BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH
GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
NGÀNH/NGHỀ: VẬN HÀNH MÁY THI CƠNG NỀN
VẬN HÀNH MÁY THI CƠNG MẶT
ĐƯỜNG
VẬN HÀNH CẦN, CẦU TRỤC
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐTCGNB ngày...tháng... năm 2017
của Trường cao đẳng Cơ giới Ninh Bình
Ninh bình, năm 2017
1
2
TUN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể
được phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
3
LỜI GIỚI THIỆU
Để nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập theo xu hướng phát triển
của đất nước, trên cơ sở chương trình khung đào tạo đã được Bộ LĐTB &
XH ban hành, tập thể giáo viên khoa Máy thi cơng – Trường Cao đẳng cơ giới
Ninh Bình với kinh nghiệm giảng dạy, kết hợp với các tài liệu trong và ngồi
trường đã biên soạn giáo trình mơ đun: Bảo dưỡng động cơ đốt trong.
Nội dung của giáo trình đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội
dung đã được giảng dạy ở các trường, kết hợp với những nội dung mới
nhằm đáp ứng u cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ cơng cuộc cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiếu, bổ xung nhiều kiến thức
mới và đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu nhằm trang bị cho học sinh
những kiến thức cơ bản về động cơ đốt trong phục vụ cho việc rèn luyện kỹ
năng nghề để ứng dụng vào sản xuất.
Trong q trình biên soạn giáo trình, các tác giả đã có nhiều cố gắng
nhưng khơng tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tơi rất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến xây dựng của bạn đọc và các nhà chun mơn, để giáo trình
ngày càng hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Ninh Bình, ngày 20 tháng 4 năm 2017
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Nguyễn Ngọc Giang
2: Hồng Văn Thắng
3: Trương Đình Điệp
MỤC LỤC
4
TRANG
1. Lời giới thiệu
4
2. Giới thiệu chung về động cơ đốt trong 7
3. Bảo dưỡng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
24
4. Bảo dưỡng cơ cấu phân phối khí
40
5. Bảo dưỡng hệ thống bơi trơn
51
6. Bảo dưỡng hệ thống làm mát
62
7. Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu 73
8. Tài liệu tham khảo 100
5
CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
TÊN MƠ ĐUN: BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
MÃ MƠ ĐUN: MĐ 14
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT, Ý NGHĨA VÀ VAI TRỊ CỦA MƠ ĐUN:
Vị trí:
Mơ đun được giảng dạy sau các mơn học, mơ đun kỹ thuật cơ sở và song
song với các mơ đun bảo dưỡng khác. .
Tính chất: là mơ đun chun mơn nghề.
Ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
Mơ đun bảo dưỡng động cơ đốt trong cung cấp cho người học những
kiến thức về cấu tạo, ngun lý làm việc chung của các loại động cơ xăng,
Diesel; động cơ hai kỳ, bốn kỳ; động cơ một, nhiều xi lanh đồng thời trang bị
cho người học nhiệm vụ, cấu tạo, ngun lý làm việc và kỹ năng chăm sóc,
bảo dưỡng cho các cơ cấu, hệ thống nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và tuổi
thọ của các loại của động cơ đốt trong.
MỤC TIÊU CỦA MƠ ĐUN:
Về kiến thức:
+ Trình bày được khai niêm, phân loai va câu tao chung cua đơng c
́ ̣
̣
̀ ́ ̣
̉
̣
ơ đơt́
trong;
+ Giai thich đ
̉
́
ược cac cac tht ng
́ ́
̣
ữ va thơng s
̀ ́ ố ky tht c
̃
̣ ơ ban cua
̉
̉
đơng c
̣
ơ đốt trong;
+ Trình bày được sơ đồ cấu tạo và ngun lý làm việc của động cơ 4
kỳ và 2 kỳ;
+ Lập được bảng thứ tự làm việc và trình bày ngun lý làm việc của
động cơ nhiều xy lanh;
+ Trình bày đúng nhiệm vụ, cấu tạo và ngun lý làm việc của các cơ
cấu, hệ thống của động cơ đốt trong;
+ Trình bày được nội dung và quy trình bảo dưỡng các cơ cấu, hệ
thống của động cơ đốt trong.
Về kỹ năng
+ Nhân dang đ
̣
̣
ược chung loai, cac c
̉
̣
́ ơ câu, các hê thơng cua đơng c
́
̣
́
̉
̣
ơ và
xac đinh đ
́ ̣
ược ĐCT cua piston;
̉
+ Phân tích được một số ưu, nhược điểm của từng loại động cơ;
+ Thực hiện được các cơng việc kiểm tra, bảo dưỡng các cơ cấu, hệ
thống của động cơ đốt trong;
+ Sử dụng đúng, hợp lý các dụng cụ kiểm tra và bảo dưỡng.
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Thường xun cập nhật kiến thức mới về kỹ năng bảo dưỡng, có
khả năng làm việc độc lập và giải quyết được những tình huống trong thực
tế;
+ Chấp hành đúng nội quy, quy định về cơng tác an tồn và vệ sinh cơng
nghiệp;
+ Rèn luyện tính cẩn thận, kỷ luật, tỉ mỉ của học sinh.
6
NỘI DUNG CỦA MƠ ĐUN:
BÀI 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Mã bài: BDĐC – 01
GIỚI THIỆU:
Bài học giới thiệu chung về động cơ đốt trong trang bị cho người học
khái niệm, phân loại, các thuật ngữ và các thơng số kỹ thuật cơ bản, cấu tạo,
ngun lý làm việc chung của các loại động cơ xăng, Diesel, hai kỳ, bốn kỳ,
một, nhiều xi lanh và những ưu, nhược điểm của chúng để khi ra trường
người học có thể sử dụng tốt các loai động cơ trên.
MỤC TIÊU:
Trình bày được khai niêm, phân loai va câu tao chung cua đơng c
́ ̣
̣
̀ ́ ̣
̉
̣
ơ đơt́
trong;
Giai thich đ
̉
́ ược cac cac tht ng
́ ́
̣
ữ va thơng s
̀
ố ky tht c
̃
̣ ơ ban cua đơng
̉
̉
̣
cơ đốt trong;
Nhân dang đ
̣
̣
ược chung loai, cac c
̉
̣
́ ơ câu, các hê thơng cua đơng c
́
̣
́
̉
̣
ơ;
Trình bày được sơ đồ cấu tạo và ngun lý làm việc của động cơ 4 kỳ
và 2 kỳ;
Lập được bảng thứ tự làm việc và trình bày ngun lý làm việc của
động cơ nhiều xy lanh;
Chấp hành đúng nội quy, quy định về cơng tác an tồn và vệ sinh cơng
nghiệp.
NỘI DUNG CHÍNH:
1. Khai niêm, phân loai đơng c
́ ̣
̣
̣
ơ đơt trong
́
1.1. Khai niêm vê đơng c
́ ̣
̀ ̣
ơ đơt trong
́
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, trong đó q trình đốt
cháy nhiên liệu và q trình giãn nở sinh cơng đều được thực hiện ngay bên
trong xi lanh của động cơ.
1.2. Phân loai đơng c
̣
̣
ơ đơt trong
́
a, Phân loại theo nhiên liệu tiêu thụ: động cơ xăng, động cơ Diesel và
động cơ khí gas hay cịn gọi động cơ chạy khí.
b, Phân loại theo cách đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháy: đốt cưỡng
bức bằng tia lửa điện như trong động cơ xăng và động cơ chạy bằng khí,
động cơ đốt do tự cháy như ở động cơ Diesel.
c, Phân loại theo số xilanh: động cơ 1 xilanh và động cơ nhiều xilanh.
d, Phân loại theo cách bố trí xilanh: động cơ một hàng xilanh, động cơ
hai hàng xilanh hình chữ V, động cơ xilanh xếp hình sao.
Hình 1.1. a động cơ một hàng xilanh; b động cơ 2 hàng xilanh hình chữ V;
7
c động cơ xilanh xếp thành hình sao
e, Phân loại theo chuyển động của piston: động cơ piston chuyển động
tịnh tiến hay cịn gọi là động cơ piston và động cơ piston quay hay cịn gọi là
động cơ rơto như động cơ Walkel.
f, Phân loại theo số hành trình của piston: động cơ 2 kỳ, động cơ 4 kỳ.
g, Phân loại theo điều kiện nạp: động cơ tăng áp và động cơ khơng
tăng áp.
2. Cac tht ng
́
̣
ư c
̃ ơ ban cua đơng c
̉
̉
̣
ơ
2.1. Điểm chêt:
́ là vị trí của piston trong xilanh mà tại đó piston đổi chiều
chuyển động. Có hai điểm chết:
Điểm chết trên (ĐCT): là vị trí của piston trong xilanh khi đỉnh piston
cách xa đường tâm trục khuỷu nhất.
Điểm chết dưới (ĐCD): là vị trí của piston trong xilanh khi đỉnh piston
gần đường tâm trục khuỷu nhất.
Hình 1.2. Sơ đồ đơn giản của động cơ đốt trong
1 Trục khuỷu; 2 Thanh truyền; 3 Pittơng; 4 Xupáp hút;
5 Bugi (động cơ xăng) hoặc vịi phun (động cơ Diesel); 6 Xupáp xả.
2.2. Hanh trinh piston (S):
̀
̀
là khoảng cách giữa hai điểm chết.
2.3. Thê tich bng chay (V
̉ ́
̀
́ c): là thể tích khoảng khơng gian được giới hạn bởi
xilanh, nắp máy, đỉnh piston khi piston ở ĐCT.
2.4. Thê tich lam viêc cua xilanh (V
̉ ́
̀
̣
̉
h): là thể tích khoảng khơng gian trong
xilanh được tạo thành khi piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD.
Với D đường kính xilanh
S hành trình piston
2.5. Thê tich toan phân c
̉ ́
̀
̀ ủa xilanh (Va): là thể tích khoảng khơng gian trong
xilanh được giới hạn bởi nắp máy, xilanh và đỉnh piston khi piston ở ĐCD.
8
2.6. Thê tich lam viêc cua đơng c
̉ ́
̀
̣
̉
̣
ơ (Vđc): bằng tổng thể tích làm việc của tất
cả các xilanh
Vđc = n.Vh (với n là số xilanh của động cơ)
2.7. Ky:
̀ kỳ là một phần của chu trình cơng tác diễn ra trong thời gian piston
dịch chuyển một hành trình. Theo số kỳ người ta phân động cơ ra hai loại:
động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ.
Động cơ 2 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác được thực hiện sau 2
hành trình của piston hay 1 vịng quay của trục khuỷu.
Động cơ 4 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác được thực hiện sau 4
hành trình của piston hay 2 vịng quay của trục khuỷu.
2.8. Chu ky lam viêc cua đơng c
̀ ̀
̣
̉
̣
ơ: là các q trình gồm nhiều kỳ liên tiếp nhau
để biến đổi nhiệt năng thành cơ năng (thực hiện một lần sinh cơng)
3. Cac thơng sơ ky tht c
́
́ ̃
̣ ơ ban cua đơng c
̉
̉
̣
ơ
3.1. Ty sơ nen (
̉ ́ ́ ε): Là tỷ số giữa thể tích tồn phần của xilanh và thể tích
buồng cháy.
Động cơ Xăng: ε = 6 ÷ 11
Động cơ Desel: ε = 15 ÷ 24
3.2. Cơng st chi thi (Ni):
́ ̉ ̣
Cơng suất chỉ thị của động cơ là cơng chỉ thị của các xilanh tạo ra trong
thời gian một giây (1s)
Cơng thức tính cơng suất chỉ thị của động cơ nhiều xilanh có dạng:
( KW)
Trong đó:
Pt: là áp suất chỉ thị trung bình ( N/m2)
L: cơng sinh ra trong một chu trình
Vh: thể tích làm việc của một xilanh (m3)
n: số vịng quay của động cơ
τ: số kỳ của động cơ
i: số xilanh của động cơ
3.3. Cơng st tiêu hao:
́
là phần cơng suất dùng để khắc phục những tổn thất
cơ học như ma sát giữa các bề mặt làm việc, giữa những chi tiết chuyển
động và khơng khí, một phần khác để dẫn động những cơ cấu phụ ( bơm,
quạt gió, máy phát điện, máy nén khí...)
( KW)
Pm: áp suất tổn thất cơ học trung bình, là một phần của áp suất chỉ thị
trung bình được tiêu hao cho tổn thất cơ học ( N/m2)
3.4. Cơng st th
́ ực tê (cơng su
́
ất có ích Ne): là cơng suất đo được trên đi
trục khuỷu của động cơ để kéo các máy cơng tác. Trong kỹ thuật người ta
thường xác định Ne trên băng thử cơng suất trên cơ sở đo mơ men và tốc độ
vịng quay.
9
(mã lực – cv; kW)
Trong đó:
3.5. Mưc tiêu thu nhiên liêu (su
́
̣
̣
ất tiêu hao nhiên liệu có ích ge): suất tiêu hao
nhiên liệu là lượng nhiên liệu tiêu thụ tính theo gam cho một đơn vị cơng suất
của động cơ trong một đơn vị thời gian.
(g/mã lực.h; g/kW.h)
Gnl : Là lượng nhiên liệu đo được trong một đơn vị thời gian. Nó đặc
trưng cho tính kinh tế của động cơ, động cơ có tính kinh tế càng cao thì ge
càng nhỏ
Động cơ xăng: ge khoảng 210 280 (g/mã lực giờ)
Động cơ Điezen: ge khoảng 160 200 (g/mã lực giờ)
3.6. Hiệu suất có ích: là tỷ số giữa nhiệt lượng chuyển thành cơng có ích chia
cho nhiệt lượng sinh ra do nhiên liệu cháy trong xilanh được tính trong cùng
một đơn vị thời gian
Trong đó: Ne cơng suất có ích của động cơ
Gnl lượng nhiên liệu cấp cho động cơ trong một giây (kg/s)
Qnl Nhiệt trị của nhiên liệu (J/kg)
Động cơ xăng: ηe = 0.18 0.30
Động cơ Diezen: ηe = 0.27 0.42 (động cơ tăng áp có thể lớn hơn 0.5)
4. Câu tao chung cua đơng c
́ ̣
̉
̣
ơ đơt trong
́
Động cơ đốt trong bao gồm các cơ cấu và các hệ thống sau:
4.1. Cac c
́ ơ câu:
́ Cơ cấu là tập hợp các chi tiết có sự liên kết tạo thành phục
vụ một nhiệm vụ nào đó của động cơ. Trên động cơ đốt trong gồm các cơ
cấu sau
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cơ cấu phân phối khí
4.2 Cac hê thơng
́ ̣
́ : Hệ thống là tập hợp các bộ phận tạo thành, mỗi bộ phận có
một nhiệm vụ riêng biệt. Khi hợp thành hệ thống chúng đảm bảo cho một
nhiệm vụ nào đó của động cơ. Trên động cơ đốt trong gồm các hệ thống sau
Hệ thống bơi trơn
Hệ thống làm mát
Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống khởi động
Hệ thống đánh lửa (Động cơ xăng).
5. Nhân dang cac loai đơng c
̣
̣
́
̣
̣
ơ va nhân dang cac c
̀ ̣
̣
́ ơ câu, hê thơng trên đơng c
́
̣
́
̣
ơ
Động cơ 4 kỳ: Một chu trình làm việc trải qua 2 vịng quay trục
khuỷu, trục cam quay một vịng, xu páp hút và xu páp xả đều mở đóng một
lần và có một lần sinh cơng.
Động cơ 2 kỳ: Một chu trình làm việc trải qua 1vòng quay trục
10
khuỷu. Động cơ 2 kỳ thường do piston phân phối khí hoặc kết hợp piston và
xu páp để phân phối khí.
Động cơ xăng: Thường nhận biết động cơ xăng bằng cách nhận biết
các bộ phận của hệ thống đánh lửa hoặc hệ thống cung cấp nhiên liệu
xăng, có bộ chế hồ khí, có bugi, bơ bin,...
Động cơ Diesel: Thường nhận biết bằng cách nhận biết các bộ
phận của hệ thống cung cấp nhiên liệu, có bơm cao áp và vịi phun cao áp,
…
Động cơ điện: Chạy bằng điện hoặc ắc quy.
Động cơ phun xăng điện tử: nhận biết bằng cách quan sát hệ thống
cung cấp nhiên liệu có vịi phun và có hệ thống đánh lửa, có bugi…
Động cơ phun nhiên liệu Diesel điện tử: nhận biết bằng cách quan
sát hệ thống cung cấp nhiên liệu có vịi phun Diesel điện tử,…
Động cơ thẳng hàng: Thường có hình dáng hình hộp chữ nhật có
bugi hoặc vịi phun xếp thành một hàng thẳng.
Động cơ hình chữ V: Hình dáng động cơ hình chữ V, bugi hoặc
vịi phun thường bố trí làm hai hàng.
Nhận dạng các cơ cấu, hệ thống như phần
4.
6. Xac đinh ĐCT, ĐCD cua piston
́ ̣
̉
Khi điều chỉnh khe hở nhiệt của động cơ ta thường phải tìm điểm
chết trên cuối kỳ nén của máy 1, cách tìm điểm chết trên máy 1 như sau:
Đối với động cơ có dấu điểm chết trên như động cơ: D108, P23,
P46.... Lắp thiết bị đo áp suất vào lỗ bu gi hoặc lỗ vịi phun máy 1, quay trục
khuỷu đến khi áp suất tăng (hoặc nhìn xu páp hút máy 1 mở ra, đóng lại), rồi
quay tiếp để dấu BMT1 ho ặ c BMT 1 4 trên vành bánh đà trùng với
dấu trên cửa sổ vỏ bánh đà là piston máy 1 ở điểm chết trên. Nếu muốn
tìm điểm chết trên của máy kế tiếp, theo thứ tự nổ chỉ việc quay trục khuỷu
đi một góc bằng góc lệch cơng tác
o của động cơ đó.Ví dụ góc loệch cơng tác
của động cơ 4 kỳ 4 xilanh là 180 , động cơ 4 kỳ 6 xilanh là 120 ... hoặc dựa
vào cặp máy song hành: quay trục khuỷu động cơ khi thấy xu páp hút của máy
4 chớm đi xuống đồng thời dấu BMT 1 4 trên vành bánh đà trùng với dấu
trên cửa sổ vỏ bánh đà là piston máy 1 ở điểm chết trên. Muốn tìm điểm chết
trên của máy k
ế tiếp, theo thứ tự nổ chỉ việc quay trục khuỷu động cơ đi một
o
góc 180 (đối với động cơ 4 kỳ 4 xilanh) khi thấy xu páp hút máy 2 chớm đi
xuống và dấu BMT23 trên vành bánh đà trùng với dấu trên cửa sổ vỏ bánh đà
thì piston máy 3 cũng ở điểm chết trên, tương tự với các máy cịn lại.
Đối với động cơ chỉ có dấu thời điểm đánh lửa, hoặc thời điểm
phun, cách tìm điểm chết trên cuối kỳ nén ban đầu tương tự như trên, quay
trục khuỷu để thiết bị đo áp suất có áp suất tăng (hoặc nhìn xu páp hút máy
một mở ra, đóng lại), rồi quay tiếp để dấu trên puly trùng với dấu thời
điểm đánh lửa hoặc thời điểm phun trên vách máy thì dừng lại, khi đó
piston đang ở thời điểm phun hoặc thời điểm đánh lửa. Muốn tìm ĐCT của
piston ta dựa vào góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm để tính góc quay
của trục khuỷu tương ứng với piston lên đến điểm chết trên. Ví dụ động cơ
11
o
D240 có góc phun sớm là 20 , quay trục khuỷu đi 1 độ tương ứng với 1,6
mm trên chu vi pu ly trục khuỷu. Như vậy, muốn tìm điểm chết trên sau khi
tìm được thời điểm đánh lửa hoặc thời điểm phun, ta chỉ việc quay trục
khuỷu đi một góc bằng 20 x
1,6 = 32 mm trên chu vi pu ly trục khuỷu.
Đối với động cơ khơng có dấu:
có thể xác định điểm chết trên cuối
kỳ nén bằng cách dùng một que
cắm vào lỗ bugi hoặc lỗ vịi phun
(hình 1.3) quay trục khuỷu nhìn xu
páp hút mở, đóng, rồi quay tiếp khi
nào que đó bị đẩy lên cao nhất tức là
piston đó ở điểm chết trên cuối kỳ
nén.
Hình 1.3 . Xác định ĐCT
7. Khai niêm, s
́ ̣
ơ đơ câu tao, ngun ly hoat đơng c
̀ ́ ̣
́ ̣
̣
ủa động cơ 4 kỳ
7.1. Khái niệm
Động cơ 4 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác được thực hiện sau 4
hành trình của piston hay 2 vịng quay của trục khuỷu.
7.2. Đơng c
̣
ơ xăng 4 kỳ 1 xilanh:
a) Sơ đồ cấu tạo
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng 4 kỳ
b) Ngun lý làm việc
12
Hình 1.5. Sơ đồ ngun lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ
a Kỳ hút; b Kỳ nén; c Kỳ nổ; d Kỳ xả
+ Kỳ hút (hình a)
Xupáp xả đóng, xupáp hút mở, piston đi từ ĐCT xuống ĐCD tạo độ
chân khơng trong xilanh. Hỗn hợp được tạo thành nhờ bộ chế hồ khí dưới
tác dụng của sự chênh áp, hỗn hợp qua đường ống hút và qua xupáp hút nạp
vào xilanh. Khi piston xuống đến ĐCD thì xupáp hút đóng lại kết thúc kỳ hút.
Trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ nhất (0 ÷ 1800). Áp suất và nhiệt
độ cuối kỳ hút khoảng:
Áp suất: 0,7 ÷ 0,85 KG/cm2.
Nhiệt độ: 70 ÷ 900C.
+ Kỳ nén (hình b)
Trục khuỷu tiếp tục quay, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT lúc này
cả hai xupáp đều đóng, hỗn hợp trong xilanh bị nén lại làm cho nhiệt độ và áp
suất trong xilanh tăng lên rất cao. Khi piston lên đến ĐCT kết thúc kỳ nén.
Trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ hai (180 ÷ 3600). Áp suất và nhiệt
độ cuối kỳ nén vào khoảng:
Áp suất: 10 ÷ 15 KG/cm2.
Nhiệt độ: 250 ÷ 3000C.
+ Kỳ nổ (hình c)
Khi piston ở ĐCT cả hai xupáp đều đóng kín bugi bật tia lửa điện đốt
cháy hỗn hợp. Hỗn hợp cháy giãn nở sinh ra áp lực tác dụng lên đỉnh piston
đẩy pitson từ ĐCT xuống ĐCD qua thanh truyền làm quay trục khuỷu. Khi
pitston đến ĐCD kết thúc kỳ nổ. Trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ ba
(360 ÷ 5400). Áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nổ vào khoảng:
Áp suất: 2 ÷ 4 KG/cm2.
Nhiệt độ: 1000 ÷ 12000C.
+ Kỳ xả (hình d)
Khi piston đến ĐCD ở cuối kỳ sinh nổ, thì xupáp xả mở ra piston đi từ
điểm chết ĐCD lên ĐCT đẩy cưỡng bức khí cháy ra ngồi. Khi piston lên đến
ĐCT kết thúc kỳ xả. Trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ tư (540 ÷
7200). Áp suất và nhiệt độ cuối kỳ xả vào khoảng:
Áp suất: 1,1 ÷ 1,2 KG/cm2.
Nhiệt độ: 600 ÷ 8000C.
13
7.3. Đơng c
̣
ơ Diesel 4 kỳ 1 xilanh:
a) Sơ đồ cấu tạo
Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo động cơ Diesel
b) Ngun lý làm việc
Hình 1.7. Sơ đồ ngun lý làm việc của động cơ Diesel 4 kỳ
a Kỳ hút; b Kỳ nén; c Kỳ nổ; d Kỳ xả
+ Kỳ hút (hình a)
Xupáp xả đóng, xupáp hút mở, piston đi từ ĐCT xuống ĐCD tạo độ
chân khơng trong xilanh, khơng khí từ bên ngồi dưới tác dụng của sự chênh
áp, khơng khí qua bầu lọc qua đường ống hút và qua xupáp hút nạp vào xilanh.
Khi piston xuống đến ĐCD xupáp hút đóng lại, q trình hút kết thúc. Trục
14
khuỷu quay được nửa vịng quay thứ nhất (0 ÷ 1800). Áp suất và nhiệt độ cuối
kỳ hút khoảng:
Áp suất: 0,8 ÷ 0,9 KG/cm2.
Nhiệt độ: 40 ÷ 700C.
+ Kỳ nén (hình b)
Trục khuỷu tiếp tục quay, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT lúc này
cả hai xupáp đều đóng kín, khơng khí trong xilanh bị nén lại làm cho nhiệt độ
và áp suất trong xilanh tăng lên rất cao. Khi piston lên đến ĐCT kết thúc kỳ
nén. Trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ hai (180 ÷ 3600). Áp suất và
nhiệt độ cuối kỳ nén vào khoảng:
Áp suất: 35 ÷ 50 KG/cm2.
Nhiệt độ: 350 ÷ 5000C.
+ Kỳ nổ (hình c)
Khi piston ở ĐCT cả hai xupáp đều đóng kín, nhiên liệu Diesel được
phun qua vịi phun vào xilanh dưới dạng sương mù hồ trộn với khơng khí nén
trong xilanh tạo thành hỗn hợp và tự bốc cháy. Hỗn hợp cháy giãn nở sinh ra
áp lực tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD qua thanh
truyền làm quay trục khuỷu. Khi piston đến ĐCD kết thúc kỳ nổ. Trục khuỷu
quay được nửa vịng quay thứ ba (360 ÷ 5400). Áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nổ
vào khoảng:
Áp suất: 2 ÷ 4 KG/cm2.
Nhiệt độ: 700 ÷ 9000C.
+ Kỳ xả (hình d)
Khi piston đến ĐCD ở cuối kỳ sinh nổ thì xupáp xả mở ra, piston đi từ
điểm chết ĐCD lên ĐCT đẩy cưỡng bức khí cháy ra ngồi. Khi piston lên đến
ĐCT kết thúc kỳ xả. Trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ tư (540 ÷
7200). Áp suất và nhiệt độ cuối kỳ xả vào khoảng:
Áp suất: 1,1 ÷ 1,2 KG/cm2.
Nhiệt độ: 600 ÷ 8000C.
8. Khai niêm, s
́ ̣
ơ đơ câu tao, ngun ly hoat đơng c
̀ ́ ̣
́ ̣
̣
ủa động cơ 2 kỳ
8.1. Khái niệm:
Động cơ 2 kỳ là động cơ có chu trình cơng tác được thực hiện sau 2
hành trình của piston hay 1 vịng quay của trục khuỷu.
8.2. Đơng c
̣
ơ xăng 2 kỳ 1 xilanh:
a) Sơ đồ cấu tạo
15
Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng 2 kỳ
b) Ngun lý làm việc
+ Kỳ thứ nhất (hút nén)
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT sẽ đóng kín cửa qt và cửa xả đồng thời mở
cửa hút, khi piston đi lên tạo độ chân khơng trong buồng trục khuỷu khi cửa
hút mở hỗn hợp được nạp vào buồng trục khuỷu. Đồng thời hỗn hợp phía
trên đỉnh piston bị nén lại. Khi piston đi lên ĐCT kết thúc kỳ thứ nhất trục
khuỷu quay được nửa vịng quay thứ nhất (0 ÷ 1800).
+ Kỳ thứ hai (nổ xả)
Khi piston gần tới ĐCT bugi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp, hỗn
hợp cháy giãn nở tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD qua
thanh truyền làm quay trục khuỷu. Khi piston đi xuống sẽ lần lượt mở cửa xả
và cửa qt, đóng cửa hút. Khí cháy được xả ra ngồi đồng thời hỗn hợp ở
buồng trục khuỷu bị nén qua cửa qt lên phía trên đỉnh piston nạp vào xilanh
và đẩy khí xả ra ngồi. Khi piston đến ĐCD kết thúc kỳ thứ hai trục khuỷu
quay được một vịng, sau đó chu kỳ của động cơ lại được lặp lại từ đầu.
8.3. Đơng c
̣
ơ diesel 2 kỳ 1 xilanh:
a) Sơ đồ cấu tạo
Hình 1.9. Sơ đồ cấu tạo động cơ Diesel 2 kỳ
b) Ngun lý làm việc
16
Hình 1.10. Sơ đồ ngun lý làm việc của động cơ Diesel hai kỳ
+ Kỳ thứ nhất (hút nén)
Piston ở ĐCD, vịng lỗ nạp ở thành xilanh và xupáp xả trên nắp máy
cùng mở, bơm Roots (quạt tăng áp) đẩy khơng khí qua vịng lỗ nạp vào xilanh
và qt khí thải của chu kỳ trước qua xupáp xả thốt ra ngồi. Khi piston
chuyển động lên ĐCT xupáp xả đóng trước các lỗ nạp, piston tiếp tục đi lên
đóng các lỗ nạp, khơng khí trong xilanh bị nén lại. Do bị nén nên áp suất và
nhiệt độ của khơng khí trong xilanh tăng lên rất cao. Khi piston đi lên ĐCT kết
thúc kỳ thứ nhất trục khuỷu quay được nửa vịng quay thứ nhất (0 ÷ 1800).
+ Kỳ thứ hai (nổ xả)
Khi piston lên gần đến ĐCT, nhiên liệu được phun vào trong xilanh
dưới dạng sương mù hồ trộn với khơng khí nén có nhiệt độ và áp suất cao,
tạo thành hỗn hợp và tự bốc cháy. Hỗn hợp cháy giãn nở tác dụng lên đỉnh
piston đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD qua thanh truyền làm quay trục khuỷu.
Khi piston đi xuống khoảng 3/4 hành trình thì xupáp xả mở ra cho khí thải
thốt tự do ra ngồi. Sau đó piston mở lỗ nạp khơng khí đi vào tiếp tục qt
khí thải ra ngồi.
9. So sanh
́ ưu nhược điểm giưa đơng c
̃ ̣
ơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ, động cơ xăng
và động cơ Diesel
9.1. So sánh ưu nhược điểm giữa động cơ Diesel và động cơ xăng
Ưu điểm:
+ Động cơ Diesel có tỷ số nén cao hơn nên cơng suất của động cơ
Diesel cao hơn cơng suất của động cơ xăng nếu chúng có cùng đường kính
xilanh và hành trình piston
+ Động cơ Diesel kinh tế hơn động cơ xăng vì nhiên liệu Diesel rẻ hơn
xăng và mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ Diesel ít hơn động cơ xăng
khoảng (20 25)%
Nhược điểm:
+ Động cơ Diesel có kích thước và trọng lượng lớn hơn, làm việc rung
động hơn động cơ xăng (vì áp lực của khí cháy lớn)
+ Do tỷ số nén lớn, việc tạo hỗn hợp khó khăn vì nhiên liệu tự bốc
cháy khi được phun vào xilanh trong khoảng thời gian rất ngắn nên động cơ
Diesel khó khởi động hơn động cơ xăng.
9.2. So sánh ưu nhược điểm giữa động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ
17
Ưu điểm:
+ Nếu cùng đường kính xilanh D và hành trình piston S (cùng thể tích
làm việc) và số vịng quay n thì về mặt lý thuyết cơng suất của động cơ 2 kỳ
gấp 2 lần cơng suất của động cơ 4 kỳ. Trong thực tế do tổn thất trong các
q trình nạp, thải và qt khí nên chỉ gấp 1,6 – 1,8 lần
+ Động cơ 2 kỳ có cấu tạo đơn giản, hành trình phụ ít, trục khuỷu quay
đều và êm hơn động cơ 4 kỳ vì mỗi vịng quay của trục khuỷu có một hành
trình sinh cơng
Nhược điểm:
+ Động cơ 2 kỳ xả khơng sạch nên cháy khơng tốt và nạp khơng đầy
+ Động cơ 2 kỳ nóng hơn động cơ 4 kỳ vì số lần sinh cơng nhiều hơn
và khó làm mát hơn
+ Động cơ 2 kỳ khơng thể thay đổi được góc độ phân phối khí cịn
động cơ 4 kỳ thì thay đổi được nhờ cách bố trí các cam trên trục cam.
10. Ngun ly lam viêc cua đơng c
́ ̀
̣
̉
̣
ơ nhiêu xi lanh
̀
10.1. Góc lệch cơng tác
Đối với động cơ nhiều xilanh kỳ nổ của các xilanh trong động cơ được
bố trí đảm bảo sao cho mơ men của động cơ trong một chu trình là đồng đều
nhất, khơng để tải trọng tập trung q nhiều vào một hoặc một số cổ trục
nào đó để trục có sức bền đồng đều. Vì những ngun tắc trên việc bố trí kỳ
nổ ở các xilanh được quyết định bởi sự sắp đặt các cổ thanh truyền trên trục
khuỷu tức là giữa hai cổ thanh truyền lệch nhau một góc gọi là góc lệch
cơng tác và được xác định bởi cơng thức sau:
=360/n (Động cơ 2 kỳ)
=720/n (Động cơ 4 kỳ)
10.2. Các hình thức bố trí xy lanh
Động cơ 1 hàng xilanh: Là loại động cơ thường thấy trên ơ tơ, máy
kéo, máy xây dựng... có thể đặt xilanh thẳng đứng hoặc nằm ngang
Động cơ 2 hàng xilanh: Động cơ 2 hàng xilanh có dạng hình chữ V,
góc giữa hai hàng xilanh thường là 900, có khi là 550, 600, 750, 1350, 1800.
Động cơ nhiều hàng xi lanh: Động cơ có dạng hình chữ W hoặc hình
sao...
10.3. Thứ tự làm việc của động cơ nhiều xilanh
10.3.1. Động cơ 4 kỳ 4 xilanh thẳng hàng
a) Kết cấu trục khuỷu và thứ tự làm việc của các xilanh
Trục khuỷu có 4 cổ thanh truyền nằm trên cùng một mặt phẳng, cổ 1
và cổ 4 hướng lên trên cổ 2 và 3 hướng xuống dưới, hai cặp cổ này lệch nhau
một góc 1800. Với kết cấu trục khuỷu như vậy thì góc lệch cơng tác là 1800 và
thứ tự nổ của các xilanh là 1342 hoặc 1243.
18
Hình 1.11. Sơ đồ bố trí trục khuỷu của động cơ 4 kỳ 4 xilanh
b) Bảng thư tự làm việc của động cơ 4 kỳ 4 xilanh (thứ tự nổ 1342)
Qua bảng, ta thấy ở nửa vịng quay thứ nhất trục khuỷu (00 1800)
piston của xilanh số 1 đi từ ĐCT xuống ĐCD thực hiện kỳ nổ, cùng thời gian
này piston của xilanh số 4 cũng đi từ ĐCT xuống ĐCD nhưng thực hiện kỳ
hút, piston của xilanh số 2 và số 3 đi từ ĐCD lên ĐCT trong đó xilanh số 2
thực hiện kỳ xả, xilanh số 3 thực hiện kỳ nén. Tương tự như vậy ở ba nửa
vịng quay tiếp theo của trục khuỷu các xilanh lần lượt thực hiện các kỳ cịn
lại. Như vậy sau hai vịng quay của trục khuỷu cả 4 xilanh đều thực hiện
sinh cơng một lần và trong mỗi xilanh đều trải qua bốn q trình: hút, nén, nổ,
xả.
10.3.2. Động cơ 4 kỳ 6 xilanh xếp thẳng hàng
a) Kết cấu trục khuỷu và thứ tự làm việc của các xilanh
19
Hình 1.12. Sơ đồ bố trí trục khuỷu của động cơ 4 kỳ 6 xilanh
Trục khuỷu có 6 cổ thanh truyền, cổ 1,6 hướng lên trên, cổ 2,5 hướng
sang trái, cổ 3,4 hướng sang phải. Các cặp cổ này nằm trong 3 mặt phẳng và
lệch với nhau một góc 1200. Với kết cấu như vậy thì góc lệch cơng tác là
1200, thứ tự nổ là 153624 hoặc 123654.
b) Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ 6 xilanh xếp thẳng hàng (thứ
tự nổ 153624)
Qua bảng, ta thấy ở nửa vịng quay thứ nhất trục khuỷu (00 1800)
piston của xilanh số 1 đi từ ĐCT xuống ĐCD thực hiện kỳ nổ, piston của
xilanh 6 cũng chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD nhưng thực hiện kỳ hút.
Piston của xilanh số 2 và số 5 chuyển động hết 2/3 hành trình lên ĐCT xilanh
số 5 kết thúc kỳ nén, xilanh số 2 kết thúc kỳ xả sau đó chuyển động 1/3 hành
trình xuống ĐCD xilanh số 2 bắt đầu kỳ hút, xilanh số 5 bắt đầu kỳ nổ.
Pittơng của xilanh số 3 và số 4 chuyển động 1/3 hành trình xuống ĐCD và
tiếp tục 2/3 hành trình lên ĐCT, xilanh số 3 kết thúc kỳ hút và bắt đầu kỳ nén,
xilanh số 4 kết thúc kỳ nổ và bắt đầu kỳ xả. Tương tự như vậy ở ba nửa
vòng quay tiếp theo của trục khuỷu các xilanh lần lượt thực hiện các kỳ còn
20
lại. Như vậy sau hai vịng quay của trục khuỷu cả 6 xilanh đều thực hiện sinh
cơng một lần và trong mỗi xilanh đều trải qua bốn q trình: hút, nén, nổ, xả.
10.3.3. Động cơ 4 kỳ 6 xilanh xếp hai hàng hình chữ V (V= 900)
a) Kết cấu trục khuỷu và thứ tự làm việc của các xilanh
Hình 1.13. Sơ đồ bố trí trục khuỷu của động cơ 4 kỳ 6 xilanh xếp 2 hàng hình chữ V
b) Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ 6 xilanh xếp hai hàng hình chữ V
(thứ tự nổ 142536)
10.3.4. Động cơ 4 kỳ 8 xilanh xếp hai hàng hình chữ V (V= 900)
a) Kết cấu trục khuỷu và thứ tự làm việc của các xilanh
21
Hình 1.14. Sơ đồ bố trí trục khuỷu của động cơ 4 kỳ 8 xilanh xếp 2 hàng hình chữ V
Trục khuỷu có 4 cổ thanh truyền, mỗi cổ thanh truyền lắp 2 thanh
truyền của 2 xilanh nằm trong mặt phẳng cắt ngang. Các cặp cổ này được
xắp xếp theo từng đơi một (cổ 1 và 4); (cổ 2 và 3) trên hai mặt phẳng vng
góc với nhau. Với kết cấu trục khuỷu như vậy thì góc lệch cơng tác là 900,
thứ tự nổ sẽ là 15426378.
b) Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ 8 xilanh xếp hai hàng hình chữ V
(thứ tự nổ 1542637 8)
Như vậy ở động cơ nhiều xilanh, nếu số xilanh càng nhiều thì các kỳ
nổ trùng nhau càng nhiều và động cơ làm việc càng êm
11. Chu trình thực tế của động cơ đốt trong
Ở chu trình lý thuyết của động cơ 4 kỳ thì thời điểm đóng mở xupáp,
thời điểm phun của vòi phun, thời điểm bugi bật tia lửa điện đều trùng vào vị
22
trí khi piston ở các điểm chết. Nhưng trong thực tế để nạp đầy, xả sạch,
giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng thêm cơng suất thì ở chu trình thực tế của
động cơ các xupáp sẽ mở sớm và đóng muộn, thời điểm phun của vịi phun,
thời điểm đánh lửa của bugi khơng trùng với vị trí piston ở các điểm chết.
Thời kỳ đóng và mở của xupáp được biểu thị bằng góc quay của trục
khuỷu gọi là góc phân phối khí. Góc độ mở sớm và đóng muộn của các xupáp
phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ.
Hình 1.15. Biểu đồ phân phối khí
Góc mở sớm đóng muộn của xupáp trên một số động cơ:
Động cơ
Góc mở sớm đóng
Xupáp
muộn
FIAT
P23 và P46
Góc mở sớm (φ1)
18
8
Xupáp hút
Góc đóng muộn (φ2)
54
34
Góc mở sớm (φ3)
54
44
Xupáp xả
Góc đóng muộn (φ4)
18
8
BÀI 2: BẢO DƯỠNG CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN
Mã bài: BDĐC – 02
GIỚI THIỆU:
23
Bài học bảo dưỡng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền trang bị cho ng ười
học nhiệm vụ, u cầu, cấu tạo của các bộ phận chính và kỹ năng chăm sóc,
bảo dưỡng để khi ra trường người học có thể tự xử lý được các sự cố của cơ
cấu trục khuỷu thanh truyền trong q trình làm việc.
MUC TIÊU:
̣
Trình bày đúng nhiệm vụ, u cầu, cấu tạo và các bộ phận chính
trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền;
Trình bày được nội dung và quy trình bảo dưỡng cơ cấu trục khuỷu
thanh truyền;
Thực hiện được các công việc kiểm tra, bảo dưỡng cơ cấu trục
khuỷu thanh truyền đúng u cầu kỹ thuật;
Sử dụng đúng, hợp lý các dụng cụ kiểm tra và bảo dưỡng;
Bố trí vị trí làm việc hợp lý, đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp;
Rèn luyện tính cẩn thận, kỷ luật, tỉ mỉ của học sinh.
NỘI DUNG CHÍNH:
1. Nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo của các chi tiết trong bộ phận cố định
1.1. Thân máy và nắp máy
1.1.1. Thân máy
a. Nhiệm vụ
Thân máy là giá đỡ cho các chi tiết trong tồn bộ động cơ.
b. Phân loại
Thân máy là hộp chung cho các xilanh, có rất nhiều kiểu kết cấu khác
nhau dựa trên cách bố trí các xilanh. Thân máy có 2 loại:
+ Thân máy đúc liền: Là loại thân máy mà thân xilanh và hộp trục
khuỷu được đúc liền thành một khối, thân máy loại này thường được làm mát
bằng nước, dùng cho động cơ có cơng suất nhỏ và trung bình.
+ Thân máy đúc rời: Là loại thân máy mà thân xilanh và hộp trục khuỷu
được đúc rời rồi ghép lại với nhau, thân máy loại này thường dùng cho các
động cơ cơng suất rất lớn.
c. Cấu tạo
Thân máy chịu nhiệt độ và áp suất cao trong q trình làm việc, đồng
thời chịu tác dụng của những lực khơng cân bằng do q trình hoạt động của
động cơ gây ra.
Thân máy thường được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhơm, động cơ
cỡ lớn có thể chế tạo bằng thép.
Thân máy được chế tạo dạng thành kép, bên trong có các gân chịu lực
để làm tăng độ cứng vững và giúp toả nhiệt nhanh.
Bên trong thân máy có các khoang trống chứa nước làm mát (áo nước),
có các đường dẫn dầu bơi trơn...
24
Hình 2.1. Cấu tạo thân máy
a Thân máy có một hàng xilanh cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp treo;
b Thân máy có xilanh xếp hình chữ V;
c Thân máy có một hàng xilanh cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp đặt.
Mặt trên thân máy có các lỗ để lắp xilanh, các lỗ ren để lắp vít cấy
bắt nắp máy, có lỗ tạo thành ổ đặt xupáp (loại xupáp đặt). Mặt trên thân máy
được gia cơng phẳng và nhẵn để lắp nắp máy...
Mặt trước có lỗ thơng với bơm nước và có mặt bích để bắt hộp bánh
răng phân phối.
Mặt sau có gia cơng mặt bích để bắt hộp bánh đà.
Mặt dưới có các gối đỡ trục khuỷu, có mặt bích để bắt các te.
Hai bên thân máy có các mặt bích để bắt các bộ phận như: Bơm cao
áp, bầu lọc dầu, bầu lọc nhiên liệu….
1.1.2. Nắp máy
a. Nhiệm vụ
Nắp máy dùng để đậy kín mặt đầu xilanh, cùng với piston và xilanh tạo
thành buồng cháy. Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp máy như
bugi, vịi phun, nhóm xupáp, cơ cấu giảm áp…
b. Phân loại
Nắp máy có thể là nắp chung cho tất cả các xilanh hoặc nắp riêng cho
từng xilanh, nhóm xilanh.
c. Cấu tạo nắp máy
Nắp máy làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt như nhiệt độ cao,
áp suất rất lớn và bị ăn mịn hố học trong suốt q trình làm việc.
25