Giáo trình máy tàu thủy thuyền trưởng hạng 3 ĐTNĐ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM

GIÁO TRÌNH
ĐÀO TẠO THUYỀN TRƯỞNG HẠNG BA
MÔN MÁY TÀU THỦY



Năm 2014
1
LỜI GIỚI THIỆU
Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên,
người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thông tư số 57/2014/TT-BGTVT
ngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải.
Để từng bước hoàn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương
tiện thủy nội địa, cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới. Cục Đường thủy nội
địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình máy tàu thủy”.
Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu, giảng
dạy, học tập.
Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những thiếu sót, Cục Đường thủy
nội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đóng góp của Quý bạn đọc để hoàn thiện
nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn đối với công tác đào tạo thuyền
viên, người lái phương tiện thủy nội địa.
CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM
2
Chương I
NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

1.1. Khái niệm về động cơ
1.1.1. Định nghĩa chung về động cơ : Động cơ là một tổ hợp các chi tiết, thiết bị

dùng để chuyển đổi một dạng năng lượng bất kỳ thành cơ năng.
Tuỳ theo dạng năng lượng được chuyển đổi thành cơ năng mà động cơ được chia
làm các loại như sau:
Động cơ điện : Điện năng được chuyển đổi thành cơ năng.
Động cơ nhiệt : Nhiệt năng được chuyển đổi thành cơ năng.
1.1.2. Động cơ nhiệt : Động cơ nhiệt là động cơ mà ở đó nhiệt năng được chuyển
đổi thành cơ năng.
Động cơ nhiệt được chia làm hai loại chính là:
Động cơ đốt ngoài : là động cơ nhiệt mà ở trong đó các quá trình đốt cháy nhiên
liệu thành nhiệt và sự chuyển đổi từ nhiệt sang cơ được xảy ra ở hai nơi khác nhau.
Động cơ đốt trong : là động cơ nhiệt mà ở trong đó các quá trình đốt cháy nhiên
liệu thành nhiệt và sự chuyển đổi từ nhiệt sang cơ được xảy ra ở một nơi duy nhất
ngay bên trong bản thân động cơ.
1.1.3. So sánh động cơ đốt trong với các loại động cơ nhiệt khác :
1.1.3.1. Ưu điểm:
- Hiệu suất có ích cao, có thể đạt 40 ÷52%, trong khi đó hiệu suất của tua bin hơi
nước chỉ đạt 22 ÷28%, của máy hơi nước đạt không quá 16% và của tua bin khí
không quá 30%.
- Kết cấu gọn, trọng lượng, kích thước nhỏ so với các loại động cơ khác cùng công
suất.
- Khởi động nhanh và luôn ở trạng thái chuẩn bị khởi động.Tính cơ động cao, có
thể điều chỉnh kịp thời công suất theo phụ tải bên ngoài.
- Dễ tự động hoá và có thể điều khiển được từ xa.
- Ít nguy hiểm khi vận hành, ít có khả năng gây ra hoả hoạn như nổ vỡ thiết bị.
Nhiệt độ xung quanh động cơ tương đối thấp, tạo điều kiện làm việc tốt cho thợ
máy.
3
- Sử dụng nhiên liệu lỏng nên dễ dự trữ và vận chuyển. Suất tiêu hao nhiên liệu
theo công suất thấp, nên lượng dự trữ ít.
- Không cần khử xỉ và tro. Không cần nhiều người bảo dưỡng và phục vụ.

1.1.3.2. Nhược điểm:
- Khả năng quá tải kém (thường không quá 10% trong thời gian một giờ).
- Hoạt động không ổn định khi làm việc ở tốc độ thấp.
- Rất khó khởi động khi động cơ có tải.
- Công suất lớn nhất của thiết bị không cao.
- Cấu tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao.
- Dùng nhiên liệu lỏng rất đắt tiền và yêu cầu tương đối khắt khe.
- Thợ máy yêu cầu phải có trình độ kỹ thuật cao.
- Chi phí về chế tạo ban đầu tương đối đắt.
- Động cơ làm việc có tiếng ồn lớn (nhất là những động cơ cao tốc).
1.2. Các bộ phận cơ bản trên động cơ
1.2.1. Bộ phận tĩnh: Là những chi tiết, bộ phận mà khi động cơ làm việc nó không
thay đổi vị trí so với vị trí đặt động cơ ( không dịch chuyển so với bệ máy ), bao
gồm:
4
- Nắp xi lanh
- Sơ mi xi lanh ( ống lót )
- Thân máy ( blốc xi lanh )
- Bệ đỡ trục khuỷu
- Bệ máy ( các te )
1.2.2. Bộ phận động: Là những chi tiết, bộ phận mà khi động cơ làm việc nó thay
đổi vị trí so với vị trí đặt động cơ ( dịch chuyển so với bệ máy ), bao gồm:
- Piston
- Xéc măng
- Chốt piston
- Thanh truyền
- Trục khuỷu
- Bánh đà
1.2.3. Các hệ thống phục vụ:
- Hệ thống phân phối khí

- Hệ thống tăng áp
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Hệ thống bôi trơn
- Hệ thống làm mát
- Hệ thống khởi động - Đảo chiều – Điều tốc
1.3. Các định nghĩa cơ bản
1.3.1. Chu trình công tác: Là tổng cộng tất cả những phần của quá trình xảy ra
trong thời gian của một giai đoạn (thời kì) trong một xylanh của động cơ. Khoảng
thời gian đó được tính từ khi nạp khí mới vào cho đến khi kết thúc thải khí cũ đã
cháy trong xylanh ra. Chu trình công tác có tính chu kì. Từ tính chu kì của chu trình
công tác mà người ta chia động cơ đốt trong ra làm hai loại là động cơ 4 kì và động
cơ 2 kì.
1.3.2. Kì : Là một phần của chu trình công tác xảy ra trong khoảng thời gian giữa
hai vị trí của cơ cấu thanh truyền- trục khuỷu mà ở đó xylanh có thể tích là lớn
nhất và nhỏ nhất.
1.3.3. Điểm chết :Là những vị trí của piston trong xylanh mà tại đó piston đổi chiều
chuyển động.
5
Có hai điểm chết là điểm chết trên (Đ C T) và điểm chết dưới (Đ C D)
Đ C T: Là vị trí của piston trong xylanh mà tại đó khoảng cách từ đỉnh piston đến
đường tâm trục khuỷu là lớn nhất trong một chu trình công tác.
Đ C D: Là vị trí của piston trong xylanh mà tại đó khoảng cách từ đỉnh piston đến
đường tâm trục khuỷu là nhỏ nhất trong một chu trình công tác.
1.3.4. Hành trình piston : Là khoảng cách giữa hai điểm chết. Kí hiệu (S) đơn vị
tính (mm).
1.3.5. Thể tích buồng đốt : Là thể tích nhỏ nhất của xylanh trong một chu trình
công tác. Kí hiệu (Vc), đơn vị tính ( cm
3
)
1.3.6. Thể tích công tác : Là hiệu số giữa thể tích lớn nhất và nhỏ nhất của xylanh

trong một chu trình công tác. Kí hiệu Vh, Đơn vị tính (cm
3
).
Vh = Vmax – Vc
Thể tích công tác của xylanh chính là thể tích phần không gian trong xylanh giới
hạn giữa hai điểm chết.
Vh = V
max
– V
min
1.3.7. Tỉ số nén : là tỉ số giữa thể tích lớn nhất và nhỏ nhất của xylanh trong một
chu trình công tác . Kí hiệu là ε

c
V
V
max
=
ε
6
Chương II
SƠ ĐỒ CẤU TẠO V NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, ĐỘNG CƠ XĂNG
2.1. Nguyên lý hoạt động của đông cơ diesel 4 kì
2.1.11.Định nghĩa : Động cơ diesel 4 kì là động cơ đốt trong, sử dụng nhiên liệu là
dầu diesel và khi thực hiện một chu trình công tác cần 4 hành trình piston (ứng với
2 vòng quay trục khuỷu )
2.1.2.Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kì:
2.1.2.1.Sơ đồ cấu tạo :
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo động cơ diesel 4 kì

1- Trục khuỷu
2- Thanh truyền
3- Piston
4- Xylanh
5- Vòi phun
6- Xupap nạp
7- Xupap thải
8- Đường ống nạp
9- Đường ống thải
2.1.2.2.Nguyên lý làm việc :
Một chu trình công tác của động cơ
được thực hiện sau 4 hành trình của piston
như sau:
Hành trình I: Hành trình nạp.
Khi piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD xupap thải đóng, xupap nạp
mở. Thể tích trong xylanh động cơ tăng, dẫn đến áp suất giảm, nhờ sự chênh lệch
áp suất giữa bên trong và bên ngoài xylanh, không khí ở bên ngoài có áp suất lớn
hơn tự động tràn qua đường ống hút và xupap nạp vào xylanh động cơ trong suốt
hành trình này. Vì vậy hành trình này được gọi là hành trình nạp. Piston xuống tới
ĐCD thì chấm dứt hành trình thứ nhất.
7
Thực tế để tăng thêm lượng không khí nạp vào trong xylanh động cơ thì
xupap nạp được mở sớm một góc ϕ
1
và đóng muộn một góc ϕ
2
.Vì vậy thời gian
thực tế của quá trình nạp lớn hơn hành trình: ϕ
1
+ 180

0
+ ϕ
2
> 180
0

- Hành trình II: Hành trình nén.
Khi piston đi từ dưới lên cả hai xupap nạp và thải đều đóng. Thể tích trong
xylanh giảm, không khí bị nén trong xylanh dẫn đến áp suất và nhiệt độ tăng. Khi
pis ton lên gần tới điểm chết trên áp suất và nhiệt độ của không khí đủ điều kiện
cho nhiên liệu cháy (p= 30÷45 at; T = 400÷600
0
C ) nhiên liệu được phun vào
buồng đốt với góc phun sớm ϕ
3
. Piston lên tới điểm chết trên thì chấm dứt hành
trình thứ hai, hành trình nén.
Thực tế thời gian quá trình nén chỉ được tính khi các xupap đã đóng hoàn
toàn. Vì vậy thời gian thực tế quá trình nén nhỏ hơn hành trình: 180
0
- ϕ
2
< 180
0

Hình 2.2.các quá ttình làm việc của động cơ diesel 4 kì.
a.Quá trình nạp
b.Quá trình nén
c.Quá trình cháy giãn nở
d.Quá trình thải

- Hành trình III: Cháy giãn nở sinh công.
Ở cuối hành trình thứ hai khi nhiên liêu được phun vào buồng đốt, nhiên liệu gặp
áp suất và nhiệt độ cao của không khí nén trong buồng đốt nên tự bốc cháy. Quá
trình cháy xảy ra mãnh liệt nhất khi piston ở ĐCT, nhiệt độ trong buồng đốt có thể
đạt tới 1600 ÷ 2000
o
C; áp suất có thể đạt tới 90 ÷ 120 at. Ap lực của khí cháy trực
tiếp tác động lên đỉnh pis ton đẩy pis ton đi xuống làm quay trục khuỷu thực hiện
quá trình giãn nở sinh công. Pis on xuống tới điểm chết dưới thì chấm dứt hành
trình thứ ba.
8
Thực tế để giảm bớt công cản trong quá trình thải và nhằm thải được sạch khí
cháy thì xupap thải được mở sớm một góc ϕ
4
và đóng muộn một góc ϕ
5
. Như vậy
thời gian thực tế quá trình cháy giãn nở nhỏ hơn hành trình: 180
0
- ϕ
4
< 180
0
.
Hành trình IV: Hành trình thải.
Ở hành trình này pis ton đi từ ĐCD lên ĐCT. Xupap thải mở, xupap nạp đóng.
Ở cuối hành trình thứ ba khi xupap thải mở, khí cháy ở trong lòng xylanh có
áp suất lớn hơn bên ngoài tự động thoát ra ngoài, phần còn lại của sản vật cháy sẽ
được piston khi đi từ dưới lên trên đẩy nốt ra ngoài qua xupap thải. Piston lên tới
ĐCT thì chấm dứt hành trình thứ tư, chấm dứt một chu trình công tác của động cơ.

Chu trình tiếp theo được lặp lại y như vậy.
Thực tế do xupap thải được mở sớm một góc ϕ
4
và đóng muộn một góc ϕ
5
,
vì vậy thời gian thực tế của quá trình thải lớn hơn hành trình : ϕ
4
+ 180
0
+ ϕ
5
>
180
0

Hình 2.3.
Các quá trình làm việc thực tế của động cơ diesel 4 kì theo góc quay trục khuỷu.
a. Điểm mở xupap nạp
b. Điểm đóng xupap nạp
ϕ
1
: Góc mở sớm xupap nạp
ϕ
2
: Góc đóng muộn xupap nạp
c. điểm phun nhiên liệu
ϕ
3
: Góc phun sớm nhiên liệu

d.Điểm mở sớm xupap thải.
ϕ
4
: Góc mở sớm xupap thải
9
e. Điểm đóng muộn xupap thải
ϕ
5
: Góc đóng muộn xupap thải
2.1.3.Kết luận:
Qua phân tích nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kì như trên ta có thể
đưa ra một số kết luận sau :
+Toàn bộ một chu trình công tác của động cơ được thực hiện sau bốn hành trình,
trong bốn hành trình đó chỉ có hành trình thứ ba là sinh công, còn ba hành trình
(nạp, nén, thải) không sinh công mà phải tiêu hao công mới thực hiện được. Năng
lượng để phục vụ cho ba hành trình này là nhờ năng lượng dự trữ của trục khuỷu,
bánh đà và của các xylanh khác.
+Thời điểm mở, đóng của các xupap nạp và thải cũng như thời điểm phun nhiên
liệu không trùng với các điểm chết, được gọi là thời điểm phân phối khí của động
cơ.
2.2. Nguyên lý hoạt động của đông cơ diesel 2 kì
2.2.1.Định nghĩa, đặc điểm của động cơ diesel hai kì
2.2.1.1.Định nghĩa: Động cơ diesel 2 kì là động cơ đốt trong, sử dụng nhiên liệu là
dầu diesel và khi thực hiện một chu trình công tác cần hai hành trình piston (ứng
với một vòng quay trục khuỷu )
2.2.1.2.Đặc điểm của động cơ diesel hai kì :
Động cơ diesel 2 kì về nguyên tắc làm việc trong một chu trình cũng phải
thực hiện các quá trình: nạp, nén (cuối nén phun nhiên liệu), cháy giãn nở, thải.
Nhưng tất cả các quá trình này chỉ thực hiện sau hai hành trình piston, do đó về mặt
kết cấu cần có những đặc điểm khác biệt so với động cơ 4 kì:

- Động cơ diesel hai kì muốn làm việc được bắt buộc phải có bơm khí quét (hoặc
máy nén) hút khí ngoài trời tạo áp suất cao thổi vào xylanh qua các hàng cửa nạp,
dùng khí mới đuổi khí cũ đi và khí mới chiếm chỗ luôn trong đó; thực hiện việc
vừa nạp vừa thải gọi là quét khí .
- Động cơ hai kì có thể không có xupap hoặc chỉ có xupap thải.
Tuỳ theo hình dạng của dòng khí quét và việc bố trí các cửa khí mà ở động cơ
diesel hai kì có rất nhiều kiểu quét khí khác nhau. Dưới đây ta xét nguyên lí làm
việc của động cơ diesel 2 kì quét thẳng qua xupap. Đó là loại động cơ diesel hai kì
khá phổ biến dưới tàu thuỷ.
2.2.2. Nguyên lý làm việc động cơ diesel hai kì quét thẳng qua xupap:
10
2.2.2.1.Sơ đồ cấu tạo:
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo động cơ
diesel 2 kì quét thẳng qua xupap.
1. Bơm khí quét
2. Xylanh
3. Vòi phun
4. Xupap thải
5. Cửa nạp
6. Piston
7. Thanh truyền
2.2.2.2.Nguyên tắc làm việc
Trên sơ đồ như hình vẽ các cửa
nạp được bố trí xung quanh thành
xylanh ở về phía dưới, xupap thải được
bố trí trên nắp xylanh. Việc đóng, mở
xupap cũng thông qua một hệ thống cơ
cấu cam, con đội… như động cơ bốn kì, còn các cửa nạp đóng, mở là nhờ piston
đảm nhiệm. Bơm khí quét 1 nén không khí vào không gian chính, sau đó vào
xylanh quét sạch khí xả ra ống thải và nạp đầy khí mới vào xylanh. Một chu trình

công tác được thực hiện như sau:
Hành trình I: Thải - nạp – nén.
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Khi piston ở ĐCD lúc này cả cửa nạp và xupap thải
đều mở, không khí ở bên ngoài được bơm quét đưa vào qua hàng cửa nạp đi lên
phía trên đuổi khí cháy ra ngoài qua xupap thải, đồng thời khí mới chiếm chỗ trong
đó (thực hiện quá trình vừa nạp, vừa thải ), piston đi lên, để tránh hiện tượng dò lọt
khí nạp và góp phần nạp thêm khí nạp vào trong xylanh động cơ thì xupap thải
được đóng trước khi piston đóng cửa nạp một góc từ 3 ÷ 5
o
góc quay trục khuỷu.
Khi piston đóng kín hàng cửa nạp thì bắt đầu quá trình nén khí, áp suất và nhiệt độ
của không khí trong lòng xylanh tăng lên. Khi piston lên gần tới điểm chết trên áp
suất và nhiệt độ trong lòng xylanh đủ điều kiện cho nhiên liệu cháy (áp suất đạt 30
÷ 45 at; nhiệt độ đạt 400 ÷ 600
o
C), nhiên liệu được phun vào buồng đốt. Piston lên
tới ĐCT thì chấm dứt hành trình thứ nhất. Như vậy ở hành trình thứ nhất trong lòng
xylanh động cơ đã xảy ra các quá trình nạp, thải, nén và phun nhiên liệu.
Hành trình II: Cháy giãn nở – thải - nạp
Ở cuối hành trình thứ nhất khi nhiên liệu được phun vào buồng đốt. Do gặp áp
suất và nhiệt độ cao của khí nén trong buồng đốt, nhiên liệu tự bốc cháy. Quá trình
11
cháy xảy ra mãnh liệt nhất khi pis ton ở ĐCT, nhiệt độ có thể đạt tới 1600 ÷ 2000
o
C; áp suất có thể đạt 90 ÷ 120 at. Ap lực của khí cháy tác động lên đỉnh piston đẩy
piston đi xuống thực hiện quá trình giãn nở sinh công. Piston xuống gần mở cửa
nạp thì xupap thải được mở trước, khí cháy trong lòng xylanh có áp suất lớn hơn
khí trời tự động thoát ra ngoài (giai đoạn thải tự do). Khi piston mở cửa nạp áp suất
trong lòng xylanh đã giảm xuống xấp xỉ bằng áp suất do bơm quét tạo ra, không khí
ở bên ngoài được bơm quét đưa vào qua hàng cửa nạp, đuổi khí cháy ra ngoài qua

xupap thải và khí mới chiếm chỗ trong đó (thực hiện việc vừa nạp, vừa thải). Piston
xuống tới điểm chết dưới thì chấm dứt hành trình thứ hai, chấm dứt một chu trình
công tác của động cơ. Như vậy ở hành trình thứ hai trong lòng xylanh động cơ đã
xảy ra các quá trình cháy giãn nở, thải tự do, quét khí và nạp khí mới. Khi piston
tiếp tục đi lên thì chu trình tiếp theo được lặp lại giống như thứ tự đã nói ở trên.
Quét Nén Cháy giãn nở Quét
Hình 2.5. Các qúa trình làm việc của động cơ diesel 2 kì
2.2.3. Kết luận : Qua phân tích nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kì như
trên ta có thể đưa ra một số kết luận sau :
+Toàn bộ một chu trình công tác của động cơ được thực hiện trong hai hành trình
của piston. Trong hai hành trình đó chỉ có một hành trình là sinh công, còn hành
trình kia dùng để nén khí nạp, do đó không sinh công mà phải tiêu hao công mới
thực hiện được .
+Ap suất không khí qúet phải lớn hơn áp suất khí trời. Do đó phải có bơm qúet khí
(hoặc máy nén khí) do trục khuỷu dẫn động.
+Có một phần hành trình của piston dùng vào việc thải và qúet khí.
+Khi qúet khí, có một bộ phận khí nạp mới bị hao hụt do có lẫn trong sản vật cháy
đi theo ra ở đường thải.
2.3 Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kì
12
2.3.1.Định nghĩa : Động cơ xăng 4kì là động cơ đốt trong, sử dụng nhiên liệu lỏng
nhẹ(xăng) và khi thực hiện một chu trình công tác cần 4 hành trình piston (ứng
với 2 vòng quay trục khuỷu )
2.3.2.Sơ đồ, nguyên lý làm việc
Khác với động cơ diêzen đông cơ xăng là loại động cơ mà khí hỗn hợp được
hình thành ở bên ngoài và môi chất đưa vào xi lanh trong quá trình nạp không phải
thuần là không khí mà là một hỗn hợp khí gồm không khí và hơi nhiên liệu nhe. Để
tránh hiện tượng cháy kích nổ của nhiên liệu nhẹ thì hỗn hợp khí này không được
nén tới mức độ có thể tự bốc cháy ,vì vậy ở động cơ xăng cần thiết phải sử dụng
phương pháp đốt cháy cưỡng bức. Đối với động cơ xăng cũng như đối với tất cả

các loại động cơ mà khí hỗn hợp được hình thành ở bên ngoài ,hiện nay đều dùng
phương pháp đốt cháy bằng tia lửa điện phát ra giữa hai cực của nến điện (bugi)
2.3.2.1.Sơ đồ cấu tạo:
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo động
cơ xăng 4 kì
1- Ống hút
2- Họng các buya- ratơ
3- Ziclơ
4- Buồng phao
5- Bướm ga
6- Bugi
2.3.2.2.Nguyên lý làm việc :
Ta xét chuẩn piston
đang ở điểm chết trên. Như
vậy một chu trình công tác của động cơ được thực hiện sau 4 hành trình của piston
như sau:
- Hành trình I: Hành trình nạp. Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, ở hành trình này
suppap nạp mở, suppap thải đóng.
Khi piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới thể tích trong
xi lanh động cơ tăng dẫn đến áp suất giảm, dưới sự chênh lệch áp suất giữa bên
trong và bên ngoài xi lanh, không khí ở bên ngoài có áp suất lớn hơn tự động tràn
vào xi lanh qua ống hút 1 và qua ống khuếch tán 2 (họng các buya- ratơ), ziclơ 3
đặt ở chỗ tiết diện nhỏ nhất của ống khuyếch tán .Tốc độ không khí qua ống
khuyếch tán càng nhanh (số vòng quay n của động cơ càng lớn ) thì áp suất trước lỗ
phun của ziclơ 3 càng thấp. Ap suất trong buồng phao 4 của cac buya –ratơ bằng áp
suất khí trời và nhờ có phao nên mức xăng không thay đổi. Do sự chênh lệch áp
13
suất nên xăng phụt ra khỏi ziclơ và bị luồng không khí thổi thành từng hạt nhỏ, bốc
hơi nhanh hoà trộn với không khí đi vào xilanh của động cơ trong suốt hành trình
này. Vì vậy hành trình này được gọi là hành trình nạp (nạp hỗn hợp nhiên liệu và

không khí ) .
Piston xuống tới điểm chết dưới thì chấm dứt hành trình thứ nhất. Nhưng thực
tế để tăng thêm lượng không khí nạp vào trong xi lanh động cơ thì suppap nạp được
mở sớm một góc ϕ
1
và đóng muộn một góc ϕ
2
. Vì vậy thời gian thực tế của quá
trình nạp lớn hơn hành trình.

a)
b)
c)
d)
Hình 2.7.các quá ttình làm việc của động cơ xăng 4 kì.
a.Quá trình nạp
b.Quá trình nén
c.Quá trình cháy giãn nở
d.Quá trình thải
- Hành trình II:Hành trình nén. Ở hành trình này piston đi từ điểm chết dưới lên
điểm chết trên, cả hai suppap nạp và thải đều đóng .
Khi piston đi từ dưới lên trên thể tích trong xi lanh giảm dẫn đến áp suất và nhiệt
độ của hỗn hợp khí trong xi lanh tăng. Khi pis ton lên gần tới điểm chết trên áp
suất và nhiệt độ của hỗn hợp đạt giá trị (p= 7- 20 at; T=350- 450
0
C ) bugi đánh lửa
với góc đánh lửa sớm trước ĐCT một góc ϕ
3
. Piston lên tới điểm chết trên thì chấm
dứt hành trình thứ hai, hành trình nén (nén khí hỗn hợp) .

Nhưng thực tế thời gian quá trình nén chỉ được tính khi các suppap đã đóng hoàn
toàn. Vì vậy thời gian thực tế quá trình nén nhỏ hơn hành trình .
- Hành trình III: Cháy giãn nở sinh công. Ở cuối hành trình thứ hai khi bugi bật tia
lửa điện đốt cháy khí hỗn hợp quá trình cháy bắt đầu xảy ra. Quá trình cháy xảy ra
14
mãnh liệt nhất khi piston ở ĐCT, nhiệt độ trong buồng đốt có thể đạt tới 2000 –
2500
0
C ;áp suất có thể đạt tới 30 - 50 at. Ap lực của khí cháy trực tiếp tác động lên
đỉnh pis ton đẩy pis ton đi xuống làm quay trục khuỷu thực hiện qu trình giãn nở
sinh công. Pis ton xuống tới điểm chết dưới thì chấm dứt hành trình thứ ba.
Nhưng thực tế để giảm bớt công cản trong quá trình thải và nhằm thải được sạch
khí cháy thì suppap thải được mở sớm một góc ϕ
4
và đóng muộn một góc ϕ
5
. Như
vậy thời gian quá trình cháy giãn nở nhỏ hơn hành trình .
- Hành trình IV:Hành trình thải. Ở hành trình này pis ton đi từ ĐCD lên ĐCT
suppap thải mở, suppap nạp đóng.
Ở cuối hành trình thứ ba khi suppap thải mở khí cháy ở trong lòng xi lanh có
áp suất lớn hơn bên ngoài tự động thoát ra ngoài, phần còn lại của sản vật cháy sẽ
được pis ton khi đi từ dưới lên trên đẩy nốt ra ngoài qua suppap thải. Piston lên tới
điểm chết trên thì chấm dứt hành trình thứ tư, chấm dứt một chu trình công tác của
động cơ, chu trình tiếp theo được lặp lại y như vậy .
Trên thực tế do suppap thải được mở sớm một góc ϕ
4
và đóng muộn một góc
ϕ
5

, vì vậy thời gian thực tế của quá trình thải lớn hơn hành trình.
15
Nạp Nén Cháy giãn nở Thải
Hình 2.8. Các q trình làm việc thực tế của động cơ xăng 4 kì theo góc quay trục
khuỷu.
a. Điểm mở xupap nạp
b. Điểm đóng xupap nạp
ϕ
1
: Góc mở sớm xupap nạp
ϕ
2
: Góc đóng muộn xupap nạp
c. Điểm đánh lửa
ϕ
3
: Góc đánh lửa sớm
d.Điểm mở sớm xupap thải.
ϕ
4
: Góc mở sớm xupap thải
e. Điểm đóng muộn xupap thải
ϕ
5
: Góc đóng muộn xuppap thải
2.3.2.3.Kết luận: Qua phân tích ngun lý làm việc của động cơ xăng 4 kì như
trên ta có thể đưa ra một số kết luận sau:
+Tồn bộ một chu trình cơng tác của động cơ được thực hiện trong bốn hành trình
của piston, trong bốn hành trình đó chỉ có hành trình thứ ba là sinh cơng, còn ba
hành trình kia (nạp, nén, thải) khơng sinh cơng mà phải tiêu tốn cơng mới thực hiện

được. Năng lượng để phục vụ cho ba hành trình này là nhờ năng lượng dự trữ của
trục khuỷu, bánh đà và của các xi lanh khác.
+Các điểm đóng, mở suppap và điểm bật tia lửa điện đốt cháy khí hỗn hợp khơng
trùng với các điểm chết. Sự lệch do với điểm chết này gọi là pha phân phối khí của
động cơ, mỗi một động cơ có một pha phân phối khí riêng do nhà chế tạo qui định,
khi sử dụng người thợ phải tn thủ pha phân phối khí này.
+Do khơng nén khí hỗn hợp tới mức tự bốc cháy cho nên tỉ số nén của động cơ
xăng nhỏ hơn so với động cơ diêzen, và kết quả là hiệu suất của động cơ xăng thấp
hơn hiệu suất của động cơ diêzen.
16
Chương III
KẾT CẤU ĐỘNG CƠ
Cấu tạo chung động cơ được chia ra làm 2 bộ phận chính là: Bộ phận tĩnh và
bộ phận động
3.1 Phần tĩnh
3.1.1.Nắp xylanh
3.1.1.1.Vị trí, công dụng:
- Nắp xylanh nằm trên thân xylanh.
- Cùng với xylanh và piston tạo thành thể tích làm việc của động cơ.
- Lắp các chi tiết như vòi phun, xupap, cơ cấu giảm áp, các thiết bị đo lường, một
số chi tiết của hệ thống phân phối khí …
3.1.1.2.Điều kiện công tác:
- Chịu nhiệt độ và áp suất cao của khí cháy.
- Chịu ăn mòn của sản phẩm cháy và nước làm mát.
- Chịu ứng suất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ.
- Chịu lực nén khi xiết đai ốc nắp xylanh
3.1.1.3.Đặc điểm kết cấu :
Nắp xylanh của động cơ rất phức tạp, tuỳ theo kết cấu buồng đốt mà nắp xylanh có
kết cấu khác nhau sao cho phù hợp với loại buồng đốt đó.
Nắp xylanh của động cơ thường được chế tạo thành từng cụm hoặc riêng mỗi

xylanh một nắp.
Trên hình 3.1, 3.2 giới thiệu nắp xylanh của động cơ có buồng cháy thống
nhất.
17
Hình
3.1. Nắp xylanh động cơ 2 kì quét thẳng qua xupap.
1- Đệm kín
2- Ống nước làm mát
3- Nắp xi lanh
4- Lỗ xupap
5- Khoang nước làm mát
6- Lỗ vòi phun
18
Hình 3.2. Nắp xylanh động cơ 4 kì
3.1.2.Thân máy:
3.1.2.1.Vị trí, công dụng:
- Nằm phía trên bệ máy, dưới nắp xylanh.
- Lắp các chi tiết, bộ phận của các hệ thống phục vụ động cơ.
- Lắp bàn trượt (đối với động cơ có bàn trượt).
- Là nơi bố trí các cửa xả, cửa nạp, bầu góp khí quét đối với động cơ 2 kì.
- Tạo thành hộp trục và giữ kín dầu trong cácte.
3.1.2.2.Điều kiện công tác:
- Chịu ăn mòn do nước làm mát.
- Chịu lực kéo của các gujông, chịu nén do trọng lượng của các chi tiết lắp trên nó.
- Chịu ứng suất nhiệt.
19
3.1.2.3.Đặc điểm kết cấu :
Thân máy có nhiều loại, thường được đúc làm 2 phần: phần thân xylanh và
phần thân máy, sau đó được ghép với nhau bằng các gu jông; hoặc đúc liền thành
một khối rồi bắt với bệ máy bằng bulông. Hình giới thiệu một loại thân máy đúc

liền khối, bao gồm:
Hình 3.3 .Thân máy
- Hai cầu dọc 1 để lắp bu lông cố định thân máy với bệ máy.
- Các lỗ 2 để lắp lót xylanh.
- Các gu jông 3 để cố định thân máy với nắp xylanh.
3.1.3.Lót xylanh (sơ mi xylanh):
3.1.3.1.Vị trí, công dụng:
- Nằm trong thân máy (blôc).
- Cùng với piston, nắp xylanh tạo thành thể tích làm việc của động cơ.
- Làm bàn trượt cho piston.
- Bố trí các cửa khí trong động cơ hai kì.
3.1.3.2.Điều kiện công tác:
- Chịu ma sát trong điều kiện bôi trơn khó khăn.
20
- Chịu nhiệt độ cao và áp lực của khí cháy.
- Chịu ăn mòn.
- Chịu ứng suất nhiệt.
c.Đặc điểm kết cấu :
- Lót xylanh là một ống hình trụ rỗng được gia công chính xác và được lắp với thân
máy bằng miệng ghép trung gian.
- Mặt trong của ống lót được gia công chính xác, được mài bóng và phủ lớp crôm
xốp hoặc được ni tơ hoá gọi là mặt gương xylanh.
- Phía trên cùng của ống lót có vai tựa để lắp với thân máy.
- Đối với ống lót của động cơ hai kỳ còn có các cửa khí.

a ) b)
Hình 3.4. Lót xylanh
a) Lót xylanh khô.
b) Lót xy lanh ướt.
21

Kết cấu của thân máy phụ thuộc rất nhiều vào kiểu lót xylanh. Thân máy có thể
dùng lót xylanh khô, lót xylanh ướt hoặc không dùng lót.
Lót xylanh khô: (Hình 3.4. a)
Lót xylanh khô là loại ống lót lắp vào trong lỗ xylanh. Mặt ngoài tiếp xúc với mặt
lỗ xylanh, vì vậy cũng được gia công rất cẩn thận.
b.Lót xylanh ướt: Hình (3.4. b)
Lót xylanh ướt là loại ống lót lắp vào vỏ thân, mặt ngoài trực tiếp tiếp xúc với nước
làm mát. Để tránh lọt nước xuống cácte thường dùng vòng joăng cao su có tiết
diện hình tròn lắp trong các rãnh ở phía dưới của lót xylanh.
22
*So sánh ưu, nhược điểm giữa lót xylanh khô với lót xylanh ướt:
- Ưu điểm:
+Không tiếp xúc với nước làm mát, vì vậy không bị ăn mòn của nước làm mát và
giảm được ứng suất nhiệt dẫn đến tăng được tuổi thọ của lót.
+Độ cứng vững cao, vì vậy có thể chế tạo mỏng tiết kiệm được vật liệu làm lót.
+Không bị rò nước xuống cácte vì vậy không cần phải có joăng kín nước.
- Nhược điểm:
+Khả năng làm mát kém.
+Nhiều bề mặt gia công chính xác vì vậy khó khăn trong việc chế tạo và sửa chữa
thay thế.
3.1.4.Bệ máy :
3.1.4.1.Vị trí , công dụng :
- Bệ máy (cácte) là chi tiết nằm ở vị trí dưới cùng của động cơ. Nó có công dụng:
- Hứng hoặc chứa dầu bôi trơn.
- Lắp bệ đỡ trục khuỷu.
- Đỡ toàn bộ trọng lượng của máy.
- Cố định máy tàu thuỷ để đảm bảo ổn định cho máy khi tàu hoạt động khai thác.
3.1.4.2.Điều kiện công tác :
- Chịu lực nén lớn.
- Chịu rung động do các lực quán tính và mô men không cân bằng.

- Chịu chấn động của vỏ tàu khi khai thác.
- Chịu một phần áp lực của khí cháy.
23
3.1.4.3.Đặc điểm kết cấu :
Hình 3.5 Bệ máy
1- Dầm dọc 2- Đà ngang 3, 4 – Lỗ bu lông
Về kết cấu bệ máy của mỗi động cơ có những điểm khác nhau, song chúng có
những đặc điểm chung là:
2 dầm dọc (1) được nối với nhau bởi các đà ngang(2), các lỗ bu lông(3) để nối với
thân máy, lỗ bu lông (4) để nối với bệ máy dưới tàu
Các đà ngang có gu jông để lắp bệ đỡ trục khuỷu . Số lượng đà ngang bằng i+1 (i là
số xylanh). Để đưa dầu bôi trơn vào các ổ trục, người ta lắp đường dẫn dầu dọc bệ
máy và phân nhánh đến từng ổ trục
Bề mặt phía trên của dầm dọc được gia công chính xác và thường mặt phẳng này
trùng với đường tâm trục khuỷu
Để tăng độ vững chắc trên bệ máy có các gân gia cường. Phần đáy của bệ máy
dùng để gom hoặc chứa dầu bôi trơn
3.1.5.Bệ đỡ trục khuỷu:
3.1.5.1.Vị trí, công dụng :
Các bệ đỡ trục khuỷu được bố trí trong những hõm của bệ đỡ chính động cơ. Nó
có công dụng:
- Đặt, đỡ trục khuỷu và các chi tiết trong bộ phận động.
- Tạo điều kiện cho trục khuỷu quay trơn trong đó.
3.1.5.2.Điều kiện công tác:
- Chịu lực ma sát lớn
24
- Chịu va đập, chấn động do các lực quán tính và các mô men không cân bằng của
các chi tiết chuyển động
3.1.5.3.Đặc điểm kết cấu:
Bệ đỡ trục khuỷu có nhiều loại: Bệ đỡ đặt, bệ đỡ treo… nhưng kết cấu chung

được chia làm các phần chính là :Nửa dưới, nửa trên và bạc lót.
3.2 Phần động
3.2.1.Piston
3.2.1.1.Vị trí, côngdụng :
- Nằm trong lòng xylanh và chuyển động lên xuống trong đó.
- Cùng với nắp xylanh và sơ mi xylanh tạo thành thể tích làm việc của động cơ.
- Là nơi trực tiếp nhận áp lực của khí cháy truyền cho trục khuỷu thông qua thanh
truyền để biến nhiệt thành cơ.
- Tham gia việc trao đổi môi chất trong xylanh.
- Làm nhiệm vụ đóng mở các cửa khí trong động cơ hai kỳ.
- Là nơi lắp xec măng, chốt piston.
3.2.1.2.Điều kiện làm việc :
- Chịu áp lực của khí cháy .
- Chịu các lực quán tính .
- Chịu nhiệt độ cao.
- Chịuma sát trong điều kiện bôi trơn, làm mát khó khăn.
- Bị mài mòn, ăn mòn.
3.2.1.3.Đặc điểm kết cấu:
Hình 3.6. Piston
1/ Phần đỉnh piston
2/ Phần đầu piston
3/ Phần thân piston
4/ Rãnh xéc măng khí
5/ Rãnh xéc măng dầu
6/ Bệ chốt
Kết cấu của piston được chia làm ba phần như
sau:
25