Giới thiệu một cách tổng quan và cụ thể, cũng như cách sửa chữa, mô phỏng đầy đủ toàn bộ các hệ thống của loại động cơ Xăng của ô tô bao gồm: Chương 1: Hệ thống truyền lực. Chương 2: Hệ thống phân phối khí. Chương 3: Hệ thống khởi động. Chương 4: Hệ thống nhiên liệu. Chương 5: Hệ thống bôi trơn. Chương 6: Hệ thống làm mát.
CƠ CẤU TRỤC KHỦYU THANH TRUYỀN
Cấu tạo cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Thân động cơ, hay còn gọi là thân máy, là bộ phận quan trọng chứa và lắp đặt các cơ cấu và hệ thống của động cơ, với các bộ phận có thể được lắp đặt cả bên trong và bên ngoài Kết cấu của thân động cơ rất phức tạp, thường được đúc từ gang hoặc nhôm hợp kim Thân động cơ được chia thành hai phần: phần trên, gọi là bloc xi lanh, dùng để chứa các xi lanh, và phần dưới.
Gần đây, xu hướng sử dụng nhôm hợp kim để đúc thân máy ngày càng phát triển nhờ vào ưu điểm nhẹ và khả năng điền đầy khuôn tốt, dẫn đến việc các thân máy bằng nhôm dần thay thế thân máy bằng gang, kể cả ở động cơ lớn Các xi lanh thường được bố trí ở phần trên của thân động cơ, xung quanh là các khoang chứa nước để làm mát Các te là nơi lắp trục khuỷu và nhiều bộ phận khác của động cơ Trục khuỷu có thể được lắp trên các ổ đỡ bằng bi hoặc bạc, trong đó ổ đỡ bằng bạc thường được chế tạo thành hai nửa để dễ dàng tháo lắp Ngoài ra, trong các te còn có thể lắp bơm dầu bôi trơn, trục cam của cơ cấu phối khí và trục dẫn động bộ chia điện của hệ thống đánh lửa.
Đối với động cơ làm mát bằng không khí, thân máy không có blốc xi lanh mà chỉ có phần các te, nơi các xi lanh và bộ cánh tản nhiệt được lắp đặt riêng biệt bằng bu lông 16 Các te được đậy kín bằng đấy các te, tạo thành hộp kín với gioăng và phớt chắn dầu, trong đó đáy các te là nơi chứa dầu bôi trơn Lỗ xả dầu được bố trí ở vị trí thấp nhất của đáy các te, và khoang bên trong được thông với bên ngoài qua một ống thông đặc biệt có bộ phận lọc để ngăn bụi Ống thông thường được đặt ở phía trên thân động cơ để tránh dầu văng ra ngoài.
Thân máy có thiết kế phức tạp với nhiều lỗ và đường dẫn dầu bôi trơn cùng nước làm mát, đồng thời còn chứa nhiều bộ phận khác của động cơ.
Xi lanh có thể được chế tạo liền với thân động cơ hoặc dưới dạng ống rời, lắp vào các lỗ trên thân máy Việc sử dụng xi lanh rời giúp dễ dàng sửa chữa và thay thế, đồng thời kéo dài tuổi thọ của thân máy Đối với động cơ làm mát bằng nước, có hai loại bố trí xi lanh: xi lanh ướt và xi lanh khô.
Gần đây, nhờ vào những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật vật liệu, đã xuất hiện nhiều dạng xi lanh mới, đặc biệt là các xi lanh được chế tạo ngay trong blốc bằng nhôm Những xi lanh này không chỉ có độ bền cao mà còn rất nhẹ, chính vì vậy chúng được ứng dụng trong một số động cơ của xe du lịch hiện đại.
Hình 1.2 Xi lanh rời a.Xi lanh ướt; b.Xi lanh khô
Nắp máy là phần che phủ phía trên xi lanh, có cấu trúc phức tạp với nhiều đường ống dẫn khí, nước và dầu, đồng thời chứa nhiều bộ phận quan trọng của động cơ như giàn xupap, ống nạp, ống xả, và các lỗ lắp vòi phun nhiên liệu, bugi Đối với động cơ diesel, nắp máy còn có thể chứa buồng cháy xoáy lốc hoặc buồng cháy phụ Nắp máy được gắn chặt với thân máy bằng bu lông và có tấm đệm đặc biệt, gọi là đệm nắp máy, giúp làm kín buồng đốt và các đường dẫn nước, dầu Đệm này không chỉ có khả năng làm kín mà còn phải chịu nhiệt cao, thường được làm từ a mi ăng với viền đồng.
Pít tông thực hiện nhiều nhiệm vụ quan trọng, bao gồm tạo hình dạng cho buồng đốt và đảm bảo độ kín cho khoang công tác của xi lanh Nó chuyển đổi áp lực khí cháy thành lực đẩy cho thanh truyền, từ đó quay trục khuỷu và tạo ra công hữu ích Phần làm kín của pít tông có các rãnh để lắp vòng găng, trong khi các rãnh lắp vòng găng dầu cần có lỗ thoát dầu vào bên trong Ngoài ra, trên thân pít tông cũng có các lỗ để lắp các pít tông khác.
Pít tông đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc của buồng đốt, do đó cần có thiết kế phù hợp với loại buồng đốt Hiện nay, các động cơ đốt cao thường có khả năng chịu mài mòn tốt, độ giãn nở nhiệt thấp nhưng lại nặng Trong khi đó, pít tông nhôm có ưu điểm về trọng lượng nhẹ và khả năng dẫn nhiệt tốt, nhưng lại có độ bền và khả năng chịu mài mòn kém hơn, đồng thời có hệ số giãn nở nhiệt cao hơn.
Hiện nay, có ba phương pháp lắp chốt piston phổ biến: lắp cố định, lắp bơi và lắp nửa bơi Trong phương pháp lắp cố định, ắc piston được cố định trong các lỗ bằng một vít định vị, với sự kết nối giữa ắc và đầu nhỏ thanh truyền Sau khi lắp vào piston, ắc được giữ cố định ở hai đầu bằng các vòng chặn hoặc nút nhôm Cần lưu ý rằng, ắc chỉ hoạt động bơi ở nhiệt độ bình thường, trong khi khi piston nguội, ắc phải nằm tương đối chặt trong các lỗ của nó.
Xéc măng khí có chức năng ngăn không cho khí cháy lọt xuống cacte, trong khi xéc măng dầu giữ dầu ở cacte, không cho dầu lên buồng đốt và tạo thành màng dầu để bôi trơn piston xylanh Đồng thời, xéc măng cũng truyền phần lớn nhiệt từ đầu piston sang thành xylanh, từ đó tỏa ra nước làm mát hoặc không khí để làm mát động cơ Xéc măng hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, phải chịu nhiệt độ cao, va đập mạnh, ăn mòn hóa học và ma sát.
Thanh truyền là bộ phận kết nối giữa piston và trục khuỷu, chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu và ngược lại Trong quá trình hoạt động, lực khí thể và lực quán tính thay đổi theo chu kỳ, dẫn đến tải trọng tác động vào thanh truyền cũng biến đổi và gây ra va đập mạnh Thân thanh truyền phải chịu lực nén, kéo và uốn, trong khi đầu nhỏ và đầu to phải đối mặt với ma sát và mài mòn.
Trục khuỷu là một trong những bộ phận quan trọng nhất của động cơ, chiếm từ 25 – 30% giá thành và 7 – 15% khối lượng toàn bộ động cơ Nó nhận lực từ piston, tạo ra moment kéo cho các máy công tác, đồng thời nhận năng lượng từ bánh đà để truyền cho thanh truyền và piston, thực hiện quá trình nén và trao đổi khí trong xylanh.
Những hư hỏng, nguyên nhân và tác hại của các chi tiết bộ phận
Nắp máy hoạt động trong môi trường có nhiệt độ cao và áp suất lớn, dẫn đến các hư hỏng như cong vênh, rạn nứt ở vùng buồng đốt, và tích tụ muội than Khoang chứa nước thường bị ăn mòn do tạp chất trong nước, trong khi các mối ghép ren có thể hư hỏng do tháo lắp không đúng quy trình Thêm vào đó, các đệm cũng dễ bị hỏng sau thời gian dài sử dụng.
Các hư hỏng trong động cơ dẫn đến hiện tượng rò hơi, lọt nước và chảy dầu, làm giảm tỷ số nén Nước xâm nhập vào buồng đốt có thể gây vỡ piston và sự cố cho cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền Ngoài ra, muội than bám trên buồng đốt cũng gây ra hiện tượng kích nổ.
Hình 1.7 cho thấy trục khuỷu bị muội than rơi xuống, gây ra cào xước cho xilanh và piston, dẫn đến tình trạng kẹt xécmăng Hậu quả là động cơ sẽ giảm công suất, và trong trường hợp nghiêm trọng, động cơ có thể ngừng hoạt động hoàn toàn.
Thân máy có thể bị nứt hoặc vỡ do sự cố của piston thanh truyền hoặc do đổ nước lạnh vào khi động cơ còn nóng, dẫn đến giảm công suất hoặc động cơ không hoạt động Ngoài ra, đường ống dẫn nước và vùng chứa nước thường bị ăn mòn hóa học, gây tắc nghẽn hoặc thủng đường ống dẫn nước làm mát Điều này dẫn đến tình trạng thiếu hoặc không có nước làm mát khi động cơ hoạt động, làm cho động cơ nhanh chóng nóng lên, từ đó giảm công suất và tuổi thọ của động cơ.
Các đường dẫn dầu bôi trơn bị bẩn, tắc do làm việc lâu ngày.
Thiếu hoặc không có dầu bôi trơn trên các bề mặt làm việc sẽ khiến các chi tiết nhanh chóng bị mòn và hỏng, dẫn đến giảm công suất động cơ và tuổi thọ của nó.
Các lỗ bắt ren bị hỏng do tháo, lắp không đúng kỹ thuật Gây khó khăn cho việc sữa chữa, bảo dưỡng.
Xilanh hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, với nhiệt độ cao và áp suất lớn, thường gặp khó khăn trong việc bôi trơn Điều này dẫn đến những hư hỏng phổ biến mà người sử dụng cần lưu ý.
Bề mặt làm việc bị mòn theo chiều ngang không bằng nhau tạo nên độ ôvan.
Nguyên nhân: Do thành phần lực ngang tác dụng đẩy xécmăng và xi lanh miết vào thành xilanh gây nên hiện tượng mòn méo.
Tác hại: Làm tăng khe hở lắp ghép giữa piston và xi lanh gây giảm công suất của động cơ.
Bề mặt làm việc bị mòn theo chiều dọc không bằng nhau tạo nên độ côn.
Nguyên nhân gây ra độ côn ở vùng xéc măng khí là do áp suất và nhiệt độ cao, làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn Điều này dẫn đến ma sát khô hoặc ướt giữa xilanh, xéc măng và piston, gây mòn nhiều nhất ở khu vực này.
Tác hại của việc lọt khí ở buồng đốt là làm biến chất dầu bôi trơn, phá hủy màng dầu và khiến dầu bôi trơn sục lên buồng đốt, từ đó giảm công suất của động cơ.
Ngoài ra xilanh bị cào xước.
Bề mặt làm việc của xilanh bị cháy rỗ và ăn mòn hóa học.
Xilanh đôi khi còn bị nứt vỡ.
Hư hỏng xảy ra do mạt kim loại lẫn trong dầu bôi trơn hoặc xécmăng bị gãy, dẫn đến tiếp xúc với sản phẩm cháy Ngoài ra, piston bị kẹt trong xy-lanh, chốt piston bị thúc vào hoặc tháo lắp không đúng kỹ thuật, cùng với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột cũng là nguyên nhân gây ra các hư hỏng này.
Các hư hỏng này làm giảm công suất động cơ và tăng nhanh tốc độ mài mòn giữa xilanh và piston, dẫn đến khe hở lớn Hệ quả là sự hình thành nhiều muội than trong buồng đốt, gây ra hiện tượng cháy sớm.
Xéc măng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ cao và áp suất lớn, dẫn đến tình trạng mài mòn nhanh chóng Do bôi trơn khó khăn, xéc măng dễ bị hỏng hóc, chủ yếu do ma sát với thành xylanh và mòn mặt cạnh do va chạm với rãnh Hư hỏng này gây ra hiện tượng xục dầu và giảm hiệu suất động cơ.
Khi xéc măng trên cùng bị mòn, khe hở xéc măng sẽ tăng lên, dẫn đến giảm độ kín khít Điều này gây ra va đập giữa xéc măng và rãnh, dẫn đến hiện tượng xục dầu và lọt hơi, từ đó làm giảm công suất của động cơ.
Xéc măng đôi khi bị bó kẹt, gãy do nhiệt độ cao, thiếu dầu bôi trơn Xéc măng gẫy có thể gây nên cào xước xy lanh.
Piston bị mòn do ma sát với thành xy lanh, dẫn đến giảm đường kính và thay đổi độ côn, độ ô van Khe hở giữa piston và xy lanh tăng lên, khiến piston chuyển động không ổn định trong xy lanh và gây ra va đập trong quá trình làm việc.
Rãnh lắp xéc măng thường bị mòn do va đập với xéc măng, trong đó, phần rãnh trên cùng thường mòn nhiều nhất Bên cạnh đó, mặt dưới của cùng một rãnh cũng chịu mức độ mòn cao hơn.
Lỗ bệ chốt có thể bị mòn côn hoặc ô van do va đập với chốt piston, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động Đỉnh piston thường gặp tình trạng cháy rỗ và ăn mòn hóa học do tiếp xúc với khí cháy, trong khi thân piston có thể bị cháy rỗ và cào xước do dầu có cặn bẩn Ngoài ra, piston cũng có thể bị nứt vỡ do sự cố của động cơ hoặc do hiện tượng kích nổ, gây ra những hư hỏng nghiêm trọng.
Kiểm tra sửa chữa hư hỏng cớ cấu trục khuỷu thanh truyền
1.3.1 Kiểm tra sửa chữa xi lanh
Hiện tượng mòn xy lanh có thể biểu hiện qua nhiều hình thức, bao gồm mòn thành hình côn theo chiều dài, mòn hình ô van, và xuất hiện các vết trầy xước hoặc cháy rỗ Ngoài ra, xy lanh cũng có thể bị mòn rộng, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.
Xy lanh bị mòn thành hình côn theo chiều dài:
Trong quá trình cháy, lửa đi qua lưng vòng găng khiến màng dầu bôi trơn khó hình thành, dẫn đến ma sát ướt giữa vòng găng và xy lanh, đặc biệt tại vị trí mài mòn lớn nhất của vòng găng thứ nhất Nhiệt độ cao trong quá trình cháy làm đốt cháy dầu bôi trơn ở phía trên thành xy lanh, gây ra tình trạng bôi trơn kém.
Xy lanh bị mòn hình ô van xảy ra khi động cơ hoạt động, dẫn đến sự giãn nở không đồng đều do nhiệt độ cao Vị trí tiếp giáp giữa các xy lanh kề nhau không được làm mát hiệu quả, gây biến dạng hình ô van với trục dài nằm ngang Khi pít tông hoạt động, nó cũng bị biến dạng lớn, không chịu được áp lực cao, làm cho pít tông giãn nở theo cả chiều dọc và ngang Sự mài mòn của xy lanh phụ thuộc vào điều kiện làm việc và cấu trúc của động cơ, dẫn đến các mức độ mài mòn khác nhau giữa các xy lanh do khả năng làm mát không đồng đều.
Xy lanh bị mòn rộng kích thước lớn dần so với ban đầu:
Sự bào mòn của vòng găng và pít tông là nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng động cơ Khi nhiệt độ tăng cao, điều kiện bôi trơn trở nên khó khăn, làm gia tăng mức độ mài mòn Các vấn đề như trầy xước và cháy rỗ ở xy lanh thường xảy ra do động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao, gây ra hiện tượng cháy kích nổ, cháy sớm hoặc cháy muộn Ngoài ra, quá trình bảo dưỡng và sửa chữa không đúng kỹ thuật cũng góp phần làm tăng nguy cơ hư hỏng.
- Phương pháp kiểm tra, sửa chữa:
Kiểm tra độ mòn rộng của xy lanh:
Sử dụng dụng cụ đo như đồng hồ xo, pan me hoặc thước cặp để đo kích thước phần đầu xy lanh so với bảng sửa chữa Đo kích thước lớn nhất tại ba vị trí, cả song song và vuông góc, để xác định đường kính tại chỗ bị mài mòn nhất của xy lanh và so sánh với xy lanh tiêu chuẩn; hiệu số này cho biết mức độ mòn của xy lanh Trong động cơ, do quá nhiệt nghiêm trọng và va đập của dòng khí, bề mặt buồng cháy sẽ bị ăn mòn Khi nước bị lắng đọng nhiều cặn, khả năng tỏa nhiệt kém sẽ dẫn đến nứt ở đoạn nối giữa các xu páp xả và xy lanh, đặc biệt là vào mùa đông khi khởi động động cơ và sau đó rút nước làm mát, gây nứt các ngăn nước ở nắp xy lanh.
1 3.2 Kiểm tra sửa chữa xéc măng
- Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng:
Vòn găng bị mòn lưng xảy ra do ma sát với thành xy lanh, và mức độ mòn này phụ thuộc vào vật liệu chế tạo cũng như điều kiện bôi trơn Sự mòn này có thể làm giảm chiều cao của vòn găng, thường là do va đập với rãnh pít tông.
Vòng găng bị vênh: do chịu lực không đồng đều dẫn đến bị bó kẹp trong rãnh vòng găng.
Vòng găng bị gãy: Do vật liệu chế tạo không tốt Kỹ thuật chế tạo không đảm bảo hoặc lắp ghép k đúng yêu cầu kỹ thuật.
Vòng găng bị giảm đàn tính: Do chịu nhiệt độ cao áp suất lớn
Phương pháp kiểm tra và sửa chữa vòng găng là rất quan trọng để đảm bảo khe hở nhiệt của séc măng không trùng nhau khi chịu tác động của nhiệt độ cháy Khe hở nhiệt lý tưởng của séc măng trong điều kiện nhiệt độ bình thường nằm trong khoảng 0,06-0,10mm Tuy nhiên, khi lắp ráp, khe hở này cần được kiểm tra ở trạng thái nguội, và giá trị của nó phụ thuộc vào đường kính xy lanh, vật liệu chế tạo, nhiệt độ tác dụng, cũng như kiểu làm mát của động cơ.
Để kiểm tra xéc măng, đặt xéc măng vào trong xy lanh tại điểm chết trên, sau đó sử dụng pít tông để điều chỉnh vòng găng Tiến hành kiểm tra khe hở bằng căn lá, với khe hở tiêu chuẩn cho xéc măng hơi là 0,15-0,25 mm và xéc măng dầu là 0,13-0,38 mm Khe hở cho phép đối với xéc măng hơi là 1,20 mm và xéc măng dầu là 0,98 mm.
Nếu khe hở quá nhỏ, hãy sử dụng dũa để điều chỉnh miệng xéc măng cho đúng kích thước yêu cầu Trong trường hợp khe hở vượt quá 1,20 mm, cần phải thay thế xéc măng mới.
Kiểm tra khe hở chiều cao:
Khe hở này rất nhỏ, chỉ khoảng 0,03-0,08mm, và không được vượt quá 0,2mm Nếu khe hở lớn hơn mức cho phép trong quá trình hoạt động, nó có thể gây ra va đập, dẫn đến hỏng hóc cho động cơ.
Cách kiểm tra như sau:
Lăn xác măng xung quanh rãnh pít tông, xem có nhẹ nhàng không, nếu có chỗ bị kẹt thì dùng dao cạo rãnh để sửa chữa lại.
+ dùng căn lá đưa qua khe hở giữa rãnh pít tông và pít tông.
Nếu khe hở của rãnh pít tông quá nhỏ, cần mài mỏng vòng găng để đạt kích thước phù hợp Để thực hiện, đặt vòng găng lên tâm của skinhs, bôi cát rà xu páp, hoặc sử dụng bề mặt phẳng có lót giấy nhám Sau đó, dùng tay để mài bớt mặt trên của vòng găng cho đến khi đạt được khe hở theo quy định.
Kiểm tra khe hở chiều sâu
+ Dùng thước cặp đo chiều sâu rãnh pít tông
+ Dùng thước cặp đo bề dày của xéc măng.
+ Khe hở chiều sâu: 0,20-0,35mm.
Nếu khe hở chiều sâu quá lớn, bề dày của xéc măng sẽ giảm, dẫn đến lực đàn hồi yếu Điều này khiến xéc măng bị lắc trong quá trình hoạt động, không đảm bảo được sự kín cần thiết.
Nếu khe hở giữa pít tông và xy lanh quá nhỏ hoặc không tồn tại, xéc măng sẽ bị giãn nở do tác động của nhiệt độ trong quá trình hoạt động, dẫn đến tình trạng kẹt giữa pít tông và xy lanh, làm giảm lực đàn hồi của xéc măng.
Kiểm tra khe hở miệng ở trang thái tự do
Hình 1.10 Đo khe hở xéc măng
Hình 1.11 Kiểm tra khe hở xéc măng
Khi xé măng ở trạng thái tự do, măng có hình dạng ô van và miệng xác măng xuất hiện khe hở lớn hơn so với khi được lắp vào xy lanh Nếu khe hở này quá nhỏ, lực đàn hồi sẽ giảm, dẫn đến việc không đảm bảo độ kín cần thiết.
Khi lắp xéc măng vào lòng xy lanh, cần chú ý không rà quá nhiều để đạt khe hở miệng, vì điều này có thể làm xéc măng không còn hình tròn, dẫn đến việc không đảm bảo độ kín Hơn nữa, lực đàn hồi của xéc măng sẽ tăng lên, gây ra ma sát lớn, khiến động cơ khó khởi động và hoạt động không ổn định.
Qua kiểm tra kỹ thuật các vòng găng không đạt yêu cầu ta phải tiến hành thay thế:
+ Trước khi lắp pít tông vào xy lanh: cần phải lắp vòng găng vào pít tông Khi lắp phải dùng kìm chuyên dùng và cần chú ý những điểm sau:
Do các vòng găng ở các vị trí khác nhau, nên chúng có mặt cắt khác nhau, khi lắp cần chú ý vị trí lắp của chúng.
HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ
Công dụng, yêu cầu
Hệ thống phân phối khí có vai trò quan trọng trong việc thay đổi khí, giúp thải sạch khí thải ra khỏi xylanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc khí mới Điều này đảm bảo động cơ hoạt động liên tục, ổn định và phát huy tối đa công suất.
- Đảm bảo thải sạch và nạp đầy.
- Các xuppap phải đóng mở phải đúng thời điểm quy định
- Độ mở phải lớn để dòng khí dễ lưu thông.
- Các xuppap phải kín khít, tránh để lọt khí trong quá trình nén và giãn nở
- Hệ thống phải làm việc êm dịu, ít va đập và độ tin cậy cao
- Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa và giá thành thấp.
Cấu tạo các chi tiết trong hệ thống phân phối khí
- Trục cam làm nhiệm vụ điều khiển sự phân phối, đóng mở xuppap, đồng thời dẫn
- Trục cam có thể đặt trong thân máy hay trên nắp máy
Cấu tạo: Hình 2.2 Trục cam.
Hình 2.1 Hệ thống phân phối khí
Cổ trục và ổ trục hình tròn có đường kính lớn nhất, được gia công chính xác Trên cổ trục chứa dầu bôi trơn, giúp tăng cường hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Trong một số thiết kế trục cam, các cổ trục có đường kính giảm dần từ đầu đến cuối Tuy nhiên, sự khác biệt về kích thước giữa các cổ trục gây ra sự phức tạp trong việc sửa chữa, chế tạo và thay thế trục cam.
2.2.2 Phương pháp dẫn động trục cam a.Dẫn động trực tiếp bằng cặp bánh răng
- Bánh răng cam dùng để truyền chuyển động quay từ trục khuỷu đến trục cam để dẫn động cho trục cam quay
Nguyên lý dẫn động của động cơ hoạt động dựa trên sự quay của trục khuỷu, khi trục khuỷu quay sẽ làm cho bánh răng trục khuỷu quay thông qua cặp bánh răng dẫn động Điều này khiến trục cam quay ngược chiều, và khi trục cam quay một vòng, trục khuỷu sẽ quay hai vòng.
Hình 2.3: Các dạng cam thường dùng. a,b.Cam lồi cung tròn; c.Cam tiếp tuyến; d.Cam lõm
Hình 2.5 Dẫn động bằng bánh răng. 1.Bánh răng cam; 2.Bánh răng cơ.3 Mặt bích; 4 Dấu của bánh răng cam và bánh răng cơ b.Dẫn động bằng xích
Nguyên lý dẫn động của động cơ dựa trên việc trục khuỷu quay, làm cho bánh xích gắn trên trục khuỷu quay thông qua dải xích dẫn động, từ đó kích hoạt bánh răng xích của trục cam Mỗi khi trục cam quay một vòng, trục khuỷu sẽ quay hai vòng Ngoài ra, còn có phương pháp dẫn động bằng dây đai.
Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay nhờ vào bánh răng trục khuỷu và dải đai răng, trong khi bánh răng trục cam quay để điều khiển trục quay Chiều quay của các trục cam trong động cơ nhiều trục cam đồng nhất với chiều quay của trục khuỷu Mỗi khi trục cam quay một vòng, trục khuỷu sẽ quay hai vòng.
2.2.3 Con Đội a Nhiệm vụ và phân loại
Là chi tiết trung gian truyền chuyển động từ cam đến xuppap hoặc từ cam qua đũa đẩy, cò mổ để thực hiện quá trình phân phối khí
Hình 2.7: Cơ cấu dẫn động bằng xích.
Trục khuỷu là một bộ phận quan trọng trong động cơ, kết hợp với bánh răng cơ để truyền động hiệu quả Xích và guốc căng xích đảm bảo sự ổn định trong quá trình hoạt động, trong khi cơ cấu căng xích giúp điều chỉnh độ căng của xích Bánh răng cam và trục cam phối hợp nhịp nhàng với đòn bẩy xuppap và xuppap để kiểm soát quá trình nạp và thải khí Bạc của bu lông điều chỉnh và bulông điều chỉnh đóng vai trò quan trọng trong việc giữ chặt các bộ phận lại với nhau Cuối cùng, cơ cấu đỡ xích và bánh răng dẫn động bơm dầu đảm bảo rằng hệ thống bôi trơn hoạt động hiệu quả, giúp động cơ vận hành mượt mà.
Hình 2.8: Dẫn động bằng đai.
1.Bánh răng trục khuỷu; 2.Bánh căng đai;
3.Bánh răng trục cam, 4.Đai răng; 5.Trục cam; 6.Xuppap nạp; 7.Xupap hút; 8.Trục cam xả
- Con đội thường phân ra làm hai loại đó là: Con đội cơ khí và con đội thuỷ lực.
- Con đội cơ khí thường có: con đội hình nấm, con đội hình trụ, con đội con lăn.
Vật liệu chế tạo con đội thường được làm bằng thép ít cacbon như thép 15, 30 hoặc thép hợp kim như
Bề mặt làm việc của con đội hình nấm có kích thước lớn hơn thân, với bề mặt có thể phẳng hoặc lồi, và tâm con đội lệch so với tâm cam, tạo ra moment quay trong quá trình hoạt động Nhờ đó, con đội thường ít bị mài mòn.
Bề mặt làm việc của con đội hình trụ có thiết kế mặt phẳng, giúp quá trình chế tạo trở nên đơn giản Tuy nhiên, do diện tích tiếp xúc giữa bề mặt làm việc của con đội và vấu cam, cùng với chuyển động tương đối giữa chúng, dẫn đến hiện tượng mòn theo thời gian.
Con đội con lăn được sử dụng để giảm ma sát giữa cam và con đội, nhờ vào việc tiếp xúc bằng con lăn Điều này giúp giảm thiểu ma sát giữa con đội và cam, mang lại hiệu quả cao hơn Vì vậy, con đội con lăn có thể áp dụng cho các loại cam lồi, cam lõm và cam tiếp tuyến.
Hình 2.10: Con đội. a Con đội hình nấm ;b.Con đội hình trụ.
Hình 2.11: Con đội con lăn.
Cấu tạo con đội thuỷ lực (hình 2.12) gồm:1.Piston; 2.Lòng dẫn hướng; 3.Lò xo; 4.Van bi; 5.Thân con đội; 6.Đường dầu vào; 7.Lò xo van bi.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống là khi cam tác động vào con đội, nó sẽ di chuyển xuống dưới, cho đến khi piston số 1 bịt kín lỗ dầu 6, dẫn đến việc dầu trong buồng A và B bị nén Lúc này, hai buồng dầu được coi như một khối cứng Con đội tiếp tục tác động vào đuôi xuppap, đẩy xuppap để nén lò xo, trong khi van bi 4 đóng lại, tạo ra sự ngăn cách giữa các buồng.
Trong quá trình hoạt động, dầu trong buồng A và B bị nén và có thể rò rỉ qua khe hở giữa piston và xylanh Khi cam ngừng tác động, lò xo xuppap sẽ đẩy xuppap trở lại vị trí đóng kín Đồng thời, lò xo 3 giãn ra, đẩy thân con đội lên, giữ cho thân con đội luôn tỳ vào xuppap.
Khi lỗ dầu 6 thoát ra khỏi piston 1 thì một lượng dầu từ mạch bôi trơn qua lỗ 6 bổ sung vào buồng A và buồng B.
2.2.4 Đũa đẩy và đòn gánh a Đũa đẩy Đũa đẩy dùng để truyền chuyển động từ con đội đến đòn gánh
Cấu tạo: Đũa đẩy và đòn gánh chỉ dùng ở cơ cấu phân phối khí dùng xuppap treo và trục cam đặt trong thân máy (hình 2.13) b Đòn gánh ( cò mổ)
Hình2.12: Con đội thủy lực.
Đòn gánh là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền lực của động cơ, có nhiệm vụ truyền lực từ đũa đẩy đến xuppap Khi con đội nâng đũa đẩy lên, đòn gánh sẽ khiến xuppap hạ xuống để mở lỗ hút hoặc lỗ xả Cấu tạo của đòn gánh bao gồm một trục cố định trên nắp máy, một đầu nối với đuôi xuppap và đầu kia tiếp xúc với đũa đẩy Để điều chỉnh khe hở nhiệt, đòn gánh còn được trang bị vít và đai ốc hãm.
- Đòn gánh được cấu tạo bởi hai cánh tay đòn, hai cánh tay đòn này thường có độ dài khác nhau
Đầu tiếp xúc của đòn gánh với đuôi xuppap thường có hình dạng trụ, với đáy bằng hoặc hình bán cầu, hoặc dạng con lăn Để tăng cường khả năng chịu mài mòn, các bộ phận này được gia công qua quá trình nhiệt luyện.
Cụm xupap làm nhiệm vụ đóng mở đường nạp và đường thải để thực hiện quá trình trao đổi khí
Mỗi xylanh thường được trang bị một xupap thải và một xupap nạp Đường kính của nấm xupap nạp thường lớn hơn nấm xupap thải, nhằm đảm bảo quá trình nạp đầy cho động cơ được ưu tiên.
Hình 2.15 Xupap hút và xupap xả
Vật liệu chế tạo xupap chủ yếu là các loại thép hợp kim, trong đó, thép chịu nhiệt thường được sử dụng cho xupap thải trong động cơ.
Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp sửa chữa
2.3.1 Trục cam và ổ đặt trục cam a Những hư hỏng
Trục cam có thể bị cong do quá trình tháo lắp không đúng kỹ thuật hoặc do các gối đỡ trục không đồng tâm Ngoài ra, trục cam cũng có thể bị cháy rỗ và cào xước nếu bạc bị bó kẹt.
- Cổ trục bị mòn b Phương pháp kiểm tra sửa chữa
Khi thay dây đai hoặc dây xích cho trục cam nằm trên nắp máy, cần kiểm tra dấu ở các bánh răng đai và đĩa xích Đối với trục cam nằm trong thân máy, việc tháo trục khuỷu yêu cầu kiểm tra dấu của cặp bánh răng trục cam và trục khuỷu để đảm bảo chính xác trong quá trình lắp đặt.
Trước khi tháo giối đỡ trục cam, cần kiểm tra kỹ dấu hiệu và chiều tháo lắp theo quy định, từ ngoài vào trong Hãy nới lỏng từng bước một cách từ từ và thực hiện theo thứ tự đã định sẵn.
Hình 2.27: Bố trí xupap hỗn hợp.
Hình 2.28: Kiểm tra độ cong trục cam.
Cách kiểm tra kiểm tra độ cong trục cam.
- Đặt trục cam lên giá chữ V.
- Đặt đồng hồ so tại vị trí ở cổ trục giữa để kiểm tra.
- Xoay trục cam và đọc trị số trên đồng hồ, nếu độ cong vượt quá 0,06 mm thì phải thay trục cam hoặc có thể nắn lại.
Cách kiểm tra các vấu cam
- Dùng panme để đo chiều cao vấu cam nếu vấu cam mòn đi so với kích thước tiêu chuẩn là 0.04mm thì phải đem mài ghép.
Kiểm tra độ mòn của trục cam.
Sử dụng panme đo ngoài để đo đường kính cổ trục giúp xác định độ côn và độ ô van của trục Nếu phát hiện độ côn và độ ô van vượt quá 0.08mm, cần tiến hành mài bóng theo số cốt sửa chữa và thay thế trục cam.
Kiểm tra khe hở dọc của trụ cam: Dùng cỡ lá, đồng hồ so để kiển tra Tiêu chuẩn là :
Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa trục cam và trục:
- Cách kiểm tra tương tự như kiểm tra khe hở dầu của trục khuỷu Khe hở tiêu chuẩn là: 0.04 ÷ 0.06 mm.Khe hở tối đa: 0.2mm.
- Nếu vượt quá giới hạn cho phép thì phải thay bạc mới
2.3.2 Bánh răng cam a.Những hiện tượng hư hỏng:
Hình 2.29: Kiểm tra vấu cam.
Hình 2.30: Kiểm tra độ mòn trục cam.
- Trong quá trình làm việc bánh răng cam thường có những hư hỏng:
Sứt mẻ, nứt trong quá trình làm việc
Làm việc lâu ngày bị mòn, khuyết
Các bulông hãm bánh răng bi lỏng hoặc bị đứt, gãy b Kiểm tra sửa chữa:
Để kiểm tra hư hỏng của bánh răng cam, bạn có thể thực hiện hai phương pháp chính: quan sát bằng mắt khi tháo rời cơ cấu và lắng nghe âm thanh phát ra trong quá trình hoạt động của cơ cấu.
Nếu bánh răng cam chỉ bị hư hỏng nhẹ, chúng ta có thể thực hiện sửa chữa đơn giản bằng cách hàn đắp và mài lại, hoặc thay thế các bulông hãm.
- Nếu bánh răng cam hư hỏng nặng như vỡ, sứt mẻ, mòn nhiều thì ta phải thay thế
2.3.3 Kiểm tra sửa chữa xuppap, đế xuppap, ống dẫn hướng a Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng
Khi khe hở nhiệt của xuppap không đúng tiêu chuẩn hoặc khi nấm xuppap và đế xuppap bị cháy rỗ, công suất động cơ sẽ bị giảm do xuppap không đóng kín Ngoài ra, tiếng kêu ở buồng xuppap có thể xuất hiện nếu khe hở nhiệt quá lớn Những hư hỏng liên quan đến xuppap và ống dẫn hướng cũng góp phần vào những vấn đề này.
- Xuppap bị mòn bề mặt làm việc
- Xuppap bị cháy rổ, cào xước bề mặt
- Đuôi xuppap tiết xúc với con đội, đầu đòn gánh dẫn đến bị mòn, rãnh lắp móng hãm mòn.
- Thân xuppap bị cong vênh hoặc bị mòn
- Ống dẫn hướng xuppap bị mòn. c Cách kiểm tra sửa chữa
- Kiểm tra độ dày vành trụ nấm
- Kiểm tra độ thụt sâu
- Kiểm tra bề mặt làm việc của xuppap
- Nếu có hiện tượng trên, mà còn nằm trong giới hạn tiêu chuẩn thì phải mài rà cùng ổ đặt
- Mài bề mặt làm việc việc của xuppap trên thiết bị chuyên dùng:
Rà xuppap và đế: + Rà thô + Rà tinh
- Kiểm tra độ kín xuppap và đế: Sau khi thực hiện xong việc rà xuppap và đế cần kiểm tra độ kín bằng những cách sau:
Quan sát bề mặt tiếp xúc
Dùng dụng cụ thử áp suất.
2.3.4 Lò xo và đĩa lò xo a Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng
Lò xo xuppap đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho xuppap khép kín trên đế, do đó, khi lò xo này bị hư hỏng, nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của toàn bộ cơ cấu và làm giảm công suất của động cơ.
- Công suất động cơ giảm do xuppap đóng không kín hoặc mở không hết các cửa xả. b Những hư hỏng của lò xo
- Lo xo gãy, nứt hoặc mòn vẹt
- Lò xo mất tính đàn hồi
- Lò xo bị mòn, bị cong xoắn. c Kiểm tra sửa chữa
- Lò xo phải được kiểm tra về độ mòn thân, hiện tượng nứt mỏi, gãy và kiểm tra độ đàn hồi của lò xo khi chịu tải
- Dùng mắt quan sát thấy lò xo bị gãy, nứt hoặc mòn vẹt quá 1/3 đường kính thì thay mới
- Dùng thước vuông góc để kiểm tra độ vuông góc của lò xo, độ sai số lớn nhất 2mm, nếu vượt quá thì thay mới
- Dùng thước cặp để đo độ dài của lò xo nếu độ dài ngắn hơn tiêu chuẩn 3mm thì thay mới.
- Dùng dụng cụ thử lực nén của lò xo ứng với chiều dài lắp của lò xo
2.3.5 Con đội a Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng
- Con đội là chi tiết trung gian truyền chuyển động vì vậy nó thường xảy ra các hiện tượng hư hỏng sau:
Thân con đội bị mòn nhiều so với ống dẫn hướng
Vít điều chỉnh của con đội xuppap đặt mòn lõm b Kiểm tra và sửa chữa
- Dùng panme và đồng hồ đo đường kính ngoài con đội vàđường kính lắp con đội, hiệu của hai đường kính là khe hở dầu
- Khe hở tiêu chuẩn là:
- Nếu vượt quá giới hạn tiêu chuẩn thì ta phải thay con đội mới có kích thước lớn hơn
Hình 2.31: Kiểm tra lò xo.
Hình 2.32: Kiểm tra con đội.
Nếu con đội có bề mặt tiếp xúc hình cầu, cần sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng để kiểm tra độ mòn Nếu độ mòn vượt quá 0.2 mm, phải tiến hành mài lại để phục hồi hình dáng ban đầu hoặc thay mới.
- Vít điều chỉnh của con đội trong xuppap đặt bị mòn lõm thì phải mài lại hoặc thay vít mới.
2.3.6 Đũa đẩy, đòn gánh a Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa
Đũa đẩy trong cơ cấu phân phối khí sử dụng xupap treo thường gặp phải tình trạng cong, mòn hoặc gãy Khi đũa đẩy bị cong, có thể nắn lại để phục hồi hình dạng, nhưng nếu bị gãy hoặc nứt vỡ, cần phải thay thế bằng một cái mới.
- Đối với đòn gánh phải kiểm tra đầu đòn gánh tiếp xúc với đuôi xuppap xem có bị mòn không nếu có thì tháo ra mài lại cho phẳng.
Kiểm tra độ cong của trục đòn gánh; nếu vượt quá tiêu chuẩn, cần phải thay mới Ngoài ra, cần xác định xem trục đòn gánh có bị nứt hoặc cong không Nếu trục bị cong, hãy nắn lại; nếu bị nứt, cần thay thế bằng cái mới.
Kiểm tra khe hở giữa bạc và trục là rất quan trọng, với khe hở tiêu chuẩn nằm trong khoảng 0.04 đến 0.08mm Nếu khe hở vượt quá mức này, cần phải thay bạc mới để đảm bảo khe hở phù hợp.
Bảo dưỡng cơ cấu phân phối khí
a Kiểm tra, điều chỉnh khe hở xuppap
- Cách 1: Điều chỉnh theo thứ tự nổ của động cơ
- Cách 2: Điều chỉnh theo phương pháp cùng phương b Kiểm tra, điều chỉnh độ căng dây xích hoặc dây đai c Tháo làm sạch muội than
Quá trình cạo tẩy muội than cần chú ý không làm xây xước bề mặt làm việc của xuppap và đế xuppap, và nên thực hiện trước khi rà xuppap nếu cần thiết Kiểm tra và thay mới các chi tiết hư hỏng là rất quan trọng; nếu bề mặt xuppap bị mòn rỗ hoặc thân xuppap cong vênh không thể sửa chữa, cần thay thế bằng xuppap mới cùng loại Trước khi thay mới, cần kiểm tra đế xuppap để đảm bảo không bị hư hỏng; nếu chỉ mòn hoặc rỗ nhẹ, có thể tiến hành rà cùng xuppap.
Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt
a Phương pháp điều chỉnh đơn chiếc
Hình 2.33: Kiểm tra độ căng dây
TT CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH DỤNG CỤ YÊU CẦU KỸ
1 Quay máy 1 lên ĐCT cuối nén đầu nổ bằng cách nhìn con đội máy song hành chớm đi lên
Tay quay Nhìn máy song hành,
2 xuppap phải đóng kín hoàn toàn
2 Kiểm tra khe hở đầu con đội và đuôi xuppap
Cỡ lá Kéo cỡ lá thấy có lực bám
3 Nới đai ốc hãm xoay vít điều chỉnh lên hoặc xuống, xác định khe hở bằng cỡ lá
Cờ-lê, tuavít Dùng cờ-lê, tua-vít nới lỏng bulông ra. Sau khi xác đình khe hở thích hợp thì giữ chặt tua-vít và xiết
4 Tiếp tục quay theo thứ tự làm việc cho máy tiếp theo quay ở ĐCT vào cuối nén đầu nổ và tiếp tục kiểm tra điều chỉnh như máy 1
Cờ-lê, tua - vít Thực hiện tương tự cho đến máy cuối cùng.
5 Sau khi điều chỉnh xong, quay máy 1-2 vòng để kiểm tra khe hở có thay đổi không b Phương pháp điều chỉnh hàng loạt
- Phương pháp điều chỉnh đơn chiếc phải quay máy nhiều lần
Phương pháp điều chỉnh hàng loạt yêu cầu quay máy ít lần hơn, nhưng cần nắm rõ góc lệch công tác và lập bảng thứ tự làm việc của động cơ Trong quá trình điều chỉnh, quay vòng đầu tiên sẽ điều chỉnh một số xuppap, trong khi quay vòng thứ hai sẽ điều chỉnh các xuppap còn lại.
- VD: Xác định góc lệch công tác và lập bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh:
