cấu tạo động cơ ô tô 1 hệ thống sinh lực - hệ thống phối khí - hệ thống bôi trơn

Cấu tạo động cơ
ô tô


MỤC LỤC
3.1. Giới thiệu chung .......................................................................................................... 3
3.2. Thân máy, nắp máy, xy lanh và các te. ........................................................................ 3
3.3. Cụm piston................................................................................................................... 7
3.4. Cụm thanh truyền ...................................................................................................... 13
3.5. Nhóm trục truỷu – bánh đà ........................................................................................ 18
Chương IV: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ ................................................................................... 25
4.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại. .............................................................................. 25
4.2. Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel). ........................................ 25
4.3. Kết cấu và hoạt động của hệ thống phối khí.............................................................. 26
CHƯƠNG VI: HỆ THỐNG BƠI TRƠN.............................................................................. 45
5.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại ............................................................................... 45
5.2. Các phương án bôi trơn ............................................................................................. 46
5.2.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té. ...................................................................... 46
5.3. Các chi tiết chính trong hệ thống bôi trơn ................................................................. 49
5.4. Dầu bôi trơn ............................................................................................................... 54
Chương VI: HỆ THỐNG LÀM MÁT .................................................................................. 56
6.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại ............................................................................... 56
6.2. Kết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát. ............................................................. 57
CHƯƠNG VII: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ................................................... 65
7.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng.............................................................. 65
7.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel ............................................................ 79


CƠ CẤU SINH LỰC
3.1. Giới thiệu chung
3.1.1. Chức năng

Là nguồn cung cấp động năng cho các hoạt động của ôtô: cung cấp mô men quay
cho bánh đà, dẫn động các cơ cấu, hệ thống khác (hệ thống nhiên liệu, cơ cấu phân
phối khí, hệ thống làm mát…).

3.1.2. Yêu cầu
- Hiệu suất làm việc cao.
- Làm việc ổn định.
- Không rung giật, ít gây tiếng ồn.
- Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn .
- Khởi động, vận hành, chăm sóc dễ dàng.
- Thành phần gây ơ nhiễm mơi trường nhỏ.

3.2. Thân máy, nắp máy, xy lanh và các te.
3.2.1. Thân máy

Hình 3.1. Thân máy
a: Động cơ 1 hàng xylanh

b: Động cơ chữ V

3.2.1.1. Chức năng
- Là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ.
- Là nơi lấy nhiệt từ thành vách xylanh.
- Duy trì áp suất nén của piston và tiếp nhận áp suất nổ.
3.2.1.2. Phân loại
a). Phân loại theo kiểu làm mát
- Thân máy làm mát bằng nước: Thường ở động cơ ô tô, máy kéo .


- Thân máy làm mát bằng gió: Thường gặp ở động cơ xe máy.

b). Phân loại theo kết cấu kếu
- Thân xylanh – hộp trục khuỷu: Thân xylanh đúc liền hộp trục khuỷu.
- Thân máy rời: Thân xylanh làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằng
bulông hay gugiơng.
c). Phân loại theo tình trạng chịu lực khí thể:
- Thân xylanh hay xylanh chịu lực: Lực khí thể tác dụng lên lắp xylanh, qua gu
giông nắp máy rồi chuyền xuống truyền xuống thân xylanh.
- Vỏ thân chịu lực: Lực khí thể chuyền qua gu giơng xuống vỏ thân, xylanh hồn
tồn khơng chịu lực khí thể.
- Gugiơng chịu lực: Lực khí thể hồn tồn do gu giơng chịu.
3.2.1.3. Đặc điểm cấu tạo:
Tùy thuộc vào phương pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân
máy có cấu tạo khác nhau.

a)

b)
Hình 3.2. Các dạng thân máy.
a: Trục khuỷu treo
b: Trục khuỷu đặt

c)
c: Trục khuỷu luồn

3.2.2. Xy lanh
3.2.2.1. Chức năng
- Kết hợp với piston và nắp máy tạo thành buồng cháy.
- Dẫn hướng cho piston.
- Tản nhiệt cho buồng cháy.
3.2.2.2. Yêu cầu

- Làm bằng vật liệu có độ bền cao: Chống ăn mịn cơ học, ăn mịn hóa học tốt.
- Có hệ số nở dài thấp.
- Tản nhiệt tốt.
3.2.2.3. Phân loại


Gồm hai loại chính là xylanh liền thân và xylanh rời thân. Xylanh rời thân có sử
dụng lót xy lanh trong đó có lót xylanh khơ và lót xy lanh ướt.

a)

b)

c)

Hình 3.3. Các dạng xylanh
a: Xylanh liền thân
b,c: Lót xylanh khơ

d)
d: Lót xylanh ướt

3.2.2.4. Đặc điểm cấu tạo
Xylanh có cấu tạo dạng ống trụ. Mặt trong được gia công với độ bóng cao. Được
làm cứng qua nhiều gia đoạn đảm bảo chịu ăn mịn cơ học và hóa học tốt.

3.2.3. Nắp máy
3.2.3.1 Chức năng:
- Là chi tiết dùng để đậy kín buồng cháy.
- Kết hợp với xylanh, piston tạo thành buồng cháy.

- Là nơi lắp đặt nhiều bộ phận của động cơ như: Bugi, vòi phun, cụm xupap…
- Kết hợp với đỉnh piston tạo thành dạng vịng xốy của hỗn hợp khí cháy.
3.2.3.2 u cầu
- Có đủ sức bền cơ học, độ cứng vững khi chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn nhưng
trọng lượng phải nhỏ.
- Tạo được dạng buồng cháy thích hợp.
- Dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa các cơ cấu và chi tiết lắp
trên nắp xylanh.
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và ứng suất nhiệt bé.
- Đảm bảo đậy kín buồng cháy, khơng bị lọt khí, rị nước.
3.2.3.3. Phân loại
Gồm 3 loại chính: Nắp máy động cơ xăng, nắp máy động cơ diezel, nắp máy
động cơ làm mát bằng gió.
a). Nắp máy động cơ xăng:
Nắp máy có kết cấu tùy thuộc dạng buồng cháy.
- Nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xupáp treo: Xupáp nạp lớn
hơn xupap thải, bugi đặt ở hông buồng cháy, vách buồng cháy thường có khoang chứa
nước làm mát, có khoang để luồn đũa đẩy dẫn động xupap, lỗ lắp gu giông lắp máy, lỗ


dẫn nước làm mát. Động cơ xăng có tỷ số nén trung bình và thấp thường dùng loại lắp
xylanh có buồng cháy hình chêm. Có tên là động cơ Ricacdo.
- Nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xupap đặt: Nắp máy cấu tạo
đơn giản, khác so với nắp máy động cơ dùng cơ cấu phân phối khí dạng xúpap treo là
bugi gần xupap nạp để tránh kích nổ.
b). Nắp máy động cơ diezel
Phức tạp hơn nắp máy động cơ xăng, trên nắp máy phải bố trí rất nhiều chi tiết:
đường nạp, thải, cụm xupap của cơ cấu phân phối khí dạng xupap treo. Ngồi ra cịn
rất nhiều chi tiết như: Vòi phun, buồng cháy phụ, van khí nén, bugi sấy…
Động cơ nhiều xylanh nắp máy có thể làm rời cho từng xylanh hoặc cụm xylanh

(gồm 1 vài xylanh).
c). Nắp máy động cơ làm mát bằng gió.
Là kết cấu chịu ứng suẩt nhiệt lớn nhất, nắp xylanh được làm rời với lắp với hộp
trục khuỷu bằng các gugiông. Nắp thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm.

3.2.4. Các te
3.2.4.1. Chức năng
Chứa dầu bơi trơn, bảo vệ phía dưới thân máy, bảo vệ trục khuỷu và làm mát
động cơ.
3.2.4.2. Yêu cầu
Đảm bảo cung cấp đủ dầu trong quá trình tăng tốc hoặc phát hành.
3.2.4.3. Đặc điểm cấu tạo
Đáy lắp với thân máy bằng vít, đệm máy làm bằng giấy nệm. Ngoài ra ở hai đầu
cácte được lắp phớt ngăn chảy dầu. Đáy dầu phải có kết cấu có các tấm chắn sóng
trong đáy dầu hoặc hai phái của bơm dầu để dầu khơng bị tạo sóng hoặc bị thổi khi
bơm trong lúc động cơ tăng tốc hoặc dừng. Đáy cácte thường có hai bậc. Bậc trên ở
ngay phía điểm thấp nhất của hành trình biên, trải dài khắp đáy dầu. Toàn bộ dầu trở
về đáy dầu qua lưới trước khi trở về chỗ chứa ở bậc dưới. Các te thường chia làm 3
ngăn, ngăn giữa thường sâu hơn 2 ngăn bên.

1: Đệm cácte .
2: Tấm ngăn

Hình 3.4. Cácte ô tô
3: Đáy chứa dầu bôi trơn
4: Lỗ bắt các te với than động cơ


3.3. Cụm piston
3.3.1. Piston

3.3.1.1. Chức năng
- Cùng các chi tiết khác tạo thành buồng cháy.
- Nhận lực khí thể và truyền lực cho thanh truyền trong quá trình giãn nở.
- Nhận lực từ thanh truyền trong quá trình hút, nén hỗn hợp khí cháy và q trình
xả sản vật cháy.
3.3.1.2. Yêu cầu
Đối với vật liệu làm piston cần có một số yêu cầu sau:
+ Có độ bền lớn khi nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi.
+ Có trọng lượng riêng nhỏ.
+ Có hệ số giãn nở nhỏ nhưng hệ số dẫn nhiệt lớn
+ Chịu mài mòn tốt và chống ăn mịn hóa học của khí cháy.
+ Giá thành rẻ.
3.3.1.3. Kết cấu
Để thuận lợi phân tích kết cấu có thể chia
piston thành những phần như đỉnh, đầu, thân và
chân piston.
Hình 3.5. Piston
1: Đỉnh piston.
2: Đầu piston
3: Thân piston
a). Đỉnh Piston
Cùng với xylanh, nắp xylanh tạo thành buồng cháy, về mặt kết cấu có các loại
đỉnh sau:
- Đỉnh bằng: Có diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản. Thường được sử
dụng trong động cơ diezel buồng cháy dự bị và buồng cháy xốy lốc (hình 3.6.a)
- Đỉnh lồi: Có sức bền lớn, đỉnh mỏng nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn.
Thường được sử dụng trong động cơ xăng 2 kỳ và 4 kỳ xupáp treo, buồng cháy chỏm
cầu (hình 3.6.b và 3.6.c).
- Đỉnh lõm: Có thể tạo xốy lốc nhẹ, tạo thuận lợi cho q trình hình thành hịa
khí và cháy. Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt lớn. Loại đỉnh này thường

được sử dụng ở cả động cơ xăng và động cơ diesel (hình 3.6.d).
- Đỉnh chứa buồng cháy: Thường gặp trên động cơ diesel (hình 3.6.e,f,g,h). Kết
cấu buồng cháy phải thỏa mãn các yêu cầu sau tùy từng trường hợp cụ thể:
+ Phải phù hợp với hình dạng buồng cháy và hướng của chùm tia phun nhiên liệu
để tạo thành hỗn hợp tốt nhất.


+ Phải tận dụng được sốy lốc của khơng khí trong quá trình nén.

Hình 3.6. Các dạng buồng cháy đỉnh piston.
b). Đầu piston
Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân vì thân là phần dẫn
hướng của piston. Kết cấu đầu piston phải đảm bảo những yêu cầu sau:
- Bao kín tốt cho buồng cháy: Nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu
bôi trơn từ cácte lọt lên trên buồng cháy.
- Tản nhiệt tốt cho piston: Để tản nhiệt tốt thường dùng các kết cấu đầu piston
sau:
+ Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính chuyển tiếp R lớn.
+ Dùng gân tản nhiệt dưới đầu piston.
+ Tạo rãnh ngăn nhiệt ở đầu piston để giảm nhiệt lượng chuyền cho séc măng
thứ nhất.
+ Làm mát cho đỉnh piston (trong động cơ cỡ lớn đỉnh piston thường được làm
mát bằng dầu lưu thơng như hình 3.7.f).
- Sức bền cao: Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta
người ta thiết kế các gân trợ lực.

Hình 3.7. Các dạng đỉnh piston


c). Thân piston:

Có nhiệm vụ hướng cho piston chuyển động trong xylanh.
Chiều cao h của thân được quyết định bằng điều kiện áp suất tiếp xúc do lực
ngang N gây ra phải nhỏ hơn áp suất tiếp xúc cho phép.
P=

N
≤ [ p]
h.D

Pkt

a

N

N

b

Hình 3.8. Thân piston
Hình 3.9. Các nguyên nhân gây bó kẹt piston
- Vị trí tâm chốt: Phải được bố trí sao cho piston và xylanh mịn đều, đồng thời
phải giảm va đập và gõ khi piston đổi chiều. Một số động cơ có tâm chốt lệch với tâm
xylanh 1 giá trị e về phía nào đó sao cho lực ngang N max giảm để hai bên chịu lực N
của piston và xylanh mịn đều.
- Chống bó kẹt piston: Có nhiều nguyên nhân gây ra bó kẹt piston trong xylanh
cụ thể:
+ Lực ngang N.
+ Lực khí thể .
+ Kim loại giãn nở .

Do những nguyên nhân trên piston thường bị bó kẹt theo phương tâm chốt piston.
Đối với piston bằng hợp kim nhôm hệ số nở dài lớn càng dễ sảy ra bó kẹt.
- Khắc phục hiện tượng bó kẹt:
+ Chế tạo than piston có dạng ơ van, trục ngắn trùng với tâm chốt.
+ Tiện vát 2 mặt ở bệ chốt chỉ để lại một cung α = 90 ÷ 100o để chịu lực mà
không ảnh hưởng nhiều đến phân bố lực.
+ Xẻ rãnh nở trên thân piston. Khi xẻ rãnh người ta không xẻ hết để đảm bảo độ
cứng vững cần thiết và thường xẻ chéo để tránh xylanh bị gờ xước. Khi nắp cần chú ý
để bề mặt thân xẻ rãnh về phía lực ngang N nhỏ. Loại này có ưu điểm là khe hở lúc
nguội nhỏ, động cơ không gõ khởi động dễ dàng. Nhược điểm độ cứng vững của
piston giảm nên thường dùng ở động cơ xăng.
+ Đúc bằng hợp kim có độ nở dài nhỏ.


d). Chân piston:
Hình 3.10 là một kết cấu điển hình của chân piston. Theo kết cấu này thân có
vành đai để tăng độ cứng vững mặt trụ a cùng với mặt đầu của chân piston là chuẩn
công nghệ khi gia công và là nơi điều chỉnh trọng lượng của piston sao cho đồng đều
giữa các xylanh.

Hình 3.10. Chân piston

3.3.2. Chốt piston
3.3.2.1. Chức năng
Chốt piston là chi tiết nối chốt piston với thanh truyền đảm bảo điều kiện làm
việc bình thường của động cơ.
3.3.2.2. Đặc điểm cấu tạo

Hình 3.11. Lắp cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt
Đa số các chốt piston có kết cấu đơn giản như dạng trụ rỗng. Các kiểu lắp ghép

giữa chốt piston với piston, thanh truyền:
- Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền (hình 3.11 a).
- Cố định chốt piston trên bệ chốt (hình 3.11. b).
- Lắp tự do ở cả hai mối ghép (hình 3.12. a). Phương pháp này được dùng phổ
biến ngày nay. Tuy nhiên phải giả quyết vấn đề bôi trơn ở cả hai mối ghép và phải có


kết cấu hạn chế di chuyển dọc trục của chốt, thường dùng vịng hãm (hình 3.12.b) hoặc
nút kim loại mềm có mặt cầu như hình 3.12.c.

Hình 3.12. Lắp tự do chốt piston
- Các phương án bôi trơn:
+ Đối với bệ chốt thường được khoan lỗ để dẫn dầu do xéc măng gạt dầu về
(hình 3.13a) hoặc khoan lỗ hứng dầu như (hình 3.13b).
+ Đối với thanh truyền người ta có thể bôi trơn bằng cách khoan lỗ hứng dầu
hoặc bôi trơn cưỡng bức kết hợp làm mát đỉnh piston bằng dầu áp suất cao dẫn từ trục
khuỷu dọc theo thanh truyền.

Hình 3.13. Bơi trơn các mối ghép chốt piston.

3.3.3. Xéc măng

Hình 3.14. Xéc măng.


3.3.3.1. Chức năng
- Xéc măng khí để bao kín tránh lọt khí, cịn xéc măng dầu ngăn dầu từ hộp trục
khuỷu sục lên buồng cháy.
- Truyền phần lớn nhiệt độ từ đầu piston sang thành xylanh.
- Đưa dầu đi bôi trơn cho piston xylanh xécmăng.

3.3.3.2. Đặc điểm kết cấu
a). Xéc măng khí:
Xéc măng có kết cấu rất đơn giản là một vịng hở miệng hình 3.15.a. Kết cấu của
xéc măng khí được đặc trưng bởi kết cấu của tiết diện và miệng của xéc măng.
- Về mặt tiết diện xécmăng khí:

Hình 3.15. Kết cấu xéc măng khí.
+ Loại tiết diện chữ nhật (hình 3.15.b) có kết cấu đơn giản nhất, dễ chế tạo nhưng
có áp suất riêng khơng lớn, thời gian rà khít với xylanh sau khi lắp rắp lâu.
+ Loại có mặt cơn (hình 3.15.c) có áp suất tiếp xúc lớn và có thể rà khít nhanh
chóng với xylanh, tuy nhiên chế tạo phiền phức và đánh dấu khi lắp sao cho xéc măng
đi xuống sẽ có tác dụng như một lưỡi cạo để gạt dầu.
+ Để có đượng ưu điểm trên và tránh được những điều phiền phức đã nêu, người
ta đưa ra kết cấu tiết diện không đối xứng bằng cách tiện vát tiết diện xéc măng (hình
3.15.d và e). Khi lắp các piston và xylanh, do có sức căng nên xéc măng bi vênh đi nên
có tác dụng như một mặt côn. Khi lắp ráp phải chú ý: Nếu vát phía ngồi (hình 3.15.d)
thì phải lắp hướng xuống phía dưới cịn vát phía trong (hình 2.15.e) thì phải lắp hướng
lên buồng cháy, nhằm tránh hiện tượng giảm lực căng của xéc măng do áp suất cao
của khí lọt từ buồng cháy.
+ Loại hình thang – vát (hình 3.15.f) có tác dụng giữ muội than khi xéc măng co
bóp do đường kính xylanh khơng hồn tồn đồng đều theo phương dọc trục, do đó
tránh được hiện tượng bó kẹt xéc măng trong rãnh của nó.


- Về kết cấu miệng:
+ Loại thẳng (hình 3.15.g) dễ chế tạo nhưng dễ lọt khí và sục dầu qua miệng.
+ Loại hình (hình 3.15.h) có thể khắc phục phần nào những nhược điểm trên.
+ Loại bậc ( hình 3.15.i) bao kín rất tốt nhưng khó chế tạo.
b). Xéc măng dầu:

Hình 3.16. Hiện tượng bơm dầu của xécmăng khí.
- Ở rãnh xécmăng dầu của piton có rãnh thốt dầu (hình 3.17). Một số xec măng
dầu có kết cấu tiết diện dạng lưỡi cạo gạt dầu thường gặp trong thực tế.

Hình 3.17. Xéc măng dầu tổ hợp
- Kết cấu của xécmăng dầu tổ hợp gồm 3 chi tiết riêng rẽ. Do có lị xo hình sóng
ép hai vịng thép mỏng lên mặt đầu của rãnh nên xec măng khi làm việc khơng có khe
hở mặt dầu. Do đó xec măng dầu tổ hợp có tác dụng ngăn dầu và giảm va đập rất tốt.

3.4. Cụm thanh truyền
3.4.1. Thanh truyền
3.4.1.1. Chức năng
- Thanh truyền là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu hoặc guốc trượt.
- Truyền lực từ piston xuống làm quay trục khuỷu.
- Biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
3.4.1.2. Kết cấu
Kết cấu thanh truyền gồm 3 phần là đầu nhỏ, đầu to và thân thanh truyền (hình
3.18). Sau đây ta xét kết cấu từng phần cụ thể.


Hình 3.18. Kết cấu thanh truyền
1: Bạc đầu nhỏ
5: Nửa trên thanh truyền
2: Đầu nhỏ thanh truyền
6: Bạc đầu to thanh truyền
3: Thân thanh truyền
7: Nửa dưới thanh truyền
a). Đầu nhỏ
Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt piston và phương
pháp lắp ghép đầu nhỏ thanh truyền với chốt piston.

Hình 3.19. Kết cấu các dạng đầu nhỏ thanh truyền
- Đầu nhỏ thanh truyền thường có dạng trụ rỗng.
- Trong động cơ cỡ lớn đầu nhỏ thanh truyền có dạng cung trịn đồng tâm, đơi
khi có dạng ô van để tăng độ cứng vững.
- Trong động cơ xăng đầu nhỏ thanh truyền có dạng trụ mỏng.
- Ở một số động cơ người ta thường làm vấu lồi trên đầu nhỏ để điều chỉnh trọng
tâm thanh truyền cho đồng đều gữa các xylanh (hình 3.19.b).
- Các phương án bôi trơn khi đầu nhỏ thanh truyền nắp tự do với chốt piston:
+ Dùng rãnh hứng dầu (hình 2.19.c).


+ Bôi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ trục khuỷu theo thân thanh truyền (hình
2.19a).
+ Làm các rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ (hình 2.19d).
+ Dùng bi kim thay cho bạc lót (hình 2.19.e).

Hình 3.20. Một số dạng kết cấu đầu nhỏ thanh truyền
- Khi chốt piston cố định trên đầu nhỏ thanh truyền: Đầu nhỏ phải có kết cấu kẹp
chặt
b). Thân thanh truyền
- Tiết diện thân thanh truyền: Thường thay đổi từ nhỏ đến lớn kể từ đầu nhỏ đến
đầu to.

Hình 3.21. Các loại tiết diện thân thanh truyền
- Tiết diện trịn (hình 2.20a) có dạng đơn giản, thường được dùng cho động cơ
tàu thủy.
- Loại tiết diện chữ I (hình 2.20b) có sức bền đều theo 2 phương, được dùng rất
phổ biến, từ động cơ cỡ nhỏ đến động cơ cỡ lớn.
- Loại tiết diện hình chữ nhật, ơ van (hình 2.20c và d) có ưu điểm là dễ chế tạo,

thường được dùng ở động cơ ôtô, xuồng máy cỡ nhỏ.


c). Đầu to thanh truyền:

Hình 3.22. Kết cấu đầu to thanh truyền
a: Kết cấu đầu to thanh truyền
b: Kết cấu bạc lót đầu to thanh truyền.
1. Nắp đầu to
1. Vấu lưỡi gà
2. Bulơng đầu to thanh truyền
2. Bạc lót
3. Thân thanh truyền
4. Bạc lót
Đầu to thanh truyền thường được cắt làm 2 nửa và lắp ghép với nhau bằng
bulông hay vít cấy. Do đó bạc lót cũng phải chia làm hai nửa và phải được cố định
trong lỗ đầu to thanh truyền. Hình 3.22.b thể hiện một dạng kết cấu này gọi là kiểu vấu
lưỡi gà.
- Các dạng đầu to thanh truyền:

Hình 3.23. Các dạng kết cấu đầu to thanh truyền.
Đối với động cơ cỡ lớn (hình 3.23.a). Trong một số trường hợp, do kích thước
đầu to quá lớn nên đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa bằng mặt phẳng chéo
( hình 3.23.b).


Để giảm kích thước đầu to thanh truyền, có loại kết cấu bản lề và hãm bằng chốt
cơn (hình 3.23.c).
Một số động cơ hai kì cỡ nhỏ có thanh truyền khơng chia làm hai nửa phải dùng
ổ bi đũa (hình 3.23.d) được lắp dần từng viên.

Ở một số động cơ nhiều xilanh kiểu chữ V hoặc hình sao, thanh truyền của hai
hàng xilanh khác nhau, thanh truyền phụ không lắp trực tiếp với trục khuỷu mà lắp với
chốt phụ trên thanh truyền chính (hình 3.23.e) hoặc hai thanh truyền lắp lồng với nhau
trên trục khuỷu nên một thanh truyền có đầu to dạng hình nạng (hình 3.23.f).
Đối với một số động cơ có trục khuỷu trốn cổ, để bố trí khoảng cách giữa các
xilanh hợp lý, chiều dày đầu to không đối xứng qua mặt phẳng dọc của thân thanh
truyền (hình 3.23.g).

3.4.2. Bu lơng thanh truyền:

Hình 3.24. Một dạng kết cấu của bulông và gugiông thanh truyền
a):Bulông

b: Gulông

a). Chức năng
Bulông thanh truyền là chi tiết ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền. Nó có thể ở
dạng bulơng hay vít cấy (gu giơng), tuy có kết cấu đơn giản nhưng rất quan trọng nên
phải được quan tâm khi thiết kế và chế tạo. Nếu bulông thanh truyền do nguyên nhân
nào đó bị đứt sẽ dẫn tới phá hỏng tồn bộ động cơ
b). Điều kiện làm việc
Bulông thanh truyền khi làm việc chịu lực như lực xiết ban đầu, lực quán tính
của nhóm piston thanh truyền khơng thể lắp đầu to thanh truyền. Những lực này đều là
lực có chu kỳ cho nên Bulơng thanh truyền phải có sức bền mỏi cao, do tính chất quan
trọng nên khi thiết kế và chế tạo đều yêu cầu độ chính xác cao.
c). Vật liệu chế tạo
Bulông thanh truyền thường được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần
crơm, mangan, niken...Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu Bulơng thanh truyền có hàm
lượng kim loại quí càng nhiều.

d). Kết cấu
Đầu bulơng có mặt vát A để chống xoay khi lắp ráp. Cịn mặt ráp B có tác dụng
lám mềm phần đối diện với mặt vát A để phản lực hai phía trên bề mặt tỳ được đồng
đều sao cho tổng phản lực tác dụng đúng trên đường tâm bulơng để tránh cho bulơng
bị uốn. Bán kính góc lượn của các phần tâm chuyển tiếp nằm trong khoảng 0,2 - 1 mm
nhằm giảm tập trung ứng suất. Phần nối giữa thân và ren thường làm thắt lại để tăng
độ dẻo của bulơng. Đai ốc có kết cấu đặc biệt để ứng suất trên các ren đồng đều. Ren
được tạo thành bằng những phương pháp gia công không phoi như lăn, cán. Ngồi ra
bulơng thanh truyền cịn được tơi, ram và xử lý bề mặt bằng phun cát, phun bi để đạt
độ cứng HRC 26 - 32.

3.5. Nhóm trục truỷu – bánh đà
3.5.1. Trục khuỷu

Hình 3.25. Trục khuỷu
1,6: Cổ biên
4: Đối trọng
2: Lỗ cân bằng đối trọng
5: Má khuỷu
3: Cổ trục
3.5.1.1. Chức năng
- Trục khuỷu nhận lực tác dụng từ piston tạo mômen quay.
- Nhận năng lượng của bánh đà sau đó truyền cho thanh truyền và piston.
3.5.1.2. Điều kiện làm việc
Trục khuỷu chịu lực T, Z do lực khí thể và lực qn tính của nhóm piston thanh
truyền gây ra, ngồi ra trục khuỷu cịn chịu lực qn tính li tâm của các đối tượng quay
lệch tâm của bản thân trục khuỷu và các thanh truyền. Những lực này gây uốn, xoắn,
dao động xoắn và dao động ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ.
3.5.1.3. Kết cấu

Kết cấu trục khuỷu phụ thuộc trước hết vào những loại trục khuỷu. Người ta
phân chia trục khuỷu thanh một số loại sau:


- Trục khuỷu ghép và trục khuỷu nguyên:

Hình 3.26. Trục khuỷu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh.
1: Đầu trục
2: Chốt khuỷu

4: Má khuỷu
5: Đối trọng

3: Cổ khuỷu
6: Đuôi trục khuỷu
Trục khuỷu ghép là trục khuỷu gồm nhiều chi tiết được lắp với. Loại trục khuỷu
này được dùng nhiều trong động cơ cỡ lớn, động cơ đồng gam và đôi khi ở động cơ cỡ
nhỏ như động cơ xe máy.
Trục khuỷu nguyên là trục chỉ gồm một chi tiết (hình2.25). Trục khuỷu nguyên
được dùng trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình, ví dụ ở động cơ ơ tơ máy kéo.
- Trục khuỷu đủ cổ và trục khuỷu trốn cổ:

Hình 3.27. Trục khuỷu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh, trốn cổ.
Gọi số xylanh của động cơ là z và số ổ đỡ là i.
Trục khuỷu đủ cổ ( hình 3.25): i = z + 1,
Trục khuỷu trốn cổ: i < z + 1. Thơng thường i= z/2 +1 (hình 3.27)
*). Người ta chia trục khuỷu ra thanh các phần:
- Đầu trục khuỷu:

Hình 3.28. Một loại kết cấu đầu

trục khuỷu động cơ ô tô
1: Cổ biên

2: Buly


Hình 3.28 đầu trục lắp vấu để quay trục khi cần thiết hoặc để khởi động bằng tay
quay.
Trên đầu trục khuỷu thường có then để lắp puli dẫn động quạt gió, bơm nước cho
hệ thống làm mát, giảm dao động xoắn (nếu có) và lắp bánh răng trục khuỷu. Bộ
truyền bánh răng từ trục khuỷu đẻ dẫn động trục cam phối khí và bơm cao áp (của
động cơ điezen) hoặc bộ chia điện dánh lửa (của động cơ xăng) và bơm dầu của hệ
thống bơi trơn .
Ngồi ra đầu trục khuỷu loại này cịn có kết cấu hạn chế di chuyển dọc trục. Các
bề mặt đầu của cổ trục đầu tiên khi di chuyển dọc trục sẽ tỳ vào các tấm chắn có tráng
hợp kim chịu mịn.
- Cổ khuỷu:
Được gia cơng và sử lí bề mặt đạt độ cứng và độ bóng cao. Thường các cổ trục
cùng một đường kính. Đặc biệt có động cơ cỡ lớn đường kính cổ trục lớn dần từ đầu
đến đi trục khuỷu để có sức bền đều. Cổ khuỷu thường rỗng để làm rãnh dẫn dầu
bôi trơn đến các cổ và chốt khác của trục khuỷu.
- Chốt khuỷu:
Chốt khuỷu có độ cứng và độ bóng cao. Đường kính chốt thường nhỏ hơn đường
kính cổ, nhưng cũng có những trường hợp động cơ cao tốc do lực qn tính lớn đường
kính chốt khuỷu có thể bằng đường kính cổ khuỷu. Trong trường hợp đầu to thanh
truyền làm liền khối lắp ổ bi kim ở một số động cơ 2 kỳ. Do phải lắp lồng thanh truyền
từ đầu trục khuỷu nên đường kính chốt phải lớn hơn đường kính cổ. Chốt khuỷu có thể
làm rỗng để giảm trọng lượng và chứa đầu bôi trơn lên bề mặt chốt khuỷu. Các
phương pháp kết cấu như trên hình 3.29:

Hình 3.29. Kết cấu dẫn dầu bơi trơn chốt khuỷu


- Má khuỷu:

Hình 3.30. Các dạng má khuỷu
Má khuỷu đơn giản và dễ ra cơng nhất là có dạng chữ nhật và dạng trịn (hình
3.30a và b). Đối với động cơ có cổ khuỷu lắp ổ bi, má khuỷu trịn đồng thời đóng vai
trị cổ khuỷu. Để giảm trọng lượng người ta thiết kế má khuỷu chữ nhật được vát góc
(hình 3.30.c). Má khuỷu ơvan (hình 3.30.d) có sức bền đều.
Để trục khuỷu có độ cứng vững và sức bền cao trục khuỷu thường được thiết kế có độ
trùng điệp. Độ trùng điệp kí hiệu là

ε (hình 3.31.a) có thể xác định theo công thức sau:

d ch + d c
−R
2
Độ trùng điệp càng lớn, độ cứng vững và độ bền của tồn bộ trục khuỷu càng cao.

ε =

Hình 3.31. Các biện pháp kết cấu tăng bền má khuỷu
Để tránh tập trung ứng suất, giữa má và cổ khuỷu chốt khuỷu thường có các bán
kính chuyển tiếp (hình 3.31.b)
- Đối trọng:
Đối trọng là các khối lượng gắn trên trục khuỷu để tạo ra lực quán tính ly tâm.
nhằm những mục đích sau:
- Cân bằng lực quán tính ly tâm P k của trục khuỷu (hình 3.32.a).
- Cân bằng một phần lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp một (hình 3.32.b)

thơng thường người ta cân bằng một nửa lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp
nhóm piston – thanh truyền. Đối trọng lắp ngược với hướng của chốt khuỷu tạo ra lực
qn tính ly tâm có giá trị:
2

Pjl
2

=

mRω
2


Như vậy trên phương ngang sẽ xuất hiện lực mất cân bằng mRω 2 .sin ϕ /2.

Hình 3.32. Vai trị của đối trọng
- Đối trọng là nơi để khoan bớt các khối lượng khi cân bằng động hệ trục khuỷu.
- Giảm tải trọng tác dụng cho một cổ khuỷu, ví dụ cho cổ giữa trục khuỷu động
cơ 4 kỳ, 4 xylanh (hình 3.32.d). Đối với trục khuỷu này, các lực quán tính ly tâm P k tự
cân bằng nhưng tạo ra cặp mômen M pk luôn gây uốn cổ giữa. Khi có đối trọng cặp
mơmen M pdt của đối trọng sẽ cân bằng lực mômen M pk nên giảm được tải cho cổ giữa.
- Về mặt kết cấu có các loại đối trọng sau:

Hình 3.33. Kết cấu đối trọng
- Đối trọng liền với má khuỷu (hình 3.33.a).
- Đối trọng được làm rời. Được lắp bằng bu lông với trục khuỷu (hình 3.33.b).
- Lắp với trục khuỷu bằng rãnh mang cá và được kẹp chặt bằng bu lơng (hình
3.33.c)
- Đi trục khuỷu:

Hình 3.34 đi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp
vàng bi đỡ trục sơ cấp hộp số. Trên bề mặt ngõng trục có mặt phớt chặn dầu tiếp đó là
ren hồi dầu có chiều xoắn ngược với chiều quay của trục khuỷu để gạt dầu trở lại. Sát
với cổ trục cuối cùng là đĩa chắn dầu.


Ngồi ra, ở một số động cơ đi trục khuỷu còn làm là nơi lắp chắn di chuyển
dọc trục, lắp bánh răng dẫn động các cơ cấu phụ như bơm cao áp, bơm dầu.

Hình 3.34. Một loại kết cấu đi trục khuỷu ô tô

3.5.2. Bánh đà
3.5.2.1. Chức năng
- Giữ cho độ không đồng đều của động cơ nằm trong giới hạn cho phép.
- Là nơi lắp các chi tiết của cơ cấu khởi động.
- Là nơi đánh dấu tương ứng với điểm chết và khắc vạch chia độ góc quay của
trục khuỷu.
3.5.2.2. Kết cấu
Theo kết cấu người ta chia bánh đà thành các loại sau:
- Bánh đà dạng đĩa (hình 3.35.a). Bề mặt bánh đà được gia công phẳng, nhẵn để
lắp đĩa ma sát và đĩa é ply hợp. Trên bánh đà được lắp ép vành răng khởi động.
- Bánh đà dạng vành (hình 3.35.b) là bánh đà dày có mơmen qn tính lớn.
Một số động cơ cịn sử dụng bánh đà như một buly để truyền công suất ra kéo
các máy cơng tác.

Hình 3.35. Kết cấu bánh đà


- Bánh đà dạng chậu (hình 3.35.c) là bánh đà có dạng trung gian của hai loại trên.
Bánh đà loại này có mơmen qn tính và sức bền lớn thường gặp ở động cơ máy kéo.

- Bánh đà dạng vành có nan hoa (hình 3.35.d) để tăng mơmen qn tính của bánh
đà, phần lớn khối lượng của bánh đà ở dạng vành xa tâm quay và nối với mayơ bằng
các gân kiểu nan hoa.
- Bánh đà của động cơ cỡ lớn như động cơ tàu thủy cỡ lớn chẳng hạn thường
được ghép từ nhiều phần giống nhau để dễ chế tạo.
Thông thường sau khi chế tạo, bánh đà và trục khuỷu thường được lắp với nhau
rồi cân bằng động. Giữa trục khuỷu và bánh đà đều có kết cấu định vị để đảm bảo vị
trí tương quan khơng thay đổi.


Chương IV: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ
4.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại.
4.1.1. Chức năng
Cơ cấu phân phối khí dùng thực hiện q trình trao đổi khí, thải khí đã cháy (khí
thải) ra khỏi xylanh và nạp hỗn hợp khí (động cơ xăng) hoặc khơng khí sạch (động cơ
diesel) vào xylanh để động cơ làm việc liên tục.

4.1.2. Yêu cầu
- Đảm bảo chất lượng của q trình trao đổi khí.
- Độ mở lớn.
- Đóng mở đúng thời điểm quy định.
- Đảm bảo đóng kín buồng cháy.
- Độ mịn của chi tiết ít nhất và tiếng kêu nhỏ nhất.
- Dễ điều chỉnh và sửa chữa.
- Giá thành thấp.

4.1.3. Phân loại:
- Cơ cấu phối khí dùng xuppáp.
+ Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp đặt
+ Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp treo

- Cơ cấu phối khí dùng van trượt.
- Cơ cấu phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải.
- Cơ cấu phối khí hiện đại điều khiển điện tử : VVT-I

4.2. Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel).
Khi giới thiệu về động cơ, chúng ta cho rằng thời điểm đóng mở các xuppáp khi
piston lên đến ĐCT hoặc xuống ĐCD trên thực tế khi muốn xả sạch khi thải và nạp
đầy khí mới vào xylanh để tăng cơng suất động cơ cần phải mở sớm, đóng muộn các
xuppáp nạp, xuppáp xả. Xuppáp nạp cần mở sớm vào cuối quá trình xả khi piston còn
đi lên để khi piston lên đến ĐCT bắt đầu đi xuống thì thực hiện quá trình hút thì
xuppáp nạp đã được mở, tạo ra tiết diện lưu thơng tương đối lớn giúp khí mới dễ dàng
đi vào xylanh. Xuppáp nạp cũng cần đóng muộn sau khi piston tới ĐCD để tận dụng
chênh áp và quán tính của dịng khí hút được nhiều khí mới vào xylanh. Giai đoạn từ
lúc mở đến lúc đóng tính bằng góc quay của trục khuỷu được gọi là pha phối khí. Dưới
đây giới thiệu về sơ đồ pha phối khí động cơ 4 kỳ.