Four-Stroke Cycle

Không khí, Nhiên liệu, Tia lửa & Lực

Động cơ đốt trong chuyển hóa năng lượng hóa học trong nhiên liệu thành chuyển động cơ học. Đa số động cơ xăng sử dụng chu trình bốn kỳ, do Nikolaus Otto phát minh năm 1876. Mỗi xi-lanh lặp lại bốn hành trình: hai lần lên, hai lần xuống, cho mỗi lần phát sinh công suất.

Hành trình 1: Nạp: Pít-tông di chuyển xuống, van nạp mở, và hỗn hợp không khí - nhiên liệu được đo chính xác được hút vào xi-lanh. Động cơ hiện đại sử dụng phun nhiên liệu: kim phun được điều khiển bằng máy tính phun nhiên liệu dạng sương vào cổng nạp hoặc trực tiếp vào xi-lanh.

Hành trình 2: Nén: Cả hai van đều đóng và pít-tông di chuyển lên, nén hỗn hợp không khí - nhiên liệu vào không gian nhỏ ở đỉnh xi-lanh. Động cơ xăng điển hình có tỷ lệ nén khoảng 10:1, nghĩa là hỗn hợp bị nén xuống còn một phần mười thể tích ban đầu. Việc nén làm tăng nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp, giúp quá trình cháy hiệu quả hơn.

Hành trình 3: Công suất (Đốt cháy): Ở đỉnh của hành trình nén, bugi đánh lửa. Tia lửa đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu đã được nén, chất này cháy nhanh và giãn nở, đẩy piston xuống với lực cực lớn. Đây là hành trình duy nhất tạo ra công suất: ba hành trình kia chỉ là chuẩn bị và dọn dẹp.

Hành trình 4: Xả: Van xả mở và piston di chuyển lên, đẩy khí thải sau quá trình đốt cháy ra khỏi xi-lanh và vào hệ thống xả. Sau đó chu kỳ lặp lại.

Dung tích xi-lanh là tổng thể tích quét bởi tất cả piston trong một chu kỳ hoàn chỉnh. Một động cơ 2.0 lít có các xi-lanh mà tổng thể tích quét là 2 lít. Dung tích lớn hơn thường đồng nghĩa với công suất lớn hơn nhưng cũng tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn.

Tỷ số nén là tỷ lệ giữa thể tích xi-lanh khi piston ở điểm dưới cùng của hành trình với thể tích khi piston ở điểm trên cùng. Tỷ số nén cao hơn giúp khai thác nhiều năng lượng hơn từ nhiên liệu nhưng yêuار

Diagnosing a Misfire

Một khách hàng mang đến một chiếc xe bốn xi-lanh. Động cơ đang chạy giật và rung ở chế độ không tải. Đèn kiểm tra động cơ sáng, và máy quét chẩn đoán hiển thị mã lỗi trục trặc ở xi-lanh 3. Động cơ chỉ chạy trên ba xi-lanh thay vì bốn.

Hộp số, Vi sai và Bố trí dẫn động

Truyền công suất đến bánh xe

Động cơ tạo ra lực quay (mô-men xoắn) tại trục khuỷu. Nhưng công suất thô này không thể truyền trực tiếp đến bánh xe: nó cần được điều chỉnh về tốc độ, hướng và lực bám. Đó là nhiệm vụ của hệ truyền động.

Hộp số: Hộp số thay đổi tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe. Ở số thấp, động cơ quay nhanh so với bánh xe: mô-men xoắn cao để tăng tốc và leo dốc. Ở số cao, động cơ quay chậm hơn so với bánh xe: di chuyển tiết kiệm nhiên liệu khi chạy ở tốc độ cao trên đường cao tốc. Hộp số sàn sử dụng ly hợp và bánh răng do người lái chọn. Hộp số tự động sử dụng bộ biến mô-men xoắn và bộ bánh răng hành tinh được điều khiển bởi mô-đun điều khiển hộp số (TCM).

Vi sai: Khi ô tô rẽ, bánh xe bên ngoài di chuyển quãng đường dài hơn bánh xe bên trong. Vi sai là một bộ bánh răng nằm trong vỏ cầu sau cho phép hai bánh xe dẫn động quay ở tốc độ khác nhau trong khi vẫn nhận được sức mạnh. Nếu không có vi sai, lốp xe sẽ bị mài mòn và trượt qua mỗi lần rẽ.

Bố trí dẫn động:

- FWD (Dẫn động cầu trước): Động cơ và hộp số nằm ở phía trước, dẫn động bánh xe phía trước. Hầu hết ô tô con sử dụng FWD vì nó gọn gàng, nhẹ hơn và cung cấp lực kéo tốt trong mưa và tuyết nhẹ vì trọng lượng động cơ nằm trên bánh xe dẫn động.

- RWD (Dẫn động cầu sau): Động cơ nằm ở phía trước, sức mạnh được truyền qua trục các-đăng đến cầu sau. Có phân bố trọng lượng tốt hơn, chịu được công suất lớn hơn, được ưu tiên cho xe tải, xe thể thao và khi kéo. Có thể bị mất lái (oversteer) trong điều kiện trơn trượt.

- AWD (Dẫn động bốn bánh): Sức mạnh được truyền đến tất cả bốn bánh xe, thông qua vi sai trung tâm hoặc hộp chuyển động. Máy tính có thể điều chỉnh tỷ lệ mô-men xoắn giữa các axit front and rear dựa trên lực kéo. Phổ biến trên xe crossover và SUV.

- 4WD (Dẫn động bốn bánh): Hệ thống bán thời gian hoặc có thể chọn với hộp chuyển động khóa cầu vòm trước và sau. Dành cho điều kiện địa hình và trơn trượt. Không nên sử dụng trên mặt đường khô trong chế độ khóa vì nó gây kẹt hệ thống dẫn động khi rẽ.

Chọn Bố Trí Dẫn Động

Một khách hàng đang mua xe mới. Họ sống ở Minnesota, nơi mùa đông mang đến tuyết dày & băng. Họ cũng kéo một chiếc thuyền 5.000 pound đến hồ mỗi mùa hè. Họ muốn một chiếc xe xử lý tốt trong mùa đông & có thể kéo xe một cách đáng tin cậy.

12-Volt Systems, CAN Bus, and OBD-II

Hệ thống thần kinh của xe

Một chiếc xe hiện đại hoạt động dựa trên hệ thống điện 12 volt DC được cung cấp bởi ắc quy axit-chì và được sạc bởi máy phát điện (alternator) được truyền động bởi dây đai trục khuỷu của động cơ.

Ắc quy cung cấp năng lượng dự trữ cần thiết để khởi động động cơ. Một ắc quy ô tô điển hình cung cấp 400-800 ampe khởi động lạnh (CCA) để quay động cơ khởi động, giúp quay trục khuỷu của động cơ cho đến khi quá trình đốt cháy bắt đầu.

Máy phát điện (alternator) là một máy phát được truyền động bởi dây đai, chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ thành năng lượng điện. Khi động cơ đang hoạtاط<|eos|>

Động cơ khởi động là một động cơ điện có mô-men xoắn cao, ăn khớp với bánh răng vành đĩa bay của động cơ để quay trục khuỷu. Nó tiêu thụ dòng điện cao nhất trong tất cả các linh kiện trên xe: từ 150 đến 300 ampe trong vài giây.

CAN bus (Mạng điều khiển khu vực): Xe hiện đại có từ 30 đến 100 mô-đun điều khiển điện tử (ECU) cần phải trao đổi dữ liệu với nhau. CAN bus là một mạng truyền thông hai dây kết nối tất cả các mô-đun này. Mô-đun điều khiển động cơ (ECM), mô-đun điều khiển hộp số (TCM), mô-đun phanh chống bó cứng (ABS), mô-đun điều khiển thân xe (BCM), và hàng chục mô-đun khác chia sẻ dữ liệu qua CAN. Khi ECM cần biết tốc độ bánh xe, nó đọc dữ liệu từ mô-đun ABS trên mạng CAN.

OBD-II (Chẩn đoán trên xe II): Từ năm 1996, mọi xe bán tại Hoa Kỳ có một cổng chẩn đoán 16 chân tiêu chuẩn dưới bảng táp-lô. Một dụng cụ quét kết nối vào cổng này và считывает mã lỗi chẩn đoán (DTC) được thiết lập bởi bất kỳ mô-đun điều khiển nào trên mạng. Mã lỗi như P0301 nghĩa là phát hiện cháy nhầm ở xi-lanh 1. P0420 nghĩa là hiệu suất bộ chuyển đổi xúc tác dưới ngưỡng. OBD-II là ngôn ngữ phổ quát của chẩn đoán ô tô.

Chẩn đoán Hệ thống Điện

Xe của khách hàng không khởi động được. Khi vặn chìa khóa, họ nghe tiếng kêu lách cách nhanh nhưng động cơ không quay. Đèn pha bị mờ và càng mờ hơn khi họ cố gắng khởi động xe. Bình ắc quy đã 3 năm tuổi.

Dừng xe và Xử lý

Phanh Đĩa, ABS & Hình Học Hệ Thống Treo

Hệ thống phanh chuyển đổi động năng (chuyển động) thành nhiệt năng (nhiệt) thông qua ma sát. Khi bạn đạp bàn đạp phanh, bạn đẩy chất lỏng thủy lực qua đường ống phanh đến kẹp phanh tại mỗi bánh xe.

Phanh đĩa: Một đĩa phanh bằng gang hoặc vật liệu composite quay cùng bánh xe. Một kẹp phanh kẹp đĩa phanh và ép má phanh vào đĩa khi áp suất thủy lực được tác động. Ma sát làm chậm đĩa phanh và bánh xe. Phanh đĩa chịu nhiệt tốt, chống nóng và tự làm sạch. Hầu hết các xe hiện đại sử dụng phanh đĩa trên cả bốn bánh xe.

Phanh tang trống: Các guốc phanh ép ra ngoài vào mặt trong của tang trống quay. Loại phanh này rẻ hơn khi sản xuất và vẫn được sử dụng trên trục sau của một số xe giá rẻ và xe tải. Tang trống giữ nhiệt và giữ nước, nên dễ bị nóng hơn khi phanh mạnh và kém hiệu quả hơn khi ướt.

ABS (Hệ thống chống bó cứng phanh): Các cảm biến tốc độ bánh xe tại mỗi góc báo cáo về mô-đun ABS. Nếu một bánh xe bị bó cứng trong quá trình phanh gắt, mô-đun ABS sẽ nhanh chóng dao động áp suất thủy lực đến bánh xe đó: nhả và ép phanh hàng chục lần mỗi giây. This prevents the tire from skidding and allows the driver to maintain steering control during emergency stops. ABS does not shorten stopping distance on dry pavement: it preserves steering ability.

MacPherson struts: Thiết kế treo trước phổ biến nhất trên xe du lịch. Một cụm duy nhất kết hợp giảm xóc, lò xo cuộn và trục lái thành một đơn vị gọn nhẹ. Phần trên của thanh chống được bắt vít vào trụ thanh chống trên thân xe, phần dưới kết nối với trục lái và càng dưới.

Wheel alignment: Căn chỉnh bánh xe đề cập đến các góc của bánh xe so với thân xe và mặt đường. Ba góc chính là camber (độ nghiêng vào trong hoặc ra ngoài khi nhìn từ phía trước), caster (độ nghiêng của trục lái khi nhìn từ phía bên), và toe (liệu phần trước của lốp có hướng vào trong hay ra ngoài khi nhìn từ phía trên). Incorrect alignment causes uneven tire wear, pulling to one side, and poor handling.

Brake Diagnosis

A customer complains that when they brake hard, the steering wheel shakes & the brake pedal pulsates under their foot. The vibration goes away during normal gentle braking. The car has disc brakes on all four wheels & is five years old with 60,000 miles.

Bức tranh nghề nghiệp trong ngành ô tô

Cơ hội nghề nghiệp mà kiến thức ô tô mang lại

Ngành công nghiệp ô tô tuyển dụng hơn 4 triệu người chỉ riêng tại Hoa Kỳ. Nhu cầu về kỹ thuật viên có trình độ luôn vượt quá nguồn cung: các đại lý và các xưởng sửa chữa độc lập đều gặp khó khăn trong việc tuyển dụng.

Chứng chỉ ASE (Automotive Service Excellence): Tiêu chuẩn ngành công nghiệp. ASE cung cấp các chứng chỉ chuyên biệt: Sửa chữa động cơ (A1), Hộp số tự động (A2), Hệ thống truyền động thủ công (A3), Hệ thống treo và lái (A4), Hệ thống phanh (A5), Hệ thống điện (A6), Hệ thống điều hòa không khí (A7), và Hiệu suất động cơ (A8). Nếu đạt được tất cả tám chứng chỉ, bạn sẽ nhận được danh hiệu Kỹ thuật viên ASE Master. Mỗi chứng chỉ yêu cầu vượt qua bài thi viết và có hai năm kinh nghiệm làm việc liên quan.

Kỹ thuật viên đại lý: Làm việc cho một thương hiệu cụ (Ford, Toyota, BMW, v.v.) và nhận được đào bilding từ nhà máy cho các phương tiện đó. Đại lý trả lương theo hệ thống flat-rate: mỗi công việc có thời gian được phân bổ, kỹ thuật viên được trả lương cho thời gian đó bất kể thời gian thực tế mất bao lâu. Các kỹ thuật viên nhanh và có kỹ năng cao có thể kiếm được nhiều hơn đáng kể. Đại lý cung cấp lộ trình thăng tiến có cấu trúc từ kỹ thuật viên bôi trơn đến kỹ thuật viên master.

Kỹ thuật viên cửa hàng độc lập: Làm việc trên tất cả các nhãn hiệu và mẫu xe. Yêu cầu kiến thức rộng hơn và kỹ năng chẩn đoán mạnh mẽ hơn vì bạn gặp phải mọi thứ. Các cửa hàng độc lập có thể trả lương theo giờ hoặc theo tỷ lệ cố định. Có nhiều quyền tự chủ hơn, ít đào tạo đặc thù theo nhãn hiệu hơn.

Chuyên môn hóa EV: Xe điện là phân khúc phát triển nhanh nhất. Kỹ thuật viên EV làm việc với các gói pin cao áp (400-800 volt), động cơ điện, hệ thống phanh tái sinh, và hệ thống quản lý nhiệt. Chứng chỉ an toàn cao áp là bắt buộc: điện áp trong gói pin EV có thể gây tử vong. Các nhà sản xuất như Tesla, Rivian, và Lucid đang xây dựng mạng lưới dịch vụ của chính mình và đang tuyển dụng kỹ thuật viên với đào tạo chuyên biệt về EV.

Kỹ thuật viên động cơ diesel: Làm việc trên xe tải thương mại, xe buýt, thiết bị nặng, và động cơ hàng hải. Động cơ diesel sử dụng đánh lửa nén (không có bugi) và làm việc ở áp suất và nhiệt độ cao hơn nhiều so với động cơ xăng. Kỹ thuật viên diesel đang có nhu cầu cao trong vận tải hàng hóa, xây dựng, và nông nghiệp. Many diesel techs earn over $70,000 per year, and specialized heavy equipment techs can earn more.

Bắt đầu: Các chương trình ô tô tại trường cao đẳng cộng đồng (1-2 năm), các chương trình đào tạo do nhà sản xuất tài trợ (UTI, Lincoln Tech, hoặc các chương trình OEM như Toyota T-TEN hoặc Ford ASSET), và các học việc tại đại lý hoặc cửa hàng là các điểm vào chính.

Lập kế hoạch cho con đường của bạn

Kết nối Kiến thức Ô tô với Tương lai Của Bạn

Bạn đã hiểu các nguyên tắc cơ bản về động cơ đốt trong, hệ truyền động, chẩn đoán điện, và phanh cùng hệ thống treo: những hệ thống cốt lõi mà mọi kỹ thuật viên ô tô phải nắm vững.