Giáo trình Cấu tạo ô tô (Nghề: Công nghệ ô tô - Cao đẳng ) - Trường CĐ Kiên Giang

Chia sẻ: Cuchoami2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Cấu tạo ô tô với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được công dụng, phân loại, yêu cầu đối với các hệ thống, cơ cấu trên ô tô; Mô tả được kết cấu, hoạt động của các hệ thống, cơ cấu trên ô tô; Giải thích được ảnh hưởng từ sự hư hỏng của các bộ phận, chi tiết đến hoạt động của ô tô.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cấu tạo ô tô (Nghề: Công nghệ ô tô - Cao đẳng ) - Trường CĐ Kiên Giang

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH KIÊN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KIÊN GIANG GIÁO TRÌNH (Lưu hành nội bộ) MÔN HỌC: CẤU TẠO Ô TÔ NGHỀ: CÔNG NGHỆ ÔTÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 159/QĐ-CĐKG ngày 27 tháng 09 năm 2019 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kiên Giang Kiên giang, năm 2019
i TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình giảng dạy nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
ii LỜI GIỚI THIỆU Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô đã và đang phát triển, phương tiện ô tô ngày càng trở nên phổ biến ở nước ta. Do đó việc đào tạo Kỹ thuật viên Ô tô có vai trò quan trọng trong xu thế phát triển đó. Môn học cấu tạo ô tô là môn lý thuyết chuyên ngành giúp sinh viên tìm hiểu tổng quát ô tô, từ đó tạo nền tảng cho việc học chuyên sâu về ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô. Tuy nhiên đến nay chưa có tài liệu nào được xem là chính thống. Do đó tài liệu này được biên soạn bằng cách tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu trong nước trên nền tảng đề cương chi tiết và giáo trình môn học Kết cấu tạo ô tô của khoa Cơ khí động lực, trường Cao đẳng Kiên Giang. Xin chân thành cảm ơn các giáo viên trong khoa cơ khí động lực, trường Cao đẳng Kiên giang đã giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn tài liệu này. Kiên Giang, năm 2019. Tham gia biên soạn : 1. Chủ biên: Trần Đức Tám
iii MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU.................................................................................................. ii Chương 1: NGUYÊN LÝ KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ........................ 2 1. Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong.............................................................. 3 1.1. Giới thiệu về động cơ đốt trong .................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm chung ........................................................................................ 3 1.1.2. Ưu nhược điểm động cơ đốt trong .............................................................. 3 1.1.3. Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong ...................................................... 4 1.1.4. Hệ số dư lượng không khí........................................................................... 4 1.1.5. Các khái niệm và thông số cơ bản .............................................................. 5 1.2.Nguyên lý làm việc của động cơ bốn kỳ không tăng áp ................................. 6 1.2.1. Kỳ nạp ......................................................................................................... 6 1.2.2. Kỳ nén ......................................................................................................... 6 1.2.3. Kỳ nổ - sinh công ........................................................................................ 7 1.2.4. Kỳ xả ........................................................................................................... 7 1.3. Nguyên lý làm việc động cơ 2 kỳ ................................................................. 8 1.3.1. Khái quát chung .......................................................................................... 8 1.3.2. Các quá trình làm việc của động cơ ............................................................ 8 1.3.3. So sánh động cơ hai kỳ và bốn kỳ ............................................................. 9 1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ tăng áp ..................................................... 10 1.4.1. Khái quát chung ........................................................................................ 10 1.4.2. Các biện pháp tăng áp ............................................................................... 10 1.5. Nguyên lý làm việc của động cơ nhiều xilanh ............................................. 12 1.5.1. Phân loại:................................................................................................... 12 1.5.2. Thứ tự nổ: .................................................................................................. 12 2. Thân máy và nắp máy ..................................................................................... 13 2.1. Thân máy...................................................................................................... 13 2.1.1. Khái quát chung ........................................................................................ 13 2. 1.2. Kết cấu ..................................................................................................... 14 2.1.3. Xylanh động cơ ......................................................................................... 16 2.2. Nắp máy ....................................................................................................... 17
iv 2.2.1. Khái quát chung ........................................................................................ 17 2.2.2. Kết cấu nắp máy ........................................................................................ 17 2.2.3. Đệm nắp máy ............................................................................................ 19 3. Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền.................................................................... 20 3.1. Công dụng, yêu cầu của cơ cấu trục khuỷu- thanh truyền ........................... 20 3.1.1. Công dụng ................................................................................................. 20 3.1.2. Yêu cầu...................................................................................................... 20 3.2. Lực và mô men tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền .................. 20 4. Hệ thống phân phối khí ................................................................................... 22 4.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống ...................................................... 22 4.1.1. Công dụng ................................................................................................. 22 4.1.2. Yêu cầu...................................................................................................... 22 4.1.3. Phân loại .................................................................................................... 22 4.2. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap ............................................................... 23 4.2.1. Phân loại .................................................................................................... 23 4.2.2. Số xupap và cách bố trí ............................................................................. 23 4.3. Giản đồ phân phối khí và chu trình làm việc thực tế ................................... 24 4.3.1. Sự đóng mở của xuap ................................................................................ 24 4.3.2. Giản đồ phân phối khí và chu trình thực tế............................................... 25 4.4. Bố trí cơ cấu phân phối khí .......................................................................... 26 4.4.1. Khái quát chung ........................................................................................ 26 4.4.2. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt ...................................................... 27 4.4.3. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo ..................................................... 28 4.5. Dẫn động trục cam ....................................................................................... 30 4.5.1. Dẫn động trực tiếp..................................................................................... 30 4.5.2. Dẫn động gián tiếp .................................................................................... 30 4.5.3. Ưu Nhược điểm......................................................................................... 31 5. Hệ thống làm mát động cơ .............................................................................. 32 5.1. Công dụng, yêu cầu đối với hệ thống làm mát ............................................ 32 5.1.1. Công dụng ................................................................................................. 32 5.1.2. Yêu cầu...................................................................................................... 32
v 5.2. Các loại hệ thống làm mát ........................................................................... 33 5.2.1. Hệ thống làm mát bằng không khí ............................................................ 33 5.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước .................................................................... 33 5.2.2.2. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức. ............................................... 34 6. Hệ thống bôi trơn động cơ ............................................................................. 37 6.1. Công dụng, yêu cầu đối với hệ thống bôi trơn ............................................ 37 6.1.1. Công dụng ................................................................................................. 37 6.1.2. Yêu cầu...................................................................................................... 37 6.2. Các thông số sử dụng của dầu bôi trơn ........................................................ 37 6.2.1. Chỉ số SAE (Society Of Automobile Engineers) ..................................... 37 6.2.2.Chỉ số API (American Petroleum Institute) ............................................... 38 6.3. Các kiểu bôi trơn trên động cơ đốt trong ..................................................... 39 6.3.1. Bôi trơn bằng vung tóe dầu ....................................................................... 39 6.3.2. Bôi trơn bằng biện pháp pha dầu vào nhiên liệu ...................................... 39 6.3.3. Bôi trơn cưỡng bức ................................................................................... 40 6.3.4. Bôi trơn liên hợp ....................................................................................... 40 6.4. Bố trí hoạt động của hệ thống bôi trơn ........................................................ 41 6.4.1. Hệ thống bôi trơn cacte ướt....................................................................... 41 6.4.2. Hệ thống bôi trơn cacte khô ...................................................................... 42 7. Hệ thống nhiên liệu ......................................................................................... 43 7.1 Hệ thống nhiên liệu Xăng ............................................................................. 43 7.1.1. Công dụng, yêu cầu ................................................................................... 43 7.1.2. Sơ đồ chung và hoạt động: ........................................................................ 43 7.1.3. Yêu cầu nhiên liệu từng chế độ làm việc của động cơ ............................. 44 7.2. Hệ thống nhiên liệu Diesel ........................................................................... 44 7.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống diesel bơm .............................. 44 7.2.2. Kết cấu- hoạt động của hệ thống nhiên liệu Diesel: ................................. 45 8. Hệ thống đánh lửa ........................................................................................... 47 8.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống đánh lửa ................................ 47 8.1.1. Công dụng ................................................................................................. 47 8.1.2. Yêu cầu...................................................................................................... 47
vi 8.1.3.Phân loại ..................................................................................................... 47 8.2. Cấu tạo- hoạt động của hệ thống đánh lửa thường ..................................... 48 8.2.1. Sơ đồ nguyên lý ....................................................................................... 48 8.2.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................... 48 8.3. Hệ thống đánh lửa điện tử ( cảm biến Hall)................................................. 49 8.3.1. Sơ đồ nguyên lý ........................................................................................ 49 8.3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................... 50 CHƯƠNG 2: KẾT CẤU KHUNG GẦM Ô TÔ ................................................. 52 1. Bố trí chung trên ô tô ...................................................................................... 53 1.1.Công dụng, phân loại .................................................................................... 53 1.1.1.Công dụng .................................................................................................. 53 1.1.2. Phân loại .................................................................................................... 53 1. 2. Bố trí chung ô tô......................................................................................... 54 1.3. Các thông số đặc tính kỹ thuật ..................................................................... 55 4. Hệ thống truyền lực ................................................................................... 56 2.1. Khái niệm, nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống truyền lực trên ô tô ....................... 56 2.1.1. Khái niệm hệ thống truyền lực trên ô tô ................................................... 56 2.1.2. Nhiệm vụ hệ thống truyền lực trên ô tô ................................................... 56 2.1.3. Yêu cầu hệ thống truyền lực trên ô tô ....................................................... 56 2.2. Các kiểu bố trí hệ thống truyền lực trên ôtô ................................................ 56 2.2.1. Động cơ bố trí phía trước xe: .................................................................... 57 2.2.2. Động cơ bố trí phía sau xe, các bánh sau là bánh dẫn động: .................... 58 3. Hệ thống treo ................................................................................................... 60 3.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu ................................................................. 60 3.1.1. Công dụng: ................................................................................................ 60 3.1.2. Phân loại:................................................................................................... 60 3.1.3. Yêu cầu : .................................................................................................. 60 3.2. Kết cấu hệ thống treo và nguyên lý hoạt động ............................................ 61 3.2.1. Bộ phận dẫn hướng ................................................................................... 61 3.2.2. Bộ phận đàn hồi ........................................................................................ 62 3.2.3. Bộ phận giảm chấn .................................................................................... 63
vii 4. Hệ thống lái ..................................................................................................... 64 4.1. Công dụng phân loại và yêu cầu .................................................................. 64 4.1.1. Công dụng: ................................................................................................ 64 4.1.2. Phân loại :.................................................................................................. 64 4.1.3.Yêu cầu : .................................................................................................... 65 4.2. Kết cấu hệ thống lái ..................................................................................... 65 4.2.1. Hệ thống thuần cơ khí ............................................................................... 65 4.2.2. Hệ thống lái trợ lực .................................................................................. 66 5: Hệ thống phanh ............................................................................................... 68 5.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu ................................................................. 68 5.1.1. Công dụng: ................................................................................................ 68 5.1.2. Phân loại: ................................................................................................ 68 5.1.3. Yêu cầu: .................................................................................................. 68 5.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động hệ thống phanh trợ lực bằng thủy lực ...... 69 5.2.1. Kết cấu hệ thống ....................................................................................... 69 5.2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 69 5.3. Kết cấu và nguyên lý hoạt động hệ thống phanh trợ lực bằng khí nén ....... 69 5.3.1. Kết cấu hệ thống ..................................................................................... 69 5.3.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 70 6. Hệ thống chuyển động .................................................................................... 70 6.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu ................................................................. 70 6.1.1. Công dụng: ................................................................................................ 70 6.1.2. Phân loại: ................................................................................................ 70 6.1.3. Yêu cầu: .................................................................................................... 71 6.2. Kết cấu hệ thống chuyển hướng .................................................................. 71 6.2.1. Cấu tạo vành lốp: ...................................................................................... 71 6.2.2. Cấu tạo lốp: ............................................................................................... 72 2.3. Các thông số trên lốp xe............................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 76
1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Cấu tạo ô tô Mã môn học: MH 12 Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 10 giờ; Kiểm tra:5 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Là môn học cấu tạo ô tô trong chương trình giảng dạy chuyên ngành công nghệ ô tô bậc cao đẳng. - Tính chất: Là môn học chuyên ngành bắt buộc. II. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày được công dụng, phân loại, yêu cầu đối với các hệ thống, cơ cấu trên ô tô + Mô tả được kết cấu, hoạt động của các hệ thống, cơ cấu trên ô tô + Giải thích được ảnh hưởng từ sự hư hỏng của các bộ phận, chi tiết đến hoạt động của ô tô. - Về kỹ năng: + Nhận diện được các chi tiết, hệ thống, cơ cấu bố trí trên ô tô + Vận dụng được các kiến thức lý thuyết đã học phân tích được nguyên nhân gây hư hỏng hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của xe ô tô - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Tự tin với những kiến thức đã học khi ứng dụng cho các môn học chuyên ngành. + Chủ động tìm hiểu các bộ phận trên xe từ các nguồn tài liệu khác. + Có tinh thần hợp tác giúp đỡ lẫn nhau, có trách nhiệm với công việc tạo động lực học tập các môn học chuyên ngành.
2 Nội dung môn học: Chương 1: NGUYÊN LÝ KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giới thiệu: Chương nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong được thể hiện trong 8 bài, nội dung của chương 1 trang bị cho người học những kiến thức về phần động cơ ô tô, tập trung vào phần động cơ xăng và động cơ Diesel. Qua chương này, người học có thể phân biệt được động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ, động cơ xăng và động cơ Diesel; động cơ tăng áp và không tăng áp; nhận diện được các chi tiết, hệ thống trong động cơ đốt trong, đồng thời có khả năng mô tả được kết cấu cũng như hoạt động của các chi tiết, hệ thống trong động cơ đốt trong. Đây là những kiến thức cần thiết giúp người học áp dụng vào thực tế sửa chữa trong các mô đun thực hành về động cơ đốt trong trong chương trình đào tạo bậc cao đẳng Mục tiêu - Về kiến thức:  Trình bày được công dụng, yêu cầu và điều kiện làm việc của các chi tiết, hệ thống trên động cơ ô tô  Trình bày được các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ đốt trong  Mô tả được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại động cơ đốt trong, các cơ cấu, hệ thống trên động cơ ô tô  So sánh được ưu, nhược điểm các loại động cơ đốt trong bố trí trên ô tô  Phân tích được ảnh hưởng của các chi tiết, hệ thống đến hoạt động của động cơ ô tô.  Phân tích được các nguyên nhân hư hỏng của các chi tiết, hệ thống trên động cơ ô tô trên cơ sở lý thuyết đã học để ứng dụng vào các bài học thực hành sửa chữa. - Về kỹ năng  Xác định được các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ ô tô  Nhận diện được các chi tiết hệ thống thực tế của các chi tiết, cơ cấu, hệ thống trên động cơ ô tô - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm  Tự tin với những kiến thức đã học khi ứng dụng cho các môn học chuyên ngành.
3  Có tinh thần hợp tác giúp đỡ lẫn nhau, có trách nhiệm với công việc tạo động lực học tập các môn học chuyên ngành.  Hướng dẫn, giám sát các thành viên trong nhóm khi tham gia nghiên cứu về các chi tiết, hệ thống trên xe ô tô.  Ứng dụng các kiến thức đã học vào sửa chữa xe ô tô một cách hiệu quả nhất. Nội dung chính 1. Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong 1.1. Giới thiệu về động cơ đốt trong 1.1.1. Khái niệm chung Động cơ đốt trong là những máy công tác thuộc dạng động cơ nhiệt biến đổi nhiệt thành công cơ học mà quá trình chuyển đổi này diễn ra bên trong buồng đốt. Các động cơ nhiệt bao gồm: Động ơ nhệt c i Máy Tuabin Động Động ơ Các hơi kh cơ đốt cản ph độn cơ nước í tron lực nhg ệt g ikhá c Động ơ xăn Động ơ Diese Động ơ Gaz c g c l c 1.1.2. Ưu nhược điểm động cơ đốt trong Ưu điểm: - Hiệu suất cao so với các loại động cơ nhiệt khác (máy hơi nước 16%, tuabin hơi 22 ÷ 28%), - Kích thước và trọng lượng nhỏ, - Khởi động vận hành và bảo dưỡng dể dàng. Nhược điểm:
4 - Không tạo được mômen lớn ở số vòng quay thấp, - Khả năng chịu quá tải kém, - Công suất cực đại không cao, - Nhiên liệu sử dụng đắt và cạn dần trong thiên nhiên, - Ô nhiểm môi trường. 1.1.3. Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong chủ yếu là xăng và dầu Diesel, đó là những Cacbua hydro được tinh chế từ dầu mỏ. Xăng: - Là loại nhiên liệu nhẹ (tỉ trọng = 0,65 – 0,85), thành phần chính gồm hổn hợp giữa Cacbua hydro họ Ankal với Cacbua hydro thơm nhân benzen (Mạch nhánh và mạch vòng), - Xăng có tính tự cháy kém, tính chất quan trọng nhất của xăng là tính chống kích nổ, trị số đặc trưng cho tính chất này là trị số Octan. Trị số Octan càng cao thì khả năng chống kích nổ càng lớn, trị số Octan từ 80100. Nhiệt trị của xăng vào khoản 35000 kJ/kg. - Hiện tượng kích nổ là hiện tượng xăng tự cháy cháy từ nhiều điểm khác nhau, gây ra sự va đập giữa các màn lửa, dẫn đến sự cháy hỗn loạn, gây va đập và tăng nhiệt độ rất cao. Dầu Diesel: - Là loại nhiên liệu nặng (Tỉ trọng 0,8 – 1,05), thành phần của dầu Diesel gồm các Cacbua hydro dạng mạch thẳng. - Dầu Diesl có tính tự cháy cao, trị số đặc trưng cho tính tự cháy là trị số Xêtan, trị số Xêtan càng lớn khả năng tự cháy càng cao). Dầu Diesel thông dụng có trị số Xêtan từ 35 đến 48. Nhiệt trị của dầu Diesel vào khoản 42500 kJ/kg. 1.1.4. Hệ số dư lượng không khí Để nhiên liệu cháy được trong buồng đốt thì tỷ lệ giữa nhiên liệu và không khí phải ở mức hợp lý, mức độ đậm hay loảng của hổn hợp được đặc trưng bởi hệ số dư lượng không khí . Gọi L0 là lượng không khí cần thiết theo lý thuyết để đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu, L là lượng không khí thực tế đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu, ta có: = L/L0. - Nếu  = 1: hổn hợp lý tưởng, - Nếu 1: hổn hợp đậm (giàu),
5 - Nếu  1: hổn hợp loảng (nghèo). 1.1.5. Các khái niệm và thông số cơ bản Điểm chết: Là vị trí mà tại đó piston dừng lại và đổi chiều chuyển động trong xylanh. Có hai điểm chết đó là điểm chết trên (TDC) và điểm chết dưới (BDC). Khoảng chạy piston (S): Là khoảng cách trong xylanh giữa hai điểm chết (TDC)và (BDC). Thể tích làm việc của xylanh (Vh): Là thể tích trong xylanh tạo ra do sự di chuyển của piston giữa hai điểm chết. Vh = ( D2/4)*S. Trong đó, D là đường kính piston. Thể tích buồng đốt (Vc): Là thể tích giới hạn bởi nắp máy và đỉnh piston khi piston ở ĐCT. Tỷ số nén (ε): Là tỉ số giữa tổng thể tích làm việc của xylanh và thể tích buồng đốt với thể tích buồng đốt. ε=(Vh+Vc)/Vc. Đây là tỉ số đặc trưng cho khã năng nén hỗn hợp cháy của động cơ. Tùy theo đặc tính các loại động cơ khác nhau ta có tỉ số nén cao hay thấp. Động cơ xăng có ε = 6 ÷ 12, động cơ Diesel có ε = 12 ÷ 24. Kỳ (Thì): Là một phần của chu trình công tác tương ứng với một hành trình của piston. Chu trình công tác: Là tổng số các kỳ để hoàn tất một lần sinh công. Động cơ bốn kỳ là động cơ có chu trình công tác được thực hiện qua bốn hành trình piston tương ứng với hai vòng quay trục khuỷu động cơ và tạo ra một lần sinh công. Động cơ hai kỳ là động cơ có chu trình công tác được thực hiện qua hai hành trình piston tương ứng với một vòng quay trục khuỷu động cơ và tạo ra một lần sinh công. Hình 1.1 : Các thông số cơ bản động cơ đốt trong
6 1.2.Nguyên lý làm việc của động cơ bốn kỳ không tăng áp 1.2.1. Kỳ nạp Quá trình nạp trên động cơ bốn kỳ được thực hiện khi: - Valve nạp mở, valve xã đóng. - Piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD. - Sự di chuyển của piston trong xylanh làm áp suất trong xylanh giảm xuống tạo sợ chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài xylanh, từ đó môi chất công tác được hút vào bên trong động cơ. Môi chất công tác bên trong động cơ xăng là hổn hợp giữa xăng và không khí với một tỉ lệ nhất định, đối với động cơ Diesel thì chỉ là không khí. - Khi piston đến ĐCD, valve nạp đóng lại kết thúc kỳ nạp. Hình 1.2: Kỳ nạp 1.2.2. Kỳ nén Kết thúc quá trình nạp, môi chất đã được hút vào xylanh thì quá trình nén sẽ diễn ra khi: - Valve nạp và valve xã đều đóng. - Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT. - Hổn hợp cháy bị nén lại trong xylanh động cơ. Áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng lên. - Cuối quá trình nén, khi piston gần tới ĐCT thì được điều khiển như sau: Đối với động cơ xăng: bugi bật tia lửa điện đốt cháy hổn hợp - bắt đầu diễn ra quá trình cháy - sinh công; Đối với động cơ Diesel: Nhiên liệu có áp suất cao, dạng sương mù được phun vào buồng đốt động cơ, hòa trộn với
7 không khí, hổn hợp có thể cháy ngay lúc này hoặc đợi khi piston tiếp tục đi lên đến khi đạt áp suất và nhiệt độ đủ lớn sẽ tự bốc cháy. Hình 1.3: Kỳ nén 1.2.3. Kỳ nổ - sinh công - Valve nạp và valve xã đều đóng. - Hỗn hợp bị đốt cháy cưỡng bức tạo ra quá trình nổ, nhiệt độ và áp suất tăng cao, đẩy piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD → làm quay trục khuỷu động cơ. Hình 1.4: Kỳ nổ- sinh công 1.2.4. Kỳ xả Cuối quá trình giản nở khi hổn hợp đã cháy hoàn toàn, quá trình thải sẽ diễn ra khi:Valve xã mở - Valve nạp đóng, piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, khí cháy bị đẩy cưỡng bức ra ngoài. Trong quá trình xã sẽ có sót một lượng khí cháy trong xylanh nên người ta đã nghiên cứu nhiều biện pháp để khắc phục vấn đề này.
8 Tóm lại, để tăng công suất và hiệu suất của động cơ thì môi chất công tác cần được nạp đầy hơn và sản phẩm cháy cần phải được quét sạch. Đồng thời, thời điểm phun dầu sớm hoặc đánh lửa sớm củng có ảnh hưởng rất lớn đối với hiệu suất của động cơ. Hình 1.5: Kỳ xả 1.3. Nguyên lý làm việc động cơ 2 kỳ 1.3.1. Khái quát chung Chu trình làm việc của động cơ hai kỳ (cả động cơ xăng và động cơ Diesel) được thực hiện sau hai hành trình của piston tương ứng với một vòng quay của trục khuỷu. 1.3.2. Các quá trình làm việc của động cơ Hành trình 1: Piston từ ĐCT xuống ĐCD Giả sử đang trong quá trình nổ giản và sinh công làm piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD. Quá trình sinh công được thực hiện cho đến khi định piston mở cửa thải A thì khí cháy có áp suất cao sẽ thoát ra ngoài và quá trình thải khí cháy được thực hiện. Pis ton tiếp tục đi xuống ĐCD cho đến khi mở cửa quét B thì môi chất công tác mới được nạp vào xylanh với một áp suất nhất định đồng thời quét khí cháy tiếp tục đi cửa A. Piston tiếp tục đi đến ĐCD để kết thúc hành trình 1. Như vậy trong hành trình 1 đã xảy ra các quá trình: cháy, giản nở sinh công, thải khí cháy tự do, quét khí cháy và nạp khí mới.
9 Hình 1.6: Hành trình 1 Hành trình 2 - Khi piston di chuyển từ ĐCD đi lên, quá trình quét và nạp môi chất công tác mới vẫn được thực hiện tiếp tục cho đến khi piston đóng cửa quét B, lúc này piston tiếp tục di chuyển lên ĐCT cho đến khi đóng cửa thải A thì quá trình nén được bắt đầu - Do cửa nạp B được bố trí thấp hơn cửa thải A nên từ khi piston đóng cửa nạp B cho đến khi đóng cửa thải A sẽ có một lượng môi chất công tác bị lọt ra ngoài, vì vậy giai đoạn này gọi là giai đoạn lọt khí. - Khi đóng cửa thải A, piston tiếp tục di chuyển lên ĐCT thực hiện quá trình nén môi (động cơ diesel) hoặc bugi bật tia lửa điện (động cơ xăng) tương tự như động cơ 4 kỳ. Quá trình cháy diển ra và piston tiếp tục đi lên ĐCT kết thúc hành trình 2. - Như vậy trong hành trình 2 gồm các quá trình: Tiếp tục việc quét và nạp môi chất mới, lọt khí, quá trình nén và cháy. Hình 1.7: Hành trình 2 1.3.3. So sánh động cơ hai kỳ và bốn kỳ Xét hai loại động cơ hai kỳ và bốn kỳ có cùng số xylanh, đường kính xylanh, hành trình piston và số vòng quay, ta thấy:
10 - Về công suất: Xét theo lý thuyết thì công suất động cơ hai kỳ gấp đôi động cơ bốn kỳ nhưng trong thực tế do quá trình nạp và thải của động cơ hai kỳ không hoàn hảo đồng thời tốn thêm công nén khí qua hộp trục khuỷu hoặc dẫn động máy nén nên công suất thực tế của động cơ hai kỳ chỉ lớn hơn động cơ bốn kỳ từ 1. 6 1. 8 lần. - Về mômen quay: Do quá trình sinh công chỉ diễn ra trong một vòng quay nên mômen quay của động cơ hai kỳ đều (ổn định) hơn động cơ bốn kỳ. - Về kết cấu động cơ: Do dùng cửa nạp và thải nên kết cấu động cơ hai kỳ đơn giản hơn động cơ bốn kỳ. - Về tuổi thọ động cơ: Các động cơ hai kỳ dùng biện pháp quét khí qua cửa thải bằng phương pháp nén hỗn hợp môi chất công tác từ hộp trục khuỷu sẽ có tuổi thọ kém hơn vì chất lượng quá trình bôi trơn piston – xylanh và bạc segment rất kém. 1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ tăng áp 1.4.1. Khái quát chung - Đối với động cơ đốt trong để tăng công suất động cơ thì biện pháp hiệu quả nhất là tăng lượng môi chất công tác nạp vào xylanh tức là tăng hệ số nạp. Để thực hiện biện pháp này có hiệu quả thì môi chất công tác cần được nén với một áp suất nhất định, phương pháp này gọi là tăng áp động cơ. - Do hỗn hợp xăng và không khí được hình thành bên ngoài buồng đốt và nếu bị nén sẽ dễ phát nổ nên biện pháp tăng áp không được áp dụng. Biện pháp tăng áp chỉ được áp dụng đối với động cơ Diesel vì môi chất nạp vào xylanh chỉ là không khí. 1.4.2. Các biện pháp tăng áp Tăng áp cơ khí 3 4 2 1 6 5
11 Hình 1.8. Tăng áp kiểu cơ khí 1. Động cơ;2. Máy nén; 3.Bộ phận làm mát; 4. Đường ống nạp; 5. Khí xã; 6. Môi chất trước máy nén Khi động cơ hoạt động thì máy nén (2) được dẫn động, hút môi chất công tác vào máy nén, nén lại, đưa đến bộ phận làm mát rồi vào động cơ. Đặc điểm của phương pháp này là quá trình tăng áp sẽ càng lơn khi tốc độ động cơ càng tăng nên nó cung cấp đủ môi chất cho động cơ khi tốc độ thay đổi nhưng nếu tải trọng thay đổi thì lượng môi chất sẽ không phù hợp. Tăng áp kiểu tuabin - máy nén 1. Động cơ 6 2. Dòng khí xã (Đường ống xã) 7 3. Môi chất trước máy nén 4 5 4. Máy nén 5. Tuabin 6. Bộ phận làm mát 1 3 7. Đường ống nạp 2 Hình 1.9: Tăng áp kiểu tua bin- máy nén Trường hợp này hoạt động bằng cách cho khí thải đi vào tuabin (3) làm quay máy nén (4). Đặc điểm của phương pháp này là tận dụng được nguồn năng lượng từ khí thải, đáp ứng được các điều kiện khi tải trọng thay đổi còn khi tốc độ của động cơ thay đổi đột ngột thì lượng môi chất cung cấp sẽ không phù hợp do quán tính của dòng môi chất. Ngoài ra, ở chế độ tốc độ thấp và tải nhỏ thì công của dòng khí xã không đủ để máy nén làm việc bình thường. Tăng áp hổn hợp Trường hợp này kết hợp cả hai dạng trên (dẫn động máy nén bằng cả cơ khí và tuabin), nó khắc phục được khuyết điểm của hai trường hợp trên nhưng lại có kết cấu phức tạp.
12 Hình 1.10: Tăng áp hỗn hợp 1.5. Nguyên lý làm việc của động cơ nhiều xilanh 1.5.1. Phân loại: - Động cơ thẳng hàng: Các xylanh được bố trí trên một đường thẳng. - Động cơ chữ V: Các xylanh được bố trí thành hai dãy nghiêng, đối xứng nhau qua mặt phẳng đứng giữa đường tâm trục khuỷu. Góc nghiêng xylanh phụ thuộc vào số lượng xylanh. - Động cơ hình sao: Các xylanh được bố trí đều trên đường tròn có tâm là trục khuỷu. Hình 1.11: Các loại động cơ nhiều xy lanh 1.5.2. Thứ tự nổ: Thứ tự nổ phụ thuộc: - Kết cấu động cơ và chiều quay trục khuỷu - Qui ước thứ tự xylanh.