- 1 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ V6
1.1. ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tức là loại máy có chức năng
biến đổi nhiệt năng thành cơ năng. Nhiên liệu được đốt cháy trực tiếp trong không
gian công tác của của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình chuyển hóa nhiệt
năng thành cơ năng.
Động cơ đốt trong có thể được phân loại theo các tiêu chí khác nhau. Căn cứ
vào nguyên lý hoạt động, có thể chia động cơ đốt trong được chia thành các loại:
động cơ phát hỏa bằng tia lửa, động cơ diesel, động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ.
Bảng 1.1: Phân loại tổng quát động cơ đốt trong
Tiêu chí phân loại
Phân loại Loại nhiên liệu
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ bay hơi
như xăng, alcohol, benzol…
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bay hơi
như: gas oil, mazout…
- Động cơ chạy bằng khí đốt.
Phương pháp phát hỏa nhiên
liệu
- Động cơ phát hỏa bằng tia lửa.
- Động cơ diesel.
Các thực hiên các chu trình
công tác
tự phát hỏa khi được phun vào buồng đốt chứa không khí bị nén đến áp suất và
nhiệt độ đủ cao. Nhiên liệu phổ biến nhất là diesel.
Động cơ 4 kỳ là loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn
thành sau 4 hành trình của piston.
Động cơ 2 kỳ là loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn
thành sau 2 hành trình piston.
Tuy có hình dáng bên ngoài, kích thước và số lượng các chi tiết rất khác
nhau, nhưng tất cả các động cơ đốt trong đều có các bộ phận và hệ thống cơ bản sau
đây:
- Bộ khung.
- Hệ thống truyền lực.
- Hệ thống trao đổi khí.
- Hệ thống nhiên liệu.
- Hệ thống bôi trơn.
- Hệ thống làm mát.
- Hệ thống khởi động.
- 3 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2. BỘ KHUNG
Bộ khung động cơ bao gồm những phần cố định chính sau đây: nắp che để
chắn bụi và ngăn không cho dầu bôi trơn vung ra ngoài, nắp xilanh cùng với xilanh
và piston tạo thành buồng cháy, thân máy. Cácte là nơi chứa, hứng dầu bôi trơn và
làm kín phần dưới của động cơ, thường chế tạo bằng tôn dập.
Hình 1-1: Tổng quan bộ khung động cơ
1- Nắp đậy giàn cò ; 2- Nắp xylanh ; 3- Thân máy ; 4- Cácte
Những phần này được liên kết với nhau bằng bulông hoặc gujông thành một
khối thống nhất, cứng vững tránh biến dạng khi động cơ làm việc chịu tác dụng của
lực quán tính và áp lực khí.
5- Lỗ lắp vòi phun ; 6- Bệ lắp đòn gánh xupap
1.2.2. Thân máy
Thân máy có nhiệm vụ liên kết với nắp xilanh, nắp các te và chứa các lót
xilanh bên trong, trục khuỷu, trục cam, thanh truyền và là nơi để lắp bơm nước,
3
1
1
4
5
1
6
1
2
3
1
1
- 5 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
bơm nhớt, lọc nhớt… Ngoài ra nó còn có các khoang chứa nước gọi là áo nước để
làm mát cho lót xilanh.
Khối xilanh làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và ứng suất nhiệt không
- 7 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.3. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Hệ thống truyền lực có chức năng tiếp nhận áp lực khí thể trong không gian
công tác của xylanh rồi truyền cho hộ tiêu thụ, đồng thời biến chuyển động tịnh tiến
của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Các bộ phận chính của hệ thống
truyền lực cũng chính là các bộ phận chuyển động chính của động cơ, bao gồm:
nhóm piston, nhóm thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà.
1.3.1. Piston
Piston góp phần cùng với các chi tiết trong nhóm piston, lót xylanh, nắp
xylanh tạo thành không gian công tác của động cơ.
Khi làm việc piston nhận áp lực khí thể từ phía đỉnh truyền tới trục khuỷu
qua thanh truyền và ngược lại, ngoài ra piston có nhiệm vụ hút khí mới vào không
gian công tác của động cơ, nén hỗn hợp môi chất công tác và xả khí cháy ra ngoài,
truyền nhiệt khí cháy qua vòng găng đến xylanh và truyền ra môi trường.
Trong quá trình làm việc, piston chịu lực lớn, nhiệt độ cao, ma sát lớn nên
cần phải có độ bền cao. Nên piston thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm hoặc
gang do nhẹ, có hệ số ma sát nhỏ và dễ chế tạo.
Piston sử dụng cho động cơ V6 này là piston liền, đỉnh lõm. Trên piston có 3
rãnh đễ lắp xéc măng khí và 2 rãnh đễ lắp xéc măng dầu.
Hình 1-7: Kết cấu cơ cấu
truyền lực
1- Piston; 2- Thanh truyền;
3- Trục khuỷu; 4- Đối trọng
1
2
3
4
măng dầu bố trí phía dưới xéc măng khí.
1.3.3. Chốt piston
Chốt piston là chi tiết liên kết piston với đầu nhỏ thanh truyền. Chốt piston
thường được khoang rỗng để giảm trọng lượng, tăng mô men chống uốn. Trong quá
trình làm việc, chốt piston chịu lực khí thể và chịu lực quán tính rất lớn. Các lực này
đều thay đổi theo chu kỳ đồng thời có tính va đập mạnh, nhất là trong động cơ cao
tốc. Chốt piston làm việc ở nhiệt độ tương đối cao và khó bôi trơn nên rất dễ bị mài
mòn.
Vì vậy, chốt piston phải được chế tạo bằng vật liệu tốt để đảm bảo độ bền và
độ cứng vững. Chốt piston phải được nhiệt luyện theo công nghệ đặc biệt, bảo đảm
bề mặt làm việc của chốt piston có độ cứng cao, chịu mài mòn, đồng thời ruột phải
dẻo để chống mỏi tốt. Mặt chốt piston phải mài bóng để tránh ứng suất tập trung và
khi lắp ghép với piston và thanh truyền, khe hở lắp ghép phải nhỏ, nếu không chốt
sẽ chịu va đập lớn, dễ bị hư hỏng.
Chiều dài của chốt piston ngắn hơn đường kính piston, khi lắp ráp được khóa
bằng phe hãm đễ không cho chốt piston chuyển dịch theo chiều trục của nó, làm
xước xylanh.
Hình 1-10: Hiện tượng
xéc măng bơm dầu lên
buồng đốt (a,b) và tác
dụng gạt dầu của xéc
măng (c)
- 10 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 1-11: Chốt piston
1- Pison ; 2- Đầu nhỏ thanh truyền;
động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để truyền công suất ra
ngoài .
Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí cháy, lực
quán tính.Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời còn gây ra
hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn, làm động cơ rung động và mất cân
bằng. Ngoài ra các lực nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của
cổ chính và cổ biên.
Hình 1-13: Trục khuỷu
a- Trục khuỷu ; b- Bánh đà
1- Cổ chính ; 2- Má khuỷu
3- Lỗ dẫn dầu ; 4- Cổ biên
- 12 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.4. HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ
1.4.1. Nhiệm vụ, yêu cầu
Hệ thống trao đổi khí ở động cơ V6 này sử dụng kiểu xupap treo dùng đũa
đẩy. Sử dụng 2 trục cam để điều khiển sự đóng mở của xupap ở 2 hàng của động
cơ.
Hệ thống trao đổi khí có chức năng đưa khí mới vào và đẩy khí xả ra khỏi
không gian công tác của động cơ (thực hiện quá trình nạp và xả khí). Khí xả là sản
phẩm cháy được đưa ra khỏi không gian công tác của động cơ chủ yếu là khí
cacbonic và hơi nước, ngoài ra còn có một phần nhiên liệu cháy không hết cũng
theo ra ngoài.
Trong động cơ hệ thống trao đổi khí phải luôn đảm bảo yêu cầu nạp đầy (hệ
số nạp phải cao), xả sạch (hệ số khí sót phải thấp).
1.4.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc
Các bộ phận cơ bản của hệ thống trao đổi khí bao gồm: bình lọc không khí,
ống nạp, ống xả, bình giảm thanh và cơ cấu phân phối khí.
Hình 1-16: Cấu tạo trục cam
1.Đầu trục cam; 2.Cổ trục; 3.Cam nạp và cam thải
Trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phân phối khí. Trong một số
trường hợp, trên trục cam còn có các bộ phận của hệ thống khác như : cam của bơm
chuyển nhiên liệu, hay bánh răng dẫn động bơm dầu… Trục cam thường được chế
tạo liền khối hoặc chế tạo rời rồi lắp ghép lại với nhau.
1
2
- 14 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
a) Đòn gánh và bệ đỡ đòn gánh b) Đũa đẩy
Hình 1-17: Một số bộ phận khác
1.5. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
1.5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu
Nhiệm vụ
Lọc sạch nhiên liệu rồi phun vào buồng đốt theo những yêu cầu phù hợp với
đặc điểm cấu tạo và tính năng kỹ thuật của động cơ.
Cung cấp lượng nhiên liệu xác định ở những thời điểm xác định vào xylanh
động cơ nhằm thỏa mãn mọi chế độ làm việc.
Hệ thống phun nhiên liệu thực hiện hầu như tất cả các yêu cầu đối với quá
trình phun nhiên liệu và có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng quá trình tạo hỗn
hợp cháy ở động cơ diesel.
Yêu cầu
Cung cấp vào buồng đốt những khối lượng dầu xác định, phù hợp với chế độ
làm việc của động cơ và có thể điều chỉnh được, lượng nhiên liệu chu trình cung
cấp cho các xylanh phải đồng điều.
Thời điềm và thời gian cung cấp cần phải chính xác (nhất là thời điểm bắt
đầu) để có thể điều chỉnh được.
liệu(4) sau đó được đẩy vào bơm cao áp(3). Bơm cao áp đẩy dầu đi tiếp vào đường
ống cao áp tới vòi phun(5) để phun vào xylanh động cơ, đảm bảo yêu cầu về chất
lượng định lượng và chất lượng định thời. Chất lượng định lượng và chất lượng
đinh thời được điều khiển tại bơm cap áp.
Lượng nhiên liệu còn sót lại sẽ được hồi về bình chứa qua đường ống hồi dầu (6).
1.5.3. Một số bộ phận cơ bản
Bơm cao áp Hình 1-21: Các chi tiết của
một tổ hợp bơm cao áp - vòi phun
1- Cam nhiên liệu
2- Con đội
3- Lò xo
4- Piston
5- Vành răng và thanh răng điều khiển
6- Xylanh
7- Van triệt hồi
N- Khoang nạp
B- Khoang bơm
C- Khoang cao áp
F- Khoang phun
Hình 1-20: Cấu tạo bơm cao áp
1- Bộ điều tốc ; 2- Bơm chuyển ;
3- Bộ điều chỉnh phum sớm
- 17 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bơm cao áp là cụm chi tiết quan trọng nhất trong hệ thống phun nhiên liệu.
làm kín, giảm tiếng ồn, giảm rung động…
1.6.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn động cơ
Hình 1-24: Hệ thống bôi trơn tuần hoàn các te ướt
1- Các te dầu ; 2- Lọc thô ; 3- Bơm dầu ; 4- Lọc tinh ; 5- Bình làm mát dầu ;
6- Mạch dầu chính ; 7- Áp kế dầu ; 8- Van điều áp; 9- Van an toàn
- 19 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trên động cơ sử dụng hệt thống bôi trơn các te ướt, phương pháp bôi trơn
hỗn hợp gồm: bôi trơn áp lực và bôi trơn vung tóe. Một số bề mặt làm việc được bôi
trơn bằng phương pháp vung tóe như xylanh, các bánh răng truyền động, còn một
số bề mặt được bôi trơn bằng dầu có áp suất như cổ biên, cổ chính.
Nguyên lý hoạt động
Bơm dầu 3 được dẫn động từ trục khuỷu. Dầu trong cácte 1 được hút vào
bơm qua lưới lọc thô 2. Lưới lọc để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn.
Ngoài ra, phao có khớp tuỳ động nên luôn nổi trên mặt thoáng để hút được dầu, kể
cả khi động cơ bị nghiêng.
Sau bơm dầu có áp suất cao (có thể đến 10 kG/cm
2
) đi vào bầu lọc 4, tại đây
dầu được lọc sạch và đi ra khỏi bầu lọc, dầu được đưa lên bình làm mát 5. Tại đây
dầu được làm mát rồi đi theo đường dầu chính đi bôi trơn các bộ phận cần bôi trơn
sau đó trở về cácte.
Van an toàn 9 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu không đổi trong
phạm vi tốc độ vòng quay làm việc của động cơ.
1.7. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ
1.7.1. Nhiệm vụ, yêu cầu
Hệ thống làm mát có chức năng tản nhiệt từ các chi tiết của động cơ, như
piston, xylanh, nắp xylanh, xupap… để chúng không bị quá tải nhiệt. Ngoài ra, làm
hiện được một chu trình và công sinh ra phải đủ để thực hiện được chu trình sau.
Hệ thống khởi động làm nhiệm vụ quay trục khuỷu động cơ đạt tới tốc độ
nhất định để từ đó động cơ có thể làm việc độc lập được. tốc độ quay này phải đảm
bảo hòa trộn được nhiên liệu với không khí tạo thành hỗn hợp cháy trong xylanh và
hỗn hợp có thể bốc cháy dãn nỡ và sinh công.
1-Két nước;
2-Bộ điều tiết nhiệt;
3-Nhiệt kế;
4-Đường nước đi làm mát;
5- Bơm đẩy.
- 21 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Khi động cơ đã hoạt động thì hệ thống khởi động sẽ không làm việc nữa và
được nghỉ trong suốt quá trình động cơ làm việc.
1.8.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc
Trên động cơ sử dụng hệ thống khởi động bằng điện.
Hình 1-26: Máy khởi động điện
Hình 1-27: Sơ đồ hệ thống khởi động điện .
1-solenoid; 2-cuộn dây kéo; 3-cuộn dây giữ; 4-càng cua;
5-vành răng bánh đà; 6-ly hợp một chiều của khớp truyền động;
7-máy khởi động; 8-công tắc máy; 9-bình ắcquy chì-axít;
10-chốt quay; 11- lò xo hồi vị;
- 22 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyên lý làm việc
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 2
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN
2.1. CÁC PHƢƠNG ÁN ĐỀ XUẤT
Tiêu chí chung để thiếp lập một mô hình động cơ V6 phục vụ cho việc dạy
học, là mô hình động cơ đó phải dễ dàng tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc
của các hệ thống, các bộ phận, bên cạnh đó sinh viên có thể thực hiện được một số
bài thực tập tháo lắp, đo kiểm, điều chỉnh và vận hành động cơ đốt trong.
Như ta đã biết một mô hình học cụ về một môn nào đó sẽ có rất nhiều dạng,
tuy nhiên là sinh viên nên các phương án đưa ra ngoài các yêu cầu về tính năng, và
mức độ hoàn thiện để có thể phục vụ tốt cho việc dạy học, thì cũng phải có tính
kinh tế, phù hợp với khả năng của sinh viên.
Qua lý thuyết đã học trên lớp và thực tế đã tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý
làm việc của động cơ V6 trên xe tải, ta có thể đưa ra một số phương án sau đây để
thiết lập mô hình động cơ V6.
Hình 2.1: Động cơ ô tô tải V6
Phương án một:
Thiết kế, gia công chế tạo khung gá đặt động cơ và lắp đầy đủ các cụm máy
phát, máy nén, bơm trợ lực lái, ly hợp… Khung có lắp đặt các bánh xe để di chuyển
thuận lợi.
- 24 -
Hồ Văn Thắng & Ung Đình Toàn - CK49-OT - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Phương án hai:
Gá đặt động cơ lên một khung gầm của chính nó và lắp đặt đẩy đủ tất cả các
bộ phận cụm chi tiết của nó.
Phương án ba:
2.3. LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN CHO MÔ HÌNH
Để thích hợp cho việc thiết lập mô hình và phục vụ cho sinh viên học tập và
nghiên cứu một cách đầy đủ trên mô hình nên em chọn phương án thứ ba.
Quyết định chọn phương án thứ ba là do phương án này hợp lý, nhiều ưu
điểm so với các phương án còn lại như đã phân tích ở trên và điều quan trọng nhất
là chi phí cho mô hình không quá cao phù hợp với điều kiện kinh tế của bản thân.
Copyright: Tài liệu đại học ©