Hình ảnh trục khuỷu thanh truyền trên hệ thống động cơ ô tô
1. Trục khuỷu thanh truyền ô tô là gì?
Trục khuỷu thanh truyền (Crankshaft - Connecting rod) trên hệ thống động cơ ô tô có vai trò chuyển lực từ khí cháy lên mô-men quay của trục khuỷu, để tạo năng lượng động cơ. Ngoài ra, nó còn chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Cấu tạo của trục khuỷu thanh truyền bao gồm cụm thân động cơ, cụm piston - thanh truyền, và cụm trục khuỷu - bánh đà.
2. Cơ cấu cụm thân động cơ
Cụm thân động cơ bao gồm thân máy, nắp xilanh, đệm xilanh và hộp dầu. Thân máy là một phần quan trọng, kết hợp với các chi tiết khác như xilanh, nắp xilanh và piston, để tạo ra không gian làm việc cho môi chất và thực hiện quá trình nạp, nén, cháy, giãn nở và thải ra khỏi động cơ. Cụm thân động cơ là nơi lắp đặt các linh kiện và chịu tác động của lực nội và lực ngoại trong quá trình hoạt động của động cơ.
2.1. Thân máy
Thân máy có thể được đúc liền với phần trên của hộp trục khuỷu, tạo thành kiểu thiết kế xilanh - hộp trục khuỷu. Loại thiết kế này phổ biến trong động cơ ô tô, và động cơ 1ZR của Toyota sử dụng hợp kim nhôm làm vật liệu. Phần phía trên của thân máy được gọi là xilanh, và phần phía dưới là hộp trục khuỷu, làm nhiệm vụ giữ trục khuỷu và tạo khoảng trống cho chuyển động của nó.
2.2. Hình dạng của thân máy
Dựa trên vị trí của bề mặt lắp đặt hộp dầu và đường trục của gối đỡ trục khuỷu, thân máy được chia thành 3 loại: dạng đáy bằng (thường gọi là loại tiêu chuẩn), dạng cổng và dạng đường hầm.
2.3. Phương pháp làm mát thân máy
Trong động cơ 1ZR, phương pháp làm mát bằng nước được sử dụng chính, với sự hỗ trợ của quạt gió để làm mát. Khi sử dụng phương pháp làm mát bằng nước, có khoảng trống chứa nước xung quanh xilanh và nắp xilanh, được gọi là khoang nước (hoặc áo nước). Nước lưu thông trong khoang nước sẽ hấp thụ nhiệt từ các linh kiện nhiệt độ cao. Lót xilanh có hai loại: lót kiểu ướt và kiểu khô.
2.4. Cách sắp xếp xilanh
Các động cơ ô tô thường sử dụng 5 phương pháp sắp xếp xilanh, bao gồm đứng và thẳng hàng, chữ V, hai hàng song song nằm ngang, chữ W và hình ngôi sao.
2.5. Nắp xilanh
Nắp xilanh có chức năng đậy kín phần trên của xilanh. Nó cùng với xilanh và piston tạo thành không gian buồng cháy. Nắp xilanh được lắp ở phía trên của thân máy. Hộp dầu, hay còn gọi là các te, là nơi lưu trữ dầu làm mát và bôi trơn khi động cơ hoạt động. Ngoài ra, nó cũng làm nhiệm vụ che kín các chi tiết bên trong hộp trục khuỷu. Các te chịu lực nhỏ thường được làm từ thép cán, hợp kim gang hoặc hợp kim nhôm.
2.6. Đệm xilanh
Đệm xilanh (còn gọi là gioăng nắp xilanh hoặc đệm xilanh) được đặt giữa khối xilanh và nắp xilanh, để tránh rò rỉ nước làm mát và không cho không khí và nước vào trong buồng cháy. Nó giữ vai trò bao kín và giảm ma sát và hao mòn của xilanh, piston và gioăng nắp xilanh. Động cơ cũng chịu tác động nhiệt lượng từ piston, và đệm xilanh truyền nhiệt độ này cho thành xilanh.
3. Cơ cấu cụm piston - thanh truyền
Cơ cấu piston - thanh truyền chịu tác động của khí cháy trong xilanh và truyền lực này từ piston cho trục khuỷu, để tạo mô-men quay. Piston gồm 3 phần là đỉnh, đầu và thân. Chốt piston liên kết piston và thanh truyền và truyền lực từ khí cháy lên thanh truyền.
3.1. Đỉnh piston
Đỉnh piston có các dạng là đỉnh bằng, đỉnh lõm và đỉnh lồi. Động cơ 1ZR sử dụng đỉnh piston lõm để tránh va chạm với van, đồng thời tạo điều kiện tốt cho quá trình đốt cháy. Đỉnh piston có dấu chỉ hướng lắp đặt, và phải lắp đặt sao cho mũi tên trỏ về phía trước của động cơ.
3.2. Đầu piston
Đầu piston là phần từ rãnh lắp xéc-măng trở lên. Nó có các rãnh để lắp xéc-măng. Đầu piston của động cơ 1ZR có 3 rãnh, trong đó hai rãnh trên là rãnh xéc-măng khí và rãnh dưới là rãnh xéc-măng dầu.
3.3. Thân piston
Thân piston, còn gọi là phần váy, là phần dưới cùng của piston, nằm trên mặt trụ của rãnh lắp xéc-măng dầu. Nó chịu tác động từ lực đẩy của trục khuỷu thanh truyền và dẫn hướng chuyển động tuần hoàn của piston trong xilanh. Thân piston còn truyền lại một phần nhiệt lượng từ piston cho thành xilanh.
3.4. Chốt piston
Chốt piston có nhiệm vụ liên kết piston với đầu nhỏ của thanh truyền và truyền lực từ khí cháy lên thanh truyền. Có hai hình thức liên kết thường được sử dụng là lắp lỏng và lắp chặt.
3.5. Xéc-măng
Có hai loại xéc-măng: xéc-măng dầu và xéc-măng khí. Xéc-măng khí chịu trách nhiệm bao kín không gian buồng cháy trong xilanh, ngăn lượng khí cháy áp suất cao và nhiệt độ cao trong buồng cháy thoát ra hộp trục khuỷu. Nó cũng truyền nhiệt từ đỉnh piston cho thành xilanh, sau đó nhiệt này được truyền cho nước làm mát hoặc không khí làm mát. Xéc-măng dầu loại bỏ lượng dầu dư trên thành xilanh và giảm ma sát và hao mòn. Động cơ thường có từ 1 đến 2 xéc-măng dầu.
4. Cơ cấu cụm trục khuỷu - bánh đà
Cụm trục khuỷu - bánh đà gồm trục khuỷu và bánh đà, cùng với các linh kiện khác tạo thành. Nó có vai trò biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, tạo ra mô-men quay cho hệ thống dẫn động và các bộ phận khác của ô tô. Ngoài ra, nó cũng tích trữ năng lượng để thắng lực cản của piston trong các kỳ nạp, nén, xả, giúp động cơ hoạt động mượt mà.
4.1. Trục khuỷu
Trục khuỷu bao gồm đầu trục khuỷu, đuôi trục khuỷu, cổ khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu và đối trọng. Một khuỷu gồm cổ khuỷu, chốt khuỷu và 2 má khuỷu. Đầu trục khuỷu thường được lắp vấu để khởi động hoặc quay puly dẫn động quạt gió, bơm nước, các bánh răng dẫn động trục cam, máy phát điện và máy nén điều hòa không khí. Cổ khuỷu là trục quay của trục khuỷu và được lắp trên ổ đỡ trên thân máy. Chốt khuỷu và má khuỷu kết nối cổ khuỷu với thanh truyền và đối trọng.
4.2. Bánh đà
Bánh đà tích trữ năng lượng từ các kỳ nổ của các xilanh, giúp khắc phục lực cản trong quá trình nạp, nén, xả và lực cản khác, để giúp trục khuỷu quay đều. Chu vi của bánh đà có răng ăn khớp với bánh răng máy khởi động, để khởi động động cơ. Bộ ly hợp cũng được lắp trên mặt bích bánh đà để truyền công suất và mô-men lực của động cơ ra ngoài. Cân bằng động của bánh đà và trục khuỷu được kiểm tra khi chế tạo, do đó vị trí giữa bánh đà và trục khuỷu cần được giữ cố định khi tháo lắp.
Hãy khám phá các hệ thống khác trên ô tô:
- Hệ thống phun dầu điện tử EDC dùng ống phân phối.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: cấu tạo, cách hoạt động.
- Thùng nhiên liệu và bầu lọc: cấu tạo, các lỗi hư hỏng thường gặp.
- Hệ thống phanh khí nén trên ô tô.
- Vòi phun cao áp VE.
