Bài giảng Cấu tạo ô tô - Bùi Công Hạnh

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCMKHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆBỘ MÔN CÔNG NGHỆ Ô TÔ 
CẤU TẠO Ô TÔ 
GV phụ trách 
TH.S BÙI CÔNG HẠNH 
ĐẠI CƯƠNG VỀ Ô TÔ 
Động cơ là nguồn động lực phát ra năng lượng để ô tô hoạt động . Thường dùng trên ô tô là động cơ kiểu piston 
Các bộ phận chính của động cơ : 
- Thân vỏ động cơ 
- Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền 
- Cơ cấu phân phối khí 
- Hệ thống làm mát 
- Hệ thống bôi trơn 
- Hệ thống điện : 
+ Điện động cơ : Khởi động , nạp điện , đánh lửa 
+ Điện thân xe : Tín hiệu , chiếu sáng , gạt nước , tiện nghi khác  
Lịch sử phát triển của phương tiện vận tải ô tô 
Năm 1650: chiếc xe 4 bánh vận chuyển bằng các lò xo tích năng lượng được thiết kế bởi nghệ sĩ , nhà phát minh người Ý Leonardo da Vinci. 
Năm 1769: Ra đời động cơ máy hơi nước 
1860: Động cơ 4 kỳ chạy ga 
1864: Động cơ 4 kỳ chạy xăng , sau 10 năm đạt được CS 20kW, V= 40km/h 
1885: Karl Benz chế tạo 1 xe máy xăng nhỏ , là chiếc ô tô đầu tiên 
1981: Ô tô điện ra đời ở Mỹ , hãng Morris et Salon ở Philadel sản xuất . 
1892: Rudolf Diesel cho ra đời động cơ Diesel, bắt đầu hình thành tổng thể ô tô con, tải ô tô khách với lốp khí nén 
1896: Cuộc cách mạng xe hơi bắt đầu , do Henry Ford hoàn thiện và lắp ráp hàng loạt lớn , sau đó là Renault, Mercedes (1901), Peugeot (1911) 
1934: Xe hơi với hộp số tự động 
1967:Hệ thống phun xăng cơ khí 
1971: ABS, Anti-lock Brake System 
1979: Đk kỹ thuật số , EBD: Electronic Brake Distrition (pp lực phanh điện tử ); TRC: Traction Control ( đk lực kéo ); ABC: Active Body Control ( đk thân xe ) 
Tốc độ xe cải thiện : 1993: 320 km/h; 1998 Vmax = 378 km/h; > 400 km/h 
Nữ xế đầu tiên của thế giới  Bertha Benz ( vợ của Karl Benz, người chế tạo ra chiếc xe chạy bằng động cơ xăng đầu tiên,29/01/1886) và 2 con trong thời gian thử xe 
PHÒNG LÀM ViỆC CHO TỶ PHÚ- CÁC NGUYÊN THỦ QUỐC GIA 
Khái niệm & Phân loại ô tô 
A)- Theo mục đích sử dụng 
B) Theo loại nhiên liệu 
Phân loại ôtô 
Động cơ cháy cưởng bức : Có thể là động cơ 2 kỳ , 4 kỳ , sử dụng nhiên liệu xăng hoặc khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, khí tự nhiên  Động cơ dùng tia lửa để đốt cháy hỗn hợp hơi xăng và không khí . Hơi xăng được hòa trộn với không khí trước khi đi vào xy lanh động cơ . Điều này tạo ra hỗn hợp khí - xăng có khả năng cháy cao . Sau đó hỗn hợp khí - xăng được nén lại và bốc cháy nhờ tia lửa điện phóng ra ở bugie , tạo ra sự giãn nở nhiệt trong xy lanh sinh lực đẩy piston đi xuống . Chuyển động tịnh tiến của piston được biến đổi thành quay của trục khuỷu nhờ vào cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền . 
Động cơ cháy do nén : Theo nguyên lý nhiên liệu tự bốc cháy trong môi trường có nhiệt độ và áp suất cao , thường sử dụng nhiên liệu Diesel. Khác với động cơ xăng , động cơ Diesel nén không khí với tỉ số nén cao khoảng 22:1. Không khí được nén tới áp suất rất lớn nên nhiệt độ tăng cao ( khoảng 538 0 C), lúc này dầu Diesel được phun vào xy lanh dưới áp suất cao sẽ tự bốc cháy , sinh công và đẩy piston đi xuống . 
Phân loại ôtô theo nguồn động lực : 
+ Theo loại nhiên liệu sử dụng có : Động cơ xăng , động cơ Diesel, động cơ sử dụng nhiên liệu khí ( khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, khí tự nhiên nén CNG), khí nhiên liệu sinh học . 
+ Theo nguyên lý , kết cấu động cơ có các loại chính như sau : 
Động cơ 2 kỳ : Động cơ có chu trình công tác được thực hiện trong hai hành trình piston hay một vòng quay trục khuỷu . 
Động cơ 4 kỳ : Động cơ có chu trình công tác được thực hiện trong bốn hành trình của piston hay hai vòng quay của trục khuỷu . 
Ôtô dùng động cơ điện : Loại xe này sử dụng nguồn điện của accu để vận hành mô tơ điện . Thay vì cần nhiên liệu thì động cơ điện chỉ cần nạp điện cho accu mà thôi . Loại xe này mang lại nhiều lợi ích như : Không gây ô nhiễm , không tiếng ồn khi hoạt động , ít gây cháy nổ .. 
Ôtô dùng động cơ lai (Hybrid): Loại xe này được trang bị đồng thời hai nguồn động lực khác nhau là động cơ đốt trong và mô tơ điện . Do động đốt trong dẫn động máy phát tạo điện năng nên không cần nguồn điện bên ngoài nạp điện cho accu . Hệ thống dẫn động bánh xe dùng nguồn điện 270 -550V, ngoài ra các thiết bị khác dùng nguồn 12V. Khi xuất phát hoặc chạy trong thành phố , xe dùng động cơ điện cho ra mômen xoắn cao mặc dù tốc độ thấp ( đây chính là ưu điểm của động cơ điện ). Khi tăng tốc hoặc chạy trên xa lộ , xe sẽ dùng động cơ đốt trong vì động cơ loại này có hiệu suất cao hơn khi vận hành ở tốc độ lớn . Bằng cách phân bố tối ưu hai nguồn động lực nêu trên sẽ giúp giảm ô nhiễm do khí thải và nâng cao tính kinh tế nhiên liệu . 
Động cơ đặc biệt : Động cơ đốt trong có kết cấu đặc biệt , khác với piston tịnh tiến như các động cơ đốt trong thông dụng hiện nay, ví dụ như động cơ quay Wankel . 
Four stroke engine with one overhead camshaft (OHC) 
crankshaft drive, - camshaft timing (ratio of 1:2)- function of the rocker arm- opening and closing the valves- valve overlap 
Two stroke engine with rotary-disk valve control 
- gas control in a two-stroke engine with rotary-disk valve- reading of the angle for the induction, precompressing , overflow, exhaus , compression and working 
Ô tô Hybrid 
Động cơ Wankel 
Động cơ Wankel do nhà phát minh người Đức , Felix Wankel 1920, được công nhận 1936, sản xuất động cơ lắp lên xe máy 1950 
Piston động cơ Wankel hình tam giác , chuyển động quay, các đỉnh của nó quét quanh thành của xylanh có dạng đường cong. Hai chuyển động hành tinh quanh bánh răng trung gian . 
Wankel engine 
 the bid and solid overhead model shows how a wankel engine works, especially the function of an eccentric shaft and gearing 
Một số từ viết tắt thường dùng 
BDC: Bottom Dead Center 
TDC: Top Dead Center 
DOHC: Dual Overhead Camshaft 
EFI: Electronic Fuel Injection 
ESA: Electronic Spart System ( đl điện từ ) 
ECT: Electronic Controlled Transmisson 
TRC: Traction Control 
EBD: Electronic Brake Distrition 
ABC: Active Body Control 
MT: Manual Transmisson 
AT: Automatic Transmisson 
SRS: Supplemental Sestraint System (an toàn túi khí ) 
VVT-i: Variable Valve Timinh -Intelligent 
A/C: Điều hòa không khí 
EDU: Bộ dẫn động bằng điện từ 	ERG: Tuần hoàn khí xả 
ISC: Điều khiển tốc độ không tải 	SCV: Van đk hút 
SPV: Van đk lượng phun 	TCV: Van đk thời điểm phun 
VRV: Van đk chân không 	VSV: Van chuyển mạch chân không 
Logo một số hãng xe ô tô 
10 HÃNG XE LỚN NHẤT THẾ GIỚI 
1- GENERAL MOTORS	9,04 triệu xe 
2- TOYOTA MOTOR CORP	7,10 
3- FORD MOTOR	6,418 
4- VOLKSWAGEN	5,173 
5- DAIMLER CHRYSLER AG	4,319 
6- PEUGEOT CITROEN PSA	3,375 
7- HONDA MOTOR	3,373 
8- NISSAN MOTOR	3,35 
9- HYUNDAIN MOTOR	2,853 
10- RENAULT	2,617 
Ô tô con 
Động cơ xe Innova 
Cấu tạo chung ô tô 
1-Động cơ:Là nguồn động lực phát ra năng lượng để ô tô hoạt động , đ65ng cơ thường dùng trên ô tô là động cơ đốt trong kiểu piston 
Các bộ phận chính của động cơ : 
- Thân vỏ 
Cơ cấu Trục khuỷu - thanh truyền 
Cơ cấu phân phối khí 
Hệ thống cung cấp nhiên liệu 
Hệ thống bôi trơn , làm mát 
Hệ thống điện . 
2- Gầm ô tô : bao gồm 
- Hệ thống truyền lực 
- Các bộ phận chuyển động 
- Các hệ thống điều khiển 
3- Thân vỏ : Dùng chứa người lái , hàn khách , hàng hóa 
4- Hệ thống điện : 
- Hệ thống điện động cơ : Khởi động , nạp điện , đánh lửa 
- Hệ thống điện thân xe : Chiếu sáng , gạt nước , điều khiển . 
III- Bố trí chung của ô tô 
3-1 Bố trí động cơ : 
+ Vị trí đặt động cơ : Đặt trước , giữa và sau ô tô 
+ Bố trí : Ngang , dọc ô tô 
A)- Ô tô con: 
+ Động cơ đặt trước , cầu trước chủ động - động cơ đặt ngang 
+ Động cơ đặt trước , cầu sau chủ động , động cơ đặt dọc 
+ Động cơ đặt sau , cầu sau chủ động 
+ Động cơ đặt trước , hai cầu chủ động 
Động cơ Diesel Kamaz V8 
Động cơ Hybird 
Chương 1: ĐỘNG CƠ Ô TÔ 
1-1 Những vấn đề chung về động cơ đốt trong : 
ĐCĐT nói chung kiểu piston thuộc loại động cơ nhiệt , hoạt động nhờ quá trình biến đổi hóa năng thành nhiệt năng do nhiên liệu trong buồng kín bị đốt cháy , chuyển sang dạng cơ năng . Toàn bộ quá trình này được thực hiện trong buồng kín của xy lanh động cơ . 
- Các thông số cơ bản của ô tô : 
- Công suất , tốc độ , trọng lượng hàng hóa hay hành khách và các tính năng khác . 
- Các tác động trực tiếp đến môi trường : gây ồn , gây ô nhiễm do khí thải 
- Vì vậy , động cơ chiếm 20-30% giá thành cả ô tô 
+ Phân loại theo cách bố trí xy lanh : 
Động cơ ô tô thường có nhiều hơn 1 xy lanh , 3,4,5,6,8,12,12 có 2 cách bố trí : 
- Xy lanh thẳng hàng : Số xy lanh <=6 
- Xy lanh chữ V: Số xy lanh >=6 
 OPPOSED CYLINDERS 
Flat engine 
characteristics of a flat engine in motion- function of the oposed pistons 
V-engine 
 arrangement of the cylinders- characteristics of the two pistons in motion 
Radial cylinder engine  
- function of a the master connecting rod- coordinated displacement of all pistons in one level 
Động cơ có pison quay 
2-2 Phân loại ôtô theo kiểu dáng : 
a)- Sedan ( Anh ) – Saloon ( Mỹ ): 
Là loại xe mui kín 4 chổ ngồi , chú trọng tiện nghi của hành khách và lái xe . 
b)- Xe Coupe: 
c)- Convertible:Là các xe có mui tháo hoặc gấp lại được . 
d)- Cabriolet:Là xe mui tr ần , n ội th ất sang tr ọng 
e)- Hardtop  : Đây là lo ại xe Sedan không có khung c ửa sổ cũng như trụ đở gi ữa . 
g)- Lift back (Hatch back) : 
h)- Van và Wagon:Loại này có không gian dành cho hành khách và hàng hóa liền nhau 
i)- Pick up: 
Đây là loại xe tải nhẹ có khoang động cơ kéo dài về phía trước của ghế lái xe và có khoang sau không mui để chở hàng . 
k)- SUV (Sport Utility Vehicle):Đây là dòng xe thể thao đa dụng 
l)- MPV (Multi Purpose Vehicle):Xe đa dụng , có thể vừa chở hàng vừa chở người . 
2-3 Phân loại ôtô theo kiểu truyền động : 
2-3-1 Loại cầu trước chủ động : 
Loại xe này động cơ được đặt ở phía trước ( nằm ngang ), và cầu trước là cầu chủ động . 
2-3-2 Loại cầu sau chủ động : 
Ở loại này động cơ đặt ở phìa trước ( đặt dọc ), xe dẫn động bằng cầu sau 
2-3-3 Loại truyền động 4 bánh – 4WD: 
Loại xe này được dẫn động thường xuyên bằng cả hai cầu , do vậy xe loại này có công suất kéo tốt hơn loại xe thường một cầu vì tận dụng được khả năng bám tốt hơn . 
2-3 Phân loại ôtô theo kiểu truyền động : 
2-3 Phân loại ôtô theo kiểu truyền động : 
2-4 Các thông số cơ bản của ôtô 
A: Chiều dài tổng thể (Overall length, total length) 
B: Chiều rộng xe ( Vihicle width) 
C: Chiều cao xe ( Vihicle heitht ) 
D: Phần nhô phìa trước tính từ tâm bánh xe trước (Front overhang) 
E: Chiều dài cơ sở , khoảng cách giữa hai cầu xe (Wheel base) 
F: Phần nhô ra phìa sau tính từ tâm bánh xe sau (Rear overhang) 
G: Khoảng cách từ mặt đất đến sàn xe ( Ground clearance) 
H,I: Chiều rộng cơ sở , khoảng cách giữa hai bánh xe chung cầu xe ( Track,tread , track width, wheel track, wheel tread) 
H: Chiều rộng cơ sở hai bánh phía trước (Front track) 
I: Chiều rộng cơ sở hai bánh xe sau (Rear track) 
J: Góc tiến (Approach angle, Angle of incidence) 
K: Góc phần nhô ra ở phía sau ( Departure angle, Rear overhang angle) 
L: Chiều cao có tải (Loading height) 
M: Chiều dài của thùng xe (Chassis frame length) 
N: Chiều cao của thùng chở hàng hóa (Cargo body height) 
O: Chiều rộng bên trong thùng chở hàng hóa (Interior cargo body width) 
P: Chiều rộng thùng chở hàng hóa (Cargo body width) 
R: Chiều dài bên trong thùng chở hàng hóa (Interior cargo body length) 
CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA ÔTÔ 
3-1 Ki ến th ức t ổng quan về ô tô : C ấu t ạo chung : Ô tô g ồm ba ph ần chính : Đ ộng cơ , g ầm và đi ện . 
3-2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ: 
Dung tích xy lanh : 
Dung tích xy lanh là tổng dung tích chiếm chổ của piston trong xy lanh khi piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới . Nếu động cơ có nhiều xy lanh thì dung tích động cơ được tính bằng tổng cộng dung tích của các xy lanh . 
Dung tích động cơ được tính : V = ( л D 2 /4) * L*N 
V: Dung tích tổng cộng các xy lanh 
D: Đường kính xy lanh 
L: Hành trình piston 
N: Số xy lanh của động cơ 
Tỉ số nén : 
Tỉ số nén được thể hiện trong quá trình nạp . Giá trị tỉ số nén được tính : 
 € = Va / Vc 
Va : Thể tích buồng cháy , là thể tích của xy lanh khi piston nằm ở điển chết trên 
Vc : Thể tích toàn phần , là thể tích của xy lanh khi piston nằm ở điểm chết dưới . 
Động cơ có tỉ số nén cao sẽ tạo ra áp suất cao trong buồng đốt và sẽ tạo ra công suất động cơ lớn . 
Chú ý:	- Tỉ số nén của động cơ xăng từ 8:11 đến !!:1 
- Tỉ số nén động cơ Diesel: từ 17:1 đến 24:11 
3- 3 Mômen xoắn & Công suất động cơ 
Môn men xoắn động cơ : 
	 Mô men xoắn của động cơ là giá trị được chỉ ra trong quá trình quay hoặc lực xoắn của trục khuỷu động cơ ( tại số vòng quay). 
	 Đơn vị : ( kW;N.m )	 
	T = N * r	 1 Kgf = 9,80665 N 
	N: Lực xoắn 
	R : bán kính xo ắn 
Công su ất đ ộng cơ : 
	 Công su ất phát ra c ủa đ ộng cơ đư ợc đánh giá sự làm vi ệc c ủa nó trong m ột kho ảng th ời gian nào đó . Đơn vị đo công su ất là kW, và m ột số đơn vị khác  : HP (Horse power), PS ( German horse power). 
	1PS = 0,7355 kW	1 HP = 0,7457 kW 
Lượng tiêu hao nhiên liệu : ( g/kW.h ; lít / 100km) 
3-2 CÁC HỆ TH ỐNG CƠ B ẢN TRÊN Đ ỘNG CƠ Ô TÔ : 
Đ ộng cơ đ ốt trong bao g ồm các cơ c ấu và hệ th ống chủ y ếu sau đây  : 
- Cơ c ấu biên tay quay ( thanh truy ền – tr ục khu ỷu ). 
- Cơ c ấu phân ph ối khí . 
- Hệ th ống cung c ấp nhiên li ệu 
- Hệ th ống bôi trơn 
- Hệ th ống lám mát 
- Hệ th ống đi ện . 
1-2 Cơ cấu Trục khuỷu - thanh truyền :1.2.1 Thân và nắp động cơ : 
a)- Thân động cơ : 
+ Nhiệm vụ : 
- Là giá đỡ để bắt các chi tiết , bộ phận của động cơ . 
- Chịu bộ phận lực của động cơ 
- Bố trí tương quan các bộ phận , chi tiết của động cơ:trục khuỷu , trục cam, xy lanh  
- Chứa các đường ống nước , áo nước làm mát . Chứa các đường ống dầu , dầu bôi trơn .. 
+ cấu tạo : 
- Thân động cơ được đúc thành một khối liền , trong có các ống xy lanh ( lỗ lắp ống lót xy lanh ), các đường ống nước lám mát , đường ống dẫn dầu bôi trơn , các vị trí để lắp các bộ phận khác . Vật liệu chế tạo thường là gang hợp kim hoặc hợp kim nhôm . 
- Số xy lanh thường nhiều hơn 2, bố trí thẳng hàng hoặc hình chữ V, W 
Phần đậy kín phía dưới thân máy được gọi là các te , dùng chứa dầu bôi trơn động cơ . 
CƠ CẤU BIÊN TAY QUAY 
Thân động cơ chữ W 12 xylanh 
Thân động cơ chữ V 
Động cơ làm mát bằng gió 
Động cơ Mitsubisi 
Cấu tạo nắp quy lát 
b)- Nắp máy ( nắp xy lanh ) 
+ Nhiệm vụ : 
- Cùng với xy lanh tạo thành buồng đốt động cơ . 
- Làm giá đỡ để bắt các bộ phận khác 
- Chịu lực 
- Bố trí tương quan : trục cam, các xu páp , buồng cháy .. 
- Chứa các đường nước làm mát , dầu bôi trơn .. 
+ Cấu tạo : 
- Nắp máy được đúc liền khối với động cơ xy lanh thẳng hàng hoặc đúc riêng mỗi nắp cho một xy lanh . 
- Giữa nắp máy và thân máy có lắp đệm làm kín ( gioăng quy lát ) 
1.2.2 Nhóm piston: 
Gồm:Piston , xéc măng , chốt piston 
a)- Piston: 
+ Nhiệm vụ : 
- Nén hỗn hợp ( kk+n liệu ) trong kỳ nén 
- Tiếp nhận áp suất khí cháy chuyển động sinh công cơ học truyền qua chốt piston, thanh truyền - trục khuỷu 
+ Cấu tạo : 
- Để giảm tiếng gõ khi piston làm việc , chốt pison được chế tạo lệch tâm . 
Nhóm Piston: Piston, Xéc măng , Chốt piston 
b)- xéc măng : 
Có 2 loại : xéc măng khí và xéc măng dầu 
+ Nhiệm vụ : 
- Xéc măng khí : làm kín buồng cháy , ngăn không cho khí cháy lọt xuống các te 
- Xéc măng dầu : gạt dầu bôi trơn xy lanh và piston đồng thới ngăn không cho dầu bôi trơn lọt lên buồng cháy . 
+ Cấu tạo : 
Xéc măng ứng suất thấp PVD: Physical Vapor Deposition 
1.2.3 Thanh truyền – Trục khuỷu : 
a)- Thanh truyền : 
+ Nhiệm vụ : Truyền lực từ piston đến trục khuỷu trong kỳ sinh công và theo chiều ngược lại trong các kỳ khác . 
+ Cấu tạo : 
b)-Trục khuỷu : 
+ Nhiệm vụ : Tiếp nhận lực từ piston do thanh truyền chuyển tới và biến lực thành mômen xoắn 
+ Cấu tạo : Thường chế tạo bằng phương pháp dập hoặc đúc , lăn ép tôi cứng bề mặt 
+ Trục cân bằng : 
Thanh truyền - Trục khuỷu 
Trục cân bằng 
Cơ cấu phân phối khí