Xây dựng bài giảng điện tử môn cấu tạo động cơ đốt trong

MỤC LỤCNHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN1NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN2MỤC LỤC3LỜI NÓI ĐẦU6PHẦN I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI71. Lý do chọn đề tài.71.1. Tính cấp thiết của đề tài.71.2. Ý nghĩa của đề tài.72. Mục tiêu đề tài.73. Đối tượng và khách thể nghiên cứu.74. Giả thuyết khoa học.85. Nhiệm vụ nghiên cứu.86. Phân tích chương trình môn học.86.1. Mục tiêu môn học.86.2. Nội dung chính của môn học9PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI11Chương I: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU111.1. Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm.111.1.1. Chuyển vị của piston.111.1.2. Vận tốc của piston.121.1.3. Gia tốc góc của piston.121.2. Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm.121.2.1. Quy luật động học của piston.121.2.2. Chuyển vị, vận tốc và gia tốc của piston.14Chương II: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN152.1. Khối lượng các chi tiết chuyển động cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.152.1.1. Khối lượng chuyển động tịnh tiến152.1.2. Khối lượng chuyển động quay172.2. Lực và mô menn tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền172.2.1. Các loại lực tác dụng172.2.2. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm.192.2.3. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm.202.3. Hệ lực và mô men tác dụng trên trục khuỷu của động cơ một hàng xy lanh.212.3.1. Góc công tác .212.3.2. Lực và mômen tác dụng lên trục khuỷu của động cơ một hàng xilanh.222.4. Cân bằng động cơ.222.4.1. Cân bằng động cơ 1 xilanh.232.4.2. Cân bằng động cơ 2 xilanh.252.4.3. Cân bằng động cơ 4 xilanh.26Chương III: CƠ CẤU SINH LỰC283.1. Giới thiệu chung283.1.1. Chức năng283.1.2. Yêu cầu283.2. Thân máy, nắp máy, xy lanh và các te.283.2.1. Thân máy283.2.2. Xy lanh293.2.3. Nắp máy303.2.4. Các te313.3. Cụm piston323.3.1. Piston323.3.2. Chốt piston353.3.3. Xéc măng363.4. Cụm thanh truyền383.4.1. Thanh truyền383.4.2. Bu lông thanh truyền:423.5. Nhóm trục truỷu – bánh đà433.5.1. Trục khuỷu433.5.2. Bánh đà48Chương IV: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ504.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại.504.1.1. Chức năng504.1.2. Yêu cầu504.1.3. Phân loại:504.2. Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel).504.3. Kết cấu và hoạt động của hệ thống phối khí.514.3.1. Cơ cấu phối khí cơ bản.514.3.2. Cơ cấu điều khiển pha phối khí (hệ thống điều khiển thời điểm phối khí VVTI).604.3.3. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTLI).644.3.4. Đường nạp và xả khí của động cơ.66CHƯƠNG VI: HỆ THỐNG BÔI TRƠN705.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại705.1.1. Công dụng705.1.2. Yêu cầu đối với hệ thống bôi trơn705.1.3. Phân loại705.2. Các phương án bôi trơn715.2.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té.715.2.2. Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu trong nhiên liệu.715.2.3. Phương án bôi trơn cưỡng bức725.3. Các chi tiết chính trong hệ thống bôi trơn745.3.1. Bơm dầu745.3.2. Bầu lọc dầu775.4. Dầu bôi trơn795.4.1. Yêu cầu795.4.2. Các chỉ tiêu đánh giá dầu bôi trơn80Chương VI: HỆ THỐNG LÀM MÁT816.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại816.1.1. Công dụng816.1.2. Yêu cầu816.1.3. Phân loại816.2. Kết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát.826.2.1. Hệ thống làm mát bằng nước.826.2.2. Kết cấu các chi tiết trong hệ thống làm mát856.2.3. Hệ thống làm mát bằng không khí88CHƯƠNG VII: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU907.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng907.1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại907.1.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí (chế hai cấp)907.1.3. Hệ thống phun xăng957.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel1047.2.1. Chức năng yêu cầu nhiệm vụ1047.2.2. Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp thường1047.2.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp điều khiển điện tử1107.2.4. Hệ thống nhiên liệu với ống phân phối (COMMOONRAIL –CRSi)1147.2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu với bơm – vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và HEUI ).121PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ.1291. Kết luận1292. Khuyến nghị130TÀI LIỆU THAM KHẢO131 

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, ngày tháng Năm 2010

Giảng viên hướng dẫn 1 Giảng viên hướng dẫn 2

( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Hưng Yên, ngày tháng Năm 2010

Giảng viên phản biện

( Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 2

MỤC LỤC 3

LỜI NÓI ĐẦU 6

PHẦN I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 7

1 Lý do chọn đề tài 7

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 7

1.2 Ý nghĩa của đề tài 7

2 Mục tiêu đề tài 7

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 7

4 Giả thuyết khoa học 8

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 8

6 Phân tích chương trình môn học 8

6.1 Mục tiêu môn học 8

6.2 Nội dung chính của môn học 9

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 11

Chương I: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU 11

1.1 Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm 11

1.1.1 Chuyển vị của piston 11

1.1.2 Vận tốc của piston 12

1.1.3 Gia tốc góc của piston 12

1.2 Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm 12

1.2.1 Quy luật động học của piston 12

1.2.2 Chuyển vị, vận tốc và gia tốc của piston 14

Chương II: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN 15

2.1 Khối lượng các chi tiết chuyển động cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 15

2.1.1 Khối lượng chuyển động tịnh tiến 15

2.1.2 Khối lượng chuyển động quay 17

2.2 Lực và mô menn tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 17

2.2.1 Các loại lực tác dụng 17

2.2.2 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm 19

2.2.3 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm 20

2.3 Hệ lực và mô men tác dụng trên trục khuỷu của động cơ một hàng xy lanh 21

2.3.1 Góc công tác 21

2.3.2 Lực và mômen tác dụng lên trục khuỷu của động cơ một hàng xilanh 22

2.4 Cân bằng động cơ 22

2.4.1 Cân bằng động cơ 1 xilanh 23

2.4.2 Cân bằng động cơ 2 xilanh 25

2.4.3 Cân bằng động cơ 4 xilanh 26

Chương III: CƠ CẤU SINH LỰC 28

3.1 Giới thiệu chung 28

3.1.1 Chức năng 28

3.1.2 Yêu cầu 28

3.2 Thân máy, nắp máy, xy lanh và các te 28

3.2.1 Thân máy 28

3.2.2 Xy lanh 29

3.2.3 Nắp máy 30

3.2.4 Các te 31

3.3 Cụm piston 32

3.3.1 Piston 32

3.3.2 Chốt piston 35

3.3.3 Xéc măng 36

3.4 Cụm thanh truyền 38

3.4.1 Thanh truyền 38

3.4.2 Bu lông thanh truyền: 42

3.5 Nhóm trục truỷu – bánh đà 43

3.5.1 Trục khuỷu 43

3.5.2 Bánh đà 48

Chương IV: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ 50

4.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại 50

4.1.1 Chức năng 50

4.1.2 Yêu cầu 50

4.1.3 Phân loại: 50

4.2 Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel) 50

4.3 Kết cấu và hoạt động của hệ thống phối khí 51

4.3.1 Cơ cấu phối khí cơ bản 51

4.3.2 Cơ cấu điều khiển pha phối khí (hệ thống điều khiển thời điểm phối khí VVT-I) 60

4.3.3 Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I) 64

4.3.4 Đường nạp và xả khí của động cơ 66

CHƯƠNG VI: HỆ THỐNG BÔI TRƠN 70

5.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 70

5.1.1 Công dụng 70

5.1.2 Yêu cầu đối với hệ thống bôi trơn 70

5.1.3 Phân loại 70

5.2 Các phương án bôi trơn 71

5.2.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té 71

5.2.2 Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu trong nhiên liệu 71

5.2.3 Phương án bôi trơn cưỡng bức 72

5.3 Các chi tiết chính trong hệ thống bôi trơn 74

5.3.1 Bơm dầu 74

5.3.2 Bầu lọc dầu 77

5.4 Dầu bôi trơn 79

5.4.1 Yêu cầu 79

5.4.2 Các chỉ tiêu đánh giá dầu bôi trơn 80

Chương VI: HỆ THỐNG LÀM MÁT 81

6.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 81

6.1.1 Công dụng 81

6.1.2 Yêu cầu 81

6.1.3 Phân loại 81

6.2 Kết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát 82

6.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước 82

6.2.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống làm mát 85

6.2.3 Hệ thống làm mát bằng không khí 88

CHƯƠNG VII: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 90

7.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng 90

7.1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 90

7.1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí (chế hai cấp) 90

7.1.3 Hệ thống phun xăng 95

7.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel 104

7.2.1 Chức năng yêu cầu nhiệm vụ 104

7.2.2 Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp thường 104

7.2.3 Hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp điều khiển điện tử 110

7.2.4 Hệ thống nhiên liệu với ống phân phối (COMMOONRAIL –CRS-i) 114

7.2.5 Hệ thống cung cấp nhiên liệu với bơm – vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và HEUI ) 121

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 129

1 Kết luận 129

2 Khuyến nghị 130

TÀI LIỆU THAM KHẢO 131

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, ngànhcông nghiệp nói chung và đặc biệt là công nghiệp ôtô nói riêng đã có những bước pháttriển nhảy vọt Ôtô là một trong những phương tiện giao thông không thể thiếu đối với

sự phát triển của nền kinh tế – xã hội hiện nay

Môn “Cấu tạo động cơ đốt trong” là một trong những môn học đóng vai trò quantrọng trong việc thiết lập những cơ sở khoa học để thiết kế, kiểm định chất lượng ôtô.Môn “Cấu tạo động cơ đốt trong” đã đề ra được những phương hướng nghiên cứu,vạch ra những định hướng khoa học cho sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô

Môn học này làm nền tảng cơ bản của ngành kỹ thuật ôtô, nó biểu hiện rõ hơn về

lý thuyết tổng quát của động cơ ôtô

Để phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên, học tập của sinh viên trườngĐHSPKT Hưng Yên, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên chuyên

ngành Môn “Cấu tạo động cơ đốt trong” này xây dựng nhằm hai nhiệm vụ chính:

+ Nghiên cứu các vấn đề về động học và động lực học của động cơ ôtô, nghiêncứu kết cấu, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu, hệ thống trên động cơ

+ Xây dựng các cơ sở khoa học để hoàn thiện dần kết cấu của ôtô và tăng hiệuquả trong khai thác và sử dụng

Xuất phát từ các điều kiện trên, em đã được nhà trường và khoa giao cho hoàn

thành đề tài: “Xây dựng bài giảng điện tử môn Cấu tạo động cơ đốt trong””

Trong quá trình thực hiện đề tài, được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong

khoa, đặc biệt là thầy Đỗ Văn Cường và thầy Khổng Văn Nguyên đến nay đề tài của

chúng em đã hoàn thành Tuy vậy, với kiến thức và tài liệu còn hạn chế nên khôngtránh khỏi thiếu sót, em rất mong được sự giúp đỡ của các thầy cô và sự đóng góp ýkiến của bạn bè đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn

PHẦN I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Tính cấp thiết của đề tài.

Trong mục tiêu phát triển nền kinh tế quốc dân của nhà nước ta thì ngành cơ khíôtô đã được nhà nước quan tâm vì nó là một trong những ngành tham ra vào quá trìnhcông nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước cũng như xây dựng và củng cố nền an ninhquốc phòng cho đất nước

Những năm gần đây cùng với sự phát triển chung của xã hội, ngành giáo dục đàotạo đã có những nỗ lực đáng kể trong việc thực hiện mục tiêu nâng cao chất lượng dạy

và học Đó là việc xây dựng chương trình đào tạo và bồi dưỡng giáo viên cải tiếnphương pháp dạy học, với nội dung môn học phù hợp với mức độ nhận thức của sinhviên cũng như yêu cầu của xã hội, để có một chất lượng đào tạo toàn diện

Qua cái nhìn đó, chúng em đã thực hiện đề tài “Xây dựng bài giảng điện tử môn“Cấu tạo động cơ””.

1.2 Ý nghĩa của đề tài.

Đề tài cung cấp cho sinh viên ngành cơ khí động lực những nội dung kiến thứchết sức cần thiết vừa cụ thể căn bản và hiện đại hiên nay Ngoài ra giúp cho sinh viênnăm cuối củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cấp những kiến thức chuyên ngànhcũng như những kiến thức sư phạm đã được nhà trường trang bị Làm quen với cácphương pháp tư duy như khả năng thu thập thông tin, khả năng tổng hợp, phân tích,đánh giá… tạo điều kiện cho sinh viên đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu những vấn đề cụ thể

mà chuyên môn đặt ra khi còn trong trường cũng như khi ra ngoài thực tế

Dựa vào mục tiêu đào tạo của học phần hoặc từng môn học, bài giảng chúng em

có thể đem lại chất lượng và hiệu quả cao của quá trình đào tạo

2 Mục tiêu đề tài.

- Nghiên cứu chương trình đào tạo của môn học “Cấu tạo động cơ đốt trong”, rồi

từ đó tiến hành thiết lập nội dung môn học “Cấu tạo động cơ đốt trong” nhằm cungcấp những kiến thức căn bản và hiện đại nhất trên ô tô hiện nay cho sinh viên cơ khíđộng lực

- Xây dựng hệ thống bài giảng điện tử môn “Cấu tạo động cơ đốt trong”

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu.

- Đối tượng nghiên cứu: Bài giảng “Cấu tạo động cơ đốt trong”

- Khách thể nghiên cứu: Môn học “Cấu tạo động cơ đốt trong”

4 Giả thuyết khoa học

- Nội dung môn học “Cấu tạo động cơ đốt trong” còn một số hạn chế về kiếnthức

- Người học cần có hệ thống các tài liệu đầy đủ môn học “Cấu tạo động cơ đốttrong” để đáp ứng mục đích học tập và nghiên cứu

5 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Xây dựng bài giảng điện tử môn học “Cấu tạo động cơ đốt trong”

- Đề xuất phương pháp nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập học phần “Cấutạo động cơ đốt trong” cho sinh viên

- Tổng hợp tài liệu trong nước và ngoài nước để xây dựng đề cương học tập họcphần “Cấu tạo động cơ đốt trong”

6 Phân tích chương trình môn học.

+ Hình thành khả năng quan sát, tư duy, tính nhanh nhẹn của nguời học

+ Vận dụng các kiến thức của học phần vào công tác nghiên cứu tính toán thiết

kế động cơ cũng như công tác bảo dưỡng, sửa chữa động cơ

+ Tiếp cận công nghệ mới về công nghệ cải tiến động cơ đốt trong, những ứngdụng trong việc tối ưu hoá hoạt động của động cơ

+ Mục tiêu đào tạo trên cũng nằm trong mục tiêu chung về đào tạo kỹ sư, cửnhân ô tô của ngành cơ khí động lực đó là đào tạo nguồn nhân lực khả năng quan sát,

tư duy biết vận dụng những kiến thức đã học vào công tác nghiên cứu tính toán thiết

kế trên ô tô và nắm bắt những công nghệ kỹ thuật mới

6.2 Nội dung chính của môn học

Chương I: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

(LT: 03 tiết, KT:0)

1.1 Động học cơ cấu TKTT giao tâm.

1.2 Động học cơ cấu TKTT lệch tâm

Chương II: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

(LT: 08 tiết, KT:0)

2.1 Khối lượng các chi tiết chuyển động cơ cấu TKTT

2.1.1 Khối lượng chuyển động tịnh tiến

2.1.2 Khối lượng chuyển động chuyển động quay

2.2 Lực và mô men tác dụng trên cơ cấu TKTT

2.2.1 Các loại lực tác dụng:

2.2.1.1 Lực khí thể

2.2.1.2 Lực quán tính

2.2.2 Hệ lực tác dụng lên cơ cấu TKTT giao tâm

2.2.3 Hệ lực tác dụng lên cơ cấu TKTT lệch tâm

2.3 Lực và mô men tác dụng trên trục khuỷu động cơ một hàng xilanh

3.2 Thân máy, xilanh, nắp máy và cacte ( đáy hứng dầu )

3.2.1 Thân máy ( Chức năng;Yêu cầu; Phân loại: Đặc điểm cấu tạo )

3.2.2 Nắp máy ( Chức năng;Yêu cầu; Phân loại: Đặc điểm cấu tạo )

3.2.3 Xy lanh ( Chức năng;Yêu cầu; Phân loại: Đặc điểm cấu tạo )

3.2.4 Các te ( Chức năng;Yêu cầu; Phân loại: Đặc điểm cấu tạo )

3.3 Cụm Píttông ( Píttông, chốt Píttông, vòng găng )

3.4 Cụm thanh truyền ( Thanh truyền, nắp đầu to thanh truyền, bạc lót )

3.5 Cụm trục khuỷu, bánh đà

Chương IV: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ

(LT: 06 tiết, KT:01 )

4.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại

4.2 Pha phối khí động cơ đốt trong (ĐC xăng và ĐC Diesel)

4.3 Kết cấu và hoạt động của hệ thống phối pkhí

4.3.1 Cơ cấu phối khícơ bản

4.3.2 Cơ cấu điều khiển pha phối khí

4.3.3 Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp

4.3.4 Đường nạp và xả khí của động cơ

Chương V: HỆ THỐNG BÔI TRƠN

(LT: 06 tiết, KT: 0)

5.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại

5.2 Các phương pháp bôi trơn

5.3 Kết cấu và hoạt động của các cụm trong hệ thống bôi trơn:

5.3.1 Bơm dầu

5.3.2 Bầu lọc dầu (tinh, thô)

5.4 Dầu bôi trơn

Chương VI: HỆ THỐNG LÀM MÁT

(LT: 06 tiết, KT: 0)

6.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại

6.2 Kết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát

7.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

7.1.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại

7.1.2 Hệ thống nhiên liệu dùng chế hoà khí

7.1.3 Hệ thống phun xăng

7.1.3.1 Phân loại và đặc điểm

7.1.3.2 Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp

7.1.3.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp

7.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ điêzen

7.2.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại

7.2.2 Hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp thông thường

7.2.2.1 HTNL với bơm dãy

7.2.2.2 HTNL với bơm phân phối ( Bơm VE)

7.2.3 Hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp điều khiển điện tử

7.2.3.1 HTNL với bơm dãy điều khiển điện tử

7.2.3.2 HTNL với bơm VE điều khiển điện tử

7.2.4 HTNL với ống phân phối ( commonRail – CRS - i)

7.2.5 HTNL với bơm – vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và HEUI )

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Chương I: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU

THANH TRUYỀN

1.1 Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm.

1.1.1 Chuyển vị của piston.

Hình 1.1 Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm.

Chuyển vị x tính từ điểm chết trên của piston phụ thuộc vào góc quay 

của trục khuỷu.

x AB'AO (DO DB')  (lR)  (Rcos  lcos  ) (1-1)

Trong đó :

l: Chiều dài của thanh truyền

R: Bán kính quay của trục khuỷu

 : Góc quay của trục khuỷu tương ứng với x tính từ điểm chết trên

 : Góc lệch giữa tâm thanh truyền và đường tâm xylanh

Gọi  R l là tham số kết cấu

Công thức chính xác: (1-2)

4 ) cos 1

R x

1.1.3 Gia tốc góc của piston.

Lấy đạo hàm của vận tốc góc theo thời gian

(1-5)Gia tốc đạt cực đại khi đạo hàm:

(1-6)Vậy ta có gia tốc cực trị:

1.2 Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm.

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm có tác dụng:

- Giảm lực ngang N tác dụng lên xylanh

- Tăng được dung tích công tác của xylanh

) 2 sin 2

R v

0 ) 2 sin 2 (sin

) 1 (

1 1 (

2 '

d d

dx dt

dx

) / ( 30

.

s m n S

v tb 

) / ( 5 , 6 5 ,

v tb  

) / ( 9 5 ,

v tb  

) / (

d d

dv dt

dv

) 2 cos (cos

1.2.1 Quy luật động học của piston.

l: Chiều dài thanh truyền

R: Bán kính quay của trục khuỷu

a OA

OE





 ' sin 1

R l

a OA

OE





 '' sin 2

Do dó độ lệch tâm tồn tại khi: k > 2R.

1.2.2 Chuyển vị, vận tốc và gia tốc của piston.

a Chuyển vị của piston.

Khi trục khuỷu quay đi một góc, chuyển vị của piston tính từ ĐCT có thể xácđịnh theo công thức sau:

Trong đó :

Vì vậy:

(1-11)Thay tất cả vào (1-8):

c Gia tốc của piston.

Ta có công thức tính gia tốc piston:

x S S

x 1

) cos

1 (cos cos

1 1 (

sin 2

dx dt

dx

) sin 2

cos (cos

dv dt

dv

2 2

2 cos 1 ( 4 ) cos 1

R

x    

2 2 2

2 2

1 S (l R) a (l R) a S

] ) 1 1 ( )

1 1 (

(1-15)

Chương II: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH

TRUYỀN

2.1 Khối lượng các chi tiết chuyển động cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.

Khối lượng của các chi tiết của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đựơc chia làm 2loại:

- Khối lượng chuyển động tịnh tiến

- Khối lượng chuyển động quay

2.1.1 Khối lượng chuyển động tịnh tiến

2.1.1.1 Khối lượng của nhóm piston.

Khối lượng của nhóm piston bao gồm khối lượng của piston, xéc măng, mónghãm:

mnp = mp + mx + mc + mmh + …… (kg)Khối lượng nhóm piston là khối lượng chuyển động tịnh tiến

2.1.1.2 Khối lượng của thanh truyền.

Các phương án qui dẫn khối lượng của thanh truyền giới thiệu trên hình dướiđây

Hình 2.1 Các phương án qui dẫn khối lượng của thanh truyền

a) Phương án (a) thay thế khối lượng thanh truyền bằng hệ tương đương một khối lượng tập trung ở trọng tâm G.

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền sẽ chịu tác dụng của một khối lượng chuyểnđộng tịnh tiến:

m1 = mtt ( ) đặt tại tâm đầu nhỏ

m2 = mtt ( ) đặt tại tâm đầu to

Ngoài ra cơ cấu còn chịu một mômen: Mc = mtt εtt l1( l – l1)

b) Phương án (b) thay thế thanh truyền bằng hệ tương đương hai khối lượng tập

trung ở tâm đầu nhỏ và tâm đầu to.

Phương án chỉ thoả mãn 2 điều kiện:

mA + mB = mtt

mA.l1 – mB.(l – l1)= 0 (2-1)

Mômen quán tính của hệ thay thế:

Khối lượng phân bố càng xa trọng tâm thì IO càng lớn hơn IG – mômen quántính thanh truyền thực

c) Phương án(c) phân bố thanh truyền thành 2 khối lượng: Một đặt ở tâm nhỏ và một đặt ở tâm dao động con lắc K.

Nghĩa là:

mA + mK = mtt

mAl1 + mKl0 =0

Mômen thanh truyền của hệ thay thế thường có trị số Mt = IG.…

d) Phương án(d) phân khối lượng thanh truyền thành hai khối lượng và một mômen thanh truyền.

Mômen thanh truyền của hệ thay thế thường có trị số

m1 = (0,275 – 0,350)mtt

m1: Khối lượng chuyển động tịnh tiến

m2: Khối lượng chuyển động quay

2.1.1.3 Khối lượng của trục khuỷu.

Để xác định khối lượng của trục khuỷu, ta chia trục khuỷu thành các phần nhưtrên hình vẽ

) ( 1

l

l l m

m A  tt 

G tt

tt tt

l

l m l l

l l m

I ( (  1))12( 1)(  1)2  (  1)1 

0 ) ( 1

l

m A B

G B

m 12 (  1)2 

Hình 2.2 Xác định khối lượng của trục khuỷu.

Trong đó :

mok: Đó phần khối lượng chuyển động quay theo bán kính R

mm: Phần khối lượng chuyển động theo bán kính

Nếu đem mm qui dẫn về tâm chốt trục khuỷu bằng khối lượng mmr thì :

(2-6)

Do đó khối lượng chuyển động quay của trục khuỷu là:

(2-7)Khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là :

(2-8)

2.1.2 Khối lượng chuyển động quay

Vậy khối lượng chuyển động quay của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là:

- Lực quán tính của các chi tiết chuyển động

- Lực của môi chất khí bị nén và khí cháy giãn nở tác dụng trên đỉnh piston

- Trọng lực

- Lực ma sát

2.2.1.1 Lực quán tính.

R m

m mr  m.

mr ok

1

m m

M  np

2

m m

M r  k 

p np

l m m F

M

p

k p

r

l m m F M

m   ( 2 )

Hình 2.4 Biến thiên của lực khí thể theo góc của động cơ 4 kỳ.

Lực khí thể của động cơ 4 kỳ biến thiên theo góc quay của trục khuỷu giới thiệutrên hình sau

) 2 cos (cos

m

P k   r 2 

2.2.2 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm.

Lực tác dụng trên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể:

(MN) (2-13) : Lực tác dụng trên chốt piston và đẩy thanh truyền

Lực tiếp tuyến T tạo ra mômen:

Lực ngang N tạo thành mômen lật:

) ( 4

2

MN D P

P  



tg P

P

) cos(   

P

const R

M

P k  r 2 

R T

M 

) cos cos

(2-18)

Trong đó:

A: Khoảng cách từ lực N đến tâm trục khuỷu

MN: Mômen ngược chiều với M

MC : Mômen cản (2-19)

: Mômen quán tính khi gia tốc các chi tiết quay

2.2.3 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm.

cos ) sin(

P  

 cos

l P

P tt  



tg P

N  





 cos ) sin( 

PT

PZ

2

2 (sin ) 1

) (sin )

sin (cos

k

k P

+ Đảm bảo quá trình nạp thải có hiệu quả nhất.

+ Đảm bảo kết cấu của trục khuỷu có tính công nghệ tốt nhất

+ Đảm bảo tính công bằng của hệ trục

- Góc công tác của các khuỷu trục được tính theo công thức sau:

1 ) (sin

1     k 

) sin 2 2 cos 2

P

A N

) cos cos



) cos cos

N

M N

)cos(sin k tg 

R P

M N    

) sin (sin ,

M   

) sin sin cos cos

sin (sin

) sin cos cos

sin (  





 cos ) sin(

(2-28) Trong đó:

: Số kỳ của động cơ

i: Số xilanh của động cơ

2.3.2 Lực và mômen tác dụng lên trục khuỷu của động cơ một hàng xilanh.

Trên khuỷu thứ i có các lực sau đây tác dụng: Lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến

Z, lực quán tính quay P k

: Mômen của các khuỷu phía trước

M i: Tác dụng trên khuỷu này

: Tác dụng trên cổ trục phía sau của khuỷu

Ta phải xác định góc quay tương ứng của các khuỷu bằng cách lập bảng

- Các điều kiện để đảm bảo cân bằng động cơ:

+ Trọng lượng của các nhóm piston lắp trên xy lanh phải bằng nhau

+ Trọng lượng các thanh truyền phải bằng nhau, trọng tâm như nhau

+ Trọng lượng các thanh truyền phải bằng nhau, trọng tâm như nhau

+ Dùng cân bằng tĩnh và cân bằng động để cân bằng trục khuỷu bánh đà

+ Đảm cân bằng tĩnh và cân bằng động để cân bằng trục khuỷu bánh đà

+ Đảm bảo tỷ số nén đều nhau.

+ Góc đánh lửa sớm, phun sớm phải giống nhau

2.4.1 Cân bằng động cơ 1 xilanh.

1 Trong động cơ 1 xi lanh trên hình 2.1 tồn tại các lực sau đây chưa được cânbằng:

2 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1:

6 Mônmen thanh truyền (do quy dẫn về hai khối lượng)

Mt=[ mtt( I-I1)(I1 - IG)]εtt

2.4.1.1 Cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến:

Hình 2.8 Cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến

a: Sơ đồ động cơ một xi lanh có lắp đối tượng.

b: Sơ đồ động cơ cân bằng Lăngxetcherơ.

- Trên các cặp bánh răng 3 và 4 đều lắp đối trọng có khối lượng là m4 Lực ly tâmtrên mỗi bánh răng bằng: Pkđ = 4mđrnω2

rn: Khoảng cách từ tâm đối trọng mđ đến tâm bánh răng

- Dùng 4 bánh răng lắp trên trục 5 và 6 nên hợp lực của tất cả các phân lực của

Pk4 nên phương thẳng đứng bằng:

Rj1= 4md ω2rn cosα

- Khi trục khuỷu quay với vận tốc góc kl m sẽ sinh ra lực ly tâm:

- Để cân bằng hoàn toàn lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1, thì Rj1 = Pj1

ra khối lượng mặt đặt trên các bánh răng 3 và 4 phải thảo mãn phương trình sau:

mR

' 16



2.4.1.2 Cân bằng lực quán tính chuyển động quay.

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí đối trọng cân bằng lực quán tính ly tâm Pk

- Quay trục khuỷu quay với vận tốc ω

Pdk = mRω 2 = P k chiều của Pdk ngược với Pk

- Đối trọng m rx thường đặt ở một bán kính r x < R thoả mãn điều kiện cân băng

4

2.4.1.3 Cân bằng mômen lực và mômen thanh truyền

- Trong động cơ 1 xilanh, không cân bằng được mômen lật mà do bệ máy chịu đựng Mômen lật này sẽ cân bằng với mômen do lực siết bulông bệ máy tạo ra

d

mR r

m

mR m

4 cos 4

- Mômen thanh truyền do trị số nhỏ mà lại khó cân bằng nên cũng bỏ qua không xét.

2.4.2 Cân bằng động cơ 2 xilanh.

Hình 2.10 Sơ đồ trục khuỷu của động cơ 2 xilanh có

Kết cấu của trục khuỷu của loại động cơ 2 xilanh bố trí theo 2 kiểu sau đây:

2.4.2.1 Hai khuỷu có góc công tác Tâm của 2 chốt khuỷu cùng nằm trên 1

đường thẳng.

Mômen quán tính do các lực quán tính sinh ra đều tự cân bằng

2.4.2.2 Hai khuỷu có góc lệch khuỷu =180º

Ở bất kì góc quay nào ta đều có: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 của

2 xilanh luôn ngược chiều nhau



 cos 2

Hình 2.11 Sơ đồ trục khuỷu của động cơ 2 xilanh có

Vì vậy:

Do lực Pjt ở 2 xilanh ngược chiều nhau nên tạo ra mômen quán tính cấp 1

a: Khoảng cách của 2 đường tâm xilanh

Chuyển động tịnh tiến Pj2 không được cân bằng

- Hợp lực này tác dụng trong mặt phẳng chứa đường tâm xilanh và gây ra dao

động trên phương thẳng đứng Các lực P j2 không gây ra mômen nên

- Hợp lực của lực li tâm Pk = 0 nên chúng sinh ra mômen:

M k = a.m r Rω 2

2.4.3 Cân bằng động cơ 4 xilanh.

Từ sơ đồ lực quán tính đặt trên các đường tâm xilanh và tâm chốt khuỷu ta có:

Hình 2.12 Sơ đồ trục khuỷu của động cơ 4 kỳ 4 xilan, thứ tự

- Tính tổng mômen quán tính cấp 1 theo cách lấy mômen của từng thành phần lực quán tính đối với điểm A:

Trong đó a, b, c là các khoảng cách

2.4.4 Cân bằng động cơ 6 xilanh.

Ta có thể coi động cơ 6 xilanh là tập hợp của 2 động cơ 3 xilanh đặt đối xứng

nhau qua trục AA’ Biết rằng ở động cơ 3 xilanh đã có:

Nên động cơ 6 xilanh đương nhiên sẽ có:

Hình 2.13 Sơ đồ trục của động cơ 4 kỳ, 6 xilanh có thứ tự làm

việc 1-5-3-6-2-4; góc công tác.

Động cơ 3 xilanh các mômen quán tính đều chưa được cân bằng:

0 )]

360 cos(

) 2

(

) 180 cos(

) (

) 180 cos(

) ( 2 cos [

0

0 0

2 1

c

a b c a

c c

mR

M j

01 ) 3 (

M(3)j10 M(3)j2 0  ( 3 ) 0

k

M

Nhưng trong động cơ 6 xilanh do các khuỷu bố trí đối xứng nên các mômen quántính đều triệt tiêu lẫn nhau

Do đó ta thấy tính cân bằng của động cơ 6 xilanh rất tốt

0

1 ) 6 (



M j M(6)j20 ( 6 ) 0



M k

Chương III: CƠ CẤU SINH LỰC

3.1 Giới thiệu chung

3.1.1 Chức năng

Là nguồn cung cấp động năng cho các hoạt động của ôtô: cung cấp mô men quaycho bánh đà, dẫn động các cơ cấu, hệ thống khác (hệ thống nhiên liệu, cơ cấu phânphối khí, hệ thống làm mát…)

3.1.2 Yêu cầu

- Hiệu suất làm việc cao

- Làm việc ổn định

- Không rung giật, ít gây tiếng ồn

- Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn

- Khởi động, vận hành, chăm sóc dễ dàng

- Thành phần gây ô nhiễm môi trường nhỏ

3.2 Thân máy, nắp máy, xy lanh và các te.

3.2.1 Thân máy

Hình 3.1 Thân máy a: Động cơ 1 hàng xylanh b: Động cơ chữ V

3.2.1.1 Chức năng

- Là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ

- Là nơi lấy nhiệt từ thành vách xylanh

- Duy trì áp suất nén của piston và tiếp nhận áp suất nổ

3.2.1.2 Phân loại

a) Phân loại theo kiểu làm mát

- Thân máy làm mát bằng nước: Thường ở động cơ ô tô, máy kéo

- Thân máy làm mát bằng gió: Thường gặp ở động cơ xe máy.

b) Phân loại theo kết cấu kếu

- Thân xylanh – hộp trục khuỷu: Thân xylanh đúc liền hộp trục khuỷu

- Thân máy rời: Thân xylanh làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằngbulông hay gugiông

c) Phân loại theo tình trạng chịu lực khí thể:

- Thân xylanh hay xylanh chịu lực: Lực khí thể tác dụng lên lắp xylanh, qua gugiông nắp máy rồi chuyền xuống truyền xuống thân xylanh

- Vỏ thân chịu lực: Lực khí thể chuyền qua gu giông xuống vỏ thân, xylanh hoàntoàn không chịu lực khí thể

- Gugiông chịu lực: Lực khí thể hoàn toàn do gu giông chịu

3.2.1.3 Đặc điểm cấu tạo:

Tùy thuộc vào phương pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thânmáy có cấu tạo khác nhau

- Kết hợp với piston và nắp máy tạo thành buồng cháy

- Dẫn hướng cho piston

- Tản nhiệt cho buồng cháy

Gồm hai loại chính là xylanh liền thân và xylanh rời thân Xylanh rời thân có sửdụng lót xy lanh trong đó có lót xylanh khô và lót xy lanh ướt.

Hình 3.3 Các dạng xylanh a: Xylanh liền thân b,c: Lót xylanh khô d: Lót xylanh ướt

3.2.2.4 Đặc điểm cấu tạo

Xylanh có cấu tạo dạng ống trụ Mặt trong được gia công với độ bóng cao Đượclàm cứng qua nhiều gia đoạn đảm bảo chịu ăn mòn cơ học và hóa học tốt

3.2.3 Nắp máy

3.2.3.1 Chức năng:

- Là chi tiết dùng để đậy kín buồng cháy

- Kết hợp với xylanh, piston tạo thành buồng cháy

- Là nơi lắp đặt nhiều bộ phận của động cơ như: Bugi, vòi phun, cụm xupap…

- Kết hợp với đỉnh piston tạo thành dạng vòng xoáy của hỗn hợp khí cháy

3.2.3.2 Yêu cầu

- Có đủ sức bền cơ học, độ cứng vững khi chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn nhưngtrọng lượng phải nhỏ

- Tạo được dạng buồng cháy thích hợp

- Dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa các cơ cấu và chi tiết lắptrên nắp xylanh

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và ứng suất nhiệt bé

- Đảm bảo đậy kín buồng cháy, không bị lọt khí, rò nước

3.2.3.3 Phân loại

Gồm 3 loại chính: Nắp máy động cơ xăng, nắp máy động cơ diezel, nắp máyđộng cơ làm mát bằng gió

a) Nắp máy động cơ xăng:

Nắp máy có kết cấu tùy thuộc dạng buồng cháy

- Nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xupáp treo: Xupáp nạp lớn

hơn xupap thải, bugi đặt ở hông buồng cháy, vách buồng cháy thường có khoang chứanước làm mát, có khoang để luồn đũa đẩy dẫn động xupap, lỗ lắp gu giông lắp máy, lỗdẫn nước làm mát Động cơ xăng có tỷ số nén trung bình và thấp thường dùng loại lắpxylanh có buồng cháy hình chêm Có tên là động cơ Ricacdo

- Nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xupap đặt: Nắp máy cấu tạo

đơn giản, khác so với nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xúpap treo làbugi gần xupap nạp để tránh kích nổ

b) Nắp máy động cơ diezel

Phức tạp hơn nắp máy động cơ xăng, trên nắp máy phải bố trí rất nhiều chi tiết:đường nạp, thải, cụm xupap của cơ cấu phân phối khí dạng xupap treo Ngoài ra cònrất nhiều chi tiết như: Vòi phun, buồng cháy phụ, van khí nén, bugi sấy…

Động cơ nhiều xylanh nắp máy có thể làm rời cho từng xylanh hoặc cụm xylanh(gồm 1 vài xylanh)

c) Nắp máy động cơ làm mát bằng gió.

Là kết cấu chịu ứng suẩt nhiệt lớn nhất, nắp xylanh được làm rời với lắp với hộptrục khuỷu bằng các gugiông Nắp thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm

Đảm bảo cung cấp đủ dầu trong quá trình tăng tốc hoặc phát hành

3.2.4.3 Đặc điểm cấu tạo

Đáy lắp với thân máy bằng vít, đệm máy làm bằng giấy nệm Ngoài ra ở hai đầucácte được lắp phớt ngăn chảy dầu Đáy dầu phải có kết cấu có các tấm chắn sóngtrong đáy dầu hoặc hai phái của bơm dầu để dầu không bị tạo sóng hoặc bị thổi khibơm trong lúc động cơ tăng tốc hoặc dừng Đáy cácte thường có hai bậc Bậc trên ởngay phía điểm thấp nhất của hành trình biên, trải dài khắp đáy dầu Toàn bộ dầu trở

về đáy dầu qua lưới trước khi trở về chỗ chứa ở bậc dưới Các te thường chia làm 3ngăn, ngăn giữa thường sâu hơn 2 ngăn bên

Hình 3.4 Cácte ô tô 1: Đệm cácte 3: Đáy chứa dầu bôi trơn

2: Tấm ngăn 4: Lỗ bắt các te với than động cơ

3.3 Cụm piston

3.3.1 Piston

3.3.1.1 Chức năng

- Cùng các chi tiết khác tạo thành buồng cháy

- Nhận lực khí thể và truyền lực cho thanh truyền trong quá trình giãn nở

- Nhận lực từ thanh truyền trong quá trình hút, nén hỗn hợp khí cháy và quá trình

xả sản vật cháy

3.3.1.2 Yêu cầu

Đối với vật liệu làm piston cần có một số yêu cầu sau:

+ Có độ bền lớn khi nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi

+ Có trọng lượng riêng nhỏ

+ Có hệ số giãn nở nhỏ nhưng hệ số dẫn nhiệt lớn

+ Chịu mài mòn tốt và chống ăn mòn hóa học của khí cháy

+ Giá thành rẻ

3.3.1.3 Kết cấu

Để thuận lợi phân tích kết cấu có thể chia

piston thành những phần như đỉnh, đầu, thân và

chân piston

Hình 3.5 Piston 1: Đỉnh piston.

- Đỉnh bằng: Có diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản Thường được sử

dụng trong động cơ diezel buồng cháy dự bị và buồng cháy xoáy lốc (hình 3.6.a)

- Đỉnh lồi: Có sức bền lớn, đỉnh mỏng nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn.

Thường được sử dụng trong động cơ xăng 2 kỳ và 4 kỳ xupáp treo, buồng cháy chỏmcầu (hình 3.6.b và 3.6.c)

- Đỉnh lõm: Có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo thuận lợi cho quá trình hình thành hòa

khí và cháy Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt lớn Loại đỉnh này thườngđược sử dụng ở cả động cơ xăng và động cơ diesel (hình 3.6.d)

- Đỉnh chứa buồng cháy: Thường gặp trên động cơ diesel (hình 3.6.e,f,g,h) Kết

cấu buồng cháy phải thỏa mãn các yêu cầu sau tùy từng trường hợp cụ thể:

+ Phải phù hợp với hình dạng buồng cháy và hướng của chùm tia phun nhiên liệu

- Bao kín tốt cho buồng cháy: Nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu

bôi trơn từ cácte lọt lên trên buồng cháy

- Tản nhiệt tốt cho piston: Để tản nhiệt tốt thường dùng các kết cấu đầu piston

sau:

+ Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính chuyển tiếp R lớn

+ Dùng gân tản nhiệt dưới đầu piston

+ Tạo rãnh ngăn nhiệt ở đầu piston để giảm nhiệt lượng chuyền cho séc măngthứ nhất

+ Làm mát cho đỉnh piston (trong động cơ cỡ lớn đỉnh piston thường được làmmát bằng dầu lưu thông như hình 3.7.f)

- Sức bền cao: Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta

người ta thiết kế các gân trợ lực

Hình 3.7 Các dạng đỉnh piston

c) Thân piston:

Có nhiệm vụ hướng cho piston chuyển động trong xylanh

Chiều cao h của thân được quyết định bằng điều kiện áp suất tiếp xúc do lực

ngang N gây ra phải nhỏ hơn áp suất tiếp xúc cho phép

D h

Hình 3.8 Thân piston Hình 3.9 Các nguyên nhân gây bó kẹt piston

- Vị trí tâm chốt: Phải được bố trí sao cho piston và xylanh mòn đều, đồng thời

phải giảm va đập và gõ khi piston đổi chiều Một số động cơ có tâm chốt lệch với tâm

xylanh 1 giá trị e về phía nào đó sao cho lực ngang Nmax giảm để hai bên chịu lực N

của piston và xylanh mòn đều

- Chống bó kẹt piston: Có nhiều nguyên nhân gây ra bó kẹt piston trong xylanh

cụ thể:

+ Lực ngang N

+ Lực khí thể

+ Kim loại giãn nở

Do những nguyên nhân trên piston thường bị bó kẹt theo phương tâm chốt

piston Đối với piston bằng hợp kim nhôm hệ số nở dài lớn càng dễ sảy ra bó kẹt

- Khắc phục hiện tượng bó kẹt:

+ Chế tạo than piston có dạng ô van, trục ngắn trùng với tâm chốt

+ Tiện vát 2 mặt ở bệ chốt chỉ để lại một cung α = 90 ÷ 100o để chịu lực mà

không ảnh hưởng nhiều đến phân bố lực

+ Xẻ rãnh nở trên thân piston Khi xẻ rãnh người ta không xẻ hết để đảm bảo độ

cứng vững cần thiết và thường xẻ chéo để tránh xylanh bị gờ xước Khi nắp cần chú ý

để bề mặt thân xẻ rãnh về phía lực ngang N nhỏ Loại này có ưu điểm là khe hở lúcnguội nhỏ, động cơ không gõ khởi động dễ dàng Nhược điểm độ cứng vững củapiston giảm nên thường dùng ở động cơ xăng.

+ Đúc bằng hợp kim có độ nở dài nhỏ

d) Chân piston:

Hình 3.10 là một kết cấu điển hình của chân piston Theo kết cấu này thân cóvành đai để tăng độ cứng vững mặt trụ a cùng với mặt đầu của chân piston là chuẩncông nghệ khi gia công và là nơi điều chỉnh trọng lượng của piston sao cho đồng đềugiữa các xylanh

chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt

Đa số các chốt piston có kết cấu đơn giản như dạng trụ rỗng Các kiểu lắp ghép giữa chốt piston với piston, thanh truyền:

- Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền (hình 3.11 a)

- Các phương án bôi trơn:

+ Đối với bệ chốt thường được khoan lỗ để dẫn dầu do xéc măng gạt dầu về(hình 3.13a) hoặc khoan lỗ hứng dầu như (hình 3.13b)

+ Đối với thanh truyền người ta có thể bôi trơn bằng cách khoan lỗ hứng dầuhoặc bôi trơn cưỡng bức kết hợp làm mát đỉnh piston bằng dầu áp suất cao dẫn từ trụckhuỷu dọc theo thanh truyền

Hình 3.13 Bôi trơn các mối ghép chốt piston.

- Truyền phần lớn nhiệt độ từ đầu piston sang thành xylanh

- Đưa dầu đi bôi trơn cho piston xylanh xécmăng

Hình 3.15 Kết cấu xéc măng khí.

+ Loại tiết diện chữ nhật (hình 3.15.b) có kết cấu đơn giản nhất, dễ chế tạo nhưng

có áp suất riêng không lớn, thời gian rà khít với xylanh sau khi lắp rắp lâu

+ Loại có mặt côn (hình 3.15.c) có áp suất tiếp xúc lớn và có thể rà khít nhanhchóng với xylanh, tuy nhiên chế tạo phiền phức và đánh dấu khi lắp sao cho xéc măng

đi xuống sẽ có tác dụng như một lưỡi cạo để gạt dầu

+ Để có đượng ưu điểm trên và tránh được những điều phiền phức đã nêu, người

ta đưa ra kết cấu tiết diện không đối xứng bằng cách tiện vát tiết diện xéc măng (hình3.15.d và e) Khi lắp các piston và xylanh, do có sức căng nên xéc măng bi vênh đi nên

có tác dụng như một mặt côn Khi lắp ráp phải chú ý: Nếu vát phía ngoài (hình 3.15.d)thì phải lắp hướng xuống phía dưới còn vát phía trong (hình 2.15.e) thì phải lắp hướnglên buồng cháy, nhằm tránh hiện tượng giảm lực căng của xéc măng do áp suất caocủa khí lọt từ buồng cháy

+ Loại hình thang – vát (hình 3.15.f) có tác dụng giữ muội than khi xéc măng cobóp do đường kính xylanh không hoàn toàn đồng đều theo phương dọc trục, do đótránh được hiện tượng bó kẹt xéc măng trong rãnh của nó

- Về kết cấu miệng:

+ Loại thẳng (hình 3.15.g) dễ chế tạo nhưng dễ lọt khí và sục dầu qua miệng

+ Loại hình (hình 3.15.h) có thể khắc phục phần nào những nhược điểm trên

+ Loại bậc ( hình 3.15.i) bao kín rất tốt nhưng khó chế tạo

b) Xéc măng dầu:

Hình 3.16 Hiện tượng bơm dầu của xécmăng khí.

- Ở rãnh xécmăng dầu của piton có rãnh thoát dầu (hình 3.17) Một số xec măng

dầu có kết cấu tiết diện dạng lưỡi cạo gạt dầu thường gặp trong thực tế