Giáo trình môn học: Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô - Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Tôi có thể giúp bạn tạo meta tags cho bài viết "Giáo trình nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong ngành ô tô" theo yêu cầu của bạn. Dưới đây là kết quả: {

• Tác giả: Nguyễn Công Thạnh
• Trường học: Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong

Giáo trình nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong là tài liệu học tập cốt lõi cho ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô bậc cao đẳng. Tài liệu này được biên soạn bởi giảng viên Khoa công nghệ ô tô trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật TP.HCM. Giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các hệ thống chính của động cơ đốt trong. Môn học được bố trí trong học kỳ 4, giúp sinh viên có cái nhìn tổng thể trước khi đi sâu vào các học phần chuyên ngành khác. Nội dung bao quát từ giới thiệu chung về ô tô, an toàn lao động đến kỹ thuật đo và sử dụng dụng cụ. Mục tiêu chính là trang bị kiến thức về công dụng, đặc điểm cấu tạo, vật liệu chế tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống động cơ.

1.1. Vị trí và vai trò của môn học trong chương trình đào tạo

Môn học Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong là học phần chuyên ngành bắt buộc, có vị trí quan trọng trong khung chương trình. Môn học này được thiết kế để sinh viên tiếp thu trước khi học các phần tự chọn nâng cao. Vai trò của giáo trình là cung cấp nền tảng kiến thức thống nhất, giúp người học hiểu được công dụng và phân loại hoạt động của các hệ thống trong động cơ. Từ đó, sinh viên có thể phân tích ưu nhược điểm và đặc điểm cấu tạo của từng bộ phận, hình thành năng lực chuyên môn cơ bản.

1.2. Cấu trúc và phạm vi nội dung của giáo trình

Giáo trình được chia thành 10 chương, bao phủ các chủ đề từ cơ bản đến chuyên sâu. Nội dung bắt đầu bằng giới thiệu chung về ô tô, an toàn lao động trong sửa chữa và bảo trì. Tiếp theo là các phần về dung sai kỹ thuật và cách sử dụng dụng cụ đo. Giáo trình đi sâu vào nguyên lý kết cấu, bao gồm các hệ thống như hệ thống phối khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát và hệ thống nhiên liệu. Mỗi chương trình bày công dụng, đặc điểm cấu tạo và vật liệu của các chi tiết.

II. Phân tích các hệ thống và nguyên lý hoạt động động cơ

Động cơ đốt trong hoạt động dựa trên chu trình lý tưởng, một chu trình kín và thuận nghịch. Quá trình biến đổi năng lượng từ nhiệt thành công chịu ảnh hưởng của các thông số nhiệt động chủ yếu. Các giả thiết lý tưởng bao gồm tỷ nhiệt không đổi và không có tổn thất năng lượng ngoài phần nhả nhiệt. Giáo trình phân tích chi tiết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như tính kinh tế và tính hiệu quả của chu trình. Hệ thống phối khí đảm bảo quá trình nạp và thải diễn ra đúng thời điểm. Hệ thống bôi trơn giảm ma sát và làm mát cho các chi tiết chuyển động. Hệ thống làm mát duy trì nhiệt độ làm việc tối ưu, ngăn quá nhiệt. Hệ thống nhiên liệu quản lý việc cung cấp và hòa trộn nhiên liệu với không khí.

2.1. Chu trình lý tưởng và các chỉ tiêu kỹ thuật

Chu trình lý tưởng của động cơ đốt trong là cơ sở để tính toán thiết kế. Chu trình này giả định các quá trình xảy ra vô cùng chậm, không có tổn thất lưu động hay trao đổi nhiệt với môi trường. Các chỉ tiêu chủ yếu cần xác định là tính kinh tế (hiệu suất nhiệt) và tính hiệu quả (công suất, momen xoắn). Những trị số lý thuyết này giúp so sánh hiệu suất giữa các loại chu trình khác nhau như Otto và Diesel. Chúng cũng phục vụ cho việc đánh giá và tối ưu hóa thiết kế động cơ thực tế.

2.2. Phân tích các hệ thống chính của động cơ

III. Phương pháp tính toán và ứng dụng thực tế trong giáo trình

Giáo trình áp dụng phương pháp tính toán nhiệt động học để phân tích chu trình làm việc. Việc xác định tỷ nhiệt của môi chất công tác là bước quan trọng trong tính toán. Tỷ nhiệt mol đẳng tích và đẳng áp được tính dựa trên quan hệ giải tích, thường coi là tuyến tính theo nhiệt độ. Các công thức cụ thể được áp dụng cho các chất khí phổ biến như N2, O2, CO, H2O và CO2. Khí nạp mới trong động cơ diesel là không khí, trong khi động cơ xăng là hỗn hợp nhiên liệu-không khí. Tỷ nhiệt của hỗn hợp công tác được xác định từ tỷ nhiệt của khí nạp mới và khí sót. Phương pháp này giúp đánh giá hiệu suất và dự đoán hành vi của động cơ trong điều kiện làm việc khác nhau.

3.1. Phương pháp tính tỷ nhiệt và các đại lượng nhiệt động

Tỷ nhiệt mol đẳng tích (Cv) và đẳng áp (Cp) của các chất khí được tính bằng các công thức tuyến tính theo nhiệt độ. Ví dụ, đối với không khí, CvT = 19.806 + 0.00419T (kJ/kmol.K). Tỷ nhiệt trung bình được sử dụng để đơn giản hóa tính toán cho một dải nhiệt độ. Mối quan hệ Cp = Cv + 8.314 luôn được áp dụng. Hiểu và áp dụng đúng các đại lượng này là nền tảng để tính toán công, hiệu suất và nhiệt lượng trong chu trình động cơ.

3.2. Ứng dụng kiến thức trong sửa chữa và bảo dưỡng ô tô

Kiến thức từ giáo trình được ứng dụng trực tiếp trong công việc của kỹ thuật viên ô tô. Việc hiểu cấu tạo giúp chẩn đoán chính xác hư hỏng ở các hệ thống. Biết nguyên lý hoạt động hỗ trợ quá trình bảo dưỡng định kỳ như thay dầu bôi trơn, nước làm mát. Kỹ năng phân tích ưu nhược điểm giúp lựa chọn phương pháp sửa chữa phù hợp. Giáo trình cũng nhấn mạnh ý thức tỉ mỉ và tầm quan trọng của các bộ phận, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sửa chữa và tuổi thọ động cơ.

IV. Kết luận và ứng dụng của giáo trình nguyên lý kết cấu

Giáo trình nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong cung cấp nền tảng kiến thức toàn diện cho sinh viên ngành Công nghệ ô tô. Nội dung bao gồm lý thuyết cơ bản, phương pháp tính toán và ứng dụng thực tiễn. Sinh viên sau khi học có khả năng trình bày công dụng, đặc điểm cấu tạo và giải thích các ký hiệu kỹ thuật. Họ có thể phân tích nguyên lý hoạt động của từng bộ phận và hệ thống. Giáo trình cũng giúp hình thành năng lực tự chủ, ý thức về sự tỉ mỉ và trách nhiệm nghề nghiệp. Tài liệu này là bước đệm vững chắc để người học tiếp cận các học phần chuyên sâu hơn và đáp ứng yêu cầu công việc trong ngành sửa chữa, bảo trì ô tô hiện đại.

4.1. Tổng kết kiến thức và kỹ năng đạt được

Sau khi hoàn thành giáo trình, sinh viên đạt được các mục tiêu kiến thức và kỹ năng đã đề ra. Về kiến thức, họ hiểu rõ cấu tạo, vật liệu và công dụng của các chi tiết động cơ. Về kỹ năng, họ có thể phân tích đặc điểm và nguyên lý hoạt động của các hệ thống bôi trơn, làm mát, nhiên liệu. Khả năng giải thích các ký hiệu và đặc tính cơ bản của dầu bôi trơn cũng được trang bị. Những kỹ năng này là hành trang thiết yếu để làm việc thực tế trong xưởng dịch vụ ô tô.

4.2. Hướng phát triển và nâng cao sau khi học xong môn học

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 - Nêu khái niệm về động cơ đốt trong? Nêu ưu, nhược điểm của động cơ đốt trong? - Hãy phân loại động cơ theo các căn cứ khác nhau? - Nêu định nghĩa và viết công thức (nếu có) các danh từ kỹ thuật cơ bản của động cơ đốt trong? - Cho động cơ một xi lanh có đường kính xi lanh D = 100 mm, hành trình công tác S = 90 mm; thể tích buồng cháy Vc= 40 cm3 hãy xác định a) Vẽ sơ đồ động cơ đốt trong b) Thể tích công tác Vh và thể tích lớn nhất Va c) Tỷ số nén của động cơ KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 6 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2. ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2. ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ 2. Sơ đồ cấu tạo Như trên hình 2.1 động cơ xăng 4 kỳ cơ bản cấu tạo bao gồm một số các cơ cấu và hệ thống chủ yếu như là: Cơ cấu trục khủyu - thanh truyền: Hiện nay cơ bản không có gì thay đổi nhiều so với trước kia.

Gồm: thân máy, nắp máy, cácte, xi lanh, piston. chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu. Cơ cấu phân phối khí: Cơ cấu phân phối khí cơ khí gồm: Xu páp, đế xu páp, con đội, đũa đẩy, cò mổ, trục cò mổ, trục cam. 8) Hệ thống cung cấp nhiên liệu: gồm các chi tiết chính như thùng xăng, bơm xăng, bầu lọc xăng thô, bầu lọc xăng tinh, bộ chế hòa khí.

Trước kia dùng bộ chế hòa khí, nay đã chuyển sang phun xăng điện tử. 9) Hệ thống bôi trơn: gồm các chi tiết như bơm dầu, phao dầu, bầu lọc dầu, két làm mát dầu. 10) Hệ thống làm mát: gồm có các chi tiết chính: Két làm mát, bơm nước, cánh quạt, van hằng nhiệt. vẫn chưa có gì thay đổi về cách làm mát.

Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ Gồm các kỳ: Hút - ép - nổ - xả Hoặc Nạp - nén - cháy - thải Mỗi kỳ là một lần hành trình của piston từ ĐCT đến ĐCD hoặc ngược lại. Trong động cơ bốn kỳ, một chu kỳ trong xi lanh động cơ đòi hỏi hai vòng quay trục khuỷu, chu kỳ được hiểu là dãy các quá trình lặp lại của piston. Để hoàn thành một chu trình công tác, piston phải lên xuống 4 lần, tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu. Sơ đồ làm việc của động cơ xăng 4 kỳ 1.

Kỳ hút KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 1 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2. ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ Trong kỳ hút của động cơ xăng 4 kỳ (Hình 2.a) Xu páp nạp mở piston chuyển động đi xuống, tạo ra độ chân không phía trên piston (áp suất giảm). Lúc này áp suất khí quyển đẩy hỗn hợp nhiên liệu (do bộ chế hòa khí tạo ra hòa trộn với không khí) đi theo đường ống hút qua cửa hút vào xi lanh. Khi piston đến ĐCD thì xu páp hút và thải đều đóng lại và hỗn hợp cháy đã điền đầy trong xi lanh.

Đồng thời góc quay của trục khuỷu quay từ 0o đến 180o. Cuối quá trình hút áp suất và nhiệt độ hỗn hợp trong xi lanh vào khoảng: Pa = (0,8 - 0,9) kg/cm2 Ta = (320 - 370)K = (90 - 120)oC 1. là nhiệt độ kenvin. Kỳ nén Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT cả xu páp hút và thải đều đóng kín, hỗn hợp khí trong xi lanh bị nén dần lại.

Đồng thời trục khuỷu tiếp tục quay từ 180o đến 360o. Đến cuối quá trình nén, áp suất và nhiệt độ hỗn hợp khí trong xi lanh vào khoảng: Pc = (5 - 15) kg/cm2 Tc = (600 - 700)K = (350 - 450)oC c. Kỳ nổ (Cháy-giãn nở-sinh công) Khi piston tới ĐCT kỳ nén hoàn thành hai xu páp vẫn đóng kín, lúc này buji đánh tia lửa điện làm cho hỗn hợp khí cháy đã bị nén bốc cháy rất nhanh và giãn nở mãnh liệt, tạo ra một áp suất lớn pz = 25 - 50 kg/cm2 tác dụng lên đỉnh piston và đẩy nó đi xuống từ ĐCT xuống ĐCD qua thanh truyền làm trục khuỷu quay từ 360o đến 540o và truyền mô men xoắn ra ngoài. Nhiệt độ ở quá trình cháy lên tới Tz = 2000 - 2800oC.

Kỳ này hai xu páp vẫn đóng, khi piston đi xuống ĐCD là kết thúc kỳ nổ. Kỳ xả Trục khuỷu tiếp tục quay từ 540o đến 720o Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, lúc này xu páp hút đóng, xu páp thải từ từ mở piston ép dần khí thải ra ngoài xi lanh. Kết thúc quá trình thải. Piston lên đến ĐCT thì xu páp thải đóng lại, xu páp hút mở để nạp hỗn hợp khí cháy vào.

Các quá trình lại được lặp lại như cũ. Như vậy qua bốn quá trình hút, nén, nổ, thải, trục khuỷu đã quay được hai vòng từ 0 đến 720o. Trong đó chỉ có quá trình thứ ba là sinh công có ích. Còn ba quá trình o còn lại đều là quá trình tiêu hao công.

ĐỘNG CƠ DIESEL 4 KỲ 2. Sơ đồ cấu tạo Khi hoạt động các xi lanh của động cơ đều phải lặp đi lặp lại các quá trình hút - nén-nổ - xả. Tập hợp các quá trình ấy tạo nên chu trình làm việc của động cơ (hình 2. Khi nghiên cứu các quá trình làm việc người ta dùng đồ thị công được vẽ trên đồ thị p - V (p là áp suất tuyệt đối trong hỗn hợp khí trong xi lanh, V là thể tích hỗn hợp khí trong xi lanh), dựa vào đồ thị p - V người ta tính được công của mỗi chu trình.

Chu trình làm việc của động cơ diesel 4 kỳ được thể hiện trên (hình 2.2) KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 2 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2. ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ Hình 2. Sơ đồ các quá trình làm việc và đồ thị công p - V của động cơ diesel bốn kỳ. Nguyên lý làm việc a.

Kỳ hút Trục khuỷu quay từ 0o - 1800 piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD, xu páp hút mở, xu páp xả đóng. Do piston đi xuống nên thể tích công tác trong xi lanh tăng, làm áp suất trong xi lanh giảm, không khí được hút từ ngoài đi vào qua bầu lọc theo đường ống hút qua cửa hút vào trong xi lanh của động cơ. Tiếp xúc với các chi tiết nóng và khí sót làm cho không khí nóng dần lên đạt nhiệt độ từ 30 - 500C b. Kỳ nén Trục khuỷu quay từ 180o - 360 o piston đi từ ĐCD lên ĐCT, lúc này 2 xu páp xả và hút đều đóng, không khí trong xi lanh bị nén dần lại, cuối kỳ nén áp suất không khí đạt 12 - 28 kg/cm2, nhiệt độ tăng từ 550 đến 7000C.

Kỳ nổ (cháy và giãn nở) Kỳ nổ piston đi từ ĐCT xuống ĐCD (cháy-giãn-nở-sinh công) (hình 2.c) Khi piston tới ĐCT vòi phun phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ, nhiên liệu hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu, gặp nhiệt độ và áp suất cao cuối quá trình nén tự bốc cháy, khí cháy sinh ra áp lực lớn từ 37 đến 70 kg/cm2 tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston đi xuống tới ĐCD qua thanh truyền làm quay trục khuỷu từ 360 o - 540o kỳ này 2 xu páp vẫn đóng. Nhiệt độ kỳ này lên đến từ (1800 - 2000)oC. Đầu kỳ nổ số hòa khí nạp vào xi lanh hoặc được chuẩn bị ở cuối kỳ nén được bốc cháy nhanh. Do đó một nhiệt lượng lớn được nhả ra, khiến áp suất và nhiệt độ môi chất tăng mạnh, mặc dù thể tích xi lanh đả tăng lên chút ít.

Dưới tác dụng đẩy của lực do áp suất môi chất tạo ra, piston tiếp tục được đẩy xuống thực hiện quá trình giãn nở của môi chất trong xi lanh. Trong quá trình giãn nở môi chất đẩy piston sinh công, do đó kỳ nổ còn được gọi là hành trình công tác. Kỳ xả KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 3 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2. ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ Trục khuỷu quay từ 540 - 720 o piston đi từ ĐCD xuống ĐCT xu páp hút đóng, o xu páp xả mở, piston đẩy khí thải ra ngoài qua cửa xả theo ống xả ra ngoài.

Khi piston đến ĐCT xu páp xả đóng lại, hoàn thành một chu trình làm việc của động cơ. Chu trình thực tế và giãn đồ pha phân phối khí Hình 2. Sơ đồ pha phân phối khí của động cơ diesel bốn kỳ. ฀Các pha phân phối khí được thể hiện bằng đồ thị hình 2.

Trong đó O là tâm quay của trục khuỷu. Các tia xuất phát từ O đánh dấu vị trí của trục khuỷu tương ứng với các thời điểm sau: 0-1: mở xu páp nạp. 0-2: đóng xu páp nạp. 0-3: phun nhiên liệu.

0-4: kết thúc cháy. 0-5: mở xu páp xả. 0-6: đóng xu páp xả. Các góc của đồ thị được tính theo góc quay của trục khuỷu và thể hiện các giá trị sau: φ1 - góc mở sớm xu páp nạp.

φ2 - góc đóng muộn xu páp nạp. φ1-2 - thời gian mở xu páp nạp (quá trình nạp). φ3 - góc phun sớm nhiên liệu. φ5 - góc mở sớm xu páp xả.

φ3-4-5 - thời gian cháy giãn nở. φ6 - góc đóng muộn xu páp xả. φ5-6 - thời gian mở xu páp thải (quá trình thải). KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 4 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.

ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ φ1 + φ6 - thời gian trùng điệp của các xu páp nạp và xả. So sánh động cơ diesel và động xăng a. So sánh về nguyên lý Thì Động cơ Diesel Động cơ xăng Hút không khí vào xy lanh. Hệ Hút hoà khí vào xy lanh.

Vì thống nhiên liệu cung cấp không khí vậy hệ thống nhiên liệu có nhiệm Hút vào lòng xy lanh (hoà khí được hình vụ hình thành hoà khí từ bên thành trong lòng xy lanh). Ép thanh khí đạt được áp suất p Ép hoà khí với áp suất p = (8 = (30 ÷ 35) kg/cm , nhiệt độ T = ÷ 10) kg/cm 2 , nhiệt độ T = (200 2 Nén (ép) (500 ÷ 600) 0 C. Cuối quá trình nén ÷ 300) 0 C. Cuối quá trình nén tia nhiên liệu được phun sớm vào lửa phát ra từ bougie đốt cháy buồng đốt.

Nhiên liệu phun vào xy lanh Hoà khí được đốt bởi tia lửa hoà trộn với không khí tự bốc cháy phát ra từ bougie. Hỗn hợp nhiên Cháy nhờ nhiệt độ cao của không khí. liệu cháy giãn nở và sinh công. giãn nở Hỗn hợp nhiên liệu cháy giãn nở và sinh công.

Khí thải được đẩy ra ngoài bằng Khí thải được đẩy ra ngoài Thải cửa thải hoặc supap thải. bằng cửa thải hoặc supap thải.