CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DONG CO Ô TÔ FORD EVEREST 1. Các khái niệm về động cơ Động cơ chính là một trong những thiết bị có tính năng chuyên hóa từ một năng lượng tự nhiên hoặc nhân tạo thành động năng. Một số những loại động cơ cơ bản trong lĩnh vực điện tử như: Động cơ đốt trong là một trong những động đốt nhiên liệu bên trong buồng đốt đề tác động công từ áp suất của giãn nở. Động cơ điện sẽ chuyên đổi năng lượng thành chuyển động cơ học.
Động cơ khí nén sẽ sử dụng khí nén và động cơ đồng hồ trong đồ chơi sử dựng năng lượng đàn hồi. Trong một hệ thống sinh học, các động cơ phân hủy như Myosin trong cơ bắp nhằm sử dụng lượng hóa đề sinh ra lực và chuyền động. Động cơ gió chính là cối xoay gió biến đôi năng lượng thành chính động năng bằng sức gió. Động cơ thủy lực biến đổi áp suất thủy lực chuyên thành động năng.
Động cơ Diesel chuyên hóa năng lượng nhiên liệu chuyên thành động năng. Động cơ điện chuyên hóa điện năng thành động năng. Động cơ bước Động cơ bước (stepper motor) là một loại động cơ điện mà vận hành dựa trên việc xoay từng bước cô định mà không cần phản hồi về vị trí của trục động cơ. Điều này giúp chúng rất hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu chính xác vị trí và kiêm soát chuyên động.
Mỗi bước của động cơ bước diễn ra ở một góc quay cố định, được gọi là góc bước. Động cơ bước thường được sử dụng trong các thiết bị y té, may in, may CNC (may điều khiển số), máy quét, robot và các ứng dụng tự động hóa khác. Chung duoc ua chuộng trong các ứng dụng yêu câu chính xác vị trí vì chúng có khả năng kiểm soát chính xác số bước mà không cần hệ thống phản hồi từ trục động cơ. Động cơ bước có thê được điều khiển bằng các tín hiệu điện thông qua các drIver động cơ đặc biệt.
Các tín hiệu này được gửi đến các cuộn dây của động cơ để tạo ra từng bước quay. Có hai loại chính của động cơ bước: động cơ unipolar và động cơ bipolar, tùy thuộc vào cách cuộn dây được kết nối. Điểm mạnh của động cơ bước bao gồm chính xác vị trí, độ tin cậy cao và đơn giản để điều khiến. Tuy nhiên, chúng cũng có nhược điểm như hạn chế tốc độ và hiệu suất so với một sô loại động cơ khác như động cơ servo.
Dong co DC Động cơ DC (Direct Current Motor) hoạt động dựa trên nguyên tắc tạo ra chuyển động xoay khi dòng điện đi qua một dây dẫn trong một trường từ tính. Đây là loại động cơ điện phố biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau nhờ vào tính don gian, dé str dung va chi phí thấp. Cầu trúc cơ bản của một động cơ DC bao gồm: ¢ Rotor (Canh quạt): Phần quay của động cơ, chứa các nam châm hoặc các cánh quạt từ chất liệu dẫn điện. se Stator (Bộ dẫn từ tính tĩnh): Phần không chuyên động của động cơ, chứa các cuộn dây dẫn điện được kết nối với nguồn điện.
s Cụm chỗi than (Brushes): Là các đầu dẫn điện tiếp xúc với rotor, giúp truyền dòng điện từ nguồn dién dén rotor. Khi dòng điện chạy qua cuộn day trong stator, nd tao ra mot trong tr tinh. Rotor, chứa nam châm hoặc cánh quạt từ chất liệu dẫn điện, sẽ bị ảnh hưởng bởi trường từ tính này, tạo ra chuyển động xoay. Động cơ DC có thể được điều chính tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp đưa vào động cơ hoặc thông qua kỹ thuật điều chế PWM (Pulse Width Modulation).
Điều này giúp chúng rất linh hoạt và đễ điều khiến trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ máy nhỏ đến thiết bị công nghiệp. Động cơ DC thường được sử dụng trong các thiết bị như quạt máy tính, máy giặt, máy ảnh, đồ chơi điều khiên từ xa, và nhiều ứng dụng khác. Déng co DC Động cơ điện Động cơ điện là máy điện sử đụng điện đề có thé tác động chuyên đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Máy điện sẽ chuyên đôi từ cơ sang điện và đây chính là máy phát điện.
Các động cơ điện sẽ thường sử dụng trong gia đình như: máy bơm nước, quạt, tủ lạnh, mát hút bụi, máy giặt,. Động cơ điện được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực từ những động cơ sử dụng trong lò vi sóng chuyên đổi đến đĩa quay, máy khoan cũng chính là những động cơ điện. Tại nhiều quốc gia động cơ điện còn sử dụng đề hoạt động trong phương tiện vận chuyên như đầu máy xe lửa,. Trong công nghệ thông tin thì động cơ điện áp dụng trong ô quang, ô cứng,.
Phân loại động cơ đốt trong Có nhiều tiêu chí đề phân loại động cơ đốt trong (động cơ nhiệt). Dưới đây là 4 cách phân loại thường được áp dụng. Phiên loại động cơ đốt trong theo nhiên liệu Động cơ đốt trong được phân loại dựa trên loại nhiên liệu mà chúng sử dụng dé tao ra sức mạnh. Dưới đây là các loại phố biến của động cơ đốt trong theo nhiên liệu: *® Động cơ xăng (Œasolime Engine): Động cơ này sử dụng xăng làm nhiên liệu.
Xăng thường dùng trong các xe hơi và các phương tiện giao thông cá nhân. Động cơ xăng thường có hiệu suất cao và ít phát ra khí thải hơn so với một số loại nhiên liệu khác. s_ Động cơ dầu diesel (Diesel Engine): Động cơ diesel sử dụng dau diesel làm nhiên liệu. Động cơ này thường được sử dụng trong các xe tải, ô tô chở khách, tàu hỏa, và các máy công nông nghiệp.
Động cơ điesel thường có hiệu quả nhiên liệu cao và tạo ra nhiều lực đây tại tốc độ thấp, điều này làm cho chúng thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi sức mạnh và lực đây lớn. * Động cơ khí hóa (Natural Gas Engine): Dong co nay st dụng khí hóa lỏng (Liquefied Natural Gas - LNG) hoac khi hoa khi (Compressed Natural Gas - CNG) làm nhiên liệu. Động cơ khí hóa thường ít gây ra khí thải và được sử dụng trong các xe buýt, xe tải rác, và các ứng dụng công nghiệp. ® - Động cơ khí nén (Compressed Air Engine): Động cơ này sử dụng không khí nén làm nhiên liệu.
Động cơ này thường được sử dụng trong các ứng dụng nhẹ, như đua xe đạp hoặc các công cụ công nghiệp nhỏ. ® Động cơ hydro (Hydrogen Engine): Dong co nay su dung hydro lam nhién liệu. Hydrogen thường được coi là nhiên liệu sạch vì khi đốt cháy, nó chí tạo ra nước. Tuy nhiên, việc sản xuất và lưu trữ hydrogen có thể đối mặt với thách thức kỹ thuật va an toan.
Mỗi loại động cơ đốt trong này có ưu điểm và hạn chế riêng và được sử dụng trong các ngữ cánh ứng dụng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu về hiệu suất, tiện ích và tác động môi trường. Phân loại theo chuyển động piston Đây là tiêu chí phân loại ít được sử dụng hơn. Theo cách này, động cơ đốt trong được phân loại như sau: ¢ D6ng co piston day ® Động cơ piston quay ® - Động cơ pIston tròn (wanlek) ® Động cơ piston tự do Phân loại động cơ đốt trong theo chu kỳ làm việc Dong co hai ky Chu kỳ làm việc của động cơ hai kỳ được hoàn thành trong hai hành trình chuyển dong cua piston, tương ứng với một vòng quay trục khuỷu. Trong chu kỷ hai kỷ, piston sé thực hiện các hành trình sau: ® - Hành trình nén: Piston đi lên nén hỗn hợp nhiên liệu và khí cháy.
¢ Hanh trình nổ: Hỗn hợp nhiên liệu và khí chảy được đốt cháy tạo ra áp suất đây piston đi xuống. Ưu điểm của động cơ hai kỳ là cầu tạo đơn giản, trọng lượng nhẹ và giá thành rẻ. Tuy nhiên, động cơ hai kỳ cũng có một số nhược điềm như hiệu suất thấp, khí thải độc hai và khói đen. Động cơ bốn kỳ Chu kỳ làm việc của động cơ bốn kỳ được hoàn thành trong bốn hành trình chuyển động của piston, tương ứng với hai vòng quay trục khuỷu.
Trong chu kỳ bốn kỳ, piston sẽ thực hiện các hành trình sau: ® - Hành trình nạp: Piston đi xuống hút hỗn hợp nhiên liệu và khí cháy vào xi lanh. ¢ Hành trình nén: Piston đi lên nén hỗn hợp nhiên liệu và khi cháy. ¢ Hanh trình nổ: Hỗn hợp nhiên liệu và khí chảy được đốt cháy tạo ra áp suất đây piston đi xuống. e Hanh trinh xa: Piston di lên đây khí thải ra khỏi xi lanh.
Ưu điểm của động cơ bốn kỳ là hiệu suất cao, khí thải sạch và ít khói đen. Tuy nhiên, động cơ bốn kỳ cũng có một số nhược điểm như cầu tạo phức tạp, trọng lượng ` nặng và giá thành cao hơn động cơ hai kỳ Hiện nay, động cơ bốn kỳ được sử dụng phô biến hơn động cơ hai kỳ. Động cơ bốn kỳ được sử dụng trong hầu hết các phương tiện giao thông, máy móc công nghiệp và thiết bị gia dụng. Phân loại theo cách sắp xếp piston và xỉ lanh Động cơ đốt trong có thể được phân loại theo cách sắp xếp piston và xi lanh thành các loại sau: Động cơ thăng hàng (inline engine): Các xi lanh được sắp xếp thăng hàng trên một hàng.
Động cơ thăng hàng có cầu tạo đơn giản, ít chỉ tiết và dé bảo dưỡng. Động cơ V (V-engine): Các xi lanh được sắp xép thành hai hàng đối diện nhau tạo thành hình chữ V. Động cơ V có kích thước nhỏ gọn hơn động cơ thăng hàng, nhưng trọng lượng nặng hơn. Động cơ VR (VR-engine): Các xi lanh được sắp xép thành hai hàng đối diện nhau, nhưng được nghiêng một góc 15 độ so với phương thăng đứng.
Động cơ VR có hiệu suất cao hơn động cơ thăng hàng và động cơ V. Động cơ boxer (boxer engine): Các xi lanh được sắp xếp đối điện nhau nằm ngang. Động cơ boxer có trọng lượng thấp hơn động cơ thăng hàng và động cơ V. Động cơ W (W-engine): Các xi lanh được sắp xếp thành ba hàng đối điện nhau tạo thành hình chữ W.
Động cơ W có hiệu suất cao hơn động cơ V và động cơ thăng hàng. Dưới đây là bảng so sánh các loại động cơ đốt trong theo cách sắp xếp piston và xi lanh: Bảng 1.