ở các nƣớc có nền kinh tế phát triển Ngay ở nƣớc ta ô tô tƣ nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trƣởng của nền kinh tế
Hiện nay ở nƣớc ta, sách dùng cho học sinh trong các cơ sở đào tạo nghề còn thiếu về số lƣợng, chƣa chuẩn mực về chất lƣợng Dựa theo chƣơng trình khung do Tổng cục dạy nghề ban hành, các đầu sách hiện có chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu đào tạo
Mặt khác, để đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc, yêu cầu chất lƣợng đào tạo nghề phải không ngừng đƣợc nâng cao để đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng khắc khe của thị trƣờng lao động
Xuất phát từ các lý do trên và sự giúp đỡ tận tình của Ban giám hiệu Trƣờng Cao đẳng Cơ điện- Xây dựng và Nông lâm Trung bộ, chúng tôi tiến hành biên soạn mô đun: Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa để phục vụ cho đào tạo nghề Công nghệ ô tô hệ cao đẳng nghề
Trong quá trình biên soạn, mặc dù rất cố gắng, nhƣng không tránh khỏi những sơ suất, rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của độc giả để cải tiến trong những lần biên soạn sau
Để hoàn thành bộ tài liệu này, ngoài sự cố gắng của ban biên soạn, còn đƣợc sự giúp đỡ của Ban giám hiệu, cán bộ công nhân viên Trƣờng Cao đẳng Cơ điện- Xây dựng và Nông lâm Trung bộ Ban biên soạn xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, cán bộ công nhân viên Trƣờng Cao đẳng Cơ điện- Xây dựng và Nông lâm Trung Bộ đã tài trợ và hỗ trợ cho chúng tơi hồn thành bộ tài liệu này
Trang 21 Lịch sử và xu hƣớng phát triển của ô tô 5
2 Phân loại ô tô………………………………………………… 5
3.Cấu tạo chung về ô tô………………………………………… 6
BÀI 2: KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 10 1 Khái niệm động cơ đốt trong 10
2 Phân loại động cơ đốt trong 10
3 Cấu tạo chung của động cơ đốt trong 20
4 Các thuật cơ bản của động cơ đốt trong 21
5 Các thông số kỹ thuật của động cơ 23
BÀI 3: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ 4 KỲ VÀ 2 KỲ 29 1.Khái niệm về động cơ 4 kỳ 29
2 Động cơ xăng 4 kỳ 29
3.Động cơ diezel 4 kỳ 31
4.Một số nhận xét về nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ 35
5.So sánh ƣu nhƣợc điểm giữa động cơ diezel và động cơ xăng 36
BÀI 4: NH N DẠNG ĐỘNG CƠ 2 KỲ 38
1 Khái niệm động cơ 2 kỳ 38
2 Động cơ xăng 2 kỳ (động cơ 2 kỳ quét vòng) 38
3 Động cơ diezel 2 kỳ (động cơ 2 kỳ quét thẳng) 40
Trang 31 Sự làm việc của động cơ 4 kỳ có 4 xi lanh bố trí thẳng hàng 47
2 Sự làm việc của động cơ 4 kỳ có 6 xi lanh bố trí thẳng hàng 48
3 Sự làm việc của động cơ 4 kỳ 8 xi lanh bố trí hình chữ V
51
BÀI 6: NH N DẠNG SAI H NG VÀ MÀI M N C A CHI TI T
55
1 Khái niệm chung……………………………………………… 55
2 Nguyên nhân và các dạng hao mòn hƣ hỏng 55
3 Các biện pháp ngăn ngừa, hạn chế hao mòn hƣ hỏng của chi tiết Máy .
70
BÀI 7: PHƢƠNG PHÁP S A CH A VÀ CÔNG NGHỆ PH C HỒI CHI TI T B MÀI M N
72
1 Phƣơng pháp khôi phục và sửa chữa hƣ hỏng 72
2.Gia công trong sửa chữa……………………………………… 85
BÀI 8: LÀM SẠCH VÀ KIỂM TRA CHI
TI T
97
1 Làm sạch các chi tiết 97
Trang 4- Phát biểu đúng khái niệm, phân loại và lịch sử phát triển ô tô - Phát biểu đúng các loại ô tô và cấu tạo chung của ô tô - Nhận dạng đúng các bộ phận và các loại ô tô.
HỌ LÝ THUYẾT
3 Lịch sử và xu hướng phát triển của ô tô
Năm 1960 ngƣời Hà Lan đã chế tạo ra loại xe chạy bằng sức đẩy của gió nhƣ thuyền buồm hiện nay
Đến thế kỷ thứ 18 máy hơi nƣớc ra đời Loại máy này rất nhiều nhƣợc điểm: cồng kềnh, hiệu suất thấp…Trong thời gian này, ô tô vẫn không đi đƣợc trên đƣờng vòng, khúc khuỷu
Đến năm 1827 ngƣời ta đã chế tạo ra hộp vi sai Đến năm 1830 hộp số đầu tiên ra đời
Đến năm 1836 động cơ chạy bằng nhiên liệu diezel ra đời
Đến năm 1902 ô tô mới đƣợc chế tạo hàng loạt và đã đƣợc hồn thiện dần
Đến nay ngành ơ tơ khơng ngừng đƣợc phát triển cả về số lƣợng và chất lƣợng: tiện nghi, độ tin cậy và an toàn cao…
4 Phân loại ô tô
Trang 5trung bình (từ 2 đến 5 tấn), ơ tơ vận tải lớn (từ 5 đến 15 tấn) và ô tô vận tải rất lớn (trên 15 tấn) Loại ô tơ vận tải có sức chở rất lớn là loại có tính cơ động cao, chạy ở nơi khơng có đƣờng sá
- Loại ô tô chở ngƣời chia ra: ô tô con (ô tô du lịch) và ô tô khách (ô tô ca hay ô tô buýt)
- Theo dung tích làm việc của xi lanh động cơ, ơ tô con đƣợc chia ra thành loại ô tô con rất nhỏ (dung tích làm việc dƣới 1,2 lít), nhỏ (từ 1,2 đến 1,8 lít), trung bình (1,8 đến 3,5 lít) và lớn (trên 3,5 lít)
- Tùy theo chiều dài xe, ô tô khách đƣợc chia ra loại rất nhỏ (chiều dài xe dƣới 5 m), loại nhỏ (từ 6 đến 7,5 m), trung bình (8 đến 9,5 m), lớn (từ 10,5 đến 12 m) và rất lớn (từ 16,5 đến 24 m) Loại rất lớn gồm loại có hai hay ba toa nối với nhau bằng khớp bản lề
- Ơ tơ có các trục bánh đều là cầu dẫn động, gọi là ô tô có tính cơ động cao (tính việt dã cao) Các loại ô tô ấy dùng để chạy thƣờng xuyên trên các đƣờng xấu hoặc ở nơi chƣa có đƣờng sá
3 ấu tạo chung về ơ tơ
Mỗi ơ tơ gồm có ba phần chính: động cơ, satxi và thân xe (hình 1.1 và 1.2)
Động cơ là nguồn năng lƣợng cơ khí làm cho ơ tơ chuyển động
Trang 6H nh -2
Trang 7bánh có thể có ba cầu dẫn động
Phần di động của ô tô gồm khung xe, cầu trƣớc và cầu sau, cơ cấu treo (nhíp và giảm xóc) và bánh xe Ơ tơ con (hình 1.2) và ơ tơ khách, có thể khơng có khung; trƣờng hợp này, các bộ phận của ô tô đƣợc bắt chặt vào thân xe
Cơ cấu lái gồm vịng lái (vơ lăng hay tay lái) bảo đảm cho ô tô chạy theo đƣờng mà ngƣời lái mong muốn và hệ thống phanh
Thân xe dùng để chở hàng hóa, ngƣời lái xe và hành khách Đối với xe tải, thân xe bao gồm cả buồng lái (cabin) đặt sau động cơ
Ở phần lớn ô tơ, động cơ đặt phía trƣớc, mơ men xoắn đƣợc truyền tới bánh sau dẫn động Một số ô tô, động cơ đặt phía sau và bánh sau là bánh dẫn động Trong trƣờng hợp này, khơng có trục các đăng, nhƣ vậy có thể hạ thấp sàn xe và hạ thấp trọng tâm của ô tô Bề mặt của khoang dành cho hành khách cũng tăng lên
Tuy nhiên, ở những kiểu ô tô này, việc điều khiển động cơ và cơ cấu truyền động từ chỗ ngƣời lái sẽ phức tạp và việc phân phối khối lƣợng giữa cầu trƣớc và cầu sau sẽ khó đạt đƣợc tới mức hợp lý
Trang 8dẫn từ động cơ 1 qua ly hợp, hộp số 2, trục các đăng trung gian 3 tới hộp phân phối 4 Hộp này phân phối mô men xoắn cho các cầu dẫn động
H nh -3 âu hỏi ơn tập
1 Trình bày lịch sử và xu hƣớng phát triển của ơ tơ 2 Trình bày các cách phân loại ô tô
Trang 9trong
- Giải thích đƣợc các thuật ngữ và thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ - Nhận dạng đƣợc chủng loại, các cơ cấu và hệ thống của động cơ và xác định đƣợc ĐCT của pít tơng
HỌ LÝ THUYẾT
Khái ni m ộng c ốt trong Khái ni m ộng c nhi t
Động cơ là một loại máy biến đổi một dạng năng lƣợng nào đó thành cơ năng (cơng cơ học)
Động cơ biến đổi nhiệt năng thành cơ năng gọi là động cơ nhiệt
2 Định nghĩa ộng c ốt trong
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, trong đó quá trình cháy của nhiên liệu, quá trình tỏa nhiệt và quá trình biến đổi một phần nhiệt năng thành cơ năng đƣợc tiến hành ngay trong xi lanh động cơ
Động cơ đốt trong mà nhiệt năng đƣợc biến đổi thành cơng nhờ tác dụng của áp suất khí cháy lên pít tơng trong xi lanh thì đƣợc gọi là động cơ đốt trong kiểu pít tông Động cơ đốt trong, mà nhiệt năng đƣợc biến đổi thành cơng nhờ tác dụng của dịng khí có vận tốc lớn lên các cánh tuốc bin thì đƣợc gọi là động cơ đốt trong kiểu tuốc bin Giáo trình này chủ yếu đề cập đến loại động cơ đốt trong kiểu pít tơng
2 Phân loại ộng c ốt trong
Động cơ đốt trong đƣợc phân loại theo các đặc điểm sau:
Trang 10- Động cơ dùng nhiên liệu lỏng nặng (diezel) - Động cơ dùng nhiên liệu khí ga
- Động cơ dùng nhiên liệu hỗn hợp (nhiên liệu khí là nhiên liệu chính, nhiên liệu lỏng dùng lúc khởi động và làm mồi cho nhiên liệu khí) Động cơ này gọi là động cơ ga rô diezel
- Động cơ đa nhiên liệu: loại động cơ này dùng nhiều loại nhiên liệu (xăng, dầu hỏa, diezel…)
2 3 Phân loại theo phư ng pháp tạo hỗn hợp
- Động cơ tạo hỗn hợp bên ngoài: Hỗn hợp cháy (nhiên liệu- khơng khí) đƣợc tạo thành ở bên ngoài xi lanh Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng trong động cơ cácbuaratơ, động cơ phun xăng vào ống nạp
- Động cơ tạo hỗn hợp bên trong: Trong động cơ loại này, hỗn hợp nhiên liệu- khơng khí đƣợc tạo thành ở bên trong xi lanh Nó đƣợc sử dụng ở động cơ diezel, động cơ phun xăng vào xi lanh
2.4 Phân loại theo phư ng pháp ốt cháy hỗn hợp công tác
- Động cơ đốt cháy cƣỡng bức: Động cơ xăng, động cơ khí ga Nguồn đốt cháy cƣỡng bức ở đây là tia lửa điện
- Động cơ đốt cháy bằng cầu giữ nhiệt - Động cơ tự bốc cháy (động cơ diezel)
Trang 112.5 Phân loại theo dạng của chu tr nh công tác
- Động cơ làm việc theo chu trình đẳng tích: Động cơ xăng, động cơ khí ga - Động cơ làm việc theo chu trình đẳng áp: Động cơ diezel cổ điển
- Động cơ làm việc theo chu trình hỗn hợp: Động cơ diezel hiện đại
2 6 Phân loại theo phư ng pháp nạp
- Động cơ không tăng áp: Khí nạp đƣợc nạp vào xi lanh dƣới áp suất khí quyển Po
- Động cơ tăng áp: Khí nạp đƣợc nạp vào xi lanh với áp suất lớn hơn áp suất khí quyển: Pn > Po
2.7 Phân loại theo kết cấu ộng c
Theo số xi lanh - Động cơ 1 xi lanh - Động cơ nhiều xi lanh Theo cách bố trí xi lanh
- Động cơ có các xi lanh bố trí thành một hàng (thẳng đứng, nằm ngang, nằm nghiêng)
- Động cơ có các xi lanh bố trí thành 2 hàng kiểu chữ V (hình 2-1a) hoặc song song (hình 2-1b)
Trang 12H nh 2-1
Trang 13H nh 2-4
Trang 14H nh 2-6
Trang 15+ Một hàng với 2 trục khuỷu (hình 2-4)
+ Hai hàng kiểu chữ V với 3 trục khuỷu (hình 2-5) + Hình tam giác với 3 trục khuỷu (hình 2-6)
+ Hình tứ giác với 4 trục khuỷu (hình 2-7) + Hình lục giác với 6 trục khuỷu (hình 2-8)
2 8 Phân loại theo khả năng thay ổi chiều quay ộng c
- Động cơ chỉ quay 1 chiều: Trong trƣờng hợp này ngƣời ta quy ƣớc nhƣ sau:
+ Động cơ quay phải: tức là nếu dừng ở phía bánh đà ta nhìn thấy trục khuỷu quay cùng chiều kim đồng hồ (nếu là động cơ tàu thuỷ ta phải đứng ở phía đi tàu)
Trang 16Mức độ cao tốc của động cơ đƣợc đánh giá qua vận tốc trung bình của pít tơng (Cm)
Cm = S.n/30 (m/s) Trong đó:
S: Hành trình của pít tơng (m)
n: Tốc độ quay của trục khuỷu (vịng/phút) - Nếu Cm < 6 m/s thì động cơ gọi là tốc độ thấp
- Nếu Cm = (6- 9) m/s thì động cơ gọi là tốc độ trung bình - Nếu Cm = (9- 13) m/s thì động cơ gọi là cao tốc
- Nếu Cm > 13 m/s thì động cơ gọi là siêu cao tốc
2 0 Phân loại theo công dụng ộng c
- Động cơ tĩnh tại dùng ở các nhà máy nhiệt điện, dùng dẫn động bơm nƣớc,…
- Động cơ tàu thủy: bao gồm động cơ chính và động cơ dẫn động các thiết bị phụ
- Động cơ đầu máy (tàu hỏa) - Động cơ ô tô và máy kéo
- Động cơ đặt trên các máy lâm nghiệp, nông nghiệp và xây dựng…
2 Phân loại theo phư ng pháp làm mát ộng c
- Động cơ làm mát bằng chất lỏng - Động cơ làm mát bằng khí
Trang 17không thay đổi
- Động cơ điều chỉnh hỗn hợp: tức là muốn thay đổi tải cho động cơ, ngƣời ta thay đổi cả chất và lƣợng hỗn hợp công tác đi vào xi lanh (động cơ cácbuaratơ, động cơ khí ga)
Hình vẽ 2-9; 2-10; 2-11; 2-12 là kết cấu và kích thƣớc của động cơ D85 đặt trên máy ũi KOMATSU
Hình 2-9 Mặt cắt ngang động cơ D85
Trang 19sau:
- Hệ thống cố định
- Cơ cấu trục khuỷu- thanh truyền: cơ cấu này dùng để thực hiện chu trình cơng tác của động cơ
- Cơ cấu phân phối khí: cơ cấu này dùng để thực hiện q trình trao đổi khí
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Hệ thống làm mát: Hệ thống này dùng để ổn định trạng thái nhiệt của động cơ
- Hệ thống bôi trơn
Trang 20(4) quay thì pít tơng (2) sẽ chuyển động tịnh tiến trong xi lanh (1) nhờ thanh truyền (3) và ngƣợc lại Cơ cấu này đƣợc dùng để thực hiện chu trình công tác của động cơ đốt trong kiểu pit tông
Hình 2-13 Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu- thanh truyền 4 2 Định nghĩa iểm chết trên và iểm chết dưới
4 2 Điểm chết trên (Đ T): là điểm ứng với vị trí của đỉnh pít tơng trong
xi lanh khi pít tơng xa tâm trục khuỷu nhất
4 2 2 Điểm chết dưới (Đ D): là điểm ứng với vị trí của đỉnh pít tơng trong
xi lanh khi pít tơng gần tâm trục khuỷu nhất
Trang 21chết dƣới, đƣợc tính:
S= 2R
Trong đó R là bán kính tay quay của trục khuỷu
4 4 Thể tích buồng cháy (Vc)
Thể tích buồng cháy là phần thể tích trong xi lanh tạo thành giữa đỉnh pít tơng và nắp máy khi pít tơng ở điểm chết trên Trong một chu trình cơng tác, thể tích buồng cháy là thể tích nhỏ nhất của xi lanh
4 5 Thể tích buồng cơng tác (Vh)
Thể tích buồng cơng tác là phần thể tích trong xi lanh tạo thành giữa đỉnh pít tơng và nắp máy khi pít tơng ở điểm chết dƣới
4 6 Thể tích làm vi c của xi lanh (Vs)
Là phần thể tích trong xi lanh giới hạn bỡi điểm chết trên và điểm chết dƣới Nó đƣợc xác định bằng cơng thức: Vs= πD2.S/4 Trong đó: D là đƣờng kính xi lanh S là hành trình pít tơng π= 3,14 Vs = Vh – Vc4 7 Tỷ số nén (ε)
Tỷ số nén là tỷ số giữa thể tích buồng cơng tác và thể tích buồng cháy của động cơ
Tỷ số nén đƣợc tính bằng cơng thức:
Trang 22thải) lặp lại có chu kỳ trong xi lanh động cơ, nhờ đó nhiệt tỏa ra do đốt cháy nhiên liệu đƣợc biến đổi thành cơng gọi là chu trình cơng tác
4 9 Kỳ
Một phần của chu trình cơng tác xảy ra khi pít tơng chuyển động từ điểm chết này đến điểm chết kia gọi là một kỳ
4 0 Động c 4 kỳ và 2 kỳ
Động cơ 4 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác đƣợc hồn thành trong 4 hành trình pít tơng tƣơng ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu
Động cơ 2 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác đƣợc hồn thành trong 2 hành trình của pít tơng tƣơng ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu
4 Hỗn hợp cháy và khí nạp
Hỗn hợp của khơng khí với hơi nhiên liệu gọi là hỗn hợp cháy
Khơng khí hoặc hỗn hợp cháy đi vào xi lanh của động cơ trong một chu trình cơng tác gọi là khí nạp
4 2 Khí thải- khí sót
Sản phẩm cháy đƣợc thải ra khỏi xi lanh trong một chu trình cơng tác của động cơ gọi là khí thải Lƣợng sản phẩm cháy khơng bị đẩy ra khỏi xi lanh của động cơ sau khi q trình thải kết thúc gọi là khí sót
4 3 Hỗn hợp công tác
Hỗn hợp giữa khí nạp và khí sót gọi là hỗn hợp cơng tác của động cơ
5 ác thông số kỹ thuật của ộng c
Trang 235 ông suất chỉ thị của một chu tr nh Li
Khi hoạt động, phía trên pít tơng ln ln có áp suất tuyệt đối P của mơi chất trong xi lanh đẩy pít tơng xuống và áp suất khí thể bên dƣới các te đẩy pít tơng lên Phần lớn động cơ đốt trong, các te đƣợc nối thơng với áp suất khí trời P0 Hợp lực khí thể từ hai phía (trên và dƣới) đẩy pít tơng trong xi lanh sẽ là:
Fp = (p – p0).π.D2/4 (5.1) Trong đó: D (m): đƣờng kính xi lanh
Hợp lực Fp đẩy pít tơng chuyển dịch vi lƣợng hành trình dS sẽ tạo ra
vi lƣợng công dLi theo biểu thức:
dLi = Fp.dS = (p – p0).π.D2/4.dS = (p – p0).dV (5.2) Trong đó: dV = π.D2/4.dS là vi lƣợng biến thiên cơng tác
Tích phân biểu thức (5.2) theo một chu trình sẽ tìm đƣợc diện tích công chỉ thị Li, do áp suất của môi chất trực tiếp đẩy pít tơng tạo ra
Trang 24Diện tích đồ thị cơng của động cơ hai kỳ chỉ có một phần diện tích của kỳ nén và cháy- giãn nở (hình 2-16b)
Trên đồ thị p-V, nếu tung độ mp có đơn vị là (Mpa/mm) và hồnh độ
mv có đơn vị là (m3/mm) thì cơng chỉ thị của chu trình là: Li = f mp.mv (MN.m)
Trên thực tế phần công F(-) trên đồ thị hình 2-16a chỉ bằng khoảng
vài phần nghìn so với phần cơng dƣơng của chu trình F(+), nên khi tính Li
thƣờng coi F(-) = 0 và do đó f = F(+) và thƣờng coi diện tích đồ thị công là do đƣờng nén ac và đƣờng cháy giãn nở czb tạo thành, lúc đó diện tích đồ
thị cơng f = f(aczba) (hình 2.12) và cơng chỉ thị Li sẽ bằng công kỳ cháy-
giãn nở Lczb trừ đi công kỳ nén Lac ( Li = Lczb - Lac)
5 2 Áp suất chỉ thị trung b nh pi
Áp suất chỉ thị trung bình pi là áp suất không đổi, giả thiết nếu pi tác dụng đẩy pít tơng chạy một hành trình S sẽ đƣợc một lƣợng công vừa bằng công chỉ thị Li của chu trình Với định nghĩa đó sẽ có (hình 2-17):
pi.π.D2/4.S = Li = Lczb - Lac
hoặc pi = Li/Vh - Lczb/Vh - Lac/Vh
pi = p2 – p1 (5.3) Trong đó: p1 là áp suất trung bình kỳ nén
p2 là áp suất trung bình của kỳ cháy- giãn nở
Theo biểu thức (5.3), áp suất chỉ thị trung bình pi cịn là cơng chỉ thị của một chu trình quy về một đơn vị của thể tích cơng tác
Nếu Li tính bằng N.m, Vh tính bằng m3 thì pi tính bằng pa (N/m2)
5.3.Công suất chỉ thị Ni
Công suất chỉ thị của động cơ chính là do các cơng chỉ thị Li của các
xi lanh tạo ra trong một giây
Trang 25τ là số kỳ của một chu trình (số hành trình trong một chu trình) m là số chu trình của một xi lanh trong một giây
Sẽ đƣợc: m = 2n/60τ = n/30τ (chu trình/giây) (5.4)
Nếu i là số xi lanh của động cơ, sẽ tính cơng suất chỉ thị Ni (w) của
động cơ nhƣ sau:
Ni = pi.Vh.i.n/30.τ (5.5) Trong đó Vh tính bằng m3, pi tính bằng Pa
Nếu Vh tính bằng 1 và pi tính bằng MPa (MN/m2) thì biểu thức (5.5) sẽ cho Ni tính bằng KW
5 4 ơng suất có ích Ne
Cơng suất có ích Ne của động cơ đƣợc phát ra từ đuôi trục khuỷu để từ
đó truyền năng lƣợng đến máy cơng tác Cơng suất có ích Ne nhỏ hơn cơng
suất chỉ thị Ni Hiệu số (Ni - Ne) là công suất tổn hao cơ giới Nm dùng để khắc phục mọi lực cản trong nội bộ động cơ khi máy hoạt động bao gồm:
Công tiêu hao do ma sát giữa các bề mặt của các cặp chi tiết có chuyển động tƣơng đối
Cơng dẫn động cơ cấu phân phối khí (trục cam)
Cơng dẫn động bơm nƣớc, bơm dầu, bơm nhiên liệu, quạt gió,…đảm bảo cho các hệ thống trong động cơ hoạt động
Tổn thất cho các hành trình “bơm” trong chu trình công tác của động cơ bốn kỳ, hoặc dẫn động bơm khí quét của động cơ hai kỳ
Mối quan hệ giữa Ne, Ni, Nm là:
Ne = Ni - Nm (5.6)
Tỉ số giữa Ne và Ni đƣợc gọi là hiệu suất cơ giới ηm, thể hiện số phần năng lƣợng trong công suất chỉ thị chuyển thành cơng suất có ích Ne:
Trang 26Nếu gọi pe là áp suất có ích trung bình, thì giữa pe và pi có mối liên hệ sau: pe = pi ηm (5.8) Từ (5.5), (5.7) và (5.8) ta tìm đƣợc: Ne = ηm Ni = pe Vh i.n/30τ (kW) (5.9) Trong đó pe (Mpa), Vh (1), n (vịng/phút) 5.5.Mơ men Me
Mơ men Me ở đầu ra của trục khuỷu đƣợc xác định trên băng thử động
cơ Giữa Me và Ne có mối liên hệ sau:
Me = Ne /ω = Ne 60/2π.n = 9,55Ne/n (nm) (5.10) Trong đó: Ne (W) là cơng suất có ích
n (vòng/phút): tốc độ động cơ Thay (5.9) vào (5.10) ta đƣợc;
Pe = π.τ.Me/i.Vh (5.11) Trong đó: pe (Pa), Vh (m3), n (vòng/phút), Me (Nm)
5 5 Hi u suất và tính kinh tế của ộng c
Hiệu suất có ích ηe là tỉ số giữa nhiệt lƣợng chuyển thành cơng có ích chia cho nhiệt lƣợng cấp cho động cơ, do số nhiên liệu đƣợc đốt cháy bên trong xi lanh tạo ra Hai loại nhiệt lƣợng trên cần đƣợc xác định trong cùng khoảng thời gian thí dụ 1 giây, 1 chu trình…
Nếu tính cho 1 giây ta có:
ηe = Ne/Gnl.Qtk (5.12)
Trong đó: Gnl (kg/s) là số nhiên liệu cấp cho động cơ trong 1 giây; Qtk (j/kg) là nhiệt trị thấp của 1 kg nhiên liệu, Ne (W) là công suất có ích của động cơ
Suất tiêu hao nhiên liệu ge (kg/w.h) là số lƣợng nhiên liệu tiêu hao cho 1 W trong 1 giây, thể hiện tính kinh tế của động cơ
Trang 27Thay (5.13) vào (5.12) ta đƣợc:
ηe = 1/ge.Qtk (5.14)
Trên thực tế: Gnl thƣờng đƣợc tính theo kg/h; cơng suất Ne (kW); ge
(g/kW.h); Qtk (Mj/kg) Vì vậy các biểu thức (5.13) và (5.14) trở thành: Ge = Gnl.103/Ne (g/kW.h) (5.15)
Và ηe = 3,6.103/ge.Qtk (5.16)
Hiệu suất chỉ thị ηi của động cơ là tỉ số giữa nhiệt lƣợng chuyển thành công chỉ thị Ni (W) và nhiệt độ cấp cho động cơ trong 1 giây Tƣơng tự ηi sẽ có:
ηi = Ni/Gnl.Qtk (5.17) hoặc ηi = 1/gi.Qtk (5.18)
Trong đó gi là suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị; gi = Gnl/Ni (kg/W.s) (5.19) Nhờ (5.13) và (5.19) ta đƣợc: ge.Ne = gi.Ni = GnlTừ đó ta tìm đƣợc: gi = ge.Ne/Ni = ge ηm (5.20) Thay (5.20) vào (5.18) và nhờ (5.14) sẽ đƣợc: ηi = ηe/ηm (5.21)
Trên thực tế ηi của động cơ chủ yếu phụ thuộc tỉ số nén ε và chất lƣợng quá trình cháy của động cơ
âu hỏi ôn tập
1 Động cơ nhiệt là gì? Động cơ đốt trong là gì? 2 Trình bày các cách phân loại động cơ đốt trong 3 Trình bày cấu tạo chung của động cơ đốt trong
Trang 28BÀI 3: NGUY N LÝ L M VIỆ ĐỘNG Ơ 4 KỲ V 2 KỲ
M TI U A I:
Học xong bài này học viên có khả năng:
- Phát biểu đúng khái niêm về động cơ bốn kỳ, mô tả đƣợc các chi tiết trên sơ đồ cấu tạo của động cơ, trình bày đúng nguyên lý hoạt động của động cơ bốn kỳ qua đồ thị phân phối khí
- So sánh đƣợc ƣu nhựơc điểm giữa động cơ diesel và động cơ xăng - Xác định đúng hành trình hoạt động thực tế trên động cơ
HỌ LÝ THUYẾT
Khái ni m về ộng c 4 kỳ
Động cơ 4 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác đƣợc hồn thành trong 4 hành trình pít tơng tƣơng ứng với 2 vịng quay của trục khuỷu
2 Động c xăng 4 kỳ
Hình 3-1 Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ
Trang 29Động cơ xăng 4 kỳ là một loại động cơ dùng nhiên liệu là xăng, mà một chu trình cơng tác của nó đƣợc thực hiện sau 2 vòng quay của trục khuỷu, ứng với 4 hành trình lên, xuống của pít tơng Nó làm việc theo thứ tự các kỳ: kỳ hút, kỳ nén, kỳ cháy giãn nở và kỳ xả
a Kỳ thứ nhất- kỳ hút (h nh 3-1)
Nửa vòng quay thứ nhất của trục khuỷu, pít tơng đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dƣới Khi đó, nhờ hệ thống phân phối khí làm cho xú páp nạp mở ra, xú páp thải đóng lại Hỗn hợp khí (gồm xăng và khơng khí) đƣợc tạo thành trong cácbua ratơ (bộ chế hịa khí) qua xú páp nạp đƣợc nạp vào buồng công tác của động cơ là do sự chênh lệch áp suất giữa khí trời và áp suất trong buồng cơng tác của động cơ
Cuối q trình nạp, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng: Pa = (0,8- 0,9) kG/cm2
Ta = (320- 370) 0K
b Kỳ thứ hai- kỳ nén
Nửa vòng quay tiếp theo của trục khuỷu, pít tơng đi từ điểm chết dƣới lên điểm chết trên Khi đó cả 2 xú páp nạp và thải đều đóng kín và do đó hịa khí trong buồng cơng tác của động cơ đƣợc nén lại đến áp suất cao
Cuối kỳ nén, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng: Pc = (5- 15) kG/cm2
Tc = (600- 700) 0K
c Kỳ thứ ba- kỳ cháy giãn nở
Trang 30Khi hỗn hợp đƣợc đốt cháy, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng:
Pz = (25- 59) kG/cm2Tz = (2000- 2700) 0K
d Kỳ thứ tư- kỳ xả
Do lực quán tính làm cho trục khuỷu quay nốt nửa vòng cuối của vịng quay thƣ hai đẩy pít tông từ điểm chết dƣới lên điểm chết trên Khi đó nhờ hệ thống phân phối khí, xú páp nạp đóng kín và xú páp thải mở ra Khí đã cháy đƣợc pít tơng đẩy ra ngồi qua cửa của xú páp thải
Nhƣ vậy, động cơ đã hoàn thành một chu trình cơng tác Do qn tính của trục khuỷu và bánh đà làm cho động cơ làm việc lập lại từ đầu các chu trình tiếp theo, động cơ làm việc đƣợc liên tục Cuối quá trình giãn nở, khi xú páp thải chƣa mở, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng:
Pb = (4- 6) kG/cm2Tb = (1300- 1700) 0K
Cuối quá trình thải, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng: Pn = (1,1- 1,2) kG/cm2
Tn = (900- 1200) 0K
3 Động c diezel 4 kỳ
Động cơ diezel 4 kỳ là loại động cơ đốt trong dùng nhiên liệu là diezel, một chu trình cơng tác của động cơ ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu hay 4 hành trình lên, xuống của pít tơng động cơ làm việc theo thứ tự của các kỳ: Kỳ hút, kỳ nén, kỳ nổ, kỳ xả
a Kỳ thứ nhất- kỳ hút (nạp)
Trang 31phối khí, xú páp nạp (1) mở ra còn xú páp thải (3) đóng kín Do pít tơng đi xuống nên trong xi lanh (4) có độ chân khơng, khí nạp đƣợc hút vào xi lanh
Hình 3-2 Nguyên lý làm việc của động cơ diezel 4 kỳ
qua cửa của xú páp (1) Đối với động cơ diezel, khí nạp là khơng khí đƣợc lọc sạch nhờ bầu lọc khơng khí đặt ở đầu ống nạp
Trang 32trục khuỷu từ điểm 1 đến điểm chết trên gọi là góc mở sớm của xú páp nạp và ký hiệu là φ2
a Kỳ thứ 2- Kỳ nén và bắt ầu cháy
Nửa vòng quay thứ 2 của trục khuỷu, pít tơng chuyển động từ điểm chết dƣới đến điểm chết trên Khi đó cả 2 xú páp nạp và xả đều đóng, nên hỗn hợp cơng tác bị nén, do bị nén nên áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp công tác tăng lên cao Trƣớc khi pít tơng đến điểm chết trên (điểm C1 trên hình 3-2b), nhiên liệu lỏng đƣợc phun vào buồng cháy ở dạng sƣơng mù qua vòi phun (2) Nhiên liệu ở dạng sƣơng mù sau khi gặp khơng khí có áp suất và nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Sự cháy của nhiên liệu trong buồng cháy sẽ làm
cho nhiệt độ và áp suất tăng lên rất lớn Góc quay của trục khuỷu từ điểm C1
đến điểm chết trên gọi là góc phun sớm của nhiên liệu (ký hiệu θ)
b Kỳ thứ 3- kỳ cháy và giãn nở
Trong thời gian kỳ thứ 3 pít tơng chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dƣới (hình 3-2c) Thời kỳ đầu của kỳ này quá trình cháy vẫn xảy ra mãnh liệt, nhiệt độ và áp suất khí trong xi lanh tăng cao đẩy cho pít tơng chuyển động nhanh xuống điểm chết dƣới Vào cuối kỳ giãn nở trƣớc khi pít tơng đến điểm chết dƣới, xú páp xả mở ra (điểm 3) Góc quay của trục khuỷu từ điểm 3 đến điểm chết dƣới gọi là góc mở sớm của xú páp xả (ký hiệu φ3)
c Kỳ thứ tư- Kỳ thải (xả)
Trang 33tông lên đến điểm chết trên (điểm 4) Góc quay của trục khuỷu từ điểm chết trên đến điểm 4 gọi là góc đóng muộn của xú páp thải (ký hiệu φ4)
Khi quá trình thải kết thúc, thì chu trình cơng tác coi nhƣ đã hồn thành và sau đó một chu trình khác lại bắt đầu
Nhƣ vậy, trong 4 kỳ của một chu trình cơng tác của động cơ chỉ có một kỳ thứ 3 là kỳ sinh cơng, cịn 3 kỳ cịn lại đều tiêu thụ cơng Ở kỳ thứ 3 do áp suất khí cháy cao đẩy pít tông đi xuống nhanh thông qua thanh truyền làm trục khuỷu quay với tốc độ cao và truyền lực ra ngồi
Tập hợp các góc φ1, φ2, φ3, φ4 biểu di n trên đồ thị trịn (hình I.4) gọi là đồ thị pha phân phối khí Tổng góc φ1 và φ2 gọi là độ trùng của xú páp, vì trong thời gian đó cả 2 xú páp đều mở
Cuối quá trình nạp, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh của động cơ vào khoảng:
Pa = (0,8- 0,9) kG/cm2Ta = (320- 370) 0K
Cuối quá trình nén, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh vào khoảng: Pc = (28- 40) kG/cm2
Tc = (800- 1000) 0K
Khi nhiên liệu cháy làm cho áp suất và nhiệt độ trong xi lanh tăng lên: Pz = (40- 80) kG/cm2
Tz = (1600- 2200) 0K
Cuối quá trình giãn nở, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh giảm xuống: Pzc = (2,5- 5) kG/cm2
Tzc = (900- 1200) 0K
Kỳ xả, áp suất và nhiệt độ trong xi lanh giảm xuống: Pn = (1,1- 1,2) kG/cm2
Trang 344 Một số nhận xét về nguyên lý làm vi c của ộng c 4 kỳ
Qua nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ, chúng ta rút ra một số nhận xét sau đây:
- Chu trình cơng tác của động cơ 4 kỳ đƣợc hoàn thành sau 2 vòng quay của trục khuỷu
- Trong 4 kỳ: hút, nén, cháy giãn nở, xả thì chỉ có một kỳ sinh cơng là kỳ thứ ba, còn các kỳ khác là kỳ tiêu thụ cơng
- Thời điểm đóng mở các xu páp nạp, thải, thời điểm phun nhiên liệu hoặc phóng tia lửa điện không trùng với các điểm chết Pha phân phối khí đƣợc biểu thị trên hình 3-3
Hình 3-3 Đồ thị pha phân phối khí
Trang 35ảng 3-1
Cơ cấu phân phối khí Động cơ khơng tăng áp Động cơ có tăng áp
Mở Đóng Mở Đóng Xú páp nạp 15- 300Trƣớc ĐCT 10- 300Sau ĐCD 0- 800Trƣớc ĐCT 20- 400Sau ĐCD Xú páp thải 35- 450Trƣớc ĐCD 10- 200Sau ĐCT 40- 550Trƣớc ĐCD 40- 500Sau ĐCT Góc phun nhiên liệu
10- 300Trƣớc ĐCT ĐCT 10- 200Trƣớc ĐCT ĐCT
5 So sánh ưu nhược iểm giữa ộng c diezel và ộng c xăng
Nếu 2 động cơ xăng và diezel có cùng chu trình cơng tác, cùng đƣờng kính xi lanh, cùng tốc độ vòng quay trục khuỷu, cùng số xi lanh thì:
- Động cơ diezel có cơng suất lớn hơn vì có hệ số nạp cao hơn, áp suất cuối kỳ nén và đầu kỳ cháy giãn nở cao hơn
- Động cơ diezel khi làm việc ít bị hƣ hỏng vặt hơn, vì động cơ xăng cịn có hệ thống điện nên d bị hỏng vặt do hệ thống điện gây ra
- Động cơ diezel sử dụng nhiên liệu rẻ tiền hơn, khi sử dụng không độc hại bằng động cơ xăng
Trang 36- Động cơ diezel có trọng lƣợng lớn hơn, vì cơng suất lớn nên các chi tiết phải có kích thƣớc lớn hơn so với động cơ xăng Khi làm việc động cơ diezel sinh ra tiếng ồn lớn và nhiều hơn so với động cơ xăng
- Thông thƣờng động cơ diezel có tốc độ vịng quay của trục khuỷu nhỏ hơn so với động cơ xăng
- Giá thành chế tạo ban đầu của động cơ diezel cao hơn động cơ xăng
âu hỏi ôn tập
1 Động cơ 4 kỳ là gì?
Trang 37BÀI 4: NH N DẠNG ĐỘNG Ơ 2 KỲ M TI U A I:
Học xong bài này, học viên có khả năng:
- Phát biểu đúng khái niêm về động cơ hai kỳ, mô tả đƣợc các chi tiết trên sơ đồ cấu tạo của động cơ, trình bày đúng nguyên lý hoạt động của động cơ hai kỳ qua đồ thị phân phối khí
- So sánh đƣợc ƣu nhực điểm giữa động cơ bốn kỳ và hai kỳ - Xác định đúng hành trình hoạt động thực tế trên động cơ
HỌ LÝ THUYẾT
3 Khái ni m ộng c 2 kỳ
Động cơ 2 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác đƣợc hồn thành trong 2 hành trình của pít tơng tƣơng ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu
4 Động c xăng 2 kỳ ( ộng c 2 kỳ quét vòng)
Động cơ 2 kỳ quét vòng là một loại động cơ mà trong một vòng quay của trục khuỷu ứng với hai hành trình lên, xuống của pít tơng thì nó hồn thành một chu trình cơng tác (hút- nén- cháy giãn nở và quét thải) Loại này hỗn hợp khí cháy đƣợc hút vào trong hộp trục khuỷu và đƣợc pít tơng đẩy qua cửa nạp vào buồng cơng tác (van nạp tạo thành do các lỗ trên thành xi lanh và pít tơng) Nói chung động cơ 2 kỳ qt vịng dùng nhiên liệu là xăng và có cơng suất thấp
Hình 4-1 Biểu thị nguyên lý làm việc của động cơ 2 kỳ quét vòng dùng nhiên liệu là xăng
Xi lanh và hộp trục khuỷu là một khối thống nhất và đƣợc chia làm hai nửa do pít tơng ngăn cách Phần trên B và phần dƣới A có đƣờng thông với nhau gọi là cửa quét
Trang 38Hình 4-1 Nguyên lý làm việc của động cơ 2 kỳ quét vòng
1.Bugi; 2.Xi lanh; 3 Pít tơng; 4 Cửa thải 5 Cửa nạp; 6 Cửa quét; 7 Hộp trục khuỷu
Nửa vòng quay thứ nhất của trục khuỷu, pít tơng chuyển động từ điểm chết dƣới lên điểm chết trên, thể tích phần A tăng lên làm cho áp suất trong hộp trục khuỷu giảm xuống Khi đó hỗn hợp khí cháy (xăng, khơng khí và dầu bơi trơn) đƣợc hịa trộn từ bộ chế hòa khí phun vào buồng trục khuỷu qua cửa nạp (5) (Khi vào hộp trục khuỷu, hỗn hợp khí cháy đƣợc xốy trộn nên chất lƣợng hịa tan đƣợc tốt hơn) Lúc này pít tơng tiến hành thải nốt khí và quét khí thải ra khỏi xi lanh, đồng thời nạp hỗn hợp khí cháy và tiến hành nén
Trang 39và cửa thải (4) gọi là thời kỳ qt thải Khi pít tơng đã bịt kín cửa nạp và cửa thải là q trình nén bắt đầu cho đến khi pít tơng đến điểm chết trên Ở cuối kỳ nén, nhờ có hệ thống đánh lửa bugi phóng tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp cháy trong buồng cháy
b Kỳ thứ hai- cháy giãn nở và nạp hỗn hợp cháy (h nh 4-1b)
Khi hỗn hợp cháy đƣợc tia lửa điện đốt cháy làm cho nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy tăng lên (P = 30 kG/cm2) đẩy pít tông từ điểm chết trên xuống điểm chết dƣới (Đây là thời kỳ sinh công của động cơ), đồng thời làm cho thể tích phần A nhỏ lại Khi cửa nạp (5) đƣợc đóng kín sẽ làm cho áp suất trong hộp trục khuỷu tăng lên, đến khi pít tơng mở cửa nạp và cửa thải ra, khí cháy qua cửa thải ra ngoài và hỗn hợp cháy từ hộp trục khuỷu qua cửa (6) đƣợc đẩy vào buồng công tác Chính luồng hỗn hợp nạp này lại làm nhiệm vụ đẩy khí thải ra ngồi Thời kỳ này gọi là nạp và thải
Thời kỳ quét thải đƣợc thực hiện từ khi pít tơng bắt đầu mở cửa nạp và cửa thải cho tới khi pít tơng xuống điểm chết dƣới
Quá trình cứ thế lập lại từ đầu làm cho động cơ hoạt động đƣợc liên tục Động cơ 2 kỳ quét vòng dùng nhiên liệu xăng đƣợc dùng nhiều trong các loại động cơ khởi động của động cơ D54; D48….các loại động cơ có cơng suất nhỏ đặt trên xe máy
3 Động c diezel 2 kỳ ( ộng c 2 kỳ quét thẳng)
Động cơ 2 kỳ quét thẳng hoàn thành một chu trình cơng tác trong vòng 1 vòng quay của trục khuỷu ứng với 2 hành trình của pít tơng Thơng thƣờng các lỗ trong xi lanh cùng với pít tơng tạo thành van trƣợt làm nhiệm vụ nạp khí cho động cơ làm việc còn van xả dùng xú páp
Trang 40đƣợc bơm tăng áp đẩy vào với áp suất cao hơn áp suất khí quyển Động cơ 2 kỳ quét thẳng thƣờng dùng nhiên liệu là diezel và có cơng suất lớn nhƣ động cơ Max200…Ngun lý làm việc của nó đƣợc giới thiệu trên hình 4-2
Hình 4-2 Nguyên lý làm việc của động cơ diezel 2 kỳ
4 Vòi phun; 2 Xú páp thải; 3 Cửa quét 4 Bơm tăng áp; 5 Pít tơng
a Kỳ thứ nhất