PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO.

Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA
ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO.
1. THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ CHỌN TƯƠNG ĐƯƠNG.
Loại động cơ Chọn 1NZ-FE Yêu cầu
Số xylanh – cách bố trí 4 xylanh – thẳng
hàng
4 xylanh – thẳng hàng
Số kỳ 4 4
Loại nhiên liệu Xăng Xăng
Công suất cực đại/số vòng quay
(KW/vg/ph)
81,0/6000 77,0/6040
Tỷ số nén 10,5 9,2
Đường kính x hành trình piston
(mm x mm)
75,0 x 84,7 77,0 x 86,0
Góc phân phối
khí
(độ)
Mở sớm
xupap nạp
-7
0
~ 53
0
BTDC 15
0
Đóng muộn
xupap nạp
52

0
~ -8
0
ABDC 60
0
Mở sớm
xupap thải
42
0
BTDC 53
0
Đóng muộn
xupap thải
2
0
ABDC 3
0
Hệ thống nhiên liệu SFI EFI
Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt Cưỡng bức cácte ướt
Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng
môi chất
Cưỡng bức, sử dụng
môi chất
Hệ thống phân phối khí 16 valve - DOHC có
VVT-i
16 valve - DOHC
1
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
Động cơ 1NZ-FE được lắp trên xe Toyota Vios. Xe Toyota Vios là loại xe du
lịch 5 chỗ ngồi với ba loại Vios Limo, Vios 1.5E (sử dụng hộp số thường C50) và

Vios 1.5G (sử dụng hộp số tự động U340E) Khả năng giảm xóc, chống rung tốt,
hệ thống điều khiển phanh điện tử ABS, hệ thống lái trợ lực điện tạo cảm giác
thoải mái và êm dịu cho mọi hành khách trong xe trên mọi nẻo đường.
Hình 1. Mặt cắt ngang động cơ 1NZ-FE.
2
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
Hình Mặt cắt dọc động cơ 1NZ-FE.
TRỤC KHUỶU.
Hình 3. Trục khuỷu.
1- Đầu trục khuỷu ; 2- Rotor cảm biến vị trí trục khuỷu ; 3- Lỗ dẫn dầu bôi
trơn ; 4- Cổ trục ;5- Chốt khuỷu ; 6- Đối trọng; 7- Đuôi trục khuỷu
Trục khuỷu của động cơ 1NZ-FE được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế
tạo bằng thép cacbon, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao, có 5 cổ trục và 4 cổ
3
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
biên, má có dạng hình ôvan. Đường kính và bề rộng của chốt khuỷu và cổ trục
chính được giảm để giảm khối lượng.
3 THANH TRUYỀN.
Hình 4. Thanh truyền.
1- Nắp đầu to thanh truyền; 2- Bu lông thanh truyền; 3- Thân thanh truyền;
4- Đầu nhỏ thanh truyền.
Tiết diện thanh truyền của động cơ 1NZ-FE có dạng chữ I. Đầu nhỏ thanh
truyền có dạng hình trụ rỗng và được lắp tự do với chốt piston. Đầu to thanh truyền
được cắt thành hai nửa phần trên nối liền với thân phần dưới là nắp đầu to thanh
truyền và lắp với nhau bằng bulông thanh truyền, mặt phẳng lắp ghép vuông góc
với đường tâm trục thân thanh truyền. Bulông thanh truyền là loại bulông chỉ chịu
lực kéo, có mặt gia công đạt độ chính xác cao để định vị.
4. PISTON.
Hình 5. Piston.
1- Bệ chốt piston; 2- Thân piston; 3- Đầu piston; 4- Đỉnh piston

Piston của động cơ 1NZ-FE được làm bằng hợp kim nhôm, phần đỉnh được
thiết kế đặc biệt để cải thiện chất lượng cháy. Séc măng áp lực thấp được sử dụng
để giảm ma sát và nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và chất lượng dầu bôi trơn được
nâng cao.
4
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
Chân pittông có dạng vành đai để tăng độ cứng vững. Để điều chỉnh trọng
lượng của pittông, người ta thường cắt bỏ một phần kim loại ở phần chân pittông
nhưng vẫn đảm bảo được độ cứng vững cần thiết cho pittông .
5. NHÓM THÂN MÁY-NẮP MÁY.
Hình 5. Nắp máy
1-Đường nạp; 2-Đường thải
Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân bố
trên đầu nắp máy. Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp máy kết quả là sự
tiếp xúc của nhiên liệu đập vào thành cửa nạp được tối thiếu hoá và tính kinh tế
nhiên liệu được nâng cao. Áo nước được lắp đặt giữa cửa xả và lỗ bu gi trên nắp
máy để giữ nhiệt độ đồng đều cho thành buồng cháy, điều này nâng cao chất lượng
làm mát cho buồng cháy và khu vực xung quanh bu gi.
Thân máy được làm bằng hợp kim nhôm mà mục đích của việc này là giảm
khối lượng cho động cơ. Bơm nước xoáy lốc và đường hút đến bơm được cung cấp
đến thân máy. Đặt tâm trục khuỷu lệch với đường tâm lỗ xi lanh, đường tâm của xi
lanh được dịch chuyển 12 mm về phía đường nạp. Như vậy, tác dụng của lực ngang
khi áp suất khí thể lớn nhất sẽ giảm. Sử dụng ống lót xi lanh thành mỏng, khoảng
cách giữa hai xi lanh là 8 mm nên chiều dài động cơ ngắn hơn.
5
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
Hình 6. Thân máy
1- Đường tâm trục khuỷu; 2- Đường tâm các xi lanh; A- Phía đầu động cơ;
B- Phía đường thải; C- Phía đường hút
6. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ.

Hình 7. Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí.
1-Tay căng xích; 2-Thiết bị kéo căng; 3- Bộ điều khiển phối khí (VVT-i); 4-Xích
dẫn động trục cam; 5-Trục cam nạp; 6-Trục cam thải; 7-Bộ phận dẫn hướng xích .
6
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
Thông thường thời điểm phối khí được cố định nhưng ở động cơ 1NZ-FE sử
dụng hệ thống thay đổi thời điểm phối khí thông minh (VVT-i), hệ thống này sử
dụng áp suất dầu thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí.
Điều này làm tăng công suất động cơ, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và làm giảm
khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường.
Ở mỗi xylanh có hai xúpap nạp và hai xúpap thải, các xúpap được đóng mở
trực tiếp bởi hai trục cam. Các trục cam được dẫn động bằng xích, bước xích là 8
mm điều này giúp cho không gian bố trí được gọn hơn. Để làm được điều này vật
liệu được dùng để chế tạo xích có tính chịu mài mòn rất cao luôn đảm bảo độ tin
cậy, xích được bôi trơn bằng dầu bôi trơn động cơ thông qua một vòi phun. Thiết bị
kéo căng, tay căng xích và bộ phận dẫn hướng xích được thiết lập để giảm bớt tiếng
ồn động cơ, giảm bớt tổn thất do ma sát. Thân xúpap được thiết kế nhỏ, vừa giảm
bớt trở lực trên đường nạp, thải và giảm khối lượng.
Hình 8. Sơ đồ dẫn động xúpap.
1-Xúpap; 2-Con đội; 3-Vấu cam
Bảng 2-3 Thông số kỹ thuật
Hạng mục Xupap nạp Xupap thải
Đường kính mặt nấm(mm) 30,5 25,5
Đường kính thân(mm) 5 5
7
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
8. HỆ THỐNG BÔI TRƠN.
Hình 9. Sơ đồ hệ thống bôi trơn.
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát, làm
giảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hỡ

giữa piston với xylanh, giữa xecmăng với piston, ngoài ra trong động cơ 1NZ-FE
dầu bôi trơn còn tham gia điều khiển thời điểm trục cam. Loại dầu bôi trơn sử dụng
trên động cơ 1NZ-FE là loại dầu API SM, SL, hay ILSAC. Dầu bôi trơn từ cacte
được lưu thông qua vỉ lọc, bơm dầu, bầu lọc dầu rồi đến đường ống dẫn dầu chính,
sau đó dầu sẽ đi bôi trơn các bộ phận công tác như sơ đồ.
9. HỆ THỐNG LÀM MÁT.
Hệ thống làm mát được thiết kế để giữ các chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ
ổn định, thích hợp mọi điều kiện làm việc của động cơ. Động cơ 1NZ-FE có hệ
thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn theo áp suất cưỡng bức trong đó bơm
nước tạo áp lực đẩy nước lưu thông vòng quanh động cơ. Hệ thống bao gồm: áo
nước xi lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường
ống dẫn nước. Nếu nhiệt độ nước làm mát vượt quá nhiệt độ cho phép thì van hằng
nhiệt sẽ mở để lưu thông nước làm mát đi qua két nước để giải nhiệt bằng gió. Hệ
8
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
thống làm mát sử dụng nước làm mát siêu bền chính hiệu toyota SLLC ( là dung
dịch pha sẵn 50% chất làm mát và 50% nước sạch).
Hình 10. Sơ đồ hệ thống làm mát.
1- Van hằng nhiệt; 2- Bơm; 3- Nắp máy; 4- Thân máy; 5- Giàn sưởi;
6- Van tiết lưu; 7- Két nước.
Nguyên lý hoạt động: Nước từ bình chứa nước, qua két làm mát, được dẫn
vào bơm nước, đi vào làm mát động cơ. Trong thời gian chạy ấm máy, nhiệt độ
động cơ nhỏ hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt (80
o
÷ 84
o
) thì nước từ bơm
nước đi vào thân máy, nắp máy đến giàn sưởi rồi về lại bơm, trên đường ống đến
giàn sưởi có nhánh rẽ tới van tiết lưu, van này có tác dụng điều tiết lưu lượng nước
nóng qua giàn sưởi để sưởi ấm trong xe. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ làm

việc của van hằng nhiệt thì van sẽ mở ra cho nước từ động cơ qua két làm mát, tại
đây nước sẽ được làm mát bằng gió rồi về lại bơm. Như vậy nước sẽ được tuần hoàn
cưỡng bức trong quá trình làm việc của động cơ.
9
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
10. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.
Hình 11. Sơ đồ hệ thống đánh lửa.
Động cơ 1NZ-FE trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện
tử. Hệ thống đánh lửa trực tiếp không sử dụng bộ chia điện giúp cho thời điểm đánh
lửa được chính xác, giảm sự sụt thế điện áp và có độ tin cậy cao. Ở mỗi xylanh
được trang bị một bôbin đơn. Khi ngắt dòng điện sơ cấp chạy qua bên sơ cấp của
cuộn dây đánh lửa sẽ tạo ra điện áp cao ở bên thứ cấp. Vì thế điện áp cao tạo ra sẽ
tác động lên bugi sinh ra tia lửa điện. ECM sẽ luân phiên bật và tắt các transitor
nguồn bên trong cuộn dây đánh lửa làm cho các dòng điện sơ cấp ngắt luân phiên
nhau và cho phép dòng điện đốt cháy các xi lanh theo trình tự nỗ của động cơ. ECM
sẽ xác định cuộn dây đánh lửa nào sẽ được điều khiển bằng các tín hiệu từ cảm biến
vị trí trục khuỷu và cảm biến góc quay trục khuỷu. Ngoài ra nó còn dò tìm vị trí của
trục cam để tạo ra sự đánh lửa vào thời điểm thích hợp nhất ứng với tình trạng hoạt
động của động cơ.
10
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
11. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU.
ECU
2 3 4 5
6 7
1
8
9
10
11

12
14
13
Hình 1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu.
1- Tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp;2- Tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga;
3- Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam; 4- Tín hiệu từ cảm biến oxy; 5- Tín hiệu từ
cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 6- Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu; 7- Tín
hiệu từ cảm biến túi khí ;8-Bình chứa nhiên liệu; 9- Bơm xăng;10- Bộ lọc xăng;
11- Bộ điều áp; 12- Bộ giảm rung; 13- Ống phân phối; 14- Vòi phun nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu động cơ 1NZ-FE đóng vai trò rất quan trọng, nó không
đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu độc lập, mà nó còn liên kết với các hệ thống
đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc
độ động cơ, tạo ra sự tối ưu hoá cho quá trình hoạt động của động cơ. Kim phun 12
lỗ được sử dụng để nâng cao tính phun sương của nhiên liệu, điều khiển cắt nhiên
liệu khi túi khí hoạt động. Đường ống dẫn nhiên liệu với các giắc đấu nối nhanh để
nâng cao khả năng sửa chữa. Bình xăng làm bằng chất dẻo sáu lớp với bốn loại vật
liệu có bộ lọc than hoạt tính trong bình. Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi
qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn
được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến oxy ở đường
ống thải để cảm nhận lượng oxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn.
1 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG.
11
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
Hệ thống khởi động sử dụng trên động cơ là hệ thống khởi động điện được
điều khiển bằng ECU. Ngay khi công tắc điện xoay sang vị trí Start, chức năng điều
khiển máy khởi động sẽ điều khiển mô tơ khởi động mà không cần giữ tay ở vị trí
Start. Khi ECU nhận được tín hiệu khởi động từ chìa khoá điện, hệ thống sẽ theo
dõi tín hiệu tốc độ động cơ (Ne) để vận hành máy khởi động tới khi động cơ được
xác định đã khởi động. Khi tốc độ động cơ đạt tới 500 v/p, hệ thống sẽ đánh giá là
động cơ đã khởi động thành công.

Hình 13. Sơ đồ điều khiển máy khởi động.
1- Ắc quy; 2- Máy khởi động; 3- Công tắc khoá điện; 4- Rơ le cắt dòng;
5- Công tắc đề số không; 6- ECU động cơ; 7- Rơ le máy khởi động;
a-Tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu nước làm mát.

12
Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong
:





13