Tài liệu Bài giảng động cơ đốt trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ------------------------ BÀI GIẢNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TS. Phùng Minh Lộc ThS. Nguyễn Thái Vũ (cập nhật) Lưu hành nội bộ Nha Trang – Năm 2017 CHƯƠNG 1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I-TỔNG QUAN 1.1. Khái niệm, phân loại và lịch sử phát triển Động cơ đốt trong là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay ở tất cả các lĩnh vực: giao thông vận tải (đường bộ, đường thuỷ, đường sắt, hàng không...), nông nghiệp, xây dựng, công nghiệp, quốc phòng... Tổng công suất của nó chiếm khoảng 90% toàn bộ công suất mọi nguồn năng lượng tạo ra trên thế giới. Căn cứ vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta phân chia động cơ nhiệt thành hai: động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Ở động cơ đốt trong, nhiên liệu được đốt cháy bên trong không gian công tác động cơ. Ở động cơ đốt ngoài, nhiên liệu được đốt cháy trong lò đốt riêng biệt để cấp nhiệt cho môi chất công tác (MCCT), sau đó MCTC được dẫn vào không gian công tác của động cơ, tại đó MCCT dãn nở để chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng. Theo cách phân loại như trên thì các loại động cơ có tên thường gọi như: động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ piston quay, động cơ piston tự do, động cơ phản lực, tuabin khí… đều có thể xếp vào nhóm động cơ đốt trong. Tuy nhiên theo quy ước, thuật ngữ “động cơ đốt trong” (internal combustion Engine) thường được dùng chỉ loại động cơ có cơ cấu truyền lực kiểu piston thanh truyền - trục khuỷu, trong đó piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh động cơ. Các loại động cơ khác thường được gọi bằng các tên riêng, ví dụ: động cơ piston quay (rotary engine), động cơ phản lực (jet engine), tuabin khí (gas tuabin). Động cơ đốt trong được phân loại theo các tiêu chí khác nhau như bảng 1.1. Động cơ đốt cháy bằng tia lửa – loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa được sinh ra từ nguồn nhiệt bên ngoài không gian công tác của xylanh. Có thể gặp những kiểu động cơ đốt cháy bằng tia lửa với các tên gọi khác như: động cơ Otto, động cơ carburetor, động cơ phun xăng, động cơ đốt trong cưỡng bức, động cơ hình hành hỗn hợp cháy từ bên ngoài, động cơ xăng, động cơ gas .v.v. Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt cháy bằng tia lửa thường là nhiên liệu lỏng dễ bay hơi như: xăng, cồn, benzol, khí hóa lỏng… Trong các loại nhiên liệu kể trên thì nhiên liệu xăng là sử dụng phổ biến nhất từ thời kỳ đầu phát triển động cơ cho đến nay. Động cơ diesel – là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu tự đốt cháy khi được phun vào buồng đốt chứa khí nén có áp suất và nhiệt độ cao. Động cơ 4 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston. Động cơ 2 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 2 hành trình của piston. Tóm tắt về lịch sử động cơ đốt trong bao gồm những sự kiện đáng chú ý như sau: Những động cơ đốt trong đầu tiên không có kỳ nén, hỗn hợp không khí/nhiên liệu được thổi vào động cơ đầu kỳ nạp. Khác biệt chủ yếu giữa động cơ hiện đại và động cơ nguyên thủy là thêm kỳ nén hỗn hợp trong xi lanh. 1 Bảng 1.1: Phân loại động cơ đốt trong Tiêu chí Phân loại - Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ bay hơi như: xăng, cồn, Loại nhiên benzol… liệu - Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bay hơi như: gas oil, mazout… - Động cơ chạy bằng khí đốt. - Động cơ đốt cháy bằng tia lửa Phương pháp đốt cháy - Động cơ diesel - Động cơ semidiesel - Động cơ 4 kỳ Cách thực hiện CTCT - Động cơ 2 kỳ - Động cơ không tăng áp Phương pháp nạp khí - Động cơ tăng áp mới - Động cơ một hàng xylanh Đặc điểm kết cấu - Động cơ Hình sao, Hình chữ V, W, H… - Động cơ có một hàng xylanh thẳng đứng, ngang, nghiêng. - Động cơ thấp tốc, trung tốc và cao tốc Theo tính năng - Động cơ công suất nhỏ, vừa và lớn - Động cơ cơ giới đường bộ Theo công dụng - Động cơ thủy - Động cơ máy bay - Động cơ tĩnh tại  1206: Al-Jazari giới thiệu cơ cấu chuyển đổi chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến.  1509: Leonardo da Vinci mô tả động cơ không có kỳ nén.  1673: Christiaan Huygens thực hiện động cơ không có kỳ nén.  17th century: Nhà phát minh người Anh Samuel Morland sử dụng thuốc súng để chạy bơm nước, phôi thai của động cơ đốt trong.  1780: Alessandro Volta chế tạo một súng điện đồ chơi trong đó một tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp hydrogen không khí.  1794: Robert Street chế tạo động cơ không kỳ nén mà nguyên lý hoạt động cử nó thống trị gần một thế kỷ.  1806: Kỹ sư người Thụy Sĩ François Isaac de Rivaz chế tạo một động cơ đốt trong chạy bằng hỗn hợp hydrogen và oxygen.  1823: Samuel Brown được cấp bằng sáng chế về động cơ đốt trong đầu tiên dùng trong công nghiệp. Đó là động cơ không kỳ nén mà Hardenberg gọi là "chu trình Leonardo".  1824: Nhà vật lý người Pháp Sadi Carnot thiết lập lý thuyết nhiệt động học của động cơ nhiệt lý tưởng. Lý thuyết này cho thấy cần bổ sung kỳ nén để tăng mức chênh lệch giữa nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp của môi chất công tác.  1826: Samuel Morey người Mỹ được cấp bằng sáng chế về động cơ "ga hay hơi" không kỳ nén. 2  1838: William Barnet người Anh được cấp bằng sáng chế về động cơ đầu tiên có kỳ nén trong xi lanh.  1854: Hai người Ý Eugenio Barsanti và Felice Matteucci được cấp bằng phát minh về động cơ đốt trong làm việc hiệu quả đầu tiên nhưng không đưa ra sản xuất.  1856: Pietro Benini thực hiện một mẫu động cơ Barsanti-Matteucci 5HP. Sau đó thực hiện tiếp những động cơ khác có công suất lớn hơn với 1 hay 2 xi lanh được sử dụng thay cho động cơ hơi nước.  1860: Jean Joseph Etienne Lenoir (1822–1900) người Bỉ chế tạo động cơ đốt trong chạy bằng ga tương tự như động cơ hơi nước nằm ngang tác động kép có xy lanh, piston, thanh truyền, bánh đà và gas thay thế cho hơi nước. Đây là động có đốt trong đầu tiên được sản xuất với số lượng lớn.  1862: Nhà phát minh người Đức Nikolaus Otto thiết kế động cơ không kỳ nén với piston tự do tác động gián tiếp và hiệu suất cao hơn của nó chiếm lĩnh phần lớn thị trường động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ chạy bằng khí thắp.  1870: Tại Vienna, Siegfried Marcus lắp động cơ chạy xăng đầu tiên lên xe.  1876: Nikolaus Otto, cùng với Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach, đã phát triển động cơ 4 kỳ theo chu trình Otto. Tuy nhiên tòa án Đức không công nhận phát minh của ông bao trùm mọi động cơ nén trong xi lanh ngay cả đối với động cơ 4 kỳ, và sau phán quyết đó, động cơ nén trong xi lanh trở thành phổ biến.  1879: Karl Benz, được cấp bằng phát minh về chiếc động cơ đốt trong của ông, động cơ 2 kỳ chạy bằng ga, dựa trên ý tưởng của Nikolaus Otto về động cơ 4 kỳ. Sau đó Benz đã thiết kế động cơ 4 kỳ riêng của ông và được lắp đặt trên ô tô và ô tô này đã trở thành chiếc ô tô đầu tiên chạy bằng động cơ đốt trong.  1882: James Atkinson phát minh động cơ làm việc theo chu trình Atkinson. Động cơ Atkinson có một kỳ sinh công đối với mỗi vòng quay với thể tích nạp và giãn nở khác nhau nhờ vậy hiệu suất động cơ cao hơn hiệu suất chu trình Otto.  1891: Herbert Akroyd Stuart phát triển động cơ chạy bằng dầu và giao quyền chế tạo cho công ty Anh Hornsby. Đó là động cơ đầu tiên khởi động nguội nén và đánh lửa. Năm 1892, họ lắp đặt những chiếc động cơ đầu tiên ở trạm bơm. Trong cùng năm đó, kiểu động cơ thử nghiệm tự cháy do nén đã được tiến hành nghiên cứu. .  1892: Rudolf Diesel phát triển động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot sử dụng bột than làm nhiên liệu.  1893 ngày 23 tháng 2: Rudolf Diesel được cấp bằng phát minh cho chiếc động cơ Diesel của mình.  1896: Karl Benz phát minh động cơ kiểu "boxer", đó là động cơ đối xứng nằm ngang trong đó các piston đến điể chết trên cùng lúc vì vậy tính cân bằng được đảm bảo.  1900: Rudolf Diesel giới thiệu động cơ Diesel sử dụng dầu đậu phộng (lạc).  1900: Wilhelm Maybach thiết kế một động cơ ô tô ở Hãng Daimler Motoren Những cải tiến lịch sử của động cơ đốt trong: Động cơ 4 kỳ Chu trình hoạt động diễn ra trong 2 vòng quay trục khuỷu, trải qua 4 giai đoạn: hút, nén, nổ, xả. So với động cơ 2 kỳ, loại 4 kỳ cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu, độ bền, công suất, mô-men và đặc biệt là khí thải. Tuy nhiên nó đắt và phức tạp hơn Nạp cưỡng bức bằng turbin tăng áp 3 Chúng giúp động cơ nhỏ tạo ra công suất lớn. Không tăng kích thước động cơ mà vẫn tạo công suất lớn đồng nghĩa với tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, nhược điểm là khó chế tạo và turbin chỉ phát huy công dụng khi cánh đạt tốc độ cao. Phun xăng điện tử và phun xăng trực tiếp trong động cơ xăng Bộ chế hòa khí dần được thay bằng hệ thống phun xăng với ưu thế: việc hòa trộn nhiên liệu đạt hiệu quả hơn, động cơ dễ khởi động ngay cả trong thời tiết lạnh, phản ứng nhanh với những thay đổi ở chân ga. Hệ thống này phức tạp, giá thành cao. Phun xăng trực tiếp là sự kế thừa của hệ thống phun xăng điện tử. Xăng được đưa trực tiếp vào buồng đốt để tăng hiệu suất và công suất. Đưa trục cam lên nắp xi lanh và công nghệ van biến thiên Đưa trục cam lên nắp xi-lanh giúp cơ cấu phân phối khí nhỏ gọn, tạo điều kiện cho việc bố trí thêm nhiều xu-páp. Tăng tiết diện lưu thông, tức là khí nạp và xả tốt hơn. Công nghệ van biến thiên, thực chất là thay đổi thời gian và hành trình đóng mở xu-páp một linh hoạt theo tốc độ, giúp động cơ nạp, xả khí tối ưu từ đó nâng cao khả năng vận hành đặc biệt khi ở tốc độ thấp. Honda gọi đó là VTEC, Toyota là VVT, còn BMW là Valvetronic. Phun dầu điện tử trong động cơ diesel Công nghệ Hybird Giá nhiên liệu tăng, ý thức môi trường nâng cao, tiêu chuẩn khí thải siết chắt tạo nên một bước ngoặt lớn trong ngành là sự ra đời của xe hybrid. Công nghệ hybrid là sự kết hợp của động cơ đốt trong truyền thống và động cơ điện nhằm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Nhược điểm của xe Hybrid là có chi phí ban đầu lớn. 1.2. Ưu, nhược điểm của động cơ đốt trong : - Ưu điểm: + Hiệu suất có ích e cao, động cơ diesel tăng áp bằng tua bin khí hiện đại có hiệu suất có ích đạt tới e = (0,4 0,52), trong khi đó của máy hơi nước e =(0,09 0,14), của tuabin hơi nước e = (0,02  0,28) và của tuabin khí e không quá 0,3. + Kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ vì toàn bộ chu trình của động cơ đốt trong được thực hiện trong một thiết bị duy nhất. + Khởi động, vận hành, chăm sóc dễ dàng. - Nhược điểm: + Khó khởi động khi có tải. + Khả năng quá tải kém. + Công suất cực đại không cao. + Nhiên liệu đắt và cạn dần trong thiên nhiên. + Ô nhiễm môi trường vì độ độc khí xả và tiếng ồn. Mặc dù vậy, do những ưu điểm kể trên, nên động cơ đốt trong được sử dụng rộng khắp trên các lĩnh vực công nghiệp, nông lâm ngư nghiệp, giao thông vận tải...Do đó, trong vài ba thập niên tới, động cơ đốt trong vẫn là loại động cơ không thể thay thế, do những động cơ khác tuy ưu việt hơn nhưng vì lý do kinh tế và kỹ thuật nên chưa được chế tạo hàng loạt. 1.3. Cấu trúc tổng quát của động cơ đốt trong (hình 1.1) 4 1-Cacte 2-Xilanh 3-Nắp xilanh 4-Piston 5-Thanh truyền 6-Trục khuỷu 7-Xupap 8-Buồng cháy Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo động cơ đốt trong kiểu piston Các bộ phận và hệ thống của ĐCĐT gồm: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Bộ khung động cơ (các bộ phận cố định) Cơ cấu truyền lực Cơ cấu trao đổi khí Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống khởi động, đảo chiều quay Các cơ cấu chỉ báo, tự động điều chỉnh II- NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐCĐT 2.1. Các khái niệm và thuật ngữ thông dụng 2.2.1. Điểm chết trên (ĐCT), Điểm chết dưới (ĐCD) Chuyển động tịnh tiến của piston trong xilanh chuyển thành chuyển động quay của trục khuỷu nhờ cơ cấu thanh truyền (biên) - khuỷu. Khi trục khuỷu quay, piston thực hiện chuyển động tịnh tiến trong xilanh và lần lượt nằm tại điểm gần và xa tâm quay nhất, các vị trí đó được gọi là các điểm chết. Điểm gần tâm quay nhất gọi là "Điểm chết dưới" (ĐCD) và điểm xa tâm quay nhất gọi là "Điểm chết trên" (ĐCT). 2.1.2. Hành trình của piston (S) Hành trình của piston Là khoảng cách piston dịch chuyển từ điểm chết này đến điểm chết kia. Mỗi hành trình của piston tương ứng với góc quay trục khuỷu φ = 1800. 2.1.3. Bán kính quay của trục khuỷu (r) Bán kính quay của trục khuỷu là khoảng cách từ tâm cổ biên tới tâm cổ trục khuỷu. S=2r (S và r là 2 đại lượng không đổi trong một động cơ). 2.1.4. Thể tích công tác của xilanh (Vs) Thể tích công tác của xilanh là thể tích được tạo thành khi piston thực hiện một hành trình: Vs = 3,14.D2S/4. (1 - 1) 5 V V V S §CT §CD §CT §CD a) b) c) Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ đốt trong kiểu piston 2.1.5. Thể tích buồng cháy (Thể tích buồng nén) Vc Thể tích buồng cháy là thể tích xilanh khi piston nằm tại ĐCT. 2.1.6. Thể tích toàn bộ (toàn phần) Va Thể tích toàn bộ là thể tích xilanh khi piston nằm ở ĐCD: Va = Vs + Vc (1 - 2) 2.1.7. Tỷ số nén hình học (ε) Tỷ số giữa thể tích toàn bộ của xilanh với thể tích buồng cháy được gọi là tỷ số nén lý thuyết hay tỷ số nén hình học: ε = Va / Vc (1 - 3) 2.1.8. Môi chất công tác (MCCT) MCCT là chất môi giới dùng để thực hiện quá trình chuyển hoá từ nhiệt năng sang cơ năng trong chu trình thực tế của động cơ đốt trong. Khác với chu trình lý tưởng, trong chu trình thực MCCT là những khí thực mà tính chất lý hoá của nó luôn biến đổi trong suốt chu trình, chúng gồm những thành phần chính: không khí, nhiên liệu và sản phẩm cháy. Ở hành trình nạp, tuỳ thuộc vào phương pháp hình thành hỗn hợp khí mà người ta đưa vào không khí (tạo hỗn hợp bên trong) hoặc hoà khí (tạo hỗn hợp khí bên ngoài). Không khí hoặc hoà khí mới nạp vào được gọi là môi chất mới. Trong hành trình nạp môi chất mới hoà trộn với khí sót (sản phẩm cháy còn sót lại trong xilanh của chu trình trước), tạo nên MCCT trong quá trình nạp. Ở hành trình nén, MCCT không có thay đổi so với quá trình nạp. Ở quá trình cháy, MCCT được chuyển dần thành sản phẩm cháy. Ở hành trình giãn nở và thải, MCCT là sản phẩm cháy. 2.1.9. Quá trình công tác của động cơ Là toàn bộ các hoạt động của động cơ để chuyển hoá nhiệt năng của nhiên liệu khi được đốt cháy bên trong xilanh động cơ thành cơ năng. Các quá trình công tác của động cơ gồm có: quá trình nạp, quá trình nén, quá trình cháy và giãn nở, quá trình thải. 6 2.1.10. Chu trình công tác của động cơ Toàn bộ quá trình liên tục tạo nên sự hoạt động của động cơ và các quá trình lặp lại có tính chu kỳ trong mỗi xilanh được gọi là chu trình công tác. 2.1.11. Đồ thị công chỉ thị Để biểu diễn các quá trình công tác trên động cơ người ta sử dụng hai loại đồ thị công chỉ thị: Đồ thị biến thiên áp suất theo thể tích công tác p = f(V) Đồ thị biến thiên áp suất theo góc quay trục khuỷu (còn gọi là đồ thị công khai triển) p = f(φ ). 2.2. Nguyên lý hoạt động của ĐCĐT 2.2.1.Chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ được thực hiện như sau: 2.2.1.1. Kỳ một - Kỳ hút: Đầu kỳ một, piston còn nằm ở ĐCT. Lúc này trong thể tích buồng cháy Vc còn đầy khí sót của chu trình trước, áp suất khí sót bên trong xilanh cao hơn áp suất khí quyển. Trên đồ thị công, vị trí bắt đầu kỳ một tương ứng với điểm r (hình 1-3a). Khi trục khuỷu quay, thanh truyền làm chuyển dịch piston từ ĐCT đến ĐCD, xupap nạp mở thông xilanh với đường ống nạp. Cùng với sự tăng tốc của piston, áp suất môi chất trong xilanh trở nên nhỏ dần so với áp suất trên đường ống nạp pk (pk = 0,01 - 0,03MPa). Sự giảm áp bên trong xilanh so với áp suất của đường ống nạp tạo nên quá trình nạp (hút) môi chất mới (không khí đối với động cơ diesel hoặc hoà khí đối với động cơ xăng) từ đường ống nạp vào trong xilanh. Trên đồ thị công, kỳ nạp được thể hiện qua đường r-a. áp suất môi chất trên đường nạp có thể bằng áp suất khí quyển pk = 0,1 MPa (động cơ không tăng áp) hoặc lớn hơn áp suất khí quyển tuỳ thuộc mức độ tăng áp (pk = 0,13 - 0,35) MPa (động cơ tăng áp). Hình 1.3: Sơ đồ các quá trình làm việc và đồ thị công p-V của động cơ diesel 4 kỳ a)Kỳ nạp b)Kỳ nén c)Kỳ cháy và giãn nở d)Kỳ thải 2.2.1.2. Kỳ hai - kỳ nén: Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT, các xupap hút và xả đều đóng, môi chất bên trong xilanh bị nén lại. Cuối kỳ nạp, khi piston còn ở tại ĐCD, áp suất môi chất bên trong xilanh pa còn nhỏ hơn pk . Đầu kỳ nén, piston đi từ ĐCD đến ĐCT khi tới điểm m áp suất bên trong xilanh mới đạt tới giá trị pk . Do đó, để hoàn thiện quá trình nạp người ta vẫn để xupap nạp tiếp tục mở (trước điểm m). Việc đóng muộn xupap nạp là nhằm lợi dụng sự chênh áp giữa xilanh và đường ống nạp cũng như động năng của dòng khí đang lưu động trên đường nạp để nạp thêm môi chất mới vào trong xilanh. 7 Sau khi đóng xupap nạp, chuyển động đi lên của piston sẽ làm cho áp suất và nhiệt độ của môi chất tiếp tục tăng lên. Giá trị của áp suất cuối quá trình nén pc (tại điểm c) phụ thuộc vào tỷ số nén ε, độ kín của buồng đốt, mức độ tản nhiệt của thành vách xilanh và áp suất của môi chất ở đầu quá trình nén pa. Việc đốt cháy hoà khí (động cơ xăng) hoặc tự bốc cháy của hỗn hợp khí (động cơ diesel) đều cần một thời gian nhất định, mặc dù là rất ngắn. Muốn sử dụng tốt nhiệt lượng do nhiên cháy sinh ra thì điểm bắt đầu và kết thúc quá trình cháy phải ở lân cận ĐCT. Do đó, việc bật tia lửa điện (động cơ xăng) hoặc phun nhiên liệu vào xilanh (động cơ diesel) đều được thực hiện trước khi piston đến ĐCT. Trên đồ thị công kỳ nén được thể hiện qua đường a-c. a) p z b) §CT cf vµ ¸y g Ch c«n h Sin r1 d1 b a r Vs V §CT X¶ NÐn cf N¹p c a1 §CD b1 §CD c) p cf r 00 §CT z c 1800 §CD r b a 3600 §CT 5400 §CD 7200 §CT Hình 1.4: Các đồ thị biểu diễn chu trình công tác của động cơ 4 kỳ a) Đồ thị công , b) Đồ thị góc, c) Đồ thị công khai triển cf - thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (ở động cơ diesel) hoặc thời điểm buji đánh lửa (ở động cơ xăng), z- thời điểm áp suất cháy đạt giá trị cực đại, b1 - thời điểm xupap xả bắt đầu mở, r1 - thời điểm xupap xả đóng hoàn toàn, d1 - thời điểm xupap nạp bắt đầu mở, a1 - thời điểm xupap nạp đóng hoàn toàn. 8  2.2.1.3. Kỳ ba - Kỳ cháy và giãn nở: Được thực hiện khi piston đi từ ĐCT đến ĐCD. Đầu kỳ ba, số hoà khí nạp vào xilanh (động cơ xăng) hoặc được tạo ra ở cuối quá trình nén được bốc cháy nhanh. Do có một nhiệt lượng lớn được toả ra, là nhiệt độ và áp suất của môi chất tăng mạnh, mặc dù thể tích làm việc có tăng lên chút ít (đường c-z trên đồ thị công). Dưới tác dụng đẩy của lực do áp suất môi chất tạo ra, piston tiếp tục bị đẩy xuống thực hiện quá trình giãn nở của môi chất trong xilanh. Trong quá trình giãn nở môi chất đẩy piston sinh công, do đó kỳ ba được còn được gọi là hành trình công tác (sinh công). Trên đồ thị công kỳ ba được biểu diễn qua đường c-z-b. 2.2.1.4. Kỳ bốn - Kỳ thải: Trong kỳ này, động cơ thực hiện quá trình xả sạch khí thải ra khỏi xilanh. Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT đẩy khí thải từ xilanh qua đường xupap thải đang mở vào đường ống thải. Do áp suất bên trong xilanh ở cuối quá trình thải còn khá cao, nên xuppap xả bắt đầu mở khi piston còn cách ĐCD khoảng (40 - 60)0 gqtk. Nhờ vậy, giảm được lực cản đối với piston trong quá trình thải khí và nhờ chênh áp lớn tạo sự thoát khí dễ dàng từ xilanh ra đường ống thải, cải thiện được việc quét sạch khí thải ra khỏi xilanh của động cơ. Trên đồ thị công, kỳ bốn được thể hiện qua đường b-r. Kỳ bốn kết thúc chu trình công tác, tiếp theo chuyển động của piston sẽ lặp lại kỳ một theo trình tự của chu trình công tác động cơ nói trên. Để thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh, xupap xả không đóng tại vị trí ĐCT mà chậm hơn một chút, sau khi piston qua khỏi ĐCT khoảng (5-30)0 gqtk, nghĩa là khi đã bắt đầu kỳ một. Để giảm sức cản cho quá trình nạp, nghĩa là cửa nạp phải được mở rộng dần trong khi piston đi xuống trong kỳ một, xupap nạp cũng được mở sớm một chút trước khi piston đên ĐCT khoảng (10-40)0 gqtk. Như vậy vào cuối kỳ thải và đầu kỳ nạp cả hai xupap nạp và xả đều mở. Thời gian hai xupap cùng mở được gọi là thời kỳ trùng điệp của xupap (góc tính theo góc quay trục khuỷu tương ứng gọi là góc trùng điệp). Bảng Tóm tắt chu trình công tác của diesel 4 kỳ Hành trình Nạp Nén Sinh công xả Chuyển vị của piston ĐCT  ĐCD ĐCD  ĐCT ĐCT  ĐCD ĐCD  ĐCT Xupap nạp Mở Đóng Đóng Đóng Xupap xả Đóng Đóng Đóng Mở Khí mới đi vào xylanh Không khí - - - Vòi phun nhiên liệu Đóng Mở tại cf Đóng tại ckf Đóng Hỗn hợp Khí thải Môi chất công tác Góc quay trục khuỷu KK + Khí sót 0  180 0 KK + Khí sót 0 180  360 0 360  540 540  7200 2.2.2. Động cơ 2 kỳ Trong động cơ 4 kỳ chỉ có sử dụng 1/2 thời gian làm chức năng của chu trình, hai quá trình nạp và thải động cơ làm việc như một máy bơm khí.  Trong động cơ 2 kỳ chu trình công tác thực hiện triệt để hơn, do nó thực hiện trong một vòng quay trục khuỷu (hai hành trình của piston).  Trong động cơ 2 kỳ quá trình thay đổi môi chất công tác được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn, khu vực piston gần ĐCD. Việc xả khí thải ra ngoài không phải nhờ piston đẩy mà nhờ không khí (diesel) hoặc hoà khí (động cơ xăng) nén trước đến một áp suất nhất định. Việc nén trước hoà khí hoặc không khí được thực hiện nhờ một máy nén riêng, trên các động cơ nhỏ người ta sử dụng buồng cácte và cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền - piston làm bơm quét khí.  9    Hình 1.5: Sơ đồ hoạt động của động cơ 2 kỳ quét thẳng qua xupap xả a) kỳ một: cháy-giãn nở, xả, quét; b) Kỳ hai: xả, quét, nén, phun nhiên liệu1-ống hút; 2- bơm quét khí; 3-piston; 4-xupap xả; 5-vòi phun; 6-ống thải; 7-không gian chứa khí quét; 8-cửa quét. 2.2.2.1. Kỳ một: Giãn nở tương ứng với hành trình piston từ ĐCT đến ĐCD. Trong xilanh vừa mới thực hiện quá trình cháy (đường c-z của đồ thị công) và bất đầu quá trình giãn nở sinh công. Khi piston sắp mở cửa quét thì xupap xả mở trước, do chênh áp bên trong và ngoài xilanh sản vật cháy bắt đầu thoát ra ngoài đường ống xả, lúc ấy áp suất trong xi lanh bắt đầu giảm nhanh (đoạn m-n trên đồ thị công). Khi piston mở cửa quét thì áp suất bên trong xilanh xấp xỉ bằng áp suất khí quét trong không gian 7. Không khí quét qua cửa quét đi vào xilanh và tiếp tục đẩy sản vật cháy còn lại qua xupap xả ra ngoài và nạp đầy môi chất mới vào trong xilanh. Quá trình này gọi là quá trình thay đổi môi chất (đoạn n-a trên đồ thị công). Như vậy, trong thời gian của kỳ một trong xilanh thực hiện quá trình cháy của nhiên liệu và nhả nhiệt, giãn nở của môi chất, xả khí thải, quét và nạp đầy môi chất mới. 2.2.2.2. Kỳ hai - nén: Tương ứng với hành trình của piston từ ĐCD đến ĐCT. Đầu kỳ hai, tiếp tục quá trình quét và nạp đầy môi chất mới vào xilanh (đường a-k trên đồ thị công). Thời điểm đóng kín cửa quét và xupap xả quyết định thời điểm kết thúc quá trình thay đổi môi chất (điểm k). Cửa quét có thể đóng đồng thời hoặc muộn hơn so với xupap xả. áp suất môi chất trong xilanh động cơ cuối quá trình thay đổi khí thường lớn hơn áp suất khí quyển và phụ thuộc vào áp suất khí quét pk .Quá trình nén bắt đầu khi kết thúc quá trình thải và quét khí. Trước khi piston đến ĐCT khoảng (10-30)0 gqtk nhiên liệu được phun vào vào xilanh. Như vậy, trong kỳ hai, động cơ thực hiện các quá trình sau: kết thúc các quá trình thải, quét và nạp đầy môi chất mới vào xilanh ở đầu hành trình, sau đó thực hiện quá trình nén. 10 a) p §CT c) z NÐn vµ ¸y g Ch c«n h Sin c cf b1x d1x b VS §CT b1n V X¶ §CD d1n QuÐt d1x b1x §CD p z b) cf c b1x b d1n 00 §CD d1x b 1800 §CT 3600  §CD Hình 1.6: Các đồ thị biểu diễn chu trình công tác của động cơ 2 kỳ quét vòng cửa quét đặt ngang a) Đồ thị công chỉ thị , b) Đồ thị công khai triển, c) Đồ thị góc Một số phương án quét khí trong động cơ hai kỳ: (Hình 1.9) * Phương án quét thẳng qua xupap xả (Hình 1.9c) * Phương án quét vòng cửa quét đặt ngang theo hướng song song: Cấu tạo động cơ đơn giản hơn so với phương án quét thẳng qua xuppap, do không có xupap xả và cơ cấu dẫn động xupáp xả (Hình 1.9a). Tuy nhiên, phương án này làm giảm chất lượng quá trình thay đổi môi chất và mất nhiều môi chất mới qua đường thải. 11 * Phương án quét vòng, cửa khí đặt ngang theo hướng lệch tâm (Hình 1.9b), giảm được lượng môi chất mới lọt ra đường thải, đồng thời tạo ra chuyển động xoáy của môi chất mới vào trong xilanh làm cho nhiên liệu và không khí hoà trộn tốt hơn. các phương án quét vòng thường được sử dụng trên các động cơ 2 kỳ của xe máy, ô tô hoặc các máy dân dụng công suất nhỏ. * Phương án quét thẳng qua cửa xả (hình 1.9d) có piston đối đỉnh, được dùng trong các động cơ diesel công suất lớn. Một piston điều khiển cửa quét còn piston kia điều khiển cửa thải. Phương án này cho phép quá trình thay đổi môi chất đạt chất lượng cao. Trên hình 1.10 giới thiệu động cơ hai kỳ dùng không gian cacte làm máy quét khí. Khi piston đi từ ĐCD đến ĐCT sẽ làm tăng không gian bên dưới piston nên áp suất giảm thấp hơn áp suất khí quyển. Nhờ đó, hoà khí từ Hình 1.9: Các phương án quét thải bộ chế hoà khí đi vào không gian của cacte khi a) Quét vòng - cửa quét đặt theo hướng song piston mở cửa hút 12. Trong hành trình thứ hai, song piston đi từ ĐCT đến ĐCD, piston nén môi chất b) Quét vòng cửa quét đặc theo hướng lệch mới trong cacte trước khi cửa quét mở. Sau khi tâm cửa quét mở môi chất được đẩy vào xi lanh thực c) Quét thẳng qua xupáp xả hiện quá trình quét và nạp đầy xilanh. d) Quét thẳng qua cửa xả dùng pittông đối đỉnh Ưu điểm chính của của động cơ sử dụng cacte 1- Cửa quét 3- Piston làm bơm quét là cấu tạo đơn giản. Nhưng chất 2- Cửa xả 4- Xupáp xả lượng thay đổi khí rất kém, vì vậy ảnh hưởng xấu tới công suất và hiệu suất của động cơ. Hình 1.10: Sơ đồ động cơ xăng 2 kỳ dùng cacte làm máy quét. 1-không gian cacte; 2-biên; 4- đường ống dẫn khí quét; 5- cửa quét; 6-piston; 7-xilanh; 8-nắp xilanh; 9-buji; 10-cửa xả; 11-bộ chế hoà khí; 12-cửa hút; 13-trục khuỷu. 12 Trên hình 1.11 giới thiệu sơ đồ phân phối khí của phương án quét vòng, vị trí đóng và mở các cửa quét và cửa thải đối xứng qua ĐCD. Hình 1.11: Pha phân phối khí của động cơ 2 kỳ quét vòng. 0-4: Vị trí đóng cửa quét; 0-3: Vị trí đóng cửa thải. 0-1: Vị trí bật tia lửa điện (hoặc phun nhiên liệu) 0-1: Vị trí ĐCT. 0-3: Vị trí mở cửa xả. 0-4: Vị trí mở cửa quét Trong động cơ 2 kỳ một phần hành trình Sn dùng để thay đổi môi chất, sẽ không thực hiện quá trình sinh công. Do đó, thể tích công tác thực tế của xilanh Vh khi piston đi lên ĐCT là: V'h= Vh - Vn Trong đó Vn - thể tích xilanh tương ứng với hành trình Sn.  Tỷ số nén thực tế của động cơ 2 kỳ ε là: So sánh động cơ hai kỳ và bốn kỳ Khi hai động cơ cùng kích thước xilanh và số vòng quay n, công suất của động cơ 2 kỳ về  mặt lý thuyết có thể gấp 2 lần động cơ 4 kỳ. Trên thực tế chỉ đạt khoảng 1,5 - 1,7 lần do một phần hành trình sinh công bị tổn thất trong quá trình thay đổi môi chất ψ. Vì chất lượng quét thải kém và vì do tốn một ít công suất để dẫn động bơm nén khí quét. Momen quay trong động cơ 2 kỳ đều hơn động cơ 4 kỳ, do mỗi chu trình thực hiện trong  một vòng quay còn động cơ 4 kỳ trong 2 vòng quay trục khuỷu. Trong động cơ 2 kỳ thời gian trao đổi môi chất rất ngắn hơn so với động cơ 4 kỳ, nên chất  lượng quét sạch sản vật cháy và nạp khí đầy vào xilanh không hoàn hảo như động cơ 4 kỳ. Trên động cơ xăng, hoà khí bị mất mát một phần do quá trình quét khí. Do vậy, động cơ 2 kỳ chỉ thường dùng cho động cơ diesel hoặc động cơ xăng có công suất nhỏ. III. CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.1. Các bộ phận cố định (bộ khung động cơ) Những phần này được liên kết với nhau bằng bulông hoặc gujông thành một khối thống nhất, cứng vững tránh biến dạng khi động cơ làm việc chịu tác dụng của lực quán tính và áp lực khí. Về cơ bản, đường viền ngoài của bộ khung động cơ quyết định những kích thước chủ yếu của động cơ. (Xem hình 1.12) Một số hình dáng cấu trúc của một số bộ khung động cơ trên hình 1.13: 13 Hình 1.12: Bộ khung động cơ 1- nắp xilanh, 2- khối xilanh, 3-cacter trên ( khối thân), 4- cacter dưới (cacter dầu). Hình 1.13: Các hình dáng cấu trúc khung động cơ 3.1.1. Nắp xilanh. 3.1.1.1. Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc. a/ Chức năng nhiệm vụ, yêu cầu - Nắp xilanh đậy kín một đầu cùng với piston và xilanh tạo thành buồng cháy. Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xilanh như: bugi, vòi phun, cụm xupap, cơ cấu giảm áp hỗ trợ khởi động… ngoài ra, trên nắp xilanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn… do đó kết cấu của nắp xilanh rất phức tạp. - Nói chung, nắp xilanh cần đảm bảo các vấn đề sau: + Có buồng cháy tốt nhất để bảo đảm quá trình cháy của động cơ tiến hành thuận lợi + Có đủ sức bền và độ cứng vững để khi chịu tải trọng nhiệt và tải trọng cơ học lớn không bị biến dạng lọt khí và rò nước. + Dễ dàng tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu lắp trên nó. + Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, đồng thời tránh được ứng suất nhiệt. + Đảm bảo đậy kín xilanh, không bị lọt khí, rò nước. b/ Điều kiện làm việc. 14 Điều kiện làm việc của nắp xilanh rất khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất khí thể lớn, sự phân bố nhiệt độ và áp suất rất không đều giữa các vùng và bị ăn mòn hóa học bởi các chất ăn mòn trong sản phẩm cháy. 3.1.1.2. Cấu tạo và phân loại. Có thể nói nắp xilanh là chi tiết phức tạp nhất trong bộ khung động cơ về mặt cấu tạo. Đồng thời ứng suất cơ và ứng suất nhiệt vừa cao, vừa rất chênh lệch giữa các vùng. Chính vì thế thành vách của nắp xilanh phải làm sao có bề dày tương đối đều để tránh nứt vỡ khi tải nặng, nhiệt độ cao. Hình 1.14: Nắp xilanh liền Về mặt cấu tạo của nắp xilanh người ta chế tạo có các khoang đặt các xupap hút, xả, bố trí các vòi phun (hoặc bugi), buồng cháy phụ, van đặt đồng hồ chỉ thị áp suất... Xen kẽ với chúng, có các đường khí nạp vào, khí thải ra và các khoang chứa nước làm mát cho nắp xilanh . Vật liệu chế tạo nắp xilanh thường dùng đối với nắp xilanh động cơ diesel làm mát bằng nước là đúc bằng gang hợp kim, dùng khuôn cát. Còn nắp xilanh của động cơ diesel làm mát bằng gió thường chế tạo bằng hợp kim nhôm dùng phương pháp đúc hoặc phương pháp rèn dập. Đối với động cơ xăng thường dùng hợp kim nhôm, có ưu điểm là nhẹ, tản nhiệt tốt giảm được khả năng kích nổ. Tuy nhiên, sức bền cơ và nhiệt thấp hơn so với nắp xilanh bằng gang. - Dựa vào cấu tạo ta có thể phân ra làm hai loại: + Nắp xilanh liền. + Nắp xilanh rời. - Về mặt vật liệu nắp xilanh ta có thể phân ra như sau: + Nắp xilanh hợp kim gang + Nắp xilanh hợp kim nhôm - Theo loại động cơ có: a/ Nắp xilanh của động cơ diesel Hình 1.15: Nắp xilanh rời Kết cấu nắp xilanh của động cơ diesel rất phức tạp. Nó phụ thuộc vào kiểu buồng cháy (phương pháp hình thành khí hỗn hợp), số kỳ và cơ cấu phân phối khí của động cơ. Nắp xilanh của động cơ diesel phức tạp hơn hẳn nắp xilanh của động cơ xăng vì trên nó phải bố trí rất nhiều cơ cấu và chi tiết máy như: Cơ cấu xupap, buồng cháy phụ, vòi phun, buji sấy nóng, cơ cấu khởi động bằng khí nén, đường nước làm mát, đường thải nạp v.v… Trong động cơ ô tô máy kéo và động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ, vòi phun thường bố trí lệch với đường tâm xilanh một góc độ nhất định. Trong các loại động cơ có buồng cháy thống nhất, để tạo thành xoáy lốc của dòng khí nạp, người ta thường thiết kế đường nạp có độ nghiêng và thắt dần lại về phía xupap nạp hoặc đôi khi dùng loại xupap nạp có bản dẫn hướng dòng khí cũng như lợi dụng diện tích chèn khí giữa đỉnh piston và nắp xilanh. 15 Các loại nắp xilanh có buồng cháy phụ ( buồng cháy dự bị, buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy không khí) bố trí trên nắp xilanh thường được dùng trong động cơ ô tô máy kéo. Kết cấu nắp xilanh có buồng cháy phụ rất phức tạp, giá thành chế tạo cao. Buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy dự bị thường chế tạo theo kiểu tổ hợp: Nửa trên của buồng cháy xoáy lốc đúc liền với nắp xilanh; nửa dưới của buồng cháy có họng thì làm bằng thép chịu nhiệt hoặc gang chịu nhiệt rồi ép vào nắp xilanh, phần họng của buồng cháy thông hướng vào tâm xilanh. Buồng cháy dự bị cũng được gia công thành hình dạng nhất định rồi ép vào lỗ trên nắp xilanh. Bố trí vòi phun và buồng cháy cũng cần phối hợp với việc bố trí xupap. Nếu động cơ dùng nhiều xupap, vòi phun thường được bố trí ở chính giữa. Trong động cơ dùng hai xupap, họng thông của buồng cháy phụ thường đặt lệch một bên để có thể có được tiết diện lưu thông lớn nhất. Ngoài ra loại nắp chung có nhược điểm là khi một xilanh bị hư hỏng nhỏ thì vẫn phải tháo cả nắp xilanh ra, vì vậy ảnh hưởng đến các xilanh khác. Tuy vậy loại nắp chung có ưu điểm lớn là làm cho kết cấu của động cơ gọn nhẹ. Nắp xilanh được cố định trên thân máy bằng các gujông bố trí quanh xilanh. Các lỗ dẫn nước làm mát đều bố trí trên mặt nóng xung quanh xilanh và gần các gujông. Trên nắp xilanh còn bố trí đường dẫn dầu bôi trơn cơ cấu phân phối khí. Đường dầu này được khoan ở phần trên nắp, dọc theo chiều dài của mặt cắt B-B. Hình 1.16: Nắp xilanh bằng nhôm 1-Lỗ gujong, 2-Khoang xupap, 3-Khoang xupap xả, 4-Buồng cháy, 5-Thân maý, 6-Đường xả, 7-Đường nạp, 8-Đường xả, 9-Đường nạp 10-Khoang đặt kim phun, 11-Đỉnh piston, 12-Lỗ vít nắp chụp xylanh Hình 1.16. giới thiệu nắp xilanh của động cơ có buồng cháy trực tiếp (thống nhất) kiểu w cạn. Vòi phun bố trí chính giữa nắp xilanh, xung quanh có 4 xupap: hai xupap thải và hai xupap nạp. Xupap nạp hơi lớn hơn xupap thải. Khi ở điểm chết trên, phần đỉnh của pittông chui vào phần lõm hình trụ trên nắp xilanh, cùng với mặt nóng của nắp xilanh làm thành buồng cháy. Đường thải và đường nạp bố trí về hai phía. Đế xupap làm bằng thép và ép vào các lỗ để trên nắp xilanh. Đường dẫn khí của từng xupap đều làm riêng biệt để dòng khí lưu động đựơc dễ dàng. Các gujông đều luồn qua các lỗ đặc biệt đúc liền với gân gia cố trên nắp (xem mặt cắt B- B). Ngoài ra, do khoảng cách của các gujông khá xa nên để đảm bảo độ kín của mối ghép giữa nắp xilanh và thân máy, người ta thiết kế thêm các gujông nhỏ quanh mỗi xilanh. Xung quanh mỗi xilanh có các lỗ dẫn nước làm mát nắp xilanh. Nước làm mát được dẫn ra khỏi nắp xilanh bằng lỗ phía trên nắp chung. Hình 1.17 giới thiệu kết cấu nắp xilanh có buồng cháy xoáy lốc của động cơ máy kéo (phần nắp của một xilanh). Nắp xilanh làm theo kiểu nắp chung cho các xilanh đúc bằng gang hợp kim. 16 Buồng cháy xoáy lốc hình cầu phân thành hai nửa. Nửa trên đúc liền với nắp xilanh, nửa dưới làm riêng bằng thép chịu nhiệt hoặc gang chịu nhiệt rồi lắp vào nắp xilanh. Để đảm bảo nhiệt độ thích đáng của buồng cháy, phần thân của nửa dưới buồng cháy lắp có khe hở với nắp xilanh. Nửa dưới của buồng cháy có họng thông với không gian bên trên đỉnh pittông. Tiết diện của họng có rất nhiều dạng: ôvan, bán nguyệt, tròn hoặc dạng phức tạp. Nửa dưới của buồng cháy được định vị bằng một chốt đóng trên mặt nắp xilanh hoặc bằng vít. Các xupap đều bố trí gần sát với đường tâm xilanh. Xupap nạp lớn hơn xupap thải và đều bố trí theo phương thẳng đứng. Vòi phun lắp vào nửa phần trên của buồng cháy xoáy lốc và nghiêng đi một góc nhất định. Các đường thải nạp đều nằm cùng một phía và hai xilanh kề nhau chung đường thải, nạp. Nước làm mát từ thân máy đi lên nắp xilanh bằng 5 lỗ: 2 lỗ nhỏ ở hai bên buồng cháy xoáy lốc, 2 lỗ lớn ở hai bên xupap và 1 lỗ ở giữa hai đường thải, nạp đưa nước làm mát vào thẳng vùng có nhiệt độ cao nhất là vùng giữa hai đế xupap và họng buồng cháy xoáy lốc (xem mũi tên trên hình). Sau khi làm mát nắp xilanh, nước làm mát theo đường ống lắp ở phía đầu đi ra khỏi nắp xilanh rồi vào két nước. Hình 1.17: Nắp xilanh động cơ buồng cháy xoáy lốc hình cầu. 1-Khoang tạo xoáy lốc, 2-Lỗ bắt gujong, 3-Lỗ bắt bulong, 4-Khoang xupap nạp, 5-Buồng cháy, 6-Lỗ đường nạp, 7-Khoang đặt vòi phun, 8-Thân nắp xylanh, 9-Đường xả, 10-Lỗ bắt bulong, 11Khoang xupap xả, 12-Lỗ đường xả,13-Lỗ nước làm mát Nắp xilanh lắp chặt với thân máy bằng gujông (phần nắp xilanh giới thiệu trên hình vẽ có 8 lỗ chung quanh xilanh). Hình 1.18 giới thiệu loại nắp xilanh của động cơ có buồng cháy dự bị. Nắp xilanh đúc bằng gang hợp kim, kết cấu theo kiểu nắp chung cho hai xilanh. Mặt trên và mặt dưới nắp đều phẳng. Buồng cháy dự bị được chế tạo riêng rồi lắp vào trong nắp xilanh nghiêng về phía đũa đẩy xupap. Buồng cháy dự bị bằng thép do hai nửa hàn lại với nhau. Nửa dưới của buồng cháy có ren để vặn vào nắp xilanh. Để nước làm mát trong nắp xilanh không bị rò rỉ ra ngoài, trên mặt phẳng lắp ghép của nửa dưới của buồng cháy có đệm đồng (lắp phía cuối đoạn ren) và nửa trên của buồng cháy dự bị có joăng cao su (phần tô đen trên hình 1.18). Vòi phun lắp lút sâu vào nửa trên của buồng cháy. Nước làm mát đi qua các lỗ trên thân máy vào nắp xilanh: hai lỗ bố trí về phía buồng cháy dự bị và hai lỗ bố trí về phía cơ cấu dẫn động xupap. Để đảm bảo đưa nước làm mát tới các vùng nóng nhất trong nắp xilanh (như vùng buồng 17 cháy phụ và vùng đế xupap thải…) trong các lỗ dẫn nước vào nắp xilanh đều lắp các ống phun nước để phun các dòng nước về phía các vùng này (nước đi theo chiều mũi tên trên hình). Hình 1.18: Nắp xilanh của động cơ có buồng cháy dự bị. 1-Lỗ bắt vòi phun, 2-Lỗ bắt xupap nạp, 3-Buồng cháy, 4-Cụm lấp đũa đẩy, 5-Lỗ bắt gujong, 6Lỗ lắp xupap xa, 7-Thân nắp, 8-Vòi phun, 9-Lỗ lắp gujong nắp chụp,10-Khoang lắp vòi phun,11Khoang xupap hút, 12-Khoang xupap xả 3.1.2. Khối xilanh. 3.1.2.1. Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc . Khối xilanh có nhiệm vụ liên kết vơí nắp xilanh và chứa các lót xilanh bên trong. Ngoài ra nó còn có các khoang chứa nước gọi là áo nước để làm mát cho lót xilanh. Khối xilanh làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và ứng suất nhiệt không đều dễ bị biến dạng. 3.1.2.2. Cấu tạo và phân loại . a/ Cấu tạo: Khối xilanh là một bộ phận quan trọng của bộ khung động cơ. Nó chứa xilanh. Khối xilanh của động cơ bốn kỳ có cấu tạo đơn giản bao gồm hai mặt trên và dưới, có khoét lỗ để đặt lót xilanh, các vách ngăn giữa các xilanh để tăng bền, trong các vách ngăn ấy có chứa các lỗ thông để nước làm mát đi qua, khoang chứa nước gọi là “áo nước”. Hình 1.19a: Khối xilanh liền, một hàng Hình 1.19b: Khối xilanh liền, chữ V Vật liệu chế tạo khối xilanh thường được đúc bằng gang xám hoặc các lọai gang biến tính b/ Phân loại khối xilanh 18 Theo phương pháp chế tạo có hai loại khối xilanh chính: + Khối xilanh liền. + Khối xilanh ghép. Khối xilanh của động cơ bốn kỳ có cấu tạo hình hộp đơn giản nhất, bao gồm hai tấm trên và dưới có các lỗ để lắp các lót xilanh, và với các vách ngăn thẳng đứng giữa các xilanh. Trong các vách ngăn ấy, có các lỗ khoan để nước lưu thông (hình 2.20). Để tăng cường độ cứng vững cho khối xilanh, đôi khi người ta làm thêm các thanh ngang và các gân, gờ phụ. Hình 1.20: Khối xilanh của động cơ bốn kỳ. Khối xilanh được chia thành từng khoang bằng các vách ngăn ngang, mỗi khoang dùng để lắp một lót xilanh. Giữa các xilanh và các vách của khối xilanh có các khoảng không gian để cho nước làm mát lưu thông. 3.1.3. Khối thân. 3.1.3.1. Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc. Nhiệm vụ chủ yếu của thân động cơ là liên kết khối xilanh với bệ đỡ chính và tạo thành một khoang hoàn toàn kín (không lọt khí và dầu), chứa cơ cấu cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền của động cơ. Tuy cần kín nhưng phải bố trí lỗ thoát hơi để tránh áp suất trong khoang chứa trục khuỷu không vượt quá giới hạn gây cản trở chuyển động của piston, nổ cacter. Thân động cơ liên kết nắp xilanh, ống xilanh với bệ đỡ chính và không để lọt dầu ra ngoài nên nó chịu tải trọng, áp lực khí thể, độ rung động lớn và yêu cầu lắp ghép phải chính xác giữa các bề mặt lắp ghép. 3.1.3.2. Cấu tạo và phân loại . a/ Cấu tạo: Khối thân có cấu tạo tương đối phức tạp nó có các mặt phẳng lắp ghép với khối xilanh ở phía trên và bệ đỡ chính phía dưới . Đồng thời nó còn có thêm cửa để quan sát chăm sóc trục khuỷu và các lỗ để bắt bulông hay gujông với các chi tiết khác. Vật liệu chế tạo thân máy có thể bằng gang hoặc hợp kim nhôm đúc. b/ Phân loại khối thân (thân máy). - Dựa theo kết cấu chịu lực của nó ta có thể chia thân máy ra các loại sau: + Thân máy kiểu thân xilanh - hộp trục khuỷu, loại thân máy này có xilanh đúc liền với thân. + Thân máy kiểu vỏ thân là xilanh làm riêng thành từng ống rồi lắp vào thân máy. + Thân làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằng bulông hay gugiông . 19