MÁY TÀU THỦY chuong 4 dong co diesl

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MÁY TÀU THUỶ
CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ DIESEL

74


Chơng IV

động cơ diesel
4-1. Những định nghĩa v khái niệm cơ bản
I. Giới thiệu chung về động cơ đốt trong
1. Định nghĩa động cơ đốt trong v động cơ diesel tu thuỷ
ng c nhit bao gm ng c t trong v ng c t ngoi.
Động cơ đốt ngoi: L loại động cơ nhiệt có quá trình đốt cháy nhiên liệu đợc tiến
hnh ở bên ngoi động cơ. (Ví dụ: Máy hơi nớc kiểu piston, tua bin hơi nớc ...)
Động cơ đốt trong: L loại động cơ nhiệt trong đó việc đốt cháy nhiên liệu, sự toả
nhiệt v quá trình chuyển hoá từ nhiệt năng của môi chất công tác (hỗn hợp khí đốt do
việc cháy nhiên liệu), sang cơ năng đợc tiến hnh ngay trong bản thân động cơ. (VD:
động cơ diesel, động cơ cacbua ratơ, động cơ ga ...)
Động cơ diesel l một loại động cơ đốt trong kiểu piston dùng nhiên liệu lỏng du,
m trong đó nhiên liệu đợc đa vo xilanh cuối quá trình nén, tự bắt lửa trong không
khí có nhiệt độ v áp suất cao do bị nén trong xilanh. Động cơ diesel còn gọi l động cơ
tự cháy (trên tu thuỷ chỉ dùng loại ny).
2. Những bộ phận chính của động cơ đốt trong kiểu piston:

8
7
6
5

4
3
2

9

1
Hình 4-1: Sơ đồ kết cấu các chi tiết của động cơ Diesel

75


Động cơ đốt trong kiểu piston có các bộ phận cơ bản bao gồm nhóm các chi tiết tĩnh,
nhóm các chi tiết động v các hệ thống phục vụ.
Các chi tiết tĩnh gồm: Bệ máy (1), thân máy (3), khối xilanh(6), nắp xilanh (7).
Các chi tiết động gồm: Piston (5), thanh truyền(4), trục khuỷu (2), xupáp (8).
Các hệ thống phục vụ gồm:
- Hệ thống phân phối khí.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
- Hệ thống lm mát.
- Hệ thống bôi trơn.
- Hệ thống khởi động v đảo chiều.
- Hệ thống tăng áp (với loại động cơ có tăng áp).
Nguyên lý lm việc nh sau:
Khi nhiên liệu cháy trong xilanh động cơ (tự cháy do nén đến áp suất v nhiệt độ tự
bốc cháy của nó, hoặc bị đốt cháy cỡng bức nhờ nguồn lửa bên ngoi), sản vật cháy có
áp suất v nhiệt độ cao tiến hnh quá trình giãn nở, tác dụng lực lên đỉnh piston đẩy
piston chuyển động tịnh tiến đi xuống.
Nhờ có cơ cấu thanh truyền trục khuỷu, chuyển động tịnh tiến của piston đợc
chuyển thnh chuyển động quay của trục khuỷu thông qua thanh truyền chuyển động

song phẳng. Mặt bích 9 đợc nối với mặt bích của thiết bị tiêu thụ công suất nh chân
vịt, mỏy phát điện ...
Để đảm bảo nạp khí mới kịp thời vo xilanh, cũng nh để thải đúng lúc khí thải ra
khỏi xilanh động cơ, trên động cơ đợc bố trí hệ thống phân phối khí.
Muốn cung cấp nhiên liệu mới vo xilanh, động cơ đợc trang bị hệ thống cung cấp
nhiên liệu.
Sự chênh lệch giữa nhiệt độ cực đại khi cháy v nhiệt độ thấp nhất cuối quá trình giãn
nở (900 ữ1500oK) bảo đảm cho chu trình công tác của động cơ thu đợc hiệu suất cao.
Tuy nhiệt độ cháy cao, nhng quá trình cháy trong động cơ có tính chu kì v các chi
tiết tiếp xúc với khí cháy luôn đợc lm mát nhờ hệ thống lm mát, các bề mặt chuyển
động tơng đối giữa các chi tiết luôn đợc bôi trơn nhờ hệ thống bôi trơn nên đảm bảo
cho động cơ lm việc ổn định v bền vững, có độ tin cậy cao.
3. u nhợc điểm của động cơ đốt trong
a. u điểm chủ yếu của động cơ đốt trong so với các loại động cơ nhiệt khác l:

76


- Hiệu suất có ích cao: Đối với động cơ diesel hiện đại hiệu suất có ích có thể đạt 40
ữ 51% trong khi đó hiệu suất của thiết bị động lực tua bin hơi chỉ 22 ữ 28%, của thiết bị
máy hơi nớc không quá 16%, của thiết bị tua bin khí khoảng 30%.
- Nếu hai động cơ đốt trong v đốt ngoi cùng công suất thì động cơ đốt trong gọn v
nhẹ hơn nhiều (vì không cần các thiết bị phụ khác nh động cơ đốt ngoi, nh nồi hơi,
buồng cháy, máy nén, thiết bị ngng hơi ...).
- Tính cơ động cao: Khởi động nhanh v luôn luôn ở trạng thái sẵn sng khởi động.
Có thể điều chỉnh kịp thời công suất theo phụ tải.
- Dễ tự động hoá v điều khiển từ xa.
- ít gây nguy hiểm khi vận hnh (ít có khả năng gây hoả hoạn v nổ vỡ thiết bị).
- Nhiệt độ xung quanh tơng đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy lm việc.
- Không tốn nhiên liệu khi dừng động cơ.

- Không cần nhiều ngời vận hnh bảo dỡng.
b. Nhợc điểm:
- Khả năng quá tải kém (thờng không quá 10% về công suất, 3% về vòng quay
trong thời gian một giờ).
- Không ổn định khi lm việc ở tốc độ thấp.
- Rất khó khởi động khi đã có tải.
- Công suất lớn nhất của thiết bị không cao lắm (công suất của động cơ đốt trong
không vợt quá 40 ữ 45 ngn mã lực hoặc 30 ữ 37 ngn KW).
- Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tơng đối khắt khe v đắt tiền.
- Cấu tạo của động cơ đốt trong tơng đối phức tạp, yêu cầu chính xác cao.
- Động cơ lm việc khá ồn, nhất l động cơ cao tốc.
- Yêu cầu thợ máy phải có trình độ kỹ thuật cao.
II. Những khái niệm v định nghĩa cơ bản dùng cho động cơ đốt trong
1. Điểm chết của piston
Khi động cơ hoạt động, piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xilanh. Vị trí
piston đổi chiều chuyển động gọi l điểm chết của piston.
- Điểm chết trên (viết tắt l ĐCT) l vị trí đỉnh piston khi piston cách xa đờng tâm
trục khuỷu nhất.
- Điểm chết dới (viết tắt l ĐCD) l vị trí đỉnh piston khi piston gần đờng tâm trục
khuỷu nhất.

77


2. Hnh trình của piston
L khoảng cách giữa điểm chết trên v điểm chết dới. Hnh trình của Piston S phụ
thuộc vo bán kính của trục khuỷu: S = 2R (bằng đờng kính vòng tròn do tâm cổ biên
vạch ra khi quay quanh đờng tâm trục khuỷu).
3. Thể tích công tác của xilanh
Thể tích công tác VS l thể tích bên trong xilanh có đợc do piston chuyển động giữa

hai điểm chết trên v chết dới.
Đối với động cơ chỉ một xilanh: Vs =

D 2
4

S

(mm3)

D
Đờng kính xilanh (mm)
S
Hnh trình của piston (mm)
Đờng kính xilanh D v hnh trình piston S đợc coi l những kích thớc chính,
kích thớc cơ bản của động cơ (vì qua đó xác định đợc thể tích lm việc của xilanh).
4. Thể tích buồng đốt
Thể tích buồng đốt VC (còn gọi l thể tích nén) l thể tích đợc tạo ra bởi không gian
giữa nắp xilanh , đỉnh piston v sơmi xilanh khi piston ở điểm chết trên.
5. Thể tích ton bộ của xilanh
Thể tích ton bộ Va (còn gọi l thể tích nén) l thể tích đợc tạo ra bởi không gian
giữa nắp xilanh, đỉnh piston v sơmi xilanh khi piston ở điểm chết dới.
Va Bao gồm thể tích buồng đốt v thể tích công tác.
Va = Vma x = Vc + Vs
6. Tỷ số nén của động cơ
L tỷ số giữa thể tích ton bộ của xilanh v thể tích của buồng đốt.
Trong đó:

=

Va Vc + Vs
V
=
=1+ s
Vc
Vc
Vc

Tỷ số nén thể hiện khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT thì không khí trong xilanh bị nén lại
bao nhiêu lần, tỷ số nén bằng 15 ữ 22.
Tỷ số nén có một ý nghĩa rất quan trọng đối với quá trình lm việc của động cơ. Nó
ảnh hởng rất nhiều đến những thông số khác của động cơ, đặc biệt l vấn đề lợi dụng
có hiệu quả nhiệt lợng do nhiên liệu toả ra trong buồng đốt.
7. Quá trình công tác
Quá trình công tác của động cơ l hỗn hợp những biến đổi xảy ra đối với môi chất
công tác trong xilanh động cơ, cũng nh trong hệ thống gắn liền với xilanh nh hệ thống
nạp v hệ thống thải.

78


Trong động cơ sự biến đổi từ hoá năng của nhiên liệu sang công cơ học đợc thực
hiện nhờ môi chất công tác (dới dạng khí), môi chất ny luôn luôn biến đổi về chất
cũng nh về lợng nh thay đổi về nhiệt độ, về áp suất, về trọng lợng, về thnh phần
hoá học. Quá trình công tác gồm nhiều bộ phận riêng rẽ kế tiếp nhau theo một trật tự
nhất định v đợc lặp đi lặp lại có tính chu kỳ.
8. Chu trình công tác
Chu trình công tác của động cơ l tổng cộng tất cả những phần của các quá trình biến
đổi xảy ra trong xilanh động cơ lm thay đổi trạng thái của môi chất công tác, tính từ lúc
môi chất đợc bắt đầu nạp vo cho tới lúc ra khỏi xilanh. Chu trình công tác lặp đi lặp

lại trong suốt thời gian động cơ hoạt động, nó có tính chất chu kì.
9. Kỳ
Kỳ l một phần của chu trình công tác xẩy ra trong thời gian một hnh trình của
piston. Đợc đánh dấu bằng 2 vị trí ĐCT v ĐCD của piston. (nếu động cơ chỉ có một
xilanh). Số kỳ l số hnh trình cần thiết của piston đề hon thnh một chu trình công tác.
Ví dụ: Nếu động cơ phải cần bốn hnh trình của piston để hon thnh một chu trình
công tác thì gọi l động cơ 4 kỳ, nếu chỉ cần hai hnh trình của piston thì gọi l động cơ
2 kỳ.
4-2. Chu trình lý tởng động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong lm việc dựa trên quá trình biến đổi nhiệt thnh công. Đối với
động cơ diesel: Nhiên liệu đợc phun vo xilanh cùng với không khí tạo thnh hỗn hợp
tự bốc cháy ở cuối quá trình nén, áp suất cao của khí cháy lm piston chuyển động sinh
công. Quá trình giãn nở trong xilanh động cơ l quá trình biến đổi nhiệt thnh công.
1. Chu trình cấp nhiệt đẳng tích (động cơ xăng)
- ac: Quá trình nén đoạn nhiệt
- cz: Quá trình cấp nhiệt đẳng tích
- zb: Quá trình giãn nở đoạn nhiệt
- ba: Quá trình nhả nhiệt đẳng tích.
-Q1: Nhiệt lợng cấp đẳng tích
-Q2: Nhiệt lợng nhả ra môi trờng

P

z
Q1
c
b
Q2
a

0

V

Hình 4-2. Chu trình cấp nhiệt đẳng tích

79


Sự cung cấp nhiệt Q1 ở V = const tơng đơng với quá trình cháy nhanh của xăng khi
bật tia lửa điện trong buồng đốt động cơ.
2. Chu trình cấp nhiệt đẳng áp
-ac: Quá trình nén đoạn nhiệt
-cz: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp
-zb: Quá trình giãn nở đoạn nhiệt
-ba: Quá trình nhả nhiệt đẳng tích.
-Q1/: Nhiệt lợng cấp đẳng áp
-Q2: Nhiệt lợng nhả ra môi trờng

P

Q1/
c

z

b
Q2
a
0

V

Hình 4-3. Chu trình cấp nhiệt đẳng áp
Quá trình cháy xảy ra từ khi piston rời khỏi điểm chết trên, áp suất trong xilanh hầu
nh không thay đổi trong quá trình của cháy nhiên liệu.
3. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp
Trong động cơ diesel hiện đại một phần nhiên liệu cháy khi thể tích không đổi v một
phần nhiên liệu cháy khi áp suất không đổi ở đầu quá trình giãn nở.
- ac: Quá trình nén đoạn nhiệt.
Q1/
P
- cz': Quá trình cấp nhiệt đẳng tích.
- zz: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp.
z
z
Q1
- zb: Quá trình giãn nở đoạn nhiệt.
c
- ba: Quá trình nhả nhiệt đẳng tích.
- Q1: Nhiệt lợng cấp đẳng tích.
- Q1/: Nhiệt lợng cấp đẳng áp.
- Q2: Nhiệt lợng nhả ra môi trờng.

0
Hình 4-4. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp

80

b

a

Q2
V


4-3. Phân loại động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong có thể phân theo các đặc trng cơ bản sau đây:
1. Theo cách thực hiện chu trình công tác.
* Động cơ 4 kỳ: L động cơ trong đó chu trình công tác đợc hon thnh trong 4 thời
gian hnh trình của piston, hoặc l hai vòng quay của trục khuỷu.
* Động cơ 2 kỳ: L động cơ trong đó chu trình công tác đợc hon thnh trong hai
thời gian hnh trình của piston, hoặc l một vòng quay trục khuỷu.
2. Theo nhiên liệu dùng cho động cơ:
* Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng loại nhẹ (xăng, cồn, benzen, dầu hoả ...) v chạy
bằng nhiên liệu lỏng loại nặng (dầu mazút, dầu diesel).
* Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí nén, khí thể lỏng, khí lò ga).
* Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí lỏng (trong đó nhiên liệu chính l khí, nhiên liệu
lm mồi l lỏng) - Động cơ gazo diesel.
* Động cơ chạy bằng nhiều loại nhiên liệu: tức l động cơ có thể chạy bằng nhiều loại
nhiên liệu lỏng khác nhau từ nhẹ đến nặng.
3. Theo phơng pháp hình thnh khí hỗn hợp
* Động cơ hình thnh khí hỗn hợp bên ngoi: L loại động cơ m hỗn hợp cháy của
nó (gồm hơi của nhiên liệu lỏng nhẹ với không khí, hoặc khí ga với không khí) đợc
hình thnh bên ngoi xilanh động cơ. Ví dụ: ộng cơ xăng v động cơ ga đốt cháy bằng
tia lửa điện, động cơ phun xăng ở thời kỳ nạp.
* Động cơ hình thnh khí hỗn hợp bên trong: L động cơ trong đó không khí v nhiên
liệu đợc đa riêng vo xilanh, còn khí hỗn hợp công tác (hỗn hợp giữa không khí mới
v nhiên liệu v một ít sản phẩm cháy của chu trình trớc còn sót lại) đợc hình thnh ở
bên trong xi lanh động cơ do phun nhiên liệu dới dạng sơng mù vo trong xilanh ở áp

suất cao.
Bao gồm: ộng cơ diesel, động cơ phun nhiên liệu trực tiếp vo xilanh, động cơ có
cầu giữ nhiệt.
Động cơ diesel lại đợc chia ra mấy loại sau đây:
- Động cơ có một buồng cháy (hay l động cơ buồng cháy thống nhất) l loại động cơ
trong đó thể tích buồng cháy l một thể thống nhất, v quá trình tạo thnh khí hỗn hợp,
cũng nh quá trình cháy của nhiên liệu đều đợc tiến hnh trong đó.
- Động cơ có buồng cháy dự bị: Thể tích buồng cháy đợc chia lm hai phần gồm
buồng cháy chính v buồng cháy dự bị. Quá trình hình thnh khí hỗn hợp ở buồng cháy

81


chính l nhờ có sự chênh lệch áp suất giữa buồng cháy chính v buồng cháy dự bị do có
một bộ phận nhiên liệu đợc cháy trớc trong buồng cháy dự bị.
- Động cơ có buồng cháy xoáy lốc: Thể tích buồng cháy cũng đợc chia lm hai phần
gồm buồng cháy chính v buồng cháy xoáy lốc. Quá trình hình thnh khí hỗn hợp trong
động cơ l do tạo ra đợc những dòng không khí xoáy trong buồng xoáy lốc, nơi phun
nhiên liệu vo. Đồng thời quá trình hình thnh khí hỗn hợp v quá trình cháy của nhiên
liệu về cơ bản xẩy ra ở ngay trong buồng cháy xoáy lốc đó.
4. Theo phơng pháp đốt cháy khí hỗn hợp công tác
* Động cơ đốt cháy cỡng bức: Động cơ trong đó khí hỗn hợp công tác đợc đốt cháy
bằng một nguồn lửa bên ngoi (tia lửa điện) tại một thời điểm nhất định.
Gồm : Động cơ xăng, động cơ ga.
* Động cơ có cầu giữ nhiệt (Động cơ sơmi diesel): Động cơ trong đó khí hỗn hợp
công tác đợc đốt nóng cháy nhờ sức nóng của vách buồng cháy hoặc một vật mồi lửa
đặc biệt.
* Động cơ tự cháy: Động cơ trong đó nhiên liệu đợc đa vo xilanh ở cuối quá trình
nén, tự bốc cháy trong không khí nóng - động cơ diesel.
Trong thực tế hiện nay chỉ áp dụng diesel lm động cơ tu thuỷ.

* Động cơ đốt cháy hỗn hợp: (động cơ gazo diesel) trong đó nhiên liệu lỏng tự cháy
lm mồi để đốt cháy cỡng bức hỗn hợp khí (khí ga + không khí).
5. Theo dạng của chu trình công tác
* Động cơ lm việc theo chu trình đẳng tích: Trong đó quá trình cháy của nhiên liệu
tiến hnh ở thể tích không đổi. Các động cơ ny có tỷ số nén thấp ( = 6ữ12) v dùng
phơng pháp đốt chát cỡng bức (động cơ xăng v động cơ ga).
* Động cơ lm việc theo chu trình đẳng áp: trong đó nhiên liệu cháy ở áp suất không
đổi. Loại động cơ ny có tỷ số nén cao ( =12ữ14) dùng phơng pháp phun nhiên liệu
bằng không khí nén vo trong xilanh động cơ v tự bốc cháy (động cơ diesel phun nhiên
liệu bằng không khí nén, loại ny hiện nay không dùng nữa).
* Động cơ lm việc theo chu trình hỗn hợp: Trong đó nhiên liệu có một bộ phận cháy
đẳng tích, một bộ phận cháy đẳng áp.Loại động cơ ny có tỷ số nén rất cao (12-19) dùng
phơng pháp phun nhiên liệu lỏng trực tiếp vo xilanh động cơ v tự bốc cháy (Động cơ
diesel).

82


6. Dựa vo phơng pháp nạp
* Động cơ không tăng áp: Động cơ trong đó việc nạp không khí hoặc hỗn hợp cháy
vo xilanh do sự chênh lệch áp suất trong xilanh v môi trờng bên ngoi.
* Động cơ tăng áp: Động cơ trong đó việc nạp không khí hoặc hỗn hợp cháy vo
xilanh tiến hnh ở áp suất cao hơn áp suất khí trời bên ngoi, do đợc nén trớc bởi một
máy nén, do đó có thể nâng cao đợc công suất động cơ nhờ việc tăng lợng khí nạp
mới vo xilanh.
7. Theo tốc của động cơ
Tốc của động cơ đợc xác định theo tốc độ trung bình của piston:
S .n
Cm =
(m / s)

30
S Hnh trỡnh ca piston (m)
n Vũng quay ca ng c (v/phỳt)
* Động cơ thấp tốc: Cm<6,5(m/s)
* Động cơ trung tốc 6,5 Cm 8(m/s)
* Động cơ cao tốc: Cm>8(m/s)
Theo số quay của trục khuỷu, ngời ta chia thnh:
- Động cơ có vòng quay nhỏ
100 n < 250 (v/ph)
- Động cơ có vòng quay trung bình: 250 n <750 (v/ph)
- Động cơ có vòng quay cao :
750 n <1500 (v/ph)
- Động cơ có vòng quay rất cao:
n 1500 (v/ph)
8. Theo khả năng thay đổi chiều quay trục khuỷu
Quy ớc nhìn từ phía bánh đ, đối với động cơ lai chân vịt tu thuỷ nhìn từ phía đầu
tự do.
* Động cơ chỉ quay một chiều nhất định.
- Động cơ quay phải: Trục khuỷu quay cùng chiều kim đồng hồ.
- Động cơ quay trái: Trục khuỷu quay ngợc chiều kim đồng hồ.
* Động cơ có thể đảo chiều quay: Trục khuỷu của động cơ có thể thay đổi đợc chiều
quay nhờ cơ cấu thay đổi chiều đặc biệt.
9. Dựa theo phơng thức tác dụng lên đỉnh piston
* Động cơ tác dụng đơn: Trong đó chu trình công tác chỉ thực hiện ở không gian phía
trên của đỉnh piston.
* Động cơ tác dụng kép: Trong đó chu trình công tác đợc thực hiện ở cả không gian
phía trên v không gian phía dới của piston.

83

10. Theo cấu tạo của động cơ
a) Theo số xilanh:
* Động cơ 1 xilanh
* Động cơ có nhiều xilanh
b) Theo cách phân bố xilanh
* Động cơ trong đó xilanh đợc bố trí thẳng đứng (đại đa số động cơ)
* Động cơ trong đó xilanh đợc bố trí nằm ngang (ít gặp).
* Động cơ phân bố xilanh theo một hng dọc (một dãy) tức l loại động cơ m các
trục tâm của xilanh song song với nhau v cùng nằm trong một mặt phẳng.
* Động cơ phân bố xilanh theo hai hng dọc song song hoặc theo một góc no đó
(Động cơ hình chữ V)
* Động cơ phân bố xilanh theo nhiều hng với những góc độ khác nhau: Động cơ
hình chữ X, H, hình sao.
* Động cơ có piston nối đỉnh: Động cơ có một dãy với 2 trục khuỷu (trên v dới) nối
với nhau bằng một hệ truyền lực bánh răng. Động cơ hai dãy, động cơ hình chữ V, hoặc
các động cơ với các xilanh phân bố theo hình tam giác có 3 trục khuỷu, theo tứ giác có 4
trục khuỷu, theo lục giác có 6 trục khuỷu.
c) Theo hệ truyền động (phơng pháp nối thanh truyền với piston)
* Động cơ piston liên kết trực tiếp với thanh truyền qua chốt piston. Trong trờng hợp
ny phần trên của piston giữ vai trò dẫn hớng.
* Động cơ trong đó piston liên kết với thanh truyền thông qua cán piston. Khi đó vai
trò dẫn hớng l guốc trợt đặt song song với trục piston (đại bộ phận các động cơ thấp
tốc với công suất xilanh trên 450 mã lực).
4-4. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ
I. Sơ đồ v nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết
Động cơ diesel 4 kỳ l loại động cơ diesel hon thnh một chu trình công tác phải
dùng 4 hnh trình piston tơng ứng với hai vòng quay tức 720o góc quay trục khuỷu.
Chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ gồm 4 quá trình: nạp, nén, nổ (cháy giãn
nở) sinh công, xả.

84


1) Quá trình nạp khí
Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Xupáp hút mở, xupáp xả đóng. Thể tích trong xilanh
(phía trên piston) tăng lên lm áp suất trong xilanh giảm xuống.
Nhờ sự chênh lệch áp suất m không khí từ bên ngoi đợc hút vo xilanh (thông qua
bầu lọc khí, ống hút v miệng xilanh). Khi piston xuống đến điểm chết dới thì xupáp
hút đóng lại hon ton kết thúc quá trình nạp khí.
2) Quá trình nén khớ
Các xupáp hút v xupáp xả đều đóng kín. Piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Không khí trong
xilanh bị nén lại rất nhanh do thể tích của xilanh giảm dần (khi piston i t ĐCD lên
ĐCT thì thể tích trong xilanh chỉ bằng 1/15 - 1/22 thể tích ban đầu) nên áp suất v nhiệt
độ khí nén tăng lên rất cao. Cuối quá trình nén, áp suất khí nén có thể lên tới 40
50kG/cm2 kèm theo việc tăng nhiệt độ không khí lên tới 500-7000C, cao hơn nhiều so
với nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu. Quá trình nén không khí đợc biểu thị trên đồ thức
bằng đờng ac.
Về mặt lý thuyết thì khi piston lên đến ĐCT, nhiên liệu sẽ đợc phun vo buồng đốt
dới dạng sơng mù kết thúc quá trình nén khí.
Việc nạp không khí vo xilanh biểu diễn trên đồ thức chỉ thị bằng đờng ba. Hnh
trình ny của piston gọi l thì hút.

Nạp

nén

nổ

xả

Hình 4-5. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ

85


3) Quá trình cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ)
Các xupáp vẫn đóng kín. Piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vo buồng đốt gặp
khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Quá trình cháy khoảng 40% nhiên liệu gần nh
l quá trình đẳng tích v đợc biểu diễn bằng đờng cz'. Số 60% nhiên liệu còn lại cháy
ở trong điều kiện gần nh l đẳng áp (đờng z'z). Nhiệt độ v áp suất trong buồng cháy
tăng lên mãnh liệt (áp suất có thể lên tới 60 - 120 kG/cm2, nhiệt độ lên tới 1500 2000oC) khớ chỏy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống thông qua cơ cấu biên lm quay
trục khuỷu. Quá trình cháy v giãn n kết thúc đợc biểu thị bằng đờng (z'ze) điểm e
ứng với lúc piston ở ĐCD.

P
z
c

b

P0
Vc

z
c
d1
r

d2

Vs

e

e
a

V

Vmax
Hình 4-6. Đồ thị chỉ thị lý thuyết của động cơ diesel 4 kỳ
4) Quá trình thải khí (kỳ xả)
Xupáp xả mở, xupáp hút đóng piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Khi piston ở ĐCD xupáp
xả bắt đầu mở, khí thải trong xilanh tự xả ra ngoi, sau đó piston đi lên tiếp tục đẩy khí
thải ra. Khi piston lên đến điểm chết trên thì xupáp xả đóng lại, xupáp hút lại mở ra,
không khí lại đợc nạp vo xilanh để bắt đầu một chu trình mới. Quá trình thải khí đợc
biểu diễn bằng đờng eb trên đồ thức.
Các chu trình hoạt động tiếp diễn liên tục khiến cho động cơ hoạt động liên tục.
5) Các nhận xét về chu trình lý thuyết:
Trong 4 hnh trình của piston chỉ có một hnh trình sinh công, các quá trình còn lại
điều tiêu tốn công v lm nhiệm vụ phục vụ cho quá trình sinh công. Sự quay trục động
cơ trong thời gian của ba hnh trình còn lại xảy ra nhờ dự trữ năng lợng m bánh đ đã
tích luỹ đợc trong thời gian hnh trình công tác của piston hoc nhờ công của các
xilanh khác.

86


Để khởi động động cơ, đầu tiên cần nhờ năng lợng bên ngoi quay nó (bằng không

khí nén hay l bằng động cơ điện), v chỉ sau khi nén không khí trong xilanh v cung
cấp nhiên liệu có thể nhận đợc sự bốc cháy, sau đó động cơ mới bắt đầu tự hoạt động.
Mỗi quá trình (hút, nén, nổ, xả) đều đợc thực hiện trong một hnh trình của piston
tơng ứng bằng 180o góc quay của trục khuỷu. Các xupáp đều bắt đầu mở hoặc đóng kín
đúng khi piston ở vị trí điểm chết do đó cha tận dụng đợc tính lu động của chất khí.
Kết quả l nạp không đầy v thải không sạch khí, ảnh hởng tới quá trình cháy của
nhiên liệu nên hiệu suất động cơ giảm.
Nếu nhiên liệu đợc phun vo buồng đốt đúng lúc piston ở ĐCT thì sẽ không tốt vì:
Thực tế sau khi tự phun vo buồng đốt, nhiên liệu không lập tức bốc cháy ngay m cần
phải có một thời gian để chuẩn bị cháy (gồm thời gian để nhiên liệu ho trộn với khí nén
trong buồng đốt, thời gian nhiên liệu bốc hơi v hấp thụ nhiệt trong buồng đốt để nâng
nhiệt độ của nó lên tới nhiệt độ tự bốc cháy). Gọi l thời gian trì hoãn sự cháy i.
Nh vậy nếu nhiên liệu phun đúng khi piston ở ĐCT thì khi nhiên liệu chuẩn bị xong
để bắt đầu cháy piston đã đi xuống một đoạn khá xa (lm thể tích trong xilanh tăng lên,
áp suất v nhiệt độ hỗn hợp giảm) ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng cháy nhiên liệu. Do
vậy công sinh ra của quá trình giãn nở sẽ giảm lm công suất động cơ giảm.
Mặt khác để phun hết một lợng nhiên liệu vo buồng đốt cần phải có một thời gian
nhất định, nh vậy số nhiên liệu phun vo sau sẽ cháy không tốt, hoặc cha kịp cháy đã
bị thải ra ngoi. Vì thế hiệu suất động cơ giảm.
II. Sự điều chỉnh cho động cơ diesel 4 kỳ lm việc theo chu trình thực tế:
Qua phân tích nhợc điểm của chu trình lý thuyết v qua khảo sát thực tế cho thấy:
Thời điểm đóng mở các xupáp v thời điểm phun nhiên liệu có ảnh hởng rất lớn đến
công suất của động cơ. Vì vậy cần phải xác định các thời điểm đó nh thế no để đảm
bảo có công suất v hiệu suất động cơ đợc lớn nhất.
Nếu động cơ hoạt động theo chu trình lí thuyết sẽ không thoả mãn yêu cầu trên, thậm
chí có thể đng c không hoạt động đợc. Vì vậy phải điều chỉnh lại cách phân phối khí
v thời điểm phun nhiên liệu. Các quá trình hoạt động thực tế của động cơ theo góc quay
trục khuỷu có thể trình by trên giản đồ tròn dạng xoắn ốc.

87

1


4
nạp

nén

nổ
xả

2

3

1 (18 ữ 30o): Góc mở sớm xupáp nạp.
2 (18 ữ 45o): Góc đóng muộn xupáp nạp.
3 (35 ữ 45o): Góc mở sớm xupáp xả.
4 (18 ữ 25o): Góc đóng muộn xupáp xả.
(10 ữ 30o): Góc phun sớm nhiên liệu.

Hình 4-7. Đồ thị phân phối khí động cơ 4 kỳ
1) quá trình nạp khí:
Xupáp hút mở trớc khi piston đến điểm chết trên một góc 1. Góc 1 gọi l góc mở
sớm xupáp hút (ứng với đoạn d1b trên đồ thức chỉ thị).
Giá trị góc 1: 18 - 30o lm nh vậy để khi piston tới điểm chết trên tức l lúc bắt đầu
nạp thì xupáp hút đã đợc mở tơng đối lớn do đó giảm sức cản, bảo đảm nạp đợc
không khí nhiều hơn.

Đồng thời xupáp nạp cũng đóng muộn hơn so với điểm chết dới một góc góc 2 (ứng
đoạn ad2).
Thờng 2 = 18 - 450 gọi l góc đóng muộn xupáp nạp. Lm nh vậy l để lợi dụng
một cách có hiệu quả sự chênh lệch áp suất v quán tính của không khí lu động trong
ống nạp, để tăng thêm lợng khí nạp vo xilanh.
Nh vậy quá trình nạp thực tế của động cơ không phải bằng 180o m bằng 180o + 1+
2 góc quay trục khuỷu. Tức thời gian thực tế của quá trình nạp lớn hơn thời gian của
hnh trình nạp .
2) quá trình thải khí: Xupáp xả đã đợc mở sớm hơn trớc khi piston đến điểm chết
dới một góc 3 = 35 ữ 45o gọi l góc mở sớm xupáp xả (ứng với đoạn e'e). Mở sớm
xupáp xả để giảm áp suất trong xilanh ở giai đoạn thải khí do đó giảm đợc công tiêu
hao piston đẩy khí thải ra ngoi, mặt khác nhờ đó lợng khí sót trong xilanh cũng giảm
do đó tăng lợng khí nạp mới cho xilanh.
Đồng thời để thải sạch hơn sản phẩm cháy, xupáp xả đợc đóng muộn hơn so với
điểm chết trên một góc 4 = 18 ữ 25o gọi l góc đóng muộn xupáp xả (ứng với đoạn br
trên đồ thức). Nh vậy quá trình thải của động cơ kéo di 180o + 3 + 4.

88


Do ở cuối quá trình thải xupáp xả đóng muộn v xupáp hút mở sớm nên có một thời
gian cả hai xupáp đều mở trên đồ thức chỉ thị công (đồ thị công) đoạn d1r gọi l thời kì
trùng điệp: góc 1 + 4 gọi l góc trùng điệp của các xupáp.
3) Thời điểm phun nhiên liệu:
cuối quá trình nén, nhiên liệu đợc phun vo buồng đốt nhờ vòi phun lắp trên nắp
xilanh sớm hơn trớc khi piston lên tới điểm chết trên. Mục đích phun sớm nhiên liệu l
để nhiên liệu có thời gian chuẩn bị cháy, khi nhiên liệu đủ điều kiện cháy l lúc piston
bắt đầu đi xuống.
Góc phun sớm phải tính toán sao cho quá trình cháy xẩy ra mãnh liệt nhất khi piston
ở vị trí tơng ứng 5 ữ 10o góc quay trục khuỷu sau ĐCT, khi đó khí cháy sẽ thực hiện

một công lớn nhất.
Trị số góc phun sớm: = 10 ữ 30o trớc ĐCT theo góc quay trục khuỷu (ứng với
đoạn c'c) v phụ thuộc tốc độ quay của động cơ.
4-5. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ
Động cơ diesel 2 kỳ l loại động cơ diesel hon thnh một chu trình công tác trong
hai hnh trình của piston - tơng ứng với một vòng quay hoặc 360o góc quay của trục
khuỷu.
I. Sơ đồ cấu tạo v nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng
6

5

4
7

3

8
9
2
10
1

1. Piston.
2. ng góp khí xả.
3. Các cửa xả.
4. Sơmi xilanh.
5. Nắp xilanh.
6. Vòi phun.
7. Các cửa nạp.

8. Hộp khí quét.
9. Bơm quét khí.
10. Bầu lọc khí.

Hình 4-8. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng

89


bk: Quá trình thay khí.
ka: Quá trình xả khí sót.
ac: Quá trình nén.
cz: Quá trình cháy đẳng tích.
zz: Quá trình cháy đẳng áp.
ze: Quá trình dãn nở.
ek: Quá trình xả tự do.

P
z

z

c
e
a k
0

Vc

Vs

b
V

Hình 4-9. Đồ thị chỉ thị lý thuyết của động cơ 2 kỳ
* Đặc điểm cấu tạo:
- Không có xupáp.
- Các cửa nạp v các cửa xả đợc bố trí xung quanh trên thnh xilanh về hai phía đối
diện nhau. Mép trên của cửa xả cao hơn mép trên của cửa nạp. Các cửa nạp có hớng vát
lên phía trên để tạo hớng đi của dòng khí nạp lùa lên phía trên sát nắp xilanh (hon
thiện việc lm sạch phía trên xilanh).
- Việc đóng mở các cửa khí do piston đảm nhiệm, piston thờng lm có đỉnh lồi.
- Có lắp một bơm hút đặc biệt (bơm quét khí) để nạp không khí vo buồng chứa dới
áp suất 1,15 - 1,25 bar khi lm việc không tăng áp hay l dới áp suất 1,4 - 1,8 bar khi
lm việc có tăng áp.
Khi lm việc không tăng áp dùng bơm piston hay bơm rôto lm bơm quét khí (trích
công suất từ động cơ để lai bơm quét khí). Khi lm việc có tăng áp dùng tổ hợp tua bin
máy nén.
Chu trình công tác đợc thực hiện trong 2 hnh trình piston:
1. Hnh trình thứ nhất:
Piston đi từ điểm chết dới lên điểm chết trên.
- Cho rằng tại thời điểm đầu piston nằm ở điểm chết dới, lúc ú các cửa nạp v thải
đều mở. Lúc ny khí nạp đợc bơm quét khí thổi vo xilanh (với áp suất 1,15 ữ1,2 bar).
Do có áp suất lớn hơn áp suất khí thải trong xilanh nên khí nạp sẽ đẩy khí thải qua cửa
thải ra ngoi. Giai đoạn ny gọi l giai đoạn quét khí hoặc l giai đoạn thay khí vì nó
vừa thải khí cũ vừa nạp khí mới.

90

- Piston đi từ ĐCD lên, các cửa nạp v thải dần dần đều đóng lại. Piston đi lên một
đoạn thì đóng kín cửa nạp trớc (đờng bk trên đồ thức chỉ thị).
- Khi cửa nạp đã đóng, khí nạp đã ngừng không vo xilanh nữa, nhng vì cửa thải
vẫn còn mở nên khí thải vẫn tiếp tục qua cửa thải ra ngoi. Giai đoạn ny còn gọi l giai
đoạn xả khí sót. Trong giai đoạn ny có một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải ra
ngoi nên còn gọi l giai đoạn lọt khí. Khi piston đi lên đóng kín cả các cửa thải thì kết
thúc giai đoạn lọt khí (đờng ka trên đồ thức chỉ thị).
- Piston tiếp tục đi lên điểm chết trên, giai đoạn ny lm nhiệm vụ nén khí, quá trình
xảy ra tơng tự nh trong động cơ 4 kỳ (đờng ac trên đồ thức chỉ thị). p suất v nhiệt
độ khí nén tăng lên rất nhanh. Khi piston đến gần điểm chết trên thì nhiên liệu đợc
phun vo xilanh dới dạng sơng mù qua vòi phun.
2. Hnh trình thứ hai:
- Nhiên liệu phun vo xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Một phần
nhiên liệu cháy ở thể tích không đổi theo đờng (cz'), phần còn lại cháy theo áp suất
không đổi (theo đờng z'z) tiếp đó diễn ra quá trình giãn nở sản phẩm cháy (đờng ze).
Sản phẩm cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống lm quay trục khuỷu thực hiện giai
đoạn sinh công.
- Khi piston đi xuống đợc một đoạn thì mở cửa thải trớc bằng mép của chúng (tại
điểm e). Khí thải trong xilanh sẽ tự do xả ra ngoi lm áp suất trong xilanh giảm xuống
gần bằng áp suất bên ngoi. Giai đoạn ny gọi l giai đoạn xả tự do. (giai đoạn xả tự do
rất cần thiết, phải tính toán sao cho đủ thời gian để hạ áp suất trong xilanh xuống thấp
hơn áp suất khí nạp trớc khi piston bắt đầu mở các cửa nạp). Giai đoạn ny biểu thị
bằng đờng ek.
- Piston đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp (ứng với điểm k) khí nạp lại đợc
thổi vo xilanh lùa khí thải ra thực hiện đẩy cỡng bức khí thải v thay khí mới chuẩn bị
cho quá trình sau.
3. Nhận xét: -Trong hai hnh trình của piston có một hnh trình sinh công.
- Mỗi hnh trình của piston không lm riêng một nhiệm vụ nh ở động cơ bốn kỳ m
lm nhiều nhiệm vụ.
Hnh trình 1: Lm các nhiệm vụ xả, nạp, nén.

Hnh trình 2: lm các nhiệm vụ sinh công, xả, nạp.
Trong hnh trình 1, giai đoạn xả khí sót (lọt khí) l không có lợi vì nó lm tổn thất
một phần khí nạp. Giai đoạn ny cng nhỏ cng tốt nhng lại phụ thuộc vo giai đoạn xả
tự do của hnh trình 2.

91



nén

nổ

nạp

xả

1: Ton bộ góc mở ca ca nạp.
2: Ton bộ góc mở ca ca xả.
: Góc phun sớm nhiên liệu.

1
2

Hình 4-9. Đồ thị phân phối khí động cơ Diesel 2 kỳ quét vòng
II. Sơ đồ cấu tạo v nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng
1. Đặc điểm cấu tạo: Có xupáp xả, bố trí trên nắp xilanh đợc điều khiển bằng một
cơ cấu phân phối trích từ trục khuỷu. Các cửa nạp đợc bố trí xung quanh trên thnh
xilanh, hớng vát lên trên để tạo hớng đi của dòng khí thẳng từ ĐCD lên ĐCT. Việc
đóng mở các cửa nạp do piston đảm nhiệm. Có bơm quét khí tơng tự kiểu quét vòng.

6

5

7
4

8

3

9
10

2

1. Piston.
2. Hộp khí nạp.
3. Các cửa nạp.
4. Xilanh.
5. Vòi phun nhiên liệu.
6. Xupáp xả.
7. Nắp xilanh.
8. Sinh hn khí tăng áp.
9. Bơm quét khí.
10. Phin lọc khí.

1
Hình 4-10. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel 2 kỳ quét thẳng

92


2. Nguyên lý hoạt động:
- Hnh trình thứ nhất: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp v xupáp xả đều mở,
hnh trình ny lm các nhiệm vụ quét khí, nạp khí, nén khí v phun nhiên liệu nh ở
động cơ quét vòng. Chỉ khác động cơ quét vòng ở chỗ giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở
động cơ ny có thể điều chỉnh đợc (rất nhỏ hoặc bằng không, thậm chí có thể cho
xupáp xả đóng trớc khi đóng cửa nạp).
- Hnh trình thứ 2: Lm các nhiệm vụ giãn nở sinh công, xả tự do, quét khí tơng tự
động cơ quét vòng, nghĩa l sau giai đoạn sinh công thì xupáp xả đợc mở trớc, các cửa
nạp mở sau.


nén

nổ

nạp

xả

1: Ton bộ góc mở của nạp.
2: Ton bộ góc mở xupáp xả.
1: Góc xả khí sót.
2: Góc xả tự do (1 < 2 ).
: Góc phun sớm nhiên liệu.

2

1
1

2

Hình 4-11. Đồ thị phân phối khí động cơ Diesel 2 kỳ quét thẳng
Chú ý: Hai dạng quét khí chủ yếu l quét vòng v quét thẳng. Tùy theo việc bố trí các
cửa quét m ngời ta chia hệ thống quét vòng thnh quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt
một bên, quét vòng đặt xung quanh hay quét vòng hỗn hợp. Còn hệ thống quét ngang
đợc chia thnh quét song song, quét hớng tâm hay quét theo hớng tiếp tuyến.
III. So sánh động cơ diesel 2 kỳ v động cơ diesel 4 kỳ
Qua nghiên cứu cấu tạo v hoạt động của động cơ 4 kỳ v 2 kỳ cho thấy mỗi loại đều
có u nhợc điểm, có thể so sánh nh sau:
1. Nếu hai động cơ có cùng các kích thớc đờng kính xilanh D, hnh trình piston S,
cùng số vòng quay n v cùng số xilanh thì về mặt lý thuyết công suất của động cơ 2 kỳ
có thể lớn gấp đôi công suất của động cơ 4 kỳ.

93


Vì tiêu thụ nhiên liệu gấp hai v số lần sinh công cũng gấp hai động cơ 4 kỳ. Nhng
thực tế động cơ hai kỳ có công suất chỉ lớn hơn 1,6 ữ 1,8 lần công suất của động cơ bốn
kỳ vì những lý do sau:
- Tổn thất công suất để lai bơm quét khí.
- Một phần hnh trình của piston của động cơ hai kỳ dùng để nạp v thải khí có một
phần khí nạp mới bị lọt ra ngoi khi cửa quét đã đóng m cửa thải vẫn mở.
- Thải khí không sạch, nạp khí không đầy nên cháy không tốt.
2. Quá trình quét sạch khí thải v nạp khí mới vo xilanh ở động cỏ 4 kỳ tiến hnh
hon hảo hơn động cơ 2 kỳ vì các quá trình ny đợc tiến hnh trong hai hnh trình của
piston.

3. Động cơ 2 kỳ cấu tạo đơn giản hơn, nhất l khi sử dụng sơ đồ quét vòng vì không
có các xupáp nạp, thải v bộ phận dẫn động chúng. Tuy vậy để thực hiện việc trao đổi
khí cần phải có bơm quét khí.
4. Mô men quay tác dụng lên trục khuỷu của động cơ hai kỳ so với động cơ 4 kỳ có
cùng số xilanh thì đều đặn hơn vì số hnh trình sinh công nhiều hơn.
5. Động cơ 4 kỳ có thể thay đổi đợc góc phân phối dễ dng hơn so với động cơ 2 kỳ,
vì chỉ cần thay đổi vị trí của mặt cam trên trục phân phối l có thể thay đổi góc mở sớm,
góc đóng muộn khác nhau.
6.Góc ứng với quá trình cháy v giãn nở của động cơ 4 kỳ lớn hơn của động cơ 2 kỳ
(ở động cơ 4 kỳ khoảng 140o, còn ở động cơ 2 kỳ khoảng 100 - 120o).
* Phạm vi ứng dụng:
- Động cơ cỡ bé ít dùng 2 kỳ vì khó thải sạch khí do đó hiệu suất thấp, tốn nhiên liệu.
- Động cơ cỡ lớn ít dùng 4 kỳ m thờng dùng 2 kỳ vì kích thớc động cơ nhỏ gọn
hơn nhiều.

94


4-6. Kết cấu phần tĩnh của động cơ diesel
Phần tĩnh của động cơ diesel bao gồm những phần cố định chính sau đây:
- Bệ máy.
- Thân máy.
- Xilanh.
- Nắp xilanh.
Những phần ny liên kết chặt chẽ với nhau thnh một khối thống nhất cứng vững, l
điểm tựa cho động cơ hoạt động.
Phần tĩnh chiếm khoảng 70% trọng lợng động cơ.
I. Xilanh
1. Nhiệm vụ:
- Kết hợp với piston v nắp

S mi xilanh
xilanh để tạo thnh không gian
công tác của chất khí v tạo
Thõn xilanh
thnh buồng đốt cháy nhiên liệu
của động cơ.
- Lm ống dẫn hớng (ống
trợt) cho piston chuyển động
tịnh tiến lên xuống.
- Đối với động cơ 2 kỳ, trên
xilanh còn có các cửa để nạp v
thải khí.
Hình 4-12. Sơmi xilanh v thân máy
2. Cu to
Xilanh gồm 2 phần chính:
- Thân xilanh (Blốc xilanh).
- Sơmi xilanh (ống lót xilanh).
Đối với động cơ cỡ nhỏ, có trờng hợp thân v sơ mi xilanh đợc chế tạo liền.

95


a. Thân xilanh: Chứa sơmi xilanh, các không gian nớc lm mát v các cơ cấu phụ
khác (trục phân phối khí, bơm cao áp ...).
- Thân xilanh đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc có thể đúc rời hoặc đúc liền với
thân động cơ.
Với động cơ cỡ nhỏ thờng đúc liền để đảm bảo độ cứng.
Với động cơ cỡ lớn, thân xilanh đợc chế tạo riêng cho từng xilanh hoặc từng đôi
xilanh, sau đó liên kết lên một thân động cơ chung bằng bulông hoặc gudông.
- Thân xilanh đợc cấu tạo dới dạng khối hộp đơn giản có lỗ để lắp sơ mi xilanh,

bên trong thân có các khoang nớc lm mát v các đờng nớc lu thông (khoang ny
thờng gọi l áo nớc) ngoi ra có các đờng dẫn dầu bôi trơn cho sơmi xilanh.
- Đối với động cơ 2 kỳ, thân xilanh có kết cấu phức tạp hơn vì phải có các khoang để
dẫn không khí quét (đối với tất cả các kiểu quét khí) v đờng thải khí (đối với các
động cơ quét vòng).
- Vật liệu chế tạo: Thờng đúc bằng gang xám. Đối với động cơ đặc biệt có thể đúc
bằng hợp kim nhôm.
b. Sơ mi xilanh:
Sơ mi xilanh (ống lót xilanh) l một ống hình trụ đợc gia công chính xác v lắp chặt
với thân xilanh bằng cách ép từ trên xuống. Phía trên sơmi có gờ để định vị, phía dới để
giãn nở tự do.

ng nc lm mỏt

Vai sơ mi xilanh
Ca np

Hình 4-13. Sơmi xilanh
động cơ 2 kỳ quột thng

96


Trong quá trình lm việc, ống lót xilanh trực tiếp tiếp xúc với khí cháy v lm ống
trợt cho piston nên luôn luôn chịu ứng suất cơ nhiệt lớn, bị ăn mòn hoá học, nó liên tục
ma sát với xéc măng nên bị mi mòn lớn. Trong động cơ không có bn trợt nó còn chịu
tác dụng của lực ngang nên thờng mòn ôvan theo hớng vuông góc với trục.
Căn cứ vo cách cấu tạo v lắp ghép với thân xilanh, có thể chia sơmi xilanh thnh ba
loại chính:
- Loại lm liền với thân xilanh (xilanh không có sơ mi riêng): Loại ny chế tạo đơn

giản nhng khi h hỏng thì phải thay thế ton bộ xilanh, thờng chỉ dùng cho động cơ
cỡ nhỏ.
* Loại sơ mi xilanh khô: Không trực tiếp tiếp xúc với nớc lm mát.
u điểm của sơ mi khô: L đảm bảo kín nớc (không phải đề phòng rò nớc xuống
các te), thờng dùng cho động cơ có công suất lớn. Phơng pháp lắp sơ mi xilanh l lắp
trợt.
Nhợc điểm: L khả năng truyền nhiệt kém, cần phải gia công nhiều bề mặt chính
xác.
* Loại sơ mi xilanh ớt: Trực tiếp tiếp xúc với nớc lm mát, loại ny đợc dùng rộng
rãi.
u điểm: Lm mát tốt.
Nhợc điểm: Thnh sơ mi phải chế tạo dy, ứng suất nhiệt lớn nên dễ bị nứt, phải
dùng gioăng kín nớc để tránh nớc lọt xuống các te.
* Vật liệu chính để chế tạo ống lót xilanh l gang loại tốt (C428-48) (C432 - 52) cá
biệt có loại lm bằng thép.
Để nâng cao tính chống mòn của sơ mi xilanh, có thể dùng phơng pháp mạ crôm
xốp, hoặc thấm nitơ, thấm các bon cho bề mặt bên trong.
* Bôi trơn sơ mi xilanh bằng 2 phơng pháp
- Vung tóe: Động cơ cỡ nhỡ.
- Cỡng bức: Động cơ cỡ lớn - thông qua lỗ khoan qua sơ mi xilanh có lắp van một
chiều, dầu áp lực cao sẽ đi vo bụi trn.
II. Nắp xilanh:
1) Nhiệm vụ:
- Nắp xilanh cùng với sơ mi xilanh v đỉnh piston tạo thnh buồng đốt, quyết định
hình dáng v thể tích buồng đốt.
- Cố định sơ mi xilanh.

97

- Dùng lm vị trí để lắp đặt nhiều chi tiết khác nh vòi phun, van an ton, bố trí các
đờng nạp v thải khí (động cơ 4 kỳ) hoặc đờng thải khí (động cơ 2 kỳ), van khởi
động
Nắp xilanh lm việc trong điều kiện tơng đối phức tạp. Mặt dới của nắp xilanh tiếp
xúc với khí cháy nên chịu áp suất v nhiệt độ cao, bị ăn mòn.
Chịu lực nén do xiết đai ốc các bu lông liên kết các bulông liên kết với xilanh, chịu
ứng suất nhiệt lớn do sự chênh lệch nhiệt độ nhiều giữa các bề mặt lm việc.
Chịu mi mòn v va đập (tại bệ đặt xupáp), chịu ăn mòn do nớc lm mát v khí xả.
2) Cấu tạo:

Xupap khi ng
Vũi phun
Khoang nc mỏt

Np xi lanh
S mi xi lanh
Thõn xilanh

Hình 4-14. Nắp xilanh, sơmi v piston động cơ Sulzer RND
Nắp xilanh của động cơ diesel l chi tiết có cấu tạo tơng đối phức tạp, đợc chế tạo
bằng phơng pháp đúc.
- Hình dáng bên ngoi của nắp xilanh thờng l khối hộp có đáy hình vuông, chữ
nhật, hình tròn hoặc lục giác ... Có thể đúc liền các nắp xilanh riêng rẽ thnh một khối
chung đối với động cơ cỡ nhỏ.
Nắp xilanh động cơ cỡ lớn đợc đúc rời cho từng xilanh. Có trờng hợp còn đợc
ghép bằng hai nửa (nửa dới bằng thép chịu nhiệt hoặc hợp kim tốt hơn, còn nửa trên
bằng kim loại thờng). Nếu động cơ lm việc với cờng độ cao, ngời ta đa buồng đốt
lên trên nắp xilanh.

98