS: https://www.carpdfmanual.com/

[2] Ditex: https://autoditex.com/

[3] OBD VIỆT NAM: https://obdvietnam.vn/

[4] Part Catalogs: https://nemigaparts.com/cat_spares/

[5] Tailieuoto: https://tailieuoto.vn/

[6] OTO-HUI: https://news.oto-hui.com/

[7] Download Workshop Manuals: https://downloadworkshopmanuals.com/index.php

[8] Owner’s Manuals by Brand: Car Owner's Manual PDF Database | CarManuals.org

160

HÌNH ẢNH THAM KHẢO

[1] https://vaajehacademy.com/en-course/work/english-for-automobile-industry/

[2] https://www.vinabook.com/tieng-anh-co-khi-o-to-special-english-for- automobile-engineering-p15977.html

[3] http://www.vinabooks.vn/sach-1/Tieng-anh-cong-nghe-o-to-va-che-tao-may- 3413/

[4] https://www.cnc- motorsports.com/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d 27136e95/l/s/ls3_heads.jpg

[5] https://servimotorscortez.com/wp-content/uploads/2020/10/28-culata-repuestos- y-accesorios-para-motos.jpg

[6] https://media.springernature.com/original/springer- static/image/chp%3A10.1007%2F978-3-658-10902- 8_2/MediaObjects/289151_8_De_2_Fig4_HTML.gif

[7] https://www.zs-yun.cn/storage/pictures/20201218/5e7f1ce22ab95.jpg

[8] https://billmitchellproducts.com/wp-content/uploads/1970/01/products-BMP- Block_LS_Hi_Res__80576.1564264798.1280.1280.jpg

[9] https://img.mweb.com.tw/thumb/449/600x600/Products/Cylinder-Head- Gasket/cylinder-head-gasket-mitsubishi_6d22-3ru-o.jpg

[10] https://aw1.imgix.net/aw/_content/site/ohiospeedshops/chevrolet- performance/12582179.jpg?w=600&h=600

[11] https://allwatchparts.com/thumbnail.asp?file=assets/images/or- f.jpg&maxx=500&maxy=0

[12] https://www.lmctruck.com/media/section_images/section-image- 5f8e800e96b347.46458799-1x.png

[13] https://www.agkits.com/images/products/detail/F161252.jpg

[14] https://i1.wp.com/martincoadvertising.com/wp- content/uploads/2015/05/Porsche-944_968-PowerPack- plussilolight.jpg?fit=1800%2C1721&ssl=1

[15] https://images.autodist.com/webattachments/images/new/Large/LG2FFFABB1 -4FD9-4386-8F73-5988D0E3C7FA.jpg

[16] https://www.lymmengineparts.co.uk/image/data/Info/rings.jpg

161

[17] https://c1.neweggimages.com/ProductImageCompressAll1280/A8MC_1_2019 1 0281648365498.jpg

[18] https://cdn.shopify.com/s/files/1/0043/0856/6104/products/connecting-rod- assem-supreme-walloy-cages-680880_1200x1200.jpg?v=1569970510

[19] https://cdn11.bigcommerce.com/s- jvsxk4zyz3/images/stencil/1280x1280/products/1511148/2566152/BB1041__48871 .1560524303.jpg?c=2

[20] https://www.howacarworks.com/images/135/undefined.jpg

[21] https://www.shopjeepparts.com/images/5066733K.jpg

[22] https://cuhbsy.com/uploaded_images/c2033904-chamfer-r-sub-smin-sub- timken-a-5230-ws-a5200-metric-cylindrical-roller-radial-bearing.jpg

[23] https://cdn2.bigcommerce.com/server1500/c824d/products/199028/images/127750/ Fly-Wheel-660045__91846.1534540225.1280.1280.jpg?c=2

[24] https://sc01.alicdn.com/kf/HTB1PGYoo5CYBuNkHFCcq6AHtVXaF/Engine- Exhaust-Valve-Intake-valve-SAA6D-114E.jpg_350x350.jpg

[25] https://xetai123.vn/upload/images/xupap-treo.jpg

[26] https://s19538.pcdn.co/wp-content/uploads/2016/02/HUBB-Filter.png

[27] https://5.imimg.com/data5/EA/DC/UH/SELLER-60049231/paper-oil-filter- 500x500.jpg

[28] https://www.cbperformance.com/v/vspfiles/photos/1785-2.jpg?v- cache=1551869758

[29] https://images.pepboys.com/images/productImages/55988100/M146_back.jpg

[30] https://d3vl3jxeh4ou3u.cloudfront.net/2%20- %20How%20to%20Replace%20a%20Transmission%20Oil%20Pressure%20Switc h%20-%20how%20a%20oil%20pressure%20switch%20works.jpg

[31] https://www.moss- europe.co.uk/media/catalog/product/cache/1/image/716x716/9df78eab33525d08d6e 5fb8d27136e95/c/2/c2s51205axpic1_6.jpg

[32] https://images.carid.com/pages/radiators/oe-restoration-black-crossflow- radiator.jpg

162

[33] https://images.saymedia- content.com/.image/t_share/MTc0MDg0NzY0OTU1OTExNzQ2/how-to- determine-if-a-cars-engine-thermostat-is-stuck.jpg

[34] https://images.carid.com/delphi/fuel-delivery/hp10201.jpg

[35] https://images-na.ssl-images- amazon.com/images/I/71%2BoxzYyZmL._SL1200_.jpg

[36] https://bkdiesel.com/images/F198652613.jpg

[37] https://dieselnet.com/tech/images/diesel/fi/heui-b_inj.png

[38] https://www.howacarworks.com/illustration/74/pre-engaged-starter.png

[39] https://kienthucmaymoc.com/wp-content/uploads/2020/09/cau-tao-va-nguyen- ly-hoat-dong-cua-may-phat-dien-xoay-chieu-1-pha-4.jpg

[40] http://oto.saodo.edu.vn/uploads/news/2020_10/image_23.png

[41] http://oto.saodo.edu.vn/uploads/news/2020_10/image_25.png

[42] http://oto.saodo.edu.vn/uploads/news/2020_10/image_27.png

[43] http://www.cartuningcentral.com/wp-content/uploads/2008/07/hybrid-car.jpg

[44] https://lh6.googleusercontent.com/lfd-KTUpO-fVeC30We- Wi0ZvXkIHFPks3uRyBFGmYRWK3SNaZg2zvD920uY2OZKAuKzZoLkIIoOrD 6CvaupJFv_VzCivpoBaT0f4Rpba4F5lrjURbiebP-HUBbTpYZJ6W492q83t=s0

[45] https://www.manufacturingtodayindia.com/public/styles/full_img/public/image s/2020/10/01/6---EV-components.jpg?itok=VtZMQVPT

[46] http://cdn.jarviscars.com.au/img/subaru/impreza/subaru-impreza-engine.jpg

[47] https://pic3.zhimg.com/v2-b922b65c249153c91351c15c38e2e9fc_r.jpg

[48] https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-ea7db71c13b9e3d7a7cd6fdb3dfc4e7b

[49] https://oto-hui.com/attachments/cac-bo-phan-cua-root-supercharger- png.93090/

[50] http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180512/2830d98d57ef47aeb0 64c7 a8a14c58fc.jpeg

[51] http://p2.ssl.cdn.btime.com/t01088e85bda81844be.jpg?size=640x363

[52] https://static.danhgiaxe.com/data/201630/mivec_im_02_7456.gif

[53] https://oto-hui.com/attachments/dong-co-mivec-dohc-12-van-ten-ma-3a9-3b2- png.84240/

163

[54] https://www.autolexicon.net/obr_clanky/cs_mivec_006.jpg

[55] https://i.pinimg.com/originals/fb/16/65/fb1665ee9d9b96fdce13c7e2352016cc.jpg