Giáo trình Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa (Nghề: Công nghệ ô tô) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

Chia sẻ: Behodethuonglam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan chung về ôtô; Động cơ 4 kỳ và 2 kỳ; Động cơ nhiều xi lanh; Nhận dạng hư hỏng và mài mòn của chi tiết; Phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi thiết bị mài mòn; Làm sạch và kiểm tra chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa (Nghề: Công nghệ ô tô) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT CHUNG VỀ Ô TÔ VÀ CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA NGÀNH/NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ ( Áp dụng cho Trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề) LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2017 3
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Kỹ thuật chung về ôtô và Công nghệ sửa chữa được biên soạn theo chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng công nghệ ô tô do hiệu trưởng trường Cao đẳng Lào Cai Trong chương trình đào tạo trung cấp nghề công nghệ ô tô, mô đun "KỸ THUẬT CHUNG VỀ ÔTÔ VÀ CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA " là mô đun chuyên ngành đóng vai trò quan trọng trong quá trình đào tạo nghề sửa chữa ô tô. Giáo trình gồm 6 bài. Nội dung giáo trình được biên soạn rõ ràng, cụ thể. Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Khi biên soạn giáo trình, tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến môn học. Vận dụng nhiều hình ảnh minh họa cho từng phần, nên khi tra cứu giúp người học dễ hiểu. Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian biên soạn ngắn, trình độ còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người sử dụng để giáo trình được hoàn chỉnh hơn! Tác giả. Nguyễn Đức Thuận 4
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG I. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH 1. Phạm vi áp dụng giáo trình: - Giáo trình KỸ THUẬT CHUNG VỀ ÔTÔ VÀ CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề Công nghệ ô tô. Giáo trình được biên soạn nhắm cung cấp cho giảng viên và học sinh, sinh viên học nghề công nghệ ô tô những kiến thức cơ bản về vai trò và lịch sử phát triển của ô tô, nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại các bộ phận cơ bản trên ô tô, các kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ một xy lanh và nhiều xy lanh dùng nhiên liệu xăng, diesel loại bốn kỳ, hai kỳ, cách xác định bảng thứ tự nổ của động cơ nhiều xy lanh... từ đó giúp cho học sinh, sinh viên nhận dạng được các cơ cấu, hệ thống, tổng thành cơ bản trên ô tô. Giáo trình phân tích các quá trình sai hỏng và mài mòn chi tiết, các phương pháp kiểm tra, đánh giá phân loại chi tiết, các phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi tiết bị mài mòn. 2. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy: - Mỗi bài học trong giáo trình sẽ giảng dạy phần lý thuyết và rèn luyện kỹ năng tại xưởng thực hành. - Giáo viên trước khi giảng dạy cần phải căn cứ vào chương trình chi tiết và điều kiện thực tế tại trường để chuẩn bị nội dung giảng dạy đầy đủ, phù hợp để đảm bảo chất lượng dạy và học. 3. Những trọng tâm chương trình cần chú ý: Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các bộ phận chính của ô tô Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ một xy lanh và nhiều xy lanh dùng nhiên liệu xăng, diesel loại bốn kỳ, hai kỳ Lập bảng thứ tự nổ của động cơ nhiều xy lanh Nhận dạng các cơ cấu, hệ thống, tổng thành cơ bản trên ô tô. - Giáo viên trước khi giảng dạy cần phải căn cứ vào chương trình khung và điều kiện thực tế tại trường để chuẩn bị đầy đủ các điều kiện thực hiện bài học để đảm bảo chất lượng giảng dạy. - Mỗi bài học trong mô đun sẽ giảng dạy phần lý thuyết tại phòng chuyên đề và tiếp theo rèn luyện kỹ năng tại xưởng thực hành. - Học sinh cần hoàn thành một sản phẩm sau khi kết thúc một bài học và giáo viên có đánh giá kết quả của sản phẩm đó. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: 1. Phương pháp kiểm tra, đánh giá khi thực hiện mô đun: Được đánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn đáp hoặc trắc nghiệm, tự luận, thực 5
hành trong quá trình thực hiện các bài học có trong mô đun về kiến thức, kỹ năng và thái độ. 2. Nội dung kiểm tra, đánh giá khi thực hiện mô đun: - Về Kiến thức: + Trình bày được nhiệm vụ, phân loại các bộ phận chính của ô tô + Phát biểu được khái niệm về quá trình sai hỏng và mài mòn chi tiết + Phát biểu được khái niệm về các phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi tiết bị mài mòn + Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ xăng, động cơ diesel bốn kỳ, hai kỳ một xy lanh và nhiều xy lanh + Qua các bài kiểm tra viết và trắc nghiệm điền khuyết đạt yêu cầu 80%. - Về kỹ năng: + Nhận dạng được các loại ô tô, các bộ phận của ô tô + Nhận dạng được các loại động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ, xác định điểm chết trên của pít tông + Qua các bài tập xác định ĐCT và nguyên lý làm việc thực tế của động cơ đốt trong + Qua quá trình thực hiện, áp dụng các biện pháp an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp đầy đủ đúng kỹ thuật + Kết quả bài thực hành đạt yêu cầu 80% và đúng thời gian quy định. - Về thái độ: Chấp hành nghiêm túc các quy định về giờ học và thực hiện đúng hướng dẫn của giáo viên. Giữ gìn vệ sinh và tác phong công nghiệp. 6
MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 3 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN GIÁO TRÌNH 4 MỤC LỤC 6 Bài 1: Tổng quan chung về ôtô 7 Bài 2: Động cơ 4 kỳ và 2 kỳ 16 Bài 3: Động cơ nhiều xy lanh 23 Bài 4: Nhận dạng hư hỏng và mài mòn của chi tiết 29 Bài 5: Phương pháp sửa chữa và công nghệ phục hồi chi tiết bị mài mòn 35 Bài 6: Làm sạch và kiểm tra chi tiết 48 Tài liệu tham khảo 55 7
BÀI 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ ÔTÔ * Mục tiêu: - Trình bày nhiệm vụ, yêu cầu và cấu tạo của các bộ phận chính trong ô tô - Giải thích được các các thuật ngữ và thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ - Nhận dạng được chủng loại, các cơ cấu và hệ thống của động cơ và xác định được ĐCT của pít tông. - Nhận dạng đúng các bộ phận và các loại ô tô - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô. 1. Nhiệm vụ và phân loại ô tô 1.1. Nhiệm vụ. Ô tô là phương tiện vận tải đường bộ rất linh hoạt và tiện lợi, có tên gọi là Auto mobil (từ auto gốc Hi Lạp có nghĩa là tự mình; còn từ mobil gốc Latinh có nghĩa là chuyển động). Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng. Do vậy trên thế giới ô tô hiện đang được dùng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng… 1.2. Phân loại Ôtô hiện nay có rất nhiều loại. Dựa vào một số tiêu chí sau để phân loại ôtô: 1.2.1. Căn cứ vào công dụng. - Ôtô khách dùng để chở người: ôtô du lịch, ôtô buýt. - Ôtô chở hàng (ôtô tải): chủ yếu để chở hàng hoá, nó được quy định theo tải trọng. - Ôtô chuyên dùng: chuyên chở một loại hàng hoá nhất định như ôtô chở dầu, xăng, cứu thương, cứu hoả, ôtô dùng trong quân sự... 1.2.2. Căn cứ vào loại nhiên liệu. - Ôtô chạy xăng: Loại ôtô có động cơ xăng. - Ôtô chạy dầu diesel: Loại ôtô có động cơ điesel - Ôtô chạy khí (ga). - Ôtô chạy bằng điện và một số loại khác đang được nghiên cứu như ôtô tua bin khí, ôtô chạy bằng hyđrô. 1.2.3. Căn cứ vào số chỗ ngồi, sức chứa và tải trọng. - Ôtô loại nhỏ: Loại du lịch từ 2 – 5 chỗ ngồi, ôtô khách dưới 20 chỗ ngồi, ôtô tải có tải trọng nhỏ hơn 2,5 tấn. - Ôtô loại trung bình: Loại xe du lịch có 7 chỗ ngồi, ôtô khách có 20 – 30 chỗ ngồi, ôtô tải có trọng tải 2,5 – 5 tấn. - Ôtô loại lớn: Ôtô khách có hơn 30 chỗ ngồi, ôtô tải có tải trọng lớn hơn 5 tấn. 2. Các bộ phận chính của ô tô 2.1. Động cơ. 2.1.1. Nhiệm vụ: 8
Biến đổi nhiệt năng thành cơ năng (do nhiên liệu cháy trong xy lanh tạo ra) làm cho ô tô chuyển động. 2.1.2. Phân loại. - Động cơ xăng. (hình 1.1); - Động cơ Diezel (hình 1.2) - Động cơ chạy bằng khí Hydro - Động cơ lai (Hybrid). Hình 1.1. Động cơ xe INNOVA Hình 1.2. Động cơ xe KAMAZ V8 2.2. Gầm ô tô. 2.2.1. Hệ thống truyền lực. a. Nhiệm vụ: Truyền mô men và công suất từ động cơ đến các bánh xe chủ động làm cho ô tô chuyển động và thay đổi mô men, chiều quay của bánh xe theo yêu cầu. Hệ thống truyền lực bao gồm các cụm chi tiết cơ bản sau: ly hợp, hộp số, hộp phân phối, trục các đăng, truyền lực chính, vi sai và các bán trục. Hình 1.3. Hệ thống truyền lực ô tô b. Phân loại. 9
- Truyền động FR: Xe ôtô bố trí động cơ phía trước, cầu chủ động phía sau, quá trình truyền lực như sau: Động cơ => Ly hợp => Hộp số => Các đăng => Cầu chủ động => Bánh xe chủ động - Truyền động FF: Xe ôtô bố trí động cơ phía trước,cầu chủ động phía trước, quá trình truyền lực như sau: Động cơ => Ly hợp => Hộp số => Cầu chủ động => Bánh xe chủ động. - Truyền động RR: Xe ôtô bố trí động cơ phía sau, cầu chủ động phía sau,quá trình truyền lực như sau: Động cơ => Ly hợp => Hộp số => Cầu chủ động => Bánh xe chủ động Hình 1.4. Bố trí hệ thống truyền lực ô tô 2.2.2. Hệ thống treo a. Nhiệm vụ: Hệ thống treo được đặt giữa khung xe và cầu xe làm giảm bớt hoặc dập tắt các chấn động tạo ra do xe lăn bánh trên mặt đường gồ ghề. Nhờ có hệ thống treo mà các bánh xe có thể dao động nhún nhảy độc lập với khung xe. Do đó, va đập giữa bánh xe và mặt đường xóc bị hạn chế truyền lên khung xe, kéo dài tuổi thọ của các cụm chi tiết lắp trên xe và tạo điều kiện thoải mái cho người lái xe và hành khách trên xe. b. Phân loại. + Hệ thống treo phụ thuộc: Dao động của hai bánh xe phụ thuộc vào nhau. + Hệ thống treo độc lập: Các bánh xe có thể dịch chuyển độc lập với nhau trong mặt phẳng đứng và ngang. Hình 1.5. Các loại hệ thống treo a) Hệ thống treo phụ thuộc b) và c) Hệ thống treo độc lập 10
2.2.3. Hệ thống lái. a. Nhiệm vụ: Hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động của xe theo sự điều khiển của người lái. Hình 1.6. Hệ thống lái b. Yêu cầu đối với hệ thống lái : - Đảm bảo các bánh xe dẫn hướng quay vòng không trượt. - Giảm sự va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái. - Đảm bảo cho ôtô chuyển động thẳng ổn định. - Điều khiển lái nhẹ nhàng, chính xác và tiện lợi. - Bán kính quay vòng của ôtô nhỏ. - Độ rơ vành tay lái: + Xe con, khách đến 12 chỗ, tải đến 1500kg: 100 + Xe khách trên 12 chỗ: 200 + Xe tải trên 1500kg: 250 c. Phân loại - Hệ thống lái cơ khí bao gồm: vành lái, các trục dẫn động cơ cấu lái, cơ cấu lái, đòn liên kết các bánh xe dẫn hướng, các khớp trụ hay cầu. Toàn bộ hệ thống là các cụm cơ khí. Loại này việc điều khiển các bánh xe dẫn hướng hoàn toàn do lực của người lái. - Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực: Trợ lực bằng thủy lực gồm các bộ phận: bơm thủy lực, van phân phối điều khiển đóng mở đường dầu, xi lanh thủy lực, 11
các khớp, các đòn liên kết với hệ thống lái cơ khí, lúc này người lái chỉ điều khiển vô lăng lái để đóng mở các van thủy lực thay đổi hướng chuyển động của ô tô. Hệ thống lái này được dùng phổ biến trên cả ô tô con và ô tô tải. - Hệ thống lái cơ khí có trợ lực khí nén: Trợ lực khí nén bao gồm các bộ phận: bơm khí nén, van phân phối điều khiển đóng mở đường khí nén, các khớp, các đòn liên kết với hệ thống lái cơ khí. - Hệ thống lái trợ lực điện, điện tử, một số ô tô còn có thêm giảm chấn cho hệ thống lái. 2.2.4. Hệ thống phanh a. Nhiệm vụ. Hệ thống phanh để làm giảm tốc độ, dừng chuyển động của xe ô tô và giữ cho xe ô tô đứng yên khi dừng, đỗ. Hình 1.7. Hệ thống phanh b. Yêu cầu đối với hệ thống phanh : - Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh gấp. - Phanh êm dịu trong mọi trường hợp. - Điều khiển nhẹ nhàng. - Xe không bị trượt khi phanh. - Không có hiện tượng phanh bị bó hoặc ăn lệch. c. Phân loại: - Hệ thống phanh thủy lực: thường gặp trên ô tô con, ô tô tải nhẹ (tổng trọng lượng không quá 12 tấn) - Hệ thống phanh khí nén: thường gặp trên ô tô tải, ô tô buýt loại vừa, nặng - Hệ thống phanh thủy lực khí nén: thường gặp trên ô tô tải nhẹ và trung bình (tổng trọng lượng 6 tấn đến không quá 22 tấn). Hệ thống phanh loại này dùng chất lỏng điều khiển cơ cấu phanh thông qua xi lanh bánh xe như hệ thống phanh thủy lực, việc 12
tạo áp lực cho chất lỏng nhờ hệ thống cung cấp khí nén qua van phân phối và xi lanh khí nén. Hệ thống này có các ưu điểm chung của cả hệ thống khí nén và hệ thống thủy lực. Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh và cơ cấu dẫn động phanh. 2.3. Hệ thống điện ô tô Hệ thống điện trên xe ô tô bao gồm: Hệ thống cung cấp điện; Hệ thống khởi động; Hệ thống đánh lửa; Hệ chiểu sáng và tín hiệu; Hệ thống điều khiển động cơ. 2.3.1. Hệ thống cung cấp điện a. Nhiệm vụ Để cung cấp điện năng cho các phụ tải trên ôtô. Nguồn năng lượng bao gồm: - Ắc quy cung cấp điện cho các phụ tải khi động cơ chưa hoạt động. - Khi động cơ hoạt động máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy. b. Yêu cầu Máy phát phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định trong mọi chế độ làm việc của phụ tải. Máy phát phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp và độ bền cao, làm việc ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn. Đơn giản trong bảo dưỡng, sửa chữa 2.3.2. Hệ thống khởi động a. Nhiệm vụ Tạo ra mô men quay để truyền cho trục khuỷu, giúp trục khuỷu quay được với số vòng quay nhất định để động cơ khởi động được và sau khi động cơ đã tự làm việc thì máy khởi động phải được loại ra một cách tự động. b. Yêu cầu Đối với động cơ xăng, số vòng quay khởi động phải trên 50 vòng/ phút. Đối với động cơ diezel, số vòng quay khởi động phải trên 100 vòng/ phút. c. Phân loại - Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ và những động cơ có công suất lớn, được chia ra làm 3 loại: + Truyền động quán tính: Bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quán tính để ăn khớp với bánh đà. Sau khi động cơ nổ bánh răng tự động trở về vị trí cũ. + Truyền động cưỡng bức: Khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vào vòng răng của bánh đà chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu khác. + Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng khi việc ra khớp tự động như kiểu ra khớp của truyền động quán tính. - Truyền động qua hộp giảm tốc: Loại này được sử dụng nhiều trên xe đời mới. 2.3.3. Hệ thống đánh lửa a. Nhiệm vụ 13
Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến nguồn điện một chiều có hiệu điện thế thấp (12 hoặc 24V) thành các xung điện thế cao (từ 15.000 đến 40.000V). Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được truyền đến buji để đốt cháy hòa khí trong xy lanh vào cuối kỳ nén, đầu kỳ nổ. b. Yêu cầu - Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua khe hở buji trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ. - Tia tửa trên buji phải đủ năng lượng và thời gian phóng để đốt cháy hoàn toàn hòa khí. - buji đánh lửa phải đúng thời điểm, đúng quy luật trong mọi chế độ hoạt động của động cơ. Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn. c. Phân loại Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển, người ta phân loại hệ thống đánh lửa theo các cách phân loại sau: - Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm). - Hệ thống đánh lửa bán dẫn có bộ chia điện (không có tiếp điểm). - Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có bộ chia điện. - Hệ thống đánh lửa điện dung. 2.3.4. Hệ chiếu sáng và tín hiệu. - Hệ thống chiếu sáng gồm hệ thống đèn pha và đèn màu, có nhiệm vụ chiếu sáng mặt đường, chiếu sáng ngoài xe, trong xe và bảng đồng hồ khi xe chạy vào ban đêm và báo tín hiệu khi quay vòng hoặc phanh xe. - Hệ thống thông tin tín hiệu có nhiệm vụ thông báo (hiển thị) các thông tin về tốc độ xe, thông số làm việc của các bộ phận và cụm chính của xe như tốc độ quay của động cơ, áp suất dầu, nhiệt độ nước làm mát, mức nhiên liệu trong thùng, trạng thái và dòng điện nạp ắc quy… 2.3.5. Hệ thống điều khiển động cơ. Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi có sự cố xảy ra. Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control). Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc unit pump in line). Bộ điều khiển, máy tính, ECU hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển điện tử. Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận 14
biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gởi đi các tín hiệu thích hợp. 3. Nhận dạng các bộ phận và các loại ô tô 3.1. Nhận dạng các loại động cơ - Quan sát, nhận dạng động cơ 2 kỳ - Quan sát, nhận dạng động cơ 4 kỳ - Quan sát, nhận dạng động cơ xăng - Quan sát, nhận dạng động cơ điesel - Quan sát, nhận dạng động cơ 1 xy lanh - Quan sát, nhận dạng động cơ nhiều xy lanh - Quan sát, nhận dạng động cơ bố trí xy lanh 1 hàng thẳng - Quan sát, nhận dạng động cơ bố trí xy lanh 2 hàng chữ V 3.2. Nhận dạng các cơ cấu, hệ thống trên động cơ. - Quan sát, nhận dạng các cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền, cơ cấu phân phối khí trên động cơ. - Quan sát, nhận dạng các hệ thống bôi trơn, làm mát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động trên động cơ, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thôn tin, tín hiệu trên xe. 3.3. Nhận dạng các loại ô tô. CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Trình bày nhiệm vụ và cách phân loại ô tô? Câu 2: Trình bày nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các bộ phận chính của ô tô? 15
BÀI 2: ĐỘNG CƠ 4 KỲ VÀ ĐỘNG CƠ 2 KỲ. *Mục tiêu: - Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ - So sánh được ưu nhược điểm giữa động cơ diesel và xăng; động cơ 4 kỳ và 2 kỳ - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô. 1. CÁC THUẬT NGỮ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ. 1.1. Điểm chết. - Điểm chết là điểm mà tại vị trí đó vận tốc của pít tông bằng 0 và đổi chiều chuyển động. - Điểm chết trên (ĐCT) là vị trí của đỉnh pít tôngở trong xi lanh, mà khoảng cách từ đó đến đường tâm trục khuỷu là lớn nhất. - Điểm chết dưới (ĐCD) là vị trí của đỉnh pít tôngở trong xi lanh, mà khoảng cách từ đó đến đường tâm trục khuỷu là nhỏ nhất. 1.2. Hành trình của pít tông ( S). Hành trình của pít tônglà khoảng chạy của pít tông trong xy lanh được giới hạn bởi điểm chết trên và điểm chết dưới. S = 2R (R – bán kính cổ biên) 1.3. Thể tích buồng cháy (Vc). Thể tích buồng cháy là thể tích phần không gian giới hạn bởi mặt trong của xilanh, nắp máy và đỉnh của pít tông khi nó ở điểm chết trên. 1.4. Thể tích toàn phần của xilanh (Va). Thể tích toàn phần của xilanh là thể tích phần không gian giới hạn bởi mặt trong của xilanh, nắp máy và đỉnh của pít tông khi nó ở điểm chết dưới. Va = Vh + Vc 1.5. Thể tích công tác (Vh). Thể tích công tác là hiệu số giữa thể tích toàn phần của xilanh và thể tích buồng cháy. Vh = Va - Vc. Đối với động cơ có một xilanh thì thể tích công tác Vh được tính theo công thức sau: ΠD2S Vh = 4 Đối với động cơ nhiều xilanh thì thể tích công tác Vh được tính theo công thức sau: ΠD2S Vh = xi 4 Trong đó: D- Đường kính của xilanh; S- Hành trình của pít tông ; i- là số xy lanh của động 16
cơ 1.6. Kỳ. Kỳ là một phần của chu trình công tác, ứng với thời gian đó pít tôngchuyển động từ điểm chết này đến điểm chết khác trong xi lanh. Hình 2.1: Điểm chết, thể tích buồng cháy và thể tích toàn phần 1.7. Chu trình công tác. Chu trình công tác của động cơ là tổng cộng tất cả những phần của quá trình cháy xảy ra trong thời gian của một giai đoạn( thời kỳ) trong một xilanh của động cơ. 2. ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ DIESEL 4 KỲ. 2.1. Động cơ xăng 4 kỳ. 2.1.1. Sơ đồ nguyên lý a) b) c) d) Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của động cơ xăng 4 kỳ . a. Kỳ hút; b. Kỳ nén; c. Kỳ cháy giãn nở sinh công; d. Kỳ xả 1. Xupap nạp; 2. Bugi; 3. Xupap xả; 4. Pít tông 17
2.1.2. Nguyên lý làm việc. - Kỳ nạp: Quá trình được tiến hành khi Pít tông đi từ ĐCT – ĐCD, xu páp hút mở, xu páp xả đóng, thể tích trong xilanh tăng dần, áp suất giảm. Do sự chênh lệch áp suất giữa không gian bên trong xilanh và không gian bên ngoài đường ống nạp nên hòa khí được hút vào trong xi lanh của động cơ. Cuối kỳ nạp, áp suất và nhiệt độ trong xilanh khoảng P = 0,75 - 0,85 KG/cm2; To = 750 - 1290C, trục khuỷu quay một góc 1800 - Kỳ nén: Pít tông đi từ ĐCD- ĐCT hai xu páp đóng kín, khi xu páp hút đóng thì quá trình nén được thực hiện thể tích trong xi lanh giảm nhiệt độ và áp suất tăng. Hoà khí trong xilanh được nén lại tới nhiệt độ. To = 3500 – 4000C, áp suất khoảng 10 – 12KG/cm2. Khi pít tông lên gần tới ĐCT, bugi bật tia lửa điện đốt cháy hoà khí trong xilanh. Kết thúc kỳ nén trục khuỷu quay một góc 3600 - Kỳ cháy dãn nở, sinh công: Khi bugi đánh tia lửa điện đốt cháy hoà khí làm cho áp suất, nhiệt độ tăng đột ngột. Nhiệt độ trong xilanh khi hoà khí cháy hoàn toàn khoảng T0 = 18000 – 20000C, áp suất P= 35 – 50KG/cm2 đẩy pít tông từ ĐCT - ĐCD sinh công thông qua thanh truyền làm quay trục khuỷu. Kết thúc kỳ nổ trục khuỷu quay được 5400. - Kỳ xả: Pít tông đi từ ĐCD - ĐCT xupáp xả mở, xu páp hút đóng khí cháy có áp suất cao được thải tự do ra ngoài, đồng thời khi pít tông đi lên đẩy nốt phần khí cháy còn lại qua đường thải ra ngoài làm áp suất và nhiệt độ giảm. Khi pít tông lên ĐCT trục khuỷu quay được 7200. 2.2. Động cơ diesel 4 kỳ. 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý. Sơ đồ nguyên lý của động cơ diesel 4 kỳ cơ bản là giống như động cơ xăng nhưng khác là vị trí lắp bugi của động cơ xăng được thay bằng vòi phun của động cơ diesel. 18 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý động cơ diesel 4 kỳ a. Kỳ hút; b. Kỳ nén; c. Kỳ cháy gian nở sinh công; d. Kỳ xả; 1. Xupáp nạp; 2. Vòi phun; 3. Xupáp xả; 4. Pít tông; 5. Bơm cao áp.
2.2.2. Nguyên lý làm việc. - Kỳ nạp: Khi trục khuỷu quay, Pít tông chuyển động từ ĐCT – ĐCD, xupáp nạp mở xupáp xả đóng. Thể tích trong xilanh tăng dần, áp suất giảm. Do sự chênh lệch áp suất giữa không gian bên trong xilanh và không gian bên ngoài đường ống nạp, không khí được hút vào xi lanh của động cơ. Kết thúc quá trình nạp, trục khuỷu quay một góc 180o. - Kỳ nén: Cả hai xupáp nạp và xupáp xả đều đóng kín, pít tông chuyển động từ ĐCD - ĐCT, thể tích trong xilanh giảm dần làm áp suất và nhiệt độ của không khí trong xilanh tăng dần. pít tông đi lên ĐCT không khí trong xilanh bị ép lại (bằng với tỷ số nén) làm nhiệt độ trong xy lanh khoảng 600o - 650oC, áp suất khoảng 30 - 35 KG/cm2. Kỳ nén kết thúc khi pít tông lên tới ĐCT, trục khuỷu quay góc 360o. - Kỳ nổ (Cháy giãn nở): Cuối kỳ nén, pít tông lên gần tới ĐCT vòi phun phun nhiên liệu dưới dạng sương mù vào xilanh của động cơ gặp không khí có áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu tự bốc cháy làm cho nhiệt độ và áp suất trong xy lanh tăng cao. Nhiệt độ khi hoà khí cháy hoàn toàn lên tới 1800o - 2200oC, áp suất đạt 60 - 100 KG/cm2. Áp suất của khí cháy đẩy pít tông đi từ ĐCT - ĐCD làm quay trục khuỷu sinh công. Trục khuỷu quay góc 540o. - Kỳ xả: Pít tông dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, xupap hút vẫn đóng, xupap xả mở. Do có sự chênh lệch áp suất trong xylanh và ngoài khí trời, khí cháy được thoát ra ngoài qua xupap xả ra đường ống xả, đồng thời pít tông đẩy nốt phần khí cháy còn sót lại ra ngoài. Pít tông lên đến ĐCT coi như kỳ xả kết thúc. Kết thúc kỳ xả, trục khuỷu quay được một góc 7200. Kết thúc kỳ xả nghĩa là động cơ đã hoàn thành một chu trình làm việc. Pít tông tiếp tục đi xuống để lặp lại thời kỳ nạp của chu trình tiếp theo *) Nhận xét - Để hoàn thành một chu trình công tác của động cơ 4 kỳ thì trục khuỷu phải quay 2 vòng, trục cam quay 1 vòng, pít tông chuyển động lên xuống 4 lần trong xi lanh của động cơ, đối với động cơ xăng ở kỳ cháy giãn nở sinh công thì bugi bật tia lửa điện đốt cháy hòa khí trong xi lanh của động cơ, còn ở động cơ diesel nhiên liệu được phun tơi dưới dạng sương mù gặp không khí bị nén với nhiệt độ và áp suất cao, nhiên liệu tự bốc cháy. - Trong 4 kỳ làm việc của động cơ duy nhất kỳ cháy – giãn nở là kỳ sinh công, còn ba kỳ (hút, nén, xả) là tiêu hao công. - Nếu sự đóng, mở các xupáp diễn ra tại các điểm chết như nguyên lý đã nêu thì quá trình thải của động cơ sẽ không được sạch cũng như quá trình nạp không được đầy. Do không lợi dụng được sự chênh áp và quán tính của các dòng khí. Để nâng cao chất lượng cho việc thải sạch và nạp đầy, xupáp xả và xupáp nạp phải có góc mở sớm, đóng 19
muộn được thể hiện qua đồ thị pha phân phối khí. 2.3. Đồ thị phân phối khí - Các pha phối khí của động cơ được thể hiện bằng bảng hoặc bằng đồ thị. Đồ thị pha phối khí của động cơ 4 kỳ, trong đó 0 là tâm quay của trục khuỷu. Các tia xuất phát từ 0 đánh dấu vị trí của trục khuỷu tương ứng với các thời điểm sau: - Góc φ1: Được gọi là góc mở sớm Фs của xupáp nạp. Ф1 Ф4 - Góc φ2: Được gọi là góc đóng Chiều quay muộn của xupáp nạp. trục khủy - Góc φ3: Được gọi là góc mở sớm của xupáp xả. Xả Nén Hút Cháy-dãn nở - Góc φ4: Được gọi là góc đóng muộn của xupáp xả. - Góc φ4 + φ1: Được gọi là góc trùng Ф2 Ф3 điệp của xupáp. Hình 2.4: Đồ thị pha phân phối khí - Trong đó góc mở sớm, đóng muộn của xupáp nạp nhằm mục đích nạp đầy hỗn hợp nhiên liệu (đ/c Xăng) không khí (đ/c diesel) - Góc mở sớm và đóng muộn của xupap xả nhằm mục đích thải sạch khí thải ra ngoài động cơ - Cuối quá trình thải và đầu quá trình nạp, cả hai xupáp nạp và xả đều mở trong khoảng (φ4, φ1) gọi là góc trùng điệp. Để lợi dụng dòng khí nập thải sạch khí cháy. 3. ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ DIESEL 2 KỲ. 3.1. Động cơ xăng 2 kỳ. 3.1.1. Sơ đồ nguyên lý. Hình 2.5. Chu trình làm việc của động cơ nhiên liệu 2 kỳ quét ngang a) Nén; b) Cháy – giãn nở; c) hút 1. Bugi; 2. Pít tông; 3. Cửa xả; 4. Chế hòa khí; 5. Của hút; 20 6. Các te; 7. Cửa quét; 8. Xy lanh; 9. Ống xả; 10 thân máy.
3.1.2. Nguyên lý làm việc. Kì 1: Nén (hình 2.4a) Trục khuỷu quay nửa vòng thứ nhất, Pít tông chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, chuyển động của pít tông trong giai đoạn đầu đóng kín của thông 7 và cửa xả trước khi mở của hút 5, ngoài ra còn tạo độ chân không trong các te 6, nhờ đó hòa khí được hút từ bộ chế hòa khí 4 qua của hút 5 vào các te 6, trong thời gian này hòa khí trong xy lanh phía trên pít tông được nén lại, cuối kỳ nén bugi bật tia lửa điện đốt cháy hòa khí bên trong xy lanh động cơ. Kì 2: Cháy - giãn nở (hình 2.4b) Sau khi cháy nhiệt độ và áp xuất môi chất tăng nhanh, đẩy pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD sinh công làm trục khuỷu quay nửa vòng thứ hai, trong quá trình đi xuống (hình 3.5c), lúc đầu pít tông đóng của hút 5, nén hòa khí trong các te 6, sau đó pít tông mở của xả 3, khí cháy áp xuất cao thoát ra ngoài qua đường thải, pít tông tiếp tục mở của quét 7, giúp hòa khí nén trong các te 6 đi vào xy lanh quét sạch sản vật cháy ra ngoài xy lanh, đồng thời hòa khí chiếm chỗ xy lanh thực hiện quá trình thay đổi môi chất. trục khuỷu quay tiếp, lặp lại chu trình mới. 3.2. Động cơ diesel 2 kỳ 3.2.1. Sơ đồ nguyên lý. - Cửa quét 8 đặt ở phần dưới của xilanh, chiều cao cửa quét chiếm 10 - 15% hành trình pit tông. Việc mở hoặc đóng các cửa quét được thực hiện nhờ pít tông khi chuyển dịch trong xilanh. - Xupáp xả 4, đặt trên nắp xilanh, do trục cam của cơ cấu phân phối khí dẫn động, số vòng quay của trục cam đảm bảo cho xupáp xả được mở một lần trong mỗi vòng quay trục khuỷu. - Bơm khí quét 2, nén không khí có áp suất vào không gian 7. 1. Ống hút. 2. Bơm khí quét. 3. Pít tông . 4. Xupáp xả. 5. Vòi phun. 6. Đường ống thải 7. Không gian chứa khí quét. 8. Cửa quét 21
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điesel 2 kỳ quét thẳng. 3.2.2. Nguyên lý làm việc. a) Kỳ một: Cháy- gian nở, xả, quét nạp khí Tương ứng với hành trình pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, thực hiện quá trình cháy giãn nở sinh công. Khi pít tông sắp mở cửa quét 8 thì xupáp xả 4 được mở trước, khí cháy có áp suất cao từ xilanh thoát ra ống thải, làm cho áp suất trong xilanh tụt nhanh. Pít tông mở cửa quét 8 muộn hơn khi đó áp suất trong xilanh nhỏ hơn áp suất khí quét trong không gian 7. Không khí quét qua cửa quét 8 đi vào xilanh, tiếp tục đẩy khí cháy còn lại qua xupáp xả ra đường thải và nạp đầy xilanh. Như vậy trong thời gian của kỳ một trong xilanh thực hiện quá trình cháy của nhiên liệu và toả nhiệt, giãn nở của môi chất, xả khí đã cháy, quét và nạp đầy môi chất mới. * Kỳ hai: quét nạp khí, nén, phun nhiên liệu. Tương ứng với hành trình pít tôngđi từ ĐCD lên ĐCT. Đầu kỳ hai, tiếp tục quá trình quét và nạp đầy không khí vào xilanh. Thời điểm đóng kín cửa quét và đóng xupáp xả quyết định thời điểm kết thúc quá trình nạp. Cửa quét có thể đóng đồng thời hoặc muộn hơn so với xupáp xả. bắt đầu quá trình nén. Trước khi pít tông tới ĐCT (khoảng 10 – 300 so với góc quay trục khuỷu) nhiên liệu được phun qua vòi phun 5 vào xilanh động cơ. Như vậy trong thời gian của kì hai, trong xilanh thực hiện các quá trình sau: Kết thúc các quá trình thải, quét và nạp đầy môi chất mới vào xilanh ở đầu hành trình, sau đó thực hiện quá trình nén. 4. So sánh ưu nhược điểm của động diesel và động cơ xăng; động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ. 4.1. So sánh ưu nhược điểm của động diesel và động cơ xăng. 4.1.1. Ưu điểm - Động cơ diesel có tỉ số nén lớn hơn của động cơ xăng (diesel: ε = 14 - 22 ; xăng: ε = 6 – 12) nên kỳ cháy giãn nở của động cơ diesel được thực hiện triệt để và sinh công nhiều hơn, hiệu suất của động cơ diesel lớn hơn của động cơ xăng. - Với công suất như nhau, nhiên liệu tiêu thụ trong động cơ diesel ít hơn của động cơ xăng khoảng 20 - 25%. Nhiên liệu diesel lại rẻ hơn xăng nên động cơ diesel kinh tế hơn. 4.1.2. Nhược điểm - Động cơ diesel có tỉ số nén lớn nên áp suất ở cuối kỳ nén và cuối giai đoạn cháy lớn, do đó phải dùng những chi tiết máy nặng và bền hơn làm cho khối lượng nặng hơn, động cơ làm việc rung giật mạnh, tải trọng tác động nên các cơ cấu lớn nên tuổi thọ ngắn hơn so với động cơ xăng. - Động cơ diesel có tỉ số nén lớn và do nhiên liệu tự bốc cháy nên khởi động nặng hơn và khó khởi động hơn so với động cơ xăng, nhất là khi trời lạnh. 4.2. So sánh ưu nhược điểm của động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ. 1. Cùng số hành trình pít tông, đường kính pít tông và cùng số vòng quay thì công suất của động cơ 2 kỳ lớn gấp đôi động cơ 4 kỳ do động cơ 2 kỳ cứ mỗi vòng quay trục 22