Home / Ô Tô / Động cơ đốt trong: cấu tạo, phân loại, nguyên lý làm việc

Động cơ đốt trong: cấu tạo, phân loại, nguyên lý làm việc

/

Động cơ đốt trong là loại động cơ mà nhiên liệu được đốt cháy và biến đổi năng lượng ở bên trong xi lanh.

động cơ đốt trong là gì

1. Động cơ đốt trong là gì

Động cơ là một bộ phận biến đổi các dạng năng lượng thành cơ năng. Ví dụ: biến điện năng, hoá năng qua nhiệt năng thành cơ năng. Động cơ đốt trong là loại động cơ mà nhiên liệu được đốt cháy và biến đổi năng lượng ở bên trong xi lanh bao gồm:

– Động cơ đốt trong loại piston dùng cho ô tô, xe máy.

– Động cơ tuabin khí cháy.

– Động cơ phản lực

Hiệu suất động cơ đốt trong đạt 20-45% động cơ gọn nhẹ hơn động cơ đốt ngoài, dễ sử dụng, khởi động nhanh điều khiển dễ dàng nhưng có kết cấu phức tạp, nhiên liệu đắt tiền hơn động cơ đốt ngoài.

2. Phân loại động cơ đốt trong

Phân loại theo quy trình nhiệt động học:

+ Động cơ otto.

+ Động cơ diesel.

Phân loại theo cách thức hoạt động

+ Động cơ 2 kỳ. 

+ Động cơ 4 kỳ.

+ Động cơ 5 kỳ.

Phân loại theo nhiên liệu sử dụng

+ Động cơ xăng.

+ Động cơ diesel.

+ Động cơ sử dụng pin.

+ Động cơ pin nhiên liệu. 

Phân loại theo cách chuyển động của piston:

+ Động cơ piston đẩy.

+ Động cơ wankel (động cơ piston quay tròn). 

+ Động cơ piston quay.

+ Động cơ piston tự do.

Phân loại theo cách tạo hỗn hợp không khí và thiên nhiên:

+ Động cơ tạo hỗn hợp bên ngoài.

+ Động cơ tạo hỗn hợp bên trong.

Phân loại theo phương pháp đốt

+ Đốt hỗn hợp bằng tia lửa điện.

+ Hỗn hợp tự bốc cháy. 

Phân loại theo phương pháp làm mát:

+ Làm mát bằng nước.

+ Làm mát bằng không khí.

+ Làm mát bằng dầu nhớt.

+ Làm mát kết hợp.

Phân loại theo hình dáng động cơ và số xi lanh

+ Động cơ thẳng hàng (2, 3, 4, 5, 6, 8 xilanh). 

+ Động cơ chữ V (2, 4, 6, 8, 10, 12 hay 16 xilanh). 

+ Động cơ chữ W (3, 8, 12 hay 16 xilanh).

+ Động cơ VR (6 hay 8 xilanh).

+ Động cơ bocer (2, 4, 6 hay 12 xilanh).

+ Động cơ piston đổi.

+ Động cơ toả tròn.

3. Cấu tạo chung động cơ đốt trong

3.1. Các bộ phận cố định

Các bộ phận cố định của động cơ như nắp chụp, nắp xi lanh, gioăng nắp xi lanh, thân máy, xi lanh, đáy máy.

Nắp chụp: thường được lắp ở trên nắp xi lanh, công dụng để che kín cơ cấu phân phối khí, có loại động cơ không có nắp chụp.

Nắp xi lanh (mặt máy): mặt máy cùng với piston, xi lanh tạo thành buồng đốt. Ngoài ra còn là nơi gá đặt một số bộ phận khác của ô tô.

Gioăng nắp xi lanh (đệm mặt máy): đệm được chế tạo bên ngoài là kim loại mềm, bên trong là tấm amian, lắp ở giữa thân máy và nắp máy, công dụng để tăng độ kín cho buồng đốt.

Thân máy: là một chi tiết lớn của động cơ, là nơi gá đặt các chi tiết của động cơ chịu các lực trong quá trình làm việc. Thân tạo nên hình dáng của động cơ, loại xi lanh bố trí thành một hàng thẳng thì hình dáng động cơ thường là hình hộp chữ nhật, loại xi lanh bố trí thành hai hàng chữ V thì động cơ có hình dáng hình chữ V.

Xi lanh: có công dụng để đặt và hướng dẫn chuyển động của piston góp phần tạo nên buồng đốt cho động cơ. Có hình dáng là một ống trụ rỗng. Một số ô tô đời cũ xilanh được chế tạo liền thân. ô tô đời mới xi lanh chủ yếu được chế tạo dời rồi lắp ghép vào thân.

Đáy máy (cacte): Lắp ở phía dưới thân máy, công dụng để chứa dầu bôi trơn và đậy kín không cho bụi bẩn rơi vào thân máy.

3.2. Các bộ phận chuyển động

Các bộ phận chuyển động của động cơ gồm: piston, xec-măng, chốt piston, nhóm thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà.

Piston (pít tông): có dạng hình trụ tròn, rỗng, kín một đầu có nhiệm vụ cùng với xi lanh và nắp máy tạo thành buồng đốt, tiếp nhận áp lực của chất khí giãn nở ở kỳ sinh công truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu, nhận lực quán tính của trục khuỷu để dịch chuyển trong xi lanh.

Xécmăng (vòng găng): Lắp trên rãnh piston, có hai loại vòng găng, vòng gắng hơi để bao kín, vòng găng dầu để gạt dầu bôi trơn trên mặt gương xi lanh.

Chốt piston: lắp để liên kết piston với thanh truyền.

Nhóm thanh truyền: gồm thanh truyền, bạc đầu nhỏ, bạc đầu to thanh truyền, bu lông và đai ốc, nhiệm vụ của nhóm để liên kết piston với trục khuỷu.

Trục khuỷu (trục cơ): là một trục nhận lực từ khí cháy truyền qua piston, thanh truyền tới để chuyển động quay tròn và truyền công suất ra ngoài.

Bánh đà: có hình dạng đĩa hoặc hình chậu, được lắp quay cùng trục khuỷu, công dụng tích trữ năng lượng ở kỳ sinh công, giải phóng năng lượng ở những kỳ không sinh công.

3.3. Cơ cấu phân phối khí (CCPPK)

Cơ cấu phân phối khí là cơ cấu điều khiển để đóng, mở cửa hút, cửa xả để đảm bảo nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí vào xi lanh và thải sạch khí đã cháy ra ngoài.

3.4. Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn này có nhiệm vụ cung cấp dầu đến các bề mặt làm việc của chi tiết để bôi trơn, giảm ma sát, ngoài ra còn rửa sạch, làm mát và làm kín khít các khe hở.

3.5. Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát gồm có két nước, bơm và ống dẫn nước bơm nước đến các áo nước để làm mát động cơ, giữ cho động cơ có nhiệt độ ổn định thích hợp.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel (trái) và hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng (phải)
Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel (trái) và hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng (phải)

4. Các thuật ngữ cơ bản của động cơ đốt trong

4.1. Điểm chết

Là vị trí tại đó piston ở xa và gần tâm trục khuỷu nhất, mà tại đó piston đổi hướng và có vận tốc bằng không. Thường có hai vị trí. 

Điểm chết trên (ĐCT): là vị trí của piston ở xa tâm trục khuỷu nhất được tính ở vị trí của đỉnh piston, tại đó piston đổi hướng và có vận tốc bằng không.

Điểm chết dưới (ĐCD): là vị trí của piston ở gần tâm trục khuỷu nhất đó piston đổi hướng và có vận tốc bằng không.

Các thuật ngữ cơ bản của động cơ
Các thuật ngữ cơ bản của động cơ

4.2. Hành trình chuyển động của piston (ký hiệu là S)

Là khoảng dịch chuyển tối đa của piston trong xi lanh được tính bằng khoảng cách giữa hai điểm chết.

4.3. Thể tích buồng đốt (ký hiệu là Ve)

Là thể tích phân không gian được tạo ra giữa đỉnh piston ở điểm chết trên, bề mặt xi lanh và mặt máy.

4.4. Thể tích làm việc của xi lanh (ký hiệu là Vu)

Là thể tích phân không gian giới hạn bởi bề mặt làm việc của xi lanh và đỉnh piston dịch chuyển từ điểm chết này đến điểm chết kia. 

Công thức: \mathrm{V}_{\mathrm{H}}=\frac{\pi \mathrm{D}^2}{4} \mathrm{~S}

D là đường kính xilanh, S là hành trình của pít tông

4.5. Thể tích toàn phần (ký hiệu là Vα)

Là tổng thể tích của buồng đốt (Ve) và thể tích làm việc (Vh); Vα = Ve + Vh. 

4.6. Kỳ (Thì)

Là một phần của quá trình công tác được tính bằng góc quay của trục khuỷu ứng với thời gian piston dịch chuyển từ điểm chết này đến điểm chết kia. 

4.8. Chu trình làm việc (CTLV)

CTLV của động cơ đốt trong là quá trình hút – ép – nổ – xả, diễn ra theo một trật tự nhất định để thực hiện một lần sinh công. CTLV được lặp đi lặp lại trong quá trình làm việc của động cơ.

5. Các thông số kỹ thuật cơ bản

5.1. Tỉ số nén (ký hiệu là E)

Là tỉ số giữa thể tích toàn phần (V) với tỉ số buồng đốt (Ve). Tỉ số nén thể hiện mức độ nén hỗn hợp trong xi lanh.

5.2. Công suất chỉ thị

Là công suất do hơi đốt sinh ra xác định bằng một dụng cụ đo chỉ thị. Công suất tính bằng đơn vị KW hoặc mã lực. 

5.3. Công suất có ích (Ne)

Là công suất lấy ra từ trục khuỷu động cơ, nó được xác định bằng cách đo momen xoắn thực tế của trục khuỷu. Công suất có ích có thể tính bằng công suất chỉ thị trừ đi tổn hao cơ khí như ma sát, quán tính.

5.4. Mức tiêu thụ nhiên liệu (g)

Là số gam nhiên liệu chi phí cho động cơ sinh ra một mã lực trong một giờ. Suất tiêu hao nhiên liệu đặc trưng cho tính tiết kiệm nhiên liệu của động cơ.

6. Nhận dạng các động cơ và nhận dạng các cơ cấu hệ thống trên động cơ

Động cơ 4 kỳ: một chu trình làm việc trải qua 2 vòng quay trục cơ, xupap hút và xupap xả đều mở – đóng một lần.

Động cơ 2 kỳ: một chu trình làm việc trải qua 1 vòng quay trục khuỷu. Động cơ 2 kỳ thường do piston 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 hoà khí, có bugi, ống tăng áp.

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 vòi phun cao áp. 

Động cơ chạy bằng pin: chỉ có động cơ điện và ắc quy lớn.

Động cơ phun xăng điện tử: nhận biết bằng cách quan sát hệ thống cung cấp nhiên liệu có vòi phun và có hệ thống đánh lửa, có bugi. 

Động cơ thẳng hàng: thường có hình dáng hình hộp chữ nhật có bugi hoặc vòi phun xếp thành một hàng thẳng.

Động cơ hình chữ V: hình dáng động cơ hình chữ V, bugi hoặc vòi phun thường bố trí làm hai hàng.

Động cơ chữ W: hình dáng động cơ hình chữ V, bugi hoặc vòi phun thường bố trí làm 3 hàng.

Động cơ wankel (động cơ piston quay tròn).

Động cơ piston đổi: hình dáng động cơ được có dạng đối xứng theo cách bố trí của piston. piston 2 hàng đối xứng, piston 4 hàng đối xứng.

Động cơ pít tông quay
Động cơ pít tông quay

7. Xác định điểm chết trên của 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: D12, Din 130, Toyota 3A… nút giẻ vào lỗ ĐCT bugi hoặc lỗ vòi phun máy 1, quay trục cơ đến khi giẻ bật ra (hoặc nhìn xupáp hút máy 1 mở ra, đóng lại), rồi quay tiếp để dấu trên bánh đà trùng với dấu điểm chết trên trên két mát đối với động cơ D12, để dấu trên puly trùng với dấu số 0 trên vách máy 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 cơ đi một góc bằng khoảng cách nổ của động cơ đó. Ví dụ khoảng cách nổ của động cơ Din 130 là 90°, động cơ Toyota là 180°.

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 cơ để giả bật ra (hoặc nhìn xupáp hút máy 1 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 ĐCT. Ví dụ động cơ D240 có góc phun sớm là 20°, quay trục cơ đi 1 độ tương ứng với 1,6 mm trên chu vi puly trục cơ. Như vậy muốn tìm ĐCT sau khi tìm được thời điểm phun, chỉ việc quay trục cơ đi một góc bằng 20×1,6 = 32mm trên chu vi puly trục cơ.

Xác định điểm chết trên của pít tông
Xác định điểm chết trên của pít tông

Đối với động cơ không có dấu: có thể xác định điểm chết trên cuối kỳ nén bằng cách dùng một que cắm vào lỗ bugi hoặc lỗ vòi phun quay trục cơ nhìn xupap hút mở, đóng, rồi quay tiếp khi nào que đó bị đẩy lên cao nhất tức là piston đó ở ĐCT cuối kỳ nén.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :