Môn học kết cấu ô tô, Ch3 cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
 Động cơ nhiệt được cấu thành bởi nhiều bộ phận, giúp nó chuyển hóa nhiệt năng
thành cơ năng có hiệu quả cao khi hỗn hợp không khí – nhiên liệu được đốt cháy.

3.1. Phần cố định: Thân máy, nắp máy, xi lanh
Thân máy:

H.3.1

Vai trò:
 Thân máy cùng với nắp xy
lanh là nơi lắp đặt và bố trí hầu
hết các cụm, chi tiết của động
cơ:
Bố trí xylanh
Hệ trục khuỷu
Trục cam
Bơm nhiên liệu, bơm
dầu, bơm nước, quạt gió...
Áo nước làm mát xi lanh

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
H.3.3

H.3.2

Vật liệu có thể là:
- Gang đúc,
- hợp kim nhôm
- Đuyara
- Thép tấm dùng kết cấu hàn
(dùng cho động cơ cỡ lớn)
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Nắp máy (nắp quy lát):

H.3.4

Vai trò:
- Nắp máy nằm trên thân máy, mặt
dưới của nắp máy lõm vào, cùng với
đỉnh pít tông tạo thành buồng đốt.
- Bên trong nắp máy có lỗ dầu và áo
nước để bôi trơn và làm mát các chi
tiết của cụm phân phối khí.
- Giữa thân máy và nắp máy là tấm
gioăng (gioăng nắp quy lát), nó có tác
dụng làm kín mối liên kết giữa hai khối
để chống lọt các khí áp suất cao, khí
cháy, nước làm mát và dầu động cơ.

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Nắp máy (nắp quy lát): Clip/Cường-ĐC/For

H.3.5

H.3.6

Vật liệu:
Hầu hết các động cơ đều có nắp
máy làm bằng hợp kim nhôm vì có
các ưu điểm: Nhẹ, dẫn nhiệt rất
tốt.
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Xi lanh:
Xi lanh có dạng hình ống
được đúc liền cùng thân
máy hoặc chế tạo riêng
sau đó được lắp chặt
vào thân máy.

Xi lanh được mài bóng,
độ chính xác cao -> đảm
bảo độ kín khít

H.3.7

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Mòn xi lanh:

Xi lanh mòn -> xuất hiện các
triệu chứng:
- Tiếng gõ piston quá to
- Tiêu hao dầu bôi trơn
- Công suất động cơ giảm
- Xéc măng hơi thứ nhất bị hỏng
do việc tạo gờ trên thành xi lanh
Nguyên nhân:
- Bôi trơn không đủ
- Bảo dưỡng, dầu bôi trơn, lọc
dầu không đúng
- Bụi bị hút vào qua đường ống
nạp
- Quá nóng, quá lạnh

Môn học kết cấu ô tô

Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cỡ xi lanh:

0.01mm

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
3.2. Phần di động: Pít tông, xéc măng, chốt pít tông, thanh truyền, trục khuỷu
Pít tông:

H.3.8

H.3.9

Vai trò:
 Cùng với xi lanh, nắp xi
lanh bao kín tạo thành
buồng cháy
 Truyền lực khí thể cho
thanh truyền
 Nhận lực từ thanh
truyền để nén khí

 Đóng mở của nạp và
thải của cơ cấu phối khí
(ở động cơ 2 kỳ)

- Pít tông được lắp với đầu nhỏ của thanh truyền và chuyển động trong xi
lanh của động cơ, phần đầu có các rãnh để lắp các xéc măng làm kín.
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Đỉnh pít tông: Có nhiệm vụ cùng với xi lanh, nắp xi lanh
tạo thành buồng cháy của động cơ
Đỉnh bằng:

H.3.10

 Diện tích chịu nhiệt nhỏ
 Kết cấu đơn giản
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Đỉnh lồi:
H.3.11

 Có sức bền lớn

 Đỉnh mỏng, nhẹ
 Diện tích chịu nhiệt lớn
 Thường được sử dụng trong động cơ xăng 4 kỳ xu páp treo

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Đỉnh lõm:
H.3.12

 Diện tích chịu nhiệt lớn
 Sức bền kém hơn loại đỉnh bằng
 Có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo điều kiện cho quá trình hình thành khí hỗn hợp và cháy
 Loại đỉnh này được dùng cho cả động cơ xăng và điezen

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Đỉnh chứa buồng cháy
- Hình dạng đỉnh phải phù hợp với buồng cháy và hướng của tia phun nhiên
liệu
- Tận dụng được xoáy lốc của dòng khí trong quá trình nén
Buồng cháy omega

H.3.13

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Buồng cháy đenta

Buồng cháy Man

H.3.15

H.3.14

Vật liệu: Chủ yếu chế tạo bằng hợp kim nhôm vì có các ưu điểm (nhẹ, hệ số
dẫn nhiệt lớn, hệ số ma sát nhỏ, dễ đúc, dễ gia công). Tuy nhiên, do hợp kim
nhôm có hệ số giãn nở dài lớn nên khe hở giữa pít tông và xi lanh lớn để tránh
bó kẹt -> lọt khí, phát sinh tiếng gõ.
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Hình dạng piston:
- Kết cấu của piston được thiết kế để duy trì khe hở
hợp lí khi piston bị giãn nở ở nhiệt độ cao trong kỳ nổ.
- Vì phần bệ chốt dày hơn nên nó dễ bị tác động bởi

giãn nở vì nhiệt -> piston được chế tạo có dạng hơi ôvan, với đường kính theo hướng chốt (A) nhỏ hơn
đường kính theo hướng vuông góc (B) -> khi giãn nở
theo hướng (A) thì piston trở thành tròn.
- Đầu piston chịu nhiệt độ cao trong kỳ nổ và nó
không được làm mát trực tiếp bởi nước làm mát và
không khí. Vì thế đầu có nhiệt độ cao hơn phần thân
-> phần đầu giãn nở vì nhiệt lớn hơn -> piston được
chế tạo hơi côn về phía đầu.

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Lực ép ngang:
- Khi áp lực trong kỳ nén hoặc kỳ nổ tác động
lên piston, một phần của lực này tác động lên
phần váy piston, làm cho nó tỳ lên thành xylanh -> gọi là lực ép ngang.
- Lực ép ngang chính: xuất hiện trong kỳ nổ
- Lực ép ngang phụ: xuất hiện trong kỳ nén
- Lực ép ngang chính > lực ép ngang phụ.

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Tiếng gõ piston: Clip KTĐC

- Tiếng gõ piston xuất hiện khi hướng của lực ép
ngang chuyển từ kỳ nén sang kỳ nổ.
- Khe hở piston càng lớn, tiếng gõ càng mạnh.
- Trong một số động cơ, đường tâm của piston và
đường tâm của chốt piston lệch nhau một khoảng
nhỏ để làm giảm tiếng gõ.
- Trong động cơ có piston lệch tâm, hướng lực
ngang của piston thay đổi từ hướng lực ngang
phụ sang hướng lực ngang chính vào gần cuối kỳ
nén -> tiếng gõ piston giảm xuống do hướng lực
ngang đã thay đổi trước khi piston nhận áp lực nổ.

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cỡ piston:
- Khi piston và xy-lanh bị mòn quá giới hạn
cho phép, cần phải thay thân máy hoặc
pittông, hoặc doa lại thân máy hoặc áo xylanh để sử dụng với piston cỡ lớn hơn.
-Piston và chốt piston thường được cung
cấp đồng bộ.
- Cỡ piston tiêu chuẩn, chỉ rõ đường kính
piston.
- Piston phải được lắp theo đúng hướng.
- Hướng lắp được ghi trên đầu piston.
- Phía có đánh dấu là phía trước.

- Vị trí chính xác của chỗ đánh dấu thay đổi
theo từng kiểu động cơ.

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Chốt piston: Là chi tiết nối piston và thanh truyền

H.3.16

H.3.17

H.3.18

Vật liệu: Thường được chế tạo từ thép ít các bon và thép hợp kim
Điều kiện làm việc: Chịu lực va đập tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bôi
trơn khó khăn
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh truyền:
Trong trường hợp này chốt phải được lắp tự do
trên bệ chốt của piston, do không phải giải
quyết vấn đề bôi trơn -> thu hẹp bề rộng đầu

thanh truyền -> tăng chiều dài của bệ chốt ->
giảm áp suất tiếp xúc – mòn tại bệ chốt.
Tuy nhiên do chốt bị cố định nên bề mặt chịu
lực không thay đổi -> tính chịu bền mỏi kém

H.3.19

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cố định chốt trên bệ chốt piston:

H.3.19

Trong trường hợp này chốt phải được lắp
tự do trên đầu nhỏ thanh truyền, do không
phải giải quyết vấn đề bôi trơn cho bệ chốt
-> rút ngắn chiều dài của bệ chốt -> tăng
chiều rộng của đầu nhỏ thanh truyền ->
giảm áp suất tiếp xúc – mòn tại đầu nhỏ
thanh truyền.
Tuy nhiên do chốt bị cố định nên bề mặt
chịu lực không thay đổi -> tính chịu bền
mỏi kém.

Môn học kết cấu ô tô

Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Lắp tự do ở cả hai mối ghép:
H.3.19

 Do cả hai mối ghép đều không có kết cấu hãm -> mối ghép giữa chốt và bạc đầu
nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, còn mối ghép giữa chốt và bệ chốt là mối ghép
trung gian có độ dôi (0.01 đến 0.02)mm.
Trong quá trình làm việc bệ chốt piston giãn nở nhiều hơn chốt -> chốt có thể tự
xoay -> bề mặt chịu lực thay đổi -> chốt mòn đều và chịu mỏi tốt hơn.
 Tuy nhiên phải giải quyết vấn đề bôi trơn cho cả hai mối ghép và hạn chế sự di
chuyển dọc trục của chốt (phanh hãm, nút kim loại mềm có mặt cầu).
Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Một số biện pháp giải quyết vấn đề bôi trơn cho mối ghép:

H.3.20

a)

b)

c)

Môn học kết cấu ô tô

d)

e)


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Xéc măng:
H.3.21

Xéc măng khí: Làm kín buồng
cháy, ngăn không cho khí từ
buồng cháy xuống các te.
Xéc măng dầu: dùng để ngăn
dầu bôi trơn không sục lên
buồng cháy, gạt dầu tạo thành
màng dầu bôi trơn và làm mát
cho cụm pít tông xy lanh.

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Xéc măng khí: được đặc trưng bằng kết cấu của tiết diện và miệng xéc măng
H.3.22

β

a)

e)

g)
H.3.23

c)
f)

h)

d)
b)

i)

Môn học kết cấu ô tô


Chương 3

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Hiện tượng bơm dầu của xéc măng khí: (Clip KTĐC)
H.3.24

Môn học kết cấu ô tô