Động cơ đốt trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô hutech

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

BÀI TIỂU LUẬN
Tên học phần: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Kỳ thi học kỳ 1 đợt A năm học 2022 -2023

Ngành: Cơng Nghệ Kĩ Thuật Ơ Tơ

Tp.HCM, ngày 17 tháng 09 năm 2022


MỤC LỤC
BÀI 2 : KẾT CẤU PHẦN TĨNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I. THÂN MÁY – XI LANH............................................................................................................3
1. Nhiệm vụ.................................................................................................................................3
2. Điều kiện làm việc...................................................................................................................4
3. Vật liệu chế tạo........................................................................................................................4
4. Cấu tạo thân máy – xi lanh......................................................................................................4
.........................................................................................................................................................6
II. NẮP MÁY ( NẮP XI LANH )...................................................................................................8
1.Nắp máy....................................................................................................................................8
2.Kết cấu nắp máy động cơ xăng, các dạng buồng đốt của động cơ xăng..................................9
.......................................................................................................................................................10
3.Kết cấu nắp máy động cơ Diesel, các dạng buồng đốt của động cơ Diesel...........................13
III. GIOĂNG NẮP MÁY, CACTE, BULONG............................................................................18
1.Gioăng nắp quy lát (gioăng nắp máy).....................................................................................18
2.Cacte.......................................................................................................................................19
3.Bulong.....................................................................................................................................20
IV. CÂU HỎI TỔNG KẾT............................................................................................................21

I. THÂN MÁY – XI LANH
Thân máy (khối xi lanh) của động cơ đốt trong là một chi tiết máy cố
định, có khối lượng lớn (chiếm từ 30-60% trọng lượng của động cơ) cũng
như kết cấu phức tạp.
Hình dạng và kết cấu phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:
 Kiểu kết cấu (loại thân đúc liền và thân đúc rời)
 Kiểu động cơ (xăng và diesel, công suất lớn hay nhỏ,, loại buồng
đốt, cách bố trí vịi phun và xupap,…)
 Phương pháp làm mát (bằng nước hay không khí)
 Phương pháp chế tạo đúc hay hàn)

Thân máy động cơ đốt trong

1. Nhiệm vụ
Là bộ phận dùng để lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động
cơ. Cụ thể như: trên thân máy được bố trí xi lanh, hệ trục khuỷu cùng các
bộ phận truyền động để dẫn động các cơ cấu và hệ thống khác như bơm


nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước, các pittong thanh truyền, trục cam, quạt
gió,…
2. Điều kiện làm việc
Trong q trình động cơ làm việc, thân máy đóng vai trị truyền nhiệt
giữa môi chất công tác và môi trường làm mát động cơ. Bên cạnh đó, thân
máy cịn chịu tác dụng của lực khí thể, tải trọng nhiệt, lực quán tính
chuyển động không cân bằng gây ra và chịu va đập, rung giật, và toàn thể
trọng lượng các chi tiết được lắp trên thân máy.
Được bố trí các đường dầu bơi trơn để dẫn dầu đến ổ trục khuỷu, ổ trục
cam, thành vách xi lanh,…

3. Vật liệu chế tạo
Để chế tạo thân máy, người ta sử dụng hai phương pháp đúc và hàn.
 Phương pháp đúc sẽ được chế tạo cho các loại động cơ cỡ nhỏ và
trung bình.
 Phương pháp hàn sẽ chế tạo cho các động cơ cỡ lớn.
Vật liệu thường dùng để chế tạo thân máy là bằng gang hoặc hợp kim
nhôm.
4. Cấu tạo thân máy – xi lanh
Thân máy được phân thành hai loại:
 Thân máy có một xi lanh
 Thân máy có nhiều xi lanh
Động cơ nhiều xi lanh có thân đúc liền thành một khối gọi là block xi
lanh. Mặt trên và mặt dưới của block xi lanh được mài phẳng để lắp vào


nắp xi lanh và cacte. Vách trong của các xi lanh được mài nhẵn thường
được gọi là mặt gương của xi lanh.
Có hai loại làm mát trên động cơ đó là động cơ làm mát bằng khơng
khí và động cơ làm mát bằng nước.

Hệ thống làm mát của động cơ

Ở động cơ làm mát bằng khơng khí thường được sử dụng trên thân máy
rời, block xi lanh được gánh các cánh tản nhiệt để tăng khả năng làm mát
động cơ. Khi xe di chuyển, giữa các cánh tản nhiệt sẽ có những cái khe và
lợi dụng sức gió đi qua các khe đó làm mát cho thân máy và từ thân máy
sẽ trả nhiệt làm mát cho động cơ.


Thân máy động cơ làm mát bằng khơng khí

Ở động cơ làm mát bằng nước, bên trong block xi lanh có các khoang
để chứa nước làm mát (áo nước). Qúa trình động cơ làm việc sẽ tỏa nhiệt
đi qua áo nước và nhiệm vụ của áo nước là làm mát lượng nhiệt được tỏa
ra.

Thân máy động cơ làm mát bằng nước

Có hai loại xi lanh động cơ: xi lanh liền thân máy và xi lanh rời thân
máy.


Xi lanh liền thân máy thường được sử dụng trên các động cơ có cơng
suất nhỏ, có độ bền và độ cứng vững cao, khó đúc đối với động cơ làm
mát bằng nước.
Xi lanh rời thân máy thường được sử dụng trên động cơ diesel, cho
phép thay thế bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, kéo dài tuổi thọ máy. Được
chia thành hai loại lót xi lanh khơ và lót xi lanh ướt.
Lót xi lanh khơ:
 Được chế tạo bằng vật liệu có chất lượng cao như hợp kim gang
(trên một số loại động cơ dùng loại vật liệu từ thép)
 Phương pháp sử dụng lót xi lanh khơ khơng gây lãng phí vật liệu
vì lót xi lanh sau một thời gian sử dụng bị mài mòn, hư hỏng chỉ
cần tháo ra và thay lót khác vào
 Có độ bền và độ cứng vững cao

Lót xi lanh khơ

Lót xi lanh ướt:
 Tiếp xúc trực tiếp với áo nước nên hiệu quả làm mát cao hơn lót

xi lanh khơ
 Có gờ vai để định vị dọc trục trong thân máy (dày 6÷8mm)
 Có độ bền cao chịu áp suất khí thể
 Có khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao trong mơi trường
làm việc có nhiệt độ cao


Lót xi lanh ướt

II. NẮP MÁY ( NẮP XI LANH )
1.Nắp máy
Nắp xi lanh là chi tiết đậy kín khơng gian cơng tác của động cơ từ phía
trên. Tại nắp xilah có lắp đặt một số bộ phận khác của động cơ như:
xupap, đòn gánh xupap, vòi phun hoặc bugi, ống góp khí nạp, ống góp khí
thải, v.v…
Điều kiện làm việc của nắp xi lanh rất xấu: chịu nhiệt độ cao, áp suất
lớn và ăn mịn hố học bởi các hợp chất có trong sản vật cháy. Ngồi ra
nắp xi lanh cịn chịu ứng suất nén khi siết các bulơng.
Nắp xi lanh của động cơ Diesel làm mát bằng nước thường được đúc
bằng gang hợp kim, đúc bằng khuôn cát hoặc bằng khuôn kim loại. Nắp xi
lanh của động cơ làm mát bằng khơng khí thường làm bằng hợp kim nhôm
và đúc bằng khuôn kim loại.
Đa số nắp động cơ xăng đều dùng hợp kim nhơm, vì hợp kim nhơm
nhẹ và tản nhiệt tốt. Nắp xi lanh được chế tạo bằng gang ít bị biến dạng


hơn so với nắp xi lanh bằng hợp kim nhôm, nhưng nặng hơn và dẫn nhiệt
kém hơn.
Động cơ nhiều xi lanh có thể có 1 nắp xi lanh chung cho tất cả các xi
lanh hoặc nhiều nắp xi lanh riêng cho 1 hoặc một nhóm xi lanh.

Nắp xi lanh riêng có ưu điểm là dễ chế tạo, tháo lắp, sửa chữa và ít bị
biến dạng hơn. Nhược điểm của nắp xi lanh riêng là khó bố trí các bulơng
để liên kết nắp xi lanh với block xi lanh, khó bố trí ống nạp và ống xả hơn
so với nắp xi lanh chung
2.Kết cấu nắp máy động cơ xăng, các dạng buồng đốt của động cơ
xăng
Nắp máy của động cơ xăng có kết cấu tuỳ thuộc vào kiểu buồng đốt, số
xupap, cách bố trí xupap và bugi, kiểu làm mát động cơ cũng như cách bố
trí đường thải nạp trên nắp xi lanh.
Kiểu buồng đốt có ý nghĩa quyết định đến kết cấu nắp xi lanh, loại
buồng đốt bán cầu thường được làm trên ôtô, máy kéo. Vách buồng đốt
được làm mát tốt bằng các khoang nước để tránh kích nổ. Bugi đặt bên
trong buồng đốt. Ngoài ra, trên nắp xi lanh cịn có khoang để luồn đũa đẩy
dẫn động điều khiển xupap và lỗ nhỏ dẫn nước làm mát từ thân máy cũng
như lỗ số để lắp gugiông nắp máy. Đỉnh piston nhơ lên trong buồng đốt,
nó tác dụng tạo ra xốy lốc nhẹ trong q trình nén tạo điều kiện thuận lợi
cho q trình cháy.
Do động cơ xăng có tỷ số nén trung bình thấp nên thường dùng loại nắp
xi lanh có buồng đốt hình chêm. Buồng đốt hình chêm được dùng rộng rãi
trong động cơ chữ V và động cơ nhiều hàng xi lanh.
 Các dạng buồng đốt của động cơ xăng:


a. Buồng đốt hình bán cầu của động cơ xăng
Loại này có đặc điểm là diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn. Trong
buồng đốt bố trí một xupap nạp và một xupap thải, hai xupap này bố trí về
2 phía khác nhau. Trục cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cị mổ để điều
khiển sự đóng mở của xupap. Sự bố trí này rất thuận lợi cho việc nạp hỗn
hợp khí và thải khí cháy ra ngồi.

Kết cấu buồng đốt hình bán cầu xăng

b. Buồng đốt hình chêm của động cơ xăng
Loại này cũng có đặc điểm là diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt nhỏ.
Buồng đốt mỗi xi lanh được bố trí một xupap nạp và một xupap thải, 2
xupap này được bố trí cùng một phía. Đối với loại này trục cam được bố
trí ở thân máy hoặc nắp máy. Điều khiển sự đóng mở các xupap qua cò
mổ.


Kết cấu buồng đốt hình chêm

c. Buồng đốt kiểu Bathtub
Kiểu này mỗi buồng đốt bố trí một xú pap thải và một xú pap nạp. Hai
xú pap bố trí lệch cùng một phía và các xú pap đặt thẳng đứng. Kiểu này
có khuyết điểm, đường kính đầu xú pap bị hạn chế nên việc nạp và thải
kém.


Kết cấu buồng đốt kiểu Bathtub

d. Buồng đốt kiểu Pentroor
Ngày nay, loại buồng đốt này được sử dụng khá phổ biến, mỗi xy lanh
động cơ được bố trí hai xú pap nạp và hai xú pap thải. Bu gi được đặt
thẳng đứng và ở giữa buồng đốt giúp cho quá trình cháy được xảy ra tốt
hơn. Hai trục cam bố trí trên nắp máy, một trục điều khiển các xú pap nạp
và trục cam còn lại điều khiển các xú pap thải.


Kết cấu buồng đốt kiểu Pentroor

e. Buồng đốt kiểu hình Ovan
Loại buồng đốt này có hai diện tích chèn khí, diện tích chèn khí thứ
nhất tương đối lớn, diện tích chèn khí thứ hai tương đối nhỏ, nằm dưới
bugi.
3.Kết cấu nắp máy động cơ Diesel, các dạng buồng đốt của động cơ
Diesel
Kết cấu nắp máy phức tạp hơn nắp máy động cơ xăng. Trên nắp xi lanh
phải bố trí đường nạp, đường thải, cụm xupap của cơ cấu phối khí xupap
treo. Ngồi ra, cịn có rất nhiều chi tiết như vịi phun, buồng đốt phụ, van
khí nén, van giảm áp, bugi xông. Kết cấu nắp xi lanh tuỳ thuộc vào từng
loại động cơ cụ thể, trước hết phụ thuộc vào kiểu hình thành khí hỗn hợp
của động cơ hay kiểu buồng đốt của động cơ. Điều kiện làm việc của nắp


xi lanh động cơ diesel rất nặng nề như ở nhiệt độ cao, áp suất lớn. Vì vậy
đối với động cơ nhiều xi lanh, nắp xi lanh có thể làm rời từng xi lanh hoặc
chung một vài xi lanh để tăng độ cứng vững.
 Các dạng buồng đốt của động cơ Diesel:
a. Buồng đốt thống nhất
Tồn bộ thể tích buồng đốt nằm trong một khoảng không gian thống
nhất: Nắp xi lanh, đỉnh piston. Vịi phun có thể đặt thẳng hay xiên, loại
này rất thông dụng. Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt và phân
bố đều. Vịi phun có nhiều lỗ và áp suất phun từ 175 ÷ 300 kG/cm2 . Góc
độ tia phun và đỉnh piston có dạng phù hợp cho tia phun ra hịa trộn đều
với khơng khí để cháy được hồn tồn.

Buồng đốt thống nhất

 Ưu điểm:

 Hiệu suất nhiệt cao, tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khoảng 10% so
với phun gián tiếp.
 Nhiệt độ khí xả thấp.
 Dễ khởi động, khơng cần xơng nóng máy trước khi khởi động ở
nhiệt độ bình thường
 Hiệu suất nhiệt rất cao và tổn thất nhiệt rất thấp nên két nước và
quạt khơng khí có thể làm nhỏ về kích thước và thể tích.
 Ít chi tiết và cấu tạo đơn giản hơn so với các loại khác.
 Nhược điểm:
 Áp suất cháy cao, tăng áp suất đột ngột và tiếng ồn lớn
 Việc đốt cháy phụ thuộc vào chất lượng của vòi phun, áp suất
phun lớn phải dùng vịi phun có nhiều lỗ nên dễ bị nghẹt.
 Phạm vi sử dụng nhiên liệu hẹp vì phun trực tiếp kén nhiên liệu.
Buồng đốt ngăn cách: loại buồng đốt chia thành 2 hay 3 phần và được
nối lại với nhau bằng các họng. Nó được phân ra làm 3 loại:
b. Buồng đốt trước
Loại này có buồng đốt phụ đặt trên nắp máy, buồng đốt phụ có thể tích
bằng 30 ÷ 45% tổng thể tích buồng đốt.
Buồng đốt trước khơng có đủ khơng khí để có thể đốt cháy tồn bộ
nhiên liệu. Do đó, khi nhiên liệu được phun vào buồng đốt trước, một
phần các hạt nhiên liệu sẽ cháy và quá trình này sẽ làm tăng áp suất nội tại
trong buồng đốt trước. Một lượng lớn khí đã cháy dở dang và những hạt
nhiên liệu chưa được cháy còn lại trong buồng đốt trước sẽ được phun vào
buồng đốt chính ở dạng xốy lốc mãnh liệt, hồ trộn kỹ với khí nạp và
cháy tiếp. Loại này được ứng dụng trên động cơ caterpilar, Toyota, ...


Buồng đốt trước

 Ưu điểm:
Loại này có hiệu quả sử dụng tỷ lệ khí nạp cao, có thể cháy hồn tồn
nhiên liệu mà khơng ra khói đen.
Hoạt động êm vì ở buồng đốt chính áp suất thấp và khơng tăng đột ngột
mặc dù ở buồng đốt trước có áp suất cháy cao.
Sự cháy hầu như độc lập với việc phun nhiên liệu, động cơ này thường
dùng vịi phun loại đót kín, nên ít bị sự cố (nghẹt) hơn các loại vịi phun
khác. Vì vậy, hoạt động ổn định trong một thời gian dài và phạm vi sử
dụng nhiên liệu rộng hơn.
 Nhược điểm:
Hiệu quả nhiệt thấp mặc dù cháy hoàn tồn bởi vì phần cháy chính hầu
hết xảy ra khi piston đã qua điểm chết trên. Tổn thất qua lỗ thông buồng
đốt và tổn thất làm mát tăng do diện tích buồng đốt lớn, do đó mức tiêu
hao nhiên liệu sẽ tăng.


Nhiệt độ khí xả cao.
Khó khởi động khi động cơ nguội nếu không xông máy.
Chế tạo mặt nắp xi lanh phức tạp. Lỗ thông buồng đốt chịu nhiệt độ
cao và dễ bị sự cố do nhiệt khi động cơ tạo cơng suất cao.
c. Buồng đốt xốy lốc
Buồng đốt xốy lốc có buồng đốt phụ lớn và lỗ thơng buồng đốt lớn
hơn loại buồng đốt trước. Nó tạo ra dịng khí xốy mạnh ở buồng xốy lốc
trong hành trình nén, và một lượng lớn nhiên liệu được phun vào dịng khí
để bốc cháy.
Buồng đốt này thường chiếm từ 60 ÷ 75% thể tích buồng đốt. Lỗ
thơng có vị trí và hướng của nó sao cho tạo xốy lốc mãnh liệt. Áp suất
tăng lên trong buồng đốt chính khi piston đến gần điểm chết trên, áp suất
khí cháy sẽ lớn hơn so với loại buồng đốt trước, bởi vì tỷ lệ hỗn hợp khí

cháy ở buồng đốt xốy lốc cao hơn.

Cấu tạo buồng đốt xoáy lốc


 Ưu điểm:
Hiệu quả của quá trình cháy cao khi động cơ làm việc ở tốc độ cao, do
đó tạo ra công suất lớn và mức tiêu hao nhiên liệu thấp.
Áp suất phun trên vịi phun một lỗ khó bị nghẹt, xoáy lốc mạnh tạo
điều kiện cháy trọn vẹn.
 Nhược điểm:
Tổn thất nhiệt từ buồng đốt xoáy lốc khá lớn đến mức rất khó khởi
động khi động cơ nguội nếu khơng có hệ thống xơng máy.
d. Buồng đốt phụ trụ
Buồng đốt phụ trội chiếm khoảng 20% thể tích chung, được lắp trên
nắp xi lanh thơng với buồng đốt chính nằm trong xi lanh. Buồng đốt phụ
trội có dạng hình cầu hay ôvan.

III. GIOĂNG NẮP MÁY, CACTE, BULONG
1.Gioăng nắp quy lát (gioăng nắp máy)
 Các loại gioăng nắp quy lát
 Amiang đồng hay Amiang nhơm: Dễ chế tạo, có độ bền cao, độ
dày 1÷2 mm chủ yếu dùng cho động cơ xăng (động cơ Diesel ít
dùng).
 Thép: gioăng bằng thép bao gồm 1lá hoặc nhiều lá thép (dùng
cho động cơ Diesel) thường là 5 lá, mỗi lá dày 0,25 mm xếp
chồng lên nhau, xung quanh mép gioăng có một băng thép dày
0,4 mm;
 Gioăng một lá thép: Nó biến dạng tốt và bao kín tốt, hai mặt
gioăng đều phủ một lớp nhựa chịu nhiệt dày 4 mm;

 Vật liệu mềm bằng những tấm amiang được graphit hoá bọc bằng
đồng lá mỏng hoặc bột amiang trộn graphit chì ép lại, bao kín tốt.
Bề dày 1,1÷2,5mm, thích hợp dùng cho động cơ xăng nắp quy lát
nhôm.

Gioăng nắp máy

2.Cacte
Cacte là bộ phận bao bọc và là nơi lắp đặt các bộ phận chuyển động
chủ yếu của động cơ. Cacte thường làm bằng hợp kim nhôm hoặc bằng
tôn, thép. Phần trên của cacte (cacte trên) là nơi lắp đặt block xylanh, trục
khuỷu, trục cam, v.v…, đa số động cơ cỡ nhỏ và trung bình được làm mát
bằng nước, có block xylanh và cacte trên được đúc liền thành một khối gọi
là thân động cơ. Phần dưới của cacte (cacte dưới hay cacte nhớt) có chức
năng đậy kín khơng gian trong động cơ từ phía dưới và là nơi chứa dầu bơi
trơn. Cacte dưới là nơi chứa dầu bơi trơn, phía trong có những vách ngăn
khỏi chao và dồn dầu về một bên. Ở dưới đáy có nút xả dầu.


Cấu tạo Cacte

3.Bulong
Bulong nắp máy có tác dụng cố định nắp máy vào thân máy. Bulong
Chịu lực siết ban đầu và lực khi cháy trong buồng đốt. Vật liệu chế tạo
bulong thường là thép 18XHMA; 18XHB; 20XHBA; 38XA.
Khi lắp bu long nắp máy, phải dùng thiết bị chuyên dùng (ví dụ: khẩu)
và tay nối xiết theo quy tắc xiết các bu long từ giữa máy ra ngoài, xiết
chéo nhau, xen kẽ và xiết từ từ làm nhiều lần cho đến đủ cân lực mới thơi.

Khi tháo bu lơng thì làm ngược lại. Ví dụ: Lực xiết cho động cơ Gát 69 là
6,5 - 7 kG.m lực, xiết cho động cơ TOYOTA thông thường là 5- 7 kGm.
Đối với xe ô tô du lịch MercedesBenz 220 lực xiết lần đầu tiên là 4 kGm,
lần thứ hai là 6 kGm. Sau khi xe chạy thử khoảng tối đa 20 km, xiết lại lần
cuối cùng với lực xiết là 8 kGm đối với nắp máy bằng gang và 9 kGm đối
với nắp máy bằng kim loại nhẹ.