Giáo trình Cấu tạo động cơ ô tô (Trình độ Trung cấp, Cao đẳng)

Xe ôtô gắn bó mật thiết với đời sống con người đến mức chúng ta coi như một lẽ tự nhiên. Để ô tô hoạt động được tốt thì cần phải có trang bị một loại động cơ hoàn chỉnh mà hiện nay chủ yếu là động cơ đốt trong. Thực tế thì động cơ ôtô mới chỉ có lịch sử trên 200 năm và ngày càng trở nên hoàn thiện hơn, an toàn hơn, thông minh hơn để phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con người. Đến nay động cơ đã đáp ứng các yêu cầu theo tiêu chuẩn chung như tiếng ồn của động cơ đã giảm, nhờ hệ thống cách âm và kiểm soát quá trình đốt nhiên liệu tốt hơn, khói thải giảm xuống và thời gian khởi động nhanh. Hiện nay động cơ đang được sử dụng phổ biến đối với các dòng xe là động cơ xăng và diesel và được người tiêu dùng ưa chuộng vì đặc tính tiết kiệm nhiên liệu và thường được trang bị cho các dòng xe như Toyota, Mitsubishi , Chevrolet, Nissan,.... Để giới thiệu cho học sinh nghề công nghệ ô tô hiểu về cấu tạo và hoạt ddoogj của đông cơ ô tô giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm các chương: Chương 1. Khái quát chung về động cơ đốt trong Chương 2. Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền Chương 3. Cơ cấu phân phối khí Chương 4. Hệ thống bôi trơn- Làm mát Chương 5. Hệ thống nhiên liệu động cơ Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình nhà trường, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử đến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy trình thực hành sửa chữa. Do đó người đọc có thể hiểu một cách dễ dàng. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn. Lào cai, ngày..tháng. năm 2019 3 MỤC LỤC TT TÊN ĐỀ MỤC TRANG 1 Lời giới thiệu. 1 2 Mục lục. 2 3 Chương 1. Khái quát chung về động cơ đốt trong 3-36 4 Chương 2. Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền 37- 99 5 Chương 3. Cơ cấu phân phối khí 100-140 6 Chương 4. Hệ thống bôi trơn- Làm mát 141-183 7 Chương 5. Hệ thống nhiên liệu động cơ 184-321 4 Chương 1: Khái quát chung về động cơ đốt trong Mục tiêu - Trình bày được lịch sử phát triển của động cơ đốt trong - Trình bày được các thuật ngữ của động cơ đốt trong - Trình bày được nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong; - Vận dụng kiến thức vào nhận dạng, bảo dưỡng động cơ đốt trong; - Tư duy sáng tạo, độc lập trong học tập. 1. Lịch sử hình thành và phát triển động cơ đốt trong. 1.1. Khái niệm về ô tô Ô tô là xe tự chạy, dùng để chở hàng hoá, chở người hoặc dùng trong cơ giới hoá một số công việc. Ô tô có tính cơ động cao có thể đến tận nơi xếp dỡ hàng, vận chuyển được nhiều loại hàng hoá, việc sử dụng đơn giản tính kinh tế cao. Ô tô được sử dụng nhiều trong các ngành kinh tế quốc dân. 1.2. Lịch sử xu hướng phát triển của ô tô Những chiếc xe tự vận hành đầu tiên chạy bằng động cơ hơi nước, vào năm 1769 dựa trên nguyên lý đó một người Pháp tên Nicolas Joseph Cugnot đã chế tạo ra chiếc xe ô tô đầu tiên, chiếc xe này được câu lạc bộ xe hơi Hoàng Gia Anh và câu lạc bộ xe hơi Pháp xác nhận là chiếc xe hơi đầu tiên. Vào năm 1885, Kỹ sư cơ khí người Đức, Karl Benz thiết kế và chế tạo chiếc xe ô tô chạy bằng động cơ đốt trong đầu tiên trên thế giới. Ngày 29 tháng 01 năm 1886 Benz nhận bằng sáng chế đầu tiên (DRP số 37435) cho xe ô tô chạy bằng khí đốt. Loại xe đó có 3 bánh. Đến năm 1891 Benz chế tạo chiếc xe 4 bánh đầu tiên. Cho đến năm 1900. Benz & Cie, công ty đầu tiên do các nhà phát minh sáng lập ra đã trở thành hãng sản xuất ô tô lớn nhất thế giới. Benz cũng là nhà phát minh đầu tiên kết hợp động cơ đốt trong với phần khung gầm so chính ông thiết kế. Vào năm 1885, Gottleib Daimler cùng với đối tác của mình là Wilhl Mayback cải tiến động cơ đốt trong của Nicolas Otto và đệ đơn cấp bằng sáng chế cho phát kiến này và đây chính là nguyên mẫu động cơ xăng hiện nay. Daimler và Nicolas Otto có mối liên kết khăng khít với nhau, Daimler làm việc ở vị trí giám đốc kỹ thuật cho nhà máy Deutz Gasmotorenfabrik trong đó Nicolas Otto cũng là đồng sở hữu vào năm 1872. Vậy nên cũng đã có tranh cãi về việc ai là người phát kiến ra xe máy đầu tiên: Otto hay Daimler. Động cơ Daimler – Maybach đời 1885 nhỏ, nhẹ, chạy nhanh, dùng bộ chế hòa khí bơm xăng và xy lanh thẳng đứng. Kích cỡ, tốc độ và hiệu suất của loại động cơ này đã tạo nên cuộc cách mạng về thiết kế xe hơi. Vào ngày 08 tháng 03 năm 1886, Daimler lắp loại động cơ này vào khung xe ngựa và qua đây phát kiến này được xem là thiết kế xe ô tô 4 bánh đầu tiên và ông được coi như nhà thiết kế đầu tiên của loại động cơ đốt trong có tính hữu dụng. Vào năm 1889, Daimler phát minh động cơ đốt trong 4 kỳ thì có van hình nấm và 2 xy lanh hình chữ V. Cũng giống như động cơ Otto đời 1876, loại động cơ mới của Daimler đặt nền tảng cho động cơ ô tô hiện đại ngày nay. Cũng vào năm 1889, Daimler 5 và Mayback chế tạo chiếc xe ô tô đầu tiên từ con số không, họ đã không cải tiến từ những chiếc xe cũ như trước đây họ đã từng làm. Chiếc Daimler mới có hộp số 4 tốc độ với tốc độ tối đa 10 dặm/ giờ. Năm 1890, Daimler thành lập Daimler Motoren - Gesllschft để sản xuất các mẫu xe theo thiết kế của ông. Mười một năm sau đó, Wilhelm Mayback thiết kế ra xe Mercedes. Vào những năm đầu của thế kỷ 20, doanh số của xe ô tô động cơ xăng bắt đầu vượt qua tất cả các loại xe gắn động cơ khác. Thị trường phát triển mạnh với các loại xe ô tô tiết kiệm nhiên liệu và nhu cầu về ngành công nghiệp sản xuất cũng trở nên cấp thiết. Hãng sản xuất ô tô đầu tiên trên thế giới thuộc về người Pháp, hãng Panhars & Levassor (1889) và Peugeot (1891). Nhà sản xuất ô tô ở đây là các nhà chế tạo ô tô với mục đích thương mại chứ không đơn thuần là nhà chế tạo, thiết kế xe để thử nghiệm động cơ của họ như trước đây. Daimler và Benz khởi sự sau khi các nhà thiết kế động cơ thử nghiệm trở thành những nhà sản xuất ô tô chuyên nghiệp và cả hai đã kiếm tiền bằng việc nhượng quyền các sáng chế và bán động cơ xe cho các hãng sản xuất ô tô. Vào năm 1890, Rene Panhard và Emile Levassor họ cho ra đời chiếc xe hơi đầu tiên sử dụng động cơ của Daimler với sự ủy quyền của Edouard Sarazin người nhượng quyền hợp pháp sáng chế của Daimler tại Pháp. Những chiếc xe do Panhard – Levassor chế tạo được trang bị hệ thống li hợp (côn) điều khiển bằng bàn đạp, một xích truyền lực tới hộp số và một bộ tản nhiệt phía trước. Lervassor là nhà thiết kế đầu tiên dời động cơ lên phía trước và sử dụng cấu trúc dẫn động cần sau. Thiết kế này được gọi là hệ thống Panhard và nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn cho tất cả các xe ô tô vì nó tạo ra sự cần bằng và vận hành tốt hơn. Panhard và Levassor cũng được xem là nhà phát minh của hộp số hiện đại được lắp trên mẫu xe Panhard 1895. Hai ông cùng với Armand Peugeot chia sẻ quyền sử dụng phát minh động cơ của Daimler. Một xe của Peugeot dành chiến thắng trong cuộc đua đầu tiên tổ chức tại Pháp đã giúp Peugot khẳng định vị thế của hãng và doanh thu cũng được cải thiện đáng kể. Oái oăm thay, cuộc đua từ Paris đến Marseille kết thúc với một tai nạn chết người mà trong đó người tử nạn lại chính là Emile Levassor. Trước đây người Pháp không tiêu chuẩn hóa ô tô, mỗi chiếc sản xuất ra đều khác nhau cho đến khi mẫu xe Benz Velo 1894 với 134 chiếc hoàn toàn giống nhau được sản xuất vào năm 1895. Nhà sản xuất ô tô gắn động cơ xăng đầu tiên của Mỹ là anh em nhà Duryea, ban đầu là nhà sản xuất xe đạp nhưng họ luôn để mắt động cơ xăng của ô tô và kết quả là chiếc xe đầu tiên gắn động cơ của họ ra đời năm 1893 tại Springfield, Massachusetts. Cho đến năm 1896, công ty Duryea Motor Wagon đã đưa ra 13 mẫu xe, trong đó có một mẫu xe Limousine đắt tiền còn được duy trì cho tới ngày nay. Mẫu xe hàng loạt đầu tiên tại Mỹ là 1901 Curved Dash Oldsmobile do nhà sản xuất người Mỹ Ransome Eli Olds (1864-1950) chế tạo. Rasem Eli Olds đưa ra ý tưởng đầu tiên về dây chuyền lắp ráp và cũng là người khởi xướng khu công nghiệp Detroit. Ông và thân phụ, Pliny Fisk Olds bắt đầu sản xuất động cơ hơi nước và động cơ xăng tại Lansing, Michigan vào năm 1885. Olds 6 thiết kế chiếc ô tô dùng động cơ hơi nước đầu tiên của ông vào năm 1887. Năm 1899, với những kinh nghiệm gặt hái được về động cơ xăng, Olds chuyển tới Detroit lập ra Olds Motor Works và khởi nghiệp bằng việc sản xuất những chiếc xe rẻ tiền. Ông sản xuất mẫu xe 425 Curved Dash Olds vào năm 1901 và là nhà sản xuất ô tô hàng đầu của Mỹ từ 1901 đến 1904. Nhà sản xuất xe hơi người Mỹ, Henry Ford (1863-1947) phát kiến dây chuyền lắp ráp hoàn thiện và lắp đặt hệ thống băng chuyền đầu tiên cho nhà máy ô tô Highland của ông tại Michigan vào khoảng năm 1913 – 1914. Dây chuyền lắp ráp giảm thiểu chi phí bằng cách rút ngắn thời gian lắp ráp, mẫu xe nổi tiếng của Ford, Model “T” được lắp ráp hoàn thiện trong 93 phút. Ford đưa ra mẫu xe đầu tiên Quadrcyle vào tháng 01 năm 1896. Tuy nhiên, thành công cho đến sau khi ông lập ra Ford Motor vào năm 1903, đây là công ty thứ ba được lập ra để sản xuất những chiếc xe do ông thiết kế. Ford giới thiêu mẫu xe “T” năm 1908 và thành công ngay lập tức. Sau khi lắp đặt dây chuyền lắp ráp năm 1913, Ford trở thành nhà sản xuất ô tô lớn nhất thế giới. Tính đến 1927, đã có tới 15 triệu xe Model “T” xuất xưởng. Năm 1897 ông Rudolf Diesel đã cho ra mô hình động cơ Diesel đầu tiên hoạt động. Năm 1908 động cơ Diesel đầu tiên trên xe tải. Động cơ Diesel dùng cho ô tô được chế tạo hàng loạt vào năm 1936 và được trang bị trên chiếc xe Mercedes - Benz 260-D. Chúng ta đã biết, ô tô không được phát minh ra chỉ trong ngày một ngày hai và là phát minh riêng của nhà sáng chế nào. Lịch sử của ô tô phản ánh sự tiến bộ diễn ra trên khắp thế giới. Ước tính đã có khoảng trên 100,000 sáng chế để tạo nên chiếc xe ô tô hiện đại ngày nay. Tuy vậy, chúng ta vẫn có thể thấy được có rất nhiều phát minh ở thời kỳ sơ khai đã đặt nền móng cho sự phát triển của xe hơi. Chúng ta hãy bắt đầu với những mô hình lý thuyết đầu tiên về ô tô đã được Leonardo Da Vinci và Isaac Newto tạo dựng. Hiện nay cũng như tương lai xu hướng thiết kế ô tô mong muốn tạo ra những mẫu xe gợi cảm, có sức mạnh, tiết kiện nhiên liệu, điều khiển dễ dàng, an toàn và giá thành hạ. Ô tô có hệ thống bảo vệ môi trường, giảm chất độc khí thải xuống ngày thấp hoặc giảm chất độc khí khải bằng không khi sử dụng động cơ điện, năng lượng mặt trời,là loại ô tô sẽ được sử dụng nhiều trong tương lai. Ở nước ta hiện nay một số hãng xe lớn được sử dụng nhiều trên thị trường như: Toyota Moto, Ford, Honda Moto, Nissan Moto, Peugeot, Fiat, BMW, Hyundai Moto, Volvo, Suzuki, Mazda Moto, China FAW, Isuzu 1.3. Công dụng các phần chính của ôtô. 1.3.1. Động cơ - Nhiệm vụ. Biến đổi các dạng năng lượng thành cơ năng (Nhiệt năng thành cơ năng) 7 - Phân loại động cơ: + Động cơ 2 kỳ + Động cơ 4 kỳ + Động cơ xăng + Động cơ Diesel + Động cơ chạy ga + Động cơ chạy pin. Hình 1.1. Động cơ ô tô a. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (hình 1.2) b. Cơ cấu phân phối khí - Nhiệm vụ cơ cấu phân phối khí: có nhiệm vụ đóng mở các của hút, của xả để nạp đầy hỗn hợp (hoặc không khí) vào trong xy lanh và thải sạch khí đã cháy ra ngoài theo trình tự làm việc của động cơ. - Nhiệm vụ Là cơ cấu chính của động cơ, có nhiệm vụ tạo thành buồng đốt. Nhận và truyền áp lực chất khí giãn nở do nhiên liệu cháy trong xy lanh. Biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu truyền công suất ra ngoài, và truyền cho các cơ cấu và hệ thống khác Hình 1.2. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 8 c. Hệ thống bôi trơn Nhiệm vụ Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ liên tục cung cấp dầu bôi trơn đến bề mặt ma sát của các chi tiết để giảm tiêu hao năng lượng do ma sát, chống mài mò do cơ học và mài mòn do hoá học, rửa sạch các bề mặt do mài mòn gây ra, làm nguội bề mặt ma sát, tăng cường sự kín khít của khe hở Hình 1.5. Hệ thông bôi trơn Hình 1.3. Cơ cấu phân phối khí xe đời cũ Hình 1.4. Cơ cấu phân phối khí xe đời mới 9 d. Hệ thống làm mát (hình 1.6) e. Hệ thống cung cấp nhiên liệu - Hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng (hình 1.7 ) - Hệ thống cung cấp của động cơ xăng có nhiệm vụ tạo thành hỗn hợp giữa hơi xăng và không khí với tỉ lệ thích hợp đưa vào trong xy lanh của động cơ và thải sản phẩm đã cháy ra ngoài, đảm bảo cung cấp đủ, kịp thời, đều đặn hỗn hợp cho động cơ làm việc tốt ở các chế độ tải trọng. - Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel (hình 1.8) Hệ thống nhiên liệu Diesel có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu Diesel dưới dạng sương mù và không khí sạch vào buồng đốt để tạo thành hỗn hợp cho động, cung cấp kịp thời, đúng lúc phù hợp với các chế độ của động cơ và đồng đều trong tất cả các xylanh. 1.3.2. Gầm ô tô - Nhiệm vụ hệ thống truyền lực: hệ thống truyền lực có nhiệm vụ truyền công suất của động cơ đến các bánh xe chủ động. Có nhiệm vụ lấy bớt nhiệt lượng từ các chi tiết bị đốt nóng của động cơ, giữ cho động cơ làm việc ổn định ở nhiệt động thích hợp không cao hoặc quá thấp Hình 1.6. Hệ thống làm mát Hình 1.7. Hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng Hình 1.8. Hệ thống cung cấp nhiên liêu diesel 10 Hình 1.9. Hệ thống truyền lực cầu trước chủ động Hình 1.10. Hệ thống truyền lực cầu sau chủ động 11 a. Li hợp (hình 1.11) Trong hệ thống truyền lực của ô tô ly hợp là một cụm không thể thiếu.Ly hợp nằm giữa động cơ và hộp số, nó có nhiệm vụ: - Nối động cơ với hệ thống truyền lực một cách êm dịu và truyền toàn bộ công suất của động cơ tới các bánh xe chủ động. - Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực một cách dứt khoát. - Là cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực. - Giúp việc đi số, về số được dễ dàng. Trên ô tô hiện nay thường sử dụng ly hợp ma sát khô (1 đĩa, 2 đĩa) dẫn động bằng thuỷ lực hoặc thuỷ lực cường hoá khí nén - Sơ đồ cấu tạo loại dẫn động thuỷ lực 1. Bàn đạp ly hợp 2. Cần đẩy 3. Cốc đựng dầu và xy lanh tổng 4. Ống dẫn thuỷ lực 5. Xy lanh cắt ly hợp 6. Càng cua 7. Vòng bi cắt ly hợp 8. Lò xo ép 9. Đĩa ép 10. Đĩa ma sát b. Hộp số Hộp số trong hệ thống truyền lực của ô tô nhằm thực hiện nhiệm vụ sau: Hình 1.11. Các bộ phận chính trong hệ thống truyền lực của ô tô 1- Động cơ; 2- ly hợp; 3- hộp số; 4 các đăng; 5- cầu chủ động; 6- bán trục 7- bánh xe. Hình 1.12. Cấu tạo ly hợp 12 - Thay đổi lực kéo tiếp tuyến và số vòng quay của bánh xe chủ động để phù hợp với lực cản của đường và vận tốc của ô tô theo nhu cầu sử dụng; - Thực hiện chuyển động lùi cho ô tô; - Có thể ngắt dòng truyền lực trong thời gian dài khi động cơ vẫn làm việc. c. Các đăng Các đăng và khớp nối là cơ cấu nối và truyền mômen. Nó được sử dụng để truyền mômen giữa các cụm không cố định trên cùng một đường trục và các cụm này có thể bị thay đổi vị trí tương đối trong qua trình làm việc. Ví dụ các đăng được dùng để nối giữa hộp số với cầu chủ động hoặc để nối giữa cầu chủ động với bánh xe ở hệ Hình 1.13. Hộp số nằm ngang Hình 1.14. Hộp số nằm dọc 13 thống treo độc lập. d. Cầu chủ động Cầu xe là bộ phận đặt ngang nối hai bánh xe ở dưới gầm xe, chịu toàn bộ tải trọng của xe tác động lên thông qua hệ thống treo và phân bố tải trọng này lên các bánh xe. Xe du lịch và xe tải nhỏ thường có hai cầu (cầu trước và cầu sau), đối với xe tải nặng còn có thêm cầu giữa (hoặc nhiều cầu) để phân đều và giảm bớt tải trọng lên các bánh xe. Công dụng của cầu xe + Nâng đỡ xe toàn bộ trọng lượng của xe (trừ bánh xe) + Là nơi để lắp đặt các cơ cấu như: Truyền lực chính, vi sai, bán trục. Hệ thống treo xe + Lắp các bánh xe chủ động và bánh xe bị động. Gá lắp một số cơ cấu khác (bát phanh) Cấu tạo cầu chủ động như (hình 1.24) gồm: 1. Vỏ cầu 2, 7. Ổ bi 3. Bánh răng quả dứa 4. Bánh răng hình chậu 5. Bánh răng hành tinh 6. Bánh răng bán trục 8. Bán trục e. Bán trục, bánh xe Bán trục truyền chuyển động quay của động cơ đã qua hộp số và vi sai cầu chủ động đến các bánh chủ động. Sơ đồ cấu tạo các đăng loại 3 khớp nối A. Loại 2 khớp nối 1. Các khớp các đăng 2. Vòng bi đỡ giữa 3. Khớp nối trượt 4 . Nạng bích Hình 1.23 cấu tạo các đăng 14 f. Lốp ô tô + Lốp đỡ toàn bộ trọng lượng của xe. + Lốp trực tiếp tiếp xúc với mặt đường và do đó truyền lực dẫn động và lực phanh vào đường, do đó chi phối việc chuyển bánh, tăng tốc, giảm tốc, đỗ xe và quay vòng. + Lốp làm giảm chấn động do các mấp mô ở mặt đường gây ra. 3.7. Hệ thống di động, điều khiển - Hệ thống di động: Là khung xe để gá đỡ và lắp ghép với các bộ phận của xe: động cơ, các bộ phận của hệ thống truyền lực, cơ cấu điều khiển, thiết bị phụ và thiết bị chuyên dùng,... - Khung xe có độ cứng vững và khả năng chịu tải tốt. Có hình dạng tối ưu để cho phép hạ thấp trọng tâm của xe, đảm bảo hành trình làm việc của hệ thống treo và việc điều khiển các bánh xe dẫn hướng. - Hệ thống lái Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi và duy trì hướng chuyển động của ô tô theo một hướng nhất định nào đó. Cấu tạo bán trục như (hình 1.25) 1. Thân bán trục 2. Then hoa 3. Mặt bích Hình 1.15. Cấu tạo bán trục 15 Hình 1.6. Hệ thống lái 1.3.3. Hệ thống điện ô tô. a. Hệ thống nguồn điện: Cung cấp năng lượng điện cho hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, hệ thống chiếu sáng tín hiệu và các phụ tải khác. Hình 1.17. Hệ thống nguồn điện b. Hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến nguồn điện 6V - 12V lên 10.000V đến 30.000V để đốt cháy hỗn hợp đốt trong xy lanh của động cơ xăng ở một thời điểm nhất định theo một thứ 16 tự nhất định, thay đổi góc đốt sớm tuỳ theo số vòng quay trục cơ, tải trọng của động cơ và chủng loại nhiên liệu. c. Hệ thống khởi động Hình 1.17. Hệ thống khởi động Hệ thống khởi động có nhiệm vụ quay trục khuỷu của trục cơ đốt trong trên số vòng quay khởi động và các trang bị bổ trợ cho động cơ hoạt động và tự động loại hệ thống khởi động khi động cơ đã nổ. - Hệ thống chiếu sáng tín hiệu Đảm bảo ánh sáng đầy đủ cho ô tô chạy trên đường với tốc độ tối ưu và an toàn giao thông, cho máy kéo chạy trên đồng với hiệu quả cao nhất. e. Hệ thống đo lường Dùng để chỉ báo tình trạng của các bộ phận, hệ thống như dòng điện, điện áp, tốc độ động cơ, tốc độ xe, mức nhiên liệu, 3.9. Hệ thống Phanh xe 17 Hình 1.17. Hệ thống phanh xe  Logo hãng sản xuất ô tô Hình 1.18. Logo của một số hãng sản xuất ô tô 18 2. Khái niệm, Phân loại động cơ đốt trong. Động cơ: 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 xy lanh bao gồm: - Động cơ đốt trong loại piston dùng cho ô tô, xe máy,... - Động cơ tu bin 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. + Phân loại theo quy trình nhiệt động học: - Động cơ Otto (xăng) - Động cơ Diesel. + Phân loại theo cách thức hoạt động: - Động cơ 4 kỳ - Động cơ 2 kỳ + Phân loại theo nhiên liệu sử dụng: - Động cơ xăng - Động cơ Diesel - Động cơ sử dung 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 nhiên liệu: - Động cơ tạo hỗn hợp bên ngoài - Động cơ tạo hỗn hợp bên trong + Phân loại theo phơng pháp đốt: - Đốt hỗn hợp bằng tia lửa điện - Hỗn hợp tự bốc cháy + Phân loại theo phơng 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 xy lanh: 19 - Động cơ thẳng hàng (2, 3, 4, 5, 6 ,8 xy lanh) - Động cơ chữ V (2, 4, 6, 8, 10, 12 hay 16 xy lanh) - Động cơ VR (6 hay 8 xy lanh) - Động cơ chữ W (3, 8, 12 hay 16 xy lanh) - Động cơ Bocer (2, 4, 6 hay 12 xy lanh) - Động cơ piston đối. - Động cơ toả tròn 3. Các thuật ngữ trong ĐCĐT. Trình bày và giải thích được các thuật ngữ cơ bản của động cơ đốt trong. a. Điểm chết: Là vị trí tại đó piston ở xa và gần tâm trục khuỷu nhất, mà tại đó piston đổi chiều chuyển động. Hình 2.1. Hình biểu diễn các thuật ngữ cơ bản 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, tại đó piston đổi hướng và có vận tốc bằng không. b. Hành trình chuyển động của piston (ký hiệu là S): Là khoảng dịch chuyển tối đa của piston trong xy lanh được tính bằng khoảng cách giữa hai điểm chết. c. Thể tích buồng đốt (ký hiệu là Ve): Là thể tích phần không gian được tạo ra giữa đỉnh piston ở điểm chết trên, bề mặt xy lanh và mặt máy. d. Thể tích làm việc của xy lanh (ký hiệu là VH): 20 Là thể tích phần không gian giới hạn bởi bề mặt làm việc của xy lanh và đỉnh piston dịch chuyển từ điểm chết trên đến điểm chết dưới. (D là đường kính xy lanh; S là hành trình của pít e. Thể tích toàn phần (ký hiệu là Va): Là tổng thể tích của buồng đốt (Ve) và thể tích làm việc (VH) Va = Ve + VH f. 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. g. 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. * Các thông số cơ bản của động cơ - Tỉ số nén: số buồng đốt (Ve). Tỉ số nén thể hiện mức độ nén hỗn hợp trong xy lanh. Va = Ve - 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 Kilôwat (KW) hoặc mã lực (HP). - Công suất có ích (Ne): là công suất lấy ra từ trục khuỷu động cơ, nó được xác định bằng cách đo mô men xoắn thực tế của trục khuỷu. Công suất có ích có thể tính bằng công suất chỉ thị trừ đi tổn hao cơ khí nh ma sát, quán tính, Công suất hữu ích tính bằng công thức: Pe.VH.n Ne = mã lực hoặc(KW) 225.T Trong đó: Pe: là công suất hữu ích trung bình VH: Thể tích làm việc. n: Số vòng quay trục khuỷu ( vòng/ phút) T: Số kỳ trong một chu trình làm việc của động cơ Tính theo qui ước quốc tế mã lực theo ký hiệu là HP: 1HP = 0,736 KW - Mức tiêu thụ nhiên liệu (ge): 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. Trong đó: GT ge = . 1000 (g/ mã lực.h) Ne 21 GT: Tiêu hao nhiên liệu g/h Ne: Công suất hữu ích (mã lực) Động cơ xăng ge = (240 - 250) g/ml.giờ Động cơ Diesel ge = (175 - 190) g/ml.giờ 4. Cấu trúc tổng quát của ĐCĐT. Động cơ ô tô gồm các bộ phận chính như (hình 2.1), có các bộ phận cố định chính như: piston 7 được đặt trong xy lanh 3. Trục khuỷu 5 quay tròn và nhận truyền động từ thanh truyền 6. Thanh truyền có hai đầu, đầu nhỏ nối với piston bằng một chốt kiểu khớp nối bản lề, đầu to nối với trục khuỷu. Bề mặt xy xanh, đỉnh piston và mặt máy 1 tạo thành buồng làm việc của xy lanh. Lỗ hút có xu páp hút đóng mở để nạp không khí hoặc hỗn hợp, lỗ xả có xu páp xả đóng mở để xả khí đã cháy ra ngoài. Hình 2.1 Các chi tiết cố định: 1. Mặt máy 2. Thân máy 3. Xy lanh 4. Đáy máy (các te) Nhóm chuyển động: 1. Nhóm trục khuỷu (trục cơ) 2. Nhóm thanh truyền 7,8. Nhóm piston 9. Bánh đà 10. Buồng đốt 11. Xu páp 12.Trục cam 13. Con đội 14. Đòn gánh 15. Lò xo 5. Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong 5.1. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ 5.1.1. Khái niệm động cơ 4 kỳ: Động cơ 4 kỳ có chu trình làm việc thực hiện 4 hành trình dịch chuyển của piston (hút, ép, nổ, xả) theo một trật tự nhất định, ứng với 2 vòng quay trục khuỷu (720o) Hình 2.2. Cấu tạo động cơ đốt trong Hình 2.1: Cấu tạo chung động cơ 22 5.1.2. Sơ đồ cấu tạo (hình 3.1): 1. Trục cơ 2. Thanh truyền 3. Xy lanh 4. Piston 5. Chế hoà khí 6. Su páp hút 7. Bu gi 8. Su páp xả 9. ống xả Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo 5.1.3. Nguyên lý hoạt động. Một chu trình làm việc thực hiện qua các kỳ hút, nén, nổ, xả lần lượt như sau: a. Kỳ hút (hình 2.4a): Piston dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) đến điểm chết dưới (ĐCD) tương ứng với trục khuỷu quay từ (0 - 180)o, su páp hút mở, su páp xả đóng (sự đóng, mở các xu páp do cơ cấu phân phối khí thực hiện). Thể tích trong xy lanh tăng lên, áp suất giảm. Hỗn hợp (xăng và không khí) từ chế hoà khí qua cửa hút vào vào bên trong xy lanh, trộn với khí cháy còn lại tạo thành hỗn hợp đốt. Cuối kỳ hút áp suất trong xy lanh đạt khoảng (0,7- 0,8) KG/ cm2 và nhiệt độ đạt khoảng (75 - 125)oC. Hỗn hợp vào nhiều hay ít phụ thuộc vào bướm ga mở to hay nhỏ. Hỗn hợp nạp càng nhiều công suất càng phát huy b. Kỳ nén: Piston dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT (hình 2.4b) tương ứng với trục khuỷu quay từ (180 - 360)o, cả hai xu páp đều đóng hỗn hợp được nén lại, nhiệt độ và áp suất tăng lên, hỗn hợp được piston nén lại hoà trộn 1 lần nữa. Cuối quá trình nén áp suất trong xy lanh đạt (9 - 15) KG/ cm2, nhiệt độ đạt (350 - 500)oC Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng Hình 2.4a Kỳ hút Hình 3.2 a: Kỳ hút Hình 2.4b Kỳ nén Hình 3.2 b: kỳ ép 23 c. Kỳ nổ (kỳ giãn nở sinh công) hình 2.4.c: Cuối quá trình ép khi piston gần tới ĐCT bugi phóng tia lửa điện vào hỗn hợp đang có áp suất và nhiệt độ cao do đó hỗn hợp bốc cháy. Hỗn hợp cháy giãn nở sinh công, đẩy piston dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD, tư- ơng ứng góc quay trục khuỷu từ (360 - 540)o. áp lực đẩy piston truyền qua thanh truyền đến trục khuỷu, đẩy trục khuỷu quay tròn. Đầu kỳ nổ áp suất trong xy lanh đạt (30- 50) KG/cm2 Hình 2.4c. Kỳ nén Nhiệt độ đạt (2100 - 2500)0C. Cuối kỳ nổ nhiệt độ và áp suất trong xy lanh giảm còn (10000 -1200)oC và áp suất (3 - 5) KG/cm2 Để sự cháy xảy ra hoàn toàn, động cơ phát huy hết công suất thông thường bugi phóng lửa trước khi piston đến ĐCT cuối kỳ nén. Góc quay của trục khuỷu tính từ khi bugi phóng tia lửa điện đến khi piston đến ĐCT gọi là góc đánh lửa sớm. Quá trình cháy có thể xảy ra hiện tượng không bình thường là cháy kích nổ (sự cháy xảy ra với tốc độ lăn truyền cực lớn của màng lửa) cháy kích nổ gây va đập mạnh, tăng nhiệt độ làm động cơ nhanh bị hư hỏng. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến cháy kích nổ được tăng tỉ số nén, tăng góc đánh lửa sớm, tăng nhiệt độ động cơ,... Đều dẫn đến tăng khả năng xảy ra cháy kích nổ d. Kỳ xả (hình 2.4d): Piston dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT tương ứng với trục khuỷu quay từ (540 - 720)0 xu páp xả mở, xu páp hút đóng. Piston đẩy khí đã cháy qua cửa xả theo ống xả ra ngoài. Cuối kỳ xả áp suất trong xy lanh còn khoảng (1,5 - 1) KG/cm2 và nhiệt độ còn khoảng (700 - 800)oC. Khi kết thúc quá trình xả piston lại thực hiện kỳ hút của chu trình tiếp theo Nhận xét chung: Trong bốn kỳ làm việc chỉ có một kỳ nổ là sinh công, các kỳ còn lại tiêu tốn công, công được tích trữ nhờ bánh đà. Các kỳ tiêu tốn công nhờ sự giải phóng công từ bánh đà dưới dạng công và quán tính Hình 3.2 c: kỳ nổ Hình 2.4d. Kỳ xả ình 3. d: kỳ xả 24 5.1.4. Đô thị công Hình 2.5. Đồ thị công động cơ xăng Biểu đồ chu trình làm việc và sơ đồ lực tác dụng thể hiện trên (hình 3.3). Trục tung biểu diễn áp suất trong xy lanh, trục hoành biểu diễn thể tích trong xy lanh. Trên biểu đồ đường 7 - 1 biểu diễn kỳ hút, điểm 1 thấp hơn áp suất khí quyển. Đường 1 - 2 - 3 - 4 biểu diễn quá trình nén hỗn hợp (kỳ nén) điểm 2 thể hiện điểm phóng tia lửa điện của bugi. - Đường 2 - 3-4 - 5 - 6 biểu diễn kỳ nổ, đoạn 3 đoạn 3-4 biểu diễn áp suất tăng đột ngột còn thể tích không đổi. - Điểm 5 biểu diễn điểm mở sớm xu páp xả. Đường 5 - 6 - 7 là kỳ xả trong thực tế. Hình 2.5 biểu diễn lực tác dụng của áp suất khí cháy, áp lực khí cháy tác dụng lên piston được phân thành hai thành phần dọc theo phương thanh truyền luôn luôn đổi hướng và vuông góc với thành xy lanh. 5.2. Nguyên lý làm việc động cơ điêzel 4 kỳ 1 xy lanh 5.2.1. Sơ đồ cấu tạo (hình 3.4) 1. Trục khuỷu 2. Thanh truyền (tay biên) 3. Piston 4. Bơm cao áp 5. Ống cao áp 6. Xu páp xả 7. Vòi phun 8. Xu páp hút 9. Nắp máy 10. Thân máy 11. Đáy máy Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo động cơ Diesel 25 Gồm có piston 3 được lắp trong xy lanh, đặt trong thân máy 10, piston được nối với trục khuỷu bằng thanh truyền, thân máy lắp với mặt máy 9 và đáy máy 11 bằng các bu lông, vòi phun nối với bơm cao áp bằng ống cao áp. Đỉnh piston cùng với xy lanh và mặt máy tạo thành buồng đốt. 5.2.2. Nguyên lý hoạt động: Chu trình làm việc động cơ Diesel 4 kỳ 1 xy lanh tương tự như động cơ xăng 4 kỳ 1 xy lanh, cũng thực hiện các kỳ hút, ép, nổ, xả như sau: a. Kỳ hút: Piston chuyển động từ ĐCT đến ĐCD ứng với trục khuỷu quay từ (0 - 180)0, xu páp hút mở, xu páp xả đóng. Thể tích trong xy lanh tăng lên tạo ra sự giảm áp suất hút không khí sạch đã qua bộ phận lọc qua cửa hút vào bên trong xy lanh động cơ. Cuối kỳ hút áp suất trong xy lanh đạt (0,8 - 0,95) KG/cm2, nhiệt độ đạt (30 - 50)0C. b. Kỳ nén: Piston dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT ứng với góc quay trục khuỷu từ (1800 - 360)o, cả hai xu páp đều đóng không khí đã nạp vào hoà trộn với khí sót được nén lại ở áp suất và nhiệt độ cao. Cuối quá trình nén áp suất trong xy lanh đạt khoảng (35 - 40) KG/cm2 và nhiệt độ đạt khoảng (6000 - 650)0C. c. Kỳ nổ: Xu páp xả và hút vẫn đóng, cuối quá trình nén piston gần tới điểm chết trên vòi phun ph...óm kích thước kí hiệu (kích thước 110 + 0.06 ). 1.3.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng - Bề mặt làm việc bị mòn theo chiều ngang không bằng nhau tạo nên độ ôvan, nguyên nhân: do thành phần lực ngang tác dụng đẩy xéc măng và piston miết vào thành xy lanh gây nên hiện tượng mòn méo. Hậu quả: làm tăng khe hở lắp ghép giữa piston và xy lanh làm giảm công suất của máy. - Bề mặt làm việc bị mòn theo chiều dọc không bằng nhau tạo nên độ côn, nguyên nhân: vùng xéc măng khí trên cùng có áp suất và nhiệt độ cao, độ nhớt của dầu bị phá huỷ vì vậy vùng đó bị mòn nhiều nhất tạo nên độ côn. - Hậu quả: + Làm dầu bôi trơn bị biến chất phá huỷ màng dầu, dầu bôi trơn sục lên buồng đốt. + Công suất động cơ giảm. + Gây lọt khí ở buồng đốt. - Ngoài ra xy lanh còn bị cào xước, nguyên nhân: mạt kim loại có lẫn trong dầu bôi trơn hoặc xéc măng bị gẫy. - Hậu quả: tốc độ mài mòn giữa xy lanh và piston tăng nhanh tạo khe hở lớn gây va đập trong quá trình làm việc. - Bề mặt làm việc của xy lanh bị cháy rỗ và ăn mòn hoá học, nguyên nhân: tiếp xúc với sản vật cháy. - Hậu quả: tạo ra nhiều muội than trong buồng đốt, gây hiện tượng cháy sớm. - Xy lanh đôi khi còn bị nứt, vỡ, nguyên nhân: do piston bị kẹt trong xy lanh, do chốt piston thúc vào hoặc tháo lắp không đúng kỹ thuật, hay nhiệt độ thay đổi đột ngột. - Hậu quả: làm giảm áp suất buồng đốt, động cơ sẽ không làm việc. 1.3.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Phương pháp kiểm tra Trước khi kiểm tra cần phải vệ sinh sạch sẽ dầu mỡ, cạo muội than: - Kiểm tra bằng mắt thường để xác định các vết cào xước cháy rỗ. - Dùng đồng hồ so hoặc panme đo trong để xác định độ mòn côn và ôvan của xy lanh. 51 Hình 2.15. Kiểm tra độ côn và ô van xy lanh. - Độ ôvan là hiệu số đo được của hai đường kính trên cùng một mặt cắt ngang ống xy lanh - Độ côn là hiệu số đo được của hai đường kính trên cùng một đường sinh trong mặt phẳng cắt dọc ống xy lanh. Cụ thể cách kiểm tra giám định các kích thước sau: + Giám định đường kính D0 để biết kích thước ban đầu. + Giám định đường kính hao mòn lớn nhất D1: Ta có lượng hao mòn Max = D1 - D0. + Giám định độ côn: Xác định D2 Độ côn = D1AA – D3AA Hoặc = D1BB – D3BB + Giám định độ méo (ôvan): Độ méo = D1AA – D1BB Hoặc = D2AA – D2BB + Giám định độ giữa piston và xy lanh: Xác định đường kính phần dẫn hướng của piston (váy piston) Độ hở = (D2 - DV)/2. Trong đó: DV - đường kính phần dẫn hướng của piston (váy D 0 D 1 D 2 S/2 D 3 1 0 m 52 piston). Hình 2.16. Kiểm tra độ côn và ô van xy lanh động cơ 1NZ TOYOTA VIOS. Ví dụ: Động cơ 5S FE ta sử dụng một thước đo hình trụ, đo khoan xy lanh đường kính tại các vị trí D1(A), D2(B), và D3 (C) trong các lực đẩy và trục hướng dẫn. Tiêu chuẩn đường kính: STD Đánh dấu "1". 87,000 - 87,01 mm (3,4252-3,4256 in.) Đánh dấu "2". 87,010 - 87,020 mm (3,4256-3,4260 in.) Đánh dấu "3". 87,020 - 87,030 mm (3,4260-3, 464 in.) Tối đa đường kính: STD 87,23 mm (3,4342.) O / S 0,50 87,73 mm (3,4350 Trong.) Nếu đường kính lớn hơn so với tối đa, rebore tất cả 4 xy lanh. Nếu cần thiết, thay thế các khối xy lanh. Ví dụ: Động cơ 1NZ TOYOTA VIOS. Ta kiểm tra các lỗ khoan: - Sử dụng một thước đo hình trụ, đo khoan xy lanh đường kính tại vị trí A và B ở cả hai lực đẩy trục hướng. Bên trong đường kính tiêu chuẩn: 75,000 đến 75,013 mm (2,9528 để 2,9533 in.) - Tính toán sự khác biệt giữa tối đa đường kính và đường kính tối thiểu của 4 đo giá trị. Sự khác biệt giới hạn: 0,10 mm (0,0039.) Nếu sự khác biệt là lớn hơn giới hạn, thay thế lần thứ hình trụ khối. 53 b. Sửa chữa xi lanh - Xy lanh bị cào xước nhẹ thì dùng giấy nhám mịn đánh bóng đi dùng tiếp. - Xy lanh bị mòn côn, ôvan thì doa lại theo cốt sửa chữa. - Xy lanh đã hết cốt sửa chữa thì phải thay mới. - Xy lanh còn dùng lại phải cạo gờ trên miệng xy lanh. Sửa chữa xy lanh là doa xy lanh đến kích thước sửa chữa rồi đánh bóng, cũng có thể chỉ đánh đánh bóng. Doa xy lanh Khi doa nhiều lần, đường kính xy lanh đạt đến kích thước giới hạn, đối với xy lanh liền thì có thể ép thêm vào một sơ mi xy lanh để có được kích thước ban đầu. Khi ép xy lanh cần chú ý độ dôi là (- 0,05 ÷ - 0,12) mm và có độ bóng bề mặt tiếp xúc cao. Đánh bóng xy lanh Đánh bóng xy lanh nhằm mục đích đạt được độ chính xác về kích thước và độ bóng cao, sao khi doa xong cần phải đánh bóng hoặc chi đánh bóng cho loại kích thước trung gian. Đánh bóng cần chú ý các yêu cầu sau: Ví dụ: Máy đánh bóng 3A833 quy phạm đánh bóng là: tốc độ tiếp tuyến của đá mài (60 ÷ 70) m/phút, tốc độ lên xuống của đá mài (10 ÷ 20) m/phút. Đánh bóng thô dùng đá mài có độ hạt (120 ÷ 180) độ cứng đá mài M2, C1. Đánh bóng tinh dùng đá mài có độ hạt (240 ÷280) độ cứng đá mài M1, C1. Trước khi mài xong cần phải đảm bảo độ đồng tâm của đá mài và tâm của xy lanh. Các thông số Động cơ Diesel Động cơ xăng Vòng quay của trục dao doa (vòng/phút) 80 ÷ 120 315 ÷ 450 Chiều sâu cắt (mm) 0,05 ÷ 0,10 0,05 ÷ 0,20 Bước tiến của dao doa (mặt máy) 0,05 ÷0,15 0,05 ÷ 0,20 Loại dao doa BK2; BK3 BK3; BK6 54 Hình 2.17. Hành trình đá mài đánh bóng xy lanh động cơ. a. Đúng qui định; b. Hình trống; c. Hình phiễu; Quãng đường chạy của đá mài ra khỏi xy lanh k = (1/3)m là tốt. Nếu k = (1/3)m thì sau khi đánh bóng hai đầu loe ra. Nếu k = (1/3)m thì sau khi đánh bóng hai đầu nhỏ lại, giữa phình ra (hình trống) như hình 4.4 , vì vậy ta chọn hành trình đá mài là H được điều khiển tự động nhơ các mấu gạt trên máy đánh bóng là: H = L + 2K – m. Trong đó : H- Hành trình của đá mài (m). L- Chiều dài của xy lanh (mm). K- Quãng đường chạy rà của đá mài (mm). m- Chiều dài của đá mài (mm). Chất làm mát của đánh bóng xy lanh là nhiên liệu Diesel (có pha thêm 10 15% dầu AK-15) nhằm tăng độ bóng khi đánh bóng. Cần thường xuyên kiểm tra độ hở giữa piston và xy lanh bằng panme và đồng hồ so. 1.4. Các te 1.4.2. Nhiệm vụ: Để chứa dầu bôi trơn và che kín phần dưới của động cơ. 1.4.2. Cấu tạo: Đáy thường được dập bằng thép hoặc đúc bằng hợp kim nhôm. Phía dưới đáy có lỗ xả dầu (đậy kín bằng bulông) đáy bắt chặt với thân bằng các bulông, giữa có đệm làm kín tránh chảy dầu 55 Hình 2.18. Các te 1.4.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng - Đáy dầu bị móp, bẹp, rạn nứt, nguyên nhân: do va chạm trong quá trình làm việc. Hậu quả: làm chảy dầu bôi trơn, gây thiếu dầu bôi trơn cho động cơ. - Bề mặt lắp ghép bị cong, vênh, nguyên nhân: tháo lắp không đúng kỹ thuật, do sử dụng lâu ngày. Hậu quả: làm chảy dầu bôi trơn gây lãng phí dẫn tới hư hỏng hoặc gây phá huỷ động cơ. - Gioăng đệm bị rách hỏng, nút xả dầu chờn ren, nguyên nhân: động cơ làm việc lâu ngày trong điều kiện không tốt. Hậu quả: làm chảy dầu bôi trơn gây lãng phí dẫn tới hư hỏng hoặc gây phá huỷ động cơ. 1.4.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa - Quan sát để phát hiện các hư hỏng của các te. - Các te bị móp bẹp thì dùng búa nhựa nắn lại. - Các te bị rạn, nứt có thể hàn đắp rồi gia công lại. - Mặt lắp ghép của các te bị vênh thì phải nắn lại cho phẳng. - Nút sả dầu bị trờn ren thì hàn đắp rồi làm lại ren mới. - Các gioăng đệm bị hỏng rách hoặc đã sử dụng lâu ngày thì phải thay mới. * Các te (Đáy máy) - Sau khi tháo các te phải được rửa và lau sạch sẽ. - Quan sát để phát hiện các hư hỏng của các te. 56 - Các te bị móp bẹp thì dùng búa nhựa nắn lại. - Các te bị rạn, nứt có thể hàn đắp rồi gia công lại. - Mặt lắp ghép của các te bị vênh thì phải nắn lại cho phẳng. - Nút sả dầu bị trờn ren thì hàn đắp rồi làm lại ren mới. - Các gioăng đệm bị hỏng rách hoặc đã sử dụng lâu ngày thì phải thay mới. 2. Nhóm chi tiết chuyển động 2.1. Nhóm piston 2.1.1. Piston 2.1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại a. Nhiệm vụ: Cùng với xy lanh và nắp xy lanh tạo thành buồng đốt, tiếp nhận áp lực của chất khí giãn nở ở thời kỳ sinh công truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu, nhận lực quán tính của trục khuỷu để dịch chuyển trong xy lanh, thực hiện các hành trình làm việc khác của động cơ. Piston của động cơ hai kỳ đơn giản còn làm nhiệm vụ đóng mở các cửa phân phối. 2.1.1.2. Cấu tạo Piston: Hình 2.19. Piston. A- Đỉnh piston; B- Đầu piston; C- Thân piston; D- Lỗ lắp chốt piston; 57 Piston có dạng hình trụ tròn, rỗng, kín một đầu, piston được chia làm ba phần: Đỉnh piston, đầu piston và thân piston. - Đỉnh piston A là phần tiếp xúc trực tiếp với khí cháy. Đỉnh có thể phẳng, lồi, lõm. Đỉnh phẳng dùng ở động cơ xăng 4 kỳ, đỉnh lõm thường dùng ở động cơ Diesel. Phần lõm của đỉnh tạo nên sự xoáy lốc trong xy lanh giúp cho hỗn hợp được hoà trộn tốt hơn. Đỉnh lồi thường dùng ở động cơ hai kỳ. Trên đỉnh có thể có chỗ khoét lõm để tránh chạm supáp. Đỉnh là nơi chịu nhiệt độ và áp suất lớn. Vì vậy tương đối dày, bên trong có các đường gân vừa tăng độ cứng vừa có tác dụng tản nhiệt. Đối với loại động cơ buồng đốt thống nhất, buồng đốt được cấu tạo ngay trên đỉnh. Vì vậy đỉnh piston rất dày. Các ký hiệu nhóm kích thước, chiều lắp, trọng lượng được ghi trên đỉnh piston. - Phần đầu piston B: là phần ép sát, có các rãnh để lắp vòng găng, thường có từ (2 ÷ 4) rãnh vòng găng hơi ở phía trên và (1 ÷ 2) vòng găng dầu ở phía dưới. Các rãnh vòng găng dầu có lỗ thoát dầu. Rãnh vòng găng hơi trên, cùng là rãnh chịu áp suất và nhiệt độ cao nhất, có thể được làm trên một vòng kim loại tốt ép ở đầu piston. Rãnh vòng găng của động cơ hai kỳ có chốt định vị miệng vòng găng. - Thân piston: là phần hướng dẫn chuyển động của piston và lắp chốt piston. Hình 2.20. Các dạng đỉnh piston. a) Đỉnh bằng; b,c) Đỉnh lồi; d,e,f,g,h) Đỉnh lõm; 58 Phần trên của thân piston có lỗ lắp chốt piston, hai bên lỗ có rãnh vòng để lắp vòng hãm chốt. Phần piston ở hai đầu lỗ chốt hơi lõm vào để giảm trọng lượng, ma sát và tạo thành hốc chứa dầu bôi trơn. Lỗ chốt có thể khoan hơi lệch so với mặt phẳng đối xứng của piston để giảm va đập. Hình 2.20 a. Thân piston. a) Đỉnh bằng; b,c) Đỉnh lồi; d,e,f,g,h) Đỉnh lõm; Để tránh kẹt, piston ở một số động cơ (thường là động cơ xăng) có rãnh (rãnh nhiệt) hình chữ T hoặc kích thước thân piston lớn hơn kích thước đầu pisrton. Thân piston có dạng hình ô van (trục nhỏ trùng với đường tâm lỗ trục) khi động cơ làm việc phần đầu piston tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn, giãn nở nhiều hơn: Phần lỗ lắp chốt, lượng kim loại sẽ giãn nở nhiều hơn. Do đó piston có dạng hình trụ tròn. Thân piston có thể được cắt vát để tránh va chạm với đối trọng. Phần thân piston của động cơ Diesel thường có thêm một vòng găng dầu, cuối piston có cạnh gạt dầu 1 và gờ tăng độ cứng 8. Đỉnh piston cũng có nhiều loại như ở hình 2.20. Theo kích thước phần thân piston, piston cũng được phân nhóm giống như xy lanh. Ngoài ra, piston còn được phân nhóm theo kích thước của lỗ lắp chốt. Ví dụ: piston của động D - 240 được phân thành hai nhóm theo đường kính của lỗ chốt. Nhóm Ký hiệu Đường kính lỗ chốt 1 Sơn đen ở đầu vấu piston 38 2 Sơn vàng 38-0.01-0,16 Do điều kiện làm việc, yêu cầu vật liệu làm piston phải nhẹ, ít giãn nở, truyền nhiệt tốt và chịu được mài mòn. 59 Vật liệu thường dùng để đúc piston là hợp kim nhôm, hợp kim nhôm nhẹ, truyền nhiệt tốt nhưng có nhược điểm là hệ số giãn nở lớn ở một số động cơ tốc độ thấp piston được đúc bằng gang. 2.1.1.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng Trong quá trình làm việc, piston thường có các hiện tượng hư hỏng sau: - Đỉnh piston bị cháy rỗ, nứt thủng, do chịu nhiệt độ và áp suất cao của khí cháy, chịu sự ăn mòn của nhiên liệu và khí cháy. Lỗ lắp chốt piston bị mòn, do chịu ma sát và va đập với chốt piston. Piston bị bám muội than. - Thân bị mòn côn, ô van, nguyên nhân: + Lực ngang. + Do ma sát với xy lanh. + Chất lượng dầu bôi trơn kém. + Thiếu dầu bôi trơn. + Làm việc lâu ngày. Hậu quả: làm cho piston chuyển động không vững vàng trong xy lanh gây va đập. - Thân bị cào xước, nguyên nhân: + Dầu có cặn bẩn. + Xéc măng bị bó kẹt trong xylanh. Hậu quả: Mài mòn nhanh giữa xy lanh và piston. - Rạn nứt, nguyên nhân: + Nhiệt độ cao. + Thay đổi nhiệt độ đột ngột. Hậu quả: không an toàn khi làm việc. - Mòn côn, ôvan lỗ bệ chốt, nguyên nhân: Do va đập với chốt piston. Hậu quả: làm cho tốc độ mòn nhanh, gõ chốt khi động cơ làm việc. - Rãnh lắp xéc măng bị mòn rộng, rãnh trên bị mòn nhiều nhất, nguyên nhân: do va đập giữa xéc măng và rãnh piston. Hậu quả: + Làm cho sục dầu lên buồng đốt. Lọt khí. - Đỉnh piston bị cháy rỗ, ăn mòn hóa học, nguyên nhân: do tiếp xúc với sản vật cháy. Hậu quả: Bám muội than, nhanh gây kích nỗ. - Piston bị vỡ, nguyên nhân: + Do chất lượng chế tạo kém + Do tháo lắp không đúng kỹ thuật. Hậu quả: 60 + Làm cho động cơ không làm việc được. + Phá hủy các chi tiết khác. - Piston bị bó kẹt trong xylanh, nguyên nhân: + Piston bị bó kẹt khi làm việc. + Do khe hở giữa xylanh và piston quá nhỏ. Hậu quả: làm cho động cơ không làm việc được. 2.1.1.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Phương pháp kiểm tra piston Trước khi kiểm tra ta cần vệ sinh piston, gồm các công việc sau đây: - Dùng dao cạo, cạo sạch muội than bám trên đỉnh piston (hình 2.21a). - Dùng dung môi hòa tan và bàn chải làm sạch kỹ piston (hình 2.21b) - Dùng dụng cụ chuyên dùng hoặc xéc măng gẫy làm sạch rãnh lắp xéc măng (hình 2.21c). a) b) c) Hình 2.21. Kiểm tra làm sạch piston. - Đo đường kính pít tông Dùng pan me đo ngoài để đo đường kính phần đáy thân piston, sau đó so sánh với kích thước tiêu chuẩn. Khi kiểm tra độ mòn mòn cần phải kiểm tra khe hở giữa piston và xilanh, nếu khe hở vượt quá giới hạn cho phép thì công suất của động cơ sẽ giảm, khi làm việc có tiếng gõ không bình thường (gõ xilanh). Khe hở cho phép giữa piston và xilanh không được vượt quá 0,34mm trên một 100mm đường kính xilanh. 61 Hình 2.22. Đo đường kính dẫn hướng của Piston. - Dùng mắt quan sát các vết cào xước, cháy rỗ, rạn nứt, mội than. - Khe hở dầu của piston và xy lanh là: Động cơ Đường kính Piston Khe hở dầu tiêu chuẩn 4A – F 80.93 – 80.96 mm 0.06 – 0.08 mm 4A – GE 80.89 – 80.92 mm 0.10 – 0.12 mm 2AZ – FE 88.469 – 88.479 mm 0.21 – 0.044 mm - Cách đo khe hở giữa piston và xilanh như sau: Lắp ngược piston (không có xéc măng) vào xilanh, dùng căn lá có chiều dày thích hợp, chiều dài 200mm, rộng 13mm cắm vào giữa piston và xilanh (cắm ở mặt piston không xẻ rãnh vuông góc với lỗ chốt piston), rồi dùng cân lò xo kéo với một lực 2 - 3,5kg, nếu kéo được căn lá ra là đạt yêu cầu, độ chênh lệch về lực kéo giữa các xilanh không được quá 1kg. Nếu cắm căn lá vào lỏng chứng tỏ khe hở quá lớn, piston bị mòn. 62 a ) b) c) Hình 2.23. Đo khe hở giữa piston và xilanh Hình 2.24. Đo đường kính lỗ chốt Piston. 2.1.2. Chốt piston 2.1.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại Nhiệm vụ: chốt piston là chi tiết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, là khớp quay giữa piston và đầu nhỏ thanh truyền. 2.1.2.2. Cấu tạo: Chốt piston là một trục trụ nhỏ, có bề mặt được gia công cứng. Khi chuyển động cùng piston, chốt piston tham gia gây lực quán tính cùng piston. Để giảm trọng lượng của chốt, người ta thường chế tạo chốt có dạng hình trụ rỗng. 63 Hình 2.25. Các dạng chốt piston. Trong thực tế lắp ráp chốt piston vào đầu nhỏ thanh truyền và piston có ba kiểu lắp ráp. Hình 2.26. Các phương pháp lắp chốt piston. a- Lắp cố định chốt với lỗ đầu trên thanh truyền. b- Lắp cố định chốt với lỗ; c - Lắp bơi; - Lắp kiểu bơi là kiểu lắp để cho chốt quay tự do trong lỗ chốt và đầu nhỏ thanh truyền. Phương pháp này đơn giản trong tháo lắp nhưng yêu cầu chế tạo phải rất chính xác nhưng khả năng mòn của chốt là đều, khi lắp ráp phải dùng vòng chắn tránh chốt rơi ra ngoài, trên ô tô máy kéo ngày nay hầu hết dùng phương phương pháp lắp ghép này. - Lắp cố định chốt với lỗ còn lắp lỏng chốt trong đầu nhỏ thanh truyền, kiểu lắp ráp này gây khả năng mòn của chốt piston là không đều nhau nên ít dùng. - Lắp cố định chốt với đầu nhỏ thanh truyền còn lắp lỏng chốt piston với lỗ chốt piston, kiểu này cũng gây mòn không đều cho chốt piston nên ít dùng. 2.1.2.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng 64 Trong quá trình làm việc, chốt pit tông thường có các hiện tượng hư hỏng sau: Chốt pit tông làm việc trong điều kiện tải trong thay đổi, bôi trơn kém và nhiệt độ cao, do đó chốt pit tông chóng bị mòn thành hình côn và hình ô van - Mòn ở vị trí lắp ghép với đầu nhỏ thanh truyền, nguyên nhân: do ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc. Hậu quả: + Làm tăng khe hở lắp ghép. + Khi làm việc gây va đập gọi là gõ ắc. - Mòn ở vị trí lắp ghép với lỗ bệ chốt piston, nguyên nhân: do ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc. Hậu quả: làm tăng khe hở lắp ghép và gây va đập trong quá trình làm việc. - Chốt piston bị cào xước bề mặt, nguyên nhân: dầu bôi trơn có cặn bẩn, tạp chất. Hậu quả: làm mòn nhanh các chi tiết. - Chốt piston bị nứt gẫy, nguyên nhân: do chất lượng chế tạo không đảm bảo, sự cố động cơ. Hậu quả: làm động cơ không thể hoạt động được. 2.1.2.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Phương pháp kiểm tra. Dùng dưỡng so đường kính lỗ bệ chốt để xác định đường kính trong của lỗ Hình 2.27. Đo đường kính chốt Piston. - Đo đường kính chốt piston bằng dụng cụ panme. Từ đó xác định được khe hở dầu giữa chốt piston và lỗ bệ chốt. 65 Hình 2.28. Kiểm tra độ kín khít giữa chốt và lỗ của Piston. - Dùng mắt quan sát các vết cào xước, cháy rỗ, rạn nứt. - Dùng dưỡng so đo đường kính lô đầu nhỏ thanh truyền (hình 5.3c). - Đường kính tiêu chuẩn của chốt piston; Đường kính tiêu chuẩn của lỗ đầu nhỏ thanh truyền; Khe hở dầu của chốt piston và lỗ đầu nhỏ thanh truyền là: Động cơ 4A – GE 2AZ – FE Đường kính chốt Piston 20.006 – 20.012 mm 21.997 – 22.006 mm Khe hở dầu tiêu chuẩn 0.004 – 0.008 mm 0.005 – 0.011 mm Đường kính lỗ đầu nhỏ 20.012 – 20.022 mm 22.005 – 22.014 mm Động cơ 2AZ – FE Đường kính lỗ chốt Piston 22.001 – 22.010 mm Đường kính chốt Piston 21.997 – 22.006 mm Khe hở dầu tiêu chuẩn 0.001 – 0.007 mm b. Phương pháp sửa chữa Trường hợp xilanh phải mài doa hoặc piston trong xilanh quá lỏng, piston bị nứt vỡ hoặc hư hỏng nặng, rãnh xéc măng bị mòn quá mức, lỗ chốt piston bị mòn quá kích thước sửa chữa lớn nhất thì phải thay piston. Khi thay pit tông cần căn cứ vào đường kính xi lanh để chọn pit tông. Kích thước tăng lớn của pit tông có 6 mức là 0,25; 0,50, 0,75; 1,00; 1,25; và 1,50mm. Các kích thước tăng lớn đều có ghi rõ trên đỉnh pit tông 66 Khi thay từng piston tốt nhất dùng loại piston có nhãn hiệu tương tự. Khe hở giữa piston thay mới với thành xilanh phải như các xilanh khác. Độ ô van của piston mới thay so với các piston khác chênh lệch nhau không quá 0,075mm. Nếu dùng piston cũ thì phải kiểm tra chiều sâu và chiều cao của các rãnh xéc măng xem có phù hợp với các xéc măng mới không, lỗ chốt piston phù hợp không. Trọng lượng piston mới thay phải bằng trọng lượng piston cũ và không được vượt quá trọng lượng cho phép. Khi thay cả bộ piston, trọng lượng các piston phải bằng nhau, những piston có đường kính lớn hơn 85mm, trọng lương giữa các piston chênh lệch nhau cho phép không vượt quá 15 gam, những piston có đường kính nhỏ hơn 85mm, thì trọng lượng chênh lệch không quá 9 gam. Nếu vượt quá giới hạn cho phép không nhiều, có thể dũa bớt một ít ở mặt đầu trong piston để giảm bớt trọng lượng . 2.1.3. Xéc măng ( Vòng găng) 2.1.3.1.Nhiệm vụ xéc măng. Bao kín buồng đốt không cho khí thể lọt xuống cacte để khỏi ảnh hưởng đến công suất và dầu bôi trơn khỏi bị phá hủy. - Là chi tiết trung gian để truyền nhiệt từ piston ra thành xi lanh rồi ra nước hoặc không khí làm mát cho động cơ. - Đưa dầu nhờn cho thành xi lanh (xéc măng khí) và gạt dầu về (xéc măng dầu) không cho dầu xục lên buồng đốt của động cơ. 2.1.3.2. Cấu tạo. Hình 2.29. Xéc măng trên động cơ 67 * Vòng găng dầu (xéc măng dầu): Khi động cơ làm việc dầu bôi trơn được vung lên để bôi trơn cho mặt gương xy lanh và được vòng găng gạt trở về đáy máy. Vòng găng dầu không gạt hết dầu và lại bơm dầu vào buồng đốt, vì vậy phải có vòng găng dầu lắp trên rãnh vòng găng dầu của piston. - Vòng găng dầu cũng là một vòng kim loại đàn hồi hở miệng như vòng găng hơi, vòng găng dầu có hai loại: loại đơn và loại kép. -Vòng găng dầu đơn. Tiết diện lớn hơn vòng găng hơi, ở giữa có lỗ và các rãnh thoát dầu Hình 1.10 Kết cấu xéc măng dầu. a,b) Thể hiện rãnh thoát dầu; c) Thể hiện tiết diện; d) Xéc măng dầu tổ hợp; e) Có lò xo hình sóng; - Vòng găng dầu loại kép: gồm hai vòng lắp trên một rãnh, giữa hai vòng là các khe thoát dầu. Một số vòng găng dầu của động còn có thêm hai vòng phụ là vòng đàn hồi hướng tâm và vòng đàn hồi hướng trục. Đặc điểm chung của vòng găng dầu là bề mặt tiếp xúc với xy lanh nhỏ và có các khe thoát dầu. Khi làm việc cạnh của vòng găng gạt dầu qua các khe (lỗ) ở vòng găng và ở rãnh vòng găng về lại đáy máy. Hình 2.30. Kết cấu xéc măng dầu đơn và tổ hợp. 68 Tiết diện vòng găng (hình 2.31) có thể là hình chữ nhật, hình vuông, hình thang, hình cắt bậc . Hình 2.31. Kết cấu xéc măng hơi. a) Vòng găng hở miệng; b) Tiết diện vòng găng hình chữ nhật; c) Tiết diện vòng găng hình thang; d,e) Tiết diện vòng găng hình vát ngoài và vát trong; g) Miệng cắt thẳng; h) Miệng cắt vát; i) Miệng cắt bậc; Tiết diện hình chữ nhật đơn giản, dễ chế tạo nhưng khả năng bao kín kém. Tiết diện hình thang diện tích tiếp xúc với xy lanh giảm áp suất ép vòng găng vào xy lanh tăng, bao kín tốt nhưng chế tạo khó. Tiết diện cắt bậc khi làm việc vòng găng uốn cong có tác dụng như tiết diện hình thang đồng thời các cạnh tì vào thành rãnh piston tăng được độ kín sát và làm cho vòng găng không bị xê dịch. Miệng vòng găng: Có thể cắt thẳng (hình 2.31g) cắt vát (hình 2.31h) hoặc cắt bậc (hình 2.31e) miệng cắt bậc và cắt vát chế tạo khó khăn hơn miệng cắt thẳng nhưng ít lọt khí hơn và giảm được mài mòn ở miệng vòng găng. Miệng có ghi ký hiệu chỉ chiều lắp là dấu hoặc chữ in hoa, ngoài ra miệng còn có ghi cỡ xéc măng tương ứng với các cốt sửa chữa. 69 Hình 2.32. Các vị trí dấu trên xéc măng. Vòng găng làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ và áp suất cao, mài mòn lớn, vật liệu thường dùng để chế tạo vòng găng là gang. + Vòng găng hơi trên cùng chịu áp suất và nhiệt độ cao nhất gọi là vòng găng nhiệt thường được mạ Crôm (Chrom) có màu sáng cạnh không sắc. + Vòng găng hơi trên tiếp theo làm kín và gạt dầu gọi là vòng găng khí thường có màu tối cạnh sắc. 2.1.3.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng Trong quá trình làm việc, xéc măng thường có các hiện tượng hư hỏng sau: Xéc măng thường bị mòn mặt lưng, mòn chiều cao Độ đàn hồi giảm. Xéc măng bị gãy Tất cả các hiện tượng hư hỏng trên đều làm giảm áp suất nén, tiêu hao dầu bôi trơn, giảm công suất của động cơ do lọt khí và làm mặt gương xi lanh bị cạo xước. * Xéc măng dầu - Ma sát với thành xy lanh, làm cho vòng găng dầu mòn cạnh , nguyên nhân: + Do thiếu dầu bôi trơn. + Hành trình làm việc của piston có lực phức tạp. + Do va đập với rãnh piston. quả: gây hiện tượng lọt dầu. - Xéc măng bị bó kẹt, gẫy, nguyên nhân: + Do nhiệt độ cao, muội than. + Thiếu dầu bôi trơn. Hậu quả: gây hiện tượng cào xước với xy lanh. * Xéc măng khí (vòng găng hơi) Ma sát với thành xy lanh, làm cho vòng găng hơi mòn cạnh. Nguyên nhân: 70 + Do thiếu dầu bôi trơn. + Hành trình làm việc của piston có lực phức tạp + Do va đập với rãnh piston Hậu quả: gây hiện tượng sục khí, lọt dầu, giảm công suất động cơ Xéc măng trên cùng mòn nhiều nhất, nguyên nhân: làm việc trong điều kiện áp suất lớn, nhiệt độ cao, thiếu dầu bôi trơn Hậu quả: làm tăng khe hở miệng, giảm độ kín khít gây va đập giữa xéc măng và rãnh gây sục dầu, lọt khí, giảm công suất động cơ Xéc măng bị bó kẹt, gẫy, nguyên nhân: Do nhiệt độ cao, muội than. Thiếu dầu bôi trơn. Hậu quả: gây hiện tượng sục khí, lọt dầu, giảm công suất động cơ Xéc măng trên cùng mòn nhiều nhất, nguyên nhân: làm việc trong điều Hậu quả: Gây hiện tượng cào xước với xy lanh 2.1.3.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Phương pháp kiểm tra - Kiểm tra khe hở miệng (hình 2.32) -Tháo xéc măng ra khỏi piston, vệ sinh sạch sẽ, cọ rửa bằng dầu Diesel, dùng giẻ sạch lau khô xéc măng, làm sạch lòng xy lanh. - Dùng căn lá, đặt xéc măng vào mẫu hoặc xy lanh mới. - Đặt xéc măng ở đáy xy lanh gần điểm thấp nhất của hành trình xéc măng. Kiểm tra ở một số điểm cần thiết. Hình 2.32. Kiểm tra khe hở miệng của xéc măng. - Giá trị khe hở miệng: Động cơ Loại xéc măng Khe hở tiêu chuẩn Khe hở lớn nhất Xéc măng khí số 1 0.25 – 0.35 mm 1.07 mm 71 4A – F Xéc măng khí số 2 0.15 – 0.30 mm 1.02 mm Xéc măng dầu 0.10 – 0.60 mm 1.62 mm 4A – GE Xéc măng khí số 1 0.25 – 0.47 mm 1.07 mm Xéc măng khí số 2 0.20 – 0.42 mm 1.02 mm Xéc măng dầu 0.15 – 0.52 mm 1.12 m * Kiểm tra khe hở cạnh (chiều cao) (hình 2.33) - Dùng căn lá để kiểm tra. - Giá trị khe hở cạnh là: Xéc măng Khe hở cạnh tiêu chuẩn Xéc măng khí số 1 0.04 – 0.08 mm Xéc măng khí số 2 0.03 – 0.07 mm Hình 2.33. Kiểm tra khe hở cạnh của xéc măng. * Kiểm tra khe hở lưng: (hình 3.34) - Đặt xéc măng vào xy lanh mới có kích thước phù hợp. - Sử dụng chụp có đường kính nhỏ hơn xy lanh (1 ÷ 2) mm đậy lên. - Cho luồng sáng phía dưới đáy xy lanh. - Nếu ta nhìn thấy ánh sáng chứng tỏ lưng xéc măng bị hở. 72 Hình 2.34, Kiểm tra khe hở lưng của xéc măng. - Kiểm tra độ đàn hồi. - Dùng dụng cụ chuyên dùng để kiểm tra của mỗi loại xéc măng. - Độ đàn hồi của xéc măng. Loại xéc măng Độ đàn hồi (Lực tác dụng) Xéc măng khí (60 – 80) N Xéc măng dầu (10 – 80) N b. Phương pháp sửa chữa. Khi xéc măng bị mòn hay hư hỏng thường không sửa chữa mà chỉ thay thế. Các động cơ khi sửa chữa vừa và sửa chữa lớn đều phải thay mới toàn bộ xéc măng. Khi thay mới phải chọn xéc măng đảm bảo các tiêu chuẩn như đường kính, khe hở miệng, khe hở cạnh, lực đàn hồi, độ tròn Đường kính của xéc măng phụ thuộc vào kích thước sửa chữa của pit tông hoặc xi lanh. Nếu khe hở miệng xéc măng lớn quá thì phải thay xéc măng khác. Còn khe hở miệng nhỏ quá thì dùng dũa bằng, mịn để dũa cho vừa. Yêu cầu hai đầu miệng xéc măng phải song song nhau. Nếu khe hở bên quá nhỏ thì có thể sửa chữa bằng cách: đặt xéc măng lên giấy nhám ở trên bàn rà để mài. Nếu khe hở bên không có thì có thể tiện hay phay rãnh rộng hơn. Nếu khe hở lưng nhỏ quá, có thể tiện rãnh xéc măng sâu hơn một ít. Trường hợp khe hở quá lớn cần thay xéc măng. 73 2.2. Nhóm thanh truyền 2.2.1. Thanh truyền 2.2.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại Nhiệm vụ: Thanh truyền là chi tiết trung gian nối piston với trục khuỷu. Thanh truyền nhận chuyển động tịnh tiến qua lại của piston và biến thành chuyển động quay tròn cho trục khuỷu. Nhóm thanh truyền gồm: chi tiết chính là thanh truyền ngoài ra còn có bạc thanh truyền, bu lông thanh truyền. 2.2.1.2. Cấu tạo: Cấu tạo được chia làm 3 phần đầu nhỏ, thân thanh truyền và đầu to: Hình 3.35. Thanh truyền. a. Đầu nhỏ thanh truyền: Có lỗ lắp chốt piston, trong lỗ có bạc lót bằng đồng, đầu nhỏ có xẻ rãnh hoặc lỗ để hứng dầu bôi trơn cho chốt. ở một số động cơ, đầu nhỏ thanh 74 truyền có lỗ phun dầu làm mát piston, có lỗ nhận dầu từ thân lên. Để tăng cường sự cứng vững lỗ đầu nhỏ thường lệch về phía trên và có gân chịu lực. Đa số động cơ, đầu nhỏ được chế tạo liền nhưng cũng có động cơ đầu nhỏ chế tạo hở kẽ khi lắp ráp dùng bu lông vít chặt. b. Thân thanh truyền: Thường có tiết diện hình chữ I, trên bé dưới to, một số động cơ đặc biệt có tiết diện hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn. Một số động cơ dọc theo thân có khoan rãnh dẫn dầu bôi trơn từ đầu to lên đầu nhỏ. Hình 2.36. Các loại tiết diện của thân thanh truyền. c. Đầu to thanh truyền: Là nơi lắp ghép với chốt khuỷu (cổ biên) của trục khuỷu. Đầu to thường gồm hai nửa trên liền thân nửa dưới rời và bắt chặt với nửa trên bằng các bu lông (nửa dưới còn gọi là nắp biên). Mặt phân cách của đầu to có thể vuông góc hoặc nghiêng một góc 450 so với đường tâm thanh truyền cắt nghiêng có tác dụng giảm lực cắt cho bulông thanh truyền và luồn qua xy lanh dễ dàng khi lắp thanh truyền. Ở một số động cơ, đầu to thanh truyền có lỗ phun dầu bôi trơn cho xy lanh 3ил- 130). Sự lắp ghép hai nửa yêu cầu phải chính xác cho nên khi chế tạo xong người ta lắp ghép và doa lại, vì vậy không lắp lẫn nửa dưới thanh truyền. ở một số động cơ đầu dưới thanh truyền liền. Khi làm việc thanh truyền chịu tác dụng nhiều lực thay đổi theo chu kỳ (kéo, uốn, xoắn) vật liệu thanh truyền thường là thép 45 hoặc hợp kim. 2.2.1.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng hư hỏng của thanh truyền * Hiện tượng hư hỏng hư hỏng Trong quá trình làm việc, thanh truyền có thể xẩy ra các hư hỏng sau: - Thanh truyền bị cong, xoắn, rạn nứt. Vết nứt thường xẩy ra ở gần các vị trí lỗ lắp bu lông và lỗ lắp chốt pit tông hay chỗ nối tiếp giữa đầu to và thân thanh truyền - Mòn lỗ lắp bạc đầu to thanh truyền. * Nguyên nhân hư hỏng thanh truyền 75 - Do chịu tác dụng của các lực khí cháy có trị số và hướng luôn luôn thay đổi có tính chất chu kỳ và chịu lực quán tính chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của bản thân thanh truyền. - Do bạc lỏng, tiếp xúc không tốt làm cho bạc bị xoay. 2.2.1.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Phương pháp kiểm tra * Kiểm tra độ mòn mặt bên đầu to thanh truyền Cách kiểm tra: Nếu lớn hơn giá trị cho phép thì thay thanh truyền Hình 2.37. Kiểm tra độ mòn đâu tô thanh truyền * Kiểm tra độ mòn bạc đầu nhỏ thanh truyền Bạc đầu nhỏ thanh truyền có xu hướng mòn dạng elip Đo lỗ bạc bằng dưỡng đo, kiểm tra khe hở so với chốt pit tông, lớn quá giá trị cho phép thì thay bạc * Kiểm tra thanh truyền bị cong, xoắn: Có thể kiểm tra bằng các phương pháp sau: - Bằng dụng cụ chuyên dùng (hình 20 - 31) - Lấy bạc đầu to ra...nén trong buồng đốt - Cùng với bơm cao áp vòi phun đảm bảo quá trình phun nhiên liệu được bắt đầu nhanh và dứt khoát. b. Yêu cầu . - Quá trình phun nhiên liệu phải đảm bảo phun tơi xương, áp suất phun phải lớn hình dạng tia phun phải phù hợp với buồng cháy. Vì chất lượng phun nhiên liệu ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượn động cơ. - Thời điểm phun và lưu lượng phun nhiên liệu phải phù hợp với từng chế độ tải trọng của động cơ. - Lượng phun nhiên liệu phải đồng đều với các xy lanh. - Do vòi phun làm việc với áp suất lớn, đầu vòi phun tiếp xúc trực tiếp với khí cháy vì vậy yêu cầu vòi phun phải có độ bền cao, phải được gia công chính xác, phải dễ dàng cho việc sửa chữa thay thế và phải có gí thành thấp Vòi phun là một trong các chi tiết làm việc trong điều kiện rất nặng nề vì đầu vòi phun tiếp xúc trực tiếp với khí cháy trong xilanh. Vì vậy đối với vòi phun phải đảm bảo các yêu cầu: độ bền cao, dễ thay thế và sửa chữa, gía thành thấp. c. Phân loại : - Căn cứ vào việc đóng mở lỗ tia phun của bộ đôi kim phun người ta chia ra hai loại sau: + Kim phun hở: Loại này kim phun không đóng kín lỗ tia phun ở đót kim sau khi kết thúc phun nhiên liệu. Loại này hiện ít dùng + Kim phun kín: Loại này có kim đóng kín lỗ phun ở đót kim sau khi kết thúc phun nhiên liệu,. Với loại này đót kim có loại 1 lỗ và nhiều lỗ (Từ 2 đến 6 lỗ), - Căn cứ vào cấu tạo của kim phun của bộ đôi kim phun người ta chia ra hai loại sau: + Vòi phun kín có chốt: Loại này ở đầu kim phun có một chuôi hình trụ (hoặc hình côn) ló ra ngoài lỗ phun đóng kín lỗ phun (Hình a,c), nhờ có chuôi nên lỗ phun không bị nghẹt do đóng muội than. Với loại nầy áp suất phun thấp (120 -150 kg/cm2) , thường sử dụng cho động cơ có buồng cháy phụ. loại này thường chỉ có 1 lỗ tia phun và thay đổi góc chùm tia phun tùy theo độ mở của kim phun. Loại này hiện nay ít dùng 297 + Vòi phun kín có kim: Loại này ở đầu kim phun có một mặt côn để đóng kín lỗ phun. Với loại nầy áp suất phun cao (210 -250 kg/cm2). loại này có 1 lỗ tia phun hoặc nhiều lỗ tia phun. Loại này hiện nay được dùng rộng rãi trên ô tô, máy kéo Hình 5.1: Bộ đôi Kim phun kín 2.3.3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc a. Cấu tao. Hình 5.2: Cấu tạo vòi phun 298 1- Đót kim; 2- Kim phun; 3- Khâu nối ( nắp chụp); 4- Chốt ép; 5- Thân vòi phun; 6- Lò xo ép; 7- Vít chỉnh; 8- Đai ốc đường dầu hồi; 9- Đai ốc lắp đương dầu cao áp; 10- khoang dầu cao áp Trên đót kim phun có 1 hoặc nhiều lỗ tia phun tùy theo từng loại động cơ, đường kính các lỗ tia phun từ 0,25-0,35 mm. Kim phun được lắp trong đót kim, trên kim phun có 2 mặt côn. Mặt côn ở phía trên để nâng kim phun lên đưới áp lực của nhiên liệu có áp xuất cao khi phun nhiên liệu. Mặt côn phía dưới để đóng kín các lỗ tia phun khi kết thúc phun nhiên liệu. Đót kim phun được bắt chặt với thân vòi phun bằng đai ốc. - Lò xo luôn đẩy cho kim phun đóng kín các lỗ tia phun vứi một áp xuất nhất định. Sức căng của lò xo được điều chỉnh bằng chiều dầy các tấm đệm hoặc vít. - Trong thân vòi phun có các đường dẫn nhiên liệu đên từ BCA. Một lượng nhỏ nhiên liệu lọt qua kim và đót kim phun theo đường dầu hồi trở về thùng chứa b. Nguyên lý hoạt động . Trước khi phun: Nhiên liệu từ bơm cao áp theo đường dầu đến vào vòi phun nằm ở khoang chứa dầu, lúc này áp suất dầu nhỏ hơn lực căng lò xo nên ép bề mặt côn bên dưới kim phun đóng kín các lỗ tia phun dầu không chảy qua lỗ phun. Phun nhiên liệu: Nhiên liêu với áp suất cao do bơm cao áp cung cấp lỗ trên đai ốc đường dầu 9 đi vào đường dầu trên vòi phun xuống khoang dầu cao áp 10 bao quanh phần hình nón của kim phun. Do áp suất nhiện liệu cao thắng được áp lực nén của lò xo trên kim phun và đẩy nâng kim phun lên mở lỗ phun nhiên liệu vào buông đốt của động cơ. Kết thúc phun : Khi bơm cao áp không cung cấp áp suất trong đường ống cao áp, áp suất trong khoang 10 giảm xuống tức thời, lúc này lò xo 6 đẩy van kim 2 đi xuống đóng kín lỗ phun nhiên liệu kết thúc quá trình phun. Nhiên liệu hồi: Trong quá trình phun một phần nhiện liệu qua khe hở giữa kim phun và đót kim để làm trơn đót kim, lượng nhiên liệu này được đi lên qua khe hở thanh đẩy 4 vào khoang lò xo 6 đến đai ốc đường dầu 8 về thùng chứa. 299 Hình 6.3: Nguyên lý làm việc của vòi phun 2.3.3.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng. - Lượng phun giảm, động cơ làm việc yếu. - Mòn ở đầu côn gây phun rớt, động cơ có khói đen, có thể gây tắc lỗ phun, công suất động cơ giảm, dầu diesel lọt xuống buồng đốt. - Tắc lỗ phun: do đóng muội, làm cho qui luật phân bố tia nhiên liệu không đúng, gây tiêu hao nhiên liệu tăng, máy nóng, công suất giảm, động cơ làm việc không ổn định. - Lò xo kim phun yếu, gãy do mỏi: Gây khói đen, máy yếu, máy nóng, đóng muội. - Kim bị kẹt: do lâu không sử dụng, lọc kém, động cơ không nổ được. - Hở giữa vòi phun và nắp máy: do đệm đồng không đủ đàn hồi, động cơ yếu. * Đặc điểm hư hỏng của vòi phun có chốt. - Chốt dẫn hướng tia phun mòn (Góc phun lúc mới (150 – 17)0, khi mòn tăng lên (600 70)0 làm giảm hành trình tia phun nhiên liệu không cháy hết động cơ có khói đen - Mặt vát đóng kín bị mòn: làm giảm độ kín,nguyên nhân do va đập giữa kim phun và cối kim phun, nhiên liệu có bột mài phóng qua với tốc độ cao.Tác hại làm kim phun đóng không kín có hiện tượng dò rỉ nhiên liệu, nhỏ rọt, cháy, kẹt cối kim phun. - Phần dẫn hướng mòn: Nhiên liệu rò rỉ về ống dầu thừa nhiều, giảm lượng nhiên liệu cung cấp,áp suất giảm. * Đặc điểm hư hỏng của vòi phun không chốt. - Mòn mặt vát đóng kín (tương tự như vòi phun có chốt) - Phần dẫn hướng bị mòn. - Lỗ phun bị tắc kẹt do đó làm mất số lượng tia phun. b. Kiểm tra làm sạch 300 - Làm sạch các chi tiết sau khi đã tháo rời bằng dầu Diesel, chú ý không dùng vải để lau chi tiết, Thao tác nhẹ nhàng tránh trầy xước Làm sạch van kim bằng miếng gỗ Hình 5.7. Làm sạch kim phun - Kiểm tra kim phun và cối kim phun xem có bị mòn xước, cháy rỗ, hư hỏng không Nếu các điều kiện trên không đảm bảo hãy thay thế cặp kim phun. Hình 5.8. Kiểm tra c. Sửa chữa - Bộ đôi kim phun bị mòn, xước nguyên nhân do làm việc lâu ngày, nhiên liệu bẩn. Kiểm tra sơ bộ bằng mắt hoặc dùng kính lúp. Bề mặt bộ đôi kim phun bị mòn xước phải thay mới. Mặt côn dưới của kim phun đóng không kín các lỗ tia phun thì rà trực tiếp với đót kim bằng bột rà mịn sau đó rà bóng bằng dầu bôi trơn. - Các lỗ tia phun bị tắc do đóng muội than phải dùng dây kim loại mềm để thông - Kim phun bị kẹt trong đót do nhiên liệu bẩn phải tháo rửa sạch bằng nhiên liệu sau đó rà trực tiếp kim với đót kim 301 - Lò xo bị yếu hoặc gẫy phải thay mới - Ty đẩy kim phun bị biến dạng phải thay mới - Các lỗ ren bị hỏng cần ta rô lại -Các đệm làm kín nếu bị biến dạng cần thay mới 2.3.4. Bộ tăng áp động cơ 2.3.4.1. Nhiệm vụ, yêu cầu 2.3.4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 2.3.4.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa 2.3.5. Bầu lọc, đường ống dẫn và thùng nhiên liệu 2.3.5.1. đường ống dẫn và thùng nhiên liệu a. Nhiệm vụ. Thùng chứa nhiên liệu dùng để chứa một lượng nhiên liệu cần thiết cho sư làm việc của động cơ, kích thươc của thung lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào công suất và tính năng hoạt động cuả động cơ. Nói chung thùng chứa nhiên liệu phải có dung tích sao cho có thể chứa nhiên liệu cho động cơ làm việc tối thiểu 8 giờ đến 16 giờ đối với máy thi công cơ giới .Đối với ôtô thì dung tích chứa của thùng phải đảm bảo chứa đủ nhiên liệu cho xe chạy được tối thiểu 200  300 km. b. Cấu tạo Hình 2.1 Cấu tạo thùng chứa nhiên liệu và bầu lọc. Miệng thùng dùng để rót nhiên liệu vào thùng, bên trong có lưới để lọc bụi bẩn. Miệng thùng được đậy kín bằng nắp, phía trên có van không khí để điều hoà áp suất trong thùng với áp suất khí trời (do nhiên liệu trong thùng cạn dần hoặc khi nhiệt độ trong thùng tăng 36 lên làm áp suất trong thùng tăng).Vì vậy đáy thùng được làm lõm để lắng cặn bẩn, nước và nút để xả cặn. 302 Nhiên liệu từ thùng tới bơm sau đó đi theo các ống dẫn bằng đồng tới các vòi phun. Phần cuối của ống làm dài hơn và bắt chặt với đầu nối bằng đai ốc. Ống hút nhiên liệu trong thùng (Ống muống) phải đặt cao hơn đáy thùng từ 6 - 10cm để tránh hút cặn bẩn lên hệ thống cung cấp nhiên liệu. Nếu thùng chứa đặt cao hơn động cơ phải bố trí van thoát để đóng mở. Nếu thùng chứa đặt thấp hơn động cơ phải có van chặn bố trí nơi bầu lọc sơ cấp ngăn không cho dầu về khi máy ngừng làm việc. c. Hư hỏng thùng chứa nhiên liệu: - Tắc lỗ thông hơi nắp thùng chứa nhiên liệu do bụi bẩn - Thùng nhiên liệu bị rò rỉ, nứt, thủng, móp, méo do va chạm mạnh, sử dụng lâu ngày d. Kiểm tra độ kín hơi của thùng nhiên liệu. Tra bọt xà phòng lên bề mặt thùng nhiên liệu và nén không khí có áp suất khoảng 29 kpa (0.3 kgf/cm²) từ ống xả khí nén. e. Bảo dưỡng sửa chữa. - Kiểm tra mức nhiên liệu trong thùng chứa nếu thiếu phải đổ thêm . - Các đường dẫn , mối ghép, đầu tuy ô - Kiểm tra xem thùng chứa có bị dò rỉ nhiên lịêu không. - Thường xuyên vệ sinh nắp thùng chứa và xả cặn đáy thùng - Các vết nứt thủng nhẹ, tiến hành súc rửa thùng nhiên liệu bằng nước nóng (hết mùi dầu) sau đó hàn hơi kín và sửa nguội. - Thùng bị nứt vỡ móp méo nhiều thì thay thùng mới. 2.3.5.2. Bầu lọc và a. Nhiệm vụ. Các bầu lọc trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel có nhiệm vụ lọc sạch tất cả các cặn bẩn các tạp chất và nước có trong nhiên liệu. Trong dầu disel có lẫn tạp chất và nước cứng chúng có thể phá hỏng các chi tiết của bơm cao áp và vòi phun. Do đó các bầu lọc phải đảm bảo tách toàn bộ nước và tạp chất cơ học có trong nhiên liệu trước khi chúng được cung cấp đến bơm cao áp. Vì các chi tiết chính của hệ thống cung cấp nhiên liệu như bộ đôi xilanh piston bơm cao áp, van triệt hồi, kim phun nhiên liệu được chế tạo rất chính xác, do đó những hạt cặn bẩn trong nhiên liệu chưa lọc sạch sẽ làm cào xước các chi tiết đó rất nhanh. Nước bẩn trong nhiên liệu sẽ làm cho nhiên liệu không cháy được khi phun vào buồng đốt và làm cho piston bơm bị kẹt trong xilanh bơm cao áp gây nên hư hỏng. b. Phân loại : - Tuỳ theo mức độ lọc tạp chất cơ học người ta chia bầu lọc ra thành hai loại : - Bầu lọc thô. - Bầu lọc tinh. 303 - Theo vật liệu chế tạo phần tử lọc trong bầu lọc người ta chia bầu lọc ra thành các loại. - Các phần tử lọc là các tấm lọc bằng kim loại xếp lại - Phần tử lọc bằng sợi bong; Phần tử lọc bằng giấy c. Bầu lọc thô nhiên liệu: Để lắng lọc nước và lọc những cặn bẩn có kích thước lớn (0,07-0,08 mm) có trong nhiên liệu trước khi vào bơm thấp áp. Bầu lọc thô nhiên liệu gồm có 3 bộ phận chủ yếu là thân bầu lọc, nắp bầu lọc, phần tử lọc. Trên nắp bầu lọc có các đường nhiên liệu vào và dường nhiên liệu ra. Nắp và thân bầu lọc được liên kết vứi nhau bằng bu lông. Lõi lọc là một khung bằng kim loại có nhiều lỗ, bên ngoài quấn sợi bông hoặc lồng các tấm lọc bằng kim loại Khi động cơ làm việc, nhiên liệu được hút từ thùng chứa qua ống dẫn vào khoảng trống giữa thân và lõi lọc. Những tạp chất cơ học có kích thước lớn được giữ lại ở bề mặt ngoài lõi lọc sau đó lắng xuống đáy vỏ bầu lọc. Nhiên liệu sạch qua lớp sợi bông của lõi lọc lên nắp bầu lọc qua đường ra, ống dẫn lên bơm chuyển vận. Hình. 2.3. Bầu lọc thô của hệ thống cung cấp nhiên Diesel (a) Bầu lọc phần tử lọc bằng sợi bông (b) Bầu lọc phần tử lọc là các tấm lọc bằng kim loại; (c) và (d)- Bầu lọc lắng. A. Đường nhiên liệu vào; B. Đường nhiên liệu ra 1,2. Phần tử lọc; 3. Vỏ lọc; 4. Van xả cặn; 5. Trục phần tử lọc; 6. Nắp bầu lọc; 7. Phễu lắng d. Bầu lọc tinh nhiên liệu: 304 Để lọc sạch những cặn bẩn có kích thước nhỏ trước khi vào bơm cao áp và vòi phun. Hình 2.4. Bầu lọc tinh của hệ thống cung cấp nhiên Diesel (a). Lọc bằng chỉ bố; (b). Lọc bằng giấy xốp; (c). Lọc hai cấp 2- Ruột lọc; 3,8- Phần tử lọc; Đệm; 5,10- Vỏ lọc; 6- Lò xo; 7- Van xả gió; 9- Vỏ phần tử lọc; 11- Van xả cặn 38 A- Ống dẫn nhiên liệu vào; B- Ống nhiên liệu ra.. Bầu lọc tinh nhiên liệu gồm có 3 bộ phận chủ yếu là thân bầu lọc, nắp bầu lọc, phần tử lọc. Trên nắp bầu lọc có các đường nhiên liệu vào và dường nhiên liệu ra. Nắp và thân bầu lọc được liên kết với nhau bằng bu lông. Lõi lọc là một khung bằng kim loại có nhiều lỗ, bên ngoài quấn sợi len dạ hoặc lồng bằng giấy lọc. Khi động cơ làm việc, nhiên liệu được bơm chuyển vận đẩy qua ống dẫn vào khoảng trống giữa thân và lõi lọc. Những tạp chất cơ học nhỏ được giữ lại ở bề mặt ngoài lõi lọc sau đó lắng xuống đáy vỏ bầu lọc. Nhiên liệu sạch qua lớp sợi hoặc giấy lọc của lõi lọc lên nắp bầu lọc qua đường ra, ống dẫn lên bơm cao áp. e. Các hư hỏng hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa 3.5.1. Các hư hỏng thường găp Các bầu lọc thường bị tắc, bẩn trong quá trình làm việc dẫn đến thiếu nhiên liệu hoặc không cung cấp nhiên liệu đến BCA được f. Phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa: Bầu lọc nhiên liệu phải được xả cặn ở đáy hàng ngày và xúc rửa sau 5.000 km xe chạy. Nếu các lõi lọc tắc bẩn phải thay mới. Khi xúc rửa bầu lọc hoặc thay lõi lọc cần lưu ý các doăng đệm, nếu hỏng phải thay mới. - Sau khi thay lõi lọc và lắp hoàn chỉnh bầu lọc, lắp các ống dẫn nhiên liệu, nới lỏng vít xả không khí, mở van thùng nhiên liệu, bơm tay nhiên liệu lên bầu lọc và tiến hành xả sạch không khí trong hệ thống (Xả e) 305 * Đối với loại bầu lọc giấy dùng một lần để thay lõi lọc ta làm như sau - Dùng dụng cụ chuyên dùng tháo bầu lọc cũ ra khỏi động cơ. - Bôi lên giăng đệm của bầu lọc mới một ít dầu động cơ. - Lắp bầu lọc mới vào động cơ vặn chặt bầu lọc bằng tay khi nào thấy nặng tay thì dùng dụng cụ chuyên dùng vặn thêm 3/4-1 vòng nữa là được. i. Kiểm tra bầu lọc - Trực giác quan sát đường ống dẫn nhiên liệu thấp áp và các chỗ nối nếu thấy nhiên liệu chảy ra thì đường ống dẫn đó bị nứt và các mối ghép ren bị hở. Vệ sinh sạch các đường ống, thay thế các ống nứt, siết chặt các vị trí hở. - Quan sát xem các đường ống có bị móp , bẹp hay không - Quan sát ta thấy bầu lọc có bị nứt vỡ không k. Sửa chữa. - Đối với ống nhựa nếu bị nứt, thủng, vật liệu biến chất ta thay mớ - Đối với ống bằng cao su tổng hợp bị nứt, thủng, vật liệu biến chất ta thay mớ - Đối với ống bằng đồng + Nếu các đầu nối bị mòn ta thay đầu nối khác,đường ống bị gãy, nứt, thủng ta hàn lại bằng hàn hơi. + Có thể dùng cách làm loe đầu các đoạn ống lắp thêm hai đầu cắt của ống cần phải thẳng và nhẵn nếu không sẽ bị dò rỉ nhiên liệu, sau đó cũng làm loe hai đầu ống đó bằng dụng cụ nong.Rồi dùng đoạn nối (hình 2.10) để bắt chặt chỗ lắp. 2.3.6. Hệ thống phun dầu bơm cao áp điều khiển điện tử 2.3.6.1. Khái quát chung. EFI Diesel là gì? (Electronic Fuel Injection Diesel). ECU (Electronic Control Unit) phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau. Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun để đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn động các bộ chấp hành. 306 Hình 1. Mô tả hoạt động của hệ thống EFI Diesel. Hệ thống EFI Diesel điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểmphun bằng điện tử để đạt đến một mức tối ưu. Làm như vậy, sẽ đạt được các ích lợi sau đây: - Công suất của động cơ cao - Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp - Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp - Giảm lượng xả khói đen và trắng - Tăng khả năng khởi động 2.3.6.2. Sơ lược về và phận loại hệ thống. Hệ thống điều khiển động cơ Diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với động cơ xăng. Sở dĩ như vậy là vì bản thân động cơ Diesel thải ra ít chất độc hơn nên áp lực về vấn đề môi trường lên các nhà sản xuất ô tô không lớn. Hơn nữa, do độ êm dịu không cao nên Diesel ít được sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian đầu, các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển bơm cao áp bằng điện trong các hệ thống EDC (Electronic Diesel Control). Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhưng có thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc bằng điện tử. Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới, hệ thống 307 Common rail với việc điều khiển kim phun bằng điện đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi + Có hai loại hệ thống Diesel EFI (Electronic Fuel Injection): - Diesel EFI loại thông thường và Diesel EFI loại phân phối * Phân loại hệ thống phun dầu điện tử 2.3.6.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc a. Diesel EFI loại thông thường. Hệ thống này sử dụng các cảm biến để phát hiện góc mở của bàn đạp ga và tốc độ động cơ và ECU (Electronic Control Unit) để xác định lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu. 308 Những cơ cấu điều khiển dùng cho quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên hệ thống Diesel loại cơ khí. Hình 2. Diesel EFI loại thông thường. b. Sơ đồ hệ thống Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm cao áp phân phối khiểu VE (VE EDC) tương tự như ở hệ thống Diesel điều khiển cơ khí, nhiên liệu cao áp được tạo ra từ bơm và được đưa đến từng kim phun nhờ ống cao áp nhưng việc điều khiển thời điểm và lưu lượng phun được ECU quyết định thông qua việc điều khiển hai van điện từ là TCV (Timing Control Valve) và SPV (SPill Valve). Hình 3. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel VE- EDC. 309 Hình 4. Vị trí các bộ phận trên ôtô. b. Hoạt động của hệ thống 310 Hình 5. Hoạt động của hệ thống nhiên liệu Diesel VE- EDC. Nhiên liệu được bơm cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên liệu rồi được dẫn vào bơm để tạo áp suất rồi được bơm đi bằng píttông cao áp ở bên trong máy bơm cao áp. Quá trình này cũng tương tự như trong máy bơm động cơ diezel thông thường. Nhiên liệu ở trong buồng bơm được bơm cấp liệu tạo áp suất đạt mức (1.5 - 2.0) Mpa. Hơn nữa, để tương ứng với những tín hiệu phát ra từ ECU, SPV sẽ điều khiển lượng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu (thời gian bắt đầu phun) 2.3.6.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa 2.3.7. Hệ thống phun dầu COMMAN RAIL 2.3.7.1. Khái quát các chức năng hệ thống Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun. Lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi người lái xe, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằng ECU và các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó. Sau đó ECU sẽ điều khiển các kim phun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu Common Rail có các chức năng sau: a. Chức năng chính : Chức năng chính là việc điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm diu mà còn tiết kiệm nhiên liệu. b. Chức năng phụ. 311 Chức năng phụ của hệ thống là điều khiển vòng kín và vòng hở, không những giảm độ độc hại của khí thải và lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn làm tăng tính an toàn, sự thoải mái và tiện nghi. Ví dụ như hệ thống luân hồi khí thải (EGR- exhaust gas recircalation), điều khiển turbo tăng áp, điều khiển ga tự động và thiết bị chống trộm. c. Chức năng hạn chế ô nhiễm. +Thành phần hỗn hợp và tác động đến quá trình cháy: So với động cơ xăng, động cơ diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn (nhiệt độ sôi cao), nên việc tạo hỗn hợp hòa khí không chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt đầu cháy, mà còn trong suốt quá trình cháy. Kết quả là hỗn hợp không đồng nhất. Động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ nghèo, mức tiêu hao nhiên liệu, muội than, CO, HC sẽ tăng lên nếu không đốt cháy ở chế độ nghèo hợp lý. Tỉ lệ hòa khí được quyết định bởi các thông số : - Áp suất phun. - Thời gian phun. - Kết cấu lỗ tia. - Thời điểm phun. - Vận tốc dòng khí nạp. - Khối lượng không khí nạp. Tất cả các đại lượng trên đều ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải. Nhiệt độ quá trình cháy quá cao và lượng ôxy nhiều sẽ làm tăng lượng NOx. muội than sinh ra khi hỗn hợp quá nghèo. +Hệ thống hồi lưu khí thải ( EGR ). Khi không có EGR, khí NOx sinh ra vượt mức quy định về khí thái, ngược lại muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn. eGR là một phương pháp để giảm lượng NOx sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen. Điều này có thể thực hiên rất hiệu quả với hệ thống Common rail với tỉ lệ hòa khí mong muốn đạt được nhờ vào áp suất phun cao. Với EGR, một phần của khí thải được đưa vào ống nạp ở chế độ tải nhỏ của động cơ. Điều này không chỉ làm giảm lượng Oxy mà còn làm giảm hiệu quả của quá trình cháy và nhiệt độ cực đại. kết quả là làm giảm lượng NOx. Nếu có quá nhiều khí thải được nạp lại (quá 40% thể tích khí nạp), thì khói đen, CO và HC sẽ sinh ra nhiều cũng như tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu Oxy. +Ảnh hưởng của việc phun nhiên liệu. Thời điểm phun, đường đặc tính phun, sự phun sương tơi của nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải. +Thời điểm phun. Nhờ vào nhiệt độ quá trình thấp hơn, phun nhiên liệu trễ làm giảm lượng NOx. Nhưng nếu phun quá trễ thì lượng HC sẽ tăng và tiêu hao nhiên liệu sẽ nhiều hơn, và 312 khói đen sinh ra ở chế độ tải lớn. Nếu thời điểm phun chỉ lệch đi 1o khỏi giá trị lí tưởng thì lượng NOx có thể tăng lên 5%. Ngược lại thời điểm phun sai lệch hơn 2o thì có thể làm cho áp suất đỉnh tăng lên 10 bar, trễ đi 2o có thể làm tăng nhiệt độ khí thải thêm 20oC. Với các yếu tố cực kì nhạy cảm nêu trên, ECU cần phải điều chỉnh thời điểm phun chính xác tối đa. +Sự phun sương tơi nhiên liệu. Nhiên liệu được phun sương tơi tốt thúc đẩy hiệu quả hòa trộn giữa không khí và nhiên liệu. Nó đóng góp vào việc giảm HC và khói đen trong khí thải. Với áp suất phun cao và hình dạng hình học tối ưu của lỗ tia kim phun giúp cho sự phun sương tơi nhiên liệu tốt hơn. Để ngăn ngừa muội than, lượng nhiên liệu phun ra phải được tính dựa vào lượng khí nạp. Điều này đòi hỏi lượng khí nạp phải nhiều hơn từ 10 - 40 % 2.3.7.2. Cấu tạo của hệ thống Hình 6.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ. 1. Cảm biến đo gió; 2. ECU; 3. Bơm cao áp; 4. Ống phân phối; 5. Kim phun; 6. Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 7. Cảm biến nhiệt độ nước; 8. Bộ lọc nhiên liệu; 9. Cảm biến bàn đạp ga. Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng : - Khối cấp dầu thấp áp : Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và đường dầu hồi. - Khối cấp dầu cao áp : Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun ( ống rail, ống chia chung), các tyo cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun. 313 - Khối cơ – điện tử : các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU ( nếu có), vòi phun, các van điều khiển nạp ( còn gọi là van điều khiển áp suất rail ) Hình 6.3. Sơ đồ chung của hệ thống. 1. Thân bơm cao áp; 2. Pít tông bơm cao áp; 3. Bơm cấp nhiên kiệu; 4. Đường nhiên liệu áp suất cao đến rail; 5. Van điều khiển áp suất cao; 6; Ống phân phối (Common rail) 7. Van PCV; 8. Cảm biến áp suất nhiên liệu; 9. Bộ giới hạn áp suất; 10. Vòi phun; 314 11. Hộp ECU; 12. Hộp EDU; 13. Các cảm biến trên động cơ; 14 Loc dầu; 15 Thùng nhiên liệu. b. Chức năng các bộ phận chính: - Kim Phun Injector. (Cơ cấu chấp hành) điều khiển nhất kim lên xuống nhờ cuộn solenoi. Nhận tín hiệu phun bằng tín hiệu XUNG từ hộp ECU or EDU or ECM tùy hãng sản xuất. - Bộ tích ap suất nhiên liệu ( Ống RAIL) có thể tích áp suất dầu lên tư 800 - 1750 bar. - Bơm Cao áp. (High pressure Pump) Cơ cấu chấp hành - Cơ cấu cảm biến: Cảm biến tốc độ số vòng quay động cơ ( Cảm biến cốt máy) Crankshaft sensor or Engine seped sensor. Cảm biến vị trí cốt cam hay vị trí piston TDC sensor. Cảm biến áp suất và nhiệt độ không khí nạp Air pressure/ temperature sensor. Cảm biến áp suất và nhiệt độ dầu Oil pressure/ temperature sensor. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Coolant temperature sensor. Cảm biến áp suất ống rail Fuel pressure sensor.... - Van Solenoi điều tiết áp suất áp suất nhiên liệu qua ống rail. Pressure control solenoid valve. Cơ cấu chấp hành. - Hộp ECU Electronic control unit. Cơ cấu điểu khiển. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển: + Áp suất dần trong dàn áp suất; + Lượng dầu vào bơm cao áp; + EDU có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ ECU và chuyển dòng điện có điện áp 12V từ ác quy thành dòng có điện áp 150v đến các vòi phun. 2.3.7.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết chính a. Bơm cao áp. * Cấu tạo 315 Hình 6.4. Hình dạng bên ngoài của bơm cao áp. Bơm cao áp tạo áp lực cho nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1350 bar. Nhiên liệu được tăng áp này sau đó di chuyển đến đường ống áp suất cao và được đưa vào bộ tích nhiên liệu áp suất cao có hình ống. Bơm cao áp được lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ như ở hệ thống nhiên liệu của bơm phân phối loại cũ. Nó được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng tốc độ động cơ, nhưng tối đa là 3000 vòng/phút) thông qua khớp nối (coupling), bánh răng xích, xích hay dây đai có răng và được bôi trơn bằng chính nhiên liệu nó bơm. Tùy thuộc vào không gian sẵn có, van điều khiển áp suất được lắp trực tiếp trên bơm hay lắp xa bơm. Bên trong bơm cao áp, nhiên liệu đựơc nén bằng 3 pít tông bơm được bố trí hướng kính và các pít tông cách nhau 120o. Do 3 pít tông bơm hoạt động luân phiên trong 1 vòng quay nên chỉ làm tăng nhẹ lực cản của bơm. Do đó, ứng suất trên hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ. Điều này có nghĩa là hệ thống Common Rail đặt ít tải trọng lên hệ thống truyền động hơn so với hệ thống cũ. Công suất yêu cầu để dẫn động bơm rất nhỏ và tỉ lệ với áp suất trong ống phân phối và tốc độ bơm. Đối với động cơ thể tích 2 lít đang quay ở tốc độ cao, thì áp suất trong ống phân phối đạt khoảng 1350 bar, bơm cao áp tiêu thụ 3.8 kW 316 Hình 6.5. Cấu tạo cơm cao áp. 1. Trục dẫn động; 2. Đĩa cam lệch tâm; 3. Thành phần bơm với pít tông bơm; 4. Buồng chứa của thành phần bơm; 5. Van hút; 6. Van ngắt; 7. Van xả; 8. Tấm nêm; 9. Nhiên liệu áp suất cao đến ống trữ; 10. Van điều khiển áp suất cao; 11. Van bi; 12. Đường dầu về; 13. Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận; 14. Van an toàn; 15. Đường nhiên liệu áp suất thấp đưa đến bơm Hình 6.6. Mặt cắt ngang bơm cao áp. * Nguyên lý làm việc. Hình 6.7. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp. Đối với dòng nhiên liệu của bơm cao áp, thì píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra như mô tả ở hình bên trái. Do đó píttông A và B chuyển nhiên liệu vào ống phân phối lần lượt hút vào và bơm nhiên liệu ra. 317 Hình 6.8. Nguyên lý hoạt động của các pít tông bơm cao áp. Hai cụm píttông đặt đối diện nhau được dẫn động bởi cam bên trong qua các con lăn. Cam trong được dẫn động bởi động cơ qua đai cam. Phần trong của cam bên trong có hình êlip tiếp xúc với con lăn. Khi cam bên trong quay, nó làm cho píttông tịnh tiến qua lại, và việc hút và bơm nhiên liệu sinh ra sẽ tạo ra áp suất. Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch. Cam vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pít tông kia đi xuống hoặc ngược lại đối với hướng đi xuống. Đối với bơm cao áp, pít tông B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi pít tông A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào. Ngược lại, khi pít tông A được đẩy lên để nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông B được kéo lên để hút nhiên liệu lên. 318 b. Bơm tiếp vận (Bơm cung cấp). Bơm tiếp vận bao gồm một bơm bằng điện với lọc nhiên liệu, hay một bơm bánh răng. Bơm hút nhiên liệu từ bình chứa và tiếp tục đưa đủ lượng nhiên liệu đến bơm cao áp 319 Hình 6.9. Cấu tạo và vị trí của bơm tiếp vận trong hệ thống. Hình 7.10. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bánh răng ăn khớp trong. c. Van điều khiển áp suất (pressure control valve). * Cấu tạo. Van điều khiển áp suất giữ cho nhiên liệu trong ống phân phối có áp suất thích hợp tùy theo tải của động cơ. - Nếu áp suất trong ống quá cao thì van điều khiển áp suất sẽ mở ra và một phần nhiên liệu sẽ trở về bình chứa thông qua đường ống dầu về. - Nếu áp suất trong ống thấp thì van điều khiển áp suất sẽ đóng lại và ngăn khu vực áp suất cao (high pressure stage) với khu vực áp suất thấp (low pressurestage) Hình 6.12. Cấu tạo van điều khiển áp suất cao. Van điều khiển áp suất được gá lên bơm cao áp hay ống phân phối. Để ngăn cách khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp, một lõi thép đẩy van bi vào vị trí đóng kín. Có hai lực tác dụng lên lõi thép: lực đẩy xuống dưới bởi lò xo và lực điện từ. Nhằm bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh. 320 Van điều khiển áp suất được điều khiển theo hai vòng: - Vòng điều khiển đáp ứng chậm bằng điện dùng để điều chỉnh áp suất trung bình trong ống. - Vòng điều khiển đáp ứng nhanh bằng cơ dùng để bù cho sự dao động lớn của áp suất. * Nguyên lý làm việc. Hình 6.13. Hoạt động của van - Khi van điều khiển áp suất chưa được cung cấp điện: áp suất cao ở ống hay tại đầu ra của bơm cao áp được đặt lên van điều khiển áp suất một áp suất cao. Khi chưa có lực điện từ, lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xo làm cho van mở và duy trì độ mở tuỳ thuộc vào lượng nhiên liệu phân phối. - Khi van điều khiển áp suất được cấp điện: Nếu áp suất trong mạch áp suất cao tăng lên, lực điện từ sẽ được tạo ra để mở van bi. Khi đó van sẽ mở ra và được giữ ở trạng thái mở cho đến khi lực áp suất dầu cân bằng với lực d. Ống tích áp (ống phân phối). Ngay cả khi kim phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống vẫn phải không đổi. Điều này thực hiện được nhờ vào sự co giãn của nhiên liệu. áp suất nhiên liệu được đo bởi cảm biến áp suất trên ống phân phối và được duy trì bởi van điều khiển áp suất nhằm giới hạn áp suất tối đa là 1500 bar. 321 Hình 6.14. Ống phân phối 2.3.7.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa