CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN Ô TÔ 1. Lịch sử ra đời của đông cơ đốt trong Năm 1860, J. Lenoir (18 22-1900) đã chế tạo động cơ đốt trong đầu tiên bằng sự đốt cháy khí đốt ở áp suất môi trường, không có sự nên hỗn hợp trước quá trình cháy. Công suất lớn nhất đạt được khoảng 5 mã lực và hiệu suất cực đại khoảng 5%.
Otto (1832-1891) và Eugen Langen (1833-1895) tận dụng sự gia tăng áp suất trong quá trình cháy, để cải tiến dòng khí nạp. Hiệu suất nhiệt đạt được trong trường hợp này lên đến 11%. Sau đó, nhằm nâng cao hiệu suất nhiệt và giảm kích thước động cơ đốt trong Otto đã gợi ý các chu trình (nạp, nền, cháy dãn nở và thải) cho 4 hành trình piston của động cơ đốt trong. Năm 1884, Alphonse Beau de Rochas (1815-1893) đã mô tả nguyên lý các chu trình của ĐCĐT.
Ông cũng đưa ra các điều kiện nhằm đạt hiệu suất cực đại của động cơ đốt trong gồm: - Thể tích xy lanh tối đa - Tốc độ làm việc lớn nhất - Tăng tỉ số nén tối đa - Áp suất tối đa kể từ lúc bắt đầu dãn nở Năm 1886, Hãng Daimler – Maybach xuất xưởng động cơ xăng đầu tiên có công suất 0,25 mã lực ở số vòng quay 60) vòng phút Năm 1892, Rudolf Diesel (1858-1913) đã gợi ý một dạng động cơ đốt trong mới bằng cách phun nhiên liệu lỏng vào trong không khi sấy nông. Sau đó, hỗn hợp này tự bắt cháy và có hiệu suất nhiệt khoảng 26%. Loại động cơ này được biết như động cơ Diesel ngày nay. Nhóm 1 Trang 2 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản Năm 1957, Động cơ đốt trong kiểu piston quay (Động cơ Wankel) được chế tạo rất gọn nhẹ.1 – Xe ô tô đầu tiên trên thế giới (Benz Patent Motorwagen là mẫu ô tô đầu tiên trên thế giới, được đăng ký vào ngày 29/1/1886 bởi Carl Benz, người sáng lập Mercedes-Benz.) Từ đó đến nay, người ta liên tục cải tiến và phát triển từng bộ phận trong động cơ đốt trong để loại thiết bị này ngày càng hoàn thiện nhằm đạt hiệu suất cao và tối ưu hóa các tính năng.
Việc cải tiến các dòng xe luôn là một vấn đề cạnh tranh gay gắt của các hãng xe hiện nay. Từ đó, thúc đẩy sự phát triển ngày càng vượt trội của động cơ so với những năm đầu xuất hiện. Nhóm 1 Trang 3 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ HIỆN NAY Động cơ ô tô là được xem như là thiết bị giúp chuyển hoá một dạng năng lượng nào đó (như xăng dầu-nhiệt năng, điện năng…) thành động năng. Đây là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo ô tô, được ví như “trái tim” của xe.
Bởi chính động cơ là nơi sản sinh ra công suất và mô men xoắn làm quay các bánh xe, nhờ đó mà ô tô có thể di chuyển. Động cơ Động cơ nhiệt có hai loại chính là động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Trong đó, động cơ đốt trong cho hiệu suất cao hơn lại tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ hơn nên được sử dụng cho nhiều loại phương tiện, nhất là ô tô và xe máy. Động cơ đốt trong đốt cháy nhiên liệu sinh nhiệt, sau đó biến đổi nhiệt năng thành công cơ học ở dạng mô men quay Động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý đốt cháy nhiên liệu sinh nhiệt, từ nhiệt năng biến đổi thành công cơ học ở dạng mô men quay.
Động cơ đốt trong có hai loại: động cơ xăng (sử dụng nhiên liệu là xăng) và động cơ Diesel (sử dụng nhiên liệu là dầu). Trong đó, động cơ xăng được ưa chuộng hơn do ưu điểm êm ái, tăng tốc nhanh và mượt mà. Đa số xe ô tô hiện nay dùng động cơ đốt trong để làm nơi phát sinh ra công suất và momen truyền lực. Nhóm 1 Trang 4 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản Hình 2.1 – Động cơ trên ô tô hiện nay 2.
Nguyên lí làm việc của động đốt trong 2. Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ trong một chu kỳ Kỳ 1: Piston sẽ di chuyển từ điểm chết trên xuống tới điểm chết dưới. Lúc này xupap nạp sẽ được mở ra để dẫn hòa khí đi vào buồng đốt. Xupap xả sẽ đóng lại.
Đồng nghĩa với việc trục khuỷu sẽ quay 180 độ. Kỳ 2: Piston di chuyển từ điểm chết dưới đến điểm chết trên để đóng hòa khí lại. Cả hai Xupap sẽ cùng đóng lúc này. Trục khuỷu vẫn quay 180 độ.
Kỳ 3: Bugi lúc này sẽ là nhiệm vụ đánh lửa để đốt cháy hòa khí, cung cấp năng lượng cho piston. Lúc này khi có năng lượng Piston sẽ di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Cả Xupap nạp và xả đều đóng. Trục khuỷu vẫn quay 180 độ.
Kỳ 4: Lúc này Piston sẽ di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Xupap nạp sẽ mở ra để lượng khí thải được thoát ra ngoài. Xupap nạp vẫn đóng. Thanh truyền sẽ quay góc 180 độ.
So sánh nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ của động cơ xăng và động cơ diesel Động cơ xăng Động cơ diesel Kỳ nạp Nạp hỗn hợp không khí và Nạp hỗn hợp không khí và nhiên liệu nhiên liệu Kỳ nén Piston nén hỗ hợp không khí Piston nén không khí đạt được nhiên liệu nhiệt độ và áp suất cao Kỳ nổ Bugi đốt cháy hỗ hợp nén Nhiên liệu phun với áp suất cao và bị đốt cháy bởi nhiệt độ của không khí Kỳ thải Lực Pistong đẩy khí ra khỏi Lực Piston đẩy khí ra khỏi xy- xy-lanh lanh Điều tiết công suất Điều khiển lượng hỗn hợp Điều khiển lượng nhiên liệu không khí, nhiên liệu cung cấp phun Nhóm 1 Trang 5 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản 2. Phân loại theo các loại Động cơ đốt trong được phân loại theo những đặc trưng sau đây: 2. Theo phương pháp thực hiện theo chu trình công tác động cơ Động cơ bốn kỳ: chu trình công tác được thực hiện trong bốn hành trình piston hoặc hai vòng quay trục khuỷu.3 - Cấu tạo động cơ 4 kỳ 1. Xích truyền động 5.
Ống xả Nhóm 1 Trang 6 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản Động cơ hai kỳ: chu trình công tác được thực hiện trong hai hành trình piston hoặc một vòng quay trục khuỷu.4 - Cấu tạo động cơ 2 kỳ 1. Bộ chế hòa khí 3.2 Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ Động cơ dùng nhiên liệu lỏng, nhẹ (xăng, benzen, dầu hỏa, cồn. Động cơ dùng nhiên liệu lỏng, nặng (dầu diesel, dầu maxút, gazbin. Động cơ dùng nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí hóa lỏng, nhiên liệu khí nén).
Động cơ dùng nhiên liệu khí cộng với nhiên liệu lỏng (phần chính là nhiên liệu khí, phần mới là nhiên liệu lỏng). Nhóm 1 Trang 7 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản Động cơ đa nhiên liệu (dùng các nhiên liệu lỏng từ nhẹ đến nặng).3 Theo phương pháp nạp của chu trình công tác Động cơ không tăng áp quá trình hút không khí hoặc hòa khí vào xy lanh là do piston hút trực tiếp từ khí trời (động cơ bốn kỳ) hoặc do không khí quét được nên tới áp suất đủ để thực hiện việc thay đổi mới chất và nạp đẩy xy lanh (động cơ hai kỳ). Động cơ tăng áp: không khí hoặc hòa khí vào xy lanh động cơ có áp suất lớn hơn áp suất khí trời, nhờ thiết bị tăng áp (động cơ bốn kỳ) hoặc việc quét xy lanh và nạp không khí hoặc hòa khí được thực hiện nhờ không khí có áp suất cao, đảm bảo chẳng những thay đổi mới chất mà còn làm tăng lượng khí nạp vào xy lanh. Thuật ngữ “ăng áp” có nghĩa là làm tăng khối lượng môi chất mới nhờ nâng cao áp suất trên đường nạp qua đó tăng mật độ khí nạp.
Động cơ không tăng áp b. Động cơ tăng áp CUMMINS DIESEL CUMMINSTURBODIESEL Hình 2.5 - Cấu tạo động cơ Diesel (Cummins) Nhóm 1 Trang 8 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản 2.4 Theo phương pháp hòa khí (hỗn hợp giữa không khí và nhiên liệu) Động cơ hình thành hòa khí bên ngoài: hòa khí (còn gọi là hỗn hợp khí cháy) gồm hơi nhiên liệu lỏng nhẹ và không khí hoặc gồm nhiên liệu thể khí và không khí hòa trộn trước bên ngoài xy lanh động cơ (bao gồm toàn bộ động cơ dùng bộ chế hoà khí và động cơ dùng nhiên liệu thể khí) và được đốt cháy bằng tia lửa điện. Động cơ hình thành hòa khí bên trong: hòa khí được hình thành bên trong xy lanh là nhờ bơm cao áp cấp nhiên liệu cao áp để phun tới vào khối không khí nóng trong xy lanh động cơ (động cơ Diesel) hoặc nhờ phun nhiên liệu nhẹ trực tiếp vào xy lanh động cơ (động cơ phun xăng trực tiếp vào xy lanh). Quá trình hình thành hòa khí ở động cơ Diesel chủ yếu phụ thuộc vào loại buồng cháy, vì vậy động cơ Diesel được chia thành ba loại sau: - Động cơ Diesel dùng buồng chảy thống nhất: thể tích buồng cháy là một khối thống nhất các quá trình hình thành hòa khí và quá trình cháy thực hiện ở đây.
- Động cơ Diesel dùng buồng cháy dự bị: thể tích buồng cháy được ngăn làm hai phần: buồng cháy chính và buồng cháy dự bị, nhiên liệu được phun vào buồng cháy dự bị. Trước tiên, việc hình thành hòa khí và bốc cháy của nhiên liệu được thực hiện trong buồng cháy dự bị, qua đó tạo ra chênh áp giữa hai buồng cháy. Nhờ chênh áp do sản vật cháy, nhiên liệu và không khí chưa cháy được phun ra buồng cháy chính để tiếp tục hình thành hòa khí và kết thúc quá trình cháy trong buồng cháy chính. - Động cơ Diesel dùng buồng cháy xoáy lốc: thể tích buồng cháy cũng được chia làm hai phần: buồng cháy chính và buồng cháy xoáy lốc.
Giữa hai buồng cháy này có đường nối thông nằm trên đường tiếp tuyến với buồng cháy xoáy lốc, nhờ đó tạo ra dòng xoáy lốc của môi chất ở đây vào cuối quá trình nén. Trước tiên việc hình thành hòa khí là nhờ nhiên liệu được phun tới vào dòng xoáy lốc này, tiếp đó nhiên liệu bốc cháy tạo ra chênh áp giữa hai buồng cháy. Nhờ chênh áp do sản vật cháy, nhiên liệu và không khí chưa chảy được phun ra buồng cháy chính để tiếp tục hình thành hòa khí và kết thúc quá trình cháy trong buồng cháy chính. Nhóm 1 Trang 9 Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô GVHD: Nguyễn Văn Bản 2.