Cấu tạo và hoạt động bộ phận cố định của động cơ

Cấu tạo và hoạt động bộ phận cố định của động cơ
* Cấu tạo
Các kiểu thiết kế động cơ ô tô

Chắc hẳn các bạn cũng đã biết có 2 loại động cơ chính trên xe ô tô là loại động cơ có xy
lanh thẳng hàng và loại động cơ có xy lanh đặt theo hình chữ V. Hãy cùng tìm hiểu các
thiết kế động cơ khác nhau cùng ưu nhược điểm của chúng nhé.
Động cơ có xy lanh đặt thẳng hàng hay động cơ thẳng hàng
Là thiết kế động cơ phổ biến nhất trên thị trường với các xy lanh đặt đứng và thẳng hàng.


Động cơ 4 xy lanh thẳng hàng
Ưu điểm
Có cấu tại cơ khí đợn giản nhất trong các loại động cơ và vì vậy có chi phí sản xuất thấp
nhất. Điều này lý giải vì sao chúng được sử dụng nhiều nhất trên các dòng xe hơi phổ
thông
Tiết kiệm nhiên liệu hơn thiết kế kiểu V
Dài hơn động cơ hình chữ V nhưng lại hẹp hơn vì vậy chúng thường được đặt ngang để
giảm thiểu tối đa chiều dài của khoang động cơ giúp mở rộng tối đa kích thước khoang
hành khách.
Nhược điểm :
Việc các xy lanh đặt thẳng hàng làm loại động cơ này có chiều dài đáng kể. Đối với thiết
kế 4 xy lanh thẳng hàng, các lực sinh ra bởi chuyển động lên xuống của piston tác động
không đều lên trục khuỷu và làm động cơ bị rung lắc. Thông thường ở loại động cơ này
cần thêm 1 hệ thống trục cân bằng để triệt tiêu rung lắc (gồm 1 trục quay gắn thêm một
quả tạ, dẫn động ngược với trục khuỷu nhờ bánh răng và giúp làm đối trọng cho trục
khuỷu)

Trục cân bằng và trục khuỷu động cơ

Động cơ có thân rời 2 nửa

Thân máy có vòi phun dầu bôi trơn
Động cơ có xy lanh đặt phẳng hay động cơ phẳng
Loại động cơ này có xy lanh đặt nằm ngang trên 1 mặt phẳng, piston vì vậy sẽ chỉ chuyển
động ngang thay vì theo chiều dọc. Một nửa số piston sẽ chuyển động theo 1 hướng và
nửa còn lại theo hướng ngược lại. Động cơ dạng phẳng nhìn chung có 2 loại : loại Boxer
và loại động cơ hình chữ V góc mở 180°.


Động cơ dạng phẳng 6 xy lanh,
tương đương với 1 động cơ V có góc mở 180°

Và đây là 1 động cơ Boxer.
Điểm khác biệt so với động cơ phẳng dạng V 180° là vị trí các điểm nối giữa tay dên và
trục khuỷu. Loại động cơ Boxer chủ yếu được sử dụng trên các dòng xe của Subaru và
Porsche. Ngoài ra trên thị trường rất ít khi bắt gặp động cơ này.


Sự khác biệt trong quá trình chuyển động piston giữa 2 loại động cơ phẳng.
Boxer phía trên và V 180 phía dưới

Động cơ Boxer trên 1 chiếc Porsche Boxster
Ưu điểm
Do thiết kế phẳng nên động cơ có chiều cao thấp và vì vậy khi lắp vào khoang máy kéo
tâm trọng lực của xe xuống thấp. Điều này sẽ giúp xe đầm và ổn định hơn. Bên cạnh đó,


các xy lanh được bố trí đều sang 2 bên cũng như chuyển động theo các hướng ngược
chiều nhau giúp phân bố trọng lực đều hơn và vì vậy xe ít bị rung lắc hơn so với kiểu

động cơ có xy lanh đứng thẳng hàng.
Nhược điểm
Kiểu động cơ phẳng phần lớn chỉ được sử dụng trên các dòng xe Subaru và Porsche nên
hiếm khi người thợ có cơ hội tiếp xúc với loại động cơ này. Hậu quả là giá thành sửa
chữa tại hãng cao. (mặc dù quảng cáo khá rầm rộ nhưng số lượng xe Subaru bán ra trên
thị trường Việt Nam thật ra là rất ít, thậm chí còn ít hơn cả xe Porsche)
Động cơ có xy lanh xếp theo hình chữ V hay động cơ V


Loại động cơ này chia thành 2 hàng xy lanh đặt đối diện nhau hính chữ V thay vì các xy
lanh thẳng hàng

Động cơ V6 = 6 xy lanh xếp thành 2 hàng hình chữ V, mỗi hàng 3 xy lanh


Khác với động cơ thẳng hàng, cấu trúc hình V phức tạp hơn vì nó gần như tương đương
với 2 động cơ thẳng hàng, cụ thể là các bộ phận phải nhân đôi như 2 nắp quy lát, 4 trục
cam, ...(riêng trục khuỷu sử dụng chung). Bên cạnh đó, việc đồng bộ chuyển động của
piston với trục khuỷu cũng phức tạp hơn so với 4 xy lanh thẳng hàng.
Ưu điểm
Bên cạnh cấu trúc vuông vắn hơn động cơ thẳng hàng giúp hạn chế tối đa lực ly tâm khi
xe vào cua ở tốc độ cao, thiết kế hình V cho phép trọng lực được phân bố đều sang 2 bên
vì vậy giảm thiểu tối đa các rung lắc gây ra trong quá trình chuyển động của piston. Cấu
tạo góc mở của thiết kế hình V càng lớn thì trọng tâm của động cơ càng thấp, tương tự
như trường hợp của động cơ phẳng khi góc mở đạt tối đa 180 độ đem lại độ ổn định tối
đa cho xe. Ngoài ra, do kết nối với ít xy lanh hơn, trục khuỷu động cơ V cũng ngắn hơn
so với động cơ thẳng hàng khiến chúng chắc chắn hơn và không cần đến hệ thống trục
cân bằng để triệt tiêu rung lắc như trường hơn phía trên.
Nhược điểm
Do phải nhân đôi các bộ phận và có cấu tạo phức tạp hơn động cơ thẳng hàng nên động

cơ V đắt hơn cả về chi phí sản xuất lẫn chi phí bảo dưỡng.
Tiêu hao nhiên liệu thường nhiều hơn
Rộng hơn động cơ thẳng hàng


Không chỉ nhằm
tăng thêm vẻ "sang trọng" của xe chạy bằng động cơ V, cấu trúc 2 dãy xy lanh phải cần
đến 2 đường ống xả riêng biệt
Động cơ V có góc mở nhỏ hay động cơ VR
Đây là 1 dạng động cơ V có góc mở nhỏ khoảng 15 độ nhằm giảm thiểu tối đa kích thước
của động cơ. Ưu điểm của loại động cơ này là chỉ sử dụng 1 nắp quy lát như động cơ
thẳng hàng nhưng lại ngắn hơn vì vẫn có cấu trúc 2 hàng xy lanh của động cơ V. VR6 (6
xy lanh) là mẫu động cơ VR được ứng dụng khá rộng rãi của Volkswagen.


VR chỉ có 2 nắp quy lát

Động cơ VR6 3.6 V6 FSI lắp dọc trên 1 chiếc Volkswagen Toureg. Hãy tưởng tượng đầu
xe sẽ dài đến đâu nếu là 1 động cơ 6 xy lanh thẳng hàng
Động cơ W hay động cơ V kép


Loại động cơ này tương đương với 2 động cơ V đặt cạnh nhau. Tiêu biểu là động cơ W12
với 12 xy lanh của Audi được lắp trên chiếc A8. Cấu trúc W đơn giản chỉ là cách sắp xếp
càng nhiều xy lanh càng tốt và giảm thiểu tối đa kích thước động cơ.

Động cơ W12


W theo nghĩa 2 chữ V đặt cạnh nhau ( W = V + V ) chứ không chính xác là xy lanh đặt

theo hình chữ W

1 chiếc Audi A8 L
trang bị động cơ W12 tại Việt Nam


Loại không áo xi lanh
Loại không áo dùng gang hợp kim đặt biệt chống mòn tốt hơn. Động cơ được làm gọn


nhẹ hơn nhờ thu hẹp khoảng cách giữa các lỗ xi-lanh.
Xi-lanh được chia làm hai loại: loại không có áo và loại có áo xi-lanh gắn vào thân máy.
Loại có áo xi lanh
Có hai loại áo xi-lanh: loại ướt trong đó nước làm mát tiếp xúc trực tiếp mặt sau, và loại
khô trong đó nước làm mát không tiếp xúc trực tiếp.
Đỉnh của áo xi-lanh được làm nhô ra một chút trên đỉnh mặt thân máy.
Phần nhô ra này (A) ngăn rò rỉ khí, nhờ lún sâu vào gioăng nắp quy lát.
Thân máy của hầu hết các động cơ điêzen được làm bằng gang. Gần đây, một số động cơ
đã sử dụng thân máy làm bằng nhôm có gắn áo xi lanh.

Thay áo xilanh động cơ
NẮP MÁY




Gioăng nắp quy lát
Giữa thân máy và nắp quy lát đặt một gioăng nắp quy lát.
Tấm gioăng này ngăn khí cháy, nước làm mát, dầu không rò rỉ giữa thân máy và nắp quy
lát. Nó phải chịu được áp suất, chịu nhiệt và có độ đàn hồi thích hợp.

Gioăng nắp quy lát loại thép cán mỏng được dùng để tăng tuổi thọ của gioăng nắp quy lát
do đó ngăn được sự rò rỉ khí cháy.
Lựa chọn độ dày của nắp quy lát để tăng độ chính xác tỷ số nén theo động cơ. Độ dày của
gioăng nắp quy lát được xác định theo độ nhô của pít tông.


Ví dụ: Động cơ 3L
Động cơ 3L của toyota có 3 loại gioăng nắp quy lát.
Dấu B: 1.40 - 1.50 mm (0.0551 - 0.0591 in.)
Dấu D: 1.50 - 1.60 mm (0.0591 - 0.0630 in.)
Dấu F: 1.60 - 1.70 mm (0.0630 - 0.0669 in.)
CÁC TE
Đầu tiên xem cái các te trong thực tế (Captiva)


Hình 8.4 - Các te dầu bôi trơn động cơ
và ống hút + lưới lọc dầu

Và hai cái gắn lại với nhau trong thực tế xem sao nhé

Hình 8.5 - Ống hút dầu bôi trơn và lưới lọc (hay còn gọi là lược dầu)


CỤM THANH TRUYỀN PÍT TÔNG


Thanh truyền (tay biên, tay dên)
Thường làm bằng thép các bon

Hình 8: Thanh truyền

Các bạn sẽ thấy nó có 2 đầu, đầu to và đầu nhỏ. Lưu ý mỗi đầu to nhỏ hình tròn sẽ có các
bạc lót (to nhỏ) ở bên trong. Đầu nhỏ sẽ gắn vào dưới piston thông qua 1 cái chốt ngang.
Còn đầu to sẽ ôm vào chốt khuỷu trên trục khuỷu. Cần có bạc lót ở đầu to và nhỏ để khi
thanh truyền chuyển động quay và tịnh tiến quanh chốt piston và trục khuỷu được trơn tru
và ko bị ma sát mài mòn. Ở đầu to ngoài dùng bạc lót, người ta có thể dùng vòng bi (gọi
mỹ miều theo kiểu kỹ thuật là bạc đạn).
Các bác cần biết những cái này, bởi thanh truyền (tay biên, tay dên) này có thể bị gãy,
cong do thủy kích (đừng search thủy kích là gì, tìm hiểu sau) hay các bác ra tiệm, mấy cụ
thợ bảo là máy bị lột dên thì có nghĩa là cái đầu bạc lót này bị mài mòn như kiểu bị lột
da, làm cho chuyển động quay của nó khục khặc, ko trơn tru nữa. (Cái này e sẽ nói tới
trong 1 số bài tới đây)
Các bác cần biết những cái này, bởi thanh truyền (tay biên, tay dên) này có thể bị gãy,
cong do thủy kích (đừng search thủy kích là gì, tìm hiểu sau) hay các bác ra tiệm, mấy cụ
thợ bảo là máy bị lột dên thì có nghĩa là cái đầu bạc lót này bị mài mòn như kiểu bị lột
da, làm cho chuyển động quay của nó khục khặc, ko trơn tru nữa. (Cái này e sẽ nói tới
trong 1 số bài tới đây)


:Cấu tạo chi tiết của pittong, tay biên và trục khuỷu

Hình 9: Trục khuỷu


Trục khuỷu thì đơn giản thế này, cũng chưa cần phải tìm hiểu sâu xa tại sao nó có hình
dạng kỳ dị vậy. Các bác chỉ biết là nó có hình dạng vậy để quay cho mượt là được. Chỉ để
ý cái phần đuôi thường sẽ có 1 cái bánh đà khá là to. Bánh đà này có 2 tác dụng chính: 1
là nó có quán tính (giống như khi các bác tác dụng 1 lực làm quay bánh đà sau đó thả tay
ra thì theo quán tính nó vấn quay tiếp), cái quán tính này sẽ giúp trục khuỷu nó quay
mượt và đều hơn, vì bình thường nó sẽ quay hơi giật cục 1 tí do thanh truyền nó truyền
lực từ tịnh tiến sang chuyển động tròn sẽ có 2 điểm chết trên và dưới (chưa cần hiểu sâu),

tác dụng thứ 2 là lúc khởi động máy (bật chìa khóa đề lên), bộ khởi động làm cái bánh đà
này quay sẽ tác dụng 1 lực lớn hơn lên trục khuỷu để đẩy các piston hoạt động nhanh
chóng, chứ bình thường ko có bánh đà
Phần đuôi thì dẫn động ra bánh xe, còn phần đầu trục khuỷu, sẽ được gắn thêm bánh răng
truyền động và hệ thống dây đai truyền động để chạy máy bơm, máy nén điều hòa, bơm
dầu....kiểu kết hợp luôn, chứ ko phải là bơm nước, bơm dầu, máy nén điều hòa dùng điện
acquy đâu nhé.
vậy là chúng ta hiểu đc về piston, thanh truyền, trục khuỷu. Cái quan trọng nhất bây giờ
là chúng ta tìm hiểu tại sao piston chuyển động được nhé, đó cũng chính là nguyên lý
hoạt động của động cơ xăng đốt trong.

4.1 – Piston
Pít tông của động cơ điêzen được chế tạo chắc chắn do áp suất nén, nhiệt độ đốt cháy và
do áp suất đốt cháy cao hơn của động cơ xăng. Ở một số kiểu động cơ, vành chắn nhiệt
được đặt ở trên rãnh xéc-măng số 1 hoặc phần đầu pít tông đến rãnh xéc-măng số 1 được
làm bằng FRM là một hợp kim đặc biệt được làm từ nhôm và các sợi gốm. Một số pít
tông lại có rãnh làm mát bên trong đầu pít tông để làm mát rãnh xéc-măng số1. Dầu được
phun vào từ vòi phun dầu, qua rãnh làm mát này và làm mát pít tông.


Hình 6: Piston

pít tông thép


Áp dụng một lớp phủ gốm
Trước khi một lớp phủ gốm được áp dụng cho một thành phần ô tô, bề mặt của thành
phần thường được điều trị bằng một chất làm mịn hoặc bắn cát để loại bỏ các bề mặt bên
ngoài không đồng đều và chất bẩn có thể đã tích lũy được. Sau khi lớp dưới cùng sạch sẽ
được tiết lộ, phần thường được nung nóng trong lò nướng để làm giảm độ xốp phân tử

của nó. Nếu không điều trị này, các chất bẩn còn lại sau khi giai đoạn ban đầu có thể
được đưa lên mặt đất, buộc các lớp sơn để tách khỏi chất nền.
Lớp phủ gốm ô tô thông thường, chẳng hạn như titan và vonfram, thường được áp dụng
với một khẩu súng phun trọng lực. Vòi phun của súng có xu hướng bị thu hẹp để cung
cấp kiểm soát ứng dụng chính xác. Sơn dung môi thường được phun ở áp suất thấp hơn,
trong khi lớp phủ dựa trên chất lỏng được phun ở áp suất cao hơn, nhưng trong cả hai
trường hợp quá trình xảy ra bên trong một gian hàng phun. Trong thời gian phun, điều
quan trọng là để giữ quyền kiểm soát cẩn thận hơn độ dày lớp gốm, như các lớp phủ phải
rất mỏng và phân bố đều để giữ cho nó chạy.
Buồng đốt kiểu xoáy lốc
Buồng đốt này gồm có buồng xoáy hình cầu và buồng đốt chính. Những buồng này được
nối thông với nhau. Dòng không khí xoáy được tạo ra trong buồng xoáy trong hành trình
nén, đốt và cháy phần lớn nhiên liệu. Sau đó một phần nhiên liệu còn lại cháy trong
buồng đốt chính.