đồ án tốt nghiệp cơ khí động lực

MỤC LỤC

1


MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài:
Hiện nay ngành ô tô có những bước phát triển vượt bậc, có nhiều ơ tô thế
hệ mới được sử dụng phổ biến tại thị trường Việt nam. Phần lớn số động
cơ được kiểm soát và điều khiển bằng điện tử, kỹ thuật hiện đại tạo ra cơ
hội tìm hiểu cho cơng nhân sữa chữa ô tô. Một trong những bộ phận quan
trọng nhất và cần thường xuyên bảo dưỡng và sữa chữa đó là động cơ ơ
tơ. Với mong muốn đóng góp,chia sẻ phần nhỏ hiểu biết của mình nhằm
cập nhật hóa kiến thức, bắt kịp với bước phát triển của nghành ô tô để có
được nhiều người được hiểu biết hơn về loại động cơ trong chiếc xe mình
đang chạy. Em xin được giới thiệu về các loại động cơ ô tô phổ biến hiện
nay,phân tích về cấu tạo nguyên lí hoạt động, ưu và nhược điểm của từng
loại.
2.Mục tiêu và nhiệm vụ.
Mục tiêu: mong muốn tất cả mọi người khi điều khiển xe ơ tơ điều nắm
bắt được mình đang chạy loại động cơ gì, cần phải nạp loại nguyên liệu
gì, hiểu được cách hoạt động của nó, thời gian bảo dưỡng và khi có sự cố
kịp thời đem đến nơi sữa chữa không để động cơ bị hư quá nặng sẽ gây
nguy hiểm cho người lái xe.
Nhiệm vụ: phân tích, trình bày đồ án một cách rõ rang giúp mọi người dễ
đọc, dễ hiểu và ghi nhớ được lâu hơn.
3. Bố cục đồ án.
MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài:
2.Mục tiêu và nhiệm vụ.
3. Bố cục đồ án.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ.
1.2 PHÂN LOẠI.
1.3 CÁC THÀNH PHẦN(CẤU TẠO),THÔNG SỐ KỸ THUẬT.
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐỘNG CƠ Ơ TƠ.
2.1.ĐƠNG CƠ DIESEL.’
2.1.1 Cấu tạo chi tiết.
2


2.1.2 nguyên lí hoạt động
2.1.3 ưu điểm và nhược điểm

2.2. ĐỘNG CƠ XĂNG.
2.2.1 Cấu tạo chi tiết.
2.2.2 nguyên lí hoạt động
2.2.3 ưu điểm và nhược điểm
2.3. ĐỘNG CƠ ĐIỆN.

2.3.1 Phân loại các động cơ điện.
2.3.2 Cấu tạo chi tiết.
2.3.3 Nguyên lí hoạt động.
2.4 ĐỘNG CƠ HYBRID.
2.4.1 Cấu tạo chi tiết.
2.4.2 Các loại động cơ hybrib
2.4.3 Các loại xe hybrid
2.4.4 ưu điểm và nhược điểm.
CHƯƠNG 3. THỰC HIỆN CHẨN ĐOÁN VÀ SỬ LÝ SỰ CỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ô
TÔ.
3.1 PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐỐN.

3.1.1 Chẩn đốn thủ cơng.
3.1.2 Sử dụng máy test
3.2 XỬ LÍ SỰ CỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ơ TƠ.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ.
Động cơ chữ V, động cơ thẳng hàng, động cơ rô-tô hay động cơ điện…đều
khơng cịn xa lạ với nhiều người. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết động
cơ được ra đời như thế nào?
Ý tưởng về động cơ được hình thành từ năm 1506, từ những bức vẽ của
danh họa nổi tiếng Leonardo Da Vinci. Hơn một thế kỉ sau, nhà vật lý học
người Đức Christian Huygens tiếp tục phát triển ý tưởng của Leonardo Da
Vinci khi thiết kế loại động cơ chạy bằng thuốc súng đầu tiên vào năm
1673. Tuy nhiên, loại động cơ này đã không được đưa vào sản xuất.

Động cơ đốt trong được Rudolf Diesel phát minh năm 1892
Vào năm 1807, Francois Isaac De Rivaz, người Thụy Điển, đã phát minh ra
loại động cơ đốt trong dùng hỗn hợp khí Hydro và Oxi làm nhiên liệu.
Rivaz cũng thiết kế riêng một chiếc xe sử dụng động cơ này. Tuy nhiên,
thiết kế của ông đã không thành công như mong đợi.
Năm 1823, dựa trên ý tưởng của Leonardo, Samual Brown cho ra đời một
loại động cơ được cải tiến từ động cơ hơi nước. Được chạy thử thành công
trên một chiếc xe ở khu đồi Shooter (Anh) nhưng loại động cơ này đã
khơng trở nên phổ biến vì nó khá lạc hậu so với tình hình giao thơng lúc
bấy giờ.
Mãi tới năm 1860, lịch sử ngành động cơ xe hơi mới được chính thức bắt
đầu khi chiếc xe chạy bằng động cơ đốt trong đầu tiên được cấp bằng

sáng chế.
1.1.1 Động cơ đốt trong.
4


Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tạo ra công cơ học bằng
cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ. Hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu
được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong.
Khi đốt cháy, nhiệt độ tăng, làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác
dụng lên một pít tơng, đẩy pít tơng này di chuyển đi. Chuyển động tịnh
tiến của pittơng làm quay trục cơ, sau đó làm bánh xe chuyển động nhờ
xích tải hoặc trục truyền động
Động cơ đốt trong được phát minh vào năm 1860 bởi kỹ sư người Pháp có
tên Jean Joseph Etienne Lenoir . Chiếc động cơ đầu tiên mà Lenoir chế tạo
sử dụng nhiên liệu khí than và được trang bị một xy-lanh nằm ngang.
Sau đó, vào năm 1864, Siegfried Marcus, người Áo, đã cải tiến động cơ
đốt trong của Lenoir từ sử dụng nhiên liệu khí than sang sử dụng gas.
Chiếc động cơ này được gắn vào một một chiếc xe có thể vận hành với
vận tốc 16km/h.
1.1.2 Động cơ chữ V.
Động cơ chữ V là loại động cơ đốt trong mà piston được xếp theo hình
chữ V khi nhìn từ trục khuỷu. Cấu hình chữ V giúp giảm chiều dài và trọng
lượng của động cơ so với động cơ 1 hàng xy-lanh có cùng công suất.
Động cơ chữ V đầu tiên ra đời vào năm 1888, là sản phẩm của Gottlieb
Daimler và Wilhelm Maybach. Động cơ có góc V (góc giữa 2 hàng xy-lanh)
bằng 170C, dung tích 1050 cc, tạo cơng suất 4 mã lực tại 900 vòng/phút.
1.1.3 Động cơ V4.
Động cơ V4 là loại động cơ chữ V có 4 xy-lanh. Ra đời vào năm 1922 trên
xe hơi của Lancia. Động cơ V4 đầu tiên có khoảng chạy piston dài 120
mm, với trục cam đơn được lắp trên đầu xi-lanh.

Sau đó, loại V4 cải tiến với hai lựa chọn dung tích 1633 cc và 1996 cc đã
được Ford trang bị cho mẫu xe Ford Essex. Vào năm 1962, Ford giới thiệu
mẫu động cơ V4 một trục cân bằng trên mẫu xe Ford Taunus. Từ đó trở đi,
động cơ V4 ngày càng trở nên phổ biến trên nhiều mẫu xe của các hãng
khác nhau.
1.1.4 Động cơ V6.

5


Động cơ của xe Lancia Aurelia
Động cơ V6 là loại động cơ đốt trong với 6 xy lanh xếp theo hình chữ V.
Đây là loại động cơ được dùng phổ biến thứ hai trong tất cả các mẫu xe
hiện đại, sau động cơ 4 xy lanh thẳng hàng. Nó rất phù hợp với các mẫu
xe dẫn động cầu trước hiện nay, và ngày càng trở nên phổ biến hơn khi
xe hơi có xu hướng có trọng lượng lớn hơn.
Động cơ V6 đầu tiên được công ty Lancia giới thiệu năm 1924, nhưng
khơng để lại ấn tượng gì đặc biệt. Đến năm 1950, động cơ này lại xuất
hiện với mẫu xe Lancia Aurelia, dần dần V6 càng trở nên phổ biến hơn.
Thiết kế của V6 cũng được cải tiến nhanh chóng, đặc biệt sau khi mẫu
Buick Special được tung ra thị trường năm 1962. Đây là lần đầu tiên,
động cơ V6 được sản xuất hàng loạt. Năm 1983, Nissan sản xuất động cơ
V6 đầu tiên tại Nhật cho dòng VG series.
1.1.5 Động cơ V8.

6


Động cơ V8 là động cơ V có 8 xy lanh, rất phổ biến trong các mẫu xe hơi
công suất lớn. Động cơ V8 thường có dung tích từ 4 đến 8.5 lít.

Động cơ V8 đầu tiên do Rolls Royce phát triển, đó là động cơ 3.5 lít dành
cho mẫu Rolls Royce Legalimit. Tuy nhiên, động cơ này được sản xuất
hàng loạt lần đầu tiên bởi hãng Cadillac. Cho đến nay, hãng này đã sản
xuất 8 thế hệ động cơ V8, trong đó thế hệ động cơ Cadillac V8 đầu tiên là
Type 51.
Type 51 được sản xuất năm 1914, là động cơ tiêu chuẩn cho các mẫu xe
Cadillac của năm 1915. So với động cơ L-head, V8 Type 51 có những điểm
mới mẻ riêng như hệ thống làm mát bằng nước được điều khiển nhiệt tĩnh
hay phần động cơ, ly hợp và hộp số hợp lại thành một khối riêng. Trong
chiến tranh thế giới I, Ủy ban Chiến tranh của Mỹ đã mua hơn 2000 động
cơ V8 tiêu chuẩn của Cadillac để sử dụng tại châu Âu.
Động cơ V8 phát triển bởi một hãng xe hơi Pháp, Count De Dion Bouton.
Tại thị trường Mỹ. nó được coi như một sự đổi mới, nhưng về ngun lý
hoạt động vẫn khơng có gì mới mẻ. Động cơ V8 mới của Cadillac nhẹ hơn
so với động cơ 4 xy lanh thế hệ trước đó. Xe có gắn động cơ này có thể
đạt tốc độ 90 – 100km/h.

Tới năm 1923, động cơ này được phát triển thêm với công suất lớn hơn,
83,5 mã lực. Khi đó, động cơ L-head được đánh giá là một trong 10 động
cơ tốt nhất của thế kỷ 20.
Cadillac sản xuất loại động cơ V8 mới, động cơ 341 cho năm 1928 có
cơng suất 90 mã lực. Cùng năm đó, hộp số đồng bộ ra đời. Động cơ 341
7


được trang bị cho các mẫu xe thuộc series 341 và 341B năm 1928 và
1929. Trong 5 năm, từ năm 1930 đến 1935, Cadillac lại tung ra phiên bản
động cơ mới với dung tích 5,8 lít.
1.1.6 Động cơ V10.

Từ chiếc xe gắn máy đến Cỗ xe tăng, cũng đều phải sử dụng động cơ
Động cơ V10 gồm 10 xy lanh xếp thành hai hàng, mỗi hàng 5 chiếc. Về
hình dáng, 10 xy lanh của động cơ không được thiết kế cân bằng như
động cơ V6. 10 xy lanh chỉ cân bằng với đối trọng trục khuỷu như động cơ
Vee 90 độ (của mẫu BMW M5 hay Dodge Viper), hoặc với một trục thăng
bằng như động cơ 72 độ.
Tuy nhiên, V10 không được sử dụng phổ biến cho xe hơi như động cơ V12,
tuy hơi phức tạp nhưng chạy êm hơn. Cịn động cơ V8 khơng q phức
tạp nhưng tiết kiệm nhiên liệu hơn. Từ năm 1994, động cơ V10 đã được
đưa vào sử dụng trong mẫu Dodge Ram.
1.1.7 Động cơ V12.

8


Về cơ bản, V12 là động cơ có 12 xy lanh, cũng giống như động cơ V6 với
6 xy lanh thẳng hàng, cấu trúc của loại động cơ này vốn tự cân bằng nên
không cần dùng đến trục thăng bằng.
Động cơ V12 đầu tiên được sử dụng vào năm 1912 cho model Packard
“Double Six”, nhưng trước chiến tranh thế giới II, nó đã được trang bị cho
nhiều mẫu xe hơi đắt tiền của Cadillac, Packard, Lincoln, Franklin, Rolls
Royce và Hispano Suiza.
Sau chiến tranh thế giới II, khi động cơ V8 trở nên phổ biến hơn thì V12
khơng cịn được ưa chuộng tại Mỹ nhiều như trước nữa. Những chiếc xe
thể thao của các hãng xe Ý như Ferrari và Lamborghini lại chỉ sử dụng
động cơ V12 cho các mẫu xe công suất cao của họ. Hãng xe Jaguar đã
phát triển động cơ V12 và liên tục sử dụng động cơ này từ năm 1971 đến
1997.
1.2 PHÂN LOẠI.
Dựa vào các tiêu chí như thiết kế, nhiên liệu sử dụng, số xylanh, chu

trình cơng tác hay tốc độ động cơ… thì sẽ có các cách phân loại động cơ
ơ tơ khác nhau. Tuy nhiên trong bài viết này sẽ nêu ra các loại động cơ ô
tô phổ biến nhất hiện nay.

9


1.2.1 Động cơ xăng.

Động cơ ô tô này chạy bằng xăng. Hỗn hợp xăng và khơng khí được nén
ở áp suất phù hợp, cuối kì nén bugi phát tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp đã
nén, quá trình cháy sinh lượng nhiệt lớn đẩy piston từ điểm chết trên
xuống điểm chết dưới, từ đó làm quay trục khuỷu, truyền chuyển động tới
hộp số rồi tới các bánh xe.
Bugi là thứ không thể thiếu đối với động cơ xăng và cũng là một trong
những dấu hiệu nhận biết động cơ xăng.
1.2.2 Động cơ diesel.

10


Động cơ diesel (hay máy dầu). Thay vì cần bugi để tạo tia lửa điện đốt
cháy hỗn hợp khí nạp thì ở cuối kì nén đầu kì cháy -giãn nở, dầu diesel
được phun vào buồng cháy. Sự tự cháy sẽ xảy ra dưới tác động của nhiệt
độ và áp suất cao của khơng khí nén.
Đối với một số động cơ diesel sẽ có thêm một khái niệm bugi sưởi. Chúng
ta hãy hình dung vào mùa đơng, buồng cháy trong động cơ lạnh nên
khơng khí nén sẽ khơng tạo đủ nhiệt độ và áp suất cần thiết để sự tự
cháy khi phun diesel xảy ra. Vì vậy, ta sẽ cần bugi sưởi sẽ làm nóng
buồng cháy trước khởi động động cơ.

1.2.3 Động cơ điện.
Động cơ điện là loại động cơ sử dụng năng lượng điện để biến đổi thành
động năng. Đây được xem là loại độn cơ của tương lai, thay thế dần cho
động cơ đốt trong.

11


Xe điện tesla Chúng ta sẽ bắt gặp động cơ điện trên các loại ô
tô lai/hybrid và xe điện EV. Xe lai/hybrid chính là sự kết hợp động cơ đốt
trong truyền thống và một hay nhiều động cơ điện. Xe điện EV chỉ trang
bị động cơ điện, chỉ sử dụng năng lượng điện cắm sạc (plug-in) để vận
hành như Nissan Leaf, Chevrolet Volt hay các mẫu xe của thương hiệu
Tesla.
1.2.4 Động cơ Hybrid.
Hybrid trong tiếng Anh có nghĩa là lai tạo, hỗn hợp. Do đó nhiều người
cịn gọi xe Hybrid là xe lai. Như vậy bạn có thể hiểu đơn giản động cơ
Hybrid chính là việc xe sử dụng cùng lúc động cơ xăng và động cơ điện.
Điều này đồng nghĩa rằng xe Hybrid muốn tạo lực kéo phải sử dụng từ 2
nguồn năng lượng trở lên.

12


Động cơ Hybrid là sự kết hợp giữa động cơ điện và động cơ xăng
Nguyên lý hoạt động của động cơ Hybrid khá đơn giản. Xe Hybrid sẽ dùng
động cơ điện khi di chuyển trên các quãng đường ngắn hay cần tốc độ
chậm như nội thành, từ nhà đến chỗ làm…. Ngược lại động cơ xăng được
dùng ở các quãng đường lớn, tốc độ cao như cao tốc, đường trường.
Nhiệm vụ của xe Hybrid là phối hợp 2 động cơ phù hợp sao cho giảm

lượng khí thải và nhiên liệu tiêu thụ.
1.3 CÁC THÀNH PHẦN(CẤU TẠO),THÔNG SỐ KỸ THUẬT.
1.3.1 Các thành phần,(cấu tạo).
Xi lanh
Xi lanh là một trong những thành phần chính trong động cơ. Với một
chiếc xe phổ thơng động cơ phải có ít nhất 1 xi lanh, thơng thường là 4
đến 8 xi lanh.
Số lượng xi lanh càng nhiều thì năng lượng mà động cơ sản sinh ra càng
lớn. Vì vậy với một số dịng siêu xe thể thao số lượng xi lanh có thể lên tới
18 cái.
Về cách bố trí xi lanh trong động cơ có 3 kiểu sắp xếp tất cả. Gồm xếp
thẳng hàng theo một đường dọc, ngang, xếp theo dạng hình chữ V và
xếp theo kiểu đối xứng qua đỉnh.
Mỗi cách bố trí lại mang lại hiệu quả vận hành riêng. Tùy vào mỗi dòng xe
nhà sản xuất sẽ lựa chọn cách sắp xếp xi lanh phù hợp.

13


Bugi.
Để có thể đốt cháy được nhiên liệu điều kiện cần là phải có tia lửa điện.
Và bugi chính là bộ phận đảm nhiệm vai trò này. Trong động cơ Bugi được
tính tốn đánh lửa với độ chính xác gần như tuyệt đối.
Mỗi khi động cơ bị chết máy hay dừng hoạt động thì ta thường nghĩ ngay
tới Bugi đang gặp vấn đề.
Điều này tương đối hợp lý vì trong động cơ Bugi là phần hay hỏng nhất.
Nó cũng là chi tiết mà ta có thể dễ dàng kiểm tra được dù không phải thợ
chuyên nghiệp.
Xu-páp.
Xu-páp là hệ thống van đóng, mở xi lanh. Nó có nhiệm vụ đóng hoặc mở

đúng thời điểm giúp lượng nhiên liệu và khí thải ra vào hợp lý.
Xu-páp hoạt động chính xác tới đâu thì năng lượng đốt cháy hồn tồn tới
đó, lượng khí thải vì thế cũng sản sinh ra ít hơn.
Tuy nhiên nó khơng thể tự hoạt động được mà phải nhờ vào hệ thống trục
cam.
Trục cam.
Trục cam gồm 2 loại trục cam kép và trục cam đơn. Nó là một thanh kim
loại liền khối. Trên bề mặt được phay cắt tạo thành các ơ rãnh nhấp nhơ
cịn được gọi là mấu cam.
Khi trục cam quay quanh trục các mấu cam cũng được quay trịn theo
một chu kì được tính tốn từ trước. Qua đó đóng mở các van xu-pap của
xi lanh.
Đối với trục cam đơn nó đảm nhiệm cả 2 nhiệm vụ đóng và mở các xi
lanh. Cịn với trục cam kép mỗi thanh lại đạm nhiệm một nhiệm vụ độc
lập.
Trục Khuỷu.
Trục khuỷu đảm nhận vai trò chuyển đổi chuyển động. Tất cả các pít tơng
sẽ được gắn vào 1 trục duy nhất đó là trục khuỷu. Từ chuyển động thẳng
lên xuống của pít tơng sẽ chuyển thành chuyển động quay của trục
khuỷu.
Động cơ sở hữu bao nhiêu xi lanh thì bấy nhiêu lực sẽ được cộng dồn vào
chiếc trục khuỷu này. Vì vậy chất liệu và cấu tạo của nó cũng phải rất đặc
14


biệt, độ chính xác trong các khớp nối ở mức tuyệt đối, để mang lại hiệu
suất vận hành cao nhất.
1.3.2 Thơng số kỹ thuật.
Cơng suất.
Cơng suất có đơn vị tính theo mã lực – horsepower (HP), là thông số đại

diện cho sức mạnh tối đa của chiếc xe. Khái niệm này được nhà khoa học
James Watt đưa ra, khi ông phát minh ra động cơ hơi nước với mong
muốn thay thế ngựa.

James Watt đã giải thích về mã lực như sau: một chú ngựa bỏ sức ra để
kéo 33.000 pound (1 pound = 454 gram) lên một foot (30,48 cm) trong
thời gian một phút (minute). Bên cạnh việc tính cơng suất dựa trên mã
lực thì cơng suất cịn khá nhiều đơn vị khác. Ví dụ như, các nhà vật lý hay
toán học sử dụng đơn vị kW, đối với họ thì đây là đơn vị mang tính chính
xác cao nhất. Trong khi đó, đơn vị PS được người Đức hay sử dụng, người
Pháp lại sử dụng đơn vị CV cho cơng suất. Cịn đối với các nhà sản xuất ơ
tơ, họ sẽ chọn các đơn vị trên dựa vào sự chênh lệch của chúng để làm
đơn vị cho công suất – một trong các thông số kỹ thuật của xe.
Một ví dụ cụ thể như, mẫu xe Volkswagen Golf R được quảng cáo có động
cơ 300 PS, nếu đổi ra đơn vị thì tương đương với 296 HP. Nhưng do con số
300 nghe ấn tượng hơn nên xe được giới thiệu với thông số ở đơn vị PS.
Điều này tương tự với sự quy đổi của đơn vị kW và HP, bởi 400 HP mới
bằng cơng suất 298 kW chính vì vậy các nhà sản xuất sẽ thích để chiếc
xe của họ với chi tiết thông số là 400 HP. Đơn vị kW chỉ thực sự phổ biến
ở Australia và Nam Phi.
Công suất càng cao thể hiện tốc độ càng lớn. Tuy vậy tốc độ tối đa chưa
hẳn sẽ giống nhau ở 2 xe có cùng cơng suất, bởi cịn nhiều yếu tố tác
động đến tốc độ tối đa của một chiếc xe như trọng lượng, lực cản khí
động học… Một ví dụ như cùng cơng suất là 153 mã lực nhưng tốc độ tối
đa của Mazda 3 lớn hơn Mazda CX-5.
Momen xoắn
Một lực nào đó tác động lên một vật thể mới có thể quay quanh một trục,
lực đó được gọi là momen xoắn. Có thể giải thích dễ hiểu như sau, để siết
một con ốc bằng cờ-lê, chúng ta phải sử dụng lực kéo đủ mạnh thì con ốc
mới xoay được, lực để xoay con ốc đó chính là lực momen xoắn. Đơn vị

của momen xoắn là Nm (Newton x mét). Lực momen xoắn cho thấy ơ tơ
có thể đạt được một tốc độ nào đó trong khoảng thời gian cụ thể là bao
nhiêu lâu. Vì vậy xe có momen xoắn lớn có thể có khả năng tăng tốc,
15


vượt dốc, vượt địa hình tốt. Đây là hai yếu tố tỷ lệ thuận với nhau. Ta có
thể nhận thấy rằng các dịng xe thể thao thường có momen xoắn cao khi
người sử dụng đạp hết chân ga, tốc độ gia tăng nhanh chóng tới mức
người ngồi trong xe có thể dính chặt vào ghế. Điều này xuất phát từ lực
momen xoắn lớn.
Ngồi xe thể thao, những dịng xe chở nặng như xe bán tải, xe SUV sẽ
được trang bị động cơ có momen xoắn lớn nhằm tăng cường sức kéo. Một
chiếc xe có khả năng chở 450 tấn hàng sẽ phải trang bị một động cơ tạo
được lực momen xoắn lên tới 18.626 Nm để có thể di chuyển. Đơn vị của
momen xoắn là Nm (Newton x mét). Đây là một trong các thông số kỹ
thuật quan trọng trên xe ơ tơ.
Vịng tua máy
Số vịng trục khuỷu có thể quay trong một phút là vòng tua máy, với đơn
vị là rpm (revolutions per minute). Vòng tua máy quay càng nhanh, vận
tốc xe tạo ra càng lớn. Ba thông số: cơng suất, momen xoắn và vịng tua
ln có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Momen xoắn luôn đạt cực đại ở
vịng tua sớm hơn cơng suất.
Ví dụ chiếc BMW 760Li với các giá trị cực đại momen xoắn 750 Nm và
cơng suất 400 kW. Theo giải thích của các nhà chế tạo thì momen xoắn
đạt cực đại rất nhanh, ngay ở vòng tua 1.500 vòng/phút, và cứ thế đến
khi chạm 5.000 vịng/phút rồi giảm dần. Cơng suất có tỷ lệ thuận với
vòng tua, tăng dần cho đến khi đạt cực đại ở vịng tua 5.000 vịng/phút
sau đó giảm dần.
Vậy tại sao công suất và momen xoắn lại giảm khi đạt trên 5.000

vịng/phút?
Momen xoắn và cơng suất nhỏ khi ở vịng tua thấp, nhiên liệu được bơm
vào buồng cháy ít, sinh ra lực ít. Ở vịng tua rất cao (trên 5.000
vòng/phút), lò xo đẩy xu-páp xảy ra “hiện tưởng đơ”, tức tốc độ phản ứng
lị xo khơng đáp ứng nổi, xu-páp bị treo lơ lửng khơng cịn tác dụng. Hỗn
hợp nhiên liệu vào buồng đốt rồi thải ra ngay.
Động cơ hoạt động ở trạng thái gần như lý tưởng ở dải vịng tua 1.500 5.000 vịng/phút. Việc sinh cơng diễn ra thuận lợi, dẫn đến momen xoắn
đạt cực đại, công suất tăng dần theo vịng tua.
1.4 NGUN LÍ HOẠT ĐỘNG.
Ngun lý hoạt động của động cơ đốt trong là hỗn hợp khơng khí và
nhiên liệu, được đốt trong xilanh của động cơ trong sinh ra nhiệt. Nhiệt độ
cao sẽ giúp cho khí đốt giãn nở tạo ra áp suất tác dụng lên piston đẩy
cho piston di chuyển.
16


Động cơ đốt trong hoạt động dựa trên 4 kỳ chính
Hiện nay, có nhiều loại động cơ đốt trong khác nhau. Các động cơ này
đều hoạt động theo một chu kỳ làm việc động cơ 4 kỳ: nạp, nén, đốt và
xả.
+ Kỳ 1: Kỳ nạp
Ở kỳ này van nạp được mở và van xả đóng lại. Piston chuyển động xuống
dưới xi-lanh tạo nên một khoảng trống trong xi-lanh để chứa nhiên liệu
phun sương từ bộ chế hịa khí.
+ Kỳ 2: Kỳ nén
Lúc này van nạp và van xả đều được đóng lại, piston chuyển động lên
trên xi-lanh, nén hỗn hợp khí và xăng. Trước khi piston chạm vào điểm
chết trên của xi-lanh. Bộ phận đánh lửa sẽ đốt cháy hỗn hợp xăng ở dạng
hơi và khơng khí (hịa khí).
+ Kỳ 3: Kỳ nổ

Trong kỳ này cả hai van vẫn tiếp tục đóng. Piston sẽ chuyển động đến
điểm chết trên của xi-lanh. Khí được tạo ra từ việc đốt cháy hịa khí nổ
một cách nhanh chóng. Piston lại chuyển động xuống dưới xi-lanh. Sự
chuyển động này thực hiện nhờ vào chuyển động quay của trục khuỷu và
thanh truyền được nối cùng nhau. Áo nước bọc bên ngoài thân xi-lanh
giúp làm giảm nhiệt độ do lượng nhiệt phát ra trong quá trình đốt cháy,
động cơ sẽ được làm mát.
+ Kỳ 4: Kỳ xả
Lúc này van xả được mở, van nạp vẫn đóng. Piston chuyển động lên trên
xi-lanh đẩy khí thải ra ngồi thơng qua van xả. Van xả đóng muộn sau
điểm chết trên 10-30 độ góc quay trục khuỷu, lợi dụng quán tính dịng khí
thải tăng khả năng thải sạch. Cũng nhờ đó van nạp được mở sớm hơn.
Cuối kỳ xả, trong khoảng thời gian nào đó cả hai van xả và van nạp cùng
mở.
Khi bốn kỳ được hoàn tất và động cơ lại tiếp tục thực hiện chu trình mới.

17


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐỘNG CƠ Ơ TƠ.
2.1.ĐƠNG CƠ DIESEL.
2.1.1 Cấu tạo chi tiết.
Hình sau giới thiệu cấu tạo động cơ diesel bốn kỳ một xi lanh, động cơ
diesel bao gồm các cơ cấu và hệ thống như động cơ xăng bốn kỳ một xi
lanh nhưng khác nhau ở hai điểm sau: Hệ thống nhiên liệu: gồm bơm cao
áp và vịi phun, khơng có hệ thống đánh lửa.

18

Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu diesel. Nó tạo ra cơng suất cao ở tốc
độ thấp và có cấu tạo vững chắc. Tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn so với
động cơ xăng.

Sự khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel
Ngoài sự khác nhau về loại nhiên liệu mà động cơ sử dụng, động cơ xăng
và diesel còn sử dụng những cơ cấu khác nhau:

19


Động cơ diesel không được trang bị hệ thống đánh lửa có bugi. Thay vào
đó, nhiệt sinh ra trong quá trình nén sẽ làm cho nhiên liệu tự bốc cháy. Vì
vậy tỷ số nén được đặt cao hơn.
Để hỗ trợ cho khả năng khởi động của động cơ, động cơ diesel có một hệ
thống sấy sơ bộ sử dụng bugi sấy để sấy nóng khí nạp.
Động cơ diesel có một bơm nhiên liệu và các vòi phun để phun nhiên liệu
vào trong buồng cháy ở áp suất cao
Buồngcháy

A. Loại xoáy lốc
B. Loại phun trực tiếp
1. Buồng cháy chính ; 2. Bugi sấy
20


3. Vịi phun; 4. Buồng xốy lốc; 5. Khe thơng.
Buồng cháy bao bồm khoảng khơng tạo bởi giữa píttơng, thân máy
và nắp quylát.
Động cơ diesel dựa trên hiện tượng tự bốc cháy do nhiệt trong kỳ

nén của khơng khí nạp để tạo nên sự cháy, nó yêu cầu một lượng lớn
khơng khí. Do đó, động cơ khơng có bướm ga.
2.1.2 ngun lí hoạt động.
Chu trình làm việc lý thuyết

Sơ đồ cho thấy động cơ có buồng
cháy loại xốy lốc.
1. Xupáp nạp; 2. Xupáp xả; 3. Vòi phun;
4. Buồng cháy; 5. Píttơng; 6. Thanh truyền; 7. Trục khuỷu
Chu trình làm việc của động cơ diesel bốn kỳ cũng giống như động cơ xăng
bốn kỳ, nghĩa là pit tông cũng thực hiện bốn hành trình nạp, nén, nổ và xả,
nhưng trong động cơ diesel bốn kỳ quá trình nạp và nén là khơng khí (mà
khơng phải hồ khí) và nhiên liệu tự cháy khi tiếp xúc với khơng khí có nhiệt
độ cao (mà khơng dùng tia lửa điện).
Chu trình làm việc của động cơ diesel bốn kỳ như sau:
a. Kỳ nạp

21


Trong hành trình này, khi trục khuỷu quay từ (0° đến 180°), pit tông
sẽ dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xu páp nạp mở, Xu páp xả đóng, thể
tích cơng tác trong xi lanh tăng, áp suất trong xi lanh giảm, khơng khí từ
bên ngồi qua bầu lọc được hút vào xi lanh.
Cuối hành trình nạp, áp suất và nhiệt độ của khơng khí trong xi lanh là:
P = 0,08 – 0,095 MPa
T = 40 – 700°C
b. Hành trình nén

Trong hành trình này, trục khuỷu quay (từ 180° đến 360°), pit tông

chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, xu páp nạp và xu páp xả đều đóng, thể
tích cơng tác trong xi lanh giảm dần, khơng khí trong xi lanh bị nén và áp
suất, nhiệt độ của nó tăng lên.
Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của khơng khí bị nén trong xi
lanh là:
P = 4 – 5 MPa
T = 450 – 6500°C

22


c. Kỳ nổ (cháy giãn nở, sinh cơng)

Trong hành trình này, xu páp nạp và xu páp xả vẫn đóng, khi pit tơng
đến ĐCT vịi phun nhờ bơm cao áp sẽ phun nhiên liệu vào xi lanh để hỗn
hợp với khơng khí có nhiệt độ cao, rồi tự cháy, khí cháy giãn nở tác dụng
lên đỉnh pit tông và đẩy pit tông từ ĐCT xuống ĐCD, qua thanh truyền
làm trục khuỷu quay từ (360° đến 540°) sinh cơng.
Cuối hành trình cháy và bắt đầu quá trình giãn nở, áp suất và nhiệt độ
của khí cháy trong xi lanh là:
P = 0,2 – 0,4 MPa
T = 800 – 10000°C
d. Kỳ xả

Trong hành trình này , trục khuỷu quay (từ 540° đến 720°), pit tông
chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, xu páp nạp đóng và xu páp xả mở, khí
cháy trong xi lanh bị đẩy qua cửa xả, qua ống xả ra ngồi.
Cuối hành trình xả, áp suất và nhiệt độ của khí xả trong xi lanh là:
23

P = 0,11 – 0,12 MPa
T = 400 – 6000°C
Khi pit tơng đến ĐCT xu páp xả đóng lại kết thúc kỳ xả, một chu trình làm
việc mới lại tiếp diễn như trên.
2.1.3 ưu điểm và nhược điểm.
Ưu điểm:
+ Hiệu suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng.
+ Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng.
+ Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ
xăng.
+ Nhiên liệu Diesel không bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây
nguy hiểm.
+ Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì khơng có bộ đánh lửa và bộ chế
hồ khí.
Nhược điểm:
+ Cùng một cơng suất thì động cơ Diesel có khối lượng nặng hơn động
cơ xăng.
+ Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun
được chế tạo rất tinh vi, địi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm.
Do vậy, chi phí sửa chữa cao hơn
+ Tỉ số nén cao đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắp
xylanh… phải tốt. Các yếu tố trên làm cho động cơ Diesel đắt tiền hơn
động cơ xăng.
+ Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dùng, dụng cụ
đắt tiền và thợ chuyên môn cao.
+ Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng. => tăng tốc kém
hơn nhưng sức kéo cao hơn
+ Động cơ Diesel ồn hơn và ô nhiễm hơn => đã được khắc phục nhiều
bằng các công nghệ

2.2. ĐỘNG CƠ XĂNG.
2.2.1 Cấu tạo chi tiết.
24


Sơ đồ cấu tạo

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để biến chuyển động tịnh
tiến của pit tông thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm: xi lanh với nắp có thể tháo
rời, pit tơng với các xec măng, chốt pit tơng, thanh truyền có đầu nhỏ
(đầu trên) nối với pit tông và đầu to (phía dưới) nối với trục khuỷu, bánh
đà bắt chặt vào đuôi trục khuỷu. Pit tông chuyển động tịnh tiến lên xuống
trong xi lanh. Trục khuỷu quay trong các vòng bi đặt trong các te, các te
đúc liền với xi lanh. Ở phía dưới của động cơ được đậy kín bằng các te và
dùng để chứa dầu bôi trơn.
Cơ cấu phân phối khí dùng để nạp đầy hồ khí vào xi lanh và xả
sạch khí cháy ra khỏi xi lanh.
Cơ cấu phân phối khí gồm: xu páp nạp và xu páp xả, lò xo, ống dẫn
hướng xu páp, ống dẫn hướng xu páp, con đội, đũa đẩy, cần đẩy xu páp,
trục cam đặt trong các ổ đỡ của cácte, các bánh răng truyền chuyển
động quay từ trục khuỷu tới trục cam.
Hệ thống làm mát có bơm nước, dùng để toả nhiệt từ xi lanh và nắp
xi lanh.
Hệ thống bôi trơn gồm bơm dầu nhờn và các bầu lọc dùng để đưa
dầu nhờn đến các bề mặt chi tiết có ma sát.
Hệ thống nhiên liệu dùng để chuẩn bị hồ khí cung cấp cho động cơ.
Ngồi bộ chế hồ khí, hệ thống nhiên liệu còn bao gồm thùng nhiên liệu,
bơm nhiên liệu, các bầu lọc nhiên liệu và bầu lọc khơng khí, các đường
ống nạp, ống xả và ống tiêu âm.

Hệ thống đánh lửa dùng để đốt cháy hồ khí trong xi lanh động cơ. Nó
bao gồm: nguồn điện, ống tăng điện, bộ chia điện, dây dẫn và bu gi
đánh lửa.
25