Chương 1: Sử dụng, sửa chữa động cơ đốt trong TS Trần Anh Trung

SỬ DỤNG, SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ
ĐỐT TRONG
GV: TS Trần Anh Trung
SĐT: 0969767381
Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong C15
Mã học phần: TE 4021
Lý thuyết: 45 tiết
Thí nghiệm: 15 tiết
Sinh viên nắm được những kiến thức lý thuyết và thực hành cơ bản về
hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa, điều chỉnh các chi tiết, các
bộ phận của động cơ đốt trong. Phương pháp chẩn đoán kỹ thuật không
tháo máy đối với động cơ xuất xưởng và động cơ đang lưu hành.
-
Nắm vững đặc điểm hư hỏng, nguyên nhân và phương pháp chẩn
đoán hư hỏng của các chi tiết, bộ phận, hệ thống của động cơ đốt
tỏng;
-
Nắm vững quy trình bảo dưỡng, sửa chữa động cơ
-
Sử dụng thành thạo các dụng cụ phục vụ bảo dưỡng, sửa chữa
động cơ;
-
Thực hành bảo dưỡng, sửa chữa, điều chỉnh các bộ phận, hệ thống
của động cơ.
Tài liệu tham khảo
•
Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ô tô- PGS TS
Hoàng Đình Long - NXB Giáo dục 2005
•
Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ô tô, máy nổ - GS

TS. Nguyễn Tất Tiến - GVC Đỗ Xuân Kính-
NXB Giáo dục – 2002
•
Tài liệu đào tạo kỹ thuật viên TOYOTA
CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM HAO MÒN
HƯ HỎNG CÁC CHI TIẾT MÁY
1.1 Khái niệm và phân loại hao mòn hư hỏng
+ Hao mòn là dạng phá hoại có tính tất yếu, với đặc trưng là
sự hình thành trên bề mặt các lớp cấu trúc thứ cấp có nguồn
gốc ô xít; Đây chính là sự ô xi hóa bề mặt, do tương tác của
lớp kim loại trên cùng có tính hoạt hoá cao với ô xi trong môi
trường gây ra; Lớp màng ô xít phủ trên bề mặt này có tác dụng
bảo vệ kim loại gốc của chi tiết. Khi ma sát, dưới ảnh hưởng
của các điều kiện tải trọng và vận tốc trượt, lớp màng sẽ bị
phá hủy, ngay sau đó một lớp màng mới lại được tạo ra. Sự
cân bằng giữa việc hình thành và phá huỷ lớp màng ô xít sẽ
giúp cho chi tiết duy trì trạng thái hao mòn với tốc độ phá hoại
nhỏ nhất và cho phép.
Tốc độ phá hoại rất chậm, cỡ vài µ/h, bề mặt vẫn có độ bóng
cao, cơ tính cao nhưng kích thước giảm
+ Hư hỏng là sự phá huỷ bề mặt, kết quả trực tiếp của quá
trình ma sát giữa các chi tiết. Tùy theo điều kiện làm việc của
chúng, bao gồm các chế độ: tải trọng P, vận tốc trượt V và
các điều kiện ma sát khác có thể xẩy ra các quá trình ma sát
không bình thường mà hậu quả là các dạng phá hoại bề mặt
không cho phép. Các dạng phá hoại này xảy ra trên lớp kim
loại gốc thể hiện ở các dạng cào xước, tróc rỗ, lún, nứt có
thể quan sát được (mức độ vĩ mô). Có thể do các nguyên
nhân:
•

Hư hỏng cào xước do hạt mài
•
Tróc rỗ do hiện tượng dính kết bề mặt ở nhiệt độ cao hoặc
tải trọng nặng gây nên
•
Xâm thực hoặc ăn mòn hóa học
Bề mặt ma sát chịu sự phá hoại đồng thời bởi nhiều loại hao
mòn - hư hỏng khác nhau, song chỉ loại nào có tốc độ phá
hoại lớn nhất lúc đó mới chiếm ưu thế và quyết định kiểu
hư hỏng của chi tiết
Đánh giá mức độ mãnh liệt của hao mòn và hư hỏng:
Vận tốc mòn có thể tính bằng 1 trong ba công thức sau:
t
VV
t
GG
t
LL
v
m
212121
;;
−−−
=
L: Kích thước 1: Bắt đầu
G: Trọng lượng 2: Sau khi làm việc
V: Thể tích t: Thời gian (h)
Cường độ mòn
l
VV

l
GG
l
LL
I
m
212121
;;
−−−
=
l: là quãng đường chạy (1000km)
1.2. Một số loại hao mòn hư hỏng chủ yếu
Các loại hao mòn hư hỏng chi tiết được phân loại dựa
theo đặc trưng phá hoại của chúng như sau:
•
Các loại phá hoại cho phép: Hao mòn ô xy hoá loại 1 và
Hao mòn ô xy hoá loại 2
•
Các loại phá hoại không cho phép: Tróc loại 1, Tróc loại 2,
Hao mòn ô xy hoá động, Mài mòn bởi hạt mài, Xâm thực,
ăn mòn hoá học và điện hoá, Mỏi v.v
Trong quá trình làm việc, giữa hai bề mặt ma sát có thể đồng
thời xảy ra nhiều dạng phá hoại khác nhau, tuy nhiên chỉ có
một dạng nào đó chiếm ưu thế, nếu gặp các điều kiện ma
sát phù hợp với nó và dạng phá hoại này sẽ quyết định tính
chất hư hỏng của chi tiết.
1.2.1 Hao mòn ô xy hóa
a. Định nghĩa
Hao mòn ô xi hoá là dạng phá hoại chi tiết, thể hiện ở sự
hình thành và phá huỷ lớp màng cấu trúc thứ cấp có nguồn

gốc ô xi trên bề mặt chi tiết
Nguyên nhân:
Do lớp kim loại trên cùng của bề mặt có tính hoạt hóa cao
với ô xi trong môi trường nên rất dễ dàng tác dụng với ô xi.
Tuỳ theo lớp màng được tạo thành là các ô xít FeO,
Fe2O3 hoặc là lớp dung dịch rắn của ô xi với kim loại.
→ Lớp màng này bao phủ bề mặt chi tiết, khi ma sát làm
bong ra và ngay lập tức lại hình thành lớp màng khác.
•
Nếu lớp màng là dung dịch rắn của ô xi với kim loại
hao mòn ô xi hóa loại 1
•
Nếu lớp màng là ô xít kim loại hao mòn ô xi hóa loại 2
b. Điều kiện hình thành hao mòn ô xi hoá
•
Phải tồn tại ô xi trong môi trường làm việc của chi tiết.
•
Quá trình ô xi hoá phải chiếm ưu thế so với các quá trình
khác: Vox >Vkhác
•
Có sự cân bằng ổn định giữa tốc độ hình thành và phá hoại
lớp màng: Vht ≥ Vph
•
Bề mặt ma sát khô hoặc có bôi trơn giới hạn
•
Tốc độ trượt đối với thép tôi 0,1-3m/s. Nếu tốc độ trượt lớn
hơn nữa sẽ tạo nhiệt độ rất cao làm mềm bề mặt có thể dẫn
đến sự phá hoại theo kiểu hư hỏng tróc loại 2.
•
áp suất riêng khi hao mòn ô xi hoá không vượt quá áp suất

phá hoại lớp màng dầu bôi trơn hoặc áp suất phá hoại các lớp
màng cấu trúc thứ cấp (lớp màng ô xít ) dẫn đến sự tiếp xúc
trực tiếp giữa 2 bề mặt.
Bề mặt bị hao mòn ô xi hoá
a.Hao mòn ô xi hoá loại 1
b.Hao mòn ô xi hoá loại 2
I- Lớp kim loại gốc
II- Lớp màng cấu trúc thứ
cấp
c.Các chi tiết thường có hao mòn ô xi hoá
Những chi tiết làm việc trong điều kiện ma sát khô hoặc bôi trơn
giới hạn như: bề mặt vòng bi, bề mặt cổ trục làm việc với bi, chốt
pít tông, bề mặt xy lanh v.v
1.2.2 Tróc loại 1
a. Định nghĩa
Tróc loại 1 là dạng phá hoại các chi tiết ma sát mà nguyên nhân
của nó là do sự hình thành và phá hủy các mối liên kết cục bộ do
tải trọng lớn gây nên.
Quá trình phá huỷ do tróc như sau:
Tại những khu vực tiếp xúc thực, áp suất riêng lớn đã làm 2 bề
mặt biến dạng và dịch sát tới khoảng cách tác dụng của các lực
tương tác giữa các nguyên tử, tại đây xuất hiện các tâm kích hoạt
với mật độ rất lớn của các chỗ trống và nguyên tử biến vị, dẫn đến
sự khuếch tán nguyên tử kim loại từ bề mặt này sang bề mặt
kia, tạo thành mối dính. Khi có sự chuyển động tương đối của 2 vật
thể, tuỳ thuộc vào lực liên kết của chỗ dính mạnh hay yếu so với
lực liên kết nguyên tử mà mối dính có thể bị phá huỷ, hoặc bứt ra
khỏi một bề mặt và dính vào bề mặt kia, hay cũng có thể tách ra
khỏi cả hai bề mặt, tạo thành một hạt cứng lọt vào giữa, gây mài
mòn cho chi tiết.

b. Điều kiện hình thành tróc loại 1
•
Vận tốc quá trình tróc chiếm ưu thế so với quá trình khác:
Vtróc > Vkhác
•
Tại khu vực tiếp xúc không tồn tại các lớp màng ngăn cách
như lớp màng dầu hoặc lớp màng ô xít.
•
áp suất riêng tại khu vực tróc giới hạn chảy của vật liệu
•
Tốc độ dịch chuyển tương đối của 2 vật thể khá chậm để đủ
thời gian cho việc khuếch tán các nguyên tử kim loại, thường
Vtrượt < 0,1m/s.
c. Các chi tiết thường bị tróc loại 1
Phần lớn là các chi tiết làm việc trong điều kiện chịu tải trọng
nặng và tốc độ chuyển động chậm như: Chốt ổ quay trục bánh
lái máy kéo, Chạc chữ thập trong khớp các đăng v.v
1.2.3 Tróc loại 2
a. Định nghĩa
Tróc loại 2 là sự phá hoại bề mặt chi tiết thể hiện ở sự hình thành
và phá huỷ các mối liên kết cục bộ hoặc tạo nên các chỗ nhũn,
nứt bề mặt do nhiệt độ cao trong quá trình ma sát gây ra.
Quá trình phá huỷ do tróc như sau:
Khác với tróc loại 1, trường hợp hư hỏng này xuất phát từ nguyên
nhân bề mặt bị quá nóng do ma sát trượt, mà nhiệt độ cao quá
ngưỡng đã gây nên biến dạng dẻo vật liệu, làm lộ ra các lớp kim
loại gốc đồng thời làm hai bề mặt dịch sát tới khoảng cách bán
kính giữa các nguyên tử, từ đó tạo điều kiện cho các nguyên tử
khuếch tán. Trong một số trường hợp còn xảy ra sự nóng chảy cục
bộ, tựa như hàn 2 vật liệu.

Bề mặt tróc loại 2
b. Điều kiện hình thành tróc loại 2
•
Tốc độ quá trình tróc chiếm ưu thế so với quá trình khác: Vtróc >
Vkhác
•
Tốc độ trượt tương đối của 2 vật thể cao, Vtrượt > 10m/s.
c. Chi tiết bị tróc loại 2
Những chi tiết bị tróc loại 2 thường là các bề mặt trục và bạc (trục
khuỷu và bạc ), bề mặt bánh đà làm việc với ly hợp, bề mặt tang trống
phanh v.v
1.2.4 Mài mòn
a. Định nghĩa
Mài mòn là dạng phá hoại bề mặt chi tiết do các hạt mài từ môi
trường bên ngoài lọt vào giữa hai bề mặt ma sát hoặc do các
cấu trúc cứng có trong chi tiết gây ra. Sự phá hoại có thể ở dạng
cào xước, cắt phoi tế vi (mài mòn cơ học) hoặc làm cường hoá
quá trình hao mòn ô xi hoá, khiến tốc độ phá hoại của quá trình
này tăng lên mạnh mẽ (mài mòn cơ hoá).
•
Cào xước, cắt phoi → mài mòn cơ học
•
Cường hóa quá trình ô xi hóa → mài mòn cơ hóa
b. Điều kiện hình thành mài mòn
Vận tốc quá trình mài mòn chiếm ưu thế so với quá trình khác
Vmài>Vkhác.
•
Tồn tại các hạt mài giữa hai bề mặt ma sát.
•
Mài mòn tăng tỉ lệ thuận với tốc độ trượt.

•
Phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết và độ cứng của hạt mài. Có
thể đánh giá thông qua tỉ số giữa độ cứng hạt mài trên độ cứng
chi tiết : Hm/Hct = K; K> 0,6 xảy ra mài mòn cơ học. K 0,6,
xảy ra mài mòn cơ hoá.
•
Trong trường hợp hạt mài nằm trong một khối nền mềm (ví dụ
các hạt mài trong nền đất), sự phá hoại chủ yếu lại là mài mòn
cơ hoá do chúng không có đủ lực cắt tác dụng lên bề mặt ma
sát.
•
Dùng hệ thống lọc để ngăn cản hạt mài lọt vào chi tiết, đồng
thời bảo dưỡng định kỳ
Cơ chế phá hoại của mài mòn cơ
hoá và cơ học
a. Mài mòn cơ hoá
b. Mài mòn cơ học
c. Các chi tiết thường bị mài mòn
Trong điều kiện vận hành không tuân thủ các chế độ chăm sóc
bảo dưỡng thường xuyên hoặc trong môi trường nhiều hạt mài,
có thể thấy đa số chi tiết của động cơ ô tô bị phá hoại do mài
mòn như: Nhóm xy lanh, pít tông, xéc măng; Các loại cổ trục và
bạc lót; Chốt xích trên các máy bánh xích; Gầu xúc, lưỡi cày,
lưỡi ủi v.v
1.2.5. Một số dạng hư hỏng khác
a. Mỏi
Xuất hiện các vết nứt vuông góc với bề mặt ma sát và ở khu vực có
ứng suất tập trung
→ gãy do mỏi sau 1 chu kỳ làm việc nào đó
Phụ thuộc vào: Hình dạng bề mặt, chế độ tải và cấu trúc vật liệu

Đặc điểm: Vết gãy mịn và nghiêng 450
Các chi tiết hư hỏng mỏi thường gặp như: ổ lăn, bánh răng, các cặp
con lăn, đĩa đệm, lò so xu páp, bu lông thanh truyền, trục khuỷu
b. Xâm thực
Là dạng phá hoại do dòng chảy có vận tốc và áp suất tác dụng lên
bề mặt gây xói mòn bề mặt
Phụ thuộc vào cơ tính vật liệu
Giải pháp: Mạ bề mặt
1.3. Hư hỏng một số chi tiết chính trong động
cơ
1.3.1 Hư hỏng xy lanh
Đặc điểm làm việc?
Biên dạng mòn xy lanh theo
phương dọc trục
1. Sau 25.000Km đường làm việc
2. Sau 60.000Km đường làm việc
3. Sau 80.000Km đường làm việc
4. Sau 120.000Km đường làm việc