Câu 12: Trình bày cơng dụng, phân loại và cấu tạo của các chi tiết trong động cơ: thân máy, nắp máy, piston, trục khuỷu – thanh truyền.
Thân máy
Thân máy cĩ chức năng như một cái khung, dùng để bố trí các chi tiết và để giải nhiệt. Thân máy chứa các xy lanh và piston chuyển động lên xuống trong xy lanh.
Thân máy được đậy kín, đặt phía trên bởi nắp máy, ở giữa cĩ một đệm làm kín. Hộp trục khuỷu được bố trí bên dưới thân máy, nĩ chứa đựng trục khuỷu. Các-te chứa nhớt được kết nối ở bên dưới thân máy. Mạch dầu bơi trơn được bố trí bên trong thân máy. Một số động cơ, thân máy cịn chứa trục cam, trục cân bằng và các chi tiết khác.
Thân máy cĩ dạng thẳng hàng hoặc chữ V tuỳ theo cách bố trí xy lanh. Ở động cơ chữ V các xy lanh được bố trí theo hai nhánh hình V nhưng chúng chỉ cĩ một trục khuỷu. Người ta chế tạo động cơ chữ V với mục đích rút ngắn chiều dài thân máy. Số xy lanh ở loại này cĩ thể là 4, 6 hoặc 8 đơi khi cĩ tới 12, …
Ống lĩt xy lanh được chế tạo bằng thép cứng và được ép vào thân máy. Cĩ hai loại ống lĩt xy lanh, đĩ là ống lĩt ướt và ống lĩt khơ. Ống lĩt khơ khơng trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát. Ống lĩt ướt được lắp tiếp xúc với nước làm mát. Loại này phải làm kín tốt để ngăn ngừa nước làm mát rị rỉ xuống hộp trục khuỷu. Ống lĩt ướt rất dễ dàng sửa chữa thay thế.
Hộp đỡ trục khuỷu dùng để gá lắp trục khuỷu. Số lượng các ổ trục chính để gá lắp trục khuỷu phụ thuộc vào chiều dài của trục khuỷu và sự bố trí xy lanh.
Các-te được kết nối bên dưới hộp trục khuỷu qua trung gian của một đệm làm kín. Nĩ dùng để chứa nhớt làm trơn và che kín các chi tiết bên trong hộp trục khuỷu.
Nắp máy
Nắp máy được bố trí trên thân máy, phần lõm bên dưới nắp máy chính là các buồng đốt của động cơ. Nắp máy chịu áp lực và nhiệt độ cao trong suốt quá trình động cơ hoạt động.
Trong nắp máy cĩ bố trí các đường nước làm mát. Các bugi, xú pap, trục cam, đường ống nạp, đường ống thải,… được bố trí và gá lắp trên nắp máy.
Tuỳ theo sự bố trí các xú pap và số lượng của chúng, buồng đốt trên nắp máy cĩ các dạng cơ bản sau:
+ Buồng đốt kiểu hình bán cầu: cĩ diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn. Trong buồng đốt bố trí một xú pap nạp và một xú pap thải. Hai xú pap này bố trí về hai phía khác nhau. Trục cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cị mổ để điều khiển sự đĩng mở của xú pap. Sự bố trí này rất thuận lợi cho việc nạp hỗn hợp khí và thải khí cháy ra ngồi.
+ Buồng đốt kiểu hình nêm: diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt nhỏ. Buồng đốt mỗi xy lanh được bố trí một xú pap thải và một xú pap nạp, đồng thời hai xú pap bố trí cùng một phía. Đối với loại này
trục cam được bố trí ở thân máy hoặc bố trí trên nắp máy. Sự điều khiển sự đĩng mở của các xú pap qua trung gian của cị mổ.
+ Buồng đốt kiểu Bathtub: Kiểu này mỗi buồng đốt bố trí một xúpap thải và một xúpap nạp. Hai xúpap bố trí lệch cùng một phía và các xúpap đặt thẳng đứng. Kiểu này cĩ khuyết điểm, đường kính đầu xú pap bị hạn chế nên việc nạp và thải kém.
+ Buồng đốt kiểu Pentroor: được sử dụng khá phổ biến, mỗi xy lanh động cơ được bố trí hai xú pap nạp và hai xú pap thải. Bugi được đặt thẳng đứng và ở giữa buồng đốt giúp cho quá trình cháy được xảy ra tốt hơn. Hai trục cam bố trí trên nắp máy, một trục điều khiển các xú pap nạp và trục cam cịn lại điều khiển các xú pap thải.
Piston
Trong quá trình làm việc, piston chuyển động lên xuống trong xy lanh để tạo ra các quá trình. Đỉnh piston tiếp nhận lực khí cháy để làm quay trục khuỷu qua trung gian của thanh truyền và trục piston. Đỉnh piston là phần trên cùng của piston, đồng thời nĩ cũng là đáy của buồng đốt. Đỉnh piston cĩ đường đỉnh bằng, lồi hoặc lõm.
Đầu piston bao gồm đỉnh piston và vùng chứa xéc măng. Trên đầu piston cĩ lắp các xéc măng để làm kín buồng cháy. Trong quá trình làm việc, một phần nhiệt từ piston truyền qua xéc măng đến xy lanh và ra nước làm mát.
Đuơi piston là phần cịn lại của piston, nĩ dùng để dẫn hướng. Sự mài mịn nhiều nhất của phần thân xảy ra theo phương vuơng gĩc với tâm trục piston.
Thân piston cĩ dạng oval, đường kính theo phương vuơng gĩc với trục piston hơi lớn hơn đường kính theo phương song song với trục piston, để bù lại sự giãn nở nhiệt do phần kim loại bệ trục piston dày hơn các chỗ khác. Khi piston làm việc ở nhiệt độ bình thường thì nĩ cĩ dạng hình trụ.
Xéc măng
Các xéc măng được bố trí bên trong các rãnh của piston. Đường kính ngồi của xéc măng hơi lớn hơn đường kính ngồi của piston. Khi lắp cụm piston–xéc măng vào xy lanh, lực đàn hồi của xéc măng sẽ làm cho bề mặt làm việc của xéc măng áp sát vào vách xy lanh
Xéc măng làm kín cĩ chức năng làm kín buồng đốt, quét dầu nhờn xuống các-te và truyền nhiệt từ piston đến xy lanh. Số lượng của xéc măng làm kín phụ thuộc vào tốc độ của động cơ, khi tốc độ động cơ càng cao, số lượng xéc măng làm kín càng ít.
Chốt Piston
Chốt piston kết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền. Nĩ dùng để truyền chuyển động từ piston đến thanh truyền và ngược lại. Cĩ hai kiểu lắp ghép chốt piston.
- Cố định chốt piston trong đầu nhỏ thanh truyền bằng cách ghép độ dơi hoặc dùng bu lơng.
- Kiểu ghép thứ hai: chốt piston xoay được trong lỗ chốt piston và đầu nhỏ thanh truyền. Đối với loại này phải hạn chế chuyển động dọc của trục piston bằng cách dùng khoen chận ở hai đầu trục.
Trục khuỷu
Trục khuỷu là chi tiết quan trọng và phức tạp của động cơ. Nĩ tiếp nhận lực đẩy của thanh truyền và truyền cho bánh đà.
Trục khuỷu được đặt trong các ổ trục chính ở thân máy. Để dễ dàng tháo lắp trục khuỷu, ổ trục chính chia làm hai nửa và được lắp ghép lại với nhau bằng vít.
+ Đầu trục khuỷu được lắp bánh xích hoặc bánh đai răng để dẫn động cơ cấu phân phối khí. Ngồi ra, nĩ cịn dẫn động bơm trợ lực lái, máy nén hệ thống điều hồ, bơm nước, máy phát điện…
+ Đuơi trục khuỷu cĩ mặt bích để lắp bánh đà và để đỡ đầu trục sơ cấp hộp số.
+ Các cổ trục chính và chốt khuỷu được gia cơng rất chính xác và cĩ độ bĩng cao.
+ cChốt khuỷu dùng để gá lắp đầu to thanh truyền. Ở động cơ chữ V, trên cùng một chốt khuỷu được gá lắp hai thanh truyền.
+ Đối trọng dùng để cân bằng lực quán tính và mơ men quán tính.
+ Trong quá trình làm việc trục khuỷu sinh ra dao động xoắn. Tần số dao động xoắn là 5 lần/s. Khi tăng tốc và cĩ tải, tần số dao động từ 25 đến 30 lần trong một giây.
Để giảm dao động xoắn, ở đầu trục khuỷu người ta lắp bộ giảm chấn. Bộ giảm chấn thường là puli dẫn động các hệ thống bên ngồi.
Thanh truyền
Thanh truyền kết nối giữa trục piston và chốt khuỷu. Nĩ dùng để biến chuyển động lên xuống của piston thành chuyển động quay trịn của trục khuỷu và ngược lại.
Số lượng thanh truyền sử dụng bằng với số xy lanh của động cơ. Thanh truyền được chia làm 3 phần: Đầu nhỏ thanh truyền kết nối với trục piston, đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa được lắp ghép với chốt khuỷu, phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to thanh truyền được gọi là thân thanh truyền.
Dầu nhờn từ cổ trục chính đi qua đường ống dẫn trong trục khuỷu đến bơi trơn đầu to thanh truyền, sau đĩ đi ra hai mép đầu to để bơi trơn xy lanh-piston dưới tác dụng của lực li tâm.
Câu 13: Cho biết cơng dụng và yêu cầu của hệ thống bơi trơn, hệ thống làm mát. Nêu các chi tiết chính và cơng dụng của chúng trong hệ thống bơi trơn, hệ thống làm mát.
Hệ thống bơi trơn
Hệ thống bơi trơn dùng một bơm dầu để liên tục cung cấp dầu động cơ đến khắp các bộ phận bên trong động cơ. Hệ thống này giảm ma sát giữa các bộ phận bằng màng dầu. Ngồi tác dụng bơi trơn dầu cịn cĩ chức năng làm sạch và làm mát động cơ.
* Tác dụng của dầu bơi trơn
+ Bơi trơn bề mặt ma sát: giảm tổn thất ma sát (cơng ma sát) và giảm mài mịn cho các chi tiết
+ Làm mát ổ trục:tải nhiệt do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bthườg của ổ trục + Tẩy rửa bề mặt ma sát: trong quá trình làm việc các bề mặt ma sát cọ sát với nhau gây nên sự mài mịn,
mạt kim loại rơi ra bám lên bề mặt ma sát. Dầu nhờn chảy qua bề mặt cuốn theo mạt sắt đảm bảo bề mặt luơn sạch, tránh mài mịn do tạp chất cơ học.
+ Bao kín khe hở giữa piston với xi lanh, giữa xécmăng với piston làm kín buồng đốt.
* Các yêu cầu chung về hệ thống bơi trơn trong động cơ đốt trong: (nguồn: internet) sai ráng chịu
- Mỗi động cơ phải cĩ 1 hệ thống bơi trơn độc lập.
- Để đảm bảo yêu cầu làm việc liên tục, trong hệ thống phải cĩ dầu dự trữ. - Động cơ phải được bơi trơn liên tục trong mọi trường hợp, mọi vị trí. - Lượng dầu nhờn dự trữ phải đủ tương ứng với lượng nhiên liệu ở động lực.
( Hệ thống dầu nhờn phải đơn giản đảm bảo cơng suất tiêu hao dầu nhờn là nhỏ nhất. Nhiệt độ dầu bơi trơn khoảng 80÷1600C nếu lớn hơn nhiệt độ trên dầu sẽ bốc cháy. Nhưng nếu dầu bơi trơn làm mát nhiều quá thì sẽ làm mất hiệu suất nhiệt của động cơ. Yêu cầu cơng suất động cơ hệ thống bơi trơn khơng được vượt quá 3÷5%, dầu bơi trơn dễ tìm, dễ thay thế, thời gian sử dụng lâu dài. )
* Các chi tiết chính của hệ thống bơi trơn:
Bơm dầu: loại Trochoid bao gồm một rotor chủ đong và một rotor bị động cĩ trục lệch nhau. Chuyển động của cặp quay rotor này làm cho khe hở giữa các rotor thay đổi, kết quả là tạo tác dụng bơm. Rotor chủ động đượ dẫn động bằng trục khuỷu. Một van an tồn được lắp trong bơm để tránh cho áp suất dầu khơng vượt quá mức cho phép
Bơm bánh răng: Khi bánh răng chủ động gắn với trục khuỷu quay, kích thước của khe hở giữa các bánh răng thay đổi và dầu nằm trong các khe hở giữa răng và vành khuyết được bơm đi.
Lọc dầu: loại bỏ các tạp chất ra khỏi dầu và giữ cho dầu được sạch. Lọc dầu cĩ van một chiều để giữ cho dầu ở trong lọc dầu khi động cơ khơng hoạt động nhờ vậy lọc dầu luơn cĩ dầu khi động cơ khởi động. Nĩ cũng cĩ một van an tồn để cho phép dầu chảy đến động cơ khi lọc bị tắc.
Các te dầu: Đây là nơi chứa dầu, thường làm bằng thép hay nhơm. Các te dầu cĩ những hốc sâu và tấm ngăn để sao cho dù xe bị nghiêng vẫn cĩ đủ dầu dưới các te.
Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát cĩ nhiệm vụ tản nhiệt cho các chi tiết, giữ cho nhiệt độ của các chi tiết khơng vượt quá giá trị cho phép để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ.
* Các yêu cầu về hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong: (nguồn: internet) sai ráng chịu
- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp.
- Kết cấu của hệ thống làm mát phải cĩ khả năng xả hết nước khi súc rửa để sử dụng bảo quản dễ dàng.
Đối với động cơ làm mát bằng nước, thì nhiệt độ tối ưu của nước từ động cơ ra là 75÷85oC. Nếu nhiệt độ làm mát lớn hơn, cĩ thể tạo ra các bọc hơi trong hệ thống điều khiển tuần hồn kín, làm giảm hiệu quả làm mát và tạo ra những vùng nhiệt độ cao. Trong các động cơ làm mát bằng nước kiểu 1 vịng hở, để tránh hiện tượng kết cặn trên bể mặt phía ngồi của lĩt xilanh , yêu cầu nhiệt độ nước ra khỏi khơng nên vượt quá 50÷550C. Điều đĩ tuy ko phải là chế độ nhiệt tối ưu đối với động cơ, nhưng đĩ là địi hỏi của điều kiện vận hành động cơ.
* Các chi tiết chính của hệ thống làm mát:
Két nước làm mát: Két nước làm giảm nhiệt độ nước làm mát cĩ nhiệt độ cao đi ra từ động cơ. Nước làm mát trong két nước sẽ trở nên nguội đi khi các ống và cánh tản nhiệt của nĩ tiếp xúc với dịng khong khí do quạt tạo ra và dịng khí do sự chuyển động của xe.
Quạt làm mát:
- Hướng lượng khơng khí lớn đến két nước nhằm nâng cao hiệu quả làm mát.
- Hệ thống làm mát bằng động cơ điện: Cảm nhận nhiệt độ nước làm mát và kích hoạt quạt khi nhiệt độ nước làm mát cao.
- Quạt làm mát cĩ khớp chất lỏng: được dẫn động bằng dây đai và làm quay cánh quạt cĩ một khớp chất lỏng cĩ chứa silicon. Làm giảm tốc độ quay ở nhiệt độ thấp.
Bơm nước: cung cấp nước vào trong mạch nước làm mát. Một đai dẫn động được sử dụng để truyền chuyển động quay của trục khuỷu làm dẫn động bơm nước.
Van điều nhiệt: Đĩng đường nước từ động cơ ra két làm mát khi động cơ cịn nguội và mở đường nước tới két khi động cơ đạt nhiệt độ làm việc bình thường, nhờ đĩ làm cho động cơ khi khởi động nhanh chĩng tăng lên tới nhiệt độ làm việc, đảm bảo tính kinh tế và tránh gây ơ nhiễm mơi trường ở giai đoạn đầu động cơ làm việc.
Câu 14: Cho biết cơng dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phối khí. Nêu các chi tiết chính và cơng dụng của chúng trong hệ thống phối khí. Cho biết nhược điểm của hệ thống phối khí thơng thường (khơng thể thay đổi thời điểm phối khí theo tốc độ động cơ) trong động cơ ơ tơ và giải pháp cải thiện như thế nào?
Hệ thống phân phối khí: Là hệ thống vơ cùng quan trọng, là hệ thống quyết định đến việc nạp đầy hay thải sạch các khí cháy trong buồng cháy của động cơ – Đây là yếu tố quyết định đến hiệu suất cũng như suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ.
* Cơng dụng: + Nạp đầy đủ hỗn hợp khí hay khơng khí sạch cho các xylanh vào kỳ nạp. + Bao kín buồng cơng tác của động cơ trong các hành trình nén và nổ. + Thải sạch khí cháy ra ngồi trong hành trình thải của động cơ.
* Phân loại: + Hệ thống phối khí dùng van trượt
+ Hệ thống phối khí hỗn hợp ( vừa dùng xupap, vừa dùng van trượt) + Hệ thống phối khí dùng xupap:
Kiểu xupap đặt (xupap nằm trong thân động cơ) Kiểu xupap treo (xupap nằm trên nắp xilanh)
Loại phối hợp: cĩ 1 xupap trên nắp xilanh và 1 xupap đặt trong thân động cơ * Yêu cầu: + Đĩng mở đúng thời điểm.
+ Độ mở lớn để dịng khí dễ lưu thơng.
+ Khi đĩng phải kín để tránh lọt khí.
+ Làm việc êm dịu, cĩ khả năng chống mài mịn tốt.
+ Dễ điều chỉnh, sửa chữa. - Yêu cầu đối vĩi hệ thống nạp:
+ Các đường dẫn khí phải được thiết kế đặc biệt để điền khiển lưu lượng , tốc độ và chiều dẫn khơng khí tốt nhất.
+ Cung cấp khơng khí để quét.
+ Cung cấp khí sạch cho từng xylanh theo yêu cầu cháy hồn hảo.
+ Giảm tiếng ồn dịng khí lưu động.
+ Sấy nĩng hỗn hợp khí _nhiên liệu đi vào các xylanh - Yêu cầu đối vĩi hệ thống xả:
+ Dẫn khí xả của động cơ ra ngồi khơng khí và giảm tiếng ồn.
+ Lọc và tiêu hủy khí xả độc
* Các chi tiết chính và cơng dụng trong hệ thống phối khí.