Nghiên cứu lý thuyết động cơ 1NZ FE

NHIỆM VỤ KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên đề tài khố luận:
Nghiên cứu lý thuyết động cơ 1NZ-FE
2. Nội dung chính của khoá luận
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết động cơ.
- Cấu tạo hệ thống động cơ 1 NZ- FE.
- Quy trình tháo lắp bảo dưởng động cơ.
- Thiết kế mơ hình động cơ.
- Thiết kế khung tháo lắp và giá đở động cơ.
4. Kết quả đạt được
- Giúp chúng ta nắm được cơ sở lí thuyết , hiểu được nguyên lí , cấu tạo của động cơ.
- Hiểu rõ được các hệ thống của động cơ.
- Nắm rõ được quy trình tháo lắp Và quy trình bảo dưỡng động cơ.
5. Ngày giao khoá luận: ………………..… Ngày nộp khoá luận: 14/11/2021
6. Kết luận: Nội dung và yêu cầu của Khoá luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi:
Họ và tên người hướng dẫn
Ký tên
1/ Phạm Hồng Thao
Tp. Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm…….
TRƯỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký,ghi rõ họ tên)

(Ký,ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT
Chúng tôi xin cam đoan đề tài khóa luận: “Nghiên cứu lý thuyết động cơ 1NZ-FE
và xây dựng bài tập thực hành phục vụ công tác giảng dạy” là cơng trình nghiên
cứu của riêng chúng tơi, được thực hiện dựa trên suy nghĩ của mình.

Các số liệu, đánh gia trong đồ án điều được sử dụng trung thực, ngồi ra cịn có
phần nội dung tham khảo từ các tài liệu chúng tôi đã ghi rõ nguồn thu thập.
Chúng tôi chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại Học Nguyễn Tất Thành đã
truyền đạt cho chúng em những kiến thức trong suốt thời gian học ở trường.
Và chúng tôi xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn PHẠM HỒNG THAO đã
tận tình hướng dẫn chúng tơi trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình.

1


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp, chúng em xin chân thành cảm ơn đến cá
nhân, tập thể đã hết lòng giúp đỡ hổ trợ hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực
hiện đề tài và giúp chúng em tiếp thu được nhiều kiến thức quý báu.
Và tồn thể thầy cơ Bộ mơn Khoa Kỹ thuật – Công nghệ trường Đại học Nguyễn
Tất Thành đã cung cấp kiến thức, tài liệu liên quan, giải đáp khó khăn cho chúng em
trong thời gian làm khóa luận.
Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy PHẠM HỒNG THAO, thầy đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi, hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian làm đề
tài để chúng em có thể hồn thành khóa luận được một cách trọn vẹn.
Mặc dù đã cố gắng và nỗ lực hết mình để hồn thành nhiệm vụ, nhưng do vấn đề
thời gian có hạn nên chắc chắn chúng em không tránh khỏi được những hạn chế và
thiếu sót của bản thân trong q trình làm việc. Vì vậy em mong được sự đóng góp ý
kiến của quý thầy cơ hướng dẫn để em hồn thiện mình hơn.
Cuối cùng, em kính chúc q thầy cơ trường Đại học Nguyễn Tất Thành dồi dào
sức khỏe để tiếp tục là những nhà giáo ưu tú, luôn thắng lợi trong sự nghiệp đào tạo và
giáo dục.

TĨM TẮT KHỐ LUẬN
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ 1NZ-FE VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP

THỰC HÀNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIẢNG DẠY

2


Nước ta đang từng bước cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, và ngành ơtơ đóng vai trị to
lớn trong cơng cuộc xây dựng đất nước. Ơtơ đang dần trở thành phương tiện được sử
dụng phổ biến nhất trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Là những sinh viên của trường được đào tạo tại trường Đại học Nguyễn Tất Thành
chúng em được thầy cô trang bị cho những kiến thức cơ bản về chun mơn. Để tổng
kết và đánh giá q trình học tập và rèn luyện của trường em chọn đồ án tốt nghiệp
“Nghiên cứu lý thuyết động cơ 1NZ-FE và xây dựng bài tập thực hành phục vụ
công tác giảng dạy”.
Để thực hiện được đề tài, chúng em đã nghiên cứu kĩ càng về nguyên lý hoạt động
của động cơ 1 NZ – FE, và nắm được cơ sở lí thuyết, nguyên lí hoạt động, cấu tạo,
hiểu rõ được các hệ thống và quy trình tháo lắp trong động cơ.
Nhiệm vụ đặt ra là, thiết kế được mơ hình động cơ 1NZ - FE chỉ rõ được các chi tiết
cấu tạo hoạt động từng bộ phần một cách rõ ràng nhất và phải đáp ứng yêu cầu, hiểu
quả và cũng như tính ổn định, an tồn. Bên cạnh đó, cịn làm đề tài nghiên cứu học tập
phục vụ cho công tác giảng dạy tại xưởng thực hành.
Từ đó, kết quả kiểm tra quá trình lập phương án thiết kế bảo dưỡng sữa chữa , khắc
phục hư hỏng của động cơ 1 NZ – FE.
Từ khoá: Nghiên cứu, khai thác nguyên lí hoạt động và quy trình bảo dưỡng động
cơ.
MỤC LỤC
Trang
NHIỆM VỤ KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP.................................................................................i
LỜI CAM KẾT....................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................................iii
TĨM TẮT KHỐ LUẬN.......................................................................................................iv

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ..........................................................................vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT..................................................................................................xii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................................1
1.1. Giới thiệu tổng quan đề tài.........................................................................................1

3


1.2. Tính cấp thiết của đề tài..............................................................................................1
1.3. Mục tiêu của đề tài......................................................................................................1
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiêng cứu đề tài...................................................................2
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................2
1.4.1. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................2
1.5. Phương pháp nghiêng cứu..........................................................................................2
1.5.1. Phương pháp nghiêng cứu thực tiễn.....................................................................2
1.5.2. Phương pháp nghiêng cứu cụ thể..........................................................................2
1.6. Cấu trúc của khoá luận tốt nghiệp..............................................................................2
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................................4
2.1. Giới thiệu chung..........................................................................................................4
2.2. Một số khái niệm cơ bản về động cơ đốt trong..........................................................4
2.3. nguyên lí hoạt động của ĐCĐT....................................................................................6
2.4. Các ứng dụng của động cơ đốt trong..........................................................................8
CHƯƠNG 3. CƠ CẤU ĐỘNG CƠ 1NZ-FE..........................................................................10
3.1. Các bộ phận cố định..................................................................................................10
3.1.1. Thân máy.............................................................................................................. 10
3.1.2. Nắp máy...............................................................................................................11
3.1.3. Cacte.................................................................................................................... 12
3.1.4. Joint làm kín.........................................................................................................13
3.2. Các bộ phận di động..................................................................................................14
3.2.1. Piston................................................................................................................... 14

3.2.3. Trục piston............................................................................................................ 16
3.2.4. Thanh truyền........................................................................................................16
3.2.5. Trục khuỷu............................................................................................................17
3.2.6. Bánh đà................................................................................................................19
3.3. Hệ thống phân phối khí.............................................................................................19
3.4. Hệ thống bơi trơn......................................................................................................22

4


3.5. Hệ thống làm mát......................................................................................................26
3.6. Hệ thống nhiên liệu...................................................................................................32
3.7. Hệ thống điều khiển thời điểm phối khí (VVT-i)........................................................38
3.8. Hệ thống giữ quay khởi động....................................................................................45
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ BẰNG BẢN VẼ CHI TIẾT VÀ CỤM CHI TIẾT CỦA ĐỘNG CƠ 1NZFE VÀ SẢN PHẨM.............................................................................................................48
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.................................................................................55
5.1. Kết luận:.................................................................................................................... 71
5.2. Đề nghị:..................................................................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................I

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Trang
Hình 2.1: Kết cấu đơn giản của động cơ 4 kỳ.....................................................................5
Hình 2.2: Quá trình nạp.....................................................................................................7
Hình 2.3: Quá trình nén.....................................................................................................7
Hình 2.4: Quá trình cháy – giãn nở....................................................................................8
Hình 3.1: Động cơ 1NZ-FE nhìn từ bên ngồi...................................................................10
Hình 3.2: Thân máy..........................................................................................................10
Hình 3.3: Nắp máy............................................................................................................ 11
Hình 3.4: Đặc điểm của nắp máy......................................................................................11

Hình 3.5: Các chi tiết bố trí trên nắp máy........................................................................12
Hình 3.6: Cacte................................................................................................................. 13
Hình 3.7: Joint làm kín......................................................................................................13
Hình 3.8: Piston-trục piston-xéc măng.............................................................................14
Hình 3.9: Piston................................................................................................................ 14
Hình 3.10: Cấu tạo piston.................................................................................................15
Hình 3.11: Hình dáng piston.............................................................................................15
Hình 3.12: Xéc măng........................................................................................................16
Hình 3.13: Thanh truyền..................................................................................................17
Hình 3.14: Cấu tạo trục khuỷu.........................................................................................18
Hình 3.15: Bạc lót............................................................................................................. 18
Hình 3.16: Sự dẫn động của trục khuỷu...........................................................................19
Hình 3.17: Bánh đà........................................................................................................... 19
Hình 3.18: Cơ cấu phân phối khí......................................................................................20

5


Hình 3.19: Hệ thống VVT-I động cơ 1NZ-FE......................................................................20
Hình 3.20: Trục cam.........................................................................................................21
Hình 3.21: Kết cấu xupap.................................................................................................21
Hình 3.22: Lị xo xupap.....................................................................................................22
Hình 3.23: Con đội – trục cam..........................................................................................22
Hình 3.24: Hệ thống bơi trơn...........................................................................................23
Hình 3.25: Sơ đồ khối hệ thống bơi trơn..........................................................................24
Hình 3.26: Bơm nhớt.......................................................................................................24
Hình 3.27: Lưới lọc thơ.....................................................................................................24
Hình 3.28: Lọc tinh...........................................................................................................25
Hình 3.29: Cơng tắc áp suất nhớ......................................................................................25
Hình 3.30: Mạch báo áp suất nhớt...................................................................................26

Hình 3.31: Mạch báo mức nhớt.......................................................................................26
Hình 3.32: Van hằng nhiệt đóng.......................................................................................27
Hình 3.33: Van hằng nhiệt mở.........................................................................................28
Hình 3.34: Bơm nước.......................................................................................................28
Hình 3.35: Van hằng nhiệt................................................................................................28
Hình 3.36: Van hằng nhiệt................................................................................................29
Hình 3.37: Cấu tạo van hằng nhiệt...................................................................................29
Hình 3.39: Động cơ điện dẫn động quạt..........................................................................30
Hình 3.40: Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt làm mát hai chế độ...................................31
Hình 3.41: Két nước.........................................................................................................31
Hình 3.42: Cấu tạo két nước............................................................................................31
Hình 3.43: Nắp két nước..................................................................................................32
Hình 3.44: Hệ thống nhiên liệu........................................................................................32
Hình 3.45: Bơm nhiên liệu...............................................................................................33
Hình 3.46: Cụm bơm nhiên liệu và vị trí của các chi tiết..................................................34
Hình 3.47: Cấu tạo bơm...................................................................................................35
Hình 3.48: Lọc nhiên liệu..................................................................................................35
Hình 3.49: Bộ dập dao động............................................................................................36
Hình 3.50: Bộ điều áp.......................................................................................................36
Hình 3.51:Vịi phun nhiên liệu..........................................................................................37
Hình 3.52: Cấu tạo vịi phun.............................................................................................37
Hình 3.53: Ví trí đặt vịi phun...........................................................................................38
Hình 3.54: Lắp vịi phun trên ống phân phối....................................................................38
Hình 3.55: Cấu tạo hệ thống điều khiển VVT-i.................................................................39
Hình 3.56: Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển VVT-i...........................................................39
Hình 3.57: Sơ đồ điều khiển hệ thống VVT-i....................................................................40
Hình 3.58: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển thay đổi thời điểm phối khí.............41
Hình 3.59: Mạch dầu điều khiển van VVT-i......................................................................42
Hình 3.60: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng..........................................................44
Hình 3.61: Vị trí của mơ tơ điều khiển bướm ga..............................................................44

6


Hình 3.62: Mạch điện điều khiển mơ tơ bướm ga...........................................................45
Hình 3.63: Sơ đồ mạch giữ quay khởi động.....................................................................46
Hình 3.64: Sơ đồ mạch điện van điều khiển dầu phối khí trục cam.................................47
Hình 4.1 : Bản vẽ mơ hình động cơ 1 NZ - FE...................................................................48
Hình 4.2 : Cam.................................................................................................................. 49
Hình 4.3 : Trục khuỷu.......................................................................................................50
Hình 4.4 : Bánh răng dẫn động.........................................................................................51
Hinh 4.5 : Bơm dầu..........................................................................................................52
Hình 4.6 : Mắt bích........................................................................................................... 53
Hình 4.7 : Thanh truyền...................................................................................................54
Hình 4.8 : Bánh răng.........................................................................................................55
Hình 4.9 : Block máy........................................................................................................56
Hình 4.10 : Bơm dầu........................................................................................................57
Hình 4.11 : C1................................................................................................................... 58
Hình 4.12 : C2................................................................................................................... 59
Hình 4.13 : Cacte.............................................................................................................. 60
Hình 4.14 : Cánh quạt......................................................................................................61
Hình 4.15 : Chốt piston....................................................................................................62
Hình 4.16 : Cu de.............................................................................................................. 63
Hình 4.17 : Găng máy.......................................................................................................64
Hình 4.18 : Nắp máy.........................................................................................................65
Hình 4.19 : Ống xả............................................................................................................66
Hình 4.20 : Piston.............................................................................................................67
Hình 4.21 : Tấm đệm........................................................................................................68
Hình 4.22 : Thân máy.......................................................................................................69
Hình 4.23 : Xupap............................................................................................................. 70

Hình 4.24 : Giá tháo lắp động cơ......................................................................................71

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
VVT-I
ECM
OCV
ECU
ACC

Variable Valve Timing Intelligence
Engine Control Module
Oil Control Valve
Electronic Control Unit
Adaptive Cruise Control

7


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu tổng quan đề tài
Ơtơ đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệu trong bất cứ
ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: Khai thác tài nguyên, dich vụ công
cộng, xây dựng cơ bản, quân sự, và đặc biệt là nhu cầu ngày càng cao của con người…
Một chiếc ô tô hiện đại ngày ngay phải đáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an
tồn, kinh tế, thẩm mỹ và thân thiện với môi trường, v.v…
Các nhà chế tạo ơtơ nói chung và hãng xe nói riêng đã khơng ngừng cải tiến và
hồn thiện chúng bằng việc đưa kỹ thuật điều khiển điện tử tiên tiến nhằm đáp ứng
những nhu cầu đó.
Trong đề tài này, nhóm thực hiện đề tài xin trình bày chuyên đề về động cơ 1NZ–
FE. Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên chắc chắn nội dung và

hình thức của đề tài khơng tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng tơi rất mong được
sự đóng góp ý kiến quý báu của Quý Thầy Cô để đề tài được hồn thiện hơn.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, sự tiền bộ về khoa học kĩ thuật của nhân loại đã bước
vào tầm cao mới. Rất nhiều thành tựu khoa học kĩ thuật, các phát minh, sáng chế mang
đậm tính chất hiện đại và ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát
triển, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế, tiếp nhưng công
nghệ mới, học hỏi vào tiếp thu áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến.
Ngành cơng nghiệp cơ khí cũng vậy, để tiếp cận với những cải tiến mới trong những
chiêc xe ô tô, nay với sự cho phép và hướng dẫn của thầy Phạm Hồng Thao để tụi em
tiếp cận với đồ án nghiên cứu khai thác về động cơ ô tô.
1.3. Mục tiêu của đề tài
Vận dụng các kiến thức về động cơ đã được thực tập tại doanh nghiệp và tại Trường
với sự giúp đỡ của Giảng viên hướng dẫn cộng tiến hành thiết kế mơ hình động cơ 1
NZ-FE để có thể quan sát nguyên lý hoạt động của động cơ dể phục vụ công tác giảng
dạy.

1


Đồng thời tiếp cận với công nghệ mới nhất đã được ứng dụng trên xe ơ tơ ngày nay,
đó là những kiến thức thực tế rất cần thiết của một người kỹ sư cơ khí động lực.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiêng cứu đề tài
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu ở đây là mơ hình động cơ 1 NZ-FE.
- Nghiên cứu chế tạo, tính tốn thiết kế và vận hành mơ hình động cơ 1 nz-FE.
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu chủ yếu hỗ trợ công tác giảng dạy nên chỉ tập trung chủ yếu về
phần lý thuyết của động cơ 1 NZ-FE và thiết kế chế tạo mơ hình động cơ 1 NZ- FE
1.5. Phương pháp nghiêng cứu

1.5.1. Phương pháp nghiêng cứu thực tiễn
Là phương pháp trực tiếp tác động vào đối tượng trong thực tiễn làm bộc lộ bản
chất và các quy luật vận động của đối tượng, gồm các bước sau:
Bước 1: Quan sát, tìm hiểu các thơng số kết cấu của động cơ 1 NZ-FE trên ô tô.
Bước 2: Lập phương án thiết kế mơ hình.
Bước 3: Lập phương án thiết kế chế tạo mơ hình động cơ 1 NZ-FE trên ô tô.
Bước 4: Xây dựng hệ thống đề tài “ Động cơ 1NZ-FE ”.
1.5.2. Phương pháp nghiêng cứu cụ thể
Tiến hành nghiên cứu và chế tạo động cơ 1 NZ-FE ta cần tìm hiểu kỹ về cấu tạo
nguyên lý hoạt động của nó trên ơ tơ.
Tìm hiểu về một số mơ hình hệ động cơ 1 NZ-FE phục vụ công tác giảng dạy, đưa
ra ý tưởng để chế tạo mơ hình.
Sau khi nghiên cứu thực tiễn tiến hành thiết kế khung và cách đặt, bố trí các chi tiết
trên khung.
1.6. Cấu trúc của khoá luận tốt nghiệp
Bài báo cáo khóa luận được chia làm 5 chương, bao gồm các phần mở đầu, phụ lục
và tài liệu tham khảo:
- Chương 1 : Tổng quan
- Chương 2 : Cơ sở lý thuyết
- Chương 3 : Cơ cấu động cơ 1NZ-FE
2


- Chương 4 : Thiết kế bản vẽ chi tiết và cụm chi tiết của động cơ 1 NZ – FE và sản
phẩm
- Chương 5 : Kết luận và đề nghị

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu chung
- 1860, J. J. J. E. Lenoir (1822-1900) đã chế tạo động cơ đốt trong đầu tiên bằng sự

đốt cháy khí đốt ở ấp suất mơi trường, khơng có sự nén hỗn hợp trước q trình cháy.
Cơng suất lớn nhất đạt đến khoảng 5 mã lực và hiệu suất cực đại khoảng 5%.
- 1884, Alphonse beau de Rochas (1815-1893) đã mô tả ngn lí các chu trình của
ĐCĐT. Ơng cũng đưa ra các điều kiện để nhằm đạt hiệu suất cực đại của động cơ đốt
trong gồm:
- Thể tích xy lanh tối đa
- Tốc độ làm việc lớn nhất
- Tăng tỉ số nén tối đa
- Áp suất tối đa từ lúc bắt đầu giãn nở
- 1886, hang Daimler – Maybach xuất xưởng động cơ xăng dầu đầu tiên có cơng
suất 0.25 mã lực ở số vòng quay 600/phút.
- 1892, Rudolf Diesel (1858-1913) đã gợi ý một dạng động cơ đốt trong bằng cách
phun nhiên liệu lỏng vào trong khơng khí sấy nóng. Sau đó, hỗn hợp này tự bắt cháy
và có hiệu suất nhiệt khoảng 26%. Loại động cơ này được biết như động cơ diesel
ngày nay.
- 1957, Động cơ đốt trong kiểu piston quay được chế tạo rất gọn nhẹ.
Từ đó đến nay, người ta liên tục cải tiến và phát triển từng bộ phận trong động cơ
đốt trong để loại thiết bị này ngày càng hoàn thiện nhằm đạt hiệu suất cao và tối ưu
hóa tính năng.
2.2. Một số khái niệm cơ bản về động cơ đốt trong
- Điểm chết/tử điểm: vị trí cuối cùng của piston trong xy lanh mà ở đó nó khơng thể
di chuyển tiếp được nữa. Tại vị trí đó, vận tốc piston bằng khơng và piston sẽ đổi chiều

3


chuyển động. Có hai điểm chết: điểm chết trên/ tử điểm thượng và điểm chết dưới/tử
điểm hạ.
- Hành trình piston (khoảng chạy S của piston): khoảng dịch chuyển của piston giữa
2 điểm chết, có hai khoảng chạy, khoảng chạy lên và khoảng chạy xuống.

- Đường kính xy lanh (đường kính long xy lanh D): đường kính trong của xy lanh.
-Thể tích xy lanh: thể tích xy lanh mà piston giải phóng khi di chuyển từ DCT đến
DCD hoặc ngược lại.

Hình 2.1: Kết cấu đơn giản của động cơ 4 kỳ
Đối với động cơ nhiều xy lanh, dung tích xy lanh của động cơ được tính bằng số xy
lanh động cơ nhân với thể tích xy lanh.
-Thể tích buồng cháy: thể tích cịn lại trong xy lanh khi piston ở ĐCT. Đó là thể tích
bé nhất của xy lanh.
-Thể tích tồn bộ xy lanh: thể tích ở phía trên piston khi nó nằm ở ĐCD. Đó là thể
tích lớn nhất của xy lanh.
-Tỉ số nén: tỉ số giữa thể tích tồn bộ xy lanh chia cho thể tích buồng cháy. Tỉ số
nén chỉ rõ thể tích xy lanh bị giảm đi bao nhiêu lần, tức là thể tích khí trong xy lanh bị
ép nhỏ bao nhiều lần khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT.
-Hịa khí: hỗn hợp giữa hơi xăng hoặc dầu diesel và khơng khí trộn thật đều và đúng
tỉ lệ. Ở động cơ xăng hịa khí được tạo thành ở bên ngồi xy lanh động cơ tại bộ chế
hịa khí.
-Mơi chất cơng tác: khối khí nạp vào trong xy lanh động cơ mà nhờ sự thay đổi
thông số trạng thái (thể tích, áp suất và nhiệt độ) của nó, nhiệt năng tạo thành do đốt
4


cháy nhiên liệu chuyển sang cơ năng (sinh công). Trong kỹ thuật nhiệt động lực học
MCCT cịn là chất mơi giới.
-Kỳ/thì: thời gian MCCT thay đổi trạng thái trong một hành trình piston hay trong
nửa vịng quay của trục khuỷu.
-Chu kỳ: toàn thể sự thay đổi trạng thái của MCCT từ khí đem vào xy lanh cho đến
lúc xả ra ngồi khí trời.
2.3. ngun lí hoạt động của ĐCĐT
Ngun lí hoạt động của động cơ 4 kỳ:

* Nguyên lí hoạt động theo chu trình lý thuyết:
Theo chu kỳ lý thuyết mỗi kỳ khởi sự ngay tại 1 điểm chết mà cũng chấm dứt ngay
tại 1 điểm chết. Trong động cơ 4 kỳ thì mỗi kỳ sẽ thực hiện 1 quá trình và có:
-Kỳ nạp/hút: thực hiện q trình nạp, piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD.
-Kỳ nén: thực hiện quá trình nén, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT.
-Kỳ sinh cơng: thực hiện q trình cháy – giãn nở, piston dịch chuyển từ ĐCT
xuống ĐCD.
Kỳ thải/xả/thốt: thực hiện q trình thải sản vật cháy, piston dịch chuyển từ ĐCD
lên ĐCT.
Động cơ hoạt động theo chu trình lý thuyết nếu trên sẽ mất khoảng 15 - 30% cơng
suất vì lí do sau:
-Không thải sạch sẽ được sản vật cháy.
-Không nập được đầy MCCT mới.
-Khơng cháy đúng thời điểm.
* Ngun lí hoạt động theo chu trình thực tế:
Kỳ hút: hành trình nạp thực tế lớn hơn hành trình nạp lý thuyết vì
Xu pap nạp mở sớm hơn khi piston tới ĐCT, tương ứng với góc quay trục khuỷu từ
3 đến 12 độ trước ĐCT.
Xu pap tiếp tục mở trong suốt thời gian piston đi từ ĐCT xuống tới ĐCD, tương
ứng góc quay 180 độ.
Xupap đóng trễ sau khi piston đã qua khỏi ĐCD đi ngược trở lên, tương ứng với
góc quay trục khuỷu khoảng từ 30 đến 60 độ sau ĐCD.
5


Hình 2.2: Quá trình nạp
Kỳ nén :
Quá trình nén thực tế khi nạp mới trong xy lanh bắt đầu khi xypap nạp vừa dống và
chấm dứt khi piston gần lên tới ĐCT, tương ứng với góc quay trục khuỷu khoảng từ 0
– 22 độ trước ĐCT gọi là góc đánh lửa sớm (lúc bugi nẹt lửa – đối với động cơ xăng

hoặc góc phun sớm (đối với động cơ diesel). Vì thế hành trình nén thực tế nhỏ hơn
hành trình nén lý thuyết, tương ứng với góc quay trục khuỷu nhỏ hơn 180 độ.
Trên thực tế hành trình nén là hành trình tiêu hao cơng (cơng âm) được nhận từ
cơng dư của bánh đà hoặc công giãn nở (công dương) của các xy lanh khác trong động
cơ. Tuy nhiên, nhờ có q trình nén nhiệt độ và áp suất của MCCT tăng cao.

Hình 2.3: Quá trình nén
Kỳ cháy – giãn nở:
6


Hình 2.4: Quá trình cháy – giãn nở
Quá trình cháy thực tế xem như được bắt đầu từ lúc bugi nẹt lửa (đối với động cơ
xăng) hoặc lúc nhiên liệu diesel phun vào xy lanh (đối với động cơ diesel) tương ứng
với góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm. Quá trình cháy – giãn nở thực tế nhỏ hơn
quá trình cháy – giãn nở lý thuyết.
Kỳ thải :
Xupap thốt mở sớm 45 độ, khí cháy đi ra ngồi một phần lớn, áp suất khí trong xi
lanh giảm xuống rất nhanh, trong lúc đó piston đang chạy xuống ĐCD. Như vậy đã
làm mất một phần công suất và hiệu suất của động cơ. Nhưng được bù lại trong lúc
piston chạy lên vì nó khơng cịn bị hãm bởi sức đối áp của khí cháy trong xy lanh.
Xupap thốt ra đóng trễ khoảng 10 độ sau ĐCT nhằm gia tăng thời gian đẩy sạch
khí cháy ra khỏi xy lanh. Như vậy, quá trình thải thực tế lớn hơn quá trình thải lý
thuyết.
2.4. Các ứng dụng của động cơ đốt trong
ĐCĐT là nguồn động lực chính dẫn động các phương tiện giao thơng vận tải
ĐCĐT chiếm vị trí quan trọng trong q trình cơ giới hóa sản xuất trong mọi lĩnh
vực: giao thơng vận tải, nơng nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng, …
Ngồi ra, lĩnh vực ĐCĐT có tác động tương hỗ với nhiều lĩnh vực khác: cơ khí,
điện, điện tử, vật liệu kim loại và phi kim loại, …

Hiện nay, nhiều loại động cơ khác nhau đang được nghiên cứu và chế tạo: động cơ
điện, tuốc bin khí, động cơ chạy nhiên liệu khí, ... nhưng chưa được sản xuất hàng loạt
7


vì những hạn chế: giá thành cao, kích thước khơng nhỏ gọn, khơng tiện dụng, ... Vì
vậy, ĐCĐT vẫn đang được sử dụng và chiếm vai trò quan trọng.

CHƯƠNG 3. CƠ CẤU ĐỘNG CƠ 1NZ-FE
3.1. Các bộ phận cố định

Hình 3.1: Động cơ 1NZ-FE nhìn từ bên ngồi
Các bộ phận cố định bao gồm:
3.1.1. Thân máy
Động cơ 1NZ-FE thân máy dạng thẳng hàng cơ, là giá đỡ để bắt các chi tiết, bộ
phận của động cơ.
- Chịu bộ phận lực của động cơ

Hình 3.2: Thân máy
Chức năng:
- Thân động cơ là thành phần chính của động
- Bố trí tương quan các bộ phận, chi tiết của động cơ.
8


- Chứa các đường ống nước, làm mát cho động cơ.
Cấu tạo:
-

Thân động cơ được đúc thành một khối liền, trong có các lỗ xi lanh có các

đường nước làm mát đi qua, đường ống dẫn dầu bôi trơn, vị trí để đặt các bộ phận
khác.
-

Ống lót xi lanh làm bằng gang đúc mỏng, cố độ chính xác gia cơng cao và

không lắp chọn
-

Vật liệu chế tạo thân động cơ là hợp kim nhơm.

3.1.2. Nắp máy
Được bố trí trên thân máy, là phần chịu áp lực và nhiệt độ cao trong suốt quá trình
sử dụng.

Hình 3.3: Nắp máy
Piston và nắp máy tạo thành một góc vát hình cơn làm tăng tốc độ lan truyền trong
quá trình cháy và giảm tiếng gõ.

9


Hình 3.4: Đặc điểm của nắp máy
Chức năng:
- Cùng với xi lanh tạo thành buồng đốt động cơ.
- Làm giá đỡ để bắt các bộ phận khác.
- Chịu lực.
- Bố trí các chi tiết tương quan: trục cam, xupap, buồng cháy, bougie…
- Chứa các đường nước làm mát, dầu bôi trơn động cơ.

Cấu tạo:
- Nắp máy được đúc liền khối với động cơ xi lanh thẳng hang.
- Giữa nắp máy và thân máy có lắp joint làm kín.

Hình 3.5: Các chi tiết bố trí trên nắp máy
3.1.3. Cacte
Chức năng:
- Cacte được nối bên dưới hộp trục khuỷu qua trung gian của một đệm làm kín. Nó
dùng để chứa nhớt bơi trơn và che kín các chi tiết bên trong hộp trục khuỷu.
Cấu tạo:
- Được làm bằng tôn.
-Bên dưới được bố trí một nút xả nhớt
- Bên trong có bố trí vách ngăn giúp làm giảm dao động cảu dầu khi xe chuyển
động, đồng thời đảm bảo được nhớt luôn ngập lưới lọc khi xe chuyển động ở mặt
đường nghiêng.

10


Hình 3.6: Cacte
3.1.4. Joint làm kín
Joint nắp đậy nắp máy và joint bougie được chế tạo liền khối, chế tạo bằng cao su
tổng hợp chịu được nhiệt độ cao.

Hình 3.7: Joint làm kín
Chức năng:
- Joint nắp máy được đặt giữa khối xi lanh và nắp máy
- Chịu được nhiệt độ và áp suất lớn.
- Nó dùng để làm kín buồng đốt, làm kín đường nước làm mát và đường dầu bôi
trơn.

Cấu tạo:

11


- Gồm một lớp thép mỏng đặt ở giữa.
- Hai bề mặt của tấm thép được phủ một lớp cacbon và một lớp bột chì để ngăn cản
được sự kết dính giữa joint với bề mặt khối xi lanh và thân máy.
3.2. Các bộ phận di động

Hình 3.8: Piston-trục piston-xéc măng
3.2.1. Piston
Chức năng:
- Đỉnh piston cùng với nắp máy tạo thành buồng đốt.
- Nén hỗn hợp trong kỳ nén.
- Tiếp nhận lực khí cháy làm quay trục khuỷu qua trung gian của thanh truyền và
trục piston.
Cấu tạo:
- Piston động cơ 1NZ-FE được chế tạo bằng nhơm, có khe xéc măng cao, có độ
chính xác cao và khơng được lắp chọn.

Hình 3.9: Piston

12


- Đỉnh piston: là phần trên cùng của piston.
- Đầu piston bao gồm đỉnh piston và vùng chứa xéc măng. Trên đầu piston có lắp
xéc măng đế làm kín buồng đốt.
- Trong quá trình làm việc, một phần nhiệt từ piston truyền qua xéc măng đến xi

lanh và ra nước làm mát. Tình trạng chịu của piston là khơng đều, nhiệt độ của đầu
piston cao hơn phần thân rất nhiều nên nó giãn nở nhiều khi làm việc. Do đó, người ta
thường chế tạo đường kính đầu piston hơi nhỏ hơn thân một chút ở nhiệt đơ bình
thường.

Hình 3.10: Cấu tạo piston
- Đi piston là phần cịn lại cảu piston, nó dùng đế dẫn hướng. Sự mài mịn nhiều
nhất ở phần thân xảy ra theo phương vng góc tâm trục piston.
- Thân piston có dạng hình oval, đường kính theo phương vng góc với trục piston
có hơi lớn hơn đường kính theo phương song song với trục piston, để bù lại sụ giãn nở
nhiệt do phần kim loại bệ trục piston dày hơn các chỗ khác.

Hình 3.11: Hình dáng piston
3.2.2. Xéc măng

13


Hình 3.12: Xéc măng
Chức năng:
- Được bố trí bên trong có các rãnh của piston.
- Đường kính ngồi của xéc măng lớn hơn đường kính ngồi của piston. Khi lắp
cụm piston- xéc măng vào xylanh, lực đàn hồi của xéc măng làm cho bề mặt làm việc
của xéc măng áp sát vào vách xylanh.
- Có 2 loại xéc măng :
+ Xéc măng khí : làm mát, làm kín buồng cháy, khơng cho khí cháy lọt xuống cacte
dầu.
+ Xéc măng dầu : gạt dầu bôi trơn xylanh và piston đồng thời ngăn không cho dầu
bôi trơn lọt lên buồng cháy.
Cấu tạo :

- Vật liệu chế tạo xéc măng là gang hợp kim, là vật liệu chống mài mòn cao.
3.2.3. Trục piston
Chức năng:
- Kết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền.
- Truyền chuyển động từ piston đến thanh truyền và ngược lại.
Cấu tạo:
- Có 2 kiểu lắp ghép trục piston :
+ Kiểu 1 : Cố định trục piston trong đầu nhỏ thanh truyền bằng cách ghép độ dôi
hoặc dùng bulong.
+ Kiểu 2 : Trục piston xoay được trong lỗ trục piston bằng cách dùng khoen chặn ở
hai đầu trục.
3.2.4. Thanh truyền

14


Chức năng:
- Kết nối trục piston với chốt khuỷu.
- Nó dùng để biến chuyển động lên tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của
trục khuỷu và ngược lại.
- Động cơ có 4 thanh truyền.
Cấu tạo :
- Được chế tạo bằng thép, có cường độ làm việc cao và gọn nhẹ.
- Đầu nhỏ thanh truyền kết nối với trục piston.
- Đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa được lắp ghép với chốt khuỷu.
- Thân thanh truyền là phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to thanh truyền.
- Dầu nhờn từ cổ trục chính đi qua đường ống dẫn trong trục khuỷu đến bôi trơn đầu
to thanh truyền, sau đó đi qua hai mép đầu to đến bơi trơn xylanh-piston dưới tác dụng
của lực li tâm. Bên hông đầu to thanh truyền có bố trí một lỗ dầu, dùng để làm mát
đỉnh piston khi lỗ dầu trên chốt khuỷu trùng với lỗ dầu trên đầu to thanh truyền.

Hình 3.13: Thanh truyền
3.2.5. Trục khuỷu
Trục khuỷu động cơ 1NZ-FE được gia cơng bằng phương pháp rèn, có độ chính xác
và độ nhẵn bóng bề mặt cao để giảm ma sát.
Chức năng :
- Là chi tiết quan trọng và phức tạp của động cơ.
- Nó tiếp nhận lực của piston truyền qua thanh truyền và biến lực thành momen
xoắn truyền cho bánh đà.

15


Cấu tạo :

Hình 3.14: Cấu tạo trục khuỷu
- Trục khuỷu làm bằng thép rèn chất lượng cao để đảm bảo độ cứng vững và mài
mịn tốt.
- Nó được đặt trong các ổ trục chính ở thân máy.
- Giữa ổ trục chính của thân máy và cổ trục chính của trục khuỷu có bạc lót và các
bạc lót được chia làm hai.

Hình 3.15: Bạc lót
- Đầu trục khuỷu được lắp bánh xích hoặc bánh đai để dẫn động cơ cấu phân phối
khí. Ngồi ra nó cịn dẫn động bơm trọ lực lái, máy nén hệ thống điều hòa, bơm nước,
máy phát điện,…

16

Hình 3.16: Sự dẫn động của trục khuỷu
- Đi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và đỡ đầu trục sơ cấp của hộp số.
- Các cổ trục chính và chốt khuỷu được gia cơng rất chính xác và có độ bóng cao.
Dầu nhờn từ thân máy được dẫn tới các ổ trục chính để bơi trơn các ổ trục và bạc lót.
- Chốt khuỷu dùng để gá lắp đầu to thanh truyền, dầu nhờn bôi trơn chốt khuỷu
được dẫn từ cổ trục chính qua đường ống dẫn dầu.
- Đối trọng dùng để cân bằng lực quán tính và momen qn tính.
3.2.6. Bánh đà

Hình 3.17: Bánh đà
3.3. Hệ thống phân phối khí

17


Hình 3.18: Cơ cấu phân phối khí
Hệ thống phân phối khí động cơ 1NZ-FE với trục cam kép và sử dụng hệ thống điều
khiển thời điểm mở xupap thông minh VVT- I, giúp động cơ đạt công suất cao hơn,
tiết kiệm nhiên liệu, đạt hiệu quả cao hơn những điều kiện đường xá khác nhau và
bảo vệ mơi trường.

Hình 3.19: Hệ thống VVT-I động cơ 1NZ-FE
Chức năng :
- Điều khiển q trình trao đổi khí trong xilanh.
- Thực hiện các cơng việc đóng và mở các cửa nạp – xả với mục đích nạp đầy
khơng khí và thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh.
- Điều khiển sự mở xupap hợp lý hơn nhằm phù hợp với mọi chế độ hoạt động của
động cơ, đồng thời tăng công suất của động cơ.
Cấu tạo :
+ Trục cam

18