Nghiên cứu thiết lập mô hình động cơ v6 phục vụ dạy học tại bộ môn kỹ thuật ô tô

Để tránh vung dầu nhiều quá, đầu dưới của thanh truyền không được chạm vào mặt thoáng của dầu, trong quá trình chuyển động quay... HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Hệ thống truyền lực có chức năng ti

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ V6

Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tức là loại máy có chức năng biến đổi nhiệt năng thành cơ năng Nhiên liệu được đốt cháy trực tiếp trong không gian công tác của của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng

Động cơ đốt trong có thể được phân loại theo các tiêu chí khác nhau Căn cứ vào nguyên lý hoạt động, có thể chia động cơ đốt trong được chia thành các loại: động cơ phát hỏa bằng tia lửa, động cơ diesel, động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ

Bảng 1.1: Phân loại tổng quát động cơ đốt trong

Loại nhiên liệu

- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ bay hơi như xăng, alcohol, benzol…

- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bay hơi như: gas oil, mazout…

Phương pháp nạp khí mới vào

không gian công tác

- Động cơ tăng áp

- Động cơ không tăng áp

Đặc điểm kết cấu - Động cơ một hàng xylanh; động cơ hình sao; hình

chữ V, W, H,…

Theo tính năng - Động cơ thấp tốc, trung tốc và cao tốc

- Động cơ công suất nhỏ, trung bình và lớn

Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu

tự phát hỏa khi được phun vào buồng đốt chứa không khí bị nén đến áp suất và nhiệt độ đủ cao Nhiên liệu phổ biến nhất là diesel

Động cơ 4 kỳ là loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston

Động cơ 2 kỳ là loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 2 hành trình piston

Tuy có hình dáng bên ngoài, kích thước và số lượng các chi tiết rất khác nhau, nhưng tất cả các động cơ đốt trong đều có các bộ phận và hệ thống cơ bản sau đây:

Về cơ bản, đường viền ngoài của bộ khung động cơ quyết định những kích thước chủ yếu của động cơ

1.2.1 NẮP XYLANH

Nắp xylanh đậy kín một đầu, cùng với piston và xylanh tạo thành buồng cháy Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xilanh như: vòi phun, cụm xupap, … đòn gánh xupap, ngoài ra, trên nắp xylanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn… do đó kết cấu của nắp xylanh rất phức tạp

Nắp xylanh làm việc trong điều kiền rất xấu như phải chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, ăn mòn hóa học nhiều Ngoài ra khi lắp ráp, lắp xylanh chịu ứng suất nén khi siết chặt bu lông hoặc gujông

1

2

3

4

Có thể nói nắp xylanh là chi tiết phức tạp nhất trong bộ khung động cơ về mặt cấu tạo Đồng thời ứng suất cơ và ứng suất nhiệt vừa cao, vừa rất chênh lệch giữa các vùng Chính vì thế thành vách của nắp xylanh phải làm sao có bề dày tương đối đều để tránh nứt vỡ khi tải nặng, nhiệt độ cao Nắp xylanh thường được chế tạo từ gang hoặc hợp kim nhôm bằng phương pháp đúc

Để lắp ghép được kín, mặt tiếp xúc giữa thân xylanh và nắp xylanh phải được gia công rất chính xác, và có gioăng làm kín bằng amiang bọc thép

Động cơ V6 có 2 nắp xylanh

Hình 1-2: Nắp xylanh động cơ V6 1- Xupap ; 2- Đường nước làm mát ; 3- Đường nạp ; 4- Đường xả

5- Lỗ lắp vòi phun ; 6- Bệ lắp đòn gánh xupap

1

1

1

bơm nhớt, lọc nhớt… Ngoài ra nó còn có các khoang chứa nước gọi là áo nước để làm mát cho lót xilanh

Khối xilanh làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và ứng suất nhiệt không đều dễ bị biến dạng

Ở động cơ V6 này khối xylanh là khối xylanh liền

Khối xylanh thường được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm

Ở động cơ V6 này sử dụng lót xylanh ướt Lót xylanh tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát, phần dưới của lót xylanh có các đệm cao su ngăn không cho nước lọt xuống các te

Hình 1-5: Thân động cơ và lót xylanh a: Lót xylanh ướt; b: Đêm cao su kín nước

1.2.4 Các te

Các te là bộ phận bao bọc phía dưới thân máy và nơi chứa dầu bôi trơn Các te được chế tạo từ thép tấm có kết cấu hàn hay gang đúc, kết cấu của cacte khá đơn giản, gồm 1 là lỗ xả dầu nhờn, 2 là các lỗ bắt bulông để liên kết cacte với thân của động cơ Các te dầu có đáy cần nghiêng về phía đuôi động cơ Để tránh vung dầu nhiều quá, đầu dưới của thanh truyền không được chạm vào mặt thoáng của dầu, trong quá trình chuyển động quay

Hình 1-6: Các te 1-Lỗ xả dầu ; 2-Lỗ bắt bulông ; 3-Thân các te

1.3 HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Hệ thống truyền lực có chức năng tiếp nhận áp lực khí thể trong không gian công tác của xylanh rồi truyền cho hộ tiêu thụ, đồng thời biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Các bộ phận chính của hệ thống truyền lực cũng chính là các bộ phận chuyển động chính của động cơ, bao gồm: nhóm piston, nhóm thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà

Trong quá trình làm việc, piston chịu lực lớn, nhiệt độ cao, ma sát lớn nên cần phải có độ bền cao Nên piston thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm hoặc gang do nhẹ, có hệ số ma sát nhỏ và dễ chế tạo

Piston sử dụng cho động cơ V6 này là piston liền, đỉnh lõm Trên piston có 3 rãnh đễ lắp xéc măng khí và 2 rãnh đễ lắp xéc măng dầu

Hình 1-7: Kết cấu cơ cấu

truyền lực 1- Piston; 2- Thanh truyền; 3- Trục khuỷu; 4- Đối trọng

1

2

3

4

Hình 1-8: Cấu tạo piston 1- Đầu piston ; 2- Rảnh xéc măng khí ; 3- Rảnh xéc măng dầu ;

4- Chốt piston ; 5- Váy piston

1.3.2 Xéc măng

Xéc măng (còn gọi là bạc piston hoặc vòng găng) của ĐCĐT là các vòng đàn hồi bằng vật liệu chịu nhiệt và chịu mài mòn được lắp vào các rảnh trên piston

Xecmăng làm việc trong điều kiện xấu: chịu nhiệt độ cao, áp suất va đập lớn,

ma sát mài mòn nhiều và chịu ăn mòn hoá học của khí cháy và dầu bôi trơn Vì vậy xecmăng phải được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt và chịu mài mòn cao Trên một piston thường có hai loại xéc măng: xéc măng dầu và xéc măng khí

Xéc măng khí: có chức năng làm kín buồng đốt và dẫn nhiệt từ đỉnh piston ra thành xylanh Trên mỗi pison có 3 xéc măng khí, xéc măng khí trên cùng được gọi

là xéc măng lửa, mặt ngoài của xéc măng này thường được mạ crom để tăng độ bền

Xéc măng dầu: có chức năng san đều dầu bôi trơn trên mặt gương của xylanh

và gạt dầu bôi trơn từ mặt gương xylanh về các te Trên mỗi piston có từ đến 2 xéc măng dầu bố trí phía dưới xéc măng khí

1.3.3 Chốt piston

Chốt piston là chi tiết liên kết piston với đầu nhỏ thanh truyền Chốt piston thường được khoang rỗng để giảm trọng lượng, tăng mô men chống uốn Trong quá trình làm việc, chốt piston chịu lực khí thể và chịu lực quán tính rất lớn Các lực này đều thay đổi theo chu kỳ đồng thời có tính va đập mạnh, nhất là trong động cơ cao tốc Chốt piston làm việc ở nhiệt độ tương đối cao và khó bôi trơn nên rất dễ bị mài mòn

Vì vậy, chốt piston phải được chế tạo bằng vật liệu tốt để đảm bảo độ bền và

độ cứng vững Chốt piston phải được nhiệt luyện theo công nghệ đặc biệt, bảo đảm

bề mặt làm việc của chốt piston có độ cứng cao, chịu mài mòn, đồng thời ruột phải dẻo để chống mỏi tốt Mặt chốt piston phải mài bóng để tránh ứng suất tập trung và khi lắp ghép với piston và thanh truyền, khe hở lắp ghép phải nhỏ, nếu không chốt

sẽ chịu va đập lớn, dễ bị hư hỏng

Chiều dài của chốt piston ngắn hơn đường kính piston, khi lắp ráp được khóa bằng phe hãm đễ không cho chốt piston chuyển dịch theo chiều trục của nó, làm xước xylanh

Hình 1-10: Hiện tượng xéc măng bơm dầu lên buồng đốt (a,b) và tác dụng gạt dầu của xéc măng (c)

Hình 1-11: Chốt piston 1- Pison ; 2- Đầu nhỏ thanh truyền;

3- Chốt pison ; 4- Vòng hãm

Ở động cơ V6 này chốt piston được lắp chuyển động tương đối với cả thanh truyền và piston Lắp ghép theo phương pháp này, chốt piston không cố định trên đầu nhỏ thanh truyền cũng như trên bệ chốt Trong quá trình làm việc, chốt piston

có thể xoay tự do quanh đường tâm của chốt

1.3.4 Thanh truyền

Thanh truyền có nhiệm vụ nhận lực khí cháy từ piston truyền cho trục khuỷu

và ngược lại Hơn thế nữa thanh truyền còn góp phần vào quá trình biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại

Hình 1-12: Tổng thể thanh truyền 1- Đầu nhỏ; 2- Thân thanh truyền ; 3- Đầu to ; 4- Bạc lót ; 5- Bu lông

1

3

2

4

Thanh truyền làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao chịu áp lực, chịu lắc và

va đập, chịu ứng suất cơ lớn, chịu ăn mòn hoá học do dầu bôi trơn biến chất ở nhiệt

độ cao, chịu mài mòn ở các ổ đỡ (bạc lót đầu trên, bạc lót đầu dưới)

Các thành phần của thanh truyền phải có độ bền và tính tin cậy cần thiết, trong phạm vi chất lượng của vật liệu đã chọn

1.3.5 Trục khuỷu

Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để truyền công suất ra ngoài

Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí cháy, lực quán tính.Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn, làm động cơ rung động và mất cân bằng Ngoài ra các lực nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của

cổ chính và cổ biên

Hình 1-13: Trục khuỷu a- Trục khuỷu ; b- Bánh đà 1- Cổ chính ; 2- Má khuỷu 3- Lỗ dẫn dầu ; 4- Cổ biên

1.4 HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ

1.4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

Hệ thống trao đổi khí ở động cơ V6 này sử dụng kiểu xupap treo dùng đũa đẩy Sử dụng 2 trục cam để điều khiển sự đóng mở của xupap ở 2 hàng của động

cơ

Hệ thống trao đổi khí có chức năng đưa khí mới vào và đẩy khí xả ra khỏi không gian công tác của động cơ (thực hiện quá trình nạp và xả khí) Khí xả là sản phẩm cháy được đưa ra khỏi không gian công tác của động cơ chủ yếu là khí cacbonic và hơi nước, ngoài ra còn có một phần nhiên liệu cháy không hết cũng theo ra ngoài

Trong động cơ hệ thống trao đổi khí phải luôn đảm bảo yêu cầu nạp đầy (hệ

số nạp phải cao), xả sạch (hệ số khí sót phải thấp)

1.4.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

Các bộ phận cơ bản của hệ thống trao đổi khí bao gồm: bình lọc không khí, ống nạp, ống xả, bình giảm thanh và cơ cấu phân phối khí

Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ làm bánh răng trục khuỷu lai bánh răng trục cam quay theo Bánh răng trục cam liên kết với trục cam quay ngược chiều với trục khuỷu Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ truyền chuyển động cho trục cam 1 Khi trục cam 1 quay, quả cam truyền chuyển động tịnh tiến cho con đội 2, đũa đẩy 7 làm cho đòn gánh 8 quay quanh trục của nó Đầu đòn gánh

Hình 1-14: Cơ cấu phân phối khí xupap

treo dùng đũa đẩy

1 Trục cam; 2 Con đội; 3 Lò xo xupap;

4 Xupap; 5 Nắp máy;

6 Thân máy; 7 Đũa đẩy;

8 Đòn gánh; 9 Cò mổ

sẽ đè xupap 4 xuống mở cửa cho khí đi vào xylanh, khi vấu cam ở vị trí cao nhất thì xupap mở hoàn toàn

1.4.3 Một số bộ phận cơ bản

 Xupap

Các xupap có vai trò đóng mở các đường nạp và thải để thực hiện quá trình trao đổi khí Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupap chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với xupap thải nên xupap được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng cao

Mỗi xylanh của động cơ này có 2 xupap: một xupap nạp, một xupap xả

Hình 1-15: Xupap nạp và xả 1- Xupap nạp ; 2- Xupap xả

Cung cấp lượng nhiên liệu xác định ở những thời điểm xác định vào xylanh

động cơ nhằm thỏa mãn mọi chế độ làm việc

Hệ thống phun nhiên liệu thực hiện hầu như tất cả các yêu cầu đối với quá trình phun nhiên liệu và có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng quá trình tạo hỗn hợp cháy ở động cơ diesel

Yêu cầu

Cung cấp vào buồng đốt những khối lượng dầu xác định, phù hợp với chế độ làm việc của động cơ và có thể điều chỉnh được, lượng nhiên liệu chu trình cung cấp cho các xylanh phải đồng điều

Thời điềm và thời gian cung cấp cần phải chính xác (nhất là thời điểm bắt đầu) để có thể điều chỉnh được

Dầu phun vào buồng đốt phải ở dạng các hạt nhỏ, đồng đều và phân bố đều trong không gian buồng đốt

Số lượng dầu cung cấp theo thời gian cung cấp – quy luật cung cấp phải tạo

ra sự cấp nhiệt tốt nhất cho chu trình làm việc của động cơ (chất lượng phun tốt, quy luật phun phù hợp)

1.5.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ

Hệ thống nhiêu liệu động cơ V6 sử dụng bơm cao áp cụm

Hình 1-18: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ V6

1- Bộ chỉnh góc phun sớm ; 2- Bơm cao áp ; 3- Ống cao áp ;

4- Bộ điều tốc ; 5- Vòi phun ; 6- Bơm chuyển

Nguyên lý làm việc của hệ thống:

Hinh 1-19: Nguyên lý làm việc của hệ thống phun nhiên liệu

1- Thùng nhiên liệu ; 2- Bơm chuyển ; 3- Bơm cao áp ; 4- Lọc nhiên liệu ; 5- Vòi phun ; 6- Đường dầu hồi

Khi động cơ làm việc, bơm chuyển(2) hút dầu từ thùng chứa(1) qua lọc nhiên liệu(4) sau đó được đẩy vào bơm cao áp(3) Bơm cao áp đẩy dầu đi tiếp vào đường ống cao áp tới vòi phun(5) để phun vào xylanh động cơ, đảm bảo yêu cầu về chất lượng định lượng và chất lượng định thời Chất lượng định lượng và chất lượng đinh thời được điều khiển tại bơm cap áp

Lượng nhiên liệu còn sót lại sẽ được hồi về bình chứa qua đường ống hồi dầu (6)

1.5.3 Một số bộ phận cơ bản

 Bơm cao áp

Hình 1-21: Các chi tiết của một tổ hợp bơm cao áp - vòi phun 1- Cam nhiên liệu

2- Con đội 3- Lò xo 4- Piston 5- Vành răng và thanh răng điều khiển 6- Xylanh

7- Van triệt hồi N- Khoang nạp B- Khoang bơm C- Khoang cao áp F- Khoang phun

Hình 1-20: Cấu tạo bơm cao áp 1- Bộ điều tốc ; 2- Bơm chuyển ; 3- Bộ điều chỉnh phum sớm

Bơm cao áp là cụm chi tiết quan trọng nhất trong hệ thống phun nhiên liệu Trong bơm cao áp quan trọng nhất là cặp siêu chính xác piston-xylanh bơm cao áp

Hình 1-22: Chu trình công tác của 1 tôt hợp bơm cao áp a) Piton ở điểm cận trên ; b) Nạp nhiên liệu vào khoang bơm ;

c) Piston ở điểm dưới ; d)Bắt đầu bơm hình học ; e) Kết thúc bơm hình học; g) Kết thúc chu trình công tác

 Vòi phun

Hình 1-23: Vòi phun

Hệ thống nhiên liệu của động cơ sử dụng vòi phun kín nhiều lỗ, áp lực của nhiên liệu do bơm cung cấp để nén lò xo và nâng kim phun mở lỗ phun, phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ

1.6 HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ

1.6.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

Động cơ đốt trong được tạo ra bởi các hệ thống, cơ cấu, mối ghép,… khi làm việc, các bộ phận chuyển động tương đối với nhau Tại bề mặt liên kết giữa chúng

sẽ sinh ra ma sát và hao mòn Người ta đưa chất bôi trơn vào các bề mặt chịu mà sát

ấy, tạo ra môi trường có lợi cho ma sát vào hao mòn Các chất bôi trơn thường dùng cho động cơ đốt trong là dầu, mỡ, graphit… chúng đóng vai trò môi trường

Chúng cho phép thay đổi loại ma sát và dạng hao mòn Như vậy, chức năng của bôi trơn là điều khiển ma sát vào hao mòn của động cơ

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát giữa các chi tiết của động cơ, với một lượng cần thiết, với áp suất và nhiệt độ nhất định phù hợp với các điều kiện làm việc của động cơ , để làm giảm ma sát và hao mòn của nó Do vậy, nó làm tăng hiệu suất, tuổi thọ và tính tin cậy của động cơ khi sử dụng

Ngoài ra bôi trơn còn kết hợp làm nhiệm vụ khác như: làm mát, làm sạch, làm kín, giảm tiếng ồn, giảm rung động…

1.6.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn động cơ

Hình 1-24: Hệ thống bôi trơn tuần hoàn các te ướt 1- Các te dầu ; 2- Lọc thô ; 3- Bơm dầu ; 4- Lọc tinh ; 5- Bình làm mát dầu ;

6- Mạch dầu chính ; 7- Áp kế dầu ; 8- Van điều áp; 9- Van an toàn

Trên động cơ sử dụng hệt thống bôi trơn các te ướt, phương pháp bôi trơn hỗn hợp gồm: bôi trơn áp lực và bôi trơn vung tóe Một số bề mặt làm việc được bôi trơn bằng phương pháp vung tóe như xylanh, các bánh răng truyền động, còn một

số bề mặt được bôi trơn bằng dầu có áp suất như cổ biên, cổ chính

Nguyên lý hoạt động

Bơm dầu 3 được dẫn động từ trục khuỷu Dầu trong cácte 1 được hút vào bơm qua lưới lọc thô 2 Lưới lọc để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn Ngoài ra, phao có khớp tuỳ động nên luôn nổi trên mặt thoáng để hút được dầu, kể

cả khi động cơ bị nghiêng

Sau bơm dầu có áp suất cao (có thể đến 10 kG/cm2) đi vào bầu lọc 4, tại đây dầu được lọc sạch và đi ra khỏi bầu lọc, dầu được đưa lên bình làm mát 5 Tại đây dầu được làm mát rồi đi theo đường dầu chính đi bôi trơn các bộ phận cần bôi trơn sau đó trở về cácte

Van an toàn 9 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu không đổi trong phạm vi tốc độ vòng quay làm việc của động cơ

1.7.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

Hệ thống làm mát có chức năng tản nhiệt từ các chi tiết của động cơ, như piston, xylanh, nắp xylanh, xupap… để chúng không bị quá tải nhiệt Ngoài ra, làm mát động cơ còn có tác dụng duy trì nhiệt độ dầu bôi trơn trong một phạm vi nhất định để có thể bôi trơn tốt nhất

Chất có vai trò trung gian trong quá trình truyền nhiệt từ các chi tiết nóng của động cơ ra ngoài được gọi là môi chất làm mát, đó có thể làm nước, không khí, dầu hoặc một số loại dung dịch đặc biệt khác

Không khí được dùng làm môi chất làm mát chủ yếu cho động cơ công suất nhỏ, đại đa số động cơ đốt trong hiện nay được làm mát bằng nước vì có hiệu suất nhiệt làm mát cao khoảng 2,5 lần so với làm mát bằng dầu

1.7.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát động cơ

Đối với hệ thống làm mát trên động cơ ô tô, nước làm mát trực tiếp cho động

cơ còn không khí làm mát cho nước ở tại két nước Sau khi làm mát cho động cơ, nước nóng qua bộ điều tiết nhiệt (2) tới két nước (1) qua các ống tản nhiệt Khi nước qua các ống tản nhiệt này sẽ trao nhiệt cho không khí do quạt hút qua, nguội

đi và được bơm (5) đẩy đi làm mát cho động cơ

Hình 1-25: Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức dùng cho ô tô- máy kéo

Khi trời lạnh, lúc mới khởi động động cơ còn nguội, bộ điều tiết nhiệt không cho nước đi tới bình giãn nở (1) mà tiếp tục đến bơm và được đẩy vào đường (4) để làm mát động cơ

1.8.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

Khởi động là quá trình chuyển động cơ từ trạng thái đứng yên sang trạng thái làm việc Muốn tự làm việc, động cơ phải thực hiện được một chu trình làm việc trọn vẹn và công do chu trình ấy sinh ra phải đủ cung cấp năng lượng để động cơ có thể thực hiện được một chu trình tiếp theo Như vậy cần cung cấp năng lượng ban đầu để động cơ có thể hoạt động được, sao cho sự đốt cháy nhiên liệu có thể thực hiện được một chu trình và công sinh ra phải đủ để thực hiện được chu trình sau

Hệ thống khởi động làm nhiệm vụ quay trục khuỷu động cơ đạt tới tốc độ nhất định để từ đó động cơ có thể làm việc độc lập được tốc độ quay này phải đảm bảo hòa trộn được nhiên liệu với không khí tạo thành hỗn hợp cháy trong xylanh và hỗn hợp có thể bốc cháy dãn nỡ và sinh công

Khi động cơ đã hoạt động thì hệ thống khởi động sẽ không làm việc nữa và được nghỉ trong suốt quá trình động cơ làm việc

1.8.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

Trên động cơ sử dụng hệ thống khởi động bằng điện

Hình 1-26: Máy khởi động điện

Hình 1-27: Sơ đồ hệ thống khởi động điện

1-solenoid; 2-cuộn dây kéo; 3-cuộn dây giữ; 4-càng cua; 5-vành răng bánh đà; 6-ly hợp một chiều của khớp truyền động; 7-máy khởi động; 8-công tắc máy; 9-bình ắcquy chì-axít;

10-chốt quay; 11- lò xo hồi vị;

Nguyên lý làm việc

Khi bật khoá khởi động 8 về vị trí khởi động, dòng điện từ cực (+)  ốc đồng b khoá điện 8  a, tới đây dòng điện chia làm 2 nhánh Nhánh thư nhất qua cuộn giữ 3 ra mát về cực âm của ắcquy, nhánh thứ hai qua cuộn kéo 2  ốc đồng c

 rôto của máy khởi động ra mát về âm của ắcquy Dòng điện qua cuộn dây kéo và cuộn giữ từ hoá lõi thép của solenoid rất mạnh, nên lõi thép bị hút sâu vào trong ống thép Trong khi chuyển động như vậy lõi thép nén lò xo 11 lại và kéo càng cua 4 xoay quanh chốt 10 đẩy khớp truyền động chạy trên trục máy khởi động về phía bánh đà, đồng thời đẩy đĩa tiếp điện về phía các ốc đồng b và c

Khi bánh răng máy khởi động tiếp xúc với vành răng khởi động trên bánh đà, thì đĩa tiếp điện cũng tiếp xúc với đai ốc b và c, khi đó dòng điện sẽ đi qua đĩa tiếp điện và xuống motor máy khởi động, để quay rô to làm quay bánh đà, khi động cơ

đã nổ, do tốc độ quay của bánh đà lớn hơn tốc độ của máy khởi động và nguồn điện cung cấp cho solenol của máy khởi động đã bị ngắt nên nhờ lực đẩy của lò xo 11 nên bánh răng truyền động của máy khởi động trở về vị trí ban đầu

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Tiêu chí chung để thiếp lập một mô hình động cơ V6 phục vụ cho việc dạy học, là mô hình động cơ đó phải dễ dàng tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hệ thống, các bộ phận, bên cạnh đó sinh viên có thể thực hiện được một số bài thực tập tháo lắp, đo kiểm, điều chỉnh và vận hành động cơ đốt trong

Như ta đã biết một mô hình học cụ về một môn nào đó sẽ có rất nhiều dạng, tuy nhiên là sinh viên nên các phương án đưa ra ngoài các yêu cầu về tính năng, và mức độ hoàn thiện để có thể phục vụ tốt cho việc dạy học, thì cũng phải có tính kinh tế, phù hợp với khả năng của sinh viên

Qua lý thuyết đã học trên lớp và thực tế đã tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ V6 trên xe tải, ta có thể đưa ra một số phương án sau đây để thiết lập mô hình động cơ V6

Hình 2.1: Động cơ ô tô tải V6

Phương án một:

Thiết kế, gia công chế tạo khung gá đặt động cơ và lắp đầy đủ các cụm máy phát, máy nén, bơm trợ lực lái, ly hợp… Khung có lắp đặt các bánh xe để di chuyển thuận lợi

Phương án hai:

Gá đặt động cơ lên một khung gầm của chính nó và lắp đặt đẩy đủ tất cả các

bộ phận cụm chi tiết của nó

2.2 PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN

2.2.1 Phương án một

Ưu điểm của phương án này là: Dễ hiểu, dễ quan sát sự làm việc của động cơ

và các bộ phận, có thể di chuyển mô hình đi chỗ khác một cách dễ dàng nhờ có bánh xe Thuận tiện cho các bài thực tập trên động cơ, thuận tiện cho việc vận hành, bảo dưỡng sửa chữa và điều chỉnh động cơ

Nhược điểm của phương án này là: Trọng lượng động cơ lớn nên nên khi đưa bánh xe vào khung nó sẽ không cứng vững, chi phí cho việc chế tạo khung lớn Mô hình lớn

Nhược điểm của phương án này là: Khó di chuyển mô hình đi chỗ khác, chưa thể hiện được đầy đủ các bộ phận lắp trên động cơ

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHO MÔ HÌNH

Để thích hợp cho việc thiết lập mô hình và phục vụ cho sinh viên học tập và nghiên cứu một cách đầy đủ trên mô hình nên em chọn phương án thứ ba

Quyết định chọn phương án thứ ba là do phương án này hợp lý, nhiều ưu điểm so với các phương án còn lại như đã phân tích ở trên và điều quan trọng nhất

là chi phí cho mô hình không quá cao phù hợp với điều kiện kinh tế của bản thân

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP MÔ HÌNH

Sau khi chọn phương án cho mô hình, chúng ta tiến hành thiết kế, gia công chế tạo khung gá đặt động cơ, lắp động cơ lên khung và bảo dưỡng, phục hồi động

cơ trên mô hình Công việc cụ thể như sau:

3.1 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUNG, GÁ ĐẶT ĐỘNG CƠ LÊN KHUNG

1) Thiết kế khung

Khung có nhiệm vụ gá đặt động cơ lên sao cho phù hợp đảm bảo tính bền và

sự tương quan như bố trí trên ô tô Do đặc tính của mô hình khi động cơ làm việc ở trạng thái động nên nên khung phải đảm bảo đủ độ bền khi động cơ làm việc

Khung được làm bằng thép U12 và thép V6 gồm nhiều thanh thép hàn cứng với nhau

2) Chế tạo khung

Từ bản thiết kế ta dùng máy cắt, cắt các thanh thép dài thành những đoạn thép ngắn có độ dài như bản thiết kế, các vị trí cần có lỗ tròn thì ta dùng khoan để khoan sau đó dùng máy hàn hồ quang điện để hàn các đoạn thép lại với nhau Sau khi đã hàn đợi mối hàn nguội ta dùng máy mài tay để mài phẳng đẹp các mối hàn Khung gá đặt đã được hoàn chỉnh về mặt cơ khí

Hình 3-1: Khung gá đặt động cơ

Hình 3-2: Kích thước của khung gá đặt động cơ

4) Gá đặt động cơ V6 lên khung đã chế tạo

Dùng cẩu, pa lăng đưa động cơ lên khung

Mô hình gá đặt trình bày trên hình 3-3

3.2 BẢO DƢỠNG PHỤC HỒI ĐỘNG CƠ

3.2.1 Quy trình tháo động cơ

3.2.1.2 Tháo quạt làm mát và các đai truyền động

Dùng tuýp tháo quạt làm mát ra khỏi động cơ

Hình 3-5: Tháo quạt làm mát

Dùng cờ lê và tua vít dẹt tháo các đai truyền động ra khỏi động cơ

Khi tháo các đai truyền động phải chú ý nới lỏng các bulong căng đai

Hình 3-6: Đai truyền động

3.2.1.3 Tháo máy phát điện, máy nén

Dùng tuýp và cờ lê tháo máy phát điện, máy nén ra khỏi động cơ

Hình 3-7: Máy phát điện và máy nén

3.2.1.4 Tháo bơm nước làm mát, bơm trợ lực lái

Dùng tuýp tháo bơm nước làm mát, bơm trợ lực lái ra khỏi động cơ

Hình 3-8: Bơm nước và bơm trợ lực lái

3.2.1.5 Tháo lọc nhớt

Dùng cờ lê tháo lọc nhớt thô và lọc nhớt tinh ra khỏi động cơ

Chú ý không để rác bẩn rơi vào bên trong các lọc nhớt

Hình 3-9: Lọc thô

Hình 3-10: Lọc tinh

3.2.1.6 Tháo máy khởi động

Dùng tuýp tháo máy khởi động ra khỏi động cơ

Hình 3-11: Máy khởi động

3.2.1.7 Tháo cụm bơm cao áp

Dùng cờ lê tháo tất cả các ống nhiên liệu trên động cơ Sau đó tháo các đường ống dẫn dầu bôi trơn từ thân máy lên cụm bơm

Dùng cờ lê tháo các bulong ở đầu bơm cao áp nối với phần dẫn động từ trục khuỷu Chú ý phải đánh dấu để sau này lắp lại

Dùng cờ lê và tuýp tháo các bulong nối cụm bơm với thân máy và đưa cụm bơm ra ngoài

Hình 3-12: Tháo bulong đầu bơm cao áp và tháo bulong chân bơm cao áp

Khi tháo cụm bơm cao áp phải chú ý đánh dấu vị trí góc phun sớm, vị trí điểm chết trên, ví trí lắp ghép với bánh răng truyền động Nếu không tháo rã các chi tiết của cụm bơm ra để sửa chữa thì không nên điều chỉnh các vít chỉnh nhiên liệu, hướng của đường ống nhiên liệu

Hình 3-13: Bơm cao áp

3.2.1.8 Tháo nắp giàn cò

Hình 3-14: Tháo nắp giàn cò

3.2.1.9 Tháo vòi phun

Dùng tuýp tháo đường dầu hồi ra khỏi động cơ

Dùng tuýp và cờ lê tháo các bulong cố định vòi phun, dùng tua vít để cạy vòi phun lên, chú ý đánh dấu vòi phun theo thứ tự máy Sau khi tháo tất cả các vòi phun

ra ngoài, phải tháo tất cả các phớt cao su trên vòi phun ra vào và ngâm tất cả các vòi phun vào dầu hỏa

Hình 3-15: Tháo đường dầu hồi

Các ống dầu sau khi tháo khỏi động cơ phải được vệ sinh và bảo quản cẩn thận không để bị cong vênh sẽ khó khăn khi lắp lại

Hình 3-16: Tháo vòi phun

3.2.1.10 Tháo giàn cò mổ và rút các đũa đẩy ra ngoài

Dùng tuýp và cờ lê tháo giàn cò mổ ra khỏi nắp xylanh sau đó rút các đũa đẩy ra ngoài

Hình 3-17: Giàn cò mổ và các đũa đẩy

3.2.1.11 Tháo nắp xylanh

Dùng tuýp tháo nắp xylanh ra khỏi động cơ (chú ý phải nơi đều các bulong)

Hình 3-18: Tháo nắp xylanh

3.2.1.12 Rút gioăng nắp quy lát ra ngoài

Hình 3-19: Rút gioăng náp quy lát ra ngoài

3.2.1.13 Tháo xupap, móng hãm, lò xo xupap, phớt chắn dầu

Sau khi đưa nắp quy lát ra ngoài, ta vệ sinh nắp quy lát sau đó tiến hành tháo móng hãm, lò xo xupap, các đệm lót lò xo, rồi dùng tay rút các xupap ra

Chú ý phải đánh dấu xupap đúng với vị trí của nó Và tiến hành vệ sinh làm sạch các bộ phận

3.2.1.14 Tháo các te

Dùng tuýt và cờ lê tháo tất cả các bulong dưới các te, dùng mũi tua vít đóng

để tách bề mặt của thân máy và các te, sau đó hạ các te xuống và đưa ra ngoài, cạo sạch lớp gioăng bị dính vào các bề mặt tiếp xúc của thân máy và các te

Hình 3-20: Dùng trục vít đóng để tách bề mặt tiếp xúc của các te và thân máy

3.2.1.15 Tháo bơm nhớt

Dùng tuýp tháo các bulong bơm nhớt ra và đưa bơm nhớt ra khỏi động cơ

Hình 3-21: Tháo bơm nhớt

3.2.1.16 Tháo cụm piston, thanh truyền

Khi tháo cụm piston thanh truyền của máy nào phải đưa piston của máy đó xuống điểm chết dưới, vì đây là máy V6 nên khi tháo ta tháo lần lượt theo từng cặp 1&2, 3&4, 5&6

Dùng tuýp tháo bulong thanh truyền lấy nửa dưới của đầu to ra ngoài, dùng thanh gỗ đẩy cụm piston thanh truyền lên phía trên, khi đẩy cụm piston thanh truyền

lên trên cần phải chú ý không được để va chạm với lòng xylanh, phải bôi nhớt vào

bề mặt xylanh để đẩy lên được dễ hơn và giữ cho lòng xylanh không bị xước

Hình 3-22: Tháo bulong thanh truyền

Khi tháo cụm piston – thanh truyền ra ngoài ta lắp nữa dưới đầu to đúng với

vị trí ban đầu và quan sát, đánh dấu thứ tự từng máy (nếu chưa có) Sau đó cạo muội than, rửa sạch bằng dầu vào thổi khô bằng khí nén

Hình 3-23: Piston thanh truyền sau khi tháo ra ngoài

3.2.1.17 Tháo xéc măng

Dùng cảo chuyên dụng để tháo xéc măng ra khỏi piston Phải đánh dấu xéc măng của từng piston sau khi tháo

Hình 3-24: Xéc măng

3.2.2 Quy trình kiểm tra, sửa chữa các hệ thống

Động cơ sẽ được tháo rã từng bộ phận, hệ thống, kiểm tra sơ lượt bằng mắt thường hoặc đo kiểm chính xác bằng thiết bị chuyên dùng, sau đó đề xuất các phương án sữa chữa, phục hồi hoặc thay thế…

Các bộ phận phải đo kiểm chính xác là piston, xéc măng, xylanh, trục khuỷu

3.2.2.1 Đo kiểm piston

Các dạng mài mòn và hư hỏng chính của piston là: mòn các rãnh xéc măng, piston bị côn và bị méo, để đo kiểm piston ta đo độ côn và độ ô van

Sử dụng thước cặp có độ chính xác 0,02 mm, đo đường kính của piston theo phương song song và vuông góc với chốt piston tại hai vị trí đầu, thân piston để xác định độ côn và độ ô van của piston

(a) (b) Hình 3-25: Đo đường kính phần đầu của piston theo phương song song (a)

và vuông góc (b) với chốt piston

(a) (b) Hình 3-26 : Đo đường kính phần thân piston theo hai phương song song (a)

và vuông góc (b) với chốt piston

a) b) Hình 3-27: Vị trí đo đường kính piston

a) Đo ở đầu piston ; b) Đo ở vị trí ắc piston Trong đó: AA, A 1 A 1 là đường kính piston đo tại 2 vị trí đầu piston theo phương song song và vuông góc với chốt pison;

BB, B 1 B 1 là đường kính piston đo tại 2 vị trí ở ắc piston theo phương song song và vuông góc với chốt piston

Bảng 3.1: Kết quả đo đường kính piston (mm)

Độ ô van của piston được xác định hiệu đường kính:

|AA- A 1 A 1 | và |BB- B 1 B 1|

Độ ô van cho phép lớn nhất của piston: 0,20 (mm), [5 Trang 236]

Bảng 3.2: Kết quả tính độ ô van của piston (mm)

Độ ô van của piston |AA- A 1 A 1 | |BB-B 1 B 1|

Kết luận: Độ ô van của các piston vẫn nằm trong giới hạn cho phép

Độ côn của piston được xác định bằng hiệu đường kính: B 1 B 1 - A 1 A 1

Độ côn cho phép lớn nhất của piston: 0,20 (mm), [5 Trang 236]

Bảng 3.3 : Kết quả tính độ côn của piston (mm)

Độ côn của piston B 1 B 1 - A 1 A 1

Kết luận: Độ côn của các piston đều vượt quá giới hạn cho phép

Kết luận chung: Ta thấy độ côn của piston đều vượt quá giới hạn cho phép, nhưng vì kinh phí có hạn nên tạm thời vẫn chưa thể thay thế hoặc sửa chữa các piston này được, theo ý kiến của thầy hướng dẫn là vẫn tiếp tục sử dụng các piston

đó

3.2.2.2 Đo kiểm xylanh

Dùng panme đo trong độ chính xác 0,01 để đo đường kính xylanh theo phương song song và vuông góc với đương tâm trục khuỷu, để xác định độ côn và

độ ô van của xylanh

Vị trí đo: tại vị trí xec măng khí số 1 khi piston ở ĐCT là nơi mòn nhiều nhất

và vuông góc (b) với đường tâm trục khuỷu