giáo trình động cơ đốt trong

Chơng I. Nguyên lý làm việc và các bộ phận tĩnh của động cơ đốt trong
1. Lịch sử phát triển của động cơ đốt trong
- 1860: Động cơ đốt trong đầu tiên ra đời, do ông Lenoir chế tạo. Động cơ chạy
khí đốt có hiệu suất 2 3%
- 1876: Ôtô chế tạo động cơ chạy kí đốt nhng đạt hiệu suất cao hơn e = 10%
- 1886: Động cơ xăng đầu tiên có Ne = 0,25 mã lực và tốc độ vòng quay 600 v/ph
- 1897: Động cơ Diesel đầu tiên co e = 26%
- 1954: Động cơ piston quay
2. Vị trí và vai trò của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong đầu tiên ra đời đến nay đã hơn 100 năm. Năng lợng do động
cơ đốt trong chiếm 80% năng lợng trên toàn thế giới 10% là do các thiết bị thuỷ điện,
động cơ chạy bằng sức gió, thiết bị dùng năng lợng mặt trời, còn lại 10% là do các
thiết bị động cơ nhiệt không phải là động cơ đốt trong.
Chỉ tính riêng trong khoảng thời gian 2 năm từ 1959-1960 công suất của động cơ
đốt trong trên toàn thế giới đã lên gần tới 1,5 tỉ mã lực.
Hiện nay sản lợng mỗi năm khoảng 40 triệu chiếc với công suất từ 0,1 đến 70.000
kW dùng cho các lĩnh vực nh giao thông vận tải, xây dựng, nông nghiệp, lâm nghiệp,
năng lợng
3. Định nghĩa và phân loại động cơ đốt trong
3.1 Động cơ động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt
Động cơ nhiệt là một loại máy biến đổi nhiệt năng của nhiên liệu thành cơ năng.
Động cơ nhiệt có hai loại chính là động cơ đốt ngoài và động cơ đốt trong.
ở động cơ đốt ngoài, ví dụ máy hơi nớc cổ điển trên tàu hoả, hai giai đoạn trên
xảy ra ở hai nơi khác nhau. Giai đoạn thứ nhất xảy ra tại buồng đốt và nồi xúp-de, kết
quả đợc hơi nớc có áp suất và nhiệt độ cao. Còn giai đoạn thứ hai là quá trình giãn nở
của hơi nớc trong buồng công tác và sinh công làm quay bánh xe.
Còn ở động cơ đốt trong, hai giai đoạn trên diễn ra tại cùng một vị trí, đó là bên
trong buồng công tác của động cơ.
Hai loại động cơ nói trên đều có hai kiểu kết cấu, đó là động cơ kiểu piston và
kiểu tuốc-bin theo sơ đồ dới đây.
Động cơ

nhiệt

Động cơ đốt
ngoài

Động cơ đốt
trong

Hình
1-1. Động
cơtuốc-bin
đốt trong thuộc
động cơKiểu
nhiệt
Kiểu
piston
Kiểu
Kiểu họ
piston
tuốc-bin
Do giới hạn của giáo trình, chúng ta chỉ xét động cơ đốt trong kiểu piston và từ
đây gọi vắn tắt là động cơ đốt trong. Trong thực tế, động cơ kiểu tuốc bin là đối t ợng
khảo sát của chuyên ngành máy tuốc-bin.

1


3.2 So sánh động cơ đốt trong với các động cơ nhiệt khác
3.2.1 Ưu điểm
- Hiệu suất có ích e lớn nhất, có thể đạt tới 50% hoặc hơn nữa. Trong khi đó,

máy hơi nớc cổ điển kiểu piston chỉ đạt khoảng 16%, tuốc bin hơi nớc từ 22 đến 28%,
còn tuốc bin khí cũng chỉ tới 30%. Lý do chủ yếu là vì chu trình Các-nô tơng đơng của
động cơ đốt trong có chênh lệch nhiệt độ trung bình của nguồn nóng và nguồn lạnh
lớn nhất (Theo định luật Các-nô hiệu suất nhiệt t = 1

T2
, trong đó T1 là nhiệt độ
T1

nguồn nóng và T2 là nhiệt độ nguồn lạnh). Cụ thể trong động cơ đốt trong, nhiệt độ
quá trình cháy rất cao có thể đến 1800 đến 2700 K, trong khi nhiệt độ cuối quá trình
giãn nở khá nhỏ, chỉ vào khoảng 900 đến 1500 K.
- Kích thớc và trọng lợng nhỏ, công suất riêng lớn. Nguyên nhân chính là do quá
trình cháy diễn ra trong xy lanh của động cơ nên không cần các thiết bị cồng kềnh nh
lò đốt, nồi hơi... và do sử dụng nhiên liệu có nhiệt trị cao (ví dụ nh xăng, nhiên liệu
diesel... so với than, củi, khí đốt... dùng trong động cơ đốt ngoài). Do đó, động cơ đốt
trong rất thích hợp cho các phơng tiện vận tải với bán kính hoạt động rộng.
- Khởi động, vận hành và chăm sóc động cơ thuận tiện, dễ dàng.
3.2.2 Nhợc điểm
- Khả năng quá tải kém, cụ thể không quá 10% trong 1 giờ.
- Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mô men sinh ra không lớn. Do đó, động cơ
không thể khởi động đợc khi có tải và phải có hệ thống khởi động riêng.
- Công suất cực đại không lớn. Ví dụ, một trong những động cơ lớn nhất thế giới
là động cơ của hãng MAN B&W có công suất 68.520 kW (số liệu 1997), trong khi
tuốc-bin hơi bình thờng cũng có công suất tới vài chục vạn kW.
- Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao.
- Nhiên liệu cần có những yêu cầu khắt khe nh hàm lợng tạp chất thấp, tính
chống kích nổ cao, tính tự cháy cao... nên giá thành cao. Mặt khác, nguồn nhiên liệu
chính là dầu mỏ ngày một cạn dần. Theo dự đoán, trữ lợng dầu mỏ chỉ đủ dùng cho
đến giữa thế kỷ 21.

- Ô nhiễm môi trờng do khí thải và ồn.
Tuy nhiên, động cơ đốt trong hiện nay vẫn là máy động lực chủ yếu, đóng vai trò
vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực của đời sống con ngời nh giao thông vận tải,
xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ng nghiệp... Theo các nhà khoa học, trong vòng
nửa thế kỷ tới vẫn cha có động cơ nào có thể thay thế đợc động cơ đốt trong.

3.3 Phân loại động cơ đốt trong
Theo cách thực hiện chu trình
- Động cơ bốn kỳ: là động cơ có chu trình công tác thực hiện sau bốn hành trình
của piston hay hai vòng quay của trục khuỷu.
- Động cơ hai kỳ: là động có chu trình công tác thực hiện sau hai hành trình của
piston hay một vòng quay của trục khuỷu.
Theo nhiên liệu
- Động cơ nhiên liệu lỏng nh xăng, diesel, cồn (methanol, ethanol), cồn pha xăng
hoặc diesel, dầu thực vật...
2


- Động cơ nhiên liệu khí (còn gọi là động cơ gas). Nhiên liệu khí bao gồm: khí
thiên nhiên (Compressed Natural Gas - CNG), khí hoá lỏng (Liquidfied Petroleum Gas
- LPG), khí lò ga, khí sinh vật (Biogas)...
- Động cơ nhiên liệu kép (Dual Fuel) ví dụ nh động cơ gas mồi bằng nhiên liệu
lỏng nh xăng hay diesel.
- Động cơ đa nhiên liệu (Multi Fuel) nh động cơ có thể dùng đợc cả nhiên liệu
nặng nh diesel và nhiên liệu nhẹ nh xăng, hoặc động cơ dùng cả xăng và khí đốt.
Theo phơng pháp hình thành khí hỗn hợp
- Hỗn hợp bên ngoài nh động cơ xăng, động cơ gas. Khi đó, động cơ khí dùng bộ
chế hoà khí hay phun xăng vào đờng nạp còn gọi là phun gián tiếp.
- Hỗn hợp bên trong nh động cơ diesel hay động cơ phun xăng trực tiếp
(Gasoline Direct Injection - GDI) vào xy lanh.

Đối với mỗi loại động cơ cụ thể, ví dụ nh động cơ xăng hay diesel, lại có các loại
hình thành thành khí hỗn hợp khác nhau sẽ xét sau ở chơng VII.
Theo phơng pháp đốt cháy hỗn hợp
- Đốt cháy cỡng bức nh động cơ xăng, động cơ gas dùng tia lửa điện.
- Đốt bằng tự cháy do nén nh động cơ diesel.
Theo dạng chu trình nhiệt động
- Chu trình đẳng tích ở động cơ xăng, gas, cồn...
- Chu trình hỗn hợp ở động cơ diesel.
Theo phơng pháp nạp
- Động cơ không tăng áp: không khí hay hỗn hợp đợc hút vào xy lanh.
- Động cơ tăng áp: không khí hay hỗn hợp đợc nén trớc khi nạp vào xy lanh.
Theo tốc độ trung bình của piston
Gọi tốc độ trung bình của piston là c m. Dễ dàng tính đợc c m =

S.n
(m/s) với S là
30

hành trình piston (m) và n là tốc độ vòng quay của trục khuỷu (v/ph). Theo c m ngời ta
phân loại động cơ nh sau:
- 3,5 m/s cm < 6,5 m/s: động cơ tốc độ thấp
- 6,5 m/s cm < 9 m/s: động cơ tốc độ trung bình
- cm 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay còn gọi là động cơ cao tốc.
Theo dạng chuyển động của piston
- Động cơ piston tịnh tiến thờng gọi ngắn gọn là động cơ piston. Đa số động cơ
đốt trong là động cơ piston.
- Động cơ piston quay hay động cơ rô-to do Wankel phát minh năm 1954 nên
còn gọi là động cơ Wankel.
Theo số xy lanh
3

Động cơ một xy lanh (Single Cylinder Engine) và động cơ nhiều xy lanh (Multi
Cylinder Engine)
Theo cách bố trí hàng xy lanh
Động cơ một hàng (Line Engine), động cơ chữ V, động cơ hình sao..., hình 1-2.
Theo môi chất làm mát

b)

a)

Hình 1-2. a) Động cơ chữ V, b) Động cơ hình sao

Động cơ làm mát bằng nớc hay chất lỏng đặc biệt và động cơ làm mát bằng gió
(không khí).
Theo Chức năng
Động cơ tĩnh tại nh máy phát điện, động cơ tàu thuỷ, động cơ ô tô và xe máy,
động cơ máy kéo, động cơ tàu hoả, động cơ máy bay..

4


4 Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong
4.1 Những khái niệm và định nghĩa cơ bản
Dựa vào lợc đồ động cơ trên hình 13, chúng ta hãy đa ra một vài khái niệm
và định nghĩa cơ bản làm cơ sở để xét
nguyên lý làm việc của động cơ đốt
trong.

6

5

ĐCT

D

S

Quá trình công tác là tổng hợp tất cả
biến đổi của môi chất công tác xảy ra
trong xy lanh của động cơ và trong
các hệ thống gắn liền với xy lanh nh
hệ thống nạp - thải.

4

ĐCD

3

Chu trình công tác là tập hợp những
biến đổi của môi chất công tác xảy ra
bên trong xy lanh của động cơ và diễn
ra trong một chu kỳ.

2

Điểm chết là điểm mà tại đó piston

đổi chiều chuyển động. Có hai điểm
chết là điểm chết trên (ĐCT) và điểm
chết dới (ĐCD).

1

Hành trình piston S là khoảng cách
giữa hai điểm chết (m).

Hình 1-3. Lợc đồ động cơ bốn kỳ
1. Trục khuỷu, 2. Thanh truyền, 3. Piston, 4.
Xu páp thải, 5. Vòi phun (động cơ diesel) hay
bu-gi (động cơ xăng), 6. Xu páp nạp, ĐCT.
Điểm chết trên, ĐCD. Điểm chết dới, S.
Hành trình piston, D. Đờng kính xy lanh

Kỳ là một phần của chu trình công tác
xảy ra khi piston dịch chuyển một
hành trình.

Thể tích công tác Vh là thể tích xy
lanh giới hạn bởi hai tiết diện đi qua các điểm chết.
Vh = Vmax - Vmin
trong đó:
Vmax và Vmin là thể tích xy lanh khi piston ở ĐCD và ĐCT. V min còn đợc gọi là thể
tích buồng cháy Vc. Dễ dàng có thể tính đợc:
Vh =

D 2
S

4

với D là đờng kính xy lanh và S là hành trình piston.


Tỷ số nén là tỷ số giữa thể tích lớn nhất và thể tích nhỏ nhất (thể tích buồng
cháy):
=

Vmax Vh + Vc
V
=
=1+ h
Vmin
Vc
Vc

4.2 Nguyên lý làm việc của động cơ bốn kỳ không tăng áp
Nh đã nêu ở phần phân loại, động cơ bốn kỳ có chu trình công tác đợc thực hiện sau
bốn hành trình của piston hay hai vòng quay của trục khuỷu. Sau đây sẽ khảo sát một
5


cách khái quát diễn biến các quá trình lý-hoá xảy ra trong từng hành trình của piston,
hình 1-4.
Hành trình thứ nhất: hành trình nạp
Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD tạo nên độ chân không trong xy lanh. Không khí (ở
động cơ diesel) hay hỗn hợp (ở động cơ xăng, gas...) từ đờng nạp gọi là khí nạp mới đợc hút vào xy lanh qua xu páp (valve) nạp đang mở và hoà trộn với khí sót của chu
trình trớc tạo thành hỗn hợp công tác. Để tiết diện lu thông của xu páp khá lớn khi khí
nạp mới thực sự đi vào xy lanh do đó nạp đầy hơn, xu páp nạp mở sớm một góc là 1

tại điểm d1.
Hành trình thứ hai: hành trình nén
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Xu páp nạp đóng muộn một góc 2 tại điểm d2 nhằm
tận dụng quán tính của dòng khí để nạp thêm. Hỗn hợp công tác bị nén khi hai xu-páp
cùng đóng dẫn tới tăng áp suất và nhiệt độ trong xy lanh. Tại điểm c gần ĐCT tơng
ứng với góc s, bu-gi (động cơ xăng, gas) bật tia lửa điện hay vòi phun (động cơ
diesel) phun nhiên liệu vào xy lanh. Góc s đợc gọi là góc đánh lửa sớm (động cơ
xăng, động cơ gas) hay góc phun sớm (động cơ diesel). Sau một thời gian chuẩn bị rất
ngắn, quá trình cháy thực sự diễn ra làm cho áp suất và nhiệt độ trong xy lanh tăng lên
rất nhanh.
Hành trình thứ ba: hành trình cháy- giãn nở, hành trình công tác
Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Sau ĐCT, quá trình cháy tiếp tục diễn ra nên áp
suất và nhiệt độ tiếp tục tăng, sau đó giảm do thể tích xy lanh tăng nhanh. Khí cháy
giãn nở sinh công. Gần cuối hành trình, xu páp thải mở sớm một góc 3 tại điểm b để
thải tự do một lợng đáng kể sản vật cháy ra khỏi xy lanh vào đờng thải.
Hành trình thứ t: hành trình thải
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, sản vật cháy bị thải cỡng bức do piston đẩy ra khỏi xy
lanh. Để tận dụng quán tính của dòng khí nhằm thải sạch thêm, xu páp thải đóng
muộn sau ĐCT một góc 4 ở hành trình nạp của chu trình tiếp theo.
Sau khi khảo sát, ta rút ra một số nhận xét nh sau:
- Trong bốn hành trình chỉ có một hành trình sinh công. Các hành trình còn lại
đều tiêu hao công từ động năng của các chi tiết chuyển động quay nh bánh đà, trục
khuỷu...
- Các xu páp đều có các góc mở sớm và đóng muộn nhằm thải sạch và nạp đầy.
Tập hợp các góc mở sớm đóng muộn của xu páp đợc gọi là pha phối khí, hình 1-4, b.
Giá trị tối u của pha phối khí cùng các góc phun sớm và đánh lửa sớm s rất khó xác
định bằng tính toán nên thờng đợc lựa chọn bằng thực nghiệm.
- Trong khoảng góc 1 + 4 (cuối quá trình thải, đầu quá trình nạp), hình 1-4, b,
hai xu páp đều mở. Do đó 1 + 4 đợc gọi là góc trùng điệp của xu páp.

6


z

p

ĐCT
Chiều quay
trục khuỷu

s
1

c'

4
b'

r

d1
r'

p Tk
k

ĐCT

d2

ĐCD

Nạp

Nén

b'' pth
p
a
k
V

Cháy - giãn nở

Thải


2

3
ĐCD

p

th

a)
b)
Hình 1-4. Đồ thị mô tả nguyên lý làm việc của động cơ bốn kỳ không tăng áp

a. Đồ thị công; b. Đồ thị pha

4.3 Nguyên lý làm việc của động cơ hai kỳ
Động cơ hai kỳ, nh đã nêu trong phần phân loại, có chu trình công tác thực hiện
sau hai hành trình của piston hay một vòng quay của trục khuỷu. Sau đây, ta xét một
dạng động cơ hai kỳ đơn giản nhất, hình 1-5, qua đó khảo sát nguyên lý làm việc của
động cơ hai kỳ.
Hành trình thứ nhất
Piston đi chuyển từ ĐCT đến ĐCD, khí đã cháy và đang cháy trong xy lanh giãn
nở sinh công. Khi piston mở cửa thải A, khí cháy có áp suất cao đợc thải tự do ra đờng
thải. Từ khi piston mở cửa quét B cho đến khi đến điểm chết dới, khí nạp mới có áp
suất cao nạp vào xy lanh đồng thời quét khí đã cháy ra cửa A.
Nh vậy trong hành trình thứ nhất gồm các quá trình: cháy giãn nở, thải tự do,
quét khí và nạp khí mới.
Hành trình thứ hai
Piston di chuyển từ ĐCD đến ĐCT, quá trình quét nạp vẫn tiếp tục cho đến khi
piston đóng cửa quét B. Từ đó cho đến khi piston đóng của thải A, môi chất trong xy
lanh bị đẩy qua cửa thải ra ngoài, vì vậy giai đoạn này gọi là giai đoạn lọt khí. Tiếp
theo là quá trình nén bắt đầu từ khi piston đóng cửa thải A cho tới khi nhiên liệu phun
vào xy lanh (động cơ diesel) hoặc bu gi (động cơ xăng) bật tia lửa điện. Sau một thời
gian cháy trễ rất ngắn quá trình cháy sẽ xảy ra.
Nh vậy trong hành trình thứ hai gồm có các quá trình: quét và nạp khí, lọt khí,
nén và cháy.
Đặc điểm của động cơ hai kỳ là khí nạp mới phải có áp suất p k đủ lớn để quét khí
đã cháy ra đờng thải có áp suất pth. Thông thờng ngời ta thiết kế máy nén khí riêng lắp
trên động cơ hoặc tận dụng không gian bên dới piston - hộp trục khuỷu để nén khí nạp
nh ở một vài động cơ xăng cỡ nhỏ, hình 1-6.
7

P

z

s
c'

ĐCT

c'

b
pk

a

Cháy - giãn nở

d

o

A

ĐCT

p

th

V

Nén
Thải
tự do

Lọt khí

ĐCD
a

d Nạp

d

o

Thải

b

ĐCD
B
b)

a)

5.

Hình 1-5. Nguyên lý làm việc của động cơ hai kỳ

a) Đồ thị công, b) Đồ thị pha

So

sánh động cơ xăng và động cơ Diesel
Nếu hai động cơ xăng và điêzel có cùng số xilanh, và cùng kích thớc đờng kính
xilanh, cùng một chu trình công tác, cùng tốc độ vòng quay trục khuỷu thì:
- Hiệu suất động cơ điêzel cao hơn động cơ xăng. Do hiệu suất nhiệt cao hơn nên
ít tốn nhiên liệu hơn. Mặt khác nhiên liệu điêzel rẻ tiền hơn xăng do đó sử dụng động
cơ điêzel lợi về mặt kinh tế.
- Hệ thống nhiên liệu động cơ điêzel ít h hỏng, dễ sử dụng.
- Tiếng ồn động cơ điêzel lớn hơn động cơ xăng.
- Trong động cơ xăng có bộ chế hoà khí thờng phải sửa chữa và điều chỉnh. Còn
hệ thống nhiên liệu của động cơ điêzel nhất là bơm cao áp và vòi phun tuy có kết cấu
chính xác và đắt tiền nhng độ bền cao, ít h hỏng và dễ sử dụng.
- Động cơ điêzel không dùng hệ thống đánh lửa bằng điện nh động cơ xăng nên
không có những h hỏng thờng gặp về điện.
- Động cơ điêzel chế tạo khó và đắt tiền vì động cơ điêzel cần có sức bền lớn. Các
chi tiết máy thờng chịu áp suất cao nên thờng dùng kim loại tốt và giá thành cao.
6. So sánh động cơ bốn kỳ và động cơ hai kỳ
- Nếu cùng đờng kính xy lanh D, hành trình piston S và tốc độ vòng quay n thì về
lý thuyết công suất của động cơ hai kỳ gấp hai lần công suất của động cơ bốn kỳ.
Trong thực tế do có tổn thất hành trình cho các quá trình nạp thải và tốn công nén và
quét thải khí nên công suất chỉ gấp 1,6 đến 1,8 lần.
- Cơ cấu phối khí của động cơ hai kỳ đơn giản hơn.
8


- Mô men của động cơ hai kỳ đều hơn.
- Động cơ bốn kỳ dễ lựa chọn pha phối khí tối u hơn.

- Quá trình quét thải ở động cơ bốn kỳ hoàn hảo hơn vì thực hiện trong hai hành
trình của piston, tức là lâu hơn nhiều so với động cơ hai kỳ.
- Tăng áp động cơ bốn kỳ dễ dàng hơn vì ứng suất nhiệt thấp và dễ bố trí hệ
thống tăng áp. Vấn đề tăng áp động cơ sẽ đợc khảo sát sau này trong môn học Tăng áp
động cơ đốt trong.
7. Các bộ phận tĩnh
7.1. Nắp Máy
a) Chức năng
- Nắp máy đậy kín một đầu xylanh (cùng với piston và xilanh tạo thành
buồng cháy).
- Làm giá đỡ cho một số bộ phận của động cơ nh : Buzi, vòi phun, cụm
xupáp
- Nắp máy còn bố trí các đờng nạp, đờng thải, đờng nớc làm mát
b) Điều kiện làm việc
- Nắp xilanh làm việc rất khắc nghiệt nh: chịu nhiệt độ cao, áp suất khí thể
rất lớn.
- Bị ăn mòn hoá học bởi các chất ăn mòn trong sản vật cháy, n ớc làm mát
(động cơ làm mát bằng nớc).
- Chịu lực xiết ban đầu, chịu va đập trong quá trình làm việc.
c) Vật liệu và phơng pháp chế tạo
- Nắp máy động cơ Diêzel làm mát bằng nớc đều đợc đúc bằng gang hợp
kim trong khuôn cát. Còn nắp máy làm mát bằng gió thờng chế tạo bằng hợp kim
nhôm dùng phơng pháp rèn dập hoặc đúc (ví dụ nắp động cơ máy bay).
- Nắp xilanh động cơ xăng thờng dùng hợp kim nhôm. Có u điểm nhẹ tản
nhiệt tốt, giảm khả năng kích nổ. Tuy nhiên sức bền cơ và nhiệt thấp hơn so với
nắp máy bằng gang.
d) Cấu tạo nắp máy
Nắp máy là chi tiết rất phức tạp nên kết cấu rất đa dạng. Tuy nhiên, tuỳ theo
loại động cơ nắp xilanh có một số đặc điểm riêng.
+) Nắp xilanh động cơ xăng

Có kết cấu tuỳ thuộc vào kiểu buồng cháy, số xupáp, cách bố trí xupáp và
buzi, kiểu làm mát (bằng nớc hay bằng gió) cũng nh kiểu bố trí đờng nạp và đờng thải.
Kiểu buồng cháy có ý nghĩa quyết định đến kết cấu nắp xilanh. Động cơ
dùng cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp treo có xupáp nạp hơi lớn hơn xupáp thải.
Buzi đặt bên hông buồng cháy, khoảng cách từ buzi đến điểm xa nhất gần bằng
đờng kính xilanh. Vách buồng cháy đợc làm mát tốt bằng các khoang nớc để
tránh kích nổ. Trên nắp xilanh còn có khoang luồn đũa đẩy dẫn động xupáp và
các lỗ nhỏ 3 dẫn nớc làm mát từ thân máy lên. Một số lỗ (4) để lắp gudông nắp
9


máy, ở động cơ này các xupáp và các ổ đặt trục cam (trục đòn gánh) đ ợc đặt ở
nắp máy.
1-Đờng thải hoặc nạp
2-Khoang nớc làm mát
3-Lỗ thông nớc làm mát
4-Lỗ gudông
5- Khoang nắp đũa đẩy
6-Khoang lắp buzi
7-Buồng cháy
Hình 3.1:
Buồng cháy bán cầu trong động cơ xăng.
Trong động cơ xăng có tỷ số nén trung bình và thấp, thờng hay dùng loại nắp
máy có hình chêm có tên là Ricađô (hình 3.2). Động cơ dùng cơ cấu phân phối khí
xupáp đặt toàn bộ cơ cấu phân phối khí bố trí ở thân máy, nắp máy có cấu tạo rất đơn
giản. Theo lý thuyết về kích nổ, thời gian lan tràn màng lửa từ buzi đến vùng xa buzi
nhất là dài nhất nên tại những vùng này dễ phát sinh kích nổ. Cho nên những điểm xa
nhất của buồng cháy đợc bố trí cách đều tâm buzi cũng có tác dụng làm giảm kích nổ.
Mặt khác trong buồng cháy động cơ xupáp thải là nơi nóng nhất dễ gây kích nổ. Nên
buzi đợc bố trí gần xupáp thải, thời gian lan tràn màng lửa từ buzi đến xupáp thải ngắn

hơn thời gian cháy chễ của hỗn hợp cục bộ tại đây. Do đó có tác dụng chống kích
nổ.Tuy nhiên nhiệt độ buzi cao vách buồng cháy cũng đợc làm mát bằng nớc, khoang
buồng cháy động cơ; lỗ lắp buzi;lỗ lắp các gu giông.

Hình 3.2:
Nắp xilanh có buồng cháy hình chêm.
1-Buồng cháy
2-Vị trí xilanh
3-Vị trí xupáp nạp
4,6-Vị trí lắp buzi
5-Vị trí xupáp thải
+) Nắp xilanh động cơ Điêzel
So với nắp xilanh động cơ xăng phức tạp hơn. Trên nắp máy có bố trí đờng nạp,
thải, cụm xupáp của cơ cấu phân phối khí xupáp treo, ngoài ra còn rất nhiều chi tiết
10


nh: vòi phun, buồng cháy phụ, van khí nén, van giảm áp buzi sấy đờng dầu bôi trơn,
các áo nớc.
- Kết cấu của nắp máy tuỳ thuộc vào từng loại động cơ cụ thể trớc hết phụ thuộc
vào kiểu hình thành hoà khí hỗn hợp của động cơ, hay buồng cháy của động cơ.
- Buồng cháy động cơ Điezel đợc ngăn thành hai phần. Buồng cháy chính và
buồng cháy phụ Vk. Hai buồng cháy có một hoặc vài lỗ nhỏ nối thông. Hình thức cấu
tạo buồng cháy phụ rất phức tạp và đa dạng. Buồng cháy tạo xoáy lốc mạnh để quá
trình hình thành hoà khí hỗn hợp hoà khí đợc tốt thì:
+ Kết cấu buồng cháy phải gọn hợp lý để tránh tổn thất nhiệt và tổn thất lu động
của dòng khí trong quá trình cháy.
+Vị trí của vòi phun, xupáp và đờng nạp thải phải hợp lý có lợi cho quá trình tạo
thành hỗn hợp và thay khí.

Hình:3.3- Các dạng buồng cháy phụ.
a-Dodge.
d-Catepiller.
b-Benz-OM-315.
e-Hanomag D941.
c-Toyota D2.
f- Maybach MD330.
+) Đệm nắp máy
Để lắp ghép nắp máy kín khít với thân máy ngời ta dùng đệm gọi là đệm nắp máy.
Đệm nắp máy đợc bố trí giữa bề mặt nắp máy với thân máy.
Đệm nắp máy bao kín buồng đốt không cho lọt khí và rò nớc vào động cơ trong
quá trình làm việc nắp máy chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn. Chịu lực nén ban đầu do lực
ép giữa thân máy và nắp máy. Đệm nắp máy làm bằng Amiăng bọc đồng lá hoặc
Amiăng lion mép kim loại. Trên bề mặt đệm nắp máy có nhiều lỗ tơng đơng với các lỗ
trên thân máy chiều dầy của đệm nắp máy phụ thuộc vào tỉ số nén của động cơ (hình
3.9).

11


Hình 3.9. Đệm nắp máy động cơ 6 xilanh thẳng hàng.
7.2. Thân máy
a) Chức năng
- Là nơi gá lắp các chi tiết của động cơ ; thân máy bố trí xylanh, hộp trục khuỷu,
các bộ phận dẫn động trục cam, bơm dầu, bơm nhiên liệu, quạt gió
- Lấy nhiệt từ thành vách xilanh toả ra môi trờng xung quanh làm mát cho động
cơ trong quá trình làm việc.
b) Điều kiện làm việc
- Chịu nhiệt dộ cao trong quá trình làm việc.
- Trong động cơ đốt trong thân máy là nơi có kích thớc và khối lợng chiếm từ

30460% trọng lợng của động cơ. Trong quá trình làm việc thân máy chịu lực khí thể
rất lớn và trọng lợng các chi tiết gá lên thân máy.
-Thân máy chịu rung sóc va đập trong quá trình làm việc.
c) Vật liệu và phơng pháp chế tạo
+ Vật liệu chế tạo
- Khối xilanh và hộp trục khuỷu động cơ thờng chế tạo bằng gang xám.
- Một số động cơ thân máy đúc bằng hợp kim nhôm. Nhôm làm giảm trọng lợng
động cơ, dẫn nhiệt tốt hơn và tản nhiệt nhanh hơn gang.
+ Phơng pháp chế tạo
Thân máy chế tạo bằng phơng pháp đúc sau đó đợc gia công cơ khí.
d) Cấu tạo thân máy
Tuỳ theo từng loaị động cơ, số xilanh mà thân máy có các dạng khác nhau.
Loại thân máy có thân đúc liền với thân gọi là thân máy kiểu thân xilanh. Khi
thân xilanh làm riêng thành ống lót rồi lắp vào thân thì thân máy này gọi là vỏ thân. ở
động cơ làm mát bằng nớc khoảng không gian bao quanh xilanh gọi là áo nớc.

Hình 3.10.Thân máy kiểu thân xilanh-hộp trục khuỷu.
1.thân xilanh; 2.hộp trục khuỷu.
Khi thân xilanh đúc liền với hộp trục khuỷu thì thân máy là loại thân xilanh hộp
trục khuỷu.
1- Hộp trục khuỷu.
12


2- Thân xilanh.
3- Nắp xilanh
4- Gu dông nắp máy.
5- Gu dông thân máy.
6- Lỗ nắp trục cam.
7- Gulông toàn bộ.

8- Đế máy.
a.

b.

Hình 3.11. Thân máy rời
Khi thân xilanh làm rời với hộp trục khuỷu và nắp với nhau bằng bulông hay
gudông thì thân máy gọi là thân máy rời.
Thân máy động cơ làm mát bằng gió thờng là thân máy rời (hình 3.12)

a.
b.
c.
Hình 3.12. Thân máy động cơ làm mát bằng gió
1- Hộp trục khuỷu
4- Gudông
2- Thân xilanh
5- Lót xilanh
3- Nắp xilanh
Thân máy loại này có quan hệ mật thiết với các thông số sau:
+ Tốc độ quay của động cơ, tỉ số nén, mức độ cờng hoá của động cơ, các thông
số ảnh hởng đến ứng suất nhiệt của xilanh.
+ Vật liệu chế tạo thân máy phải tản nhiệt tốt, dễ đúc dễ gia công.
+ Mức độ làm mát cần thiết. Nếu thay đổi cờng độ làm mát thì kích thớc hình
dạng và số lợng phiến tản nhiệt thay đổi theo.
Tuỳ theo phơng pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân máy có kết
cấu khác nhau những phơng pháp thờng gặp trong thực tế là :
- Trục khuỷu treo (hình 3.14a) hộp trục khuỷu chia thành hai nửa nửa dới là cá
khe dầu. Thân máy hay toàn bộ động cơ đợc lắp đặt trên các gối đỡ. Đây là kiểu phổ
biến cho động cơ ôtô máy kéo.

- Trục khuỷu đặt (hình 3.14b) hộp trục khuỷu đợc làm thành hai nửa, nửa dới
đồng thời làm bệ máy, trục khuỷu và toàn bộ các chi tiết lắp ráp đợc đặt trên bệ máy.
- Trục khuỷu luồn (hình 3.14c) hộp trục khuỷu nguyên khối do đó khi lắp ráp trục
khuỷu vào động cơ phải bằng cách luồn.
13


Có hai loại ống lót xilanh, ống lót xilanh khô và ống lót xilanh ớt. Các
ống lót này đợc lắp sau khi đúc khối xilanh.
+ Loại ống lót xilanh khô: các ống lót xilanh khô đợc ép vào xilanh. Chúng tiếp
xúc với lòng xilanh dọc theo chiều dài. Nó đợc gia công mặt trong và ngoài. Đầu trên
có gờ vai giáp vừa khít ngay mặt thân máy. Cao hơn mặt thân máy 0,02 - 0,05mm
không có rãnh lắp đệm làm kín. Lót xilanh loại này không tiếp xúc trực tiếp đợc với nớc làm mát.

a.

b.

c.

a.Trục khuỷu treo ;
b. Trục khuỷu đặt;
c. trục khuỷu luồn;
Hình 3.14: Các kiểu lắp đặt trục khuỷu
+ Loại ống lót xilanh ớt: nó chỉ tiếp xúc đợc với thân máy phía trên và phía dới
phần còn lại của bề mặt ngoài ống lót ớt tiếp xúc trực tiếp với nớc làm mát (Làm
nguội). Nó có đệm để ngăn không cho nớc lọt vào buồng cháy và xuống cácte dầu.
.

a.

b.
c.
d.
Hình 3.15: Các loại xilanh.
a-Thân xilanh.
b,c- Lót xilanh khô.
d- lót xilanh ớt.
Ngày nay trên động cơ ngời ta thờng kết cấu hai loại: Khối xilanh đầu L và
khối xilanh đầu I.

14


Hình 3.17: Khối xilanh bằng nhôm
động cơ 4 xilanh thẳng hàng đầu I.

Hình 3.18: Khối xilanh của động cơ V12 đầu I.

7.3. Cácte
a) Chức năng
Chứa dầu bôi trơn, bảo vệ phía dới thân máy, bảo vệ trục khuỷu và làm mát động
cơ. Đảm bảo cung cấp đủ dầu trong quá trình tăng tốc hoặc phát hành.
b) Điều kiện làm việc
Chịu trọng lợng và va đập của dầu bôi trơn trong quá trình làm việc. Bị ăn mòn
do tiếp xúc với môi trờng bên ngoài và do dầu bôi trơn có có tạp chất ăn mòn.
c) Vật liệu và phơng pháp chế tạo
Đối với động cơ công suất nhỏ cácte đợc đúc bằng gang hoặc nhôm. Đối với
động cơ công suất lớn cácte đợc đập bằng thép lá.
d) Cấu tạo cácte

Đáy dầu ở động cơ ôtô thờng làm bằng thép cám, một số đúc bằng gang hoặc
nhôm. Đáydầu lắp với thân máy bằng vít, đệm đáy dầu làm bằng lie hoặc giấy nệm.
Đệm đáy dầu đặt giữa đáy dầu và thân máy. Ngoài ra ở hai đầu của đáy dầu cũng đợc
lắp các phớt ngăn chảy dầu. Đáy dầu có tác dụng làm mát động cơ khi vận hành. Đáy
dầu có cấu tạo để dầu không bị tạo sóng hoặc bị thổi khi bơm trong lúc động cơ tăng
tốc hoặc dừng. Những tấm chắn sóng trong đáy dầu đặt ở một hoặc hai phía của bơm
dầu để chắn sóng.

Hình 3.3.1. Cácte ô tô Datsun.
1- Đệm cácte
2- Tấm ngăn
3- Đáy chứa dầu bôi trơn
4- Lỗ bắt các te với thân động cơ

Chơng 2.: hệ thống bôi trơn
1. Nhiệm vụ
* Bôi trơn bề mặt ma sát làm giảm tổn thất ma sát:
* Làm mát bề mặt làm việc của các chi tiết có chuyển động tơng đối.
* Tẩy rửa bề mặt ma sát:
* Bao kín khe hở các bề mặt ma sát nh giữa piston và xylanh giữa xéc măng với
piston. Làm cho khả năng lọt khí qua các khe hở này giảm đi.
15


* Chống ô xy hóa (kết gỉ):
* Rút ngắn quá trình chạy rà động cơ:
2. Các phơng án bôi trơn - u, nhợc điểm.
2.1. Bôi trơn bằng phơng pháp vung té.
Là phơng án thờng dùng trong các động cơ cỡ
nhỏ công suất vài mã lực hoặc động cơ một xylanh

kiểu nằm ngang, tốc độ thấp.
Ưu, nhợc điểm:
Phơng án này không đảm bảo lợng dầu bôi trơn
và làm mát đối với tất cả các chi tiết trong động cơ
đặc biệt là trong ổ trục khuỷu, ổ trục cam. Chất lợng
dầu bôi trơn cho
các bề mặt ma sát kém do dầu không đợc lọc. Nhng
kết cấu đơn giản. ( Hiện nay bôi trơn bằng phơng pháp vung té thuần túy không còn sử
dụng ).
2.2. Bôi trơn bằng phơng pháp pha dầu trong nhiên liệu.
Đây là phơng án đợc sử dụng trong các động cơ xăng hai kì cỡ nhỏ sử dụng dòng
khí quét trong hộp trục khuỷu.
* Ưu, nhợc điểm:
Phơng án này tuy đơn giản nhng không an toàn do khó đảm bảo đủ lợng dầu bôi
trơn cần thiết. Mặt khác do dầu bôi trơn trong hỗn hợp bị đốt cháy cùng nhiên liệu nên
dễ tạo muội than bám nên đỉnh piston ngăn cản quá trình tản nhiệt của piston.

16


2.3. Phơng án bôi trơn cỡng bức.
a. Hệ thống bôi trơn cácte ớt.
* Sơ đồ nguyên lí.

1- Cácte dầu
2- phao lọc dầu
3- bơm dầu
4- van ổn áp
5- bầu lọc thô

Hình. 6.7. Hệ thống bôi trơn cácte ớt.
7- đồng hồ báo áp suất
12- két làm mát dầu
8- đờng dầu chính
13-van nhiệt
9- đờng dầu đến ổ trục
14- Đồng hồ báo mức
dầu
khuỷu
15- Miệng đổ dầu
16- que thăm dầu.

* Nguyên lí làm việc.
Khi động cơ làm việc bơm dầu đợc dẫn động lúc này dầu trong cácte 1 qua
phao lọc dầu 2 đi vào bơm. Sau khi qua bơm dầu có áp suất cao khoảng (246)
KG/cm2.đợc chia thành hai nhánh:
- Nhánh 1: Dầu bôi trơn đến két 12, tại đây dầu đợc làm mát rồi trở về cácte nếu
nhiệt độ dầu cao quá quy định.
- Nhánh2: Đi qua bầu lọc thô 5 đến đờng dầu chính 8. Từ đờng dầu chính dầu
theo nhánh 9 đi bôi trơn ổ trục khuỷu sau đó lên bôi trơn đầu to thanh truyền qua lỗ
khoan chéo xuyên qua má khuỷu , ( Khi lỗ đầu to thanh truyền trùng với lỗ khoan
trong cổ biên dầu sẽ đợc phun thành tia vào ống lót xylanh ). Dầu từ đầu to thanh
truyền theo đờng dọc thân thanh truyền lên bôi trơn chốt piston. Còn dầu ở mạch
chính theo nhánh 10 đi bôi trơn trục cam. Cũng từ đờng dầu chính một đờng dầu
khoảng 15,4 ữ 20% lu lợng của nhánh dầu chính dẫn đến bầu lọc tinh 11. Tại đây
những phần tử tạp chất rất nhỏ đợc giữ lại nên dầu đợc lọc rất sạch. Sau khi ra khỏi
bầu lọc tinh với áp suất còn lại rất nhỏ dầu trở về cácte1.
* Ưu, nhợc điểm :
Do toàn bộ dầu bôi trơn chứa trong cácte nên cácte phải sâu để có dung tích lớn
do đó làm tăng chiều cao động cơ. Ngoài ra dầu trong cácte luôn tiếp xúc với khí cháy

có nhiệt độ cao lọt từ buồng cháy xuống mang theo hơi nhiên liệu và hơi a xít sẽ làm
17


giảm tuổi thọ của dầu. Không phù hợp cho các xe hoạt động ở vùng đồi núi có độ dốc
lớn dầu bôi trơn sẽ bị dồn lên bơm dầu không thể hút đợc dầu, gây thiếu dầu .
b.Hệ thống bôi trơn cácte khô.
*.Sơ đồ nguyên lí.

Hình 6.8. Hệ thống bôi trơn cácte khô.
1. Cácte dầu
8. Đờng dầu chính
2,5. Bơm dầu
9. Đờng dầu đến ổ trục khuỷu
3. Thùng dầu
10. Đờng dầu đến ổ trục cam
4. Phao hút dầu
11. Bầu lọc tinh
6. Bầu lọc thô
12. Đồng hồ báo nhiệt độ dầu
7. Đồng hồ báo áp suất 13. Két làm mát dầu
*Nguyên lí làm việc.
HTBT cácte khô khác cơ bản với HTBT cácte ớt ở chỗ có thêm từ một đến hai
bơm dầu số 2, làm nhiệm vụ chuyển dầu sau khi bôi trơn rơi xuống cácte. Từ cácte
dầu qua két làm mát 13 rồi về thùng chứa 3 bên ngoài động cơ. Từ đây dầu đợc bơm
lấy đi bôi trơn giống nh ở HTBT cácte ớt.
* Ưu, nhợc điểm :
Do phần lớn lợng dầu đợc chứa trong thùng 3 ngoài cácte của động cơ nên HTBT
cácte khô khắc phục đợc những nhợc điểm của HTBT cácte ớt. Cụ thể là động cơ thấp
hơn, tuổi thọ dầu bôi trơn đợc kéo dài nên chu kì thay dầu dài hơn. ngoài ra động cơ

làm việc lâu dài ở địa hình dốc mà không sợ bị thiếu dầu do phao không hút đợc dầu.
Nhng HTBT này phức tạp hơn vì có thêm bơm dầu và thờng đợc sử dụng cho động cơ
diesel lắp trên máy ủi, xe tăng hoặc các xe quân sự khác.
c. Sơ đồ và nguyên lí làm việc của HTBT phối hợp cỡng bức.

18


* Sơ đồ cấu tạo.

Hình 6.9. Sơ đồ hệ thống bôi trơn phối hợp cỡng bức
1- Cácte dầu
7- Van nhiệt
13- Đờng dầu chính
2- Bơm dầu
8- Két làm mát
14- Khoang chứa dầu
3- Van an toàn
9- Van ổn áp
trong chốt khuỷu
4- Que thăm dầu
10- Trục cam
15- Trục khuỷu
5- Bánh răng trung 11- Đồng hồ đo áp suất 16- Miệng phễu đổ
gian
dầu
dầu.
6- Bình lọc li tâm
12-Trục giàn cần bẩy
xupap

Hình 6.9. Sơ đồ hệ thống bôi trơn phối hợp cỡng bức
a. Đến trục đòn ghánh ; b. Đến cần đẩy ; c. Đến xylanh.
*. Nguyên lí làm việc.
Trong hệ thống này toàn bộ lợng dầu của HTBT đợc chứa trong cácte của động
cơ. Khi động cơ làm việc bơm dầu 2 đợc dẫn động từ trục cam của động cơ, dầu từ
cácte 1 đợc hút qua phao lọc dầu, phao này có lới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có
kích thớc lớn. Ngoài ra phao có khớp tùy động nên luôn luôn nổi trên mặt thoáng để
hút đợc dầu kể cả khi động cơ bị nghiêng. Dầu qua bơm và đợc đẩy ra có áp suất cao
khoảng
446 KG/Cm2 qua đờng ống vào bầu lọc dầu 6. Sau khi dầu đợc lọc sạch dầu đợc đa
vào két làm mát dầu 8 nếu nhiệt độ dầu cao quá quy định. Sau khi đợc làm mát dầu đợc đa thẳng vào mạch dầu chính 13 bố trí dọc theo thân động cơ và từ đây dầu đợc dẫn
19


qua các lỗ khoan đến ổ trục khuỷu tơng ứng. Từ các rãnh vòng trên hai nửa bạc, dầu đi
vào cổ trục theo lỗ khoan hớng kính. Sau đó sẽ sang lỗ khoan xuyên má khuỷu đến
hốc lọc cổ biên 14, tại đây dầu tiếp tục lọc li tâm lần nữa và sau đó theo lỗ khoan hớng
kính lên bôi trơn các bề mặt làm việc của cổ biên, bạc đầu to thanh truyền.
3. Kết cấu các bộ phận trong HTBT.
3.1. Bơm dầu.
- Bơm bánh răng:
+ Bơm bánh răng ăn khớp ngoài.
+ Bơm bánh răng ăn khớp trong.
- Bơm kiểu piston.
- Bơm cánh gạt.
- Bơm rôto.
3.1.1. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài.
* Sơ đồ cấu tạo.
Cấu tạo gồm có : Thân bơm đúc bằng gang hoặc thép. Trong thân bơm có khoang
rỗng chứa hai bánh răng. Thông với khoang này có đờng dầu vào 6 và đờng dầu ra 5.

Nối giữa hai đờng là van ổn áp gồm có lò xo 10 và viên bi cầu 11. Bánh răng chủ động
4
đợc lắp cố định với trục chủ động còn bánh răng bị động 2 lắp quay trơn trên trục.

Hình.6.10. Bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp ngoài.
A- Buồng đẩy.
B- Buồng hút.
1- Thân bơm
2- Bánh răng bị động
3- Rãnh giảm áp
4- Bánh răng chủ động

5- Đờng dầu ra
6- Đờng dầu vào
7- Đệm làm kín
8- Nắp điều chỉnh van

* Nguyên lí làm việc.
20

9- Tấm đệm điều
chỉnh
10- Lò xo
11- Viên bi.


Khi động cơ làm việc thông qua trục cam bằng cặp bánh răng ăn khớp làm cho
bánh răng chủ động 4 quay, bánh răng bị động 2 sẽ quay theo chiều ngợc lại. ở
khoang A, khi các bánh răng ra khớp sẽ làm thể tích khoang A tăng lên áp suất sẽ
giảm, dầu đợc hút từ cácte qua phao đi vào buồng hút. Dầu từ khoang A điền đầy vào

khoảng giữa hai răng rồi đợc guồng sang phía khoang B. Tại đây do các bánh răng
vào khớp thể tích giảm, áp suất tăng dầu bị ép nên có một áp suất nhất định đi theo đờng dầu ra lên bầu lọc thô.
3.1.2. Bơm bánh răng ăn khớp trong.
* Sơ đồ cấu tạo.
Bơm này thờng đợc lắp trên đầu trục khuỷu vành ngoài của bơm lắp với ổ trục vành
trong lắp với trục khuỷu. u điểm của loại này là kết cấu gọn nhẹ, lu lợng bơm lớn.

1- Khoang lỡi liềm ;
2- Buồng hút ;
3- Van ổn áp ;
4- Buồng đẩy
5- Bánh răng trong ;
6- Bánh răng ngoài.
Hình. 6.12. Bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp trong.

* Nguyên lí làm việc.
Khi động cơ làm việc, bánh răng trong đợc dẫn động và quay với tỉ số truyền
thích hợp. Do bánh răng trong luôn luôn ăn khớp với bánh răng ngoài lên làm bánh
răng ngoài quay theo cùng chiều. Dầu đợc hút ở nơi các bánh răng ra khớp ( có thể
tích tăng áp suất giảm) và guồng sang phía các răng vào khớp. Tại đây dầu sẽ có một
áp suất cao nhất định đợc chuyển qua phía đờng ra đi bôi trơn.

21


Chơng 3: Hệ thống làm mát
1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu.
a. Nhiệm vụ
- Duy trì chế độ làm việc cho động cơ khi nhiệt độ ổn định.
- Giữ cho động cơ ở nhiệt độ thích hợp và ở tất cả các tốc độ, điều kịên vận

hành.
- Làm cho động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành bình thờng một cách nhanh
chóng.
b. Yêu cầu:
Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp.
Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xylanh đợc làm
mát nh nhau.
Nếu làm mát bằng nớc phải đảm bảo đa nớc có nhiệt độ thấp đến vị trí có nhiệt
độ cao, nớc phải chứa ít iôn.
Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nớc khi súc rửa để sử
dụng bảo quản dễ dàng.
c. Phân loại:
Hệ thống làm mát động cơ đợc phân loại theo các đặc điểm sau:
- Theo môi chất làm mát đợc sử dụng gồm có 2 loại :
+ Hệ thống làm mát bằng nớc,dung dịch làm mát.
+ Hệ thống làm mát bằng không khí.
- Theo mức độ tăng cờng làm mát gồm có 2 loại.
+ Làm mát tự nhiên.
+ Làm mát cỡng bức
- Hệ thống làm mát cỡng bức còn đợc phân theo đặc điểm của vòng tuần hoàn
nớc gồm có.
+ Kiểu vòng tuần hoàn kín.
+ Kiểu vòng tuần hoàn hở.
Kiểu 2 vòng tuần hoàn.
- Hệ thống làm mát bằng nớc tự nhiên gồm 2 loại:
+ Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
+ Hệ thống làm mát kiểu đối lu.
2. Kiểu làm mát bằng không khí.
Dùng không khí để đa nhiệt lợng cần thiết từ động cơ ra môi trờng xung quanh.
Lợi dụng tốc độ tơng đối giữa dòng không khí chuyển động ngợc chiều với

chiều chuyển động của động cơ để không khí nhận nhiệt từ động cơ truyền ra ngoài.
Để tăng cờng hiệu quả làm mát xung quanh nắp máy và thân máy có các cánh tản
nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc của động cơ.

22


* Ưu điểm: ít chi tiết nên dễ chăm sóc bảo dỡng, nhanh đạt đợc nhiệt độ làm
việc định mức. Không bị ảnh hởng của nớc tới dầu bôi trơn. Phù hợp với những nơi
khan hiếm nớc nh sa mạc, rừng sâu... Thờng đợc dùng cho xe mô tô, xe quân sự.
* Nhợc điểm: Hiệu quả làm mát rất kém, động cơ thờng bị nóng quá tải, nhất là
khi các cánh tản nhiệt bị bẩn. Muốn làm mát tốt cánh tản nhiệt phải lớn gây cồng
kềnh, tốn nguyên vật liệu.

Hình 4.1. Hệ

thống làm mát
bằng không khí
1. Cácte .
2. Thân máy.
3.Cánh tản nhiệt.

4. Bulông.
5. Xylanh.

3. Hệ thống làm mát bằng nớc
ở hệ thống làm mát bằng nớc, nớc đợc dùng làm môi chất trung gian tản nhiệt
cho các chi tiết. Tuỳ thuộc vào tính lu động của nớc trong hệ thống làm mát, phân
thành 3 loại.
Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi.

Hệ thống làm mát kiểu đối lu tự nhiên.
Hệ thống làm mát tuần hoàn cỡng bức.
3.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi.

23


Hình 4.2. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
1. Thân máy
5. Thùng nhiên liệu.
2. Piston
6. Bình bốc hơi.
3. Thanh truyền.
7. Nắp xylanh
4. Hộp cácte trục khuỷu.
Đây là hệ thống đơn giản nhất. Bộ phận chứa nớc bao gồm: Các khoang chứa nớc
làm mát của thân máy 1, nắp xylanh 7 và bình bốc hơi 6, lắp với thân máy 1. Khi động
cơ làm việc, tại những khoang chứa nớc bao bọc quanh cùng cháy, nớc sẽ sôi. Nớc sôi
nên tỷ trọng giảm, sẽ nổi lên mặt thoáng của bình 6 và bốc hơi mang theo nhiệt ra
ngoài khí quyển. Nớc sau khi mất nhiệt, và nớc có tỷ trọng cao nên chìm xuống tạo
thành dòng lu động đối lu tự nhiên.
* Ưu điểm: Kết cấu đơn giảm nên thích hợp với động cơ nông nghiệp cỡ nhỏ,
giá thành thấp, ít công chăm sóc bảo dỡng.
* Nhợc điểm: Do làm mát bốc hơi, nếu không có nguồn nớc bổ sung tốc độ tiêu
hao nớc rất lớn .Vì vậy hệ thống làm mát kiểu bốc hơi không thích hợp cho động cơ ô
tô. Mặt khác tốc độ lu động của nớc khi đối lu tự nhiên rất nhỏ nên làm mát không
đồng đều dẫn tới các hiện tợng chênh lệch lớn về nhiệt độ giữa các phần tử đợc làm
mát
3.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lu tự nhiên.

Hình 4.3. Hệ thống làm mát kiểu đối lu tự nhiên
1. Thân máy.
6. két nớc.
2. Xylanh.
7. Không khí làm mát.
3. Nắp xylanh.
8. Quạt gió.
4. Đờng nớc ra két nớc
9. Đờng nớc vào động cơ
5. Nắp để rót nớc
Trong hệ thống làm mát đối lu tự nhiên nớc lu động tuần hoàn nhờ độ chênh lệch
khối lợng riêng (f) ở nhiệt độ khác nhau. Nớc làm mát nhận nhiệt của xylanh trong
thân máy 1. (f) giảm lên nớc nổi lên trên trong khoang của nắp xylanh 3, nớc tiếp tục
24


nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ nớc tiếp tục tăng và khối lợng riêng tiếp tục giảm nớc tiếp tục nổi lên theo đờng dẫn ra khoang phía trên của két
làm mát 6. Quạt gió 8 đợc dẫn động từ puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua
két. Do đó nớc trong két đợc làm mát, tỷ trọng của nớc tăng lên, nớc chìm xuống
khoang dới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn.
* Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, ít tốn công chăm sóc bảo dỡng, sửa chữa, giá thành
thấp. Thích hợp với động cơ nông nghiệp cỡ nhỏ. Hiệu quả làm mát tơng đối tốt. Do
nó tự điều chỉnh hệ thống làm mát theo phụ tải.
* Nhợc điểm: Tốc độ lu động của nớc nhỏ chỉ khoảng 0,12 ữ 0,19m/ s. Điều này
dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nớc vào và nớc ra lớn. Vì vậy nớc làm mát không đồng
đều. Muốn giảm độ chênh lệch nhiệt độ nớc vào và nớc ra khỏi động cơ thì phải tăng
kích thớc thùng chứa, két nớc và tăng chiều cao lắp đặt két nớc, điều đó làm cho động
cơ cồng kềnh. Do đó không thích hợp với động cơ nhiều xylanh và những động cơ
dùng cho vận tải.
3.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cỡng bức.

Để tăng tốc độ lu động của nớc làm mát động cơ, ngời ta dùng hệ thống tuần
hoàn cỡng bức. Trong hệ thống này tốc độ lu động của nớc chủ yếu do bơm nớc quyết
định.
3.3.1. Hệ thống làm mát một vòng hở.

Hình 4.4. Hệ thống làm mát một vòng hở
1. Thân máy.
4. Đờng nớc ra.
2. Nắp máy.
5. Lới lọc.
3. Van hằng nhiệt.
6. Bơm nớc
Trong hệ thống này nớc làm mát là nớc sông hồ, biển đợc bơm 6 hút vào làm mát
động cơ. Sau đó theo đờng ống nớc 4 đổ ra sông hồ, biển. Vì nớc sông hồ là nớc bẩn
nên cần lới lọc bớt cạn bẩn, rác.
* Ưu điểm: Hệ thống có kết cấu đơn giảm nên ít khi chăm sóc bảo dỡng, thích
hợp với loại xuồng máy, ca nô, thuyền cỡ nhỏ...
25