Giáo Trình Động Cơ Xăng Dành Cho Học Sinh Khoa Cơ Khí Ô Tô

Giáo trình nghiên cứu động cơ xăng nghề bảo trì và sửa chữa ô tô trình độ trung cấp, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp sinh viên .

• Tác giả: Nguyễn Hùng Việt
• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức
• Chuyên ngành: Bảo Trì và Sửa Chữa Ô Tô
• Đề tài: Giáo Trình Động Cơ Xăng: Hướng Dẫn Bảo Trì và Sửa Chữa Ô Tô
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ
• 1.1. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng
• 1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ theo thực tế
• 1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ
• 1.4. So sánh động cơ xăng 2 kỳ và động cơ xăng 4 kỳ
• 1.5. Các hệ thống trên động cơ
• 1.6. Các thông số cơ bản của động cơ
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Giáo Trình Động Cơ Xăng Bảo Trì và Sửa Chữa Ô Tô

Giáo trình Động cơ xăng là tài liệu quan trọng dành cho sinh viên ngành bảo trì và sửa chữa ô tô. Tài liệu này cung cấp kiến thức cơ bản về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ xăng, giúp sinh viên nắm vững các khái niệm và quy trình thực hành. Nội dung giáo trình được biên soạn theo phương pháp tiếp cận năng lực, bao gồm lý thuyết và thực hành, nhằm trang bị cho sinh viên những kỹ năng cần thiết trong nghề nghiệp.

1.1. Mục Tiêu Của Giáo Trình Động Cơ Xăng

Giáo trình nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ xăng, cũng như các hệ thống liên quan. Sinh viên sẽ học cách thực hiện bảo trì và sửa chữa động cơ, từ đó nâng cao kỹ năng nghề nghiệp.

1.2. Cấu Trúc Giáo Trình Động Cơ Xăng

Giáo trình được chia thành nhiều chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh cụ thể của động cơ xăng. Các chương bao gồm lý thuyết và thực hành, giúp sinh viên áp dụng kiến thức vào thực tế.

II. Vấn Đề Thường Gặp Trong Bảo Trì Động Cơ Xăng Ô Tô

Trong quá trình bảo trì động cơ xăng, nhiều vấn đề có thể phát sinh, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ. Các lỗi thường gặp bao gồm hỏng hóc hệ thống bôi trơn, làm mát, và các vấn đề liên quan đến hệ thống đánh lửa. Việc nhận diện và khắc phục kịp thời các vấn đề này là rất quan trọng để đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả.

2.1. Các Lỗi Thường Gặp Ở Động Cơ Xăng

Một số lỗi phổ biến bao gồm rò rỉ dầu, quá nhiệt, và hỏng hóc bugi. Những vấn đề này có thể dẫn đến hiệu suất kém và tăng chi phí sửa chữa.

2.2. Nguyên Nhân Gây Ra Các Vấn Đề Trong Động Cơ

Nguyên nhân chủ yếu gây ra các vấn đề này thường liên quan đến việc bảo trì không đúng cách, sử dụng nhiên liệu kém chất lượng, và thiếu kiểm tra định kỳ.

III. Phương Pháp Bảo Trì Động Cơ Xăng Hiệu Quả

Để bảo trì động cơ xăng hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và thực tiễn. Việc thực hiện bảo trì định kỳ, kiểm tra các hệ thống liên quan, và sử dụng các công cụ chuyên dụng là rất cần thiết. Các phương pháp này không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ động cơ mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động.

3.1. Quy Trình Bảo Trì Định Kỳ Động Cơ

Quy trình bảo trì định kỳ bao gồm kiểm tra và thay thế dầu nhớt, lọc gió, và bugi. Việc thực hiện đúng quy trình này giúp động cơ hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.2. Sử Dụng Công Cụ Chuyên Dụng Trong Bảo Trì

Sử dụng các công cụ chuyên dụng như máy chẩn đoán động cơ, thiết bị kiểm tra áp suất giúp phát hiện sớm các vấn đề và tiết kiệm thời gian sửa chữa.

IV. Hướng Dẫn Sửa Chữa Động Cơ Xăng Chi Tiết

Sửa chữa động cơ xăng đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kỹ năng thực hành. Hướng dẫn sửa chữa bao gồm các bước tháo lắp, kiểm tra và thay thế các bộ phận hư hỏng. Việc nắm vững quy trình sửa chữa sẽ giúp kỹ thuật viên thực hiện công việc một cách hiệu quả và an toàn.

4.1. Quy Trình Tháo Lắp Động Cơ

Quy trình tháo lắp động cơ bao gồm các bước chuẩn bị, tháo rời các bộ phận, và lắp lại theo đúng thứ tự. Cần chú ý đến các chi tiết nhỏ để tránh hư hỏng.

4.2. Kiểm Tra và Thay Thế Bộ Phận Hư Hỏng

Kiểm tra các bộ phận như piston, trục khuỷu, và hệ thống bôi trơn là rất quan trọng. Thay thế kịp thời các bộ phận hư hỏng giúp động cơ hoạt động ổn định.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Giáo Trình Động Cơ Xăng

Giáo trình Động cơ xăng không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn giúp sinh viên áp dụng vào thực tiễn. Các bài tập thực hành được thiết kế dựa trên tình huống thực tế, giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng và tự tin hơn trong công việc.

5.1. Thực Hành Bảo Trì và Sửa Chữa Ô Tô

Sinh viên sẽ được thực hành bảo trì và sửa chữa động cơ xăng trong môi trường thực tế, từ đó nâng cao kỹ năng nghề nghiệp.

5.2. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng

Kết quả nghiên cứu từ giáo trình giúp cải thiện quy trình bảo trì và sửa chữa, đồng thời nâng cao chất lượng dịch vụ trong ngành ô tô.

VI. Kết Luận và Tương Lai Của Giáo Trình Động Cơ Xăng

Giáo trình Động cơ xăng là tài liệu thiết yếu cho sinh viên ngành bảo trì và sửa chữa ô tô. Tương lai của giáo trình sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp ô tô, đồng thời nâng cao chất lượng đào tạo.

6.1. Định Hướng Phát Triển Giáo Trình

Giáo trình sẽ được cập nhật thường xuyên để phù hợp với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu thị trường lao động.

6.2. Tầm Quan Trọng Của Đào Tạo Nghề Trong Ngành Ô Tô

Đào tạo nghề trong ngành ô tô là rất quan trọng, giúp sinh viên có kiến thức và kỹ năng cần thiết để đáp ứng yêu cầu của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình học phần Động cơ xăng (Mã học phần: CNT414120) do tác giả Nguyễn Hùng Việt biên soạn, được Khoa Cơ khí Ô tô thuộc Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức ban hành lưu hành nội bộ theo quyết định của Hiệu trưởng vào tháng 07 năm 2024 (mã quản lý tài liệu: QLĐT-BM13-QT31). Về vị trí đào tạo, học phần được bố trí giảng dạy trong học kỳ I năm đầu tiên của chương trình đào tạo ngành/nghề Bảo trì và Sửa chữa Ô tô (trình độ Trung cấp và Cao đẳng), có thể tổ chức song song với các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật và Nhập môn Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Mục tiêu học tập (Learning Outcomes) của giáo trình được cấu trúc dựa trên ba mức độ năng lực chuẩn hóa:

• Kiến thức:
  • Mức độ 1 (Có thông tin): Nhận biết và hiểu tổng quan kết cấu, nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong.
  • Mức độ 2 (Diễn đạt): Nắm vững định nghĩa, giải thích quy luật hoạt động và sử dụng chính xác các thuật ngữ kỹ thuật chuyên ngành.
  • Mức độ 3 (Làm chủ công cụ): Làm chủ quy trình kỹ thuật, bộ quy tắc tính toán thông số và phương pháp xử lý kiểm tra, bảo dưỡng.
• Kỹ năng (Chuẩn năng lực C1): Đọc hiểu sổ bảo dưỡng định kỳ; thực hiện kiểm tra, điều chỉnh và thay thế phụ tùng theo quy định của nhà sản xuất; chuẩn bị phương tiện và thiết bị bảo hộ an toàn; cập nhật chỉ số kỹ thuật và bàn giao xe cho bộ phận dịch vụ.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo tính chính xác, chặt chẽ, tư duy chủ động và tuân thủ an toàn lao động trong môi trường xưởng ga-ra.

Cấu trúc giáo trình gồm 5 chương được biên soạn theo phương pháp tiếp cận năng lực (Competency-Based Training), tích hợp giữa lý thuyết nhiệt động lực học và các bài tập thực hành thao tác trên cụm chi tiết cơ khí thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân chia nội dung thành 5 chương chuyên đề theo trình tự logic kỹ thuật:

[Chương 1: Cấu tạo & Nguyên lý]
       │
       ▼
[Chương 2: Cơ cấu Phân phối khí]
       │
       ▼
[Chương 3: Nhóm Piston - Trục khuỷu - Thanh truyền]
       │
       ▼
[Chương 4: Hệ thống Bôi trơn] ──► [Chương 5: Hệ thống Làm mát]

1. Chương 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ: Trình bày chu trình làm việc lý thuyết và thực tế của động cơ xăng 4 kỳ (720° góc quay trục khuỷu với các kỳ Hút, Nén, Cháy giãn nở, Xả) và động cơ 2 kỳ (360° góc quay trục khuỷu); phân tích hiện tượng góc đánh lửa sớm, góc mở sớm và đóng trễ của van (soupape), góc trùng điệp; hệ thống hóa các thông số hình học động cơ gồm đường kính xy lanh ($D$), hành trình piston ($S$), thể tích công tác ($V_h = \frac{\pi D^2 S}{4}$), thể tích buồng cháy ($V_c$), thể tích toàn phần ($V_a = V_h + V_c$), tỉ số nén ($\epsilon = 1 + \frac{V_h}{V_c}$); quy trình nhận dạng các hệ thống trên động cơ xăng và động cơ diesel.
2. Chương 2: Cơ cấu phân phối khí: Phân tích chức năng nạp đầy - thải sạch; cấu tạo và sơ đồ truyền động của các cơ cấu SOHC (trục cam đơn trên nắp máy), DOHC (trục cam đôi trên nắp máy), OHV (trục cam trong thân máy dùng đũa đẩy và đòn gánh); nguyên lý cơ cấu van biến thiên thông minh VVT-i (Toyota) với van điều khiển dầu OCV, VTEC và i-VTEC kết hợp VTC (Honda) trên động cơ K24A2, MIVEC (Mitsubishi), Vario Cam Plus (Porsche); quy trình thực hành kiểm tra độ chùng dây curoa/xích cam, cân cam có dấu và không dấu, điều chỉnh khe hở soupape bằng vít cò mổ hoặc miếng chêm (shim) cho con đội thủy lực; phương pháp đo chẩn đoán áp suất nén bằng đồng hồ Compression Tester (đối chiếu trạng thái khô và ướt).
3. Chương 3: Cấu trúc các bộ phận chính của động cơ: Kết cấu và nhiệm vụ của cụm Piston - Xéc măng (bạc) - Trục khuỷu - Thanh truyền; quy trình tháo lắp, làm sạch muội than buồng đốt, đo kiểm khe hở miệng xéc măng, khe hở lưng piston - xy lanh, độ cong xoắn thanh truyền, khe hở dầu bôi trơn cổ trục khuỷu bằng dây chì/thước đo chuyên dụng, kiểm tra độ đảo của trục khuỷu.
4. Chương 4: Hệ thống bôi trơn: Chức năng bôi trơn, làm mát, làm sạch, làm kín và chống gỉ; sơ đồ cấu tạo bơm nhớt ăn khớp trong, bơm bánh răng ăn khớp ngoài, van điều áp, bầu lọc nhớt, đường dầu chính; mạch điện cảm biến và đèn cảnh báo áp suất dầu bôi trơn; quy trình kiểm tra que thăm nhớt, xả thay dầu bôi trơn và thay thế lọc nhớt định kỳ.
5. Chương 5: Hệ thống làm mát: Cấu tạo và nguyên lý chu trình làm mát cưỡng bức bằng chất lỏng; chức năng bơm nước, áo nước thân máy, van hằng nhiệt, két nước làm mát, nắp áp suất két nước, quạt giải nhiệt và mạch điện điều khiển; quy trình kiểm tra rò rỉ áp suất hệ thống, kiểm tra nhiệt độ mở van hằng nhiệt, súc rửa và thay thế dung dịch làm mát.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Nội dung giáo trình hình thành nền tảng nhiệt động học ứng dụng và cơ cấu chuyển động cơ khí trong ô tô:

• Nguyên lý chuyển hóa năng lượng: Chuyển hóa hóa năng của nhiên liệu xăng thành nhiệt năng qua quá trình cháy trong buồng đốt, sau đó biến đổi áp suất khí cháy thành cơ năng thông qua chuyển động tịnh tiến của piston và chuyển động quay của trục khuỷu.
• Quy luật phân phối khí thực tế: Phân tích sự sai lệch giữa chu trình lý thuyết và thực tế; bản chất của góc mở sớm/đóng trễ nhằm tối ưu hóa hệ số nạp $\eta_v$ và xả sạch khí cháy sót; nguyên lý cân bằng giữa áp suất nén và hiện tượng cháy kích nổ ở động cơ xăng (giới hạn tỉ số nén $\epsilon < 12$).
• Thủy lực điều khiển van biến thiên: Nguyên lý dòng dầu áp suất cao tác động lên các khoang cánh gạt để làm sớm, làm muộn hoặc giữ nguyên vị trí góc xoay trục cam nạp dựa trên tín hiệu hiệu dụng từ ECU.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác chính xác các bước tháo rã, vệ sinh, kiểm tra kích thước và lắp ráp hoàn thiện cơ cấu phân phối khí, nhóm piston - thanh truyền, trục khuỷu và các hệ thống phụ trợ theo trình tự tài liệu kỹ thuật.
• Kỹ năng phân tích và đo kiểm (Analytical skills): Sử dụng thành thạo các thiết bị đo cơ khí và đo áp suất như bộ thước lá (lá cỡ), đồng hồ so, panme, que đo điểm chết trên, đồng hồ đo áp suất nén xy lanh; phân tích các thông số đo được để đánh giá độ mòn chi tiết cơ khí.
• Năng lực chẩn đoán (Practical competencies): Phân tích số liệu áp suất nén ở trạng thái khô và ướt để xác định các hư hỏng cơ khí chính xác: mòn xéc măng/xy lanh, rỗ cháy mặt van soupape, nứt nắp máy hoặc hở gioăng (joint) nắp quy lát.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình sư phạm tích hợp theo năng lực thực hiện:

[Lý thuyết nguyên lý & kết cấu]
       │
       ▼
[Nhận dạng chi tiết trên mô hình]
       │
       ▼
[Thực hành tháo lắp & đo kiểm chuẩn hóa]
       │
       ▼
[Chẩn đoán tình huống hư hỏng thực tế]

Tiếp cận sư phạm và bài tập thực hành

Mỗi chương bài học được phân định rõ giữa lý thuyết cấu tạo và quy trình thao tác chuẩn (SOP). Các bài tập thực hành được chuẩn hóa theo từng bước:

• Quy trình kiểm tra, tăng đơ và thay thế dây curoa truyền động phụ và curoa cam (giới hạn độ chùng giữa hai trục xa nhất không vượt quá 5 mm).
• Trình tự cân cam có dấu cho động cơ SOHC, DOHC, OHV và cân cam không dấu bằng phương pháp xác định điểm chết trên qua que dò và góc trùng điệp (cuối xả - đầu hút).
• Kỹ thuật điều chỉnh khe hở nhiệt của soupape trên động cơ 4 xy lanh (thứ tự công tác 1-3-4-2) sử dụng bộ căn lá cỡ, khóa vòng và tua vít.

Chẩn đoán qua tình huống kỹ thuật (Case studies)

Giáo trình cung cấp các kịch bản kiểm tra áp suất nén thực tế trên các dòng động cơ Toyota 3S-FE, 3S-GE (áp suất chuẩn: 12,5 kg/cm² hay 178 PSI; áp suất giới hạn: 10 kg/cm² hay 142 PSI) để người học phân tích:

Trường hợp thực tế	Trạng thái khô	Trạng thái ướt	Kết luận nguyên nhân kỹ thuật
TH 1: Chênh lệch > 1 kg/cm²	Xy lanh 3 thấp (10,9 kg/cm²), xy lanh 1 (12,0 kg/cm²)	Xy lanh 3 không tăng sau khi nhỏ nhớt	Ống kềm van bị mòn, bề mặt soupape hoặc bệ van bị cháy rỗ, lò xo van yếu.
TH 2: Áp suất các xy lanh đều thấp	Đồng đều mức thấp (~100 PSI)	Tăng đồng đều > 10 PSI (~118 PSI)	Xéc măng, piston và thành lòng xy lanh bị mài mòn cơ học.
TH 3: Áp suất quá cao (> chuẩn)	170 – 182 PSI	172 – 184 PSI	Tỉ số nén tăng do buồng đốt đóng nhiều muội than hoặc mặt nắp máy bị mài quá mức.
TH 4: Hai xy lanh liền kề bị tụt áp	Xy lanh 2 & 3 thấp (82 - 89 PSI)	Xy lanh 2 & 3 tăng không đáng kể	Hỏng/hở gioăng (joint) nắp máy giữa thành vách hai buồng đốt liền kề.

Phương pháp đánh giá và tự học

• Đánh giá: Kết hợp bài kiểm tra lý thuyết (nhận dạng sơ đồ, tính toán thông số $V_h, \epsilon$) và bài đánh giá kỹ năng tay nghề trực tiếp tại xưởng theo bảng kiểm (checklist) thao tác an toàn và độ chính xác của kích thước đo.
• Tự học: Người học đối chiếu các bước thực hành với sổ tay hướng dẫn sửa chữa của từng hãng xe, quan sát mô hình động cơ trên giá thử và tự lập bảng theo dõi chu kỳ bảo dưỡng định kỳ.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Cơ sở biên soạn cập nhật: Giáo trình được biên soạn và phê duyệt mới vào tháng 07/2024 tại Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức, đáp ứng chuẩn đào tạo nghề tiếp cận năng lực thực hiện và hướng tới tính liên thông trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp.
• Tích hợp công nghệ van biến thiên hiện đại: Tài liệu cập nhật cơ chế vận hành chi tiết của các hệ thống phân phối khí tiên tiến trên xe thương mại:
  • Toyota VVT-i: Sơ đồ điều khiển điện tử - thủy lực của van OCV thay đổi vị trí cánh gạt trục cam nạp ở các trạng thái tải nhẹ, tải trung bình và dải vòng tua cao để tối ưu hóa góc trùng điệp và tuần hoàn khí thải nội bộ (EGR).
  • Honda VTEC và i-VTEC: Cơ chế chuyển đổi 3 biên dạng cam (2 vấu chính và 1 vấu phụ) thông qua áp suất dầu đẩy chốt gài liên kết các cò mổ trên động cơ DOHC; hệ thống VTC cho phép điều chỉnh liên tục thời điểm đóng/mở van nạp mở rộng góc quay lên đến 50° trên động cơ Honda K24A2.
  • Nhắc đến các công nghệ van biến thiên tương đương như MIVEC của Mitsubishi và Vario Cam Plus của Porsche.
• Dữ liệu thực nghiệm thực tế: Sử dụng thông số kỹ thuật, cấu hình động cơ và số liệu đo đạc trực tiếp từ các dòng xe thương mại thực tế như Hyundai i10 dung tích 1.0L, động cơ Toyota dòng 4A-FE, 5A-FE, 3S-FE, 3S-GE và dòng xe thể thao Honda Integra Type R.
• Chuẩn hóa an toàn xưởng dịch vụ: Định hình quy trình an toàn lao động ga-ra (cầu nâng an toàn, phương tiện bảo hộ cá nhân, sử dụng cần giữ puly trục khuỷu, contact khởi động cầm tay chuyên dụng).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH                │
└──────────────────────────────┬──────────────────────────────┘
                               │
         ┌─────────────────────┼─────────────────────┐
         ▼                     ▼                     ▼
  [HỌC SINH / SINH VIÊN]  [GIẢNG VIÊN ĐÀO TẠO]  [KỸ THUẬT VIÊN GARA]
   • Học kỳ I năm nhất     • Thiết kế bài giảng  • Tài liệu tra cứu
   • Hệ Trung cấp/CĐ ô tô    tích hợp L.Thuyết   • Chuẩn hóa thao tác
   • Cần kiến thức nền:      & Thực hành xưởng     tháo lắp, đo kiểm,
     Vẽ KT, Nhập môn CN      • Xây dựng checklist  cân cam và xử lý
     kỹ thuật ô tô             đánh giá tay nghề   áp suất nén động cơ

• Sinh viên / Học sinh: Học sinh, sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Bảo trì và Sửa chữa Ô tô. Học phần được học ngay từ học kỳ I năm nhất khóa đào tạo.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức vật lý cơ học - nhiệt học phổ thông, học song song hoặc đã hoàn thành các môn học nền tảng: Vẽ kỹ thuật (đọc bản vẽ cơ khí) và Nhập môn Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.
• Giảng viên: Dùng làm giáo trình chính thức và tài liệu chuẩn để biên soạn kế hoạch bài dạy (giáo án tích hợp), tổ chức các trạm thực hành (stations) tại xưởng và xây dựng thang điểm đánh giá năng lực thao tác.
• Tự học và tham khảo: Phù hợp cho kỹ thuật viên bảo dưỡng ô tô tại các đại lý dịch vụ, thợ sửa chữa cơ khí muốn hệ thống hóa quy trình đo kiểm chuẩn mực và nâng cao kỹ năng chẩn đoán áp suất nén buồng đốt.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với cấp độ đào tạo nào?

Giáo trình được thiết kế theo chuẩn chương trình chi tiết cho hệ Trung cấp và Cao đẳng chuyên ngành Bảo trì và Sửa chữa Ô tô, đồng thời phục vụ làm tài liệu cơ sở cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền nào trước khi học?

Người học cần trang bị kiến thức cơ bản về an toàn lao động cơ khí, các nguyên lý vật lý cơ bản và học song song các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật, Nhập môn Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

3. Cấu trúc của giáo trình có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết thông thường?

Tài liệu biên soạn theo phương pháp tiếp cận năng lực, trong đó mỗi chương đều tích hợp đầy đủ hai phần: lý thuyết nguyên lý kết cấu và quy trình thực hành chi tiết từng bước (Step-by-step) kèm bảng thông số tiêu chuẩn, thông số giới hạn và bảng chẩn đoán lỗi thực tế.

4. Phương pháp tự học giáo trình này như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học cần kết hợp đọc hiểu nguyên lý chu trình nhiệt động học với việc quan sát trực tiếp trên mô hình cắt bổ hoặc động cơ thật trên giá; tuân thủ nghiêm ngặt các bước tháo lắp, sử dụng đúng dụng cụ đo chuyên dùng (đồng hồ so, panme, lá cỡ, Compression Tester) và tự đánh giá kết quả theo các bảng tiêu chuẩn kỹ thuật nêu trong giáo trình.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo quá trình học tập không?

Người học nên kết hợp tra cứu sổ tay hướng dẫn bảo dưỡng định kỳ (Service Manual) của các hãng sản xuất xe (Toyota, Honda, Mitsubishi, Hyundai), sơ đồ mạch điện động cơ và bảng quy chuẩn an toàn lao động tại xưởng thực hành ô tô.

---

Kết luận

Giáo trình học phần Động cơ xăng cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh về cấu tạo, nguyên lý nhiệt động lực học và quy trình bảo trì, sửa chữa các hệ thống cơ khí động cơ đốt trong trên ô tô. Tài liệu xác lập sự gắn kết chặt chẽ giữa lý thuyết tính toán thông số cơ bản và năng lực thao tác kỹ thuật tại xưởng thực hành.

Lộ trình học tập đề xuất:

1. Nắm vững chu trình nhiệt động học động cơ 4 kỳ/2 kỳ và tính toán thông số hình học ($V_h, V_c, \epsilon$).
2. Nhận dạng chi tiết và phân loại các hệ thống trên mô hình động cơ thực tế.
3. Thực hành tháo lắp, đo kiểm kích thước hình học cụm Piston - Trục khuỷu - Phân phối khí.
4. Làm chủ quy trình cân cam, chỉnh khe hở nhiệt xú páp và thực hiện đo chẩn đoán áp suất nén buồng đốt để xử lý các tình huống hư hỏng.

Tài liệu là cơ sở học tập chuyên môn, định hình tác phong kỹ thuật tỉ mỉ, chính xác và tuân thủ an toàn lao động cho kỹ thuật viên ngành công nghệ ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ Giới thiệu: Động cơ sử dụng trên ôtô là động cơ đốt trong kiểu piston, nhiên liệu sử dụng chính là xăng hoặc diesel. Về sự hoạt động, hai loại động cơ này có kết cấu và nguyên lý hoạt động gần giống nhau, chúng khác nhau về phương pháp đốt cháy nhiên liệu. Động cơ xăng và Diesel là động cơ nhiệt, chúng biến đổi hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng và từ nhiệt năng biến thành cơ năng để truyền công suất cho ô tô hoạt động.

Mục tiêu: Về kiến thức: o Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 2 kỳ, 4 kỳ. o So sánh được ưu nhược điểm giữa động cơ diesel và xăng; động cơ 4 kỳ và 2 kỳ. o Giải thích được các các thuật ngữ và thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ. Về kỹ năng: o Xác định được điểm chết của piston.

o Xác định được chiều quay động cơ. o Xác định được soupape cùng tên, thứ tự công tác của động cơ. Về thái độ: o Ham thích môn học. o Rèn luyện tính tỉ mỉ chính xác.

o Chấp hành đúng quy trình, đảm bảo an toàn lao động trong ngành ô tô. QLĐT-BM13-QT31 15 1. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 kỳ.

Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng - Động cơ xăng 4 kỳ làm việc theo 2 vòng quay cốt máy (trục khuỷu) tương đương 7200. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 kỳ được thể hiện cụ thể như hình mình họa ở trên. Kỳ hút (Intake Stroke): - Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, soupape hút mở, soupape xả đóng. Hỗn hợp hòa khí được hút vào lòng xi lanh nhờ lực hút từ sự dịch chuyển của piston.

Kỳ nén (Compression Stroke): - Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, tất cả soupape đóng kín. Hỗn hợp hòa khí được nén trong lòng xi lanh. Kỳ cháy (Power Stroke or Combustion Stroke): - Khi Piston lên đến điểm chết trên bugi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp hòa khí đang bị nén bên trong lòng xi lanh đốt cháy hỗn hợp hòa khí. Hỗn hợp hòa khí bị đốt cháy sẽ giãn nở sinh công và đẩy piston dịch chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.

Kỳ cháy tất cả soupape hút và xả vẫn đóng kín. Kỳ xả ( Exhaust Stroke): - Soupape xả mở, piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên đẩy sản vật cháy ra ngoài. Sau khi kết thúc kỳ xả, piston lại tiếp tục đi xuống và động cơ tiếp tục lập lại các kỳ trong suốt quá trình động cơ hoạt động. QLĐT-BM13-QT31 16 1.

Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ theo thực tế. Sơ đồ làm việc thực tế của động cơ xăng 4 kỳ Trong thực tế để đảm bảo điều kiện hoạt động thực tế của động xăng 4 kỳ thì thời điểm soupape hút và xả có sự khác biệt so với chu trình hoạt động theo lý thuyết như sau: - Thời điểm hút thì soupape hút sẽ mở trước khi piston đến điểm chết trên để thực hiện kỳ hút. Thời điểm mở này gọi là góc mở sớm của soupape hút và góc mở sớm này được thiết kế theo từng loại động cơ và trong quá trình động cơ hoạt động góc mở sớm của soupape này có thể thay đổi đối với cơ cấu phân phối khí thông minh như VVT-i, I- VITEC, MIVEC…như trên hình thì góc mở sớm của soupape hút là 20 trước điểm chết trên. Bên cạnh đó thì nhằm đảm bảo quá trình nạp đủ thì soupape hút sẽ đóng trễ sau khi piston xuống điểm chết dưới.

Như trên hình thì góc đóng trễ của soupape hút là 430. - Kỳ nén thực tế của động cơ xăng 4 kỳ chỉ được thực hiện sau khi soupape hút hoàn thành góc đóng trễ và góc quay của trục khuỷu sẽ nhỏ hơn góc quay trục khủy lý thuyết tại kỳ nén (< 1800). - Kỳ cháy bu gi bật ra tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp hòa khí trước khi piston lên đến điểm chết trên. Và góc này được gọi là góc đánh lửa sớm.

Góc đánh lửa sớm nhầm tăng thời gian lan truyền màn lửa bên trong lòng xi lanh. Như hình trên thời điểm đánh lửa sớm khoảng 150. - Kỳ xả thực tế soupape sẽ mở sẽ mở sớm hơn khi piston xuống điểm chết dưới. Và góc này được gọi là góc mở sớm của soupape xả chỉ đóng khi piston lên qua điểm chết trên.

Góc này được gọi là góc đóng trễ của soupape xả, mục đích của soupape mở sớm và đóng trễ là nhằm xả sạch hoàn toàn khí cháy ra khỏi lòng xi lanh. QLĐT-BM13-QT31 17 - Như vậy theo như trên hình có thời điểm soupape hút và xả đều mở. Thời điểm đó gọi là góc trùng điệp của soupape. Góc trùng điệp càng lớn càng ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ.

Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ. Hoạt động của động cơ xăng 2 kỳ - Động cơ xăng 2 kỳ hoạt động theo 1 vòng quay của trục khuỷu tương ứng với góc quay là 3600. Kỳ hút – nén: - Kỳ hút – nén: Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, lúc này hòa khí được đưa vào bên trong lòng xi lanh thông qua cửa hút( do khi kỳ cháy xả thì cửa hút cũng được mở ra). Khi piston đi lên và bắt đầu đóng kín cửa hút thì kỳ nén bắt đầu.

Đến khi piston tiếp tục đi thì hòa khí được nạp vào xi lanh tiếp tục được nén, đồng thời đẩy hết sản vật cháy cũ ra ngoài. Kỳ hút – nén tương ứng với góc quay trục khuỷu là 1800. Kỳ cháy – xả: - Khi piston đi lên và đóng cửa xả, piston tiếp tục đi lên và khi piston đến điểm chết trên bu gi sẽ bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp hòa khí đang bị nén và đẩy piston đi xuống sinh công. Kỳ cháy diễn ra.

Khi kỳ cháy sinh công đẩy piston đi xuống, khi piston đi xuống mở cửa xả sẽ đẩy sản vật cháy ra ngoài thực hiện quá trình xả, piston tiếp tục đi xuống. Khi piston bắt đầu mở cửa nạp thì quá trình nạp được thực hiện và bắt đầu chu trình mới. QLĐT-BM13-QT31 18 - Do đặc điểm đóng mở cửa nạp và cửa thải do piston điều khiển nên có thời điểm cửa nạp và cửa thải đều mở nên làm cho động cơ 2 kỳ hao nhiên liệu. - Một số động cơ 2 kỳ sau này sử dụng kết hợp là cửa nạp và soupape sẽ điều khiển việc xả của khí thải.

Sự kết hợp này làm cho giảm tiêu hao nhiên liệu. So sánh động cơ xăng 2 kỳ và động cơ xăng 4 kỳ. Động cơ xăng 4 kỳ Động cơ xăng 2 kỳ Kỳ 4 kỳ: hút, nén, cháy, xả 2 kỳ: hút – nén, cháy – xả Số vòng quay cốt 2 vòng quay cốt máy 2 vòng quay cốt máy cho 1 lần máy cho 1 lần cho 1 lần sinh công sinh công sinh công Thực hiện nạp, xả Bằng soupape Bằng cửa nạp, xả hoặt bằng soupape xả Tốc độ Bằng ½ so với động cơ Gấp 2 lần so với động cơ 2 kỳ 2 kỳ theo lý thuyết. Các hệ thống trên động cơ.

- Hệ thống khởi động: Dùng để khởi động động cơ. - Hệ thống làm mát: Dùng để làm mát, giải nhiệt động cơ. - Hệ thống bôi trơn: Bôi trơn, làm mát, làm sạch, làm kín, chống rỉ sét, chống ma sát. - Hệ thống đánh lửa: Cung cấp tia lửa cao áp để đốt cháy hỗn hợp hòa khí đang bị nén trong lòng xi lanh đúng thời điểm.

- Hệ thống phân phối khí: Điều khiển đóng mở của soupape theo tình trạng hoạt động thực tế của động cơ. - Hệ thống nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm. - Hệ thống điều khiển: Điều khiển các hệ thống trên động cơ dựa vào tín hiệu từ các cảm biến đưa về hộp điều khiển. Các thông số cơ bản của động cơ.

Công suất, Moment, Số vòng quay 1. Công suất động cơ. - Là đại lượng đặt trưng cho khả năng tốc độ của xe, đơn vị là HP hoặc KW. - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tăng tốc của xe, đơn vị là Nm.

QLĐT-BM13-QT31 19 Hình 1. Số vòng quay động cơ. - Là đại lượng thể hiện số vòng quay của động cơ (trục khuỷu của động cơ) trên phút. Đơn vị vòng/ phút (RPM).

Các thông số khác. Đường kính xylanh D: Đường kính xy lanh của động cơ được tính bằng milimét. - Điểm chết: Là nơi thay đổi chiều chuyển động của piston. Có hai điểm chết: Điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD).

Hành trình Piston S: Là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết dưới. Các thông số động cơ 4. Thể tích công tác Vh. - Là khoảng không gian giới hạn giữa điểm chết trên và điểm chết dưới.

Khi thể tích công tác càng cao thì công suất động cơ càng lớn. 𝑆 𝑉ℎ = 4 QLĐT-BM13-QT31 20 Ví dụ: động cơ của huyndai I10 có dung tích là 1.0 L có nghĩa là tổng thể tích làm việc của tất cả các xi lanh động cơ là 1. Thể tích buồng cháy Vc Là khoảng không gian giới hạn giữa nắp máy và đỉnh piston khi piston ở điểm chết trên. Thể tích toàn phần Va Là khoảng không gian giới hạn giữa nắp máy và đỉnh piston khi piston ở điểm chết dưới.

Va = Vh + Vc 7. Thể tích công tác của động cơ Vi Thể tích công tác động cơ là tích số giữa thể tích công tác của một xy lanh và số xy lanh của động cơ. Các thể tích động cơ 8. Tỉ số nén ε Tỉ số nén là tỉ số giữa thể tích toàn phần và thể tích buồng đốt của động cơ.

ε = ( Vh + Vc )/ Vc = 1 + Vh/Vc. Tỉ số nén là thông số rất quan trọng của một động cơ. Khi tỉ số nén của động cơ càng lớn, hiệu suất nhiệt và công suất động cơ cao. Tỉ số nén của động cơ xăng ε < 12 bị giới hạn bởi hiện tượng cháy sớm và cháy kích nổ.

Khác với động cơ xăng, động cơ Diesel tỉ số nén động cơ phải lớn để đảm bảo áp suất và nhiệt độ trong xy lanh ở cuối kỳ nén đủ lớn, để nhiên liệu khi phun vào buồng đốt với áp suất cao có khả năng tự cháy (ε = 14 – 22 ). Ngày nay, người ta cố gắng nâng tỉ số nén của động cơ xăng bằng cách điều khiển tỉ lệ không khí nhiên liệu và thời điểm đánh lửa sớm bằng máy tính. QLĐT-BM13-QT31 21 1. Quy trình thực hiện xác định các chi tiết động cơ.