CHƯƠNG 2 động cơ ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN BÀI GIẢNG CẤU TẠO ÔTÔ Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ NỘI DUNG 2.1 Những vấn đề chung động ôtô 2.2 Thân máy – Xi lanh, Nắp máy 2.3 Cơ cấu trục khuỷu - truyền 2.4 Cơ cấu phân phối khí 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.6 Hệ thống làm mát động Th.S: Vũ Thế Truyền Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.1 Phân loại động a Theo phương pháp thực chu trình cơng tác - Động kỳ: Để hồn thành chu trình cơng tác piston thực hành trình trục khuỷu phải quay vịng - Động kỳ: Để hồn thành chu trình cơng tác piston thực hành trình trục khuỷu phải quay vịng d.Theo cách phân bố xylanh : b Theo nhiên liệu sử dụng - Động có xylanh thẳng đứng - Động có xylanh nằm ngang - Động chạy nhiên liệu lỏng(xăng, dầu diesel) - Động chạy nhiên liệu lỏng+điện (lai hay Hybrid) - Động có xylanh hai hàng song song hay chữ V - Động lai chạy tế bào nhiên liệu c Theo phương pháp nạp chu trình cơng tác - Động khơng tăng áp - Động tăng áp Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.2 Một số khái niệm động đốt a Cấu tạo chung Lọc khơng khí Xylanh Ống nạp Piston 3- Xupap nạp 10 Xecmang 4- Xupap xả 11 Thanh truyền 5- Ống xả 12 Trục khuỷu 6- Bình giảm 13 Cacte 7- Nắp xylanh 14 Vòi phun nhiên liệu Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.2 Một số khái niệm động đốt b Điểm chết, Điểm chết trên, điểm chết - Điểm chết: Vị trí vận tốc piston đổi chiều chuyển động piston - Điểm chết (ĐCT): Vị trí cấu truyền lực, piston cách xa trục khuỷu (đồng thời piston đổi chiều chuyển động từ lên thành chuyển động từ xuống) - Điểm chết (ĐCD): Vị trí cấu truyền lực, piston gần trục khuỷu nhất(đồng thời piston đổi chiều chuyển động từ xuống thành chuyển động từ lên) c Hành trình piston ( S ): Khoảng cách ĐCT ĐCD Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.2 Một số khái niệm động đốt d Thể tích công tác xylanh (Va): Khoảng không gian bên xylanh giới hạn bởi: Đỉnh piston, nắp xylanh thành xylanh, thay đổi piston chuyển động e Buồng đốt (VC): Phần không gian công tác xylanh piston ĐCT f Dung tích cơng tác xylanh (VS ): Thể tích phần khơng gian cơng xylanh giới hạn hai D:tác Đường kính xylanh mặt phẳng vng góc với đường tâmtrình củacủa xylanh qua S : Hành piston ĐCT, ĐCD: g Tỷ số nén(ε): V V  VC V ε a  S  1 S Tỷ số thể tích lớn khơng gian xylanh VC côngVtác VC C (Va) thể tích buồng đốt (Vc) Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.2 Một số khái niệm động đốt h Mơi chất cơng tác (MCCT): - Khí mới(khí nạp): Được nạp vào khơng gian cơng tác xylanh qua cửa nạp Ở động diesel, khí khơng khí; động xăng hỗn hợp khơng khí xăng - Sản phẩm cháy: Những chất tạo thành q trình đốt cháy nhiên liệu khơng gian cơng tác xylanh, ví dụ : CO2 , H2O , CO , SO2 , NOx , - Khí thải: Hỗn hợp chất thải khỏi không gian công tác xylanh sau dãn nở để sinh Khí thải động đốt gồm có: Sản phẩm cháy, nitơ (N2) oxy (O2) cịn dư - Khí sót: Phần sản phẩm cháy cịn sót lại khơng gian cơng tác xylanh sau cấu xả đóng hồn tồn Chương ĐỘNG CƠ Ơ TƠ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.3 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc động xăng diesel a Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc động xăng - Kỳ hút: Piston từ điểm chết ( ĐCT ) xuống điểm chết ( ĐCD ) Xupáp hút mở, xupáp xả đóng, tạo giảm áp xi lanh ( p = 0,75  0,85 at ) hút khí hỗn hợp ( xăng + khơng khí) vào xi lanh, nhiệt độ buồng đốt t  90 C  125 C - Kỳ nén: Hai xupáp đóng, piston từ ĐCD lên ĐCT, nén hỗn hợp khí Cuối kỳ nén áp suất nhiệt khí hỗn hợp tăng cao ( p  7 15 at ; t  350 C ) Chương ĐỘNG CƠ Ô TƠ 2.1 Những vấn đề chung động tô 2.1.3 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc động xăng diesel a Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc động xăng - Kỳ nổ: ( cháy – giãn nở – sinh công ): Khi piston lên đến gần ĐCT, hai xupáp đóng, lúc bugi đánh lửa, khí hỗn hợp nén bị đốt cháy giãn nở làm áp suất tăng cao (p  35  40 at) đẩy piston xuống làm quay trục khuỷu Nhiệt độ buồng đốt tăng cao t  2200 2500 C - Kỳ xả: Xupáp hút đóng, xupáp xả mở Piston từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí thải ngồi Áp suất buồng đốt p  1,1 at ; t  300  400 C Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung động ô tô 2.1.3 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc động xăng diesel b Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc động diesel - Kỳ hút: p  0,8  0,9 at ; t0  100 0C - Kỳ nén: p  30  40 at ; t0  550  750 0C - Kỳ nổ ( cháy, giãn nở, sinh công): Gần cuối kỳ nén hai xupáp đóng, nhiên liệu phun vào buồng đốt với p cao (  150  250 at), tơi, sương hồ trộn với khơng khí tạo thành khí hỗn hợp tự bốc cháy =>Buồng đốt có p, t0 tăng cao ( p  650  750 at; t0  2000  2200 0C ) - Kỳ xả: Xupáp xả mở, xupáp hút đóng Piston từ điểm chết lên điểm chết đẩy khí thải ngồi Cuối kỳ xả, áp suất buồng đốt p  1,1 at ; t  300  400 0C Tiếp theo trình làm việc lặp lại Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.2 Thân máy – Xi lanh, Nắp máy 2.2.1 Khái quát chung a Thân máy-xilanh: - Bố trí xylanh, trục khuỷu, phận truyền động, dẫn động cấu hệ thống khác động trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước, quạt gió … - Có kích thước khối lượng lớn động b Nắp máy: Đậy kín đầu xylanh, với piston xylanh tạo thành buồng cháy Để lắp chi tiết, cụm chi tiết bugi, vòi phun, cụm xupap, cấu giảm áp hỗ trợ khởi động … Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.4 Cơ cấu phân phối khí 2.4.3 Cấu tạo chi tiết c Xupáp ( Nấm, van ) * Nhiệm vụ Đóng, mở lỗ hút, xả thơng với phần khơng gian xi lanh theo quy luật xác định pha phân phối khí động * Điều kiện làm việc: - Chịu t0 cao buồng đốt đặc biệt xupáp xả - Chịu lực ma sát đóng, mở di trượt ống dẫn hướng - Khả bôi trơn bề mặt tiếp xúc xupáp, đế xupáp - Xupáp nạp làm mát tốt xupáp xả * Vật liệu chế tạo: Xupáp nạp: thép hợp kim Cr, Niken Xupáp xả: thép hợp kim Cr, Si, hợp kim Stelít chịu mài mịn nhiệt độ cao Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.4 Cơ cấu phân phối khí 2.4.3 Cấu tạo chi tiết c Xupáp ( Nấm, van ) * Cấu tạo Gồm ba phần: Nấm (đầu xupáp ), thân xupáp - Nấm xupáp: Hình phía đỉnh phẳng lõm, mặt vát nấm tiếp xúc kín với mặt vát đế xupáp (ổ đặt) góc vát thường 450 hay 300 xupáp nạp động cơng suất lớn - Thân xupáp: Dạng hình trụ, gia cơng xác để lắp vào bạc dẫn hướng với khe hở nhỏ - Đuôi xupáp: Phần nhận lực cị mổ, có tiện rãnh trịn để lắp móng hãm đế chặn lị xo Xupáp lắp ghép đậy kín với đế xupáp nắp máy nhờ ống dẫn hướng, lò xo xu páp, đế đỡ lò xo, móng hãm Chương ĐỘNG CƠ Ơ TƠ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng 2.5.1.1 Nhiệm vụ, phân loại Tạo hỗn hợp đốt cho động cơ, đảm bảo lượng tỷ lệ khí hỗn hợp phù hợp với chế độ làm việc động 2.5.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng dùng chế hòa khí Cấu tạo: Xăng vận chuyển cưỡng hệ thống nhờ bơm nhiên liệu số (3) tự chảy hệ thống bình chứa xăng đặt cao buồng phao đường ống Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng 2.5.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng dùng chế hòa khí Nguyên lý: Khi động làm việc, nhiên liệu từ bình chứa bơm hút qua lọc để lọc cặn bẩn, tạp chất học có nhiên liệu sau đưa đến buồng phao (4) Trong buồng phao có cấu van kim phao xăng để giữ cho mức xăng buồng phao ổn định Trong q trình nạp, khơngkhí hút vào động qua họng khuếch tán (6) có tiết diện co hẹp Tại tác dụng độ chân không xăng hút qua gíc-lơ (5), gíc-lơ có tác dụng đảm bảo lưu lượng xăng thiết kế Tại họng khuếch tán, nhiên liệu khơng khí xé tơi đồng thời bay hòa trộn tạo thành hỗn hợp nạp vào động Lượng hỗn hợp vào động điều chỉnh nhờ bướm ga (7) để phù hợp với chế độ làm việc động Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng 2.5.1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng dùng hệ thống phun xăng EFI Hệ thống EFI phun nhiên liệu bên buồng cháy Hỗn hợp hình thành bên ngồi qua xupap nạp vào bên buồng cháy (hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp) Gồm ba khối sau: - Khối điều khiển điện tử - Khối cấp xăng - Khối cấp gió Chương ĐỘNG CƠ Ơ TƠ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng 2.5.1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng dùng hệ thống phun xăng L-Jetronic Xăng từ thùng chứa qua bơm điện 6, lọc tinh dẫn đến vòi phun (van điện tử) Bộ điều chỉnh áp suất giữ cho chênh ảp trước sau vịi phun khơng đổi Do đó, lượng nhiên liệu phun phụ thuộc vào thời gian mở vịi phun mà thơi Tất vịi phun động nhận tín hiệu xung từ điều khiển phun đồng thời Tín hiệu thường lấy từ cấu tạo xung bố trí với chia điện Để khởi động dễ dàng, vòi phun 11 thông qua công tắc khởi động phun thêm lượng xăng vào đường ống nạp chung Rơle nhiệt- thời gian 10 điều khiển thời gian đóng – mở vịi phun khởi động 11 theo tín hiệu nhiệt độ động cơ, điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thêm hỗ trợ khởi động Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng 2.5.1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng dùng hệ thống phun xăng L-Jetronic Q trình hâm nóng máy hệ thống trình bày trên, thơng qua tín hiệu nhiệt độ động cảm biến nhiệt 12, điều khiển tăng thời gian mở vòi phun để tăng lượng xăng phun Đồng thời, điều khiển thị cho rơle nhiệt 14 mở thêm đường khơng khí 15 Kết tăng lượng hỗn hợp trình độ Trên bướm ga 13 bố trí cơng tắc Khi động bị kéo Tín hiệu độ mở bướm ga tín hiệu tốc độ dẫn đến điều khiển để cắt hồn tồn nhiên liệu Chương ĐỘNG CƠ Ơ TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng 2.5.1.4 So sánh hệ thống phun xăng EFI hệ thống dùng chế hịa khí Hệ thống nhiên liệu dùng chế hồ khí (kiểu khí thơng thường) ưu điểm đơn giản, giá thành thấp làm việc chẵc chắn Hệ thống nhiên liệu phun xăng có ưu điểm bật sau: - Hệ số nạp cao khơng có chỗ thắt họng khuyếch tán chế hồ khí khơng phải sấy nóng đường ống nạp - Hệ thống phun nhiều điểm, hệ số dư lượng khơng khí xylanh đồng Phần lớn lượng xăng phun bay xylanh có tác dụng giảm nhiệt độ mơi chất thiết kế tăng tỷ số nén - Tăng tính hiệu (pc lớn), tính kinh tế (gc nhỏ) động Ngồi tính kinh tế cao cịn nguyên nhân khác xăng không đọng bám đường nạp động khởi động động bị kéo nhiên liệu cắt hoàn toàn - Không cần hệ thống tăng tốc riêng rẽ điều khiển phản ứng tức thời để tăng lượng nhiên liệu phun phù hợp với lượng khơng khí nạp - Động có tính tích ứng cao điều kiện sử dụng khác dù tĩnh trạm phát điện hay di động ô tô, buồng máy, máy bay … - Hệ số dư lượng khơng khí  điều chỉnh xác nên giảm thành phần độc hại khí thải, giảm nhiễm mơi trường Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 2.5.2.1 Nhiệm vụ Cung cấp lượng nhiên liệu xác, thời điểm vào buồng đốt động phù hợp với chế độ làm việc động Phun nhiên liệu vào buồng đốt dạng tơi sương để hồ trộn nhiên liệu khơng khí, đồng thời nhiên liệu phun phải đồng thể tích buồng đốt để nhiên liệu cháy kịp thời hồn tồn cho động phát cơng suất cao 2.5.2.2 Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel Căn vào cấu tạo bơm cao áp hệ thống chia làm loại : - Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp kiểu bơm dãy - Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp kiểu phân phối Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 2.5.2.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp kiểu dãy * Sơ đồ cấu tạo nguyên lý (tinh) Bầu lọc sơ cấp (thơ) Chương ĐỘNG CƠ Ơ TƠ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 2.5.2.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp kiểu dãy * Nguyên lý làm việc Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 2.5.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp kiểu phân phối * Sơ đồ cấu tạo chung 1: Trục truyền động 14: Cần khởi động 2: Bơm chuyển nhiên liệu 15: Cần điều khiển 3: Bánh truyền động 16: Vít điều chỉnh tồn tải 4: Vòng lăn 17: Cần hiệu chỉnh 5: Con lăn 18: Đường dầu hồi 6: Đĩa cam 19: Vít cữ khơng tải 7: Bộ điều khiển phun sớm 20: Lị xo điều tốc 8: Lò xo hồi vị piston 21: Vít cữ tồn tải 9: Bạc điều chỉnh nhiên liệu 22: Cần ga 10: Xilanh chia 23: Ống trượt điều tốc 11: Piston chia 24: Quả văng 12: Đầu chia 25: Thân điều tốc 13: Chốt M2 Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 2.5.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp kiểu phân phối * Nguyên lý hoạt động Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.6 Hệ thống làm mát động 2.6.1 Nhiệm vụ, phân loại hệ thống làm mát a Nhiệm vụ Hệ thống mát động thực trình truyền nhiệt từ khí cháy qua buồng cháy đến mơi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ chi tiết khơng q nóng, khơng q nguội b Phân loại Dựa vào môi chất làm mát ta chia thành loại: - Làm mát nước - Làm mát không khí - Làm mát dung mơi Dựa vào phương pháp làm mát ta chia thành loại: - Làm mát tự nhiên - Làm mát cưỡng Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2.6 Hệ thống làm mát động 2.6.2 Hệ thống làm mát cưỡng vịng tuần hồn kín a Cấu tạo 1: Thân máy; 2: Nắp máy 3: Đường ống nước nóng 4: Đg ống dẫn bọt khí 5: Van nhiệt 6: Nắp két nước 7: Két nước làm mát 8: Quạt gió; 9: Puli dẫn động 10: Đg ống nối tắt bơm 11: Đg ống nước làm mát 12: Bơm nước 13: Két nước làm mát dầu 14: Đường ống phân phối Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng vịng tuần hồn kín ... GIẢNG CẤU TẠO ÔTÔ Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ NỘI DUNG 2. 1 Những vấn đề chung động ? ?tô 2. 2 Thân máy – Xi lanh, Nắp máy Th.S: Vũ Thế Truyền Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2. 3 Cơ cấu trục khuỷu - truyền 2. 3.1 Nhiệm... liệu c Theo phương pháp nạp chu trình công tác - Động không tăng áp - Động tăng áp Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2. 1 Những vấn đề chung động ô tô 2. 1 .2 Một số khái niệm động đốt a Cấu tạo chung Lọc khơng... lớn khơng gian xylanh VC cơngVtác VC C (Va) thể tích buồng đốt (Vc) Chương ĐỘNG CƠ Ô TÔ 2. 1 Những vấn đề chung động ô tô 2. 1 .2 Một số khái niệm động đốt h Môi chất công tác (MCCT): - Khí mới(khí