🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình môn học động cơ đốt trong nghề vận hành máy thi công nền Ebooks Nhóm Zalo GT.0000025991 E T O n rre ĩT O Â N G NGHÉ VIỆT XÔ SÔ 1 Giáo trình môn học DỘNG Cơ DỐT TRONG NGHỀ VÂN HÀNH MÁY THI CÔNG NỀN I NGUYÊN iỌC LIỆU NHÀ XUÃT BAN XÂY DƯNG Bộ x a y d ụ n g TRƯỜNG CAO ĐÀNG NGHÊ VIỆT XÔ SỐ 1 Giáo trình môn học DỘNG CO DÓT TRONG NGHỀ VẬN HÀNH MÁY THI CÔNG NỀN ■ NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI-2 0 1 3 LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đôt trong là nguồn động lực chù yếu trên các loại ôtô, máy xây dụng...V ì vậy người học nghề vận hành m áy xây dựng, sửa chữa ôtô xe máy đều phải được trang bị kiến thức về động cơ đốt trong. G iáo trình động cơ đốt trong này dùng để phục vụ công tác giảng dạy và học tập cùa học sinh học nghề Vận hành máy thi công nền cũng như làm tài liệu tham kháo cho học sinh cùng nhóm nghề cơ giới và các cán bộ kỹ thuật có liên quan trực tiếp đến lĩnh vực sứ dụng, bào hành và sửa chữa động cơ đốt trong. Cấu trúc cùa giáo trình gồm: Bài mở đầu C hương 1: c ấ u tạo chung và nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong C hương 2: C ơ cấu trục khuýu thanh truyền Chương 3: C ơ cấu phân phối khí Chương 4: Hệ thống bôi trơn Chương 5: Hệ thống làm mát Chương 6: Hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt Chương 7: Hệ thống điện Chương 8: Hệ thống khởi động Giáo trình được sử dụng giảng dạy cho học sinh trung cấp nghề và sơ cấp nghề theo trình tự các chương trong giáo trình. Để bài giảng thêm phong phú và sát với thực tiễn, khi giảng dạy giáo viên cần có thêm các ví dụ cụ thể về đặc tính kỹ thuật, đặc điểm cấu tạo cùa các cơ cấu, hệ thống đặt trên các loại máy xúc, máy ủi, cần trục, ô tô... hiện nay. Mặc dù ban biên soạn đã rất cố gắng tuy nhiên giáo trình không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy rất m ong nhận được sự thông cảm, đóng góp ý kiến xây dụng của đồng nghiệp, các nhà kỹ thuật và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Biên soạn N guyễn Văn Tuyển N guyễn Văn Hoại 3 BÀI MỞ ĐẦU LỊCH SỪ PHÁT TRI ÉN NGÀNH ĐỘNG c ơ ĐỐT TRONG 1. Theo thòi gian xác định sự phát triến của động CO' đốt trong Năm 1860 động cơ đốt trong đầu tiên ra đời bời Lenoir nhà kỹ thuật nghiệp dư ờ Pari chế tạo. Động cơ chạy khí đốt có hiệu suất T|e = 2 - 4%. Năm 1876 một nhà buôn ờ thành phố Koln nước Đức chế tạo một loại động cơ đã chạy bằng khí đốt nhưng hiệu suất cao hơn T|c = 10%. Năm 1886 hàng Daimler- M ay bach cho xuất xưởng động cơ xăng đầu tiên có công suât T|c = 0,25 mã lực, với số vòng quay n = 600 vòng/phút. Năm 1954 động cơ Piston quay do hãng NSU-W ankel chế tạo nồi bật về tính gọn nhẹ. 2. Theo các giai đoạn sử dụng nhiên liệu trong động CO' * Giai đoạn I: Năm 1877 Óttô cộng tác với Lăngghen (người Pháp) đã chế tạo thành công động cơ 4 kì chạy bằng khí than. * Giai đoạn 2: Giai đoạn nghiên cứu dùng nhiên liệu thê lỏng: Kôíôvich (N ga) năm ! 870 đã chế tạo động cơ dùng nhiên liệu lỏng đầu ticn trên thế giới với công suất 80 mã lực, lúc đầu dùng trên tàu sau đó được dùng trên khinh klií cầu. * Giai đoạn 3: Giai đoạn nghiên cứu động cơ chạy bằng dầu nặng: Giai đoạn này được mở đầu bằng thành công của D olf Diesel. Năm 1897 ông đã thành công trong việc chế tạo động cơ nói trên với công suất 20 mã lực, n = 172 vòng/phút. Suất tiêu hao nhiên liệu là 241g/mă lực giờ. Hiệu suất đạt 26%. Năm 1897 nhà máy Noben ờ Petecbua mua được bằng phát minh của D olf Diesel và năm 1899 đã chế tạo thành công động cơ Điêden tính năng vượt xa động cơ do D.Diesel thiết kế. Động cơ cùa xưởng này lại dùng được nhiều loại nhiên liệu, xuất tiêu nhiên liệu là 221 gam/m ã lực giờ. Công suất động cơ 25 mã lực, tính năng vận hành tốt. Các nhà bác học Nga đã đóng vai trò xuất sắc trong việc ứng dụng động cơ điêzel trong ngành hàng hài. 5 * Giai đoạn 4: Giai đoạn phun nhiên liệu vào động cơ bang thiết bị cơ giới: Các loại động cơ đốt trong chế tạo trước năm 1903 đều dùng không khí nén để phun nhiên liệu thành nhũng hạt nhỏ. Cho tới năm 1903 - 1908 kỹ sư Mamin (Nga) mới chế tạo thành công động cơ 4 kỳ đầu tiên phun nhiên liệu bằng thiết bị cơ giới (thực ra ý định phun nhiên liệu bằng cơ giới là của Trinkler sinh viên trường công nghệ Lêningral phát biểu năm 1898 và cũng do ông ta thực hiện năm 1901 ờ xường Russkidiesel). Năm 1907 giáo sư V.I.Grinnevsky là người đầu tiên đã phát biểu một cách hoàn chinh nhất về nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong và phương pháp tính toán các quá trình công tác cùa động cơ đốt trong. Hiện nay ngành chế tạo động cơ đốt trong đã đạt trình độ cao: Động cơ tàu thuỳ và tĩnh tại tới hàng vạn mã lực, động cơ ôtô máy kéo với tốc độ vòng quay 5000 vòng/phút, có công suất 500 mã lực (xe du lịch) suất tiêu hao nhiên liệu giám xuống còn 150 g/mã lực giờ. Động cơ máy bay với công suất hàng ngàn mã lực đã làm cho tốc độ bay rất nhanh. 6 Chương 1 CÁU TẠO CHUNG VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG C ơ ĐỐT TRONG 1.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG c ơ ĐÒT TRONG 1.1.1. Công (lụng của động co’đốt trong Đ ộng cơ đốt trong đầu tiên ra đời đến nay đã hon 100 năm. Năng lượng do động cơ đốt trong chiếm 80% năng lượng trên toàn thế giới, 10% là do các thiết bị thuỳ điện, động co chạy bằng sức gió, thiết bị dùng năng lượng mặt trời, còn lại 10% là do các thiêt bị động cơ nhiệt không phải là động cơ đốt trong. Chi tính riêng trong khoảng thời gian 2 năm từ 1959-1960 công suất cùa động cơ đốt trong trên toàn thế giới đã lên gần tới 1,5 ti mã lực. 1.1.2. Phân loại động cơ đốt trong 1.1.2.1. K hái niệm về động cữ nhiệt Động cơ nhiệt là một thiết bị cơ khí có nhiệm vụ biến hoá nãng sang nhiệt năng (do sự đốt cháy nhiên liệu) rồi chuyển nhiệt năng thành cơ năng để tạo ra công có ích. Căn cú vào vị trí biến đổi hoá năng thành nhiệt năng, người ta chia động cơ nhiệt thành hai loại là động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Đ ộng cơ đốt ngoài là loại động cơ mà quá trình biến đổi hoá năng thành nhiệt năng ờ thiết bị ngoài xilanh, rồi qua môi chất trung gian (thuờng là nước) để biến đổi nhiệt năng thành cơ năng. Vi dụ: máy hơi nuớc, tua bin hơi nước. Động cơ đốt trong là loại động cơ biến đổi hoá năng thành nhiệt năng ờ ngay bên trong xilanh cùa động cơ và môi chất sinh công là sản phẩm cháy. Ví dụ: Động cơ điêden, động cơ xăng, động cơ ga, động cơ phản lực. Động cơ đốt trong có nhiều ưu điểm hơn so với động cơ đốt ngoài và đặc biệt là động cơ đốt trong kiểu píttông có kết cấu gọn nhẹ, hiệu suất cao. Hầu hết động cơ đốt trong dùng trên ôtô, m áy kéo, tầu hoả, tầu th u ỳ ... hiện nay là động cơ đốt trong kiêu píttông. 7 1.1.2.2 Phân loại động cơ đốt trong kiểu píttônỊi Động cơ đốt trong kiểu píttông có rất nhiều loại, căn cứ vào một số đặc tính cùa động cơ ta có thể phàn loại như sau: a. Căn cứ vào công dụng cùa động cơ chia thành: - Động cơ tĩnh tại: hoạt động cố định ở một địa điểm (trạm bơm, trạm phát đ iện ...) - Động cơ ôtô, máy kéo. - Động cơ dùng trong m áy nông nghiệp, máy xây dựng, máy làm đường, các máy m óc cùa trang thiết bị quân sự ... - Động cơ m áy bay. - Động cơ đầu máy xe lửa. b. D ựa vào so hành trình cùa pittông đê thực hiện 1 chu trình công tác cùa động cơ la chia thành: - Động cơ 2 kỳ: C hu trình hoạt động được thực hiện trong 2 hành trình cùa píttông. - Động cơ 4 kỳ: Chu trình hoạt động được thực hiện trong 4 hành trình cùa píttông. c. D ựa vào nhiên liệu sứ dụng động cơ đốt trong được chia thành: - Động cơ xăng: Dùng xăng làm nhiên liệu và được đốt cháy nhờ tia lửa điện. - Động cơ điêden: Dùng nhiên liệu điêden và nhiên liệu tự cháy nhờ nhiệt độ cao của không khí nén. - Động cơ ga: Dùng nhiên liệu khí và được đốt cháy nhờ tia lừa điện. - Động cơ ga-điêden: Dùng nhiên liệu khí và khoảng 5% nhiên liệu điêden làm mồi tạo lứa đốt nhiên liệu khí. d. D ựa vào phương pháp tạo thành hoà khí: - Động cơ hình thành hoà khí bên ngoài, trong đó hoà khí giữa không khí và nhiên liệu được hoà trộn và hình thành bên ngoài (nhờ bộ chế hoà khí) rồi mới đưa vào xilanh động cơ gồm động cơ xăng, động cơ ga. - Động cơ hình thành hoà khí bên trong, trong đó hoà khí giữa không khí và nhiên liệu được hoà trộn và hình thành bên trong xilanh là nhờ vòi phun nhiên liệu cao áp vào khối không khí nóng trong xi lanh ở cuối quá trình nén (động cơ điêden) hoặc nhờ phun xăng trực tiếp vào xilanh ở cuối quá trình hút hoặc quá trình nén (động cơ phun xăng trực tiếp). e. D ựa vào đặc điêm câu tạo chia thành: - Động cơ 1 xilanh, 2 xilanh, 3 xilanh, 4 xilanh, 6 xilanh, 8 xilanh... - Động cơ 1 xilanh đặt đứng, và động cơ 1 xilanh đặt nằm. - Động cơ nhiều xi lanh đặt tháng đứng và thẳng hàng, hai hàng (chữ V hoặc hai hàng song so n g ...) - Đ ộng cơ nhiều hàng xi lanh theo dạng chữ X, chữ w và các loại động cơ nhẹ, động cơ cao tốc... g. D ựa theo cách nạp khí vào xilanh: - Đ ộng cơ không tăng áp: K hông khí hoặc hoà khí cùa không khí và nhiên liệu (gọi là hoà khí) được píttông hút từ khí trời nạp vào xilanh (động cơ 4 kỳ) hoặc khí quét đã được nén tới áp suất đù để thực hiện việc thay đổi m ôi chất và nạp đầy xilanh (động cơ 2 kỳ). - Động cơ tăng áp: Không khí hoặc hoà khí đi vào xilanh động cơ có áp suất lớn hơn áp suất khí trời, nhờ thiết bị tãng áp (động cơ 4 kỳ) hoặc việc quét khí xilanh và nạp không khí hoặc hoà khí được thực hiện nhờ khí quét có áp suất cao để đảm bào quét sạch khí thải và tăng lượng khí nạp vào xilanh. h. Các cách phân loại khác: Ngoài ra cũng có thể dựa vào những đặc trưng phụ khác để phân loại động cơ như: theo khả năng đổi chiều quay của động cơ, theo tốc độ trung bình của píttông, theo hệ thong làm m át... 1.2. CÁC C ơ CẤU VÀ HỆ THỐ N G CHÍN H CỦA ĐỘ N G c ơ Đ Ố T TRO N G KIÊU PÍTTÔNG Động cơ đốt trong kiểu píttông thường có những cơ cấu và hệ thống chính như sau: 1. Cơ cấu trục kliuýu thanh truyền. 2. Cơ cấu phân phối khí. 3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 4. Hệ thống đánh lửa (động cơ xăng). 5. Hệ thống làm mát. 6. Hệ thống bôi trơn. 7. Hệ thống khởi động. 1.3. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ Đ ỊN H N G H ĨA c ơ BẢN 1.3.1. Điểm chết Vị trí cùa cơ cấu trục khuỷu thanh truyền khiến đường tâm thanh truyền nằm trong mặt phang cùa trục khuỷu gọi là vị trí điểm chết (hình 1.2), nằm ờ vị trí ấy thì cho lực tác dụng bất kỳ lên píttông cũng không thể làm cho píttông dịch chuyển để quay trục kliuýu (vị trí khoá chết cơ cấu). 9 Điểm chết trên (ĐCT) là vị trí điểm chết của píttông trong xilanh, mà khoảng cách từ đó đến đường tâm trục khuỷu là lớn nhất (buồng công tác có thể tích nhỏ nhất). Điếm chết dưới (ĐCD) là vị trí điểm chết cùa píttông trong xilanh mà khoảng cách từ đó đên đường tâm trục khuýu là nhỏ nhất (buồng công tác có thề tích lớn nhất). 1.3.2. Kỳ Là một phần của chu trình công tác mà ứng với thời gian đó píttông chuyển động được từ điểm chết nọ đến điểm chết kia trong xilanh của động cơ. Neu một chu trình công tác cùa động cơ (Hút - Nén - Nồ - Xả) thực hiện bằng 4 hành trinh của píttông, ứng với góc quay của trục khuýu là 720° thì là động cơ 4 kỳ. Ngược lại nếu một chu trình công tác cùa động cơ thực hiện bằng 2 hành trình cùa píttông, ứng với góc quay cùa trục khuỷu là 360° thì gọi là động cơ 2 kỳ. ]. Trục khuýu 2. Thanh truyền 3. Píttông 4. Xilanh 5. Xupáp xá 6. Bugi 7. Xupáp nạp Hình 1.1: Sơ đồ động cơ đot trong kiếu pittóng 1.3.3. Hành trình của píttông (S) Là khoảng cách giữa 2 điểm chết (ĐCT) và (ĐCD). Nó bằng 2 lần bán kính quay của trục khuýu: s = 2R. Khi píttông chạy một hành trình s sẽ làm trục khuỷu quay nừa vòng hoặc 180°. 10 1.3.4. Thê tích công tác của xilanh (Vs) Là thể tích trong xilanh giới hạn từ đièm chết trên đến điểm chết dưới. Thể tích làm việc cùa xilanh dược tính theo công thức: V - n ° 2 Vs 4 s Trong đó: D là đường kính của xilanh (mm). s hành trình cùa píttông (mm). 1.3.5. Thế tích làm việc của dộng cơ Là tông thế tích làm việc của các xilanh: Hình 1.2: Điếm chết, thê lich buồng cháy vc thế tích loàn phẩn ya vh = r iD "-s.i Trong đó: V h = V s.i ------- Vs: là thể tích làm việc cùa xi lanh; i: là số xi lanh cùa động cơ. Động cơ cỡ nhỏ dưới 1 lít, thể tích này được tính bằng cm 3, còn động cơ cỡ lớn được tinh bàng (lít). 1.3.6. Thể tích buồng tháy (V c) Là thể tích phần không gian giữa đinh píttông và nắp xilanh khi píttông ờ điểm chết trên. 1.3.7. Thể tích toàn phần của xilanh (V.) Là tổng cùa thể tích làm việc và thể tích buồng cháy. v. = v, + vc 1.3.8. Tỷ số nén ciia động cơ (e) Là tỷ số giữa thể tích toàn phần của xilanh (Va) và thể tích buồng cháy (Vc). e = - 11 Tỷ số nén biêu thị hoà khí (động cơ xăng) hoặc không khí (động cơ điêden) bị nén nhò đi bao nhiêu lần khi píttông dịch chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Tý số nén có ảnh hường lớn đến công suất cũng như hiệu suất của động cơ. Mỗi động cơ có một tỷ số nén nhất định và thường có trị số sau đây: Động cơ xăng: E = 5,0 + 11 Động cơ điêden E = 13 -ỉ- 22 Vi dụ: Tỷ số nén của động cơ bằng 14,5 nghĩa là thể tích không khí hoặc hỗn hợp khí bị nén lại bằng 1/14,5 so với thể tích lúc chưa bị nén. 1.4. CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG c ơ 4 KỲ 1 XILANH * Nguyên lý chung về mặt nguyên lý làm việc, các loại động cơ đốt trong đều phải thực hiện các quá trình sau: a) b) a) Động cơ hình thành hoà khí bên ngoài b) Động cơ hình thành hoà khí bên trong Hình 1.3: Trình tự các quá trình làm việc của động cơ đốI trong 12 - Thay đổi môi chất: cuối mỗi chu trình phải xả hết khí thải (sản vật cháy) và nạp đầy môi chất mới (không khí hoặc hoà khí) đề thực hiện chu trình mới. Thay đổi môi chất gồm hai quá trình gồm hai quá trình: thài và nạp (hút). - Hình thành hoà khí: là sự hoà trộn nhiên liệu với không khí đê tạo ra hoà khí chuân bị cho phan ứng cháy giữa ôxy và hơi nhiên liệu. - Nén: giúp cho nhiệt độ và áp suất tăng lên, tạo điều kiện thuận lợi để thực hiện quá trình cháy và giúp cho quá trình giãn nở sinh công được triệt đê hơn. - Châm cháy hoà khí nhờ tia lửa điện (động cơ xăng) hoặc hoà khí tự bốc cháy nhờ bị nén đên nhiệt độ cao (động cơ điêden). - Cháy giãn nở sinh công: Hoà khí được cháy tiếp ngay sau khi châm cháy sau đó môi chất giãn nở sinh công. Khi hoạt động các xilanh của động cơ đều phải thực hiện lặp đi lặp lại các quá trình: hút (nạp), nén, cháy giãn nở và xả. Tập hợp các quá trinh ấy tạo nên chu trinh làm việc của động cơ. Sau đây sẽ giới thiệu chu trình làm việc của một số loại động cơ. 1.4.1. Chu trình làm việc của động CO' xăng 4 kỳ 1.4.1. ì. S ơ đồ các quá trình làm việc cùa động cơ x ă n g 4 kỳ Sơ đồ nguyên lý cùa động cơ xăng 4 kỳ giới thiệu ờ hình 1.4. Trục khuỷu 1, thanh truyền 2, píttông 3 được nối với nhau bằng các bản lề. Khi trục khuỷu quay theo chiều kim đồng hồ, qua thanh truyền 2, píttông 3 sẽ chuyển động tịnh tiến trong xilanh. a) b) c) d) ]. Trục khuỳu; 2. Thanh truyền; 3. Píttông; 4. Xilanh; 5. Cừa xả; 6. Xupáp xà; 7. Bugi; 8. Xupáp nạp; 9. Cứa nạp; a) Kỳ nạp (hút); b) Kỳ nén; c) Kỳ nổ; d) Kỳ xà Hình 1.4: Các quá trinh làm việc cùa động xăng 4 kỳ 13 1.4.1.2. Nguyên lý làm việc Mỗi chu trình công tác cùa động cơ xăng 4 kỳ bao gồm 4 hành trinh: nạp, nén, nô, xà, píttông dịch chuyển lên, xuống 4 lần và trục khuỷu phải quay 2 vòng (từ 0° đến 720°). Mỗi lần píttông lên hoặc xuống, gọi là một hành trình hay một kỳ. Chu trinh làm việc cùa động cơ xăng 4 kỳ như sau: a. Hành trình nạp: (hình 1.4a) Trong hành trình này, xupáp nạp 8 mờ, xupáp xả 6 đóng kín, khi trục khuýu quay, píttông 3 sẽ dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, thề tích trong xilanh 4 tăng, áp suất giảm và do đó hoà khí ở bộ chế hoà khí, qua ống nạp 9 được hút vào xilanh. Khi píttông tới điểm chết dưới thì xupáp hút đóng lại, hỗn hợp đã được nạp đầy vào xi lanh, kỳ nạp kết thúc, trục khuỷu quay từ 0° -ỉ- 180°. Cuối hành trình nạp, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xilanh là: p = 0,8 + 0,9 KG/cm2, T = 70 + 120°c b. Hành trình nén: (hình I.4b) Trong hành trinh này xupáp nạp và xupáp xả đều đóng, píttông dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hoà khí trong xilanh bị nén lại làm cho áp suất và nhiệt độ của nó tăng lên. Khi píttông lên đến điểm chết trên kết thúc quá trình nén, trục khuỷu quay từ 180° + 360°. Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp trong xilanh là: p = 11 H- 12 KG/cm2, T = 300 450°c c. Hànlì trình sinh công (hình 1.4c) Trong hành trình này xupáp nạp và xupáp xả vẫn đóng. Do hoà khí đã được bugi đốt cháy ờ cuối hành trình nén, nên khi píttông vừa đến ĐCT thi tốc độ cháy cùa hoà khí càng nhanh, làm cho áp suất cùa khí cháy tăng lên rất lớn, píttông bị đẩy từ ĐCT xuống ĐCD và sinh công. Cuối quá trình cháy giãn nở píttông ờ ĐCD. Ở hành trình này trục khuỳu quay từ 360° -ỉ- 540°. Cuối quá trinh cháy và bắt đầu quá trinh giãn nở, áp suất và nhiệt độ cùa khí cháy trong xilanh là: p = 30 ^ 40 KG/cm2, T = 1800 -í- 2300°c. d. Hành trình xà: (hình 1.4d) Trong hành trinh này xupáp nạp vẫn đóng còn xupáp xả mờ, píttông dịch chuyến từ ĐCD lẽn ĐCT và đẩy khí cháy (khí thải) qua cửa xả 5 ra ngoài. Khi píttông lên tới ĐCT thì kết thúc quá trình xả đồng thời cũng kết thúc một chu trình làm việc cùa động cơ. Ở thời kỳ này trục khuỷu quay từ 540° + 720°, áp suất và nhiệt độ cuối quá trình xả là: p = ], 1 1,2 KG/cm2, T = 700 4- 800°c. 14 * Nhận xét: - Bốn hành trình làm việc cùa động cơ (hút, nén, nồ, xả) trong 1 chu trình công tác ta thấy chì có 1 hành trình sinh công có ích đó là thời kỳ nổ, còn ba hành trình kia (nạp, nén, xa) tiêu tốn nãng lượng cùa kỳ sinh công. Để thực hiện được các quá trình này phải dựa vào lực quán tinh của bánh đà. - Muốn xả sạch khí xả và nạp đầy hỗn hợp khí mới vào trong xilanh đê làm tăng công của mồi chu trình cần phải mờ sớm và đóng muộn của các xupáp so với các ĐCT và DCD. Xupáp nạp cần m ỡ sớm vào cuối quá trình xả khi píttông còn đi lên, đến khi píttông đến ĐCT thực hiện kỳ hút thì xupáp nạp đã được mờ, tạo tiết diện lưu thông tương đối lớn giúp cho hoà khí dễ dàng vào trong xilanh. Xupáp nạp cũng can đóng muộn sau khi píttông đi vượt qua ĐCD đề tận dụng sự chênh áp và quán tính cùa dòng khi trên đường nạp đê hút được nhiều khi nạp vào xilanh trong mỗi chu trình. Xupáp xả mở sớm vào cuối quá trinh giãn nờ sinh công trước khi píttông đến ĐCD đế m ột phần sản vật cháy được xả ra ngoài do lợi dụng được áp suất khí xả còn khá lớn. Xupáp xả mở sớm còn giảm tiêu hao năng lượng cho động cơ khi píttông đi lên ờ thời kỳ xả. Cùng với lý do lợi dụng sự chênh áp giữa xilanh và đường ống xả cũng như tận dụng quán tính cùa dòng khí trên đường ống xả cuối thời kỳ thải, xupáp xả cũng đóng muộn vào thời điểm sau ĐCT. Từ lúc mờ xupáp nạp đến lúc đóng xupáp xà vì cả hai xupáp đều mở nên gọi là thời kỳ trùng điệp của các xupáp. Giai đoạn tính từ lúc mờ đến lúc đóng cùa các xupáp tính bằng góc quay của trục khuỷu được gọi là pha phân phối khí. 1.4.1.3. Đồ thị công và đồ thị pha phân phối khí Trên đồ thị p-V (trong đó p là áp suất tuyệt đối cùa môi chất trong xilanh, V là thể tích môi chất trong xilanh), dựa vào đồ thị p-V người ta tính được công của mỗi chu trình. pz1. Mỡ xupáp nạp; 2. Đóng xupáp nạp; 3. Đánh lừa sớm; 5. Mờ xupáp xà; 6. Đóng xupáp xả a) Đồ thị công; b) Đồ thị pha phân phối khí; Hình 1.5: Đồ thị cóng và đo thị pha phân phối khí ĐCD 15 Trên đồ thị còng, hành trình nạp được bắt đầu từ điểm dl (khi píttông còn chưa lên tới ĐCT và đóng muộn sau ĐCD) điểm d2. Hành trinh xà được bắt đầu từ điểm b ’ (khi píttông còn chưa tới ĐCD và đóng muộn sau ĐCT) điểm a ’. Thời điếm đánh lừa sớm c \ góc quay cùa trục khuýu ứng với đoạn c ’c là góc đánh lửa sớm. Các pha phân phối khí cùa động cơ được thể hiện bằng bàng hoặc đồ thị. Hình 1.5 giới thiệu đồ thị pha phân phối khí của động cơ xăng 4 kỳ, trong đó 0 là tâm quay cùa trục khuýu. Các tia xuất phát từ 0 đánh dấu vị trí cùa trục khuýu tương ứng các thời điểm như mờ, đóng các xupáp, đánh lửa sớ m ... 1.4.2. Chu trình làm v iệ c c ủ a động CO’ điêden 4 k ỳ 1.4.2.1. S ơ đồ các quá trình làm việc của động cơ điêden 4 kỳ (hình 1- 6) 10 11 1. Trục khuýu; 2. Thanh truyền; 3. Pítlông; 4. Xilanh; 5. Cửa xả; 6. Xu páp xà; 7. Vòi phun; 8. Xupáp nạp; 9. ống nạp; 10. Bầu lọc không khí; 11. Đường dẫn nhiên liệu cao áp; a) Kỳ nạp (hút); b) Kỳ nén; c) Kỳ nổ; d) Kỳ xả Hình 1.6: Các hành trình làm việc cùa động cơ điêden 4 kỳ 1.4.2.2. N guyên lý làm việc Quá trinh làm việc cùa động cơ điêden 4 kỳ cũng giống như động cơ xăng 4 kỳ, nghĩa là píttông cũng phải thực hiện bốn hành trình nạp, nén, nổ và xả. Nhung trong 16 động cơ điêden 4 kỳ quá trinh nạp, nén là nén không khí và nhiên liệu tự bốc cháy do áp suất và nhiệt độ cao. Chu trình làm việc cùa động cơ điêden 1 xilanh 4 kỳ như sau: a. Hành trình nạp (hình ì.6a) Trong hành trình này, khi trục khuỷu ] quay, píttông 3 dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp 8 mở, xupáp xả 6 đóng. Trong xilanh 4 áp suất giảm, không khí ở bên ngoài được hút vào xilanh qua bầu lọc không khí và đường ống nạp, Khi píttông xuống tới ĐCD thì hành trinh nạp kết thúc. Ờ cuối hành trinh nạp, áp suất và nhiệt độ cùa không khí trong xi lanh là: p = 0,8 -H 0,9 KG/cm2, T = 90 -i- 120°c b. Hành trình nén (hình l.6b) Xupáp nạp và xupáp xả đều đóng, píttông dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, không khí trong xi lanh bị nén nên áp suất và nhiệt độ cùa nó tăng lên. Ở cuối hành trình nén, vòi phun 7 sẽ phun nhiên liệu vào xi lanh dưới dạng sương mù đế nhanh chóng hoà trộn với không khí có nhiệt độ và áp suất cao rồi tự bốc cháy. Góc quay cùa trục khuỷu ứng với thời điểm kể từ lúc nhiên liệu được phun vào xi lanh ở cuối hành trình nén cho đến khi píttông ờ ĐCT gọi là góc phun nhiên liệu sớm. Ớ cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ 'cùa không khí nén trong xilanh là: p = 40 - 50 KG/cm2, T = 550 -H 700°c c. Hành trình sinh công (hình 1.6c) Trong hành trình này, xupáp nạp và xupáp xả vẫn đóng. Do nhiên liệu phun vào xi lanh ở cuối hành trình nén đã được đốt cháy, nên khi pít tông vừa đến ĐCT thì nhiên liệu càng cháy nhanh hơn, làm cho áp suất khí cháy tăng lên và đẩy píttông từ ĐCT xuống ĐCD, qua thanh truyền 2, làm quay trục khuỷu 1 và sinh công. Ớ cuối quá trình cháy và bẳt đầu quá trình giãn nờ, áp suất và nhiệt độ của khí cháy trong xi lanh là: p = 60 H- 80 KG/cm2, T = 1700 + 2000°c. d. Hành trình xả (hình 1.6d) Trong hành trình này, xupáp nạp vẫn đóng, xupáp xả mờ, píttông dịch chuyển từ ĐCD lên Đ CT và đẩy khí cháy ra khỏi xilanh. Khi píttông lên tới ĐCT thì hành trình xả kết thúc. Áp suất và nhiệt độ cùa khí cháy ớ cuối quá trình xả là: p = 1,1 -ỉ- 1,2 KG/cm2, T = 600 -ỉ- 700°c. Sau hành trình xả, động cơ vẫn tiếp tục làm việc, các hành trình lại lập lại từ đầu. 17 1.4.2.3. Đồ thị công và đồ thị pha phân phối khi Hình 1.7: Đồ thị công vò đồ thị pha phân phoi khi cùa động cơ điêden 4 kỳ ì .5. CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG c ơ 2 KỲ Một chu trinh làm việc cùa động cơ 2 kỳ cũng bao gồm quá trình nạp, nén, nồ và xả, nhưng khác với động cơ 4 kỳ là muốn hoàn thành 1 chu trinh làm việc, trục khuýu cùa động 2 kỳ chi quay 1 vòng (tức là 360°) và píttông dịch chuyển 2 hành trình. Do đó trong mỗi hành trình của píttông sẽ có nhiều quá trình cùng xảy ra. Đ ộng cơ 2 kỳ thường dùng hai loại: loại có cửa thổi, cửa xả, không có xupáp và loại có cừa thổi và xupáp xả. 1.5.1. Động cơ xăng 2 kỳ 1.5.1.1. Sff đồ nguyên lý động cơ xăng 2 kỳ (hình 1.8) ỉ. 5.1.2. Nguyên lý làm việc a. Hành trình 1: pittông đi từ ĐCD tên Đ C T Trong hành trình này (hình 1.8a), khi trục khuỷu 2 quay, píttông 5 dịch chuyền từ ĐCD lên ĐCT. Khi cứa xả 4 được píttông đóng kín, hoà khí trong xi lanh bị nén làm cho áp suất và nhiệt độ cùa nó tăng lên. Khi píttông gần tới điểm chết trên bugi 7 phóng tia lừa điện đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu xăng, dầu nhờn và không khí (hoà khí). Khi píttông đi lên để nén hoà khí, ở phía dưới píttông, trong cácte 1 (buồng trục khuýu) áp suất giảm và hoà khí từ bộ chế hoà khí, qua ống nạp và cửa nạp 3 được hút 18 vào cácte đề chuấn bị cho việc thổi hoà khí vào xilanh ớ hành trình sau. Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xilanh là: p = 6 -i- 10 KG/cm2, T = 150 4- 350°c. 7 1. Hộp trục khuýu 2. Trục khuỷu 3. Cứa nạp 4. Cửa xá 5. Píttông 6. Xi lanh 7. Bugi 8. Cừa thối 9. Cứa chuyến hồn hợp 10. Thanh truyền Hìnlt 1.8: Các hành trinh làm việc cùa động cơ xăng 2 kỳ Trong hành trình này (hình 1.8b), do hoà khí đã được đốt cháy ờ cuối hành trình nén, nên khi píttông đến Đ CT thì hoà khí càng cháy nhanh hơn, làm cho áp suất khí cháy tăng lên và đẩy píttông từ Đ C T xuống ĐCD qua thanh truyền 10 làm quay trục khuỷu 2 đê sinh công. Khi píttông dịch chuyển xuống đến gần ĐCD, cửa xả 4 mờ, đồng thời sau đó cửa thổi 8 có chiều cao thấp hơn cửa xả cũng được m ở và cứa nạp 3 đóng lại. Do đó khí cháy sau khi đã làm việc, có áp suất (3 -ỉ- 4 KG/cm 2) lớn hon áp suất khí trời được xả ra ngoài và hoà khí ớ dưới cácte bị nén có áp suất (1,2 + 1,3 K G /cm 2) lớn hơn áp suất của khí cháy còn lại trong xilanh sẽ theo đường 9, qua cửa thoi 8 vào xilanh ở phía trên đỉnh cùa píttông. Hoà khí từ hộp trục khuỷu qua đường 9 vào cửa thổi 8 nạp vào xilanh. Gờ lồi trên đỉnh píttông có tác dụng hướng dòng hoà khí nạp vào xilanh để giảm hao phí nhiên liệu trong quá trình thay khí và góp phần quét sạch khí cháy trong xilanh. Trục khuỷu quay tiếp trong xilanh lại lặp lại một chu trình mới. Do cácte 1 được làm bơm khí quét nên không chứa dầu bôi trơn như ờ các động cơ khác, vì vậy phải pha dầu nhờn vào xăng theo tỷ lệ 2 -ỉ- 4% thể tích đề dầu nhờn bám lên bề mặt và bôi trơn các chi tiêt ma sát. 19 ư u điểm chính cùa động cơ xăng dùng cácte làm bơm khí quét là cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng và sừa chữa nhưng rất kém về chất lượng thay đổi môi chất (do mât mát lớn) nên ảnh hướng xấu đến công suất và hiệu suất cùa động cơ. 1.5.1.3. Đồ thị pha phân phối klií 0-1. Vị trí ĐCT 0-1’. Vị trí bật tia lừa điện 0-2. Vị trí ĐCD 0-4. Vị trí đóng cứa quét 0-3. Vị trí mờ cứa thài 0-3’. Vị trí đóng cừa thài 0-4. Vị trí mờ cửa quét 0-4’. Vị trí đóng cừa quét ĐCD Hình 1.9: Đo thị pha phân phoi khí cùa động cơ 2 kỳ quét vòng 1.5.2. Động CO' điêzel 2 kỳ loại có cứa thối v à xupáp xả 1.5.2.1. Sff đồ nguyên lý (hình 1-10) 1. Trục khuỷu; 2. Thanh truyền; 3. Máy nén khí (bơm tăng áp); 4. Xi lanh; 5. Vòi phun; 6. Xupáp xà; 7. Píttông; 8. Buồng khí; 9. Cứa thồi Hình 1.10: Các hành trình làm việc và đồ Ihị công cùa động cơ điêden 2 kỳ 20 Dộng cơ điêden 2 kỳ này có đặc điểm là không dùng cácte đề chứa và thổi khí mà dùng m áy nén khí riêng để thối khí trực tiếp vào xilanh. 1.5.2.2. Nguyên lý làm việc a. Hành trình / pittông đi từ ĐCD lên Đ C T Trong hành trình này (hình 1.10a) khi trục khuỷu 1 quay, píttông 7 dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT. Cửa thoi 9 được píttông 7 đóng kín và sau đó xupáp xả 6 cũng được đóng lại, không khí trong xilanh 4 bị nén lại, áp suất và nhiệt độ của nó tăng lên cho đến khi píttông lên tới gan ĐCT, vòi phun 5 cùa hệ thống nhiên liệu sẽ phun nhiên liệu với áp suất cao dưới dạng sương mù, nhiên liệu nhanh chóng hoà trộn với không khí tạo thành hồn hợp rồi tự bốc cháy ờ áp suất và nhiệt độ cao. Cuối hành trình nén áp suất và nhiệt độ cùa khí nén trong xilanh là: p = 40 ^ 50 KG/cm2, T = 650 H- 800°c. b. Hành trình 2 p íttông đi từ Đ C T xuống ĐCD Trong hành trinh này (hình 1.1 Ob) do nhiên liệu đã được đốt cháy nhờ không khí bị nén có nhiệt độ và áp suất cao ở cuối hành trinh nén, nên khi píttông đến ĐCT thi nhiên liệu càng cháy nhanh hơn, làm cho áp suất khí cháy tăng lên và đẩy píttông từ ĐCT xuống ĐCD, qua thanh truyền 2, làm quay trục khuỷu 1 và sinh công. Khi píttông dịch chuyển gần tới điểm chết dưới, xupáp xả 6 mờ, đồng thời sau đó cứa thổi 9 cũng đuợc píttông mờ ra. Do đó, khí cháy sau khi đã làm việc, có áp suất (4+5 KG /cm 2) lớn hơn áp suất khí trời bên ngoài, được xả ra ngoài và không khí mới qua bình lọc, nhờ máy nén khí 3, buồng khí 8, cửa thổi 9 được cung cấp vào xilanh với áp suất khoảng 1,4 + 1,5 KG/cm2. Áp suất này lớn hcm áp suất của khí cháy còn lại trong xi lanh (1,1 + 1,2 KG/cm2) góp phần làm sạch khí cháy trong đó và tạo điều kiện cho hành trinh sau. Sau hành trình sinh công và thay thế, quá trình làm việc của động cơ diêzel lại lặp lại nhu trên. 1.6 CÁC CHÌ TIÊU LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG c ơ ĐÓT TRONG 1.6.1. Áp suất chỉ thị trung bình (Pt) • Áp suất chi thị trung bình của chu trình lảm việc là tý số giữa công sinh ra trong một chu trình (L) chia cho thể tích công tác cùa xylanh (Vh). P t= — (j/m3 = N / m2 = pa) K 21 - Áp suất chi thị trung bình đánh giá chu trinh công tác về phương diện hiệu quá kỹ thuật, với cùng kích thước xylanh động cơ nào có áp suất chi thị trung bình cùa chu trinh lớn hơn sẽ có công suất lớn hơn. 1.6.2. Áp suất có ích trung bình (Pe) Neu lấy áp suất chỉ thị trung bình Pt trừ đi áp suất ton thất cơ học trung bình thì còn lại một phần áp suất không đồi tác dụng lên píttông để sinh ra một công bang công có ích trên trục khuýu động cơ. Áp suất này gọi là áp suất có ích trung binh, ký hiệu là P e . Công thức tính: Pe= Pt - Pm Trong đó: Pm - là áp suất tổn thất cơ học trung bình (là một phần của áp suất chi thị trung bình được tiêu hao cho tổn thất cơ học N/m 2). 1.6.3. Công suất chì thị (Ni) Công suất chỉ thị của động cơ N i là công chỉ thị cùa các xylanh tạo ra trong thời gian một giây (Is). Công thức tính công suất chi thị (Nì) cùa động cơ nhiều xylanh có dạng: N ẫ = p ư h j ũ k 30r Trong đó: - Pt: là áp suất chỉ thị trung bình (N/m2) - Vh: Thể tích làm việc của một xylanh (m3) - n: Số vòng quay của động cơ (vg/ph) - T : Số kỳ của động cơ - i: Số xylanh cùa động cơ 1.6.4. Công suất có ích (Ne) Công suất có ích của động cơ Ne (Công suất cùa động cơ): là công suất đo được trên đuôi trục khuỷu của động cơ đề kéo máy công tác. Công suất thường được tính bằng mã lực (hp) hoặc kW (1 mã lực = 0,7457 kW). Trong thực tế công suất có ích cùa động cơ đo được trên đuôi trục khuỷu thường nhỏ hơn công suất chi thị một giá trị đúng băng công suất khắc phục trờ lực gọi là công tổn thất cơ học (Nm) hay: Nm = Ni - Ne ——» Ne = Ni - Nm Các lực cản trong động cơ bao gồm: - Lực cản do ma sát giữa các bề mặt cặp chi tiết chuyển động tương đối với nhau; 22 - Lực cản do dần động các cơ cấu và hệ thống như cơ cấu phân phối khí, bơm nước, bơm nhiên liệu, bơm dầu, quạt gió... 1.6.5. H iệu s u ấ t c ủ a đ ộ n g CO' (T|e) Hiệu suất cùa động cơ r|c: là tỷ số giữa nhiệt lượng chuyên thành công có ích chia cho nhiệt lượng sinh ra do nhiên liệu cháy trong xy lanh được tính trong cùng một đơn vị thời gian. N r|e = F 7 T I Qn! Trong đó: - G„| : lượng nhiên liệu cấp cho động cơ trong một giày (kg/s). - Q„| : nhiệt trị thấp cùa một kg nhiên liệu (j/kg). - Ne; công suất có ích của động cơ (W). Hiệu suât r)c đánh giá về phương diện hiệu quả kinh tế, hiệu suất có giá trị càng lớn thì phân nhiệt lượng bị tổn thất trong thời gian thực hiện một chu trình càng nhó. Hiệu suất có ích thường có giá trị như sau: - Động cơ xăng: r]e = 0,18 - 0,30 - Động cơ diêzel: T|c = 0,27 - 0,42 (động cơ có tuabin tăng áp có thể > 0,5) 1.6.6. Suất tiêu hao nhiên liệu (ge) Suất tiêu hao nhiên liệu gc: là lượng nhiệt liệu tiêu thụ tính theo gam cho một mã lực hoặc k w trong 1 giờ (g/m ã lực.h hoặc g/kw .h). - Suất tiêu hao nhiên liệu thể hiện tính kinh tế cùa động cơ, động cơ có tính kinh tế càng cao thì g e càng nhò. Động cơ xăng có g e khoảng 2 10 - 280 g/mã lực.h Động cơ diêzel có g c khoảng 160 - 200 g/mã lực.h 1.7. ƯU NHƯỢC ĐIÊM CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG c ơ 1.7.1. So sánh động cơ 2 kỳ vói động CO’4 kỳ /. 7.1.1. ư u điểm - Động cơ 2 kỳ có số hành trình sinh công gấp đôi (khi cùng số vòng quay n) và có công suất lớn hơn khoảng 50 -ỉ- 70% (khi cùng dung tích làm việc Vh và số vòng quay n) so với động cơ 4 kỳ. 23 - Động cơ 2 kỳ chạy đều, êm hơn động cơ 4 kỳ vì mỗi vòng quay của trục khuýu có một hành trinh sinh công. Do đó, với các điều kiện như nhau (hành trình pítlông s, đường kính xiianh D, số xilanh i, số vòng quay n) thì ở động cơ 2 kỳ có thể dùng bánh đà lắp trên trục khuýu có kích thước và trọng lượng nhò hơn so với động cơ 4 kỳ. - Động cơ 2 kỳ không có xupáp nạp và nếu dùng píttông để thổi khí từ hộp cácte vào xiianh thì cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng hơn so với động cơ 4 kỳ. /. 7.1.2. Nhược điểm - Nhược điểm chính cùa động cơ hai kỳ là bị mất m át một phần khí quét đi theo khí xả ra ngoài trong thời kỳ quét khí (mất tới 30% khí quét). Đối với động cơ xăng 2 kỳ khí quét lại là hoà khí nên động cơ xăng hai kỳ tốn nhiều xăng. - Nhiệt độ trong quá trình làm việc cùa động cơ 2 kỳ lớn hơn so với động cơ 4 kỳ, do có số lần sinh công nhiều hơn, làm cho động cơ bị nóng và đặc biệt đối với động cơ điêzel dễ bị bám muội than ờ buồng cháy. - Trong động cơ xăng hai kỳ, nếu dùng cácte để thối khí thì điều kiện bôi trơn kém, động cơ đốt cháy cả xăng, không khí và dầu bôi trơn nên dễ bị đóng nhiều muội than. 1.7.2. So sánh động CO' điêzel vói động cơ xăng 1.7.2.1. Ưu điểm - Hiệu suất của động cơ điêzel lớn hon động cơ xăng, do hao phí nhiên liệu ít và tỷ số nén cao, với công suất như nhau thì tượng tiêu hao nhiên liệu ở động cơ điêden ít hơn động cơ xăng khoảng 20 -í- 25%. - Nhiên liệu dùng trong động cơ điêzel rẻ tiền và ít gây cháy hơn so với nhiên liệu xăng. 1.7.2. 2. Nhược điểm - Kích thước và trọng lượng của động cơ điêzel lớn hon động cơ xăng vì áp lực khí cháy của động cơ điêzel lớn. - Do tý số nén E lớn hơn và nhiên liệu tự bốc cháy, việc tạo hỗn hợp đốt giữa nhiên liệu và không khí khó khăn vì dùng phương pháp phun trực tiếp vào buồng đốt với một khoảng thời gian rất ngắn do đó động cơ điêzel khó khởi động hơn so với động cơ xăng. 1.7.3. Ưu nhưọc điểm của động cơ nhiều xilanh Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong kiểu píttông một xilanh ta thấy: nguồn động lực làm cho động cơ hoạt động được là sự giãn nỡ cùa khí cháy trong xilanh ở kỳ sinh công còn các kỳ khác (nạp, nén, xả) là nhờ quán tính của trục khuýu và bánh đà đế đẩy píttông dịch chuyển trong xilanh. Do vậy mà trục khuỷu cùa động cơ quay không đều, ờ kỳ sinh công quay nhanh còn các kỳ khác quay chậm hơn. 24 Đ ộng cơ một xilanh công suất nhò, rung động lớn. Muốn tăng công suất của động cơ thi phải tăng đường kính xilanh, khi đó khối lượng nhóm píttông lớn, tăng lực quán tính. Hơn nữa khối lượng các chi tiết m áy khác như thanh truyền, trục khuỷu và đặc biệt là bánh đà càng phải lớn làm cho động cơ cồng kềnh, tính ưu việt giảm sút. Vi vậy để tăng công suất cùa động cơ, ngứời ta chế tạo động cơ có nhiều xilanh và bố trí thứ tự các kỳ sinh công của các xilanh trong động cơ sao cho động cơ chạy êm, có công suất và tốc độ lớn. 1.8. LẬP BANG TH Ử T ự NỐ C H O ĐỘ NG c ơ NHIỀU XYLANH 1.8.1. Các hình thức bố trí xylanh 1.8. ỉ. 1. Dộng cơ l hàng x i lanli (Hình 1.1 ỉ) Là loại động cơ thường thấy trên ôtô, m áy kéo, máy xây d ụ ng... có thề đặt xilanh thẳng đứng hoặc nằm ngang. a. Xilanh đặt thẳng đứng; b. Xilanh đặt năm ngang Hình 1.11: 1.8.1.2. Động cơ 2 hàng xilanh (H ĩnh 1.12) Động cơ 2 hàng xilanh là động cơ chữ V, góc giữa hai hàng xilanh thường là 55°, 60°, 75°, 90°, 135°, 180°. Động cơ chữ V đang dần chiếm ưu thế tuyệt đối trong các loại xe ôtô du lịch, máy kéo, máy xây d ự n g ... Động cơ 5 hàng xilanh trờ lên được gọi là động cơ hình sao. 25 a. Động cơ chữ V; b. Động cơ chữ V đặc biệt Hình 1.12: Sơ đo động cơ hai hàng xilanh 1.8.2. T hứ tự làm việc của dộng cơ nhiều xilanh Đối với động cơ nhiều xilanh, điều kiện đảm bảo cho tốc độ cùa động cơ quay đều là các kỳ sinh công của các xilanh phải được phân chia đều trong thời gian một chu trình công tác (hai vòng quay trục khuỷu đối với động cơ 4 kỳ). Neu gọi cp là khoảng cách giữa hai xilanh nổ kế tiếp nhau (tính bằng độ), góc (p có thế xác định như sau: a.360‘(độ) Trong đó: a. Số vòng quay của trục khuỷu trong 1 chu trình công tác cùa động cơ (động cơ 4 kỳ: a = 2; động cơ 2 kỳ: a = 1) i. Số xilanh của động cơ (công thức trên lấy i > 4). 1.8.2.1. Thứ tự làm việc cùa động cơ 4 kỳ, 4 xilanh thẳng hàng a. Sơ đò cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền Đ ộng cơ 4 kỳ 4 xilanh thẳng hàng trục khuỷu có 4 cổ biên, góc độ nồ là: ộ = - - - - - - = 180° và thứ tự làm việc của các xilanh là 1 -3-4-2. 4 4 1.4 Hình 1.13: Sơ đồ cơ cấu ị 2,3 trục khuỷu - thanh truyền cùa động cơ 4 kỳ, 4 xilanh thẳng hàng b. Bang thứ tự làm việc cùa động cơ: Thứ tự nô là (1-3-4-2). Khi trục khuỷu quay từ 0° -ỉ- 180° xilanh 1 sinh công, xilanh 4 thực hiện quá trình nạp. Píttông cùa xilanh 2 và 3 đều dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT thực hiện hành trình xả và nén. Khi trục khuỷu quay từ 180° + 360°, xilanh 1 thực hiện quá trình xả, xilanh 4 nén, xilanh 2 thực hiện quá trình nạp, xilanh 3 ở thời kỳ sinh công (nổ). Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng quay thứ 3, tức là từ 360° -H 540°, xilanh 1 nạp, xilanh 2 nén, xilanh 3 xả và xilanh 4 sinh công. Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng quay thứ 4, tức là từ 540° + 7200°, xilanh 1 nén, xilanh 2 nồ, xilanh 3 nạp, xilanh 4 xả. Như vậy, khi trục khuýu quay hết hai vòng, tức là từ 0° + 720°, mỗi xilanh của động cơ đều hoàn thành một chu trình làm việc gồm có bốn hành trình nạp, nén, nổ và xả. 1.8.2.2. Tliứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ 6 xilanh thẳng hàng a. S ơ đồ cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền: (hình 1.12) Động cơ 4 kỳ 6 xilanh thẳng hàng trục khuỷu có 6 cổ biên, góc độ nổ là: ộ = = 120° và thứ tự làm việc của các xilanh là 1-5-3-6-2-4. 6 Hình 1.14: Sơ đồ cơ cáu trục khuỷu - thanh truyền cùa động cơ 4 kỳ, 6 xilanh thẳng hàng 27 b. Bàng thứ tụ làm việc cùa động cơ: Thứ tự no là (1-5-3-6-2-4). Xilanh 1 2 3 4 5 6 Góc quay TK 60° Xả Hút Nổ Nén K ì oNồ Hút O 180° Nén Xà 240° Hút Nồ 300° Xà Nén 360° Nổ Hút 420° Nén Xà 480° Hút Nồ 540° Xả Nén 600° Nồ Hút 660° Nén Xà 720° Xả Hút Nổ Nén Trong trường hợp này, các xilanh làm việc kế tiếp nhau với góc độ nổ là 120° hay 2/3 vòng quay của trục khuỷu. Do đó, các hành trình cùa píttông không bắt đầu và kết thúc cùng một lúc mà trùng nhau m ột góc 60° (sinh công hoặc nổ gối nhau 60°). v ậy trục khuýu cùa động cơ 6 xi lanh quay đều hơn động cơ 4 xilanh. ].8.2.3. Thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ 8 xilanh hai hàng (V= 9(f ) a. Sơ đò cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (hình 1-15) Hình 1.15: Hình dáng động cơ và trục khuỷu cùa động cơ chữ V8 xilanh 28 h. Bàng thứ tự nổ của động cơ tám xilanh, thứ tự nô là: (1-5-4-2-6-3- 7-8). ^ \ > C i l a n h Goác quay1 2 3 4 5 6 7 8 90“ Nồ Hút Xả Nén Nén Hút Xả Nổ 180° Nén Hút Nổ Xà 270° Xà Nồ Nén Hút 360” Nổ Nén Xả Hút 450° Hút Xả Nổ Nén 540° Xả Nổ Hút Nén 630° Nén Hút Xả Nổ 720° Hút Xà Nén Nổ N hư vậy, ờ động cơ nhiều xilanh, các xilanh có thể bố trí 1 hoặc 2 hàng v.v... và nếu số xilanh càng nhiều thì góc trùng nhau cùa các hành trình sinh công hay nổ càng lớn và động cơ làm việc càng êm hơn. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 C â u 1: Hãy nêu cách phân loại động cơ đốt trong? C âu 2: Hãy trình bày những thuật ngữ chính cùa động cơ? 29 Chương 2 C ơ CÁU TRỤC KHUỶU - THANH TRUYÈN 2 .1. NHIỆM VỤ VÀ CẤU TẠO CHUNG 2.1.1. Nhiệm vụ Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ đốt trong kiểu píttông, nó có các nhiệm vụ chính như sau: - Tạo hình dáng bên ngoài của động cơ, làm giá đỡ để bắt các chi tiết của các hệ thống, các cơ cấu khác và chúng tựa vào đó để hoạt động. - Nhận và truyền áp lực của khí cháy trong xilanh, biến chuyển động tịnh tiến của píttông thành chuyển động quay cùa trục khuỷu và truyền công suất cùa động cơ ra ngoài. - Dần động các cơ cấu và các hệ thống của động cơ. 2.1.2. Cấu tạo chung Các chi tiết cúa cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền có thể chia làm 2 nhóm: nhóm các chi tiết cố định (thân máy, nắp máy, xilanh và cácte) và nhóm các chi tiết chuyển động (píttông, xéc măng, chốt píttông, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà). Dưới đây sẽ giới thiệu công dụng, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo và cấu tạo của các chi tiết trong cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền. 2.2. CẨU TẠO CÁC CHI TIẾT 2.2.1. Khối thân máy: (Blốc) a. Nhiệm vụ: Thân máy được coi như là giá đỡ cho các chi tiết, các cơ cấu trong toàn bộ động cơ, các bộ phận, phụ tùng đều được lắp trên đó. b. Diều kiện làm việc và vật liệu chế tạo: Thân máy chịu toàn bộ trọng lượng cùa các chi tiết lắp trên đó đồng thời chịu tác dụng cùa những lực không cân bằng do quá trình hoạt động của động cơ gầy ra. Do điều kiện làm việc như trên, vật liệu chế tạo thân máy phải bền, có cơ tính cao, nhẹ, chịu nhiệt và truyền nhiệt tốt. Thân máy thường được đúc bang gang xám GX15- 30 32 hoặc GX24-44... Trong các loại động cơ có lót xi lanh (xi lanh đúc rời) thì thân máy có thể đúc bằng gang có chất lượng thấp hoặc hợp kim nhẹ để tiết kiệm kim loại và giám trọng lượng cúa động cơ. Trong các loại động cơ cỡ nhỏ (mô tô, xe máy, máy phát điện cỡ nhỏ) thường dùng hợp kim nhôm để đúc thân máy. c. c á u lạo: Tuỳ theo so xi lanh, cách bố trí xi lanh mà khối thân máy có thể bố tri theo các dạng sau: - Loại đúc liền thành khối: Khối thân máy là hộp chung cho tất cả các xilanh, loại này dùng phổ biến cho động cơ cỡ vừa và nhò. - Loại đúc rời: Đúc riêng cho các xilanh rồi lắp ghép lại với nhau, loại này thường dùng cho động cơ cỡ lớn. 1, 4. Các vách ngăn dọc thẳng đứng 2, Các lỗ đặt cần đẩy 3, 6. Lỗ đề đặt xilanh 5. Cứa vách ngăn 7. Vách ngăn nằm ngang 8. Vách ngăn ờ phía dưới 9. Lồ để đặt trục khuýu 10. Lỗ để đặt trục phân phối khí Hình 2.1: Sơ đồ khối thân máy cùa động cơ kiểu 4 xilanh I hàng Trong thân máy thường bố trí các khoang chứa nước làm mát, trên mặt thân có các miệng lỗ xupáp, mặt bên thân máy có cửa để lắp và điều chinh xupáp, ngoài ra còn có cứa thông để hút, xả, có các lỗ dẫn dầu bôi trơn... 2.2.2. Nắp máy: (nắp xilanh) a. Nhiệm vụ: Nắp máy kết hợp với xilanh, píttông tạo thành buồng đốt cho động cơ. Ngoài ra trong động cơ có rất nhiều bộ phận và các cơ cấu khác lắp trên nắp xilanh như: bugi, vòi phun, cơ cấu xupáp, cơ cấu giám áp... 31 b. Điều kiện làm việc - vật liệu chế tạo: Điều kiện làm việc của nắp xilanh rất xấu: nẳp xilanh chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, ăn mòn hoá học nhiều. Ngoài ra khi lắp ráp, nắp xilanh chịu ứng xuất nén khi xiết chặt các bulông hoặc gugiông. Nắp xilanh cùa động cơ điêden làm mát bằng nước đều được đúc bang gang hợp kim. Động cơ điẽzel làm mát bàng gió nắp xilanh thường đúc bằng hợp kim nhôm. Nắp xilanh cùa động cơ xăng phần lớn dùng hợp kim nhòm, nắp xilanh băng hợp kim nhôm nhẹ, tản nhiệt tốt tạo điều kiện tăng tỷ số nén cho động cơ. c. Cấu lạo: Kết cấu của nắp xilanh phụ thuộc vào kết cấu buồng cháy, số xupáp, cách bố trí xupáp, bugi, vòi phun và cách làm m át động cơ. Tuỳ theo động cơ lớn hay nhó mà nắp máy có thể đúc riêng cho từng xilanh, đúc phân cụm cho 2 hoặc 3 xilanh hoặc đúc chung cho tất cà các xilanh. Trên nắp máy có bố trí ổ đặt xupáp (với cơ cấu xupáp treo), rãnh dẫn nước làm mát, lỗ để láp vòi phun, bugi và các đường ống dẫn khí nạp, khí thải... Nắp xilanh được lắp với khối thân máy nhờ các vít cấy (gujông) và đai ốc (êcu) hoặc bulông thông qua một tấm đệm làm kín chịu được nhiệt độ và áp suất cao. Đe đảm bào iẳp ghép được kín, các mặt tiếp xúc của thân xilanh và nắp xilanh được gia công cẩn thận (chính xác và nhẵn). Tấm đệm (gioăng) nắp m áy thường làm bằng amiăng hoặc amiăng có bọc thép hay đồng mỏng. Ở một số động cơ có công suất nhỏ, giữa nắp và thân không cần dùng tấm đệm mà lợi dụng sự biến dạng kim loại và nhờ gia công chính xác khi chế tạo đề đảm bảo độ kín khít. 1. Đường thái (hoặc nạp); 2. Khoang chứa nước làm mát; 3. Lỗ thông nước lên nắp máy; 4. Lồ gugiông; 5. Khoang láp đũa đẩy; 6. Lỗ lẳp bugi; 7. Buồng cháy Hình 2.2: Nắp máy động cơ xăng có buồng cháy bán cầu 32 ỐỊJ J — F|— u ^ Ỷ __ •&&'■ I A-A , ' •—! 1- 1. Buồng cháy 2. Vị trí xi lanh 3. Vị tri xupáp nạp 4. 6. Vị tri lắp bugi 5. Vị tri xupáp thải Hình 2.3: Nắp xilanh cùa động cơ xăng có buồng cháy hình chêm (Ricacđô) Khi tháo, xiết nắp máy cần dùng clê lực và tháo, xiết chặt nắp máy theo đúng yêu cầu kỹ thuật để tránh cong, vênh, vỡ nứt nắp m áy và bao kín tốt. Thông thường khi láp xiết từ giữa ra phía ngoài và khi tháo thì ngược lại. Với mỗi loại động cơ, nhà chế tạo qui 4500 v/p thường đúc hoặc dập bằng thép cácbon có hàm lượng cácbon thấp. Ket cấu cùa bánh đà tuỳ thuộc vào kiểu loại động cơ, số xilanh càng nhiều thì bánh đà có trọng lượng càng nhỏ. Theo kết cấu bánh đà chia làm 3 loại: (hình 2-23) + Bánh đà dạng đĩa: hình 2.23a + Bánh đà dạng vành: hình 2.23d + Bánh đà dạng chậu: hình 2.23c 54 a) b) c) d) Hình 2.23: Kel cầu bánh đà Nhìn chung các loại bánh đà, phần lớn vật liệu được phân bố ờ phía ngoài để tăng mô men quán tính và dễ cân bằng được cân bằng chính xác. Trên vành ngoài bánh đà thường lắp vành răng dẫn động khi khởi động động cơ. Bánh đà được lắp với mặt bích ở đuôi trục khuỳu bằng bu lông hoặc lắp ép vào mặt côn cùa đuôi trục bằng then và có đai ốc hãm. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 C âu 1 : Nêu nhiệm vụ và cấu tạo chung của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền? C âu 2: Nêu cấu tạo cùa thân và nắp máy? Tại sao phải xiết đai ốc bắt nắp máy theo trinh tự nhất định? Cho ví dụ? C âu 3: Có mấy loại ống lót xilanh? ưu nhược điểm cùa từng loại? C âu 4: Từ điều kiện làm việc của píttông, nêu một số loại vật liệu chế tạo píttông hiện đang được dùng nhiều nhất? ưu nhược điểm cùa từng loại? C âu 5: Nêu cấu tạo của píttông? C âu 6: Nêu các kiểu lắp ghép chốt píttông? hiện nay kiểu lắp ghép nào được áp dụng rộng rãi nhất? Vì sao? C âu 7: Vẽ các loại m ặt cắt cùa xéc m ăng khí và xéc m ăng dầu? Các dạng xẻ miệng xéc măng? C âu 8: Nêu nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo cùa thanh truyền? C âu 9: Nêu nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo cùa trục khuỷu? Nêu cách bôi trơn cho các bể m ặt làm việc của trục khuỷu và chốt píttông? C âu 10: Nêu công dụng và cấu tạo của bánh đà? 55 Chưong 3 C ơ CÁU PHÂN PHỐI KHÍ 3.1. NHIỆM VỤ VÀ PHÂN LOẠI 3.1.1. Nhiệm vụ Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ đóng m ờ các cửa nạp và cừa xà đúng lúc để nạp đầy không khí hoặc hoà khí (động cơ xăng) vào xilanh động cơ và xả sạch khí xả từ động cơ ra ngoài. 3.1.2. Phân loại Cơ cấu phân phối khí được chia thành các loại: - Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: bao gồm cơ cấu phân phối khí dùng xupáp loại đặt và cơ cấu phân phối khí dùng xupáp loại treo. - Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt: việc đóng mờ các cửa nạp và cửa xả là do píttông dịch trượt trong xilanh. Loại này thường dùng trong các động cơ xăng hai kỳ. - Cơ cấu phân phối khí loại phối hợp: kết hợp cả dùng xupáp và dùng van trượt. Loại này dùng trong một số động cơ diêzel hai kỳ. Trên các loại động cơ ôtỏ, máy kéo, cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp được dùng phổ biến vì nó làm việc tốt. 3.2. ĐỒ THỊ PHÂN PHỐI KHÍ ĐCĐ Hình 3. lĩ Đô thị pha phổi khí động cơ 4 kỳ 56 ĐCD Hình 3.2: Đồ thị pha phoi khí động cơ 2 kỳ 3.3. C ơ CÁU PHÂN PHỔI KHÍ DÙ NG XUPÁP ĐẬT 3.3.1. So’ đồ cấu tạo (hinh 3.3) C ơ cấu phân phối khi dùng xupáp đặt gồm có: - Bộ phận đóng kín: xupáp, ống dẫn hướng, lò xo xupáp, đế lò xo xupáp, ô đặt xupáp. - Bộ phận truyền lực: con đội, bạc dẫn hướng con đội, vít điều chinh khe hờ nhiệt xupáp. - Bộ phận phân phối gồm: trục cam (trục phân phối) và bộ truyền bánh răng dẫn động trục cam từ trục khuỷu. 3.3.2. Nguyên lý làm việc Khi trục khuỷu quay thông qua cặp hánh răng truyền động sẽ dẫn động cho trục cam quay theo. Khi phần lồi của cam tác dụng vào đáy con đội, đẩy con đội và xupáp đi lên, !ò xo xupáp bị nén lại, cừa thông khí được m ờ ra ứng với kỳ nạp hoặc xả khí. Khi phần lồi cùa cam quay đi, lò xo xupáp dãn ra. Vì một đầu lò xo tỳ vào thân động cơ, một đầu tỳ vào đế lò xo lắp ở đuôi xupáp cho nên khi lò xo dăn ra, kéo xupáp đi xuống, cừa thông khí đóng lại, các thời kỳ nạp hoặc xả khí kết thúc. Đe cho các xupáp đóng mớ đúng thời điểm tương ứng với vị trí của các píttông trong xilanh, cặp bánh răng dẫn động cho trục cam có dấu để lắp ráp cho chính xác, dấu này do nhà chế tạo quy định, phụ thuộc vào góc m ờ sớm, đóng muộn của các xupáp. 8 1. Trục cam 2. Con đội 3. Đai ốc hãm 4. Bulôngđiều chinh 5. Lò xo xupáp 6. Ống dẫn hướng 7. Xupáp 8. Nẳp máy Hình 3.3: Cơ cấu phân phối khí dùngxupáp đột 57 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt hầu hết các chi tiết được đặt ở thân máy. Loại này có cấu tạo đơn gián, ít chi tiết. Nhưng có nhược điểm là buồng đốt bị kéo dài nên khó nạp không khí hoặc hỗn đốt. Khả năng đốt cháy nhiên liệu cũng kém hơn. Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt thường dùng trong các loại động cơ xăng khởi động lắp trên máy kéo. 3.4. C ơ CẢU PHÂN PHỔI KHÍ DÙNG XUPÁP TREO 3.4.1. Sơ đồ cấu tạo (hình 3- 4) Cơ cấu phân phối khí dùng xupảp treo gồm có: - Bộ phận đỏng kín: xupáp, ống dẫn hướng, lò xo xupáp, đế lò xo xupáp, ổ đặt xupáp. - Bộ phận truyền lực: con đội, bạc dẫn hướng con đội, ty đẩy, đòn gánh, trục đòn gánh, vít điều chinh khe hở nhiệt xupáp và đai ốc hãm. - Bộ phận phân phối gồm: trục cam (trục phân phối) và bộ truyền cơ khí dẫn động trục cam từ trục khuýu. 1. Trục cam 2. Con đội 3. Ty đẩy 4. Nắp xi lanh 5. Đai ốc hãm 6. Vít điều chinh 7. Đòn gánh 8. Trục đòn gánh 9. Đế tựa lò xo 10. Xupáp 11. Lò xo xupáp Hình 3.4: Cơ cấu phân phối khi dùng xupáp treo 3.4.2. Nguyên lý làm việc Khi trục khuỷu quay, qua bộ truyền bánh răng làm trục cam 1 quay theo. Khi phần lồi (vấu cam) của cam tác dụng vào đáy con đội 2, đẩy con đội và ty đẩy 3 đi lên. Ty đẩy tỳ vào đầu đòn gánh thông qua vít điều chinh 6. Đòn gánh 7 có thể xoay được quanh trục 8, đầu đòn gánh kia nén vào đuôi xupáp, đẩy nó đi xuống, lò xo bị nén lại, cừa thông khí được mở ra ứng với các thời kỳ nạp hoặc xả khí. 58 Khi cam quay phần lồi đi, lò xo xupáp 11 dãn ra, kéo xupáp lên, ty đầy và con đội đi xuống. Lúc này cửa thông khí được đóng lại kết thúc quá trình nạp hoặc xả khí. Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo đa số các chi tiết đặt ở phần nắp máy. Loại này tạo cho buồng đốt nhò gọn, giúp cho việc đốt cháy nhiên liệu nhanh và hoàn toàn. Đ ồng thời dễ nạp không khí hoặc hỗn hợp đổt vào xilanh. Dễ kiểm tra và điều chỉnh khe hờ nhiệt cùa các xupáp. Nhưng có nhược điểm là cấu tạo phức tạp hơn cơ cấu phôi khí dùng xupáp đặt. 3.5. CÁU TẠO CÁC B ộ PHẬN CỦA c ơ CÁU PHÂN PHỐI KHÍ. 3.5.1. Nhóm xupáp (hình 3.5) a. Xupáp: - Nhiệm vụ: xupáp có nhiệm vụ đóng mờ cửa nạp hoặc cứa xả, để thực hiện việc nạp không khí hoặc hỗn hợp đốt vào xilanh và xả khí đã làm việc ra ngoài. - Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo: Xupáp phải tiếp xúc với nhiệt độ cao và áp suất lớn của khí cháy, chịu va đập với bề m ặt côn của đế xupáp và với đầu đòn gánh, chịu ma sát mài mòn với bề mặt trong của ống dẫn hướng. Do vậy xupáp được chế tạo bằng loại thép tốt, có chất lượng cao, chịu nhiệt và chịu mài mòn tốt. Xupáp nạp thường được chế tạo bằng thép hợp kim crôm hoặc crôm niken, xupáp xà được chế tạo bằng thép chịu nhiệt. - Cấu tạo xupáp: được chia làm ba phần: b. Đĩa xupáp (đầu nam): Có dạng hình côn, m ặt côn được chế tạo chinh xác để ép kín với đế xupáp. M ặt côn được làm nghiêng một góc 30 độ hoặc 45 độ. Đường kính cùa đĩa xupáp nạp thường lớn hon của đĩa xupáp xả, đế đảm bảo nạp không khi hay hỗn hợp đốt vào xi lanh nhanh chóng hơn. Trên mặt phang của đĩa xupáp thường có khoét rãnh nhỏ hoặc khoan lỗ để lắp dụng cụ khi rà xupáp. 1Đuổi xupáp Thân xupáp ]Đấu xupáp (nấm) Hìnlt 3.5: Kêt câu các phần cùa xupáp 59 ầ b) c) d) Hình 3.6: Ket cau nam xupáp Hình 3.7: Kết cấu đuôi xupảp 1. Móng hãm; 2. Đế lò xo; 3. Xupáp; 4. ống dẫn hướng; 5. Bạc móng hãm; 6. Lò xo xu páp; 7. Vòng đệm tựa lò xo Hình 3.8: Bộ phận đóng kín 60 c. Thân xupáp: Có dạng hình trụ, mặt ngoài được gia công nhẵn để lắp ghép với ống dẫn hướng. Trong quá trình làm việc, thân xupáp chuyển động dễ dàng trong ông dẫn hướng. Do vậy khi lấp ghép giữa thân xupáp và ống dẫn hướng phải có khe hở nhất định. Thân xupáp xả ớ một số động cơ làm rỗng chứa natri lòng, natri nóng chảy ờ nhiệt độ 97°c. Khi động cơ hoạt động khiến natri ở thể lòng dễ luân chuyển để lấy nhiệt từ phần đầu nấm truyền cho phần thân, nhờ vậy xupáp xả đirợc làm mát tốt hơn. d. Đ uôi xupáp: Là phần nhận áp lực của mỏ đòn gánh. Dưới đuôi có tiện rãnh để lắp hai nửa móng hãm hình côn, giữ cho đế lò xo cố định với đuôi xupáp. Mặt trên của đuôi xupáp được tôi cứng để giảm hao mòn do tác động của mỏ đòn gánh. e. Đ e xupáp: (ổ đặt xupáp) Là những lỗ khoan ờ mặt dưới nắp xilanh, ứng với mỗi xupáp có một 0 đặt xupáp. Vành ăn khớp của 0 đặt xupáp cũng được tiện vát nghiêng để phù hợp với mặt côn của đĩa xupáp. Ò đặt xupáp nạp thông với ống hút, 0 đặt xupáp xả thông với ống xả, ờ một số động cơ, đế xupáp được chế tạo rời rồi ép vào lỗ ớ nắp xilanh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa và thay thế. g. Ô ng dan hướng: Óng dẫn hirớng có tác dụng dẫn hướng cho thân xupáp khi chuyển động, giữ cho đĩa xupáp đóng kín vào đế xupáp. Ống dẫn hướng có dạng hình trụ, đúc bằng gang, mặt trong được gia công nhẵn và chính xác. Ồng dẫn hướng được ép trên nắp xilanh hoặc trên thân xilanh. h. Lò xo xupáp: Lò xo xupáp có tác dụng giữ cho xupáp luôn đóng chặt vào đế xupáp. M ột đẩu lò xo tựa vào nắp xi lanh hoặc thân máv, một đầu tựa vào đế !ò xo lắp ở đuôi xupáp. Khi lắp lò xo ở thế bị nén, nên nó luôn giãn ra đảm bảo cho xupáp luôn ờ thế đóng chặt. Muốn mờ xupáp cần có một lực đè vào đuôi xupáp để nén lò xo lại. Lò xo thường có kết cấu dạng hình trụ tròn. Mỗi xupáp có thể được lắp một hoặc hai lò xo. Trường hợp dùng nhiều lò xo thì các lò xo này được lắp lồng vào nhau, có bước xoắn khác nhau và chiều xoắn ngược nhau để tránh dao động cộng hưởng làm gẫy lò xo. 3.5.2. T rụ c phân phối (trục cam) a. Nhiệm vụ: Trục phân phối hay còn gọi là trục cam có tác dụng điều khiển việc đóng m ờ các xupáp cùa các xilanh đúng thời điểm và phù hợp với thứ tự làm việc cùa động cơ. Trong m ột số loại động cơ xăng trục cam còn dùng dẫn động cho bơm dầu, bơm xăng, bộ chia điện... 61 b. Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo: Trục cam khi làm việc chịu ma sát mài mòn với đáy con đội và với bạc gối đỡ, nên các vấu cam và các cổ trục thường bị mòn nhiều. Vì vậy các bề mặt làm việc được thấm các bon hoặc tôi cứng đạt độ cứng từ 52 - 65 HRC. Trục cam thường được chế tạo bàng thép 40, thép 45 hoặc thép hợp kim 15 X, 20X. c. Cấn tạo: (hình 3.8) 1. Các cồ trục; 2. Các vấu cam; 3. Bánh răng; 4. Bánh lệch tâm Hình 3.9: Trục cam Trục cam có loại được chế tạo liền, có loại rời. Trên các động cơ ôtô, máy kéo thường dùng trục cam chế tạo liền thành một khối, c ấ u tạo trục cam được chia thành các phần: - Đầu trục cam: Là nơi lắp bánh răng phân phối với trục bằng then, vì vậy trên đầu trục có xẻ rãnh then. - Các cồ trục: Được tựa vào các bạc gối đ& trong thân máy. Các cồ trục có đường kính lớn hơn các vấu cam để khi thao tác lắp các cam lọt qua lỗ đặt gối đỡ trục một cách dễ dàng. Đường kính các cổ trục nhỏ dần để thuận lợi trong việc tháo lắp. Vì trục cam thường lắp luồn đuôi trục từ đầu đến cuối thân máy. Trên các cồ trục có xẻ rãnh hoặc khoan lỗ để chứa dầu bôi trơn cho bạc gối đ&. Các lỗ này được thông với lỗ dẫn dầu khoan dọc trục cam. - Các vầu cam: Mỗi xilanh có một cam hút và một cam xả. Cam hút dùng đóng mở các xupáp hút, cam xả dùng đóng m ớ các xupáp xà. Các cam trên trục được bố trí theo đúng thứ tự làm việc của động cơ. Các cam xả, các cam hút ở các xi lanh liên tiếp được bố trí liền nhau để thuận lợi trong việc kết cấu các đường ống dẫn. v ề cấu tạo, m ặt cắt cam xả bầu hơn cam nạp để thời kỳ xả dài hơn thời kỳ nạp. Cam có cấu tạo như thế sẽ tạo điều kiện cho những loại động cơ tuy có kích thước đường kính đĩa xupáp nạp và xả khác nhau nhưng vẫn đảm bảo xả sạch khi thải ra ngoài. 62 Đê giám tải trọng và tiếng kêu va đập của xupáp và các chi tiết truyên động khi xupáp m ờ và đóng, các đoạn cung tương ứng trên mặt cam phải được nối với nhau rất đeu đặn. Hệ bánh răng phân phối truýền động từ trục khuỷu đến trục cam thường dùng bánh răng nghiêng. Khi hoạt động sẽ tạo ra lực đẩy chiều trục đối với các trục lắp bánh răng. Vì vậy cần phải hạn che chuyên dịch dọc trục đối với trục cam. Cơ cấu hạn che dịch chuyên dọc trục thường lắp ờ đầu trục cam dưới dạng một vòng tỳ hoặc một bu lông tỳ. V òng tỳ 9 (hình 3-10a) được ép chặt giữa m oayơ bánh răng 4 và cổ I cùa trục cam. N hư vậy dịch chuyền dọc trục cùa vòng tỳ này cũng là chuyển dịch dọc trục cùa trục cam được hạn chế hai phía, một phía bời mặt đầu của bạc đỡ 3, còn phía kia do mặt bích tỳ 12 bắt chặt vào đầu thân m áy nhờ các bu lông 13. a) b) I . Trục cam; 2. Thân máy; 3. Bạc trục cam; 4. Bánh răng phân phối; 5. Nấp; 6. Chốt chặn; 7. Êcu hãm; 8.Vít điều chinh; 9. Vòng tỳ; 10. Bulông; 11. Đệm hãm; 12. Mặt bích; 13. Bulông Hình 3.10: Phương pháp chận chuyển động dọc trục đối với trục cam Hình 3.1 Ob thể hiện biện pháp dùng bu lông tỳ. Phương pháp này cũng hạn chế dịch chuyển dọc trục đổi với trục cam ờ hai phía, m ột phía là vai tỳ của bạc đồng 3 chặn vai tỳ ờ đầu trục cam còn phía kia nhờ vít chặn 8, tỳ lên chốt chặn 6. c ỏ thể vặn vít chặn 8 và êcu hãm 7 đề điều chinh khe hở dọc trục cam. * Các phư ơng phá p dan động trục cam: Khi động cơ làm việc, trục cam được trục khuỷu dẫn động qua bộ truyền bánh răng hoặc bộ truyền xích (xích cam ) hình 3-10. 63 1 1. Bánh răng; 2. Đĩa xích; 3. Xích Hình 3.11: Bánh răng, đĩa xích và xích dẫn động trục cam Trong động cơ 4 kỳ, quá trình làm việc gồm 4 hành trinh: nạp, nén, nồ, xà tương ứng với hai vòng quay cùa trục khuỳu, xupáp nạp và xupáp xả đều mớ một lần nghĩa là trục cam quay một vòng. Do đó số răng của bánh răng hay đĩa xích trên trục cam lớn gấp hai lần số răng của bánh răng hay đĩa xích trên trục khuỷu. Trong động cơ hai kỳ, tốc độ quay cúa trục cam và trục khuỷu bằng nhau. Do đó số răng cùa bánh răng hay đĩa xích trên trục cam và trục khuỷu bàng nhau. Trên bánh răng hoặc đĩa xích và xích thường có đánh dấu sự ăn khớp, chi sự quan hệ làm việc giữa trục khuýu và trục cam. Vì vậy khi lắp ghép phải đặt đúng dấu đề khỏi ảnh hưởng đến quá trình làm việc của động cơ. Trên các loại động cơ ôtô, máy kéo bánh răng trục khuỷu và bánh răng trục cam thường được đặt trong một hộp riêng ờ phía trước động cơ, gọi là cácte cùa bánh răng phân phối. 1. Bánh răng trục khuỷu; 2. Bánh răng trục phân phối; 3. Bánh răng trunẹ gian; 4. Bánh răng truyền động bơm dầu hệ thống thuỳ lực; 5. Bánh răng truyền động bơm cao áp; 6. 7. Bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn Hình 3.12: Truyền động qua bánh răng phân phoi 64 Trong hộp cácte bánh răng phân phối, ngoài bánh răng trục khuỷu và bánh răng trục cam , còn có một hệ thống các bánh răng khác dùng để dẫn động cho các bộ phận như bơm nước, bơm dâu, bơm cao áp, m áy phát điện ... nên người ta còn gọi cácte bánh răng phân phôi là bộ phận truyền động. Đê đảm bảo sự ăn khớp giữa các bánh răng được êm, các bánh răng được chế tạo kiểu răng nghiêng. Vật liệu chế tạo các bánh răng thường bằng thép các bon hoặc bàng gang đặc biệt. N hư vậy khi trục khuỷu quay, thông qua hộp răng phân phổi, tất cá các cơ cấu và hệ thống trong động cơ đều làm việc. 3.5.3. Bộ phận tru y ền l ự c (hình 3.13) Bộ phận truyền lực dùng để nối liền trục phân phối với bộ phận đóng kín, nhận lực tác động từ trục phân phối truyền cho bộ phận đóng kín. Bộ phận truyền lực gồm có: con đội, cần đẩy, đòn gánh, trục đòn gánh. a. Con đội: Con đội có nhiệm vụ truyền lực từ cam của trục phân phối cho cần đẩy. Ở cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt, con đội truyền lực trực tiếp cho xupáp. 1. Con đội có đáy lồi; 2. Ty đẩỵ; 3. Vít điều chinh; 4. Đai ốc hãm; 5. Đòn gánh; 6. Bạc đòn gánh; 7. Trục đòn gánh; 8. Trụ đờ; 9. Con đội có đáy phằng; 10. Con đội hình nấm; 11. Con đội kiều con lăn; 12. Chân đế; 13. Trục con lăn; 14. Con lăn; 15. Bạc con đội; 16. Bánh răng phân phối; 17. Bích hãm trục; 18. Bạc trước của trục; 19. Chọt; 20. Chốt định vị; 21. Nắp chắn. Hình 3.13: Trục phân phối và các chi tiết truyền động 65 Khi làm việc con đội thường bị mòn ở mặt đáy chỗ tiếp xúc với cam và mòn ở thân, chỗ tiếp xúc với bạc dẫn hướng. Để giảm bớt mài mòn người ta làm con lăn cho con đội (hình 3- 13b) hoặc cho con đội xoay quanh trục cùa nó (hình 3- 13c). Khi lắp ghép bề mặt thân con đội và bạc dẫn hướng cần có khe hở nhất định. Con đội thường được chế tạo bằng thép các bon thành phần thấp hoặc trung bình (thép 15, 30), thép hợp kim 15X, 20X hoặc bằng gang. Trên động cơ ôtô máy kéo thường dùng các loại con đội hình trụ và hình nấm. Bôi trơn cho bề mặt ma sát của con đội bàng dầu nhờn vung té trong cácte hoặc băng các rãnh hứng dầu. Con đội cùa cơ cấu phân phối khi dùng xupáp đặt trên đầu con đội có lỗ ren để bẳt vit điều chỉnh khe hờ nhiệt. b. Ty đầy: Ty đấy làm nhiệm vụ truyền chuyển động từ con đội lên đòn gánh. Ty đẩy được chế tạo bằng thép, dưới dạng một ống rỗng để giảm trọng lượng. Đầu dưới ty đẩy kết cấu dạng hình cầu để tỳ vào con đội, đầu trên tỳ vào vít điều chinh khe hờ nhiệt ờ đầu đòn gánh. c. Đòn gánh: (cò mo) Đòn gánh là chi tiết truyền lực trung gian có nhiệm vụ đổi hướng chuyển động cùa cần đẩy truyền cho xupáp và tăng độ mờ của xupáp so với chiều cao của cam phân phối. Đòn gánh là một dạng đòn bẩy có cánh tay đòn không bằng nhau. Cánh tay đòn phía bên trục cam thường ngắn hơn và có vít điều chỉnh khe hờ nhiệt. Đòn gánh thường được dập bằng thép các bon và được lắp với trục đòn gánh. Đòn gánh xoay được quanh trục nhờ một bạc đồng để giảm hao mòn. Một đầu đòn gánh có mỏ trực tiếp tác dụng vào đuôi xupáp, đầu kia có lỗ ren để bắt vít điều chinh khe hở nhiệt. Đầu dưới vít điều chinh có dạng hình cầu, tỳ vào đầu trên của cần đẩy. Đầu trên có xẻ rãnh để đặt tuốc nơ vít khi điều chinh. Để tránh bị xê dịch dọc trục, đòn gánh được giữ bởi các lò xo hãm. d. Trục đòn gánh: Trục đòn gánh được bắt trên các giá đỡ trên nắp xilanh động cơ. Trục đòn gánh có hai nửa riêng biệt, nối với nhau nhờ một ống nối. Hai đầu ống nối được làm kín bời hai vòng dạ. Bao ngoài ống nối là lò xo giữ cho ống nối luôn khít đầu trục. Trong trục đòn gánh được khoan rỗng và có lỗ dẫn dầu bôi trơn cho bạc đòn gánh. Dầu dẫn lên trục đòn gánh nhờ lỗ khoan ờ nắp xilanh, thông từ mạch dầu chính tới. 66 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯ Ơ NG 3: C âu 1 : Nêu nhiệm vụ và phân loại cơ cấu phối khí? C âu 2: Vẽ sơ đồ cấu tạo, nêu nguyên lý làm việc cùa cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt? C âu 3: Vẽ sơ đồ cấu tạo, nêu nguyên lý làm việc cúa cơ cấu phối khí dùng xupáp treo? C âu 4: Nêu đặc điêm cấu tạo của xupáp, trục cam? C âu 5: Hãy nêu các phương pháp truyền động giữa trục khuýu và trục cam của cơ cấu phối khí? C àu 6: Tại sao phải đánh dấu vị trí ăn khớp trong hệ thống bánh răng phân phối? 67 Chưong 4 HỆ THÓNG BÔI TRƠN 4.1. NHIỆM VỤ, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BÔI TRƠN 4.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ cung cấp liên tục dầu bôi trơn sạch đến bề mặt làm việc cùa các chi tiết máy động cơ, với một lưu lượng cần thiết, một áp suất và nhiệt độ nhất định. Dầu bôi trơn đi vào khe hờ cùa các chi tiết làm việc có các tác dụng: - Giảm ma sát mài mòn giữa hai bề mặt chi tiết, biến ma sát khô thành ma sát ướt. - Làm mát các bề mặt làm việc. Các bề mật chi tiết do ma sát với nhau, hay tiếp xúc với nhiệt độ cao làm nóng lên, dầu bôi trơn sẽ mang đi một phần nhiệt lượng, làm nguội các chi tiết máy. - Làm sạch các muội than hoặc mạt kim loại sinh ra ờ các bề mặt làm việc. - Bảo vệ bề mặt chi tiết không bị han gi. - Làm kín các khe hở nhỏ như khe hở giữa píttông và xilanh khiến cho khá năng lọt khí qua khe hờ này giảm đi. 4.1.2. Phân loại Hiện nay trên động cơ đốt trong dùng các phương pháp bôi trơn sau: - Bôi trơn bằng cách pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu. - Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu. - Phương pháp bôi trơn cưỡng bức. - Phương pháp bôi trơn phối hợp. 4.2. HỆ THỐNG BÔI TRƠN CƯỠNG BỨC Hầu hết các loại động cơ đốt trong hiện nay đều dùng phương pháp bôi trơn này. Phương pháp bôi trơn cưỡng bức thì dầu nhòm trong hệ thống bôi trơn được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một lưu lượng và áp suất nhất định, do đó đảm bảo tốt các yêu cầu về bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát. Tuỳ theo vị trí chứa dầu mà hệ thống bôi trơn cưỡng bức được phân thành 2 loại: Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt: Dầu bôi trơn chứa trong cácte động cơ. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô: Dầu bôi trơn chúa ở trong thùng bên ngoài cácte động cơ. 4.2.1. Phuong pháp bôi tron cưõìig bức cácte ưót: * Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt: (hình 4-1) I. Phao hút dầu; 2. Bơm dầu; 3. Bình lọc thô; 4. Trục khuỳu; 5. Mạch dầu chính; 6. Lỗ dẫn dầu trong thanh truyền; 7. Gối đỡ trục cam; 8. Binh lọc tinh; 9. Két làm mát dầu; 10. Thước thăm dầu; 11. Đường dầu bôi trơn cho trục khuỳu; a) Van giảm áp; b) Van an toàn lọc thô; c) Van dầu nhiệt; T) Đồng hồ báo nhiệt độ dầu; M) Đồng hồ đo áp suất dầu Hình 4.1: Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácle ướt Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt gồm có: két dầu 9, phao hút 1, bơm dầu 2, bình lọc thô 3, đường dầu chính 5, các đường dầu rẽ đi bôi tron, bình lọc tinh 8 và các van an toàn a, b, van dầu nhiệt c, các đồng hồ báo áp suất dầu M, đồng hồ báo nhiệt độ cùa dầu bôi trơn trong hệ thống T. * Nguyên tắc làm việc cùa hệ thống: Khi trục khuỷu 4 quay, bơm dầu 2 hút dầu nhờn từ các te qua phao lọc 1 đẩy tới bình lọc thô 3, ở đây dầu được lọc sạch cặn bẩn và tạp chất có kích thước lớn. Sau khi qua lọc thô, dầu đi ra đường dầu chính 5 trong thân máy, rồi theo các đường dầu rẽ đi bôi trơn cho cổ trục cam 7, cổ trục khuỷu, dầu từ cổ biên trục khuýu đi theo lỗ khoan 6 dọc thân thanh truyền lên bôi trơn chốt píttông. 69 Ngoài ra, để bôi trơn cho bề mặt làm việc cùa xilanh, píttông... người ta lợi dụng dầu vung ra khòi ổ đầu to thanh truyền trong quá trinh làm việc. Ö một số động cơ trên đầu to thanh truyền có khoan một lỗ nhò để dầu phun về phía trục cam, bôi trơn cho trục cam. Một nhánh dầu đi bôi trơn dàn xupáp trên nắp máy, hộp bánh răng phân phối ở đâu động cơ. Dầu bôi trơn ờ tất cá các bề mặt ma sát xong lại rơi xuống đáy cácte. Một phân dầu (khoảng 15%) từ đường dầu chính qua bình lọc tinh 8 rồi trớ về cácte. Khi bình lọc thô bị tắc, van an toàn (b) sẽ mờ đề dầu vào mạch dầu chính mà không qua lọc. Khi áp suất dầu bôi trơn quá lớn, van giảm áp (a) mở, một phần dầu quay trở lại bơm, giữ cho áp suất dầu không đổi. Van dầu nhiệt lắp trên nhánh đường dầu song song với đường dâu qua két làm mát dầu. Nếu dầu còn lạnh độ nhớt sẽ lớn làm tăng sức càn lưu động của dầu qua két làm mát. Nếu sức cản này lớn hơn lực lò xo của van thi van sẽ bật mở cho dầu đi tát không qua két làm mát. Áp kế và đồng hồ đo nhiệt độ luôn cho người vận hành động cơ biết áp suất và nhiệt độ cùa dầu bôi trơn trong hệ thống. 4.2.2. Phưong pháp bôi trơn cưỡng bức cácte khô * Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô: (hình 4- 2) I. Phao húi dầu; 2. Bơm dầu; 3. Binh lọc thô; 4. Trục khuýu; 5. Mạch dầu chính; 6. Lỗ dẫn dầu tronẹ thanh truyền; 7. Gối đỡ trục cam; 8. Bình lọc tinh; 9. Két làm mát dầu; 10. Thùng chứa dầu bôi trơn; 11. Bơm chuyển a) Van giám áp; b) Van an toàn lọc thô; c) Van dầu nhiệt; T) Đồng hồ báo nhiệt độ dầu; M) Đong hồ đo áp suất dầu Hình 4.2: Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácle khô 70 * Nguyên tắc làm việc cùa hệ thống: Hệ thống bôi trơn cácte khô khác với hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt ờ chỗ, hệ thông có thêm m ột đến hai bơm dầu 11 làm nhiệm vụ chuyển dầu sau khi bôi trơn rơi xuống cácte, từ cácte qua két làm mát 9 ra thùng chứa 10 ờ bên ngoài cácte động cơ. Từ đây, dầu được bơm 1 hút đi bôi trơn giống như ở trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức cáte ướt. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô cho phép động cơ có thể làm việc lâu dài ở địa hình dốc mà không sợ thiếu dầu do phao không hút được dầu. Tuy nhiên hệ thống này phức tạp hơn vi có thêm bơm chuyển. Hệ thống bôi trơn cácte khô thường được sử dụng cho động cơ diêzel lắp trên máy ủi, xe tăng, máy kéo, tàu th u ý ... 4.3. HỆ THÔNG BỒI TRƠN PHỔI HỢP Hệ thống bôi trơn phối hợp được kết họp cả bôi trơn bằng phương pháp vung té và cưỡng bức. Các chi tiết quan trọng chịu tải trọng lớn như bạc gối đỡ trục khuỷu, bạc biên, các bạc gối đỡ trục cam, bạc cần bấy (cò mố) của cơ cấu phân phối khí...được bôi trơn bàng phương pháp cư&ng bức. Các chi tiết khác như mặt gương xilanh, píttông, xéc măng, con đội xupáp, bề mặt cam, thân và ống dẫn hướng xupáp... được bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu. Khi trục khuỷu quay dầu sẽ vung lên bôi trơn cho xilanh, píttông, vấu cam, con đội... Sau khi bôi trơn ở tất cả các bề mặt ma sát, dầu lại chảy về cácte động cơ. 4.4. CÁC B ộ PHẬN CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN 4.4.1. Bom dầu a. Nhiệm vụ: Bơm dầu có nhiệm vụ cung cấp một lượng dầu nhất định tới các bề mặt ma sát đề bôi trơn, làm sạch và làm mát. b. Phân loại: Bơm dầu dùng trong hệ thống bôi tron có nhiều loại: Bơm píttông, bơm bánh răng (bánh răng ăn khớp trong và bánh răng ăn khớp ngoài) và bơm cánh gạt. Bơm dầu kiểu bánh răng được dùng nhiều vì có cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn, áp suất dầu cao, làm việc chắc chắn và có tuổi thọ cao. Bơm dầu kiểu bánh răng lại được chia làm 3 loại: Một ngăn, hai ngăn và ba ngăn. Bơm bánh răng loại một ngăn có nhiệm vụ cung cấp dầu đến đường dầu chính và ra két làm mát. Loại này được dùng nhiều trong hệ thống bôi trơn. Bơm bánh răng loại hai ngăn và ba ngăn ít dùng hơn, ngăn thứ hai và thứ ba chì có tác dụng: Đưa dầu ra két làm mát, hoặc đưa dầu từ ngăn trước và ngăn sau về ngăn giữa cùa cácte, để đảm bảo đù dầu cho bơm cung cấp được bình thường khi máy làm việc ớ độ nghiêng, dốc. 71 c. Sơ đo cấu lạo và nguyên tác hoạt động cùa bơm dầu kiêu bánh răng: Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động cùa bơm dầu kiểu bánh răng rất đơn giản, nó gồm có hai bánh răng (số răng thường ít hơn 17) được dẫn động theo một chiều nhất đjnh. Bánh răng chù động 4 lấp trên trục chù động bằng then, bánh răng bị động 5 lắp trên trục bị động 6. Khi trục khuỷu quay sẽ dẫn động cho trục chủ động 2 quay và làm cho cặp bánh răng bơm quay theo. Dầu nhờn từ đường áp suất dầu thấp (a) được hai bánh răng bơm dầu guồng sang đường dầu áp suất cao (b) theo chiều mũi tên (hinh 4-3). 1. Bánh răng dẫn động trẽn trục chủ động; 2. Trục chú động; 3. Vòng đệm chặn lực dọc trục; 4. Bánh răng chú động; 5. Bánh răng bị động; 6. Trục bị động; 7. Thân bơm; 8. Nắp bơm; 9. Van an toàn; 10. Lò xo van an toàn; 11. Đường dẫn dầu; 12. Năp van an toàn (điều chinh); 13. Rãnh triệt áp bơm dầu. a) Đường áp suất thấp; b) Đường dầu áp suất cao Hình 4.3: Bơm ilầu kiéu bánh răng 72 Van an toàn 9 vủa bơm dầu đảm bảo áp suất dầu đi bôi trơn. Khi áp suất trên đường dầu đi bôi trơn (b) vượt quá trị số cho phép, dầu đẩy van an toàn mở ra đề dầu chảy về đường dầu áp suất thấp (a). Điều chình áp suất cùa dầu bôi trơn bằng ốc điều chình 12. Đe tránh hiện tượng chèn dầu giữa các răng cùa bánh răng 4 và 5 khi vào ăn khớp, trên mặt đầu của nắp bơm dầu có rãnh triệt áp 13. Đối với bơm bánh răng, lưu lượng và hiệu suất cùa bơm cùa nó phụ thuộc rât nhiều vào khe hờ hướng kính giữa đỉnh răng với mặt lỗ khoang lắp bánh răng và khe hở dọc trục giữa mặt đầu bánh răng với mặt đầu nắp bơm dầu. Thông thường khe hở này không vượt quá 0,1 mm. 4.4.2. Bầu lọc dầu a. Nhiệm vụ: Bình lọc dầu trong hệ thống bôi tron có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất cơ học (mạt kim loại, muội than, cặn b ẩn ...) lẫn trong dầu nhờn trước khi đưa đi bôi trơn. b. Phân loại: Theo chất lượng lọc người ta chia ra 2 loại: bầu lọc thô và bầu lọc tinh. Bầu lọc thô thường lắp trực tiếp trên đường dầu đi bôi tron nên lưu lượng dầu cần phái đi qua lọc là rất lớn. Lọc thô chì lọc được các cặn bẩn có kích thước lớn hơn 0,03mm. Bầu lọc tinh có thể lọc được các tạp chất có đường kính hạt rất nhỏ đến 0,1 um. Do đó sức cản cùa bình lọc tinh rất lớn, bầu lọc tinh thường được lắp ở mạch rẽ và lượng dầu qua lọc tinh chiếm khoảng 15-ì-20% lượng đầu của toàn mạch. Dầu sau khi qua lọc tinh thường trờ về đáy cácte. Theo kết cấu có thể chia lọc dầu thành các loại: Bầu lọc cơ khí (lọc thấm), bầu lọc ly tâm, bầu lọc từ tính. c. Bầu lọc tham: Bầu lọc thấm được dùng rất rộng rãi trong hệ thống bôi trơn động cơ. Nguyên lý làm việc cùa bầu lọc thấm như sau: Dầu có áp suất cao thấm qua các khe hờ nhỏ cùa các phần từ lọc (lòi lọc). Các cặn bẩn có kích thước lớn hơn các khe lọc sẽ bị giữ lại. Vi vậy, dầu được lọc sạch. Bầu lọc thấm có nhiều dạng lõi lọc khác nhau: 1. Thân bầu lọc; 2. Đường dầu vào; 3. Nẩp bầu lọc; 4. Đường dầu ra; 5. Lòi lọc; 6. Lưới cùa lõi lọc. Hình 4.4: Bail lọc tham dùng lưới lục 73 - Bầu lọc thấm dùng lưới lọc bang đong: Hình 5-5 giới thiệu một loại bầu lọc thấm dùng lưới lọc bằng đồng. Lõi lọc gồm các khung lọc 5 bọc bằng lưới đồng ép sát trên trục của bầu lọc. Lưới đồng dệt rất dày có thề lọc sạch tạp chất có kích thước từ 0,1 + 0,2mm. - Bầu lọc thấm dùng lõi lọc băng giấy, len, dạ... Trên hình 4-5 giới thiệu một loại bầu lọc dầu nhờn có phần tử lọc bằng dạ. Lõi lọc 3 gồm các các vòng dạ ép chặt với nhau. Dầu sau khi thấm qua lõi lọc dạ sẽ chui qua các lồ trên trục 6 theo đường dầu ra 5. Bầu lọc thấm loại này có thể dùng làm bầu lọc thô hoặc bầu lọc tinh. 51. Thân bau lọc; 2. Đường dầu vào; 3. Lõi lọc; 4. Nắp bầu lọc; 5. Đường đầu ra; 6. Trục bầu lọc Hình 4.5: Bầu lọc tham dùng lõi lọc bang dạ Khác với các loại lõi bằng kim loại, các loại lõi lọc dầu nhờn làm bằng len, dạ, giấy... sau một thời gian sứ dụng phải thay thế, không dùng lại được. Các loại bầu lọc thấm có ưu điểm là khả năng lọc tốt, lọc rất sạch, kết cấu đơn giản nhưng thời gian sừ dụng ngắn. Sau một thời gian động cơ làm việc lõi lọc đà bị bân và làm cho bình lọc dễ bị tắc do các cặn bẩn bám vào các phần từ lọc. d. Bầu lọc ly tâm: Hiện nay bầu lọc dầu nhờn kiểu ly tâm được sử dụng khá rộng rãi vì so với bầu lọc thấm, chúng có những ưu điểm sau: - Khả năng lọc tốt hơn nhiều so với các loại bầu lọc thấm dùng lõi lọc. - Tính năng lọc ít phụ thuộc vào số lượng tạp chất lắng đọng trong bầu lọc. - Do không dùng lõi lọc nên không phải thay thế các phần từ lọc. Tuỳ theo cách lắp bầu lọc ly tâm trong hệ thống mà người ta phân biệt bầu lọc ly tâm hoàn toàn (lắp nối tiếp với mạch dầu chính) hoặc lắp song song với mạch dầu chính (không hoàn toàn), khi đó bầu lọc ly tâm trong vai trò là lọc tinh dầu nhờn. * Sơ đồ cấu tạo bầu lọc ly tâm dầu nhờn: (hình 4 - 6) Bộ phận chính cùa bầu lọc là rô to 3 lắp lỏng trên trục 7. Trên đế rô to 3 có hai vòi phun lap ở phía dưới ống dẫn 2, đẩu trên ống dẫn có các lưới lọc dầu. 74 I 1. Thân bầu lọc; 2. ỏng dẫn dầu; 3. Rôto; 4. Lỗ phun; 5. Đường dầu vào bình lọc; 6. Van an toàn; 7. Trục binh lọc; 8. Đường dẫn dầu về cácte. Hình 4.6: Bầu lọc ly lâm * Nguyên tắc làm việc: Dầu nhờn có áp suất cao đi vào đầy bầu lọc (rô to) sau đó theo hai ống dẫn 2 phun ra hai vòi phun 4. Do hai vòi phun đặt ngược nhau nên dưới tác động của phản lực khi có các tia phun, rô to 3 quay với tốc độ rất cao, có khi đạt tới 5000 -ỉ- 6000v/p. Khối dầu bên trong rô to quay theo. Dưới tác dụng cùa lực ly tâm, các hạt cặn bẩn bị văng ra phía vỏ rô to. Do vậy, khối dầu ờ gần sát trục rô to được lọc sạch. Dầu sạch theo lỗ dẫn trên trục và vào mạch dầu chính đi bôi trơn. Lượng dầu sau khi ra ờ hai lỗ phun 4 chảy về đáy cácte. Những cặn bẩn chứa trong dầu vi nặng hơn dầu nên bị văng ra thành rô to và bám lại thành một lớp keo đặc. Sau m ột thời gian động cơ làm việc, bầu lọc được bảo dưỡng để làm sạch cặn bẩn bám trên vách rôto. 4.4.3. K éỉ làm m át dầu a. Nhiệm vụ: Két làm mát dầu dùng để làm mát dầu bôi trơn, giữ cho dầu luôn ỡ khoảng nhiệt độ nhất định khi động cơ làm việc để đảm bảo độ nhớt và tính năng hoá lý của dầu. Két làm mát dầu thường được làm mát nhờ dòng không khí thổi qua két. M ột số két làm mát dầu được làm mát bằng nước trên đường từ bơm nước đến áo nước làm mát cho xilanh động cơ. Trên động cơ ôtô máy kéo thường dùng loại làm mát dầu bằng không khí, vì nó ít hư hỏng, đảm bảo làm nguội dầu tốt. b. Cấu tạo két làm m át dầu bằng không khí: Khoang chứa dầu trên 1 nối thông với khoang chứa dầu dưới 7 bằng nhiều ống nhò 2 có dây xoắn hoặc phiến tàn nhiệt bao quanh. Ông dẫn dầu vào 6 ống dẫn dầu ra có các đầu nồi 5 và 4. 75 Khi động cơ làin việc, dầu nóng từ cácte theo ống 6 vào khoang trẽn 1, rồi qua các ống 2 và được làm nguội do dòng khí thôi qua của quạt gió. Dầu xuống khoang dưới rôi theo ống nối 4 ra đường dầu chính đi bôi trơn hoặc trờ về cácte. 1. Khoang trên; 2. Ống nối; 3. Phiến tản nhiệt; 4,5. Đấu nối; 6. Óng dẫn; 7. Khoang dưới Hình 4.7: Két làm mát dầu - Đồng hô đo áp suất: còn gọi là áp kế, dùng để theo dõi áp suất mạch dầu chính của động cơ. Trẽn mặt đồng hồ người ta chia các vạch và đánh số 1, 2, 3, 4 chi áp suất tính bang KG/cm2 hoặc bàng át mốt phe, trong đó có sơn các khoáng vàng, đó, xanh. Nếu đồng hồ tốt mà kim chì vào khoảng đỏ là áp suất trong mạch dầu chính quá cao. Nếu chi vào khoàng vàng là áp suất dầu quá thấp. Cà hai trường hợp này phải dừng máy để kiếm tra, tìm nguyên nhân và cách khắc phục. Neu chì vào khoảng xanh là tốt nhất. Tuỳ từng loại động cơ nhưng áp suất quy định thường từ 2 -ỉ- 3,5 KG/cm2. - Đồng hồ đo nhiệt độ: Còn gọi là nhiệt kế, dùng để đo nhiệt độ cùa dầu trong hệ thống bôi trơn. Trên mặt đồng hồ có vạch số từ 0 đến 125°c. Động cơ làm việc tốt nhất với nhiệt độ dầu 85°c. - Thước thăm dầu: Đe kiểm tra mức dầu trong đáy cácte người ta dùng thước kiềm tra đặt trong một lỗ trên thân động cơ. Một đầu thước được nhúng trong dầu. Trẽn thước có khẳc hai dấu chi mức dầu cao nhất (max) và mức dầu thấp nhất (min) trong đáy cácte, căn cứ vào vết dầu dính trên thước ta biết được mức dầu trong đáy cácte. Mức dầu trong cácte phái nằm giữa hai vạch dấu khấc trên thước. Kiểm tra mức dầu bằng thước thăm phải chú ý là động cơ ngừng làm việc và phải ở vị trí thăng bằng. 76 - Thông gió hộp trục khuỷu: Khi động cơ làm việc khí cháy có nhiệt độ cao lọt xuống cáete, tạo thành các loại axít lẫn vào dầu bôi trơn, làm ăn mòn các chi tiết máy. Do vậy cẩn phải thông gió cácte. CÂU HỞI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 C âu 1: Nêu nhiệm vụ cùa hệ thống bôi trơn? Các phương pháp bôi trơn? C âu 2: Từ các sơ đả hệ thống bôi trơn cưỡng bức hãy trình bày nguyên tắc cấu tạo và làm việc cùa hệ thống bôi trơn. C âu 3: Nêu nguyên tắc cấu tạo và làm việc của các loại bình lọc dầu nhờn? C âu 4: Nêu nhiệm vụ, nguyên tắc cấu tạo và làm việc cùa bơm dầu? C àu 5: Nêu tác dụng của bộ phận thông gió hộp trục khuỷu? 77 Chuong 5 HỆ THÓNG LÀM MÁT 5.1. NHIỆM VỤ, PHÂN LOẠI HỆ THÔNG LÀM MÁT 5.1.1.Nhiệm vụ Trong quá trình làm việc cùa động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy píttông, xéc măng, xilanh, nắp máy chiếm khoáng 25 -!• 35% nhiệt lượng cháy trong buồng cháy toà ra. Vì vậy các chi tiết thường bị đốt rất nóng. Nhiệt độ cùa píttông có thể lên tới 600°c, còn nhiệt độ nấm xupáp lên tới 900°c. Nhiệt độ các chi tiết máy quá cao sẽ gây ra những tác hại sau: - Nhiệt độ lớn làm giảm sức bền, độ cứng và tuồi thọ giảm. - Nhiệt độ cao, độ nhớt cùa dầu bôi trơn giảm nên tổn thất ma sát tăng. - Có thể gây bó kẹt píttông trong xilanh do hiện tượng dãn nở vì nhiệt, đối với động cơ xăng dễ gây ra hiện tượng cháy kích nổ. Ngoài ra nhiệt độ cao còn làm cho động cơ bị quá nhiệt, dẫn tới giảm công suất máy, giảm tính kinh tế của động cơ. Đế đảm bảo cho động cơ làm việc bình thường, phải làm mát cho động cơ. Như vậy hệ thống làm mát có nhiệm vụ hạ thấp nhiệt độ cùa chi tiết và giữ cho nhiệt độ cùa động cơ luôn luôn ổn định ờ (8(W)0oC). Ngược lại, nếu nhiệt độ của động cơ quá thấp cũng làm cho cho tổn thất nhiệt nhiều, độ nhớt dầu bôi trơn tăng khiến dầu khó lưu thông làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát. 5.1.2. Phân loại Căn cứ vào môi chất làm mát, người ta phân biệt hai loại hệ thống làm mát: làm mát bằng không khí (gió) và làm mát bằng nước. 5.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ Làm mát bằng không khí là tạo ra xung quanh động cơ một luồng không khí bao bọc để thu nhiệt. Mặt ngoài của nắp xi lanh và thân xi lanh có các phiến tản nhiệt, để tăng khả năng dẫn nhiệt từ động cơ ra ngoài khi có dòng khí thổi qua. Hệ thống làm mát bằng không khí có hai loại: - Làm mát tự nhiên: Thường dùng ờ động cơ có công suất nhò lap trên mô tô, xe máy lợi dụng tốc độ cùa xe khi chạy trên đường để lấy không khí hay gió làm mát động cơ. 78