BO GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH
DONG CO DOT TRONG
NGHE: ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ CAO DANG
Ban hành theo Quyết định số 1955/QD-CDGTVTTWI-DT ngay 21/12/2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đăng GTVT Trung ương I
Trang 2
LỜI GIỚI THIỆU
Trong quá trình đào tạo cho các học sinh nghề Điện dân dụng, những khái
niệm cơ bản ban đầu về các hiện tượng, các quá trình xảy ra trong các trang thiết bị mà sau này các em sẽ học là vơ cùng cần thiết Mơ đun Động cơ đốt trong sẽ trang bị cho các học sinh ngành máy nĩi riêng và khối kỹ thuật nĩi chung các
khái niệm, nguyên lý về động cơ đốt trong, kiến thức về máy, chỉ tiết máy Giúp cho các em hiều biết về động cơ đốt trong đang được thịnh hành, vận hành được
cơ bản động cơ đốt trong an tồn hiệu quả trên cơ sở của nguyên lý đã học Cĩ thê nĩi Động cơ đốt trong là một trong những mơ đun cơ sở nền tảng cho các mơ đun về máy nên địi hỏi các em phải nắm vững những khái niệm,
nguyên lý hoạt động và các chức năng, nhiệm vụ, cấu tao,các hệ thơng phục vụ
Các em phải biết vận dụng các kiến thức đã học vào việc vận hành cũng như sửa
chữa một số hư hỏng co bản trong quá trình vận hành
Đề quá trình dạy học mơ đun Động cơ đốt trong thuận tiện và hiệu quả
hơn, giáo trình mơ đưn Động cơ đốt trong được biên soạn
Những kiến thức mà giáo trình động cơ đốt trong cung cấp giúp cho người học học là cơ sở vê động cơ xăng, động cơ diesel: trong chương trình đào tạo nghê Điện dân dụng
Cấu trúc cơ bản của giáo trình bao gồm 6 bài:
Bài I: Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoat động của động cơ đốt trong,
Bài 2 : Vận hành động cơ đơt trong
Trang 3MO DUN: DONG CO DOT TRONG Mã số mơ đun: MĐ 17 - Vi tri, tinh chat, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
+ Vị trí mơ đun: Mơ đun được bố trí sau khi học sinh học xong các mơ đun chung, trước các mơ đun đào tạo nghê
+ Tính chất của mơ đun: Là mơ đun cơ sở nghề + Ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
Nội dung mơ đun này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản
và những kỹ năng cần thiết về cầu tạo, nguyên lý làm việc, và vận hành động cơ đốt trong „ năm được các hư hỏng và cách sữa chữa một số chỉ tiết cơ bản của động cơ đơt trong
- Mục tiêu của mơ đun:
* Về kiến thức: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng
nhiệm vụ các chi tiệt và các hệ thơng của động cơ đơt trong
* Về kỹ năng: Vận hành, bảo dưỡng được động cơ đốt trong cĩ cơng suất
< 20 HP đúng qui trình, đúng phương pháp
* Về thái độ: Tuân thủ các biện pháp an tồn lao động khi lắp đặt, vận
hành, sửa chữa và bảo dưỡng động cơ đơt trong Nội dung của mơ đun: Số Thời gian TT Tên các bài trong mơ đun Tổng| Lý | Thực | Kiểm số | thuyết | hành | tra 1 | Mở đầu
2 Tên bai 1: Dac điểm cầu tạo và nguyên 4 3 1 lý hoat động của động cơ đơt trong
3 Tên bài 2: Vận hành động cơ đốt trong 4 1 2
4 | Tên bài 3: Bảo dưỡng hệ thống nhiên
liệu của động cơ đốt trong 8 3 4 1
5 | Tên bài 4: Bảo dưỡng hệ thống bơi
trơn của động cơ đốt trong 4 3 1
6 | Tên bài 5: Bảo dưỡng hệ thống làm
mát của động cơ đốt trong 4 2 2
7 | Tén bài 6: Bảo dưỡng hệ thống điện
của động cơ đốt trong 6 3 3 1
Cộng 30 15 13 2
Trang 4
MUC LUC
MO DUN: DONG CO DOT TRONG sssssssssssssssssssssescsecceseecsescesseseeseseeseessssseeee 3 BAI 1:DAC DIEM, CAU TAO VA NGUYEN LY HOAT DONG CUA DONG CO DOT TRONG
1 Đặc điểm
2 Cấu tạo động cơ đơt trong
2.1 Cau tao chi tiết tĩnh
2.2 Cấu tạo chỉ tiết động 2.3 Các hệ thống phục vụ 3 Nguyên lý hoạt động 3.1 Nguyên lý hoạt động 3.2 Phân loại 3.3 So sánh động cơ xăng „diesel 4 Quan sát nhận dạng các chỉ tiết 4.1 Nhận dạng các chi tiết tĩnh 4 2 Nhận dạng các chỉ tiết động Š Thực hành nhận dạng cấu tạo động cơ 5.1 Cơng tác chuẩn bị 5.2 Thực hành nhận dạng các chỉ tiết
5.3 Vệ sinh cơng nghiệp BÀI 2:VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ ĐĨT TRONG
1 Đặc điểm cấu tạo động cơ đốt trong 2 Qui trình vận hành 3 Nhân dạng, phân biệt được các hệ thống 4 Vận hành động cơ
3 Thực hành vận hành động cơ
BÀI 3:BẢO DƯỠNG HỆ THĨNG NHIÊN LIỆU CỦA
1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống nhiên liệu
2 Quy trình bảo dưỡng HT nhiên liệu của động cơ đốt trong
3 Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu của động cơ đốt trong A Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu động cơ diesel : Một sơ cơng việc
bảo dưỡng kỹ thuật HTNL Diesel bao gồm những nội dung sau: 1 Rửa
nắp thùng nhiên liệu và lưới lọt ở miệng rĩt: Nắp và lưới lọc được rửa sạch
trong dầu lửa hoặc dầu diesel 2 Xả cặn thùng nhiên liệu: Trước khi
cho máy làm việc cần phải xả cặn lắng qua khĩa xả thùng nhiên liệu 3
Trang 5khơng khí ra khỏi hệ thống: Cần chú ý khi xả giĩ trong đường dầu á áp
lực thấp cần tháo các đỉnh ơ ốcở bầu lọc và bơm Khi xả giĩ ở đường ơ ống cao áp thì nới lỏng các đầu nối của ống cao áp Một số động cơ khơng cĩ bơm
tay, khi xả giĩ phải để tay ga vị trí lớn nhất và cho động cơ quay bằng máy khởi động Xã giĩ phải tiến hành một cách cần thận đề tránh khởi động động cơ khĩ khăn và động cơ làm việc bị ngắt quãng Š Bảo dưỡng vịi phun: Để đảm bảo chất lượng, việc bảo dưỡng vịi phun, phải tiến hành ở xưởng cĩ trang bị và dụng cụ chuyên dùng Bảo đưỡng vịi phun bao gồm
làm sạch, rửa, kiểm tra và điều chỉnh
B Bảo dưỡng nhiên liệu động cơ xăng : 1 Sửa chữa bâu lọc xăng:
4 Thực hành bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu
1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống bơi trơn
2 Quy trình bảo dưỡng hệ thống bơi trơn của động cơ đốt trong
3 Bảo dưỡng hệ thống bơi trơn của động cơ đốt trong
4 Thực hành bảo dưỡng hệ thống bơi trơn
1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống làm mát
2 Quy trình bảo dưỡng hệ thơng làm mát của 62
4 Thực hành bảo dưỡng hệ thống làm mát 2
BAI 6:BAO DUGNG HE THONG DIEN CUA DONG CO DOT TRONG
1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống IỆT :(uccbnntixnsc2nE0001110211130002101035068160031606115 g3 2 Sơ đồ mạch điện của động cơ đốt trong
3 Quy trình bảo dưỡng hệ thống điện của động cơ đốt trong
4 Bảo đưỡng hệ thống đánh lửa của động cơ đĩt trong
Trang 6BAI 1:DAC DIEM, CAU TAO VA NGUYEN LY HOAT DONG CUA ĐỘNG CO DOT TRONG
Ma bai : MD 17.01 Giới thiệu:
Cùng với sự phát triển các ngành cơng nghiệp động cơ đốt trong đĩng một vai trị đặc biệt quan trọng trong nên kinh tê chúng đa dạng về chủng loại, và
cũng khơng ngừng được cải tiền và nâng cao cùng với sự phát triên của cơng
nghệ mới Vì vậy địi hỏi người vận hành làm việc trong các ngành, nghề và đặc
biệt trong các nghề vận tài, cơng nhiệp phải hiểu rõ về các yêu cầu, nắm vững cơ sở lý thuyết động cơ đốt trong Biết ứng dụng của từng loại động cơ đề sử vận hành hợp lý trong các điều kiện làm việc khác nhau
Với thời lượng 4 giờ bao gồm 3 lí thuyết, 1 giờ thực hành nội dung của bài nhằm cung cấp những kiến thức ban đầu cho học sinh về đặc điểm, câu tạo các chỉ tiết tĩnh và động, nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được nguyên lý kết cấu và nguyên lý hoạt động của động cơ xăng bốn kỳ - Nhân dạng, phân biệt đúng các chỉ tiết trong cơ cấu truyền động của động
cơ xăng bĩn kỳ: xy lanh, nắp xi lanh, thanh truyền, trục khuyu, xupáp - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, tích cực trong học tập
1 Đặc điểm
Mục tiêu: -
- Hiểu được đặc điểm câu tạo, wu nhược điểm của động cơ xăng và động
cơ diesel
1.1 Giới thiệu về động cơ đốt trong
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đĩ một phần năng lượng của nhiên
liệu bị đốt cháy chuyền hĩa thành cơ năng
Các động cơ nhiệt đầu tiên là máy hơi nước, chúng cĩ đặc điểm chung là nhiên liệu (củi, than, dầu ) được đốt cháy ở bên ngồi xilanh của động cơ Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, bao gồm từ những động cơ
chạy bằng xăng hoặc dầu ma dút của xe máy, ơ tơ, máy bay, tàu hỏa, tàu thủy đến các động cơ chạy băng các nhiên liệu đặc biệt của tên lửa, tàu vũ trụ, động
Trang 7Động cơ đốt ngồi: Là loại động cơ nhiệt cĩ quá trình đốt cháy nhiên liệu
được tiên hành ở bên ngồi động cơ (Ví dụ: Máy hơi nước kiéu piston, tua bin hơi nước .)
Động cơ đốt trong: Là loại động cơ nhiệt trong đĩ việc đốt cháy nhiên liệu, sự toả nhiệt và quá trình chuyên hố từ nhiệt năng của mơi chất cơng tác (hỗn hợp khí đốt do việc cháy nhiên liệu), sang cơ năng được tiền hành ngay trong
bản thân động cơ (VD: động cơ Diesel, động cơ cacbua ratơ, động cơ xăng .)
1.2 Ưu nhược điểm a Ưu điểm
~_ Hiệu suất cĩ ích cao: Đối với động cơ đốt trong hiện đại hiệu suất cĩ ích
cĩ thể đạt 40 + 54 % trong khi đĩ hiệu suất của thiết bị động luc tua bin hơi chi
22 + 28%, của thiết bị máy hơi nước khơng quá 16%, của thiết bị tua bin khí
khoảng 30%
- Nếu hai động cơ đốt trong và đốt ngồi cùng cơng suất thì động cơ đốt
trong gọn và nhẹ hơn nhiều (vì khơng cần các thiết bị phụ khác như động cơ đốt ngồi, như nồi hơi, buồng cháy, máy nén, thiết bị ngưng hơi .)
- Tinh cơ động cao: Khởi động nhanh và luơn luơn ở trạng thái sẵn sàng khởi động Cĩ thê điêu chỉnh kịp thời cơng suât theo phụ tải
- Dễ tự động hố và điều khiển từ xa
~ Ít gây nguy hiểm khi vận hành (ít cĩ khả năng gây hoả hoạn và nỗ vỡ thiết
bị)
- Nhiệt độ xung quanh tương đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy làm
VIỆC
- Khơng tốn nhiên liệu khi dừng động cơ - Khơng cần cĩ nhiều người vận hành
b Nhược điểm:
- Kha năng quá tải kém (thường khơng quá 10% về cơng suất, 3% về vịng quay trong thời gian một giờ)
- Khơng ồn định khi làm việc ở tốc độ quá thấp
- Rat khĩ khởi động khi đã cĩ tải
- Cơng suất lớn nhất của thiết bị khơng cao lắm (cơng suất của động cơ đốt
trong khơng vượt quá 40 + 4Š ngàn mã lực hoặc 30 + 37 ngàn KW)
_ "Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tương đối khắt khe và đắt
tiên
- Cấu tạo của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, yêu cầu các chỉ tiết phải cĩ độ chính xác cao
- Động cơ làm việc gây tiếng Šn lớn , nhất là động cơ cao tốc
- Yêu cầu người thợ máy vận hành phải cĩ trình độ kỹ thuật cao 2 Câu tạo động cơ đốt trong
Trang 8- Hiểu được cấu tạo, điều kiện làm việc của các chỉ tiết cơ bản trong động cơ đốt trong, nguyên lý hoạt động của các hệ thơng phục vụ động cơ
2.1 Cầu tạo chỉ tiết tĩnh 2.1.1 Bộ khung động cơ
Bộ khung động cơ bao gồm các bộ phận cĩ định cĩ chức năng che chắn
hoặc là nơi lắp đặt các bộ phận khác của động cơ Các bộ phận cơ bản của bộ khung động cơ bao gồm: nắp xi lanh, khối xi lanh, cacte, các nắp đậy, đệm kín, bul6ng , v.v Block Portion crankcase Portion Hinh 1.1 Khung động cơ đối trong + Khối xỉ lanh:
Các xi lanh của động cơ nhiều xi lanh thường được đúc liền thành một khối
(khối xi lanh) Mặt trên và mặt dưới của khối xi lanh được mài phẳng dé lap VỚI nắp xi lanh và cacte Vách trong của xi lanh được doa nhăn (mặt sương)
Vật liệu chế tạo: gang, hợp kim nhơm, hoặc được hàn từ các tam thép
Trang 9+ Cacte: Là bộ phận bao bọc, nơi lắp đặt các bộ phận chuyền động chủ yếu của động cơ
Phần trên cacte (cacte trên) lắp đặt khối xi lanh, trục khuỷu, trục cam, v.v
Phần dưới cacte (cacte đưới, cacte nhớt) cĩ chức năng đậy kín khơng gian
trong động cơ từ bên dưới Nơi đây chứa dâu bơi trơn
Ở động cơ nhỏ và trung bình, cacte và khối xi lanh được đúc liền (thân động cơ)
Ở động cơ lớn, cacte dưới vừa là nơi chứa dầu bơi trơn vừa là nơi lắp đặt
trục khuỷu và các bộ phận liên quan Ví dụ: các động cơ cơng suât lớn của hãng
B&W, Cummins, v.v
2.13 Nap xilanh
+ Nắp xI lanh: Là chi tiết đậy kín khơng gian cơng tác của động cơ từ phía
trên, nơi đây lắp đặt một số bộ phận như: xupap, địn gánh xupap, vịi phun, bugi, Ống gĩp khí nap, ống gĩp khí thải, van khởi động, v.v
- Vật liệu chế tạo: Gang, hợp kim nhơm
Hình 1.3 Nắp xi lanh động cơ
- Phương pháp chế tạo: đúc
Nắp xilanh đậy kín một đầu cùng với piston và xilanh tạo thành buơng đốt động cơ Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xilanh như: Bugi, vịi phun, Cụm xupap, Cơ câu điều kiển xu páp van khởi động ngồi ra, trên nắp
Trang 10dầu bơi trơn do đĩ kết cầu của nắp xilanh rất phức tạp
Nắp xilanh làm việc trong điều kiền rất khĩ khăn như phải chịu nhiệt độ
cao, áp suất lớn, ăn mịn hĩa học nhiều Ngồi ra khi lap rap, lắp xilanh chịu ứng
suất nén khi siết chặt bu lơng hoặc gu jơng
* Cĩ buồng cháy tốt nhất để bảo đảm quá trình cháy của động cơ tiễn hành
thuận lợi nhất
* Cĩ đủ sức bền và độ cứng vững đề khi chịu tải trọng nhiệt và tải trọng cơ
học lớn khơng bị biến đạng lọt khí và rị nước
* Dễ dàng tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu lắp trên nĩ
* Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, đồng thời tránh được ứng suất nhiệt * Đảm bảo đậy kín xilanh, khơng bị lọt khí, rị nước, rị dầu
* Nắp xi lanh là một phần của buơng đốt do đĩ nắp xi lanh phải chịu những
điều kiện khắc nghiệt trong quá trình làm việc như: Nhiệt độ cao, áp suất
cao Nắp xi lanh chủ yêu được cấu tạo bằng hợp kim gang hoặc hợp kim nhơm * Nắp xi lanh là chỉ tiết đề lắp cơ cấu trục cam
2.1.4 Xi lanh
Sơ mi xilanh kết hợp với piston và nắp xilanh tạo thành buồng đốt và khơng gian cơng tác, dẫn hướng piston chuyền động và cùng với piston làm nhiệm vụ
nạp khí quét và xả khí thải với động cơ 2 kỳ
Sơ mi xilanh của động cơ nĩi chung được chế tạo bằng phương pháp đúc + Xi lanh: Là bộ phận cĩ chức năng dẫn hướng piston và cùng với mặt
dưới của nắp xi lanh và đỉnh piston tạo nên khơng gian cơng tác của xi lanh Xi lanh được chế tạo riêng và lắp vào khối xi lanh
+ Xi lanh khơ: Khơng tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát
+ Xi lanh ướt: Phía ngồi tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát Phần dưới của xi lanh cĩ các vịng cao su ngăn khơng cho nước lọt xuống cacte
Ate
Hình 1.4 xi lanh động cơ
Sơ mi xilanh phải cĩ khả năng chịu được ứng suất cơ do áp suất cháy và
Trang 11So mi xilanh của các động cơ cĩ đường kính lớn, hàmh trình dài, cĩ patanh
ban trượt được bơi trơn bằng cách dùng các bơn dầu nhờn kiểu piston cụm, cấp dầu nhờn bơi trơn cho sơ mi xilanh qua các lỗ trên sơ mi xilanh Các lỗ dầu này được khoan ở phía trên của sơ mi xilanh đê hạn chế sự mài mịn sơ mi xilanh
Trên các lỗ dầu nhờn này người ta bố trí các van một chiều để ngăn ngừa việc dầu nhờn chảy ngược lại do áp lực khí cháy lớn Các miệng lỗ phía trong so mi xilanh được nĩi với nhau bằng rãnh lượn sĩng, hoặc thắng đê phân phối dầu
nhờn đều xung quanh chu vi bên trong sơ mi xilanh
So mi xilanh được cĩ định trong khối xilanh bằng sờ định vị phía trên tựa
vào mặt tựa của khối xilanh, phía đuơi đề tự do Kiểu lắp ghép này cho phép sơ mi xilanh giãn nở theo chiều dọc Độ kín của mồi lắp ghép này được đảm bảo bằng cách rà phẳng bề mặt tiếp xúc hoặc bằng các gioăng đệm làm kín
Khe hở hướng kính giữa gờ định vị và sơ mi xilanh đủ lớn, phù hợp với độ
giãn nở lớn nhât của sơ mi xilanh khi động cơ làm việc
Phần dưới của sơ mi xilanh được lắp các gioăng cao su dé làm kín khoang nước làm mát
Đề tăng khả năng chống ăn mịn, bề mặt làm việc của sơ mi xilanh được mạ crơm "xốp" đối với các xilanh bằng gang, hoặc thắm Nito đối với các xilanh bằng thép đơi khi để tăng khả năng chống mài mịn một số hãng hiện nay chế tạo bề mặt trong sơmi xilanh kiều gợn sĩng Bề mặt ngồi của sơ mi cịn cĩ thể
được phủ một lớp sơn Bakelit, mạ thiếc hoặc dùng các tấm kẽm bảo vệ dương cực đề hạn chế ăn mịn điện hĩa sơ mi xilanh khi làm mát bằng nước
2.2 Cáu tạo chỉ tiết động
2.2.1 Piston
- Là một trong các chỉ tiết tạo thành buồng đốt
- Tạo ra thay đổi áp suất trong xilanh khi chuyền động
~ Truyền áp lực khí cháy đến tay biên, biến lực tác động vơ hướng của khí cháy thành lực cĩ hướng
~_ Truyền nhiệt từ buồng cháy ra mơi trường
- Đĩng mở các cửa hút, cửa xả đối với động cơ 2 kỳ
Do vậy, piston chịu tác dụng tải trọng cơ do lực khí cháy và lực quán tính gây ra, chịu tải trọng và nhiệt cao, ngồi ra cịn chịu ma sát mài mịn do chuyên
động tương đơi so với chỉ tiệt xilanh, xéc măng gây nên Lực khí cháy, lực quán
tính tác dụng và nhiệt độ cao nên thường gây ra ứng suât cơ và ứng suât nhiệt trong piston, ngồi ra cịn chịu va đập với xilanh, xéc măng do van toc piston
thay đơi khi thay đơi chê độ tơc độ
Đối với động cơ cao tốc, tăng áp cao, đặc biệt là động cơ 2 kì thì điều kiện
làm việc của piston nặng nề hơn
Yêu cầu cơ bản đối với piston
- Dam bao bao kin buồng cháy:
- Truyén nhiệt tốt;
Trang 12- Cĩ khối lượng nhỏ đề giảm lực quán tính, nhưng phải đảm bảo độ cứng
vững đê chịu được tải trọng cơ & nhiệt
Hình 1.5 Mộtsố kết cấu piston động cơ đốt trong Kết cầu piston chia thanh 3 phan chinh:
- Đỉnh: là phần trên cùng của piston, cùng với mặt dưới nắp xilanh và một
phần vách ống lĩt xilanh tạo thành buồng cháy
- Dau piston: bao gồm đỉnh và phan đai lắp xéc măng cĩ nhiệm vụ bao kín buơng cháy
- Than piston: phần phía dưới xéc măng cuối cùng của đầu piston, làm
nhiệm vụ dẫn hướng piston
Nĩi chung, kết cấu piston phụ thuộc loại động cơ Căn cứ vào cầu tạo piston được chia thành hai loại: piston của động cơ nối trực tiếp với tay biên và piston của động cơ cĩ guốc trượt Tuy thuộc vào loại động cơ Diesel: sơ kì, cơng
suât xilanh, mức độ tăng áp, mà cĩ thể làm mát hoặc khơng làm mát cho đỉnh piston Chat lam mat cho dinh piston thường dùng là dâu hoặc nước
Piston của các động cơ 2 kỳ quét vịng cĩ patanh bàn trượt cĩ phan din hướng dài để ngăn khơng cho cửa quét và cửa xả thơng nhau khi piston chuyển động Phần dẫn hướng thường được ché tạo bằng gang vì phụ tải nhiệt và phụ tải cơ trên phần dẫn hướng nhỏ hon phan dinh piston
Piston của các động cơ 2 kỳ quét thẳng cĩ patanh bàn trượt, hành trình dài
thì khơng cĩ phần dẫn hướng vì patanh bàn trượt giữ vai trị dẫn hướng Đối với
các động cơ khơng cĩ patanh bàn trượt, piston cĩ phần dẫn hướng dài hơn Vật
liệu chế tạo piston phụ thuộc vào kích thước, loại nhiên liệu sử dụng và tốc độ
của động cơ
a Dinh piston
Dinh piston la noi tiếp xúc trực tiếp với khí thể, nên nĩ chịu áp lực lớn,
nhiệt độ cao và chịu ăn mịn hố học Đối với động cơ tăng áp cao Áp lực khí cháy cực đại cĩ thể lên tới 10 - 18 MPa và nhiệt độ khí cháy cực đại cĩ thê lên
tới 2000 — 2200°K
Với điều kiện làm việc như vậy, nên đỉnh piston cĩ nhiều loại Phụ thuộc
loại động cơ mà đỉnh piston cĩ các dạng khác nhau Tuy nhiên, nĩi chung đỉnh piston sau khi chế tạo thường thoả mãn các yêu cầu sau đây:
Trang 13- C6 dang phù hợp với chùm tia nhiên liệu, tạo nên xốy lốc mạnh để hồ trộn hỗn hợp tốt, với động cơ hai kì đỉnh piston cịn phải tạo ra khả năng quét
khí thuận lợi
- Đề dễ khởi động, giảm tốn thất nhiệt cần phải cĩ tỉ số giữa diện tích bề mặt đỉnh với thể tích buơng cháy nhỏ ®⁄ t#ttrtr ARAM Hinh 1.6 Cấu tao dinh piston
- Cần phải hạn chế các gĩc nhọn đề giảm nhiệt độ tập trung và cĩ gĩc lượn tương đối lớn đề dẫn nhiệt tốt
Đỉnh piston cĩ các dạng: đỉnh bằng (a), đỉnh lõm dạng (e), đỉnh lõm dạng
chỏm cầu hoặc lõm khơng đối xứng (g.i.h,f) đỉnh lồi (b,c,d)
b Đâu piston
Phần đầu piston được tính từ đỉnh đến xéc măng dầu thứ nhất Đầu piston tiếp súc trực tiỆp với buơng cháy, truyền nhiệt từ mơi chất cơng tác đến các chỉ
tiệt tiếp xúc với nĩ và truyền lực xuống chốt piston Dé làm giảm khả năng truyền nhiệt đơi khi đỉnh piston được tạo những rãnh Những rãnh này cĩ tác dụng giảm nhiệt cho xéc măng trên cùng
Đối với động cơ Diesel tàu thuỷ cĩ cơng suất lớn phần đầu piston được làm bằng thép và chế tạo rời so với phần thân Kiểu kết cầu này cĩ thể giảm được giá thành của vật liệu chế tạo và thay thế từng phần nếu bị hư hỏng
Động cơ Diesel hai kì cĩ guốc trượt phần đầu và thân piston khơng chịu tác
dụng của lực đây ngang, nên cĩ thê để khe hở giữa piston và xilanh lớn hơn, do đĩ tránh được hiện tượng kẹt piston khi làm việc ở chế độ quá tải Và phần đầu piston được lắp trực tiếp với cán piston Nếu động cơ bố trí quét vịng, để che
kín các cửa lúc khi piston ở điểm chết trên thì ngồi phan dau cần phải bố trí thêm phần dẫn hướng dài hơn
Đối với động cơ Đốt trong cĩ cơng suất vừa và nhỏ phần đầu piston thường
được chế tạo liên với phần thân
Thân piston (phân dẫn hướn,
Kết cấu thân piston phụ thuộc loại động cơ Đối với động cơ Diesel hai kì cơng suất lớn, xả qua xu páp thường là loại động cơ cĩ guơc trượt Tác dụng dẫn hướng và chịu lực đây ngang do guoc dan hướng tiếp nhận, nên người ta chỉ chế tạo phan đầu và lắp trực tiếp vào cán piston mà khơng chế tạo phần thân Động
Trang 14cơ cĩ guốc trượt, nhưng bố trí quét vịng qua cửa, người ta chế tạo thêm phần thân để đĩng mở cửa quét Đối với động cơ khơng cĩ guốc trượt, phần thân
piston làm nhiệm vụ dẫn hướng và chịu tác dụng của lực đây ngang Để đảm
bảo dẫn hướng tốt và ít bị va đập trong quá trình hoạt động, thì khe hở giữa thân
piston với ống lĩt xilanh phải bé
- Chiều dài thân piston: Được xác định trên cơ sở áp lực tác dụng lên bề mặt
trong xi lanh, sao cho duy trì màng dầu bơi trơn Riêng đối với động cơ hai kì
quét vịng, thân piston phải đủ dài để khi piston năm ở ĐCT vẫn đủ đĩng kín cửa quét và cửa xả Đối với động CƠ cao tốc, vịng quay động cơ càng lớn, chiều dài phần dẫn hướng phải càng ngăn đề giảm lực quán tính của khối lượng chuyển
động tịnh tiến, vì thế áp lực riêng lên thân càng cao, do đĩ tốc độ mài mịn tăng lên
Trên thân piston cĩ bố trí các rãnh xéc măng dầu, thường bĩ trí từ 1 đến 2 rãnh Đối với động cơ Diesel trung và thấp tốc đễ giảm ma sát và mài mịn với mặt gương xi lanh trên phần dẫn hướng cĩ lắp ép một hoặc nhiều vành đai bằng đồng thanh hay hợp kim nhơm
- VỊ trí bệ chốt piston (đối với piston nối trực tiếp với tay biên): Thường
được bơ trí cao hơn trọng tâm đê áp suất do lực đầy ngang và lực ma sát gây ra
phân bơ đêu hơn Nếu vị trí bệ chốt chọn đúng sẽ giảm được mức độ va đập của
thân piston lên thành xi lanh
- Trên thân piston chỗ tập trung nhiều vật liệu nhất là hai bệ chốt Dé tránh hiện tượng biến dạng nhiệt gây bĩ kẹt chốt piston, piston khi chịu lực đây
ngang, lực thể khí và chịu nhiệt cao, thì thân piston tại tiết diện ngang ứng với bệ chốt được ché tạo cĩ dạng hình ơ van hoặc vát bớt phần vật liệu ở hai đầu bệ chốt Trong quá trình hoạt động do tác dụng của lực đây ngang thân piston tại vùng chốt tác dụng lên mặt gương xi lanh trong mặt phẳng lắc Ngồi ra phần
đầu và phần thân piston cịn chịu tác dụng của áp lực khí cháy Pz và chịu tác dụng của nhiệt độ cao làm biến dạng
2.2.2 Biên (Thanh truyền)
Biên là khâu trung gian nối piston với trục khuỷu, dùng đề biến chuyền
động tịnh tiến của piston thành chuyên động quay trịn của trục khuyu, trong hành trình sinh cơng và ngược lại làm nhiệm vụ truyền lực từ trục khuỷu dé dẫn động piston trong những hành trình khơng sinh cơng
Khi động cơ hoạt động: Biên làm việc trong điều kiện chịu lực thay đổi liên
tục
- Chịu lực nén và uốn rất lớn do áp lực khí cháy thơng qua piston truyền
xuống
- Chiu luc kéo, luce quan tinh cua ban than va cua piston - Chịu mài mịn ở hai đầu
Trong động cơ khơng cĩ guốc trượt thì biên được chia thành ba phần chính:
Đầu nhỏ (Đầu trên lắp ghép với piston), Thân, Đầu to (Đầu dưới lắp ghép với cổ
trục khuỷu)
Trang 15Kích thước đầu nhỏ biên được xác định theo đường kính ngồi của chốt
piston va khả năng dat no trong long piston thanh tuyển Buling tanh buần Blu thanh huyền Beige anh tuần,
Hình 1.7 Cấu tạo thanh truyền (fay biên)
1 Lỗ phun dâu làm mát đỉnh piston, 2 Đầu nhỏ, 3 Bạc lĩt, 4 Lỗ dẫn dầu
bơi trơn, 5 Thân thanh truyền, 6 Căn đệm điều chỉnh chiêu cao buơng đốt,
7 Bulong thanh truyền, 8 Căn đệm điều chỉnh khe hở dâu a Đâu nhỏ biên: Đầu nỗi với piston thơng qua cht (ac) piston
- Hình dạng đường viền phía ngồi của đầu nhỏ biên cĩ nhiều đạng ví dụ: Động cơ cao tốc thì đầu nhỏ biên cĩ hình trịn xoay, loại thấp tốc cĩ hình ơ van với vành dày hơn, hoặc trịn xoay cĩ gờ nồi đề tăng độ cứng
- Bên trong đầu nhỏ biên cĩ bạc lĩt đề chống mịn, bạc lĩt cĩ thể làm liền
hoặc làm rời bằng thép hoặc bằng đồng, mặt trong cĩ tráng lớp hợp kim đỡ sát
Trên bạc lĩt cĩ lỗ dẫn dầu bơi trơn (thơng với thân biên hoặc thơng qua đầu nhỏ biên lên phía trên) Bạc lĩt được cơ định vào đầu nhỏ biên bằng chĩt định vi
hoặc ép chặt để chống xoay
- Phương pháp bơi trơn cho đầu nhỏ: Bơi trơn tự nhiên hoặc cưỡng bức
Bơi trơn tự nhiên: (Đường kính xilanh D<150mm) khoan các lỗ hướng tâm theo biên xuyên qua bạc lĩt lợi dụng dầu nhờn vung toé
Bơi trơn cưỡng bức: Dầu nhờn sau khi bơi trơn cho ổ đỡ chính, theo đường khoan trong má khuỷu, lên bơi trơn cho đầu to biên, sau đĩ theo đường khoan trong thân biên hoặc ống dẫn dầu lên bơi trơn cho đầu nhỏ biên
b Thân biên: Nơi đầu nhỏ với đầu to biên
- Thân biên thường cĩ dạng thon đều từ đầu to lên đầu nhỏ, tại các vị trí
chuyền tiếp đều cĩ gĩc lượn
- Hình dạng tiết diện thân biên cĩ nhiều loại
Trang 16Loai tiét dién tron va elip la don gian, dé ché tao nhưng độ cứng kém thường dùng cho động cơ thâp tốc
Hình 1.8 Mặt cắt một số loại thân thanh truyền
Loại tiết diện chữ I, chữ H khĩ chế tạo nhưng độ cứng cao chịu lực tốt, „
trọng lượng nhỏ nên giảm được lực quán tính thường dùng cho động cơ cao tốc - Bên trong thân biên cĩ khoan một lỗ dẫn dầu xuyên suốt từ đầu to lên đầu
nhỏ (cĩ trường hợp lắp ơng dân dâu sát ngồi thân biên) c Đầu to biên: Lắp với trục khuỷu
Hình 1.9 Một số loại đầu to thanh truyền
- Được chế tạo thành 2 nửa, nửa trên thường chế tao liền với thân biên, cịn
nửa dưới lắp với nửa trên bằng bulơng biên Cĩ trường hợp đầu to biên được chế
tạo riêng rơi lắp với thân biên băng bu lơng hoặc gu giơng
- Bên trong đầu to biên cĩ bạc lĩt, bạc lĩt được chế tạo thành 2 nửa (hình
lịng máng) và được cơ định với đầu biên bằng chốt hoặc gờ định vị Mặt trong
bạc lĩt cĩ lỗ dẫn dầu và rãnh chứa dầu bơi trơn
- Mặt cắt chia 2 nửa đầu to biên cĩ thể làm vuơng gĩc với thân biên hoặc
vát nghiêng với thân biên Nếu vát nghiêng sẽ giảm được lực kéo bulơng biên và cĩ thế tháo biên rút qua xilanh dễ dàng hơn, nhưng khĩ chế tạo hơn
- Dé điều chỉnh tỉ số nén (kích thước buồng đĩt) cĩ thể dùng căn đệm giữa 2
nửa đầu to biên đề điều chỉnh
đ Bu lơng biên:
Trang 17Dùng đề lắp liên kết đầu to biên với thân biên hoặc liên kết 2 nửa đầu to với
nhau Bulơng biên phải chịu lực rất lớn: Lực kéo, lực cắt, lực uốn Vì vậy bulơng biên khơng giơng bu lơng thường Cĩ câu tạo như hình vẽ
Bu long biên sau khi chế tạo phải rà cho chính xác Các bu lơng biên được xiết chặt bằng đai ốc xẻ rãnh Với động cơ cĩ cơng suất lớn chúng được chia độ
để cho tiện việc điều chỉnh
(1g) ly Oy Hinh 1.10 Kết cấu bulơng biên
Trục khuyu
Trong quá trình làm việc trục khuỷu cĩ nhiệm vụ:
- Nhận áp lực khí cháy (Từ piston, biên truyền xuống) chuyền thành mơ men quay để truyền chuyền động cho các cơ cấu bên ngồi
~ Truyền chuyền động cho piston trong những hành trình khơng sinh cơng
Trục khuỷu là một trong những chỉ tiết quan trọng nhất và chế tạo khĩ khăn nhất trong các chỉ tiết của động cơ
Truc khuyu chiu tai trong nang né cua áp lực khí cháy cũng như các lực quán tính của các khối lượng chuyên động tịnh tiến và chuyền động quay
Các lực này gây ra mơ men xoắn và uốn lớn, thay đổi cả trị số và chiều Sự biến thiên cĩ chu kỳ của các lực trên khơng chỉ gây ra các dao động xoắn và dao động dọc trục, mà trong những điều kiện nhất định cĩ thẻ gây ra những ứng suất
phụ, ứng suất mỏi rất lớn làm gãy trục khuỷu Trục khuỷu cịn luơn bị mài mịn
(Tại vị trí các cổ trục)
Yéu cau kết cấu và kích thước trục phải tính tốn đảm bảo đủ độ cứng
vững đề chịu lực, đảm bảo cân bằng động được tốt nhất và khơng gây ra rung
động khi làm việc Vật liệu chế tạo phải đảm bảo độ bền, độ cứng, chịu mịn và chịu mỏi tốt Các trục khuỷu của động cơ Diesel hiện đại hầu hết chế tạo từ thép
các bon Đối với động cơ cao tốc cĩ thể chế tạo từ hợp kim thép để tăng độ bền vững của trục và tăng độ chịu mài mịn của ổ trục
Trục khuỷu gồm 3 phan: Phan dau, Phan thân và Phần đuơi a Phần đầu trục
Là đầu tự do quay thường để lai các bơm, các thiết bị khác ., và đề lắp các
bánh răng để dẫn động các thiết bị như: Trục cam, bơm cao áp, bơm dầu
b._Phâần đuơi trục
Trang 18Cĩ mặt bích lắp với một bánh đà Bánh đà cĩ tác dụng tích trữ năng lượng
làm cho động cơ hoạt động êm, ít rung động Vành ngồi bánh đà cĩ lỗ để via
máy, cĩ vành răng đề khởi động, cĩ khía một số vạch dầu cần thiết cho việc
kiêm tra gĩc phun nhiên liệu và hệ thơng phân phơi khí FRONT MAIN BEARING COUNTERWEIGHTS JOURNAL COUNTERWE IGHTS: REAR MAIN CONNECTING BEARING ROD JOURNAL JOURNAL INTERMEDIATE MAIN BEARING IN BEA
SUMS 1 THROW WEB WES
Hinh 1.11 Céu tao truc khuyu c Than truc khuyu
Gồm nhiều cổ trục (cổ trục và cơ biên) và các má khuỷu Cĩ thể chia thành
nhiều đơn vị trục, mỗi đơn vị trục khuyu gom: 1 cơ trục, 1 cơ biên và 2 má
khuỷu
Kết cấu trục khuỷu cĩ nhiều loại khác nhau:
- Loại chế tạo liền tồn bộ trục (động cơ cơng suất nhỏ, ít xilanh)
- Loại chế tạo ghép (động cơ cơng suất lớn, thấp tốc) + Loại ghép từng đơn vị + Loại ghép riêng từng cơ trục, cổ biên với má khuỷu IW
8) Trụe liên đặc b) Trụ rỗng e) Trục nữa ghếp d) Truc ghép
Hình 1.12 Kết cấu một số đơn vị trục khuỷu
- Loại đặc - Loại rỗng
- Loại nửa ghép - Loại ghép, rỗng
Cấu tạo một đơn vị trục:
Để bơi trơn cho cổ biên với đầu to biên, người ta khoan đường đầu xuyên
từ cổ trục qua má khuỷu lên cổ biên Đường dầu nghiêng khoảng 120° Việc bơi
trơn dùng hệ thống đầu tuần hồn
Trang 19Để tiện cho việc chế tạo thường đường kính cổ trục bằng đường kính cơ
biên Đối với trục ghép thì chế tạo các má, cỗ trục, cổ biên riêng biệt Khi lắp ráp dùng phương pháp lắp nĩng (Má trục được sấy nĩng) hoặc bằng cách làm
lạnh cổ trục (Trong lắp ghép khơng dùng then) độ bền cần thiết đạt được nhờ chế độ lắp ghép, nhờ lực ma sát Các cổ khuỷu của động cơ cĩ nhiều xilanh nằm trong những mặt phẳng khác nhau
Thứ tự nỗ và sự cân bằng động cơ phụ thuộc vào cách bồ trí các khuỷu Đối với động cơ 4 kỳ người ta sử dụng trục đối xứng, cĩ nghĩa là các khuỷu
phân bố theo từng cặp trên một khoảng cách giống nhau kê từ tâm trục Gĩc kẹp
giữa các khuỷu trục (gĩc lệch pha) a = Kế) (ï: số xilanh) 3607
i
Đề đảm bảo cho trục và cac 6 trục chịu tải trọng phân bố đề theo chiều dọc,
khơng nên bơ trí 2 xilanh liên nhau làm việc liên tiệp ma cân bơ trí cách nhau (Tơt nhât nên bơ trí ở các xilanh khác phía nhau so với trọng tâm trục khuỷu)
Đối với động cơ 2 kỳ: ø= Ví dụ: Động cơ 4 kỳ 6 xilanh œ= 770” ~120° Thứ tự nơ: Chạy tiến: 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4 Chạy lùi: 1-4-2-6-3—5 2.3 Các hệ thống phục vụ 2.3.1 Hệ thống phân phối khí
+Cơ câu phân phơi khí:
Cơ cấu phân phối khí cĩ chức năng điều khiển quá trình nạp khí mới vào khơng gian cơng tác của xi lanh, thải khí thải ra khỏi động cơ
Hau hết động cơ 4 kỳ hiện nay cĩ cơ cấu phân phối khí kiểu xupap
Đối với động cơ 2 kỳ, khơng nhất thiết phải cĩ xupap, chức năng điều khiển
quá trình nạp xả được đảm nhiệm bởi piston, cửa nạp, cửa xả
+ Xupap là một loại van đặc trưng của động cơ đốt trong, cĩ chức năng
đĩng mở đường ơng nạp, xả
Trang 20Hình 1.13.Cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp và cơ cấu trao đổi khí kiểu cửa xả
Trong quá trình hoạt động của động cơ, xupap thải chịu nhiệt thường xuyên của khí thải 600 - 700 (độ C) Nên xupap thải được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng cao
2.3.2- Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu cĩ nhiệm vụ cung cấp đủ một lượng nhiên liệu nhất
định, trong một khoảng thời gian nhất định, vào buồng đốt của động cơ tại đúng các thời điểm quy định, dưới dạng sương mù tạo điều kiện cho nhiên liệu hịa trộn tốt nhất với khơng khí trong xi lanh
- Lượng nhiên liệu cấp vào phải đủ và chính xác theo yêu cầu của mỗi chu trình và cĩ thể điều chỉnh được theo yêu cầu của phụ tải (vịng quay động co)
- Lượng nhiên liệu cấp vào các xilanh phải đồng đều, nếu cấp khơng đều thi động cơ sẽ hoạt động khơng đều, rung động mạnh ảnh hưởng đến độ bền của động cơ
- Thời điểm cung cấp nhiên liệu phải đúng thời điểm quy định, khơng sớm quá, khơng muộn quá
- Thời gian cung cấp nhiên liệu phải đúng theo yêu cầu chế độ động cơ - Đối với động cơ diesel
+ Áp suất nhiên liệu phun vào buồng đốt phải đúng quy định, phải đủ lớn dé tạo sương tốt và cĩ sức xuyên tốt, tạo điều kiện hồ trộn tốt với khí nén trong
xilanh
+ Nhiên liệu phải được phun ở trạng thái tơi sương (càng tơi sương càng
tốt), hình đáng tia nhiên liệu phải phù hợp với buồng đốt tương đối đồng đều,
hồ trộn tốt với khí nén
+ Quá trình phun phải dứt khốt, khơng bị nhỏ giọt lúc bắt đầu và lúc kết
thúc phun
2.3.3- Hệ thống bơi trơn
Hệ thống bơi trơn cĩ chức năng cung cấp dầu đến các bề mặt chuyển động tương đối với nhau nhằm làm giảm lực ma sát và hao mịn Ngồi ra hệ thơng
Trang 21dầu bơi trơn cịn cĩ nhiệm vụ làm mát, rửa sạch bề mặt các chỉ tiết và chống ơ
xy hĩa bề mặt các chỉ tiêt
Các thiết bị trong hệ thống phải đơn giản, dễ tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, dễ tự động hĩa
Các phương pháp bơi trơn: hơi dầu, vung toé đầu, áp suắt
Đa số động cơ đốt trong hiện nay được trang bị hệ thống bơi trơn cưỡng bức (áp suất) Hệ thống này dùng bơm dầu nén dầu đến áp suất 1.5 - 8 bar, rồi cung cập vào mạch dầu chính của động cơ, từ mạch dầu chính đầu được chuyển đến
các bề mặt cần bơi trơn: Cổ chính, cổ biên trục khuỷu, cam, mặt gương xi lanh,
V.V
2.3.4- Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát cĩ chức năng giải nhiệt từ các chỉ tiết nĩng của động cơ (piston, xi lanh, nap xi lanh, xupap, v.v.) để chúng khơng bị quá tải về nhiệt Hệ thống bơi trơn cịn cĩ chức năng thứ hai là duy trì nhiệt độ của dầu bơi trơn trong một phạm vi nhất định để đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu bơi trơn
Mơi chất làm mát là chất cĩ vai trị trung gian trong việc truyền nhiệt từ các chỉ tiết nĩng của động cơ ra ngồi Mơi chat làm mát cĩ thể là đầu, nước, khơng khí, hoặc là một dung dịch đặc biệt
2.3.5- Hệ thống khởi động
Động cơ đang ở trạng thái dừng, để nĩ cĩ thể bắt đầu hoạt động cần phải dùng một nguơn năng lượng bên ngồi nào đĩ lai động cơ đến một tốc độ quay khởi động (n„¿), đĩ là tốc độ quay nhỏ nhất mà vận tốc trung bình của piston đạt
đến giá trị Cụ cần thiết để nhiên liệu cĩ thể tự bốc cháy và động cơ cĩ thể làm
viéc
Cĩ nhiều phương pháp khởi động động cơ diesel Khởi động bằng tay, khởi
động bằng động cơ điện, khởi động bằng những động cơ xăng phụ, khởi động bằng khơng khí nén Khởi động bằng khơng khí nén là phương pháp chủ yếu của động cơ diesel tàu thuỷ
Điều kiện để động cơ cĩ thê khởi động bằng khí nén khi piston ở bat ky vị
trí nào chỉ cĩ thê thực hiện được với động cơ cĩ nhiều xilanh Cụ thể động cơ 4
kỳ thì ít nhất phải cĩ 6 xi lanh và động cơ 2 kỳ ít nhất cĩ 4 xilanh 3 Nguyên lý hoạt động
Mục tiêu:
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ và 4 ky, uu khuyết điểm
của từng loại Phân loại được động cơ đốt trong theo các đặc trưng cơ bản của nĩ
3.1 Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý làm việc như sau:
Hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu được đốt trong xi lanh của động cơ đốt
trong
Trang 22Khi nhiên liệu long, hay thé khí được đưa dưới dạng hơi sương vào trong
xilanh động cơ và bốc cháy ( Tự cháy do nén đến ap suat và nhiệt độ tự bốc cháy của nĩ, hoặc bị đốt cháy cưỡng bức nhờ nguơn lửa là Bugi), sản vật cháy
cĩ áp suất và nhiệt độ rất cao tiền hành quá trình giãn nở, tác dụng lực lên mặt trên của đỉnh piston đây piston chuyền động tịnh tiến đi xuống
Cĩ nhiều loại động cơ đốt trong khác nhau, một phan sir dung các chu kỳ tuần hồn khác nhau Tuy vậy tât cả các động cơ đốt trong đều lặp lại trong một chu trình tuần hồn chu kỳ làm việc bao gơm 4 bước: Nạp, Nén, N6 (đốt) và Xả
Xã và Nạp là hai bước dùng để thay khí thải bằng khí mới Nén va N6 ding dé biến đổi năng lượng hĩa học (Đốt hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu) thơng qua nhiệt năng (nhiệt độ) và thé năng (áp suất) thành năng lượng cơ (động năng)
trong chuyên động quay của trục khuỷu
1 Trong kỳ thứ nhất (Nạp -Xu páp nạp mở, Xu páp xả đĩng) hỗn hợp khơng
khí và nhiên liệu được "Nạp" vào xi lanh trong lúc piston chuyền động đi xuống 2 Trong kỳ thứ hai (Nến - hai Xu pap đều đĩng) piston nén hỗn hợp khí trong xi lanh khi chuyển động đi lên Ở cuối kỳ thứ hai (khi ‘piston dén diém
chết trên) hỗn hợp khí được đốt cháy, trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh lửa, trong động cơ diesel bằng cách tự bốc cháy
3 Trong kỳ thứ ba (Nỗ (tạo cơng) — các Xu páp vẫn tiếp tục được đĩng): hỗn hợp khí được đốt cháy mãnh liệt Vì nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất của hỗn
hợp khí tăng đây piston chuyển động đi xuống Chuyên động tịnh tiến của piston được chuyền bằng tay biên đến trục khuỷu và được biến đồi thành chuyền động
quay
4 Trong kỳ thứ tư (Xả - Xu páp nạp đĩng, Xu pap xa m0) piston chuyén
động đi lên đây khí từ trong xi lanh qua ong xả ra mơi trường
Chuyên động của piston 6 kỳ thứ nhất, hai và bốn là nhờ vào năng lượng
được tích trữ bởi bánh đà lắp ở đầu trục khuyu trong kỳ thứ ba (Thì sinh cơng) Một động cơ bốn kỳ vì thế cĩ gĩc quay là 720 độ tính theo gĩc quay của trục
khuỷu tức là khi trục khuỷu quay 2 vịng thì mới cĩ một lần sinh cơng Cĩ thêm
nhiều xy lanh thì năng lượng đốt được đưa vào nhiều hơn trong hai vịng quay
của trục khuỷu sẽ làm cho động cơ chạy êm hơn
Trang 23
Hình 1.14 Nguyên lý hoạt động động cơ đốt trong 4 kỳ
1- trục khujỷu, 2-biên, 3-piston, 4-sơ mỉ xỉ lanh, Š-cửa hút, 6-xu páp hút, 7- xu pap xd, 8- cửa xả, 9- nam xu pap
Việc thay thé khí thải bang hỗn hợp khí mới được điều khiển bằng trục cam
Trục cam này được liên kết với trục khuỷu, quay cĩ giảm tốc 1: 2 đối với động
cơ 4 kỳ, dé đĩng và mở các Xu páp trên nắp xi lanh của động cơ Thời gian trục khuỷu đĩng và mở các Xu páp được điều chỉnh sao cho Xu páp nạp và Xu páp xả được mở cùng một lúc trong một thời gian ngắn khi chuyên từ thì xả sang kỳ nạp Khí thải thốt ra với vận tốc cao sẽ hút khí mới vào buơng đốt nhằm nạp
khí mới vào xi lanh tốt hơn và tăng áp suất cháy
Động cơ hai kỳ là một động cơ đốt trong cũng được chế tạo theo kiểu động
cơ cĩ piston đây Khác với động cơ bốn kỳ, hai kỳ cần thiết để tạo ra năng lực được hồn thành trong một vịng quay của trục khuỷu Một kỳ là chuyển động của piston từ một trạng thái tĩnh theo một hướng về trạng thái tĩnh mới (chuyền
động từ một điểm chết này về đến điểm chết kia) Trục khuỷu hồn thành nửa
vịng quay trong một kỳ Loại động cơ diesel hai kỳ đang được sử dụng rộng rãi
trên tàu thủy, tàu hỏa và các máy phát điện, loại động cơ xăng thường sử dụng trong các loại xe ơtơ nhỏ cĩ dung tich 50-750 cm’, như xe máy, máy cất cỏ và máy cưa
Trang 24Hinh 1.15 So dé hoat động động cơ 2 kỳ Ky I1: Tạo cơng và nén khí
+ Piston bat đầu sắp vượt qua điểm chết trên Bộ phận đánh lửa đốt hỗn hợp
trong buồng đốt phía trên piston, nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt tăng Đẩy Piston đi xuống và qua đĩ tạo ra cơng cơ học
« Trong phần khơng gian ở phía dưới piston (các te máy - khoang quét), khí
mới vừa được hút vào sẽ bị nén lại bởi chuyên động đi xuơng của piston
« Trong giai đoạn cuối khi piston đi xuống, lỗ thải khí và ống dẫn khí được mở ra Hỗn hợp khí mới đang bị nén dưới áp suất chuyền động từ khoang nén dưới piston qua ống dẫn khí đi vào xy lanh đây khí thải qua lỗ thải khí ra ngồi
Kỳ 2: Nén và hút
« Trong khi piston đi lên, lỗ thải khí và ngay sau đĩ là ống dẫn khí được đĩng lại
« Khi piston van tiép tục chuyên động đi lên, hỗn hợp nhiên liệu và khơng khí trong xi lanh tiếp tục bị nén lại và ngay trước khi piston đạt đến điểm chết trên thì được đốt cháy
« Trong khoang quét khí ở phía dưới piston khí mới được hút vào qua ống
dẫn
3.2 Phân loại
Động cơ đốt trong cĩ thể phân theo các đặc trưng cơ bản sau đây :
3.2.1 Theo quy trình nhiệt động lực học
- Động cơ đốt trong cĩ chu trình cấp nhiệt đẳng tích Đây là các động cơ chạy nhiên liệu nhẹ như động cơ xăng, động cơ máy bay, ơtơ
- Động cơ đốt trong cĩ chu trình cĩ quá trình cháy vừa đẳng tích, vừa đẳng áp Đây là quá trình của động cơ diesel
3.2.2 Theo cách thức hoạt động
- Động cơ bốn kỳ là loại động cơ để hồn thành một chu trình cơng tác thì
piston thực hiện 4 hành trình hoặc trục khuỷu phải quay 2 vịng
- Động cơ 2 kỳ là loại động cơ đê hồn thành một chu trình cơng tác thì
piston thực hiện 2 hành trình hoặc trục khuỷu phải quay l vịng
3.2.3 Theo phương thức làm mát « Động cơ được làm mát bằng nước
+ Dong co được làm mát bằng khơng khí
« Động cơ được làm mát bằng dầu nhớt (Động cơ Elsbett) « Động cơ Kết hợp giữa làm mát bằng khơng khí và dầu nhớt
3.2.4 Theo nhiên liệu sử dụng
Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng loại nhẹ (xăng, cồn, benzen, dau hoa .) và chạy băng nhiên liệu lỏng loại nặng (Dâu mazút, Dâu Diesel)
Trang 25Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí long (Trong đĩ nhiên liệu chính là khí,
nhiên liệu làm mơi là lỏng) - Động cơ gazo Diesel
Động cơ chạy bằng nhiều loại nhiên liệu: Tức là động cơ cĩ thê chạy bằng
nhiều loại nhiên liệu lỏng khác nhau từ nhẹ đến nặng
3.2.5 Theo cách tạo hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu
+ Tạo hỗn hợp bên ngồi : Nhiên liệu và khơng khí được hịa vào nhau ở ngồi xi lanh, sau đĩ được đưa vào xi lanh và nén lại Đại diện đặc trưng cho loại này là động cơ xăn cĩ bộ chế hồ khí Nếu nhiệt độ động cơ quá cao, thời
điểm đánh lửa quá sớm thay vì tự bốc cháy hỗn hợp này cĩ thé gay ra nỗ khơng kiểm sốt được làm giảm cơng suất và ' gây hư hại cho động cơ Trong lúc được
nén lại nhiên liệu phải bốc hơi một phần để cĩ thê cháy rất nhanh ngay sau khi đánh lửa,
+ Tạo hỗn hợp bên trong: Chỉ cĩ khơng khí được đưa vào và nén lại trong xi lanh, nhiên liệu được phun vào sau đĩ Do khơng cĩ nhiên liệu nên khơng xảy ra việc tự cháy vì thế mà cĩ thê tăng hiệu suất bằng cách tăng áp suất nén nhiều hơn Đánh lửa bằng cách tự bốc cháy (Động cơ diesel) hay bằng bộ phận đánh lửa (Động cơ Otto cĩ bộ phận phun nhiên liệu trực tiếp, và ở các động cơ cĩ thể
dùng nhiều loại nhiên liệu khác nhau) Sau khi được phun vào nhiên liệu cần
một thời gian nhất định đề bốc hơi vì thế thời gian cháy bị trì hỗn
3.2.6 Theo phương pháp đốt cháy nhiên liệu
Động cơ đốt cháy cưỡng bức: Động cơ trong đĩ khí hỗn hợp cơng tác được đốt cháy bằng một nguơn lửa bên ngồi (tia lửa điện) tại một thời điểm nhất
định: Động cơ xăng, Động cơ gas
Động cơ tự cháy: Động cơ trong đĩ nhiên liệu được đưa vào xilanh ở cuối quá trình nén, mà nhiên liệu tự bốc cháy trong khơng khí nĩng và áp suất cao - Động cơ Diesel
Trong thực tế hiện nay động cơ Diesel được áp dụng rộng rãi làm động cơ tàu thuỷ và một số lĩnh vực khác trong giao thơng vận tải
Động cơ đốt cháy hỗn hợp: (Động cơ gazo Diesel) trong đĩ nhiên liệu lỏng
tự cháy làm mơi đề đốt cháy cưỡng bức hỗn hợp khí (Khí ga + Khơng khí) 3.2.7 Theo hình đáng động cơ và số xilanh
© Theo số xi lanh :
- Động cơ một xi lanh
- Động cơ nhiều xi lanh © Theo cách phân bĩ xi lanh :
- Động cơ cĩ xi lanh thăng đứng
- Động cơ cĩ xi lanh nằm ngang
- Động cơ cĩ xi lanh hai hàng song song hay chữ V - Động cơ cĩ xi lanh hình sao
- Động cơ cĩ piston đối đỉnh
3.3 So sánh động cơ xăng ,đdiesel 3.3.1 So sánh động cơ xăng, Diesel
Trang 26Nếu xét về ưu nhược điểm thì mỗi loại động cơ đều cĩ những ưu nhược
điểm riêng, tủy vào nhu cầu và mục đích sử dụng của mỗi người So sánh về tính hiệu quả ;
Động cơ Diesel cĩ một số ưu và nhược điểm so với động cơ xăng :
Uu diém :
- Hiéu suat động co Diesel lon hon 1,5 lần so với động cơ xăng
~ Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng
- Hiệu suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ xăng - Nhiên liệu Diesel khơng bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây nguy hiêm - Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì khơng cĩ bộ đánh lửa và bộ chế hồ khí Nhược điểm : - Cùng một cơng suất thì động cơ Diesel cĩ khối lượng nặng hơn động cơ xăng
- Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun được
chế tạo rất tinh vi, địi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm
~_ Tỉ số nén cao địi hỏi vật liệu chế tạo các chỉ tiết động cơ như nắp
xylanh phải tốt
a Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng Nhưng cho mơmen xoăn cao hơn, do đĩ lực kéo lớn hơn nhưng tơc độ thâp hơn
Các yêu tố trên là nguyên nhân | dong co Diesel cd do bền cao hơn động cơ xăng Tuy nhiên, đây cũng là các yêu tố khiến giá thành của động cơ Diesel cao hơn động cơ xăng
- Về cấu tạo động cơ xăng hai kỳ đơn giản, ít chỉ tiết máy hơn so với động cơ bốn kỳ
Trang 27
Thi Dong co Diesel Đồng cơ xăng
Hút Hút thanh khí (khơng khí) Hút hồ khí vào xy lanh Vì
vào xv lanh Hẻ thống nhiên liêu | vậy hệ thống nhiền liệu co nhiém
cung cấp thanh khí vào lịng xv vụ hình thành hồ khí từ bền ngồi lanh (hồ khí được hình thành:
trong lịng xv lanh)
Nến (ép) Ép thanh khí đạt được áp Ép hồ khí với áp suat P = (8 suất P= (30 + 35) Kg/em?, nhiệt | + 10)Kg/em’, nhiét d6 T = (200= đĩ T= (500 + 600)°C Cuối quá _ | 300)°C Cuối quá trình nén tia lửa
tinh nén nhien liệu được phun phát ra từ bouzie đốt cháy hồ khí
sớm vào buồng đốt
Cháy Nhiên liệu phun vào xy lanh Hồ khí được đốt bởi tia lửa giàn nở _ | hồ trộn với khơng khí tự bốc phát ra từ bouzie Hồn hợp nhiên cháy nhờ nhiệt độ cao của khĩng {| liệu cháy giàn nở và sinh cơng
khí Hỗn hợp nhiền liệu cháy giãn
nd va sinh cong
Thai Khí thải được đẩy ra ngồi Khí thải được đẩy ra ngồi bằng cửa thải hộc supap thải bằng cửa thải hoặc supap thải
So sánh về tính hiệu quả -
Động cơ Diesel cĩ một sơ ưu và nhược điêm so với động cơ xăng :
* Ưu điểm :
- Nhién liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng „
- Suât tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thâp hơn động cơ xăng - Nhiên liệu Diesel khơng bơc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây nguy hiểm - Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì khơng cĩ bộ đánh lửa và bộ chế hồ khí * Nhược điểm : „ „ - Cùng một cơng suât thì động cơ Diesel cĩ khơi lượng nặng hơn động cơ xăng
- Những chỉ tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun được
chế tạo rất tỉnh vi, địi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm
- Tỉ số nén cao địi hỏi vật liệu chế tạo các chỉ tiết động cơ như nap
xylanh phải tốt Các yếu tố trên làm cho động cơ Diesel đắt tiền hon động cơ
xăng
- Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải cĩ máy chuyên dùng, dụng cụ đắt
tiền và thợ chuyên mơn cao
- Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng
3.3.2 So sánh động cơ 2 thì và 4 thì
1 Nếu hai động cơ cĩ cùng các kích thước cơ bản: Đường kính xilanh D, hành trình piston S, cùng số vịng quay n và cùng số xilanh thì về mặt lý thuyết cơng suất của động cơ 2 kỳ cĩ thê lớn gấp đơi cơng suất của động cơ 4 kỳ
Trang 28Vi tiéu thy nhién ligu gấp hai và số lần sinh cơng cũng gap hai động cơ 4
kỳ Nhưng thực tế động cơ hai kỳ cĩ cơng suất chỉ lớn hơn 1,6 + 1,8 lần cơng suất của động cơ bốn kỳ vì những lý do sau:
- Tén thất cơng suất đề lai bơm quét khí
- Một phần hành trình của piston của động cơ hai kỳ dùng đê nạp và thải khí cĩ một phần khí nạp mới bị lọt ra ngồi khi cửa quét đã đĩng mà cửa xả vẫn mở
- Thải khí khơng sạch, nạp khí khơng đầy nên cháy khơng tốt
2 Quá trình quét sạch khí thải và nạp khí mới vào xilanh ở động cơ 4 kỳ
tiến hành hồn hảo hơn động cơ 2 kỳ vì các quá trình này được tiền hành trong
hai hành trình của piston
3 Động cơ 2 kỳ cầu tạo đơn giản hơn khi sử dụng sơ đồ quét vịng vì khơng
cĩ các xupáp nạp, thải và bộ phận dẫn động chúng Tuy vậy để thực hiện việc
trao đổi khí vẫn cần phải cĩ bơm quét khí
4 Mơ men quay tác dụng lên trục khuỷu của động cơ hai kỳ so với động cơ
4 kỳ cĩ cùng số xilanh thì đều đặn hơn vì số hành trình sinh cơng nhiều hơn
5 Động cơ 4 kỳ cĩ thể thay đơi được gĩc phân phối khí dễ dàng hơn so với
động cơ 2 kỳ (động cơ xăng), vì chỉ cần thay đổi vị trí của mặt cam trên trục phân phối là cĩ thê thay đồi gĩc mở sớm, gĩc đĩng muộn khác nhau
6 Gĩc ứng với quá trình cháy và giãn nở của động cơ 4 kỳ lớn hơn của động cơ 2 kỳ (ở động cơ 4 kỳ khoảng 140”, cịn ở động cơ 2 kỳ khoảng 100-
120°)
4 Quan sát nhận dạng các chi tiết Mục tiêu:
- Quan sát được từng chỉ tiết của động cơ đốt trong, hiểu được vị trí lắp
đặt và cơng dụng của từng chỉ tiết
4.1 Nhận dạng các chỉ tiết tĩnh
4.1.1 Trang thiết bị cần thiết
Các chỉ tiết tĩnh của động cơ đốt trong đã được tháo rời Một động cơ đốt trong cịn nguyên trạng thái hoạt đơng Phịng học tích hợp cĩ đủ trang thiết bị
- Động cơ đốt trong bổ
- Máy chiếu và máy tính
4.1.2 Chia nhĩm
Để giờ thực hành đạt hiệu quả cao, ta cần chia lớp thành nhiều nhĩm, cụ thể
như sau: Mỗi ca thực hành cĩ sĩ số tối đa là 35học sinh, chia thành 7 nhĩm, mỗi
nhĩm 5 hoc sinh
Mỗi học sinh trong nhĩm sẽ vào vị trí quan sát cho thuận lợi nhất tiến hành
quan sát và ghi lại vào trong vở thực hành
4.1.3 Quan sát
- Chia nhĩm và phân bổ các nhĩm vào vị trí thực hành
Trang 29- Trong thời gian học sinh thực hành, giáo viên phải thường xuyên quan sát,
hướng dân, giải thích cầu tao, hành dáng các chỉ tiết và so sánh với hình vẽ trong quá trình giảng dạy đê hồn thiện kỹ năng cho học sinh
4.1.4 Đánh giá kết quả
Kết thúc giờ thực hành, giáo viên dựa vào các tiêu chí đánh giá của bài thực hành đề đánh giá kết quả của từng nhĩm Đối với kỹ năng quan sát và nhận biết
các chỉ tiết nh động cơ đốt trong học sinh cần đạt các yêu cau sau:
- Chỉ đúng tên của từng chỉ tiết
- Nêu được cấu tạo, vị trí lắp đặt trên đơng cơ và cơng dung của chúng ,Từ kết quả bài thực hành của các nhĩm, nhận xét kết quả chung của cả lớp Nhắc nhở, nhân mạnh những kiên thức, những lưu ý trong bài
hận ang cdc chi tiét động
4.2.1 Trang thiết bị cần thiết
- Các chỉ tiết động của động cơ đốt trong đã được tháo rời - Một động cơ đốt trong
- Phịng học tích hợp cĩ đủ trang thiết bị 4.2.2 Quan sát
- Chia nhĩm và phân bồ các nhĩm vào vị trí thực hành
~ Các nhĩm tiến hành thực hiện quan sát từng chỉ tiết động cơ
- Trong thời gian học sinh thực hành, giáo viên phải thường xuyên quan sát, hướng dẫn, giải thích câu tao, hành dáng các chỉ tiết và so sánh với hình vẽ trong quá trình giảng dạy đê hồn thiện kỹ năng cho học sinh
4.2.3 Đánh giá kết quả
Kết thúc giờ thực hành, giáo viên dựa vào các tiêu chí đánh giá của bài thực
hành để đánh giá kết quả của từng nhĩm Đối với kỹ năng quan sát và nhận biết các chỉ tiết động động cơ đốt trong học sinh cần đạt các yêu cầu sau:
- Chỉ đúng tên của từng chỉ tiết
- Néu duge cau tao, vi tri lap đặt trên động cơ và cơng dụng của chúng
_ Từ kết quả bài thực hành của các nhĩm, nhận xét kết quả chung của cả lớp
Nhắc nhở, nhân mạnh những kiên thức, những lưu ý trong bài
Trang 30Hinh 1.16 Déng co diesel d18 5.1.1 Nhĩm các chỉ tĩnh của động cơ (đã được tháo rời) Xi lanh Thân máy Nắp xỉ lanh
Nắp hơng máy Bac dé Bệ đỡ máy 5.1.2 Nhĩm chỉ tiết động của động co(đã được tháo rời)
Trang 31Truc cam Truc khuyu Tay bién
Xéc mang Xu pap Địn gánh
Chét piston Lị xo Piston
Trang 32Banh da Banh rang dau 5.2 Thực hành nhận dạng các chỉ tiết 5.2.1 Trang thiết bị cần thiết - Xưởng thực hành - Một động co Diesel D§ - Các chỉ tiết chính của động cơ Diesel D8 đã được tháo rời xếp thành hàng ngăn nắp - Máy chiếu và máy tính 5.2.2 Thao tác mẫu
- Thao tác mẫu là một cơng việc rất quan trọng trong giờ thực hành, quá trình thao tác làm mâu chính xác, rõ ràng sẽ giúp học sinh năm chắc được kiên
thức và dễ dàng trong việc rèn luyện kỹ năng Trước hết, giáo viên sẽ hướng dân mẫu một lân các chỉ tiêt đê học sinh quan sát Vừa thao tác, vừa kêt hợp thuyêt
trình và đối chiếu với hình vẽ dé học sinh nắm rõ được các chỉ tiết, cầu tạo, vị trí
lắp ráp trên động cơ
,_~ Trong quá trình thao tác mẫu, nếu thấy học sinh chưa hiệu hoặc chưa rõ vân đê thì giáo viên sẽ nhặc lại theo lý thuyết
- Giáo viên chỉ rõ vị trí của các chỉ tiết, cấu tạo của từng chỉ tiết động cơ,
cơng dụng và điêu kiện làm việc của chúng 5.2.3 Chia nhĩm
Để giờ thực hành đạt hiệu quả cao, giáo viên cần chia lớp thành nhiều nhĩm
„ cụ thê như sau: Mỗi ca thực hành cĩ sĩ sơ tơi đa là 35 học sinh, chia thành 7 nhĩm, mỗi nhĩm 5Š học sinh
Trang 33Mỗi học sinh trong nhĩm sẽ cĩ vị trí quan sat cho thuận lợi nhất đề tiến hành quan sát và ghi lại vào trong vở thực hành
5.2.4 Thực hành
- Chia nhĩm và phân bổ các nhĩm vào vị trí thực hành - Các nhĩm tiến hành thực hiện cơng việc quan sát
._~ Trong thời gian học sinh thực hành, giáo viên phải thường xuyên quan sát,
uơn nắn và chỉnh sửa những hiệu biệt cịn chưa đúng, chưa đạt đề hồn thiện kỹ năng cho học sinh
5.2.5 Đánh giá kết quá
Kết thúc giờ thực hành, giáo viên dựa vào các tiêu chí đánh giá của bài thực hành để đánh giá kết quả của từng nhĩm Đối với kỹ năng quan sát và nhận biết
các chỉ tiết của động cơ đốt trong học sinh cần đạt các yêu câu sau: - Chỉ đúng, chắc chắn vị trí của chỉ tiết lắp trên động cơ
- Nĩi được cấu tạo, cơng dụng, điều kiện làm việc của từng chỉ tiết động cơ
Từ kết quả bài thực hành của các nhĩm, đưa ra nhận xét kết quả chung của cả lớp Nhắc nhở, nhân mạnh những kiên thức, những lưu ý trong bài
5.3 Vệ sinh cơng nghiệp
1) Hướng dẫn và huấn luyện về nội qui xưởng thực hành
2) Cơng việc chuẩn bị, kiểm tra quần áo bảo hộ lao động và dụng cụ phịng 3) Khuyến cáo các vấn đề phải chú ý để bảo đảm an tồn
4) Ghi nhật ký làm việc
5) Chỉ tiết máy và dụng cụ đồ nghề phải đề đúng nơi quy định
6) Phải chú ý giữ khu vực làm việc sạch dầu, nước
7) Tập trung rác thải và vật tư đồ dùng hủy bỏ vào nơi quy định
8) Vệ sinh các chỉ tiết máy, khu vực thực hành, tắt điện, đĩng cửa sau khi
rời khỏi xưởng
BÀI 2:VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ ĐĨT TRONG Ma bai : MD 17.02
Giới thiệu
Với mỗi động cơ việc khai thác vận hành là yếu tố quyết định tuổi thọ của động cơ Việc vận hành đúng động cơ cịn làm tăng tính kinh tê, an tồn cho
Trang 34động cơ và cho con người Vì vậy việc nắm vững đặc điểm cấu tạo, qui trình vận hành cho mỗi động cơ được đặt lên hàng đầu
Mục tiêu :
- Trinh bay được đặc điểm cấu tạo và qui trình vận hành của động cơ đốt
trong
- Nhận dạng, phân biệt được các hệ thống của động cơ đĩt trong, vận hành
động cơ xăng bốn kỳ đúng qui trình kỹ thuật, bảo đảm an tồn cho người và
thiết bị
~ Tuân thủ các quy tắc an tồn khi vận hành động cơ
- Rèn luyện tính tỷ mi, chính xác và an tồn vệ sinh cơng nghiệp
Nội dung chỉ tiết, phân bồ thời gian và hình thức giảng dạy bài 2
1 Đặc điểm cấu tạo động cơ đốt trong Mục tiêu:
-_ Hiểu được đặc điểm cầu tao động cơ trước khi vận hành
1.1 Chức Năng
- Động cơ đốt trong là nguồn động lực sử dụng trong tất cả các lĩnh vực cơng nghiệp, giao thơng vận tải và nhiều ngành cơng nghiệp khác
1.2 Đặc điểm cấu tạo cu - Cĩ tơc độ cao, tiêng ơn lớn - Cĩ kích thước nhỏ, dễ tự động hĩa - Thường được làm mát bằng nước hoặc khơng khí - Kết cầu phức tạp, 2 Qui trình vận hành Mục tiêu: - Nắm vững qui trình vận hành của động cơ ở xưởng, vận hành an tồn động cơ 2.1 Nguyên tắc chung khi vận hành động cơ đốt trong - Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng
- Kiểm tra bên ngồi động cơ trước khi khởi động
- Kiểm tra hệ thơng làm mát
- Kém tra hệ thống nhiên liệu - Kiểm tra hệ thống bơi trơn
- Kiểm tra hệ thống khởi động
2.2 Nguyên tắc chung khi vận hành các hệ thống phục vụ động cơ - Doc bản vẽ nguyên lý, hướng dẫn vận hành
- Kiém tra độ rị rỉ của hệ thơng
- Kiểm tra lượng mơi chất trong hệ thơng
-Tùy theo cấu tạo, nguyên lý hoạt động của từng hệ thống đề tuân theo thứ
tự vận hành
Trang 35- Phan biét được loại động cơ ở xưởng, hiểu phân biệt được từng hệ thong
phục vụ động cơ đốt trong,
3.1 Nhận dạng động cơ đốt trong trước khi vận hành
- Nhận dạng động cơ đốt frong là một quá trình nhận dạng mẫu, với mục
đích là phân loại (type) thơng tin đầu vào là động cơ đốt trong thành một dãy tuần tự các mẫu đã được học trước đĩ giúp cho việc khai thác vận hành động cơ
một cách chính xác
Nhận dạng động cơ đốt trong dựa trên nguyên tắc cơ bản của sự phân loại
theo kết cầu, nguyên lý hoạt động: + Theo nguyên lý làm việc
Động cơ 4 kỳ, động cơ 2 kỳ
+ Theo nhiên liệu sử dụng Động cơ xăng, động cơ diesel
+ Theo số xi lanh
Động cơ I xi lanh và động cơ nhiêu xi lanh
+ Theo cách thức làm mát động cơ
3.2 Nhận dạng các hệ thống phục vụ động cơ đốt trong
Nhận dạng các hệ thống phục vụ động cơ đốt trong dựa trên nguyên tắc cơ bản của sự phân loại theo kết cấu, nguyên lý hoạt động:
+ Nhận dạng theo mơi chất làm việc + Nhận dạng theo chức năng hệ thống + Nhận dạng theo kết cấu hệ thống 4 Vận hành động cơ Mục tiêu: - Nắm được các bước vận hành động cơ, các qui định vận hành động cơ 4.1 Chuẩn bị động cơ
Vận hành động cơ đốt trong là quá trình chuẩn bị đưa động cơ vào hoạt
động và theo dõi hoạt động của động cơ trong suât quá trình làm việc
Chuẩn bị để đưa động cơ vào hoạt động là việc làm rất quan trọng, đảm bảo cho động cơ làm việc liên tục, khơng trục trặc, phát huy hết cơng suất, chi phi
thâp và an tồn cho máy cũng như người sử dụng
Trước khi đưa động cơ vào hoạt động cần phải thực hiện các cơng việc sau: 1 Kiểm tra sự lắp chặt của động cơ trên thiết bị và các bộ phan, chi tiết lắp trên động cơ
2 Quan sát xem động cơ cĩ bị rị rỉ nước làm mát, dầu bơi trơn, nhiên liệu
khơng
3 Kiểm tra các mức nước làm mát, mức dầu bơi trơn và nhiên liệu trên
động cơ hoặc thơng qua các chỉ sơ trên đơng hơ đo Nêu thiêu phải bơ xung đê
động cơ làm việc an tồn, liên tục trong thời gian dự định 4.2 Qui tắc an tồn trong vận hành động cơ
Trang 361 Học sinh phải được huấn luyện thuần thục về vận hành và an tồn khi đứng máy mới được sử dụng máy
2 Khi làm việc phải sử dụng đầy đủ các phương tiện bảo hộ lao động theo
quy định của từng Bộ phận đã được trang bị
3 Trình tự vận hành máy phải tuân thủ nghiêm ngặt, động tác thực hiện
phải chính xác
4 Kiểm tra vệ sinh máy trước khi vận hành
5 Những người khơng cĩ trách nhiệm tuyệt đối khơng được vận hành và
đứng gần máy
6 Mọi máy mĩc phải cĩ hướng dẫn vận hành máy
7 Đơi với các thiết bị áp lực phải cĩ giấy phép sử dụng mới được sử dụng
§ Khơng được sửa chữa các thiết bị áp lực, khi thiết bị vẫn cịn áp lực
9 Khơng được dé các hĩa chat dé gây cháy gần các thiết bị áp lực trong
lúc hoạt động
10 Khi ra về, học sinh phải tắt hết máy do mình sử dụng, giáo viên hướng dẫn trực tiếp cĩ trách nhiệm hướng dẫn học sinh của mình thực hiện theo quy định này, mọi trường hợp khơng tắt máy giáo viên hướng dẫn trực tiếp chịu
trách nhiệm cao nhất
4.3 Các bước vận hành động cơ
Khi đảm bảo chắc chắn các bước chuẩn bị đã hồn thành tốt mới đưa động
cơ vào hoạt động theo các bước sau:
1.Khởi động động cơ
2.Cho động cơ làm việc ở tốc độ quay thâp( khoảng 30% tốc độ quay định mức) trong thời gian I5 phút
3.Kiém tra sự lắp chặt của động cơ lên thiết bị cũng như các bộ phận bên ngồi động cơ
4.Nghe và quan sát tình hình làm việc của động cơ nhằm phát hiện tiếng gõ, khí xả khơng bình thường, rị rỉ nhiên liệu, nước làm mát,dầu bơi trơn Nếu phát
hiện những sự cố trên phải dừng máy, sửa chữa, sau đĩ khởi động lại
5.Khi động cơ hoạt động bình thường, bắt đầu tăng tốc từ từ đề đạt tới tốc
độ quay định mức và ơn định chế độ nhiệt ; ;
6.Cho động cơ kéo máy cơng tác( trong điêu kiện cĩ thê), chú ý tăng tải dân
dần cho đến tải định mức
7.Khi động cơ làm việc, nhất thiết phải theo dõi, đảm bảo động cớ làm việc
bình thường Nếu cĩ sự cố thì phải dừng máy, tìm nguyên nhân, khắc phục, sau đĩ khởi động lại và tiếp tục vận hành động cơ
§.Trước khi tắt động cơ cần:
- Giảm tải và tốc độ của động một cách từ từ
- Quan sat phía bên ngồi động cơ nhằm phát hiện sự cố sau khi vận hành
5 Thực hành vận hành động cơ Mục tiêu:
Trang 375.1 Cơng tác chuẩn bị
+ Chuẩn bị một động cơ đốt trong hoặc thiết bị dùng động co đốt trong làm
nguồn động lực (như xe máy, ơtơ máy nơng nghiệp, xuồng máy, cụm phát điện)
+ Cac dung cu va vat liệu phục vụ cho việc vận hành, bảo dưỡng động cơ
đốt trong: nhiên liệu, dầu bội trơn, giẻ lau, xà phịng, khay đựng, dụng cụ tháo
lap,
» Néucd thé, Giáo viên nên chuẩn bị thêm một số tranh ảnh, phần mềm
phục vụ cho cơng tác giảng đạy về vận "hành và bảo dưỡng
« Chuẩn bị dụng cụ khởi động ( nếu can) Š.2 Vận hành động cơ
Khi đảm bảo chắc chắn các bước chuẩn bị đã hồn thành tốt mới đưa động
cơ vào hoạt động theo các bước sau: « Khởi động động cơ
«_ Cho động cơ làm việc ở tốc độ quay thấp( khoảng 30% tốc độ quay định
mức) trong thời gian 15 phút
« Kiểm tra sự lắp chặt của động cơ lên thiết bị cũng như các bộ phận bên ngồi động cơ
« Nghe và quan sát tình hình làm việc của động cơ nhằm phát hiện tiếng go,
khí xả khơng bình thường, rị rỉ nhiên liệu, nước làm mát, dầu bơi trơn Nếu phát
hiện những sự cĩ trên phải dừng máy, sửa chữa, sau đĩ khởi động lại
« Khi động cơ hoạt động bình thường, bat đầu tăng tốc từ từ để đạt tới tốc độ quay định mức và ơn định chế độ nhiệt
« Cho động cơ làm việc với máy cơng tác( trong điều kiện cĩ thể), chú ý
ting tai dan dan cho đến tải định mức
« Khi động cơ làm việc, nhất thiết phải theo dõi, đảm bảo động cớ làm việc bình thường Nếu cĩ Sự cĩ thì phải dừng máy, tìm nguyên nhân, khắc phục, sau
đĩ khởi động lại và tiếp tục vận hành động cơ « Trước khi tắt động cơ cần:
-_ Giảm tải và tốc độ của động
- Quan sat phía bên ngồi động cơ nhằm phát hiện sự cĩ sau khi vận hành
« Thu dọn nơi làm việc
5.3 Vệ sinh cơng nghiệp
1) Hướng dẫn và huấn luyện về nội qui xưởng thực hành
2) Cơng việc chuẩn bị , kiểm tra quần áo bảo hộ lao động và dụng cụ phịng hộ 3) Hướng dẫn quy trình làm việc, phơ tơ các bản vẽ hướng dẫn của nhà chế tạo 4) Khuyến cáo các van dé phải chú ý để bảo đảm an tồn 5) Ghi nhật ký làm việc
6) Chỉ tiết máy và dụng cụ đồ nghề phải để đúng nơi quy định
7) Phải chú ý giữ khu vực làm việc sạch dầu , nước
8) Tập trung rác thải và vật tư đồ dùng hủy bỏ vào nơi quy định
Trang 38BAI 3:BAO DUONG HE THONG NHIEN LIEU CUA DONG CO DOT TRONG
Mã bài : MD 17.03
Giới thiệu
Hệ thống nhiên liệu động cơ đốt trong là một trong những hệ thống cĩ kết cấu phức tạp, địi hỏi người vận hành phải nắm rõ nguyên lý hoạt động, cấu tạo,
nhiệm vụ của từng chỉ tiết thiết bị dé khai thác vận hành một cách hiệu qua Mục tiêu:
- Trinh bay được nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống nhiên liệu và qui trình bảo dưỡng hệ - Bao dưỡng được hệ thống nhiên liệu của động cơ đốt trong theo đúng qui
định kỹ thuật
- Tuan thủ các quy tắc an tồn khi bảo dưỡng động cơ
- Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, tích cực trong học tập
1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống nhiên liệu
Mục tiêu:
- Hiểu được đặc điểm, nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu 1.1 Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu
[ICung cấp nhiên liệu cần thiết tùy theo chế độ làm việc của động cơ ', Cung cập lượng nhiên liệu đồng đều cho các xi lanh động cơ đúng thời điểm và đúng thứ tự thì nổ
(Phun strong và phân tán đều hơi nhiên liệu vào buồng đốt
* Yêu cầu:
L¡ Thùng nhiên liệu dự trữ phải đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục
trong suốt thời gian quy định
L] Các lọc phải sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu LiCác chỉ tiết phải chắc chắn, cĩ độ chính xác cao, dễ vận hành
— Dự trữ và cung cấp nhiên liệu đảm bảo cho hệ động lực làm việc bình thường trong suốt thời gian vận hành qui định
— Hệ thống nhiên liệu cĩ quan hệ mật thiết với động cơ và loại nhiên liệu sử dụng, do đĩ hệ thơng cĩ một sơ chức năng nhất định sau:
+ Cấp nhiên liệu: Đưa nhiên liệu từ các két hoặc từ các phương tiện khác
sang
+ Dự trữ nhiên liệu: Dự trữ nhiên liệu trong các khoang, két, bể chứa,
+ Vận chuyển và cung cấp nhiên liệu: Vận chuyền dầu từ khoang, két n nay
đến khoang, két khác, cung cấp nhiên liệu cho động cơ và các thiết bi tiêu thụ
+ Lọc nhiên liệu và hâm nhiên liệu: Hâm nĩng, phân ly và lọc sạch các tạp chất cơ học, nước ra khỏi nhiên liệu
Trang 39Do nhiên liệu cĩ ảnh hưởng lớn đến cơng suất, mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ Vì vậy hệ thơng cung câp nhiên liệu cân phải đảm bảo các yêu câu sau:
- Nhiên liệu cung cấp cho động cơ phải sạch
- Thời điểm bất đầu phun dầu (đánh lửa) phải chính xác, thời điểm kết thúc
phải phù hợp với yêu câu
._- Lượng nhiên liệu đưa vào động cơ kịp thời, đúng thời điểm quy định và
đồng đêu giữa các xilanh của động cơ
- Đối với động cơ diesel áp suất phun phải đảm bảo đề nhiên liệu phun ra ở
đạng sương mù và bảo đảm độ phun xa tới các gĩc của buơng cháy
- Lượng nhiên liệu đưa vào phải thay đổi phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ 2 Quy trình bảo dưỡng HT nhiên liệu của động cơ đốt trong Mục tiêu: - Hiếu được các chỉ tiết trong hệ thống, nắm được qui trình bảo dưỡng các chỉ tiết
2.1 Giới thiệu các chỉ tiết trong hệ thống nhiên liệu
Vì hệ thống nhiên liệu động cơ diesel rất đa dạng và phức tạp, trong phạm
vi bài giảng này chỉ chất lọc những hệ thống, bộ phận cơ bản cĩ tính chất quan
trọng trong hệ thống Đặc biệt được ứng dụng nhiều trong thực tế, là những bộ phận cĩ câu tạo đặc trưng dễ nghiên cứu
- Các chỉ tiết trong hệ thơng nhiên liệu Diesel
* Thùng nhiên liệu: Bao gồm thùng nhiên liệu hàng ngày và thùng nhiên
liệu dự trữ Thùng nhiên liệu hàng ngày cần cĩ dung tích bảo đảm chứa đủ nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định trước
* Lọc nhiên liệu: Trong hệ thống nhiên liệu động cơ cịn các bộ phận được chế tạo với độ chính xác rất cao như: Cặp piston xylanh của BCA — VP, các bộ
phận này rất dễ bị hư hỏng nếu trong nhiên liệu cịn tạp chất cơ học Vì thế nhiên liệu cần phải được lọc sạch trước khi đến BCA
= Ong dan nhiên liệu: Gồm cịn ống cao áp và ống thấp á áp Ống cao áp dẫn
nhiên liệu cĩ áp suất cao từ BCA tới vịi phun Ong thấp áp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm thấp áp và dẫn nhiên liệu về thùng chứa
* Bơm thấp á áp (bơm cung cấp): Cĩ chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa hàng ngày roi đầy tới BCA Hệ thống nhiên liệu cĩ thể khơng cần bơm thấp áp nêu thùng chứa nhiên liệu được đặt ở vị trí cao hơn động cơ
* Bơm cao áp (BCA): Cĩ chức năng sau: Bơm nhiên liệu đến áp suất cao rồi đây đến vịi phun
- Điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp vào buơng đốt phù hợp với chế độ làm việc của động cơ (chức năng định lượng)
- Định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình phun nhiên liệu (chức năng
định thời)
* Vịi phun nhiên liệu (VP): Cĩ chức năng phun nhiên liệu cao áp vào buồng đốt với cấu trúc tia nhiên liệu phù hợp với phương pháp tổ chức quá trình cháy
Trang 40* Thùng nhiên liệu: Bao gồm thùng nhiên liệu hàng ngày và thùng nhiên liệu
dự trữ Thùng nhiên liệu hàng ngày cần cĩ dung tích bảo đảm chứa đủ nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định trước
Bau lọc thơ Vịi phun Ống cao á \ lọc tỉnh “TỐ tt? faa 4 J +ường đâu hồi E }ường dẫn đầu ¢ Bom cao dp | Bom tay > <| Thùng đầu Bom thấp áp
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel
* Lọc nhiên liệu: Trong hệ thống nhiên liệu xăng được lắp sau bình chứa là
thiết bị lọc nhiên liệu giúp cho việc lọc sạch nhiên liệu trước khi vào chế hịa khí
« Bộ chế hịa khí cung cấp lượng hỗn hợp với thành phần thích hợp nhất
đáp ứng kịp thời với mọi chế độ làm việc của động cơ Thành phần hịa khí đi
vào xi lanh phụ thuộc vào tốc độ dịng khí qua họng, tốc độ của xăng ra khỏi vịi phun và đặc điêm kêt cấu vịi phun và họng khuếch tán
« Các đường ống dẫn nhiên liệu cĩ chức năng chuyền dẫn nhiên liệu tới các