Khai thác kết cấu, tính năng kỹ thuật của động cơ 6 xylanh M276 trên xe Mercedes Benz Service

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta đã đạt những thành tựu to lớn, diện
mạo đất nước đã có nhiều thay đổi. Hiện nay, rất nhiều loại xe hiện đại đã và đang được sản
xuất và lắp ráp tại Việt Nam, với các thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu, địa
hình Việt Nam. Chính vì vậy việc tìm hiểu, đánh giá, kiểm nghiệm các hệ thống, cụm, cơ cấu
cho xe là hết sức cần thiết nhằm đưa ra phương thức khai thác và sử dụng xe tối ưu.
Đồ án tốt nghiệp là một nội dung quan trọng cho việc củng cố, hoàn thiện những kiến
thức đã được trang bị trong suốt quá trình học, từ đó nâng cao khả năng áp dụng lý thuyết
vào thực tế công việc, khả năng tư duy khoa học, khả năng làm việc đòi hỏi cường độ cao, có
kế hoạch. Qua đó giúp sinh viên hệ thống lại các kiến thức chuyên ngành đã học, đồng thời
bổ sung những kiến thức mà bản thân còn thiếu sót trong quá trình học.
Để đánh giá kết quả học tập và công nhận tốt nghiệp em đã được nhận đề tài “Khai
thác kết cấu, tính năng kỹ thuật của động cơ 6 xylanh- M276 trên xe Mercedes- Benz
Service.”.
Với điều kiện thời gian có hạn và cả những khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu nên
bản đồ án của em chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót.
Qua đây em xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo trong Khoa Cơ Khí
Động lực và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Năng Minh đã tận tình hướng dẫn
giúp em hoàn thành đồ án. Em rất mong nhận được những đóng góp và chỉ bảo của các thầy
giáo cùng toàn thể các bạn sinh viên để đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà nội ngày …./…./2011
Sinh viên
Nguyễn Ngọc Tuyền

2


PHẦN MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu
1.1 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

Bước vào thế khỉ 21 với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ và nhu cầu học của
mọi người ngày càng cao, phần lớn học sinh đều có thể vào đại học hoặc cao đẳng, kể cả
những người đi làm trở lại học đại học, cao đẳng với các chuyên ngành nâng cao ngày càng
đông như hiện nay. Do vậy đổi mới phương pháp dậy học là yêu cầu cấp bách. Sự phát triển
này đã làm thay đổi không chỉ cách giảng mà còn thay đổi cả quá trình tổ chức dạy học, ứng
dụng công nghệ dạy học, phương tiện kĩ thuật dạy học trong giảng dạy…khắc phục nhược
điểm của phương pháp cũ, tạo ra chất lượng của phương pháp mới cho giáo dục-đào tạo..Đặc
biệt đối với các ngành cơ khí ô tô, việc nghiên cứu và chế tạo ra các mô hình phục vụ cho
công tác dạy và học là nhu cầu cấp thiết của xã hội, các phương pháp nghiên cứu về lý thuyết
hay thực hành sẽ giúp cho công tác dạy và học của giáo viên cũng như sinh viên được tốt
hơn. Theo chủ trương của nhà nước đề ra là: đổi mới mạnh mẽ nội dung và phương pháp dạy
học, học tập, chú trọng chất lượng không chạy theo số lương..
1.2 ý nghĩa của đề tai
Đề tài giúp cho công việc nghiên cứu và dạy học của sinh viên và giảng viên tốt hơn, phục
vụ cho công tác dạy học khi đề tài được hoàn thành
2. Mục tiêu của đề tài
-Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn
sinh viên trong quá trình thực tập
-Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài thực hành.
-Góp phần hiện đại hóa phương tiện công nghệ và phương pháp dạy thực hành.
-Giúp sinh viên tiếp thu bài tốt hơn.
3.Đối tượng và khách thể nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu
Để đề tài được hoàn thành chúng tối đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó
đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh
nghiệm của thầy cô, bạn bè,..từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề
tài.
3.2 Khách thể nghiên cứu
Song song với công việc tìm tài liệu học hỏi kinh nghiệm, tôi còn kết hợp cả phương pháp
quan sát và thực nghiệm để có thể tạo ra các bài thực hành mẫu một cách hiệu quả.

4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu về kết cấu, tính năng kĩ thuật của động cơ 6 xylanh- M276 trên xe MercedesBenz Service.
5.Phương pháp nghiên cứu
5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Tìm hiểu, quan sát thực tiễn về động cơ 6 xy lanh, tìm hiểu các chi tiết, nguyên lý hoạt động.
thu thập số liệu liên quan đến đề tài
Điều tra thông tin vấn đề liên quan đến đề tài
5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu,
phân tích tài liệu liên hệ.
3


Thu thập những thông tin nhằm chọn ra nhưng ý tưởng cơ bản cho đề tài là cơ sở lý luận cho
đề tài, dự đoán về những thuộc tính của đối tượng nghiên cứu xây dựng mô hình thực tiễn
ban đầu
5.3 Phương pháp nghiên cứu phân tích hệ thống thống kê mô tả
Xây dựng các hình ảnh, thống kê các số liệu của đối tượng nghiên cứu thay thế cho đối tượng
thực tiễn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ 6 XY LANH TRÊN XE Ô
TÔ
1.1. GIỚI THIỆU VỀ MERCEDES - BEN
Khi bạn nghĩ đến sự hoàn hảo trong ngành công nghiệp ô tô, bạn sẽ nghĩ ngay đến MercedesBenz. Mercedes-Benz đã chứng minh mình là một trong những nhà sản xuất ô tô hàng đầu
thế giới với những chiếc xe cao cấp chất lượng cao. Không có hãng xe nào có thể sản xuất
được nhiều loại xe cùng lúc như xe hạng sang, xe bus, xe tải và SUV và thậm chí là cả trong
lĩnh
vực
xe
đua

như
Mercedes-Benz
đang
làm.
Mercedes-Benz là một hãng xe của Đức, nổi tiếng về việc sản xuất ra các dòng xe sang trọng.
Nguồn gốc của Mercedes-Benz được bắt nguồn từ những năm 1880 do 2 người đàn ông là
Gottlied Daimler và Karl Benz. Hai ông đã phát minh ra xe chạy bằng động cơ đốt trong.
Một điều khá thú vị là cả hai ông đều chưa hề biết nhau mặc dù công việc của hai ông có liên
hệ trực tiếp với nhau. Cả hai ông đều ở tại vùng Tây Nam nước Đức, Daimler và bạn ông là
Wilhelm Maybach đã cùng nhau sáng chế ra động cơ 4 kỳ tại Cannstatt, một quận của
Stuttgart. Họ làm việc mà không hề biết rằng một ngày nào đó họ sẽ trở thành người sáng tạo
ra những xe hơi hạng sang. Ngược lại, Benz làm việc tại Mannheim gần Heidelberg. Theo
những
tài
liệu
lịch
sử
thì
2
ông
thậmchichưahềgặpnhau.
Đầu những năm 1890, Daimler sản xuất những chiếc xe của mình tại Unterturkeim. Những
chiếc xe này nhanh chóng trở lên nổi tiếng đến nỗi một thương nhân người Áo tên là Emil
Jellinek mang xe tham dự các cuộc đua và thường giành chiến thắng. Ông quyết định đặt tên
những chiếc xe này theo tên con gái ông, Mercedes. Ông rất ấn tượng với công việc của
Daimler và Maybach và quyết định đặt hàng với số lượng lớn. Điều kiện ông đưa ra là ông sẽ
quyết định một vài chi tiết thiết kế và những chiếc xe này phải được đặt theo tên con gái ông
là Mercedes. Ngoài ra, ông cũng yêu cầu được toàn quyền bán lại những chiếc xe này tại
những nước Áo, Hungary, Pháp, Bỉ và Mỹ. Ông rất tin tưởng vào những chiếc xe này và
quyết định đầu tư một phần lớn vốn vào công ty việc sử dụng tên Mercedes cho những chiếc

4


xe sẽ giúp loại trừ những vấn đề về pháp lý. Trước khi gặp Emil Jellinek, Daimler đã bán
quyền sử dụng tên và thiết kế của mình cho những công ty nước ngoài. Đây là lý do tại sao
những chiếc xe cao cấp được sản xuất trước đây và hiện nay vẫn mang tên Daimler.
Trước đây, hai người góp phần quan trọng trong việc phát triển xe sang trọng không cùng
làm việc trong cùng một công ty. Thật ra, họ còn là đối thủ của nhau trên thương trường.
Daimler sở hữu công ty riêng của mình là Daimler Motorengesellschaft và Benz sở hữu công
ty Benz&Cie. Thời kỳ khủng hoảng kinh tế trong những năm 1920 đã tạo áp lực buộc 2 công
ty phải kết hợp lại. Năm 1926, 2 công ty sáp nhập và lấy tên là Daimler-Benz AG. Tại thời
điểm này, công ty đang sản xuất xe ôtô mang thương hiệu Mercedes và xe tải.

1.2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 6 XY LANH M276
1.2.1Giới thiệu về động cơ M276
Mercedes- Benz Service.là dòng xe đa dụng thể thao nên yêu cầu về công suất và khả năng
tăng tốc lớn. Động cơ được dùng trên xe là động cơ M276.
M276 là loại động cơ V6, 6 xy lanh xếp thành hình chữ V, lệch nhau 60 độ. Dung tích xy
lanh 3 lít, với 2 trục cam được bố trí trên nắp máy (DOHC), 24 van xả và van nạp ( 2 van xả
và 2 van nạp cho mỗi xy lanh ). Công suất 160 mã lực, 3.0V có tốc độ tối đa 225 km/h và đạt
tới 100 km/h trong vòng 8,7 giây.
Các xy lanh được đánh số 1,2,3,4,5,6. Bên phải là các xy lanh 1-3-5, bên trái là các xy
lanh 2-4-6. Thứ tự đánh lửa là 1-2-3-4-5-6. Đỉnh xy lanh và pít tông làm bằng hợp kim nhôm
nên có khả năng chịu được nhiệt độ cao, các bugi được bố trí ở trung tâm các buồng đốt

Bảng 1.3 Các thông số cơ bản của động cơ
TT

Tên gọi

1
2
3
4
6
7

Kiểu động cơ
Số xy lanh
Đường kính xy lanh(D)
Hành trình pít tông (S)
Thể tích công tác
Tỷ số nén
Công suất lớn nhất của

8
9

động cơ
Mô men xoắn lớn nhất
tại số vòng quay

Đơn vị

mm
mm
cm3
kW/(vg/ph)
Nm/(vg/ph)

Tính năng kỹ thuật
V6
6
92.9
86
3498
10.5:1

213HP/5400 v/p
225/6500
370/3500-5250
5


TT

Tên gọi

10

Phun nhiên liệu

Đơn vị

Tính năng kỹ thuật
EFI

Động cơ được cho trên hình 1.1

1.2.2 Chức năng và phân loại

– Ở động cơ một xi lanh để có một kỳ nổ phải qua ba kỳ chuẩn bị vì vậy sự làm việc
của động cơ là không ổn định và khối lượng động cơ trên một đơn vị công suất lớn.
Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng động cơ nhiều xi lanh. Trong
những động cơ đó các thanh truyền trong các xi lanh được nối với các cổ biên của
một trục khuỷu chung ( hình 1 ).
– Với động cơ nhiều xi lanh các kỳ nổ của các xi lanh được phân bố đều trong một
chu trình công tác của động cơ. Sự sắp xếp các kỳ nổ của các xi lanh theo một thứ
tự nhất định gọi là thứ tự làm việc của động cơ..
– Trong một chu kỳ công tác, góc giữa 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau gọi là góc lệch
pha

6


1.2.2.1 Động cơ 4 kỳ 4 xi lanh
– Góc lệch pha:

– Trục khuỷu có góc lệch khuỷu là 1800 và bố trí đối xứng ( hình 2 )
– Thứ tự làm việc của động cơ: 1- 3 - 4 - 2 hoặc 1 - 2 - 4 - 3
– Bảng sinh công của động cơ 4 kỳ 4 xi lanh có thứ tự làm việc: 1 –3 – 4 – 2.

1.2.2.2
– Xi lanh bố trí một dãy hoặc hình chữ V
– Góc lệch pha:

– Thứ tự làm việc ( động cơ 1 dãy kiểu chữ I ): 1 - 5 - 3 - 6 - 2 – 4
hoặc: 1 - 2 - 4 - 6 - 3 – 5
– Trục khuỷu có góc lệch khuỷu 120 0, cổ khuỷu bố trí theo cặp:
1 – 6 ; 3 – 4 ; 2 – 5 ( hình 2. )
– Bảng sinh công động cơ 6 xi lanh 1 dãy có thứ tự làm việc:

1 - 5 - 3 - 6 - 2 – 4 ( hình 3 )

7


–

1.3 Một số điểm mới của động cơ 6 xy lanh
1.3.1 động cơ làm mát bằng ECU
Khi động cơ hoạt động lâu các bộ phận trong động cơ sẽ bị nóng lên,khi đó động cơ sẽ
được làm mát bởi cảm biến nước làm mát do ECU điều khiển, ECU sẽ tự điều khiển sao
cho có thể làm mát động cơ và đặc biết là nó sẽ tiết kiệm nhiên liệu khoảng 4 %.
1.3.2 Một số cảm biến trên động cơ
1.3.2.1 Cảm biến nhiệt độ gió nạp
1.3.2.2 Cảm biến nhiệt độ và áp suất xăng
1.3.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước động cơ
1.3.2.4 Cam biến áp suất sau bướm ga
1.3.2.5 Cảm biến trục khuỷu
1.3.2.6 Cảm biến nhiệt độ thông qua mạng CAN,điều khiển ổn định xe thông qua mạng
CAN
1.3.3 Chức năng của van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt có chức năng tắt chế độ,được điều khiển bằng điện tử nó có khả năng tự
động xác nhận được khi nào cần mở và khi nào cần đóng,điều hòa quạt và bảo vệ quá nhiệt
1.3.4 Làm mát động cơ
Khi động cơ làm việc lâu thì các chi tiết cũng như động cơ sẽ nóng lên,khi đó động cơ phải
được làm mát và trên động cơ này sẽ có van hằng nhiệt được điều khiển bằng ECU làm cho
mạch nước được ngưng lại không cho hồi về như vậy sẽ làm mát được động cơ
1.3.5 Điều khiển quạt bằng độ rộng xung
Khi động cơ hoạt động nó sẽ bị nóng lên và khi đó các chi tiết cũng như động cơ cũng sẽ
nóng lên kéo théo đó sẽ làm hỏng hay mong các chi tiết, khi đó ECU động cơ sẽ điều khiển

quạt bằng độ rộng xung
8


Khi Ecu xác định tỉ lệ tín hiệu xung giữa 10 và 90% ví dụ
Khi 10% động cơ tắt
20% ở chế độ mở nhưng tốc độ thấp nhất
90% chế độ mở nhưng tốc độ là cao nhất
1.3.6 Điều kiện tắt trễ quạt
Khi động cơ hoạt động nó sẽ nóng lên khi đó khóa điện tắt nhưng quạt vẫn bật sau 5 phút
quạt mới ngưng điều này chứng nó để khi ta đã tắt máy thì vẫn có thể giữ cho máy ổn định
không bị nóng lên hay các chi tiết bị hỏng,nhờ có quạt này sẽ làm mát được động cơ cho dù
máy đã tắt, và sau đó quạt cũng sẽ tự tắt nếu động cơ đã giảm được nóng
Nếu điện áp ac quy thâp quá thì quạt sẽ không chạy vì nó sẽ tiết kiệm được năng lượng cho
động cơ khi khởi động, còn nếu mà quạt chạy thì khi ta khởi động thì động cơ sẽ ý và khó
nổ sẽ ảnh hưởng đến tốn nhiên liệu
Khi đo ECU sẽ nhận tín hiệu tỉ lên tối đa được 40%
1.3.7 Bảo vệ quá nhiệt
Khi nhiệt độ nước động cơ và nhiệt độ khí nạp quá cao ECU động cơ sẽ điều khiển bướm
ga vòi phun để duy trì 1 tốc độ chậm
Mở van hằng nhiệt lớn nhất bặt quạt két nước và sau đó làm mát động cơ
1.3.8 Bơm dầu bôi trơn biến thiên
Bơm dầu bôi trơn biến thiên điều khiển bằng ECU,ở đây có 2 giá trị áp suất đầu ra để xác
định được mức dầu bôi trơn như thế nào và cần cung cấp cho động cơ ra sao,
Bơm dầu được điều khiển biến thiên căn cứ vào các cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm
biến nước làm mát, tải động cơ
Ở điều kiện này thì nó sẽ tiết kiếm được tổng số khí thải ra là từ 2-2.5%.có thể nói là rât tốt
1.4 Thân máy, cấu tạo khuôn và các chi tiết
Sự thay đổi rõ ràng nhất từ động cơ M 272 người tiền nhiệm là giảm góc V 90-60. Điều này
làm giảm độ rung đến một mức độ mà một trục cân bằng là không còn cần thiết. Kết quả là

ít ma sát trong động cơ, tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn và giảm lượng khí thải CO2. Hợp kim
nhôm-te là đúc. Các lót xi lanh được làm bằng gang

9


Hình 1.2 Cấu tạo vật liệu của động cơ
1 Thân máy
2 Nắp đai cam
3 Lọc dầu
4 Bộ làm mát dầu
5 Nắp chắn dầu
6 Bệ nắp ổ bi
1.4.1 Thiết kế trọng lượng nhẹ của mạch dầu trong M 276 (ví dụ)
So với động cơ M 272 người tiền nhiệm, các
số lượng thay đổi dầu đã giảm từ 8,0 lít đến 6,5 lít. Một chảo dầu hoàn toàn mới được phát
triển cho việc này, mặc dù khối lượng giảm của nó, đáp ứng tất cả các yêu cầu trong điều
kiện động học của xe. Các chi tiết trên động cơ đã được
giảm đáng kể khối lượng dầu đã làm cho nó có thể giảm bớt các chảo dầu và sản xuất nó
như một đúc mỏng tối ưu dành để ở đây một mình khoảng 2,5 kg cân nặng có thể được
chứa được
Hơn nữa, chức năng của các mô-đun bộ lọc dầu
10


và mô-đun mát dầu đã được tách ra. Làm mát dầu hiện đang nằm dưới sự hỗ trợ động cơ
bên trái để tiết kiệm không gian và chủ đề cho bộ lọc dầu là k't
xát nhỏ trong trường hợp thời gian, cũng là sản xuất đèn pha như một đúc mỏng trọng
lượng tối ưu. Các lọc dầu chính nó được làm hoàn toàn bằng nhựa. Điều này có nghĩa rằng
toàn bộ mô-đun đúc và kết nối ren của nó có thể được bỏ qua.

Thiết kế trọng lượng nhẹ được làm tròn bởi một mới
phát triển dầu độ lệch vì gió khay / mô-đun ống hút bằng nhựa, kết hợp các độ lệch vì gió
dầu
khay (trước đây được làm bằng thép tấm) và các thành phần ống hút dầu trong một phần
duy nhất. Không chỉ là nhẹ hơn thành phần này, nó cũng đơn giản hóa quá trình lắp ráp.
Trong tổng số, do đó, các mạch dầu một mình đóng góp
khoảng 4,5 kg đối với việc giảm trọng lượng so với M 272.
1.5 Thông gió động cơ
Một dòng thông gió với ống và van kiểm tra có
được tích hợp giữa các bộ lọc không khí và đầu xi-lanh bên trái để thông gió cho các-te.
Ngược lại với động cơ M 272 người tiền nhiệm, có
bây giờ chỉ là một tách dầu trong dòng lỗ thông hơi. Các máy ly tâm ở phía sau của đầu xilanh phải là giống như trước.
Trong tất cả các tải nói động cơ được thông hơi thông qua các van điều tiết áp lực chắc chắn
bắt đầu từ các máy ly tâm. Cho mục đích này một đường dẫn từ lỗ thông hơi áp lực
điều chỉnh van hạ lưu đường nạp khí của bộ truyền động van tiết lưu

11


Hình 1.3 Thông gió động cơ
1 Thân máy
2 Xy lanh phải
3 Xy lanh trái
4 Bộ lọc không khí
1.6 Đựng dầu
Phần đựng dầu đầu được làm bằng đúc nhôm. Phần dưới cùng của chảo dầu được tách bởi
khay và được làm bằng tấm kim loại trên M 276 và nhôm đúc trên M 278.
Trên cả hai động cơ que thăm ống dẫn dầu nằm ở phía trước bên phải
Công tắc kiểm tra mức dầu trong mặt trước của bể dầu.
Động cơ được cung cấp với dầu bởi một quy định mới bơm dầu cánh lọaị, đó là xe gồm các

trục thông qua một xích con lăn

12


Hình 1.4 Khay đựng dầu
1 Phần đầu khay
2 Phần đáy khay
3 Ống dẫn que thăm dầu
4 Bơm dầu
1.7 Cam trục khuỷu
Lắp ráp quay khác với người tiền nhiệm động cơ trong các khía cạnh sau:
động cơ trong các khía cạnh sau:
Các thanh kết nối đã được rút ngắn 2 mm.
Chiều rộng của vòng bi rod kết nối trong động cơ 276 đã giảm từ 19 mm đến 17 mm. Lý do
cho điều này là sự cần thiết để có thêm mạng nhện liên trung gian trên trục khuỷu giữa chân
tay quay liền kề.
Các vòng piston đã được tối ưu hóa để giữ thổi bằng khí và tiêu thụ dầu ở các cấp độ tốt và
cũng để giảm bớt ma sát ở áp lực cao và áp suất
Chiều cao piston đã được giảm 2 mm để giảm trọng lượng. Đường kính của các chân
piston đã được giảm 2 mm trong động cơ 276, và đã được tăng 2 mm trong động cơ 278 do
tải trọng.
1.8 Ổ đĩa và vành đai

13


Hinh 1.5 Vành đai
1 Buli
2 Vành đai

4 Buli máy nén 1 chiều
5 Buli trục khuỷu
6 Máy phát
7 Bơm nước
1.8.1 Ổ đĩa
V-động cơ M 276 và M 278 tính năng mới một ổ đĩa hệ thống dây chuyền 2 giai đoạn hoàn
toàn mớivới ba dây chuyền thiết bị. Một mục tiêu của việc này là để đạt được một thiết kế
nhỏ gọn để tiếp tục giảm chiều cao tổng thể vụ tai nạn có liên quan của các công cụ trong
riêng. Mục tiêu khác là tiếp tục tối ưu hóa đặc tính âm thanh và độ bền đã được chứng minh
và các đặc tính ma sát của dây chuyền.
Ổ đĩa chuỗi là một hệ thống hai giai đoạn với chính và ổ đĩa thứ cấp
Ổ đĩa chính: trục bánh răng trung gian
Tỉ số truyền: 1:1.33
Ổ đĩa thứ cấp: trục cam thiết bị trung gian
Tỉ số truyền: 1:1.5

CHƯƠNG2 KHAI THÁC KẾT CẤU, TÍNH NĂNG KĨ
THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 6 XY LANH MERCEDES-BENZ
2.1 Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
2.1.1. Nhiệm vụ:
14


Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ nó có nhiệm vụ nhận và
biến đổi lực khí thể do đốt cháy nhiên liệu thành mô men quay của trục khuỷu, nó bao gồm
hai nhóm chi tiết là nhóm chi tiết cố định và nhóm chi tiết chuyển động. Nhóm chi tiết
chuyển động gồm nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà. Nhóm chi tiết cố định
gồm thân máy, nắp xy lanh, ống lót xy lanh và các te dầu.

2.1.2. Các chi tiết chính

2.1.2.1 Thân máy
Thân máy cùng với nắp xy lanh là nơi nắp đặt và bố trí hầu hết các cụm, các chi tiết của
động cơ. Cụ thể trên thân máy bố trí xy lanh, hệ trục khuỷu, và các bộ phận truyền động để
dẫn động các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ như trục cam, bơm nhiên liệu, bơm nước,
bơm dầu, quạt gió…
Thân máy động cơ M276 được giới thiệu trên hình 2.1

Thân máy của động cơ là loại thân xy lanh - hộp trục khuỷu. Khối thân xy lanh của động
cơ được chế tạo liền với nửa trên hộp trục khuỷu theo hình thức vỏ thân xy lanh chịu lực.
Thân máy của động cơ được chế tạo bằng gang đúc, có tính dẫn nhiệt tốt.
2.1.2.2 Nắp xy lanh

15


Nắp xy lanh của động cơ M276 là một dạng nắp chung một khối cho 6 xy lanh. Nó được
chế tạo bằng hợp kim nhôm, có ưu điểm là nhẹ, tản nhiệt tốt, giảm được khả năng kích nổ.
Nắp được lắp với thân máy qua đệm nắp máy bằng các gu giông.

Hình 2.2 nắp xy lanh
Nắp xy lanh cùng với pít tông và xy lanh tạo thành buồng cháy, buồng cháy động cơ
M276 có dạng đỉnh lõm. Nhiều bộ phận của động cơ được nắp trên nắp xy lanh như bugi, vòi
phun, cụm xu páp… Ngoài ra trên nắp xy lanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường
nước làm mát, đường dầu bôi trơn… Do đó kết cấu của nắp xy lanh rất phức tạp.
Điều kiện làm việc của nắp xy lanh rất khắc nhiệt như nhiệt độ cao, áp suất khí thể rất lớn
và bị ăn mòn hoá học bởỉ các chất ăn mòn trong sản phẩm cháy.
2.1.2.3Nhóm Pít tông
Các chi tiết của pít tông bao gồm: Pít tông, các xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt pít tông
và các chi tiết khác.
Cấu tạo của pít tông được thể hiện trên hình 2.3

16


Hình2.3. Nhóm pít tông
1. Pít tông; 2. Chốt pít tông; 3. Vòng hãm; 4. Xéc măng khí;
5. Xéc măng dầu; 6 . Thanh truyền; 7. Bạc đầu nhỏ thanh truyền

• Pít tông :

Hình 2.4. Pít tông
Vai trò: vai trò chủ yếu của pít tông là cùng với các chi tiết khác như xy lanh, nắp xy
lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực khí thể cho thanh truyền cũng như
nhận lực từ thanh truyền để nén khí.
Điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc của pít tông rất khắc nhiệt. Trong quá trình làm
việc, pít tông phải chịu tải trọng cơ học lớn có chu kỳ, nhiệt độ cao.
Pít tông của động cơ được chế tạo bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt.
Trên phần đầu pít tông có xẻ 3 rãnh để lắp các xéc măng khí và xéc măng dầu. Khe hở
giữa phần đầu pít tông và thành xy lanh nằm trong khoảng 0,4 ÷ 0,6 mm.
17


Thân pít tông có dạng hình côn tiết diện ngang hình ôvan và có hai bệ để đỡ chốt pít
tông, trên thân có phay rãnh phòng nở để tránh bó kẹt pít tông. Thân pít tông có nhiệm
vụ dẫn hướng cho pít tông chuyển động trong xy lanh.
Để đảm bảo cho pít tông chuyển động dễ dàng trong xy lanh, khe hở giữa phần
thân pít tông và thành xy lanh ở chế độ khi nước làm mát 80 ÷ 900C nằm trong khoảng
0,004 ÷ 0,008 mm
• Xéc măng:
Trên pít tông có 2 loại xéc măng là xéc măng khí và xéc măng dầu.

Hình 2.5. Xéc măng
1.Xéc măng dầu, 2.Xéc măng khí
Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và dẫn nhiệt từ đỉnh pít tông
ra thành xy lanh và tới nước làm mát. Mỗi pít tông được lắp 2 xéc măng khí vào hai rãnh trên
cùng của đầu pít tông. Để xéc măng rà khít với thành xy lanh nó được mạ một lớp thiếc. Xéc
măng khí phía trên được mạ crôm để giảm mài mòn. Khi lắp khe hở miệng của xéc măng
nằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,6 mm để giảm hiện tượng lọt khí xuống các te khi lắp đặt miệng
xéc măng phải lệch nhau 1800. Vật liệu chế tạo xéc măng khí là thép hợp kim cứng.
Xéc măng dầu được làm từ thép chống gỉ. Xéc măng dầu có nhiệm vụ san đều
lớp dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ thành xy lanh về cácte. Xéc măng
dầu có các lỗ dầu và được lắp vào rãnh dưới cùng
của pít tông. Trong rãnh có lỗ nhỏ ăn thông với khoang trống phía trong pít tông. Khi lắp khe
hở miệng xéc măng nằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,6 mm.
• Chốt pít tông
Chốt pít tông là chi tiết nối pít tông và đầu nhỏ thanh truyền. Tuy có kết cấu đơn giản
nhưng chốt pít tông có vai trò rất quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của
động cơ. Trong quá trình làm việc của mình chốt pít tông chịu lực va đập tuần hoàn, nhiệt độ
cao và điều kiện bôi trơn khó khăn.

18


Hình 2.6. Chốt pít tông
1.Vòng hãm, 2.Chốt pít tông
Chốt pít tông được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần hợp kim như crôm,
măng gan với thành phần cacbon thấp. chốt pít tông được sử lý tăng cứng và được mài bóng.
Chốt pít tông có dạng hình trụ rỗng. Các mối ghép giữa chốt pít tông và pít tông, thanh
truyền theo hệ trục để đảm bảo lắp ghép dễ dàng. Chốt pít tông được lắp tự do ở cả hai mối
ghép. Khi lắp ráp mối ghép giữa chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, còn mối

ghép với bệ chốt là mối ghép trung gian, có độ dôi. Phương pháp lắp này làm cho chốt mòn
đều hơn và chịu mỏi tốt hơn nhưng khó bôi trơn mối ghép phải có kết cấu hạn chế di chuyển
dọc trục của chốt.

2.1.2.4 Thanh truyền

Hình 2.7. Thanh truyền.

19


Thanh truyền là chi tiết nối giữa pít tông và trục khuỷu. Trong quá trình làm việc thanh
truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm pít tông và lực quán tính của bản thân thanh
truyền. Các lực trên đều là các lực tuần hoàn va đập.
Trong quá trình làm việc của động cơ, thanh truyền thực hiện hai chuyển động phức tạp:
Chuyển động tịnh tiến dọc theo thân xy lanh và chuyển động lắc tương đối so với trục của
chốt pít tông. Thanh truyền được chế tạo bằng thép hợp kim, trong thân thanh truyền có
khoan rãnh dẫn dầu bôi trơn lên bề mặt bạc đầu nhỏ và chốt pít tông.
Đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa với mặt phẳng phân chia vuông góc với
đường tâm thanh truyền. Dấu ở nửa trên đầu to thanh truyền và nửa dưới đầu to thanh truyền,
cùng với dấu ở pít tông khi lắp các dấu này phải cùng phí và quay về phía đầu động cơ.
Trên hình 2.8 giới thiệu dấu định vị trên nhóm pít tông thanh truyền.

Hình 2.8. Vạch dấu định vị trên nhóm pít tông thanh truyền
Bạc đầu nhỏ thanh truyền bằng đồng có dạng hình trụ rỗng, trên bạc có lỗ dẫn dầu tương
ứng với lỗ trên đầu nhỏ thanh truyền.
Bạc đầu to là loại thanh mỏng và lắp lẫn được. Bạc lót gồm hai nửa được dập ghép từ
thép mềm và được phủ một lớp chịu mòn là hợp kim nhôm có hàm lượng thiếc cao, chiều
dầy của bạc lót sau khi phủ là 1,6mm, chiều rộng là 25mm, bạc có gờ khớp với rãnh ở nửa
trên và nắp dưới của đầu to để chống xoay.

Để đảm bảo cân bằng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền, khối lượng của thanh
truyền lựa chọn khi lắp không chênh lệch quá 6-8 gam
20


2.1.2.5Trục khuỷu
Vai trò của trục khuỷu: trục khuỷu nhận lực tác dụng từ pít tông tạo mômen quay kéo các
máy công tác và nhận năng lượng của bánh đà; sau đó truyền cho thanh truyền và pít tông
thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí trong xy lanh.
Điều kiện làm việc của trục khuỷu hết sức khắc nhiệt nó phải chịu lực T, Z do
lực khí thể và lực quán tính của nhóm pít tông thanh truyền gây ra. Ngoài ra trục khuỷu còn
chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay
lệch tâm của bản thân trục khuỷu và thanh truyền. Những lực này gây uốn xoắn dao động
xoắn và dao động ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ.

Cấu tạo trục khuỷu được thể hiện trên hình 2.9.

Hình 2.9. Cấu tạo trục khuỷu
Trục khuỷu của động cơ được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần măng gan,
vômphram….
Trên đầu trục có then để lắp puli dẫn động quạt gió, bơm nước cho hệ thống làm mát, có
bánh răng trục khuỷu để dẫn động trục cam, bơm dầu.
Cổ trục khuỷu được gia công và xử lý bề mặt đạt độ cứng và độ bóng cao. Các cổ trục
đều có chung một đường kính.Cổ khuỷu được làm rỗng để làm rãnh dẫn dầu bôi trơn đến các
cổ và chốt khác của trục khuỷu.
Chốt khuỷu cũng được gia công và xử lý bề mặt để đạt độ cứng và độ bóng cao. Đường
kính chốt nhỏ hơn đường kính cổ. Chốt khuỷu cũng được làm rỗng để giảm trọng lượng và
chứa dầu bôi trơn.

21

Các đối trọng được làm liền với má khuỷu. Đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà
và được làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp của hộp số.

2.1.2.6 Bánh đà

Hình 2.10. bánh đà
Bánh đà giữ cho độ chuyển động không đồng đều của trục khuỷu động nằm trong giới
hạn cho phép và dự trữ động năng cho quá trình nén và thải, là nơi nắp các chi tiết của cơ cấu
khởi động như vành răng khởi động và là nơi đánh dấu tương ứng với điểm chết và khắc
vạch chia độ góc quay trục khuỷu. Bánh đà được chế tạo từ gang xám và được cân bằng động
cùng với trục khuỷu.

2.1.3 Cơ cấu phối khí
Cơ cấu phối khí được dùng là cơ cấu phối khí dùng xu páp treo. Động cơ M276 sử dụng
cơ cấu phối khí thông minh VVT-i. Hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) sử
dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều này có
thể làm tăng công suất, cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm.

22


Hình 2.11. cơ cấu VVT-i
Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí
bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40 độ so với góc quay của trục khuỷu để đạt
được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ
các cảm biến.
* Nhiệm vụ - yêu cầu:
Cơ cấu phối khí bao gồm tất cả các cụm, các chi tiết và các kết cấu với chức năng đảm

bảo quá trình trao đổi khí giữa xy lanh động cơ với môi trường bên ngoài trong các quá trình
nạp khí vào xy lanh và thải các sản phẩm cháy từ xy lanh ra môi trường bên ngoài.
Yêu cầu đối với cơ cấu phối khí đó là:
-Nạp đầy và thải sạch ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
-Tiếng ồn thấp, khả năng bao kín tốt.
-Độ bền và độ tin cậy làm việc cao.
23


Dễ dàng lắp ráp thay thế chi tiết và sửa chữa bảo dưỡng điều chỉnh

Hình 2.12. Cơ cấu dẫn động phối khí
Với cơ cấu phối khí xu páp treo bảo đảm cho buồng cháy nhỏ gọn, chống cháy kích nổ
tốt nên có thể tăng được tỉ số nén và làm cho dạng đường thải, nạp thanh thoát, khiến sức
cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thể bố trí xu páp hợp lí hơn nên có thể tăng được
tiết diện lưu thông của dòng khí khiến hệ số nạp tăng. Cấu tạo cơ cấu phối khí gồm các chi
tiết chính sau : trục cam, xu páp

2.1.4 Xu páp
Trên động cơ M276 gồm 12 xu páp nạp và 12 xu páp xả. Các xu páp được dẫn động trực
tiếp từ trục cam. Các xu páp làm việc trong điều kiện rất xấu; chịu tải động và phụ tải nhiệt
rất lớn nhất là đối với xu páp thải.
24


Hình 2.13: Kết cấu các phần của xu páp và lắp ghép xu páp với đế
1.Đuôi xu páp; 2.Thân xu páp; 3.Nấm xu páp

* Xu páp nạp
Xu páp nạp làm bằng thép. Giữa thân và tán nấm có bán kính góc lượn lớn để cải thiện

tình trạng lưu thông của dòng khí nạp vào xi lanh, đồng thời tăng độ cứng vững cho xu páp,
giảm được trọng lượng. Phần đuôi được tôi cứng.
* Xu páp thải
Xu páp thải làm bằng thép chịu nhiệt. Phần đuôi được tôi cứng để tránh mòn và có rãnh
để lắp móng hãm giữa đuôi xu páp và lò xo xu páp. Móng hãm hình côn gồm 2 nửa với
kiểu lắp này có kết cấu đơn giản, độ an toàn cao, và không gây nên ứng suất tập trung trên
đuôi xu páp. Để dễ sửa và tránh hao mòn cho nắp xi lanh ở chỗ lắp xu páp người ta lắp ống
dẫn hướng.ống dẫn hướng có dạng hình trụ rỗng được đóng ép vào nắp xi lanh đến một
khoảng cách nhất định.
+ Đế xu páp hình ống, mặt trong được vát góc theo góc vát của tán nấm và được đóng
trên nắp máy
+ Lò xo xu páp hình trụ hai đầu được quấn sít với nhau và mài phẳng.

2.1.5 Trục cam
Trục cam được chế tạo bằng thép hợp kim thành phần các bon thấp. Trên trục cam có 12
cam nạp và 12 cam thải. Các cam nạp và các cam thải được làm liền trục, trên trục cam còn có
25


bánh lệch tâm để dẫn động bơm xăng. Trục cam được dẫn động từ trục khuỷu bằng bộ truyền
đai.

Hình 2.14. Cơ cấu dẫn động trục cam
2.1.6 Ống dẫn hướng xu páp:
Để thuận lợi cho việc gia công, đại tu, sửa chữa và kéo dài tuổi thọ lắp xy lanh giữa thân
xu páp và nắp xy lanh có một chi tiết trung gian là ống dẫn hướng. Ống dẫn hướng lắp lỏng
với thân xu páp và có chức năng dẫn hướng cho xu páp chuyển động tịnh tiến qua lại khi
đóng mở. Ống được ép căng vào lỗ gia công trong nắp xy lanh. Ống được chế tạo bằng gang
hợp kim hoặc gang dẻo nhiệt luyện. Ống có kết cấu hình trụ rỗng có vát mặt đầu để dễ lắp
ráp.

2.1.7 Lò xo xu páp:
Xu páp tì chặt lên đế đóng kín đường thông là nhờ lực đẩy của lò xo. Trên mỗi xu páp có lắp
một lò xo. Lò xo xu páp được chế tạo bằng thép lò xo (thép crom sillic) sau đó được ram
cứng, giúp cho lò xo xu páp đảm bảo ngay cả ở tốc độ động cơ cao. Lò xo xu páp có kết cấu
hình trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xu páp.

2.2.1 Các hệ thống chính của động cơ
2.2.1.1 Hệ thống làm mát
a, Nhiệm vụ hệ thống làm mát

26