TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
  

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

CHỦ ĐỀ:
NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ
XĂNG TRÊN Ơ TÔ CỦA HÃNG BOCSH

Giáo viên hướng dẫn:Ts. Nguyễn Thái Vân
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Thuận
MSSV 16001183

Vĩnh Long, 2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VĨNH LONG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Sớ: ……….

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH
Tên đồ án: Nghiên cứu công nghệ xử lý khí thải động cơ xăng trên ơ tơ của hãng
Bosch
Nhiệm vụ:
a. Hồn thành tập thuyết minh:

1. Đặt vấn đề
- Lý do chọn đề tài
- Nội dung nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài
2. Nội dung:
- Tổng quan về nhiên liệu và động cơ xăng trên ô tô;
- Công nghệ xử lý khí thải trên ô tô;
b. Bản vẽ: không
c. Nộp về khoa: 02 bản thuyết minh, 01 CD.
Phương pháp đánh giá:
 Báo cáo trước hội đồng
Ngày giao đồ án: ngày 9 tháng 10 năm 2020
Ngày hoàn thành đồ án: ngày 9 tháng 12 năm 2020
Số lượng sinh viên thực hiện đồ án:
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Văn Thoại
Nguyễn Ngọc Thuận

 Chấm thuyết minh

MSSV: 16001178
MSSV: 16001183

Vĩnh long, ngày 9 tháng 10 năm 2020
Khoa CKĐL

Người hướng dẫn


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐIỂM CỦA GIÁO VIÊN
-Ý thức thực hiện:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
-Nợi dung thực hiện:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
-Hình thức thực hiện:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
-Tởng hợp kết quả:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
 Tổ chức báo cáo trước hội đồng.
 Tổ chức chấm thuyết minh.
Vĩnh long, ngày …. tháng ….. năm 2020
Người hướng dẫn

TS. Nguyễn Thái Vân


MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT………………………………..……………………..i
MỤC LỤC HÌNH…………………………….……………………………..…ii
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ………………….......…………..…………….….….iii

PHẦN II: NỘI DUNG…………..……………..……………………………....1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VÀ ĐỘNG CƠ XĂNG
TRÊN Ô TÔ ...................................................................................................................1
1.1 Giới thiệu về nhiên liệu sử dụng trên ô tô ............................................................. 1
1.1.1 Nhiên liệu Xăng ..................................................................................................... 1
1.1.2 Nhiên liệu Diesel ................................................................................................... 2
1.2 Tổng quan về động cơ xăng ....................................................................................3
1.2.1 Định nghĩa ............................................................................................................ 3
1.2.2 Phân loại ................................................................................................................ 4
1.2.3 Cấu tạo ................................................................................................................... 4
1.2.4 Nguyên lí hoạt động ............................................................................................ 11
1.2.5 So sánh động cơ ................................................................................................... 14
1.3 Hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ xăng ......................................................16
1.3.1 Bộ chế hồ khí ..................................................................................................... 16
1.3.2 Hệ thớng phun xăng điện tử EFI ....................................................................... 31
1.3.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI..................................................................... 37
1.4 Hệ thống đánh lửa trên ôtô ...................................................................................40
1.4.1. Hệ thống đánh lửa thường ................................................................................. 40
1.4.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn ................................................................................ 42
1.4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA ................................................................... 47
1.4.4 Hệ thớng đánh lửa trực tiếp ................................................................................ 50

Chương 2: CƠNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ THẢI TRÊN Ơ TƠ CỦA HÃNG
BOSCH…………….. ......................................................................................... 58
2.1 Khái niệm cơ bản khí thải trên đợng cơ xăng: ...................................................58
2.1.1 Khái niệm phí phân tầng ..................................................................................... 58
2.1.2 Các yếu tớ ảnh hưởng đến xu hướng cháy kích nổ ........................................... 58
2.1.3 Ưu điểm của kiểm sốt kích nổ ........................................................................... 59
2.1.4 Tăng tiết kiệm nhiên liệu..................................................................................... 59
2.1.5 Mô-men xoắn và sức mạnh ................................................................................. 60

2.1.6 Các yếu tớ ảnh hưởng đến khí thải thô .............................................................. 62


2.2 Công nghệ xử lí khí thái động cơ xăng của hãng bosch ................................................ 64

2.2.1 Vai trị việc xử lí khí thải trên động cơ xăng: .................................................... 64
2.2.2 Cấu Tạo ................................................................................................................ 65
2.2.3 Nguyên lí hoạt động ............................................................................................ 72
2.3 Khí thải tuần hoàn(EGR) ................................................................................................ 75

2.3.1 Nguyên nhân ra đời ............................................................................................. 75
2.3.2 Nguyên lí làm việc ............................................................................................... 76
2.3.3 Cấu tạo ................................................................................................................. 78
2.4 Các thành phần được xử lý .............................................................................................. 81

2.4.1 Sản phẩm phụ đốt ................................................................................................ 81
2.4.2 Carbon monoxide (CO) ....................................................................................... 81
2.4.3 Nitơ (N2) .............................................................................................................. 81
2.4.4 Hydrocacbon (HC) .............................................................................................. 81
2.4.5 Oxit nitơ (NOX) ................................................................................................... 82
2.4.6 Lưu huỳnh đioxit (SO2) ...................................................................................... 82
2.4.7 Carbon dioxide (CO2) ......................................................................................... 83
2.5 Chức năng tự chẩn đoán của hệ thống xử lí khí thải .................................................... 84

2.5.1 Giám sát tín hiệu đầu vào.................................................................................... 84
2.5.2 Giám sát tín hiệu đầu ra ...................................................................................... 85
2.5.3 Giám sát truyền thông dữ liệu giữa các ECU .................................................... 85
2.5.4 Theo dõi các hoạt động nội bộ của ECU ............................................................ 86
2.5.5 Lỗi đặc trưng........................................................................................................ 87
2.5.6 Giao diện chẩn đốn............................................................................................ 88

2.5.7 Kiểm sốt trình tự chẩn đốn.............................................................................. 90

Chương 3 : TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ ...................................... 96
3.1 Tổng quan Pháp luật kiểm sốt khí thải ........................................................................ 97

3.1.1 Thủ tục kiểm tra .................................................................................................. 97
3.1.2 Phân loại .............................................................................................................. 98
3.1.3 Chu kỳ kiểm tra.................................................................................................... 98
3.1.4 Thử nghiệm xe sản xuất hàng loạt ..................................................................... 99
3.1.5 Pháp luật CARB .................................................................................................. 99
3.2 Thử nghiệm và phê duyệt khí thải ................................................................................ 102

3.2.1 Thử nghiệm và phê duyệt theo tiêu chuẩn Châu Âu ....................................... 102
3.2.2 Thử nghiệm và phê duyệt theo tiêu chuẩn Mỹ ................................................. 105


3.3 Chu trình kiểm tra khí thải trên đợng cơ ô tô: ............................................................ 106

3.3.1 Chu kỳ kiểm tra của Mỹ .................................................................................... 106
3.3.2 Chu kỳ kiểm tra của Châu Âu........................................................................... 107
3.3.3 Chu kỳ kiểm tra của Nhật ................................................................................. 107
3.3.4 Chu trình kiểm tra phát thải (AU) ................................................................... 108
3.4 Kiểm tra chẩn đoán khí thải .......................................................................................... 108

3.4.1 Kiểm tra chẩn đoán trên bo mạch in ................................................................ 108
3.4.2 Kiểm tra chẩn đoán trên máy BEA250 ............................................................. 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO………..………………………………………….114



MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1 : Cấu tạo động cơ xăng 4 kỳ, 1 xylanh……………………………………..4
Hình 1.2 : Nắp đậy nắp quy lát…………………………………………….…………5
Hình 1.3: Gioăng nắp đậy nắp quy lát………………………………………………..6
Hình 1.4: Mặt cắt của đầu xylanh……………………………………………………..6
Hình 1.5: Cấu tạo của khối xylanh……………………………………………………7
Hình 1.6: Piston của động cơ 2AZ-FE……………………………………………..….7
Hình 1.7:Cấu tạo thanh truyền………………………………………………………..8
Hình 1.8: Cấu tạo trục khuỷu………………………………………………………….9
Hình 1.9: Cấu tạo bạc trục khuỷu……………………………………………………..9
Hình 1.10: Cấu tạo trục cam của động cơ 2AZ-FE………………………………….10
Hình 1.11: Cấu tạo bạc trục cam…………………………………………………….10
Hình 1.12:. Bánh răng phối khí trục cam…………………………………………….11
Hình 1.13 : Chu trình làm việc của đợng cơ xăng 4 kỳ……………………………....12
Hình 1.14: Cầu tạo của động cơ xăng 2 kỳ…………………………………………..13
Hình 1.15 : Động cơ xăng hai kỳ (a) và động cơ xăng 4 kỳ (b)……………………...14
Hình 1.16 : Đợng cơ xăng (a) và đợng cơ diesel (b)………………………………....15
Hình 1.17: Kiểu họng khuếch tán của bộ chế hồ khí ……………………………….17
Hình 1.18 : Các hướng hút của bộ chế hồ khí ………..…………………………….17
Hình 1.19 : Họng hút của bộ chế hồ khí …………………………………….……..18
Hình 1.20 : Cấu tạo chung của bộ chế hồ khí …………………………..…………18
Hình 1.21 : Sơ đồ cấu tạo bộ chế hồ khí đơn giản ………………………………...19
Hình 1.22: Hoạt động của phao xăng để đóng van kim ………………………….....20
Hình 1.23: Hệ thống phun chính …………..………………………………………...21
Hình 1.24: Ống khơng khí phía sau gich lơ xăng chính ………………………..…....22
Hình 1.25: Cấu tạo hệ thống khơng tải……. ………..……………………………….23
Hình 1.26: Mạch nhiên liệu chạy tốc độ thấp …………………………………...…...24
Hình 1.27: Sơ đồ bộ hạn chế tốc độ kiểu ly tâm ……………………………….…….25
Hình 1.28: Bộ hạn chế tốc độ kiểu van chặn ………………………..……………….26
Hình 1.29: Hệ thống làm đậm dẫn động bằng cơ khí ………………………..………27

Hình 1.30: Hệ thống tăng tốc dùng piston …………………………………………..28


Hình 1.31: Cơ cấu đóng mở bướm gió dùng chân khơng và nhiệt độ khí thải .….…...29
Hình 1.32: Cơ cấu mở bướm ga thứ 2 bằng chân khơng ............................................30
Hình 1.33: Hệ thống EFI ………………………………………………………...…..32
Hình 1.34: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử ………………………….....33
Hình 1.35: Phân loại theo phương pháp lưu lượng khí nạp …………………………34
Hình 1.36: Phun độc lập …………………….……………………………………….35
Hình 1.37: Phun theo nhóm ………………………….………………………………35
Hình 1.38: Phun đồng thời …………………………………………………………..36
Hình 1.39: Sơ đồ khối về hệ thống phun xăng điện tử EFI ………….………………37
Hình 1.40 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI ………………..……………………...37
Hình 1.41: Cấu tạo hệ thống phung xăng GDI …….……………………………….38
Hình 1.42: So sánh các hệ thống phun nhiên liệu ……….………………………….39
Hình 1.43 Mạch hệ thống đánh lửa thường ………………………………………….40
Hình 1.44 Mạch hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm….………………………...42
Hình 1.45: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa bán dẫn cảm biến điện từ
loại nam châm đứng yên ……………………………………………………......…….43
Hình 1.46: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ
loại nam châm quay …………………………………………………………………..45
Hình 1.47: Sơ đồ đánh lửa bán dẫn cảm biến sử dụng cảm biến Hall ………………46
Hình 1.48: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn cảm biến sử dụng cảm biến quang .….47
Hình 1.49: Bộ đánh lửa sớm li tâm………………………………………….……….48
Hình 1.50: Bộ đánh lửa sớm chân khơng………………………………….……………….49
Hình 1.51: Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA……………………………..……….49
Hình 1.52: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bô bin cho từng cặp bugi……..50
Hình 1.53 Sơ đồ đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bơ bin cho một cặp bugi…………....51
Hình 1.54: Sơ đồ đánh lửa trực tiếp sử dụng một bô bin cho 4 bugi…………………..52
Hình 1.55: Hệ thống đánh lửa trực tiếp……………………………………………..53

Hình 1.56: Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp………………………..54
Hình 1.57: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp……………………….55
Hình 1.58. Bơ bin kết hợp với IC đánh lửa…………………………………………..56
Hình 1.59. Sơ đồ của hệ thống đánh lửa 1NZ-FE……………………………………57


Hình 2.1 Sự ảnh hưởng nhiên liệu trên ơtơ…………………………………………..60
Hình 2.2 Đồ thị cơng suất và mơmen của động cơ…………………………………..62
Hình 2.3: Hệ thống xử lí khí thải trên ơtơ……………………………………………65
Hình 2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát………………………………………...…66
Hình 2.5: Tỷ lệ hỗn hợp A/F………………………………………………………….67
Hình 2.6: Cảm biến oxy………………………………………………………………67
Hình 2.7: Cảm biến nhiệt loại LSH 24……………………………………………….69
Hình 2.8 : Bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều…………………………………………….69
Hình 2.9: Bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều……………………………………………..71
Hình 2.10 Hệ thống xử lý khí thải trên ơtơ…………………………………...………73
Hình 2.11: Ngun lí làm việc của hệ thống EGR……………………………………76
Hình 2.12 Lượng khí xả tuần hồn…………………………………………………...77
Hình 2.13 Cấu tạo van EGR…………………………………………………………78
Hình 2.14 Van EGR trên xe ơtơ………………………………………………………80
Hình 2.15: Dữ liệu tính theo phần tram khối lượng các chất khí thải.........................84
Hình 2.16: Giới hạn khí thải………………………………………………………….92
Hình 2.17: Quy trình chẩn đốn sự cố trong CARB và EPA…………………………92
Hình 2.18 EOBD chẩn đốn và phản ứng trục trặc………………………………….93
Hình 2.19: Hệ thống chẩn đốn DSM………………………………………..………96
Hình 3.1: Khu vực áp dụng các quy định phát thải riêng lẻ…………………………99
Hình 3.2: Các loại mơ hình phát thải CARB…..……………………………………100
Hình 3.3: Mức tiêu thụ nhiên liệu của đội xe…...……………………………..……102
Hình 3.4: Kiểm tra khí thải bằng máy phân tích khí thải của hãng BOSCH...……..111
Hình 3.5: Đường dẫn dịng khí trong máy thử nhiều thành phần..…………………112



DANH MỤC VIẾT TẮT
CARB (California Air Resources Board): Hội đồng quản trị tài ngun khơng khí
California
ECU (Electronic Control Unit): Bợ điều khiển điện tử.
EGR (Exhaust gas Recirculation System): Hệ thống tuần hồn khí xả
NTC (Negative temperature coefficient): Hệ số nhiệt độ âm
PTC (Positive temperature coefficient): Hệ số nhiệt độ dương
CVVT (Continuos Variable Valve Timing): Hệ thống nạp thông minh
A/F (Air/Fule): Tỷ lệ không khí và nhiên liệu
CAFE (Corporate Average Fuel Economy): Tiêu chuẩn kinh tế nhiên liệu
OBD (On – Board Diagnostics): Hệ thống đoán lỗi trên động cơ
EU (EURO): Tiêu chuẩn Châu Âu
EPA (Environmental Protection Agency): Hiệp định Đối tác thương mại
DSM (DiskStation Manager): Hệ điều hành trên nền Web
DFM (Design For Manufacturing): Thiết kế sản xuất
CAN (Control Area Network): Hệ thống mạng giao tiếp trên ôtô


PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, ngành công nghệ ô tô đang ngày càng phát triển. Đi đôi với việc phát triển
vượt bậc của ngành ô tô đó chính là vấn đề về môi trường. Trong quá trình học tập tại
trường, sinh viên chúng em đã được trang bị nhiều kiến thức chuyên môn nhưng những
kiến thức đó vẫn cịn hạn hẹp để làm hành trang cho cơng việc sau này. Do đó, tìm hiểu
về công nghệ xử lý khí thải động cơ xăng trên ô tô sẽ giúp cho sinh viên chúng em
hiểu được sâu hơn về công nghệ xử lý khí thải động cơ xăng cũng như đặc điểm cấu
tạo, chuẩn đoán hư hỏng, sửa chữa nhằm phục vụ cho việc học tập và nâng cao kiến
thức bản thân. Chính vì vậy đến với bài tiểu luận tốt nghiệp hơm nay, nhóm chúng em

xin chọn chủ đề “Nghiên cứu công nghệ xử lý khí thải động cơ xăng trên ô tô của
hãng Bosch” đây là một hệ thống quan trọng trên ô tô để làm chủ đề cho bài tiểu luận
tốt nghiệp.
Tuy nhiên, do yếu tố thời gian cũng như kiến thức cá nhân cịn giới hạn nên khơng
tránh khỏi những thiếu xót kính mong q thầy đóng góp ý kiến để bài tiểu luận của
nhóm chúng em đạt kết quả cao nhất. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài này là Nghiên cứu công nghệ xử lý khí thải động cơ
xăng trên ô tô của hãng Bosch, cung cấp kiến thức phục vụ nhu cầu học tập của sinh
viên, đồng thời phục vụ cho công việc sau này.
3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu cấu tạo hệ thống, nguyên lý hoạt động, hư hỏng công nghệ xử lý khí
thải động cơ xăng trên ô tô của hãng Bosch.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: vận dụng kiến thức đã được học, dịch tài liệu
tiếng anh chuyên ngành liên quan đến đề tài.
- Phương pháp thực tiễn
+ Phương pháp quan sát: quan sát, thu thập tài liệu có liên quan đến chủ đề đang
nghiên cứu.


+ Phương pháp tham khảo ý kiến của người có chun mơn : là sự huy đợng trình
đợ lý luận có chun mơn cao, thành thạo chun mơn, có kinh nghiệm, thực tiễn và
khả năng của các nhà khoa học đầu ngành.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài
- Hệ thống hố kiến thức về cơng nghệ xử lý khí thải động cơ xăng trên ô tô của
hãng Bosch.
- Hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như công nghệ xử lý khí thải động
cơ xăng trên ô tô
- Nội dung phục vụ cho học tập và áp dụng vào công việc sau này.




PHẦN II: NỘI DUNG
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VÀ
ĐỘNG CƠ XĂNG TRÊN Ô TÔ
1.1 Giới thiệu về nhiên liệu sử dụng trên ô tô
1.1.1 Nhiên liệu Xăng
1.1.1.1 Đặc điềm động cơ sử dụng nhiên liệu xăng.
Xăng có thể lỏng như nước, khơng có màu sắc, thành phần chủ yếu được chế biến
từ dầu mỏ. Xăng có màu xanh nhạt hay vàng là do có pha phẩm màu để dễ phân biệt các
loại xăng. Trọng lượng riêng của xăng từ 0,70 ÷ 0,78 gam/𝑐𝑚3 , thường lấy 0,72 hay
0,73 để tính cho dễ, tức là nếu 1 lít xăng đem cân thì nặng khoảng 700 ÷ 800 gam. Trong
xăng chứa khoảng 85% hàm lượng cacbon và khoảng 14% hàm lượng hydro theo trọng
lượng, ngoài ra cịn có oxy, nitơ, lưu huỳnh với hàm lượng rất ít.
Nhiệt lượng của các loại xấp xỉ bằng nhau từ 10.400 ÷ 10.600 kcal/kg, tức là đốt
cháy một kylogam xăng ta sẻ được mợt nhiệt năng bằng 10.400 ÷ 10.600 kcal.
1.1.1.2 Các u cầu đối với nhiên liệu xăng
Cơng śt, tính kinh tế và khả năng làm việc ổn định của động cơ phụ thuộc rất
nhiều vào việc chọn xăng cho động cơ. Để có thể đáp ứng được các yêu cầu trên xăng
phải có các tính chất chủ yếu sau;
- Đảm bảo động cơ dễ khởi động và ổn định trong mọi điều kiện thời tiết. Không
bị đông đặc khi nhiệt đợ thấp.
- Thành phần đồng nhất, bốc cháy nhanh, có nhiệt trị cao
- Cung cấp đủ công suất thiết kế mà khơng bị gõ ( tính chống kích cao).
- Chất lượng khí xả đợng cơ ơ tơ theo tiêu chuẩn quy định.
- Chất lượng xăng ít thay đổi khi lưu trữ và vận chuyển.
- Khơng ăn mịn kim loại, khơng tạo cặn muội bám lên các chi tiết trong buồng
đốt.
- Khả năng tạo nhựa trong thùng chứa và các bộ các bộ phận dẫn nhiên liệu và tạo

muội than trên các chi tiết nóng của đợng cớ là ít nhất.
- Nó khơng làm cho thùng chứa, ống dẫn bị han rỉ.

1


1.1.1.3 Các tính chất của nhiên liệu xăng
a. Tính bay hơi: Cần thiết cho động cơ hoạt động. Xăng sau khi phun ra từ vòi phun
sẽ tạo thành những hạt nhỏ như bụi sương trợn với khơng khí tạo thành hỗn hợp nhiên
liệu ở dạng hơi rồi phân phối vào các xylanh của động cơ, gặp tia lửa điện từ các điện
cực của bugi đánh lửa phóng ra thì bốc cháy. Nhiệt độ bay hơi của xăng từ 35-400C đến
180-2200C.
b. Nhiên liệu bén lửa: Nhiên liệu bén lửa là nhiệt đợ thấp nhất mà khí hỗn hợp bén
lửa, nó phản ánh số lượng chất chưng cất nhẹ trong nhiên liệu và dùng làm chỉ tiêu
phòng hỏa nhiên liệu khi dùng trên tàu thủy và trong các kho dự trữ, nhiệt độ bén lửa
thường không được thấp hơn 65oC
c. Nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu xăng
Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt đợ thấp nhất mà hỗn hợp khí có thể tự bốc cháy mà
khơng cần có nguồn nhiệt ngồi. Nhiệt đợ tự cháy phụ tḥc vào loại nhiên liệu và thông
thường giảm khi tăng trọng lượng phân tử nhiên liệu. Đó là mợt trong những ngun
nhân người ta sử dụng nhiên liệu nặng co động cơ Diesel.
Nhiệt độ tự bốc cháy giảm dần khi tăng trọng lượng riêng của hỗn hợp khí cơng
tác, vì trong trường hợp đó số lần va chạm giữa những phân tử của nhiên liệu và oxy
tăng lên. Đối với động cơ Diesel yêu cầu có nhiệt đợ tự cháy nhỏ cịn đợng cơ xăng thì
ngược lại. Tùy vào điều kiện làm việc, đặc tính của từng loại đợng cơ mà người ta có
thể thay đổi nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu theo những yêu cầu riêng.
1.1.2 Nhiên liệu Diesel
1.1.2.1 Đặc điểm động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel
Động cơ chạy bằng dầu diese (cịn gọi là đợng cơ diesel) là loại đợng cơ không đốt
cháy hỗn hợp nhiên liệu bằng tia lửa điện như động cơ xăng. Ở động cơ diesel nhiên

liệu từ thùng chứa được bơm truyền đẩy lên bơm cao áp, bơm cao áp nén lên áp suất cao
và bơm tới vịi phun phun tơi sương vào buồng đốt, trợn đều với khơng khí đã được nén
có nhiệt đợ và áp suất cao trong buồng cháy và tạo thành hỗn hợp nhiên liệu. Hỗn hợp
nhiên liệu này hút nhiệt, nóng tới nhiệt đợ nhất định thì tự bốc cháy sinh công làm quay
trục khuỷu.

2


Dầu diesel rẻ tiền hơn xăng nên được sử dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp.
Hiện nay động cơ diesel được dùng nhiều ở xe vận tải hạng nặng, xe tăng, tàu hỏa, tàu
thủy,máy phát điện cỡ lớn.
1.1.2.2 Các yêu cầu đối với nhiên liệu diesel
Cũng như xăng, dầu diesel cần phải có các phẩm chất và yêu cầu như sau:
- Tính bốc hơi và tự cháy thích hợp để dễ khởi động máy, cháy ổn định, không
làm động cơ bị nở rung.
- Có đợ nhớt thích hợp để bảo đảm cho dầu dễ cháy ở mọi nhiệt độ.
- Thích hợp phun tơi sương vào buồng đốt và bơi trơn cho cặp piston xylanh của
bơm cao áp và vòi phun dầu được tốt.
- Nhiên liệu cháy hết, ít đọng ṃi than ở vịi phun và buồng cháy.
- Khơng có tạp chất ăn mòn , cặn bẩn và nước lã cùng những loại nhiên liệu, dầu
khác lẫn vào.
1.1.2.3 Các tính chất cơ bản của nhiên liệu diesel
- Tính bay hơi, số xetan và sự cháy ổn định của dầu diesel
- Tính tự cháy của dầu diesel
- Tính chất nhớt và những ảnh hưởng của những tính chất của dầu diesel đến sự
tạo muội than
+ độ nhớt
+ Ảnh hưởng của dầu diesel đến sự tạo ṃi than và hao mịn
1.2 Tổng quan về động cơ xăng


1.2.1 Định nghĩa
Động cơ xăng là một loại động cơ nhiệt sử dụng nhiên liệu là xăng trong đó việc đốt
cháy nhiên liệu, sự toả nhiệt và q trình chuyển từ nhiệt năng thành cơng cơ học đều
tiến hành ngay trong bản thân động cơ. So với các loại đợng cơ khác thì đợng cơ xăng
có những ưu nhược điểm như sau:
Ưu điểm:
+ Động cơ luôn ở trạng thái khởi động dễ dàng
+ Vận hành an tồn ít khả năng gây ra hoả hoạn, cũng như nổ vỡ thiết bị
+ Khi sử dụng trên các phương tiện vận tải thì bán kính hoạt đợng lớn
+ Ít chăm sóc bảo dưỡng

3


Nhược điểm:
+ Hiệu suất động cơ xăng nhỏ hơn 1,5 lần so với động cơ Diesel
+ Sử dụng nhiên liệu đắt tiền, yêu cầu đối với nhiên liệu khắt khe
+ Các chi tiết của động cơ tương đối phức tạp
+ Đợng cơ làm việc có tiếng ồn
1.2.2 Phân loại
Có 2 loại :
-

Đợng cơ 4 kỳ
Là đợng cơ trong đó chu trình cơng tác được thực hiện trong bốn hành trình
piston hoặc hai vòng quay trục khuỷu, nghĩa là piston đi lên và xuống mợt lần
sẽ hồn thành mợt vịng quay trục khuỷu. Động cơ bốn kỳ được sử dụng phổ
biến rộng rãi hiện nay hơn là loại động cơ hai kỳ do hiệu quả làm việc của nó
cao hơn


-

Đợng cơ 2 kỳ
Là đợng cơ trong đó chu trình cơng tác được thực hiệntrong 2 hành trình của
piston hoặc mợt vịng quay trục khuỷu

1.2.3 Cấu tạo

Hình 1.1 : Cấu tạo động cơ xăng 4 kỳ, 1 xylanh

4


1-Nắp máy

2-Bugi

3-piston

4-Trục cam

5-Con đội

6-Bánh đà

7-Trục cam

8-Bơm dầu


9-Các te

10-Bánh răng phân phối

11-Trục khuỷu

12-Thanh truyền

13-Chốt piston

14-Xupap nạp

15-Bộ chế hồ khí

16-Xúppap thải

17-Cị mỏ

18-Đũa đẩy

Nắp quy lát
Mặt dưới của nắp quy lát lõm vào, cùng với piston tạo thành buồng đốt. Bên trong
nắp quy lát có lỗ dầu và áo nước để làm mát các xupap và bugi. Nắp quy lát làm bằng
hợp kim nhôm, hộp kim nhôm nhẹ hơn gang và dẫn nhiệt rất tốt. Giữa thân máy và nắp
quy lát là tấm gioăng nắp quy lát, nó có tác dụng làm kín mối liên kết giữa hai khối để
chống lọt các khí áp suất cao, khí cháy, nước làm mát và dầu động cơ. Gioăng nắp quy
lát làm bằng loại thép cán mỏng được dùng để tăng tuổi thọ, ngăn được sự rị rỉ khi cháy.
Lựa chọn đợ dài của nắp quy lát để tăng đợ chính xác tỷ số nén trong động cơ. Độ dày
của gioăng nắp quy lát được xác định theo đợ nhơ của piston.


Hình 1.2 : Nắp đậy nắp quy lát
Bu lông biến dạng dẻo được sử dụng ở các mối lắp ghép như nắp quy lát để tạo ra
độ căng ổn định. Thông thường, các bu lông được xiết chặt trong giới hạn đàn hồi. Khi
đó bu lông được xiết chặt với một mô men xiết tiêu chuẩn.
Trong giới hạn đàn hồi, mô men xiết chặt và lực căng của bu lông gần như tỉ lệ
thuận. Khi xiết chặt bu lơng trong giới hạn đàn hồi, có một số điều kiện cho phép xuất
phát từ ren bu lơng mặt bích, hoặc trong vịng đệm, nếu đợ căng của bu lơng được kiểm
sốt bằng mơ men xiết.

5


Hình 1.3: Gioăng nắp đậy nắp quy lát
Xylanh
Xylanh cùng với đỉnh piston, mặt dưới của nắp máy tạo ra buồng cháy và dẫn hướng
cho piston chuyển đợng. Trong quá trình động cơ làm việc, xylanh chịu tác dụng của
nhiệt độ cao, chịu sự tác dụng của lực khí cháy, chịu lực ma sát lớn và chịu sự ăn mịn
hóa học. Xylanh được đúc bằng gang. Xylanh có dạng hình trụ trịn, mặt trong được gia
cơng chính xác và có đợ bóng cao.

Hình 1.4: Mặt cắt của đầu xylanh
Khối xylanh được làm bằng hộp kim nhôm nhẹ. Bằng cách sản xuất các lớp lót gang
mỏng và khối xi lanh như mợt đơn vị, việc nén được thực hiện.
Lỗ thông khí được cung cấp trong khu vực mang trục khuỷu của khối xylanh. Do
đó, khơng khí ở dưới cùng của xi lanh chảy mượt mà hơn và tổn thất bơm (áp suất ngược
ở dưới cùng của piston được tạo ra bởi chuyển động đối ứng của piston) được giảm để
cải thiện công suất của động cơ. Bộ lọc dầu và khung máy nén điều hịa khơng khí được

6



tích hợp vào trục khuỷu. Ngồi ra, buồng xoáy nước bơm và vỏ điều chỉnh nhiệt được
tích hợp vào khối xylanh.

Hình 1.5: Cấu tạo của khối xylanh
Các lớp lót là loại có gai, đã được sản xuất sao cho bề mặt đúc của chúng tạo
thành các bề mặt không đều lớn để tăng cường đợ bám dính giữa các lớp lót và khối
xylanh nhơm. Đợ bám dính tăng cường giúp tản nhiệt, dẫn đến nhiệt độ tổng thể thấp
hơn và biến dạng nhiệt của các lỗ xylanh.
Miếng đệm vỏ bảo vệ được cung cấp trong vỏ bảo vệ của khối xylanh. Họ ngăn
chặn dòng nước ở trung tâm của áo nước, hướng dẫn chất làm mát bên trên và bên
dưới các lỗ xylanh và đảm bảo phân phối nhiệt độ đồng đều. Do đó, đợ nhớt của dầu
đợng cơ hoạt động như một chất bôi trơn giữa thanh khoan và piston có thể được hạ
xuống nên làm giảm ma sát.
Piston

Hình 1.6: Piston của động cơ 2AZ-FE
7


Piston có các nhiệm vụ sau:
+ Kết hợp với xylanh và nắp máy tạo thành buồng cháy.
+ Nhận áp lực của khí cháy và truyền lực qua thanh truyền tới trục khuỷu ở kỳ
cháy giãn nở.
+ Tiếp nhận lực quán tính của bánh đà qua trục khuỷu, thanh truyền để thực hiện
hành trình hút, xã, nén.
Do piston làm việc trong điều kiện nhiệt đợ cao, chịu ma sát mài mịn lớn nên vật
liệu thường dùng để chế tạo là gang xám, gang hợp kim.
Piston được chia làm 3 phần:
+ Đỉnh piston: được tính từ mép trên của rãnh xéc măng khí thứ nhất trở lên. Đỉnh

piston thường có dấu chỉ chiều lắp piston.
+ Đầu piston: là phần có xẻ rãnh để lắp các xéc măng khí và xéc măng dầu.
+ Thân piston: là phần dẫn hướng khi piston chuyển động tịnh tiến trong xylanh.
Trên thân xylanh có lỗ chốt piston. Thân piston thường có mặt cắt dạng ơ van để tránh
cho piston bị bó kẹt trong xylanh khi chịu nhiệt độ cao.
Thanh truyền
- Thanh truyền là chi tiết truyền lực giữa piston và trục khuỷu.
- Thanh truyền được chia làm 3 phần:
+ Đầu nhỏ thanh truyền để lắp với piston có dạng hình trụ.
+ Đầu to thanh trùn lắp với chốt khuỷu, có thể làm liền khối hoặc làm hai nữa
và dùng bu lông ghép lại với nhau.
+ Bên trong đầu to và đầu nhỏ có bạc lót để giảm ma sát và chống mài mịn.

Hình 1.7:Cấu tạo thanh truyền

8


Trục khuỷu

Hình 1.8: Cấu tạo trục khuỷu
Trục khuỷu có nhiệm vụ nhận lực từ thanh truyền tạo ra mômen quay để kéo máy
cơng tác, ngồi ra trục khuỷu cịn dẫn động cho tất cả các cơ cấu hệ thống để động cơ
hoạt động.
- Cấu tạo trục khuỷu gồm:
+ Cổ khuỷu lắp trên ổ đỡ trên thân máy và là trục quay của trục khuỷu.
+ Chốt khuỷu lắp đầu to thanh trùn, cở khuỷu, chốt khuỷu có dạng hình trụ.
+ Má khuỷu nối chốt khuỷu và cổ khuỷu, trên má khuỷu cịn có đối trọng.

Hình 1.9: Cấu tạo bạc trục khuỷu

Trục cam
Trục cam có cấu tạo bao gồm các vấu cam nạp, cam thải và cổ trục. Các vấu cam
trên trục cam được bố trí các góc phù hợp với thứ tự làm việc nạp và xã của các xylanh.
Việc bố trí các vấu cam cần phải chính xác tuyệt đối để pha làm việc của hệ thống phân
phối khí và xylanh trùng nhau.Vật liệu chế tạo trục cam là vât liệu cứng khả năng chịu
được môi trường làm việc khắc nghiệt nhiệt độ cao cường độ tỳ cọ cao và liên tục. Các
loại vấu cam rời thường được làm đúc và tôi luyện bằng thép đặc biệt.

9


Hình 1.10: Cấu tạo trục cam của động cơ 2AZ-FE
Bánh răng cam được thiết kế ở đầu trục khuỷu của động cơ hoặc đuôi trục khuỷu.
Song thông thường, để kết cấu với dẫn đợng đơn giản thì bánh răng được lắp ở trục
khuỷu như trong hình. Như vậy, cơ cấu này sẽ ảnh hưởng của hiện tượng dao động xoắn
của động cơ giúp cho động cơ hoạt động liên tục. Ngoài ra, việc truyền bánh răng cam
được thiết kế gồm hai cặp bánh răng ăn khớp trực tiếp hoặc bánh răng trung gian. Như
vậy, việc động cơ 4 kỳ hai vịng quay của trục khuỷu tương ứng mợt vịng quay của trục
cam nên tỷ số truyền của các cặp bánh răng cam bằng hai với động cơ hai kỳ tỷ số trùn
bằng mợt.

Hình 1.11: Cấu tạo bạc trục cam

10


Hình 1.12:. Bánh răng phối khí trục cam
Bánh răng cam sau một thời gian sử dụng không thể tránh được những hao mịn.
Nếu muốn kiểm tra đợ mịn bánh răng cam bằng cách kiểm tra khe hở ăn khớp giữa bánh
răng cam với bánh răng trục khuỷu. Đồng thời, có thể dùng căn lá đo ở ba vị trí cách

nhau 1200 rồi lấy trị số trung bình hoặc dùng dây chì có đường kính 1-2 mm đặt vào
giữa hai bánh răng ăn khớp rồi quay lại bánh răng. Sau đó tiếp tục lấy ra và dùng pan
me hoặc thước cặp để đo được chiều dày của dây chì sau khi bị ép.
1.2.4 Ngun lí hoạt động
a) Ngun lí hoạt đợng đợng cơ xăng 4 kỳ:
- Hành trình thứ nhất: Kỳ nạp:
+ Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.
+ Xúpáp nạp mở, xúpáp thải đóng lại.
+ Khi pistondi chuyển đi xuống thì thể tích cơng tác tăng lên làm cho áp suất
trong xylanh giảm, tạo lực hút hút hoà khí vào xylanh. Khi piston đi đến điểm
chết dưới thì xúppáp nạp đóng lại, kỳ nạp chấm dứt
-Hành trình thứ hai: Kỳ nén
+ Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên
+ Cả hai xupap đều đều đóng kín.
+ Khi piston đi lên nén hồ khí sẽ làm cho áp suất và nhiệt độ của hoà khí tăng
lên, giúp cho xăng tiếp tục bay hơi và hoà trộn với khơng khí, tạo điều kiện cho
việc đốt cháy nhiên liệu sau này được tốt hơn.
+ Hành trình nén kết thúc khi piston lên đến điểm chết trên.
+ Thực tế do xupap nạp đóng ṃn do đó hành trình nén sẽ nhỏ hơn 180º so
với góc quay trục khuỷu

11


-Hành trình thứ ba: Kỳ cháy giãn nở
+ Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.
+ Cả hai xupap vẫn cịn đóng kín
+ Khi bugi phóng ra tia lửa điện, hồ khí sẽ được đốt cháy, áp śt và nhiệt độ
trong xylanh tăng cao tạo ra lực đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu đưa
công suất ra ngồi

+ Hành trình cháy giản nở kết thúc khi piston đến điểm chết dưới
+ Trong thực tế quá trình cháy bắt đầu sớm hơn trước khi piston từ điểm chết
trên đi xuống và thời điểm bugi phóng ra tia lửa điện được gọi là đánh lửa sớm.
-Hành trình thứ tư: Kỳ xả
+ Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên.
+ Xúpap nạp đóng kín, xúpap thải mở.
+ Khi piston đi lên khí cháy sẽ được đẩy ra ngoài xylanh qua đường ống thải để
thốt ra ngồi trời.
+ Hành trình thải kết thúc khi piston lên điểm chết trên.
+ Thực tế để thải được sạch hơn xúpap thải được mở sớm hơn trước khi piston
từ điểm chết dưới đi lên và đóng ṃn hơn khi piston đã lên tới điểm chết trên.

Hình 1.13 : Chu trình làm việc của động cơ xăng 4 kỳ

12