Giáo trình Động cơ đốt trong - Nghề: Điện dân dụng - Trình độ: Cao đẳng nghề (Tổng cục Dạy nghề)

BỘ LAO ĐỘNG – THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

Mô đun: Động cơ đốt trong
NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành kèm theo Quyết định số: 120 /QĐ- TCDN
Ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề.

Hà Nội, năm 2012

1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỂN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Trong quá trình đào tạo cho các sinh viên nghề Điện dân dụng, những khái
niệm cơ bản ban đầu về các hiện tượng, các quá trình xảy ra trong các trang thiết
bị mà sau này các em sẽ học là vô cùng cần thiết. Mô đun Động cơ đốt trong sẽ

trang bị cho các sinh viên ngành máy nói riêng và khối kỹ thuật nói chung các
khái niệm, nguyên lý về động cơ đốt trong, kiến thức về máy, chi tiết máy. Giúp
cho các em hiểu biết về động cơ đốt trong đang được thịnh hành, vận hành được
cơ bản động cơ đốt trong an toàn hiệu quả trên cơ sở của nguyên lý đã học.
Có thể nói Động cơ đốt trong là một trong những mô đun cơ sở nền tảng
cho các mô đun về máy. nên đòi hỏi các em phải nắm vững những khái niệm,
nguyên lý hoạt động và các chức năng, nhiệm vụ, cấu tao,các hệ thống phục vụ.
Các em phải biết vận dụng các kiến thức đã học vào việc vận hành cũng như sửa
chữa một số hư hỏng cơ bản trong quá trình vận hành.
Để quá trình dạy học mô đun Động cơ đốt trong thuận tiện và hiệu quả
hơn, giáo trình mô đun Động cơ đốt trong được biên soạn.
Những kiến thức mà giáo trình động cơ đốt trong cung cấp giúp cho người
học học là cơ sở về động cơ xăng, động cơ diesel: … trong chương trình đào tạo
nghề Điện dân dụng.
Cấu trúc cơ bản của giáo trình bao gồm 6 bài:
Bài 1 : Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoat động của động cơ đốt trong,
Bài 2 : Vận hành động cơ đốt trong
Bài 3 : Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu của động cơ đốt trong,
Bài 4: Bảo dưỡng hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong,
Bài 5: Bảo dưỡng hệ thống làm mát của động cơ đốt trong,
Bài 6: Bảo dưỡng hệ thống điện của động cơ đốt trong
Trong quá trình biên soạn, tác giả đã tham khảo các tài liệu và giáo trình
khác như ở phần cuối giáo trình đã thống kê.
Chúng tôi rất cảm ơn các cơ quan hữu quan của TCDN, BGH và các thày
cô giáo trường CĐN Bách nghệ Hải Phòng và một số giáo viên có kinh nghiệm,
cơ quan ban ngành khác đã tạo điều kiện giúp đỡ cho nhóm tác giả hoàn thành
giáo trình này.
Lần đầu được biên soạn và ban hành, giáo trình chắc chắn sẽ còn khiếm
khuyết; rất mong các thày cô giáo và những cá nhân, tập thể của các trường đào
tạo nghề và các cơ sở doanh nghiệp quan tâm đóng góp để giáo trình ngày càng

hoàn thiện hơn, đáp ứng được mục tiêu đào tạo của mô đun nói riêng và ngành
điện dân dụng cũng như các chuyên ngành kỹ thuật nói chung.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:
Trường Cao đẳng nghề Bách Nghệ Hải Phòng
Khoa Điện – Điện tử
Số 196/143 Đường Trường Chinh - Quận Kiến An - TP Hải Phòng
3


Email:
Hà Nội, ngày…..tháng…. năm……
Nhóm biên soạn
1 - Chủ biên: KS,MTr. Đặng Minh Tiên
2 - Nguyễn Ngọc Dũng
3 - Bùi Tiến Lực
4 - Nguyễn Văn Luận

4


MÔ ĐUN: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Mã số mô đun: MĐ 17
- Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
+ Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các mô
đun chung, trước các mô đun đào tạo nghề.
+ Tính chất của mô đun: Là mô đun cơ sở nghề.
+ Ý nghĩa và vai trò của mô đun:
Nội dung mô đun này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản
và những kỹ năng cần thiết về cấu tạo, nguyên lý làm việc, và vận hành động cơ
đốt trong , nắm được các hư hỏng và cách sữa chữa một số chi tiết cơ bản của

động cơ đốt trong .
- Mục tiêu của mô đun:
* Về kiến thức: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng
nhiệm vụ các chi tiết và các hệ thống của động cơ đốt trong
* Về kỹ năng: Vận hành, bảo dưỡng được động cơ đốt trong có công suất
< 20 HP đúng qui trình, đúng phương pháp.
* Về thái độ: Tuân thủ các biện pháp an toàn lao động khi lắp đặt, vận
hành, sửa chữa và bảo dưỡng động cơ đốt trong.
Nội dung của mô đun:

Số
TT
1
2
3
4
5
6
7

Thời gian
Tên các bài trong mô đun
Mở đầu.
Tên bài 1: Đặc điểm cấu tạo và nguyên
lý hoat động của động cơ đốt trong
Tên bài 2: Vận hành động cơ đốt trong
Tên bài 3: Bảo dưỡng hệ thống nhiên
liệu của động cơ đốt trong
Tên bài 4: Bảo dưỡng hệ thống bôi
trơn của động cơ đốt trong

Tên bài 5: Bảo dưỡng hệ thống làm
mát của động cơ đốt trong
Tên bài 6: Bảo dưỡng hệ thống điện
của động cơ đốt trong
Cộng

Tổng
Lý
số thuyết

Thực
hành

Kiểm
tra

4

3

1

4

1

2

8

3

4

4

3

1

4

2

2

6

3

3

1

30

15

13

2

1

5


BÀI 1:
ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Mã bài : MĐ 17.01
Giới thiệu:
Cùng với sự phát triển các ngành công nghiệp động cơ đốt trong đóng một
vai trò đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế chúng đa dạng về chủng loại, và
cũng không ngừng được cải tiến và nâng cao cùng với sự phát triển của công
nghệ mới. Vì vậy đòi hỏi người vận hành làm việc trong các ngành, nghề và đặc
biệt trong các nghề vận tài, công nhiệp.... phải hiểu rõ về các yêu cầu, nắm vững
cơ sở lý thuyết động cơ đốt trong. Biết ứng dụng của từng loại động cơ để sử
vận hành hợp lý trong các điều kiện làm việc khác nhau.
Với thời lượng 4 giờ bao gồm 3 lí thuyết, 1 giờ thực hành nội dung của bài
nhằm cung cấp những kiến thức ban đầu cho sinh viên về đặc điểm, cấu tạo các
chi tiết tĩnh và động, nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được nguyên lý kết cấu và nguyên lý hoạt động của động cơ xăng bốn kỳ
- Nhân dạng, phân biệt đúng các chi tiết trong cơ cấu truyền động của động
cơ xăng bốn kỳ: xy lanh, nắp xi lanh, thanh truyền, trục khuỷu, xupáp..
- Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, tích cực trong học tập.
1. Đặc điểm
Mục tiêu:
- Hiểu được đặc điểm câu tạo, ưu nhược điểm của động cơ xăng và động

cơ diesel
1.1 Giới thiệu về động cơ đốt trong
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên
liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành cơ năng.
Các động cơ nhiệt đầu tiên là máy hơi nước, chúng có đặc điểm chung là
nhiên liệu (củi, than, dầu...) được đốt cháy ở bên ngoài xilanh của động cơ.
Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, bao gồm từ những động cơ
chạy bằng xăng hoặc dầu ma dút của xe máy, ô tô, máy bay, tàu hỏa, tàu thủy …
đến các động cơ chạy bằng các nhiên liệu đặc biệt của tên lửa, tàu vũ trụ, động
cơ chạy bằng năng lượng nguyên tử của tàu ngầm, tàu phá băng …
Động cơ nhiệt bao gồm động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài.
Động cơ đốt ngoài: Là loại động cơ nhiệt có quá trình đốt cháy nhiên liệu
được tiến hành ở bên ngoài động cơ. (Ví dụ: Máy hơi nước kiểu piston, tua bin
hơi nước ...)
Động cơ đốt trong: Là loại động cơ nhiệt trong đó việc đốt cháy nhiên liệu,
sự toả nhiệt và quá trình chuyển hoá từ nhiệt năng của môi chất công tác (hỗn
hợp khí đốt do việc cháy nhiên liệu), sang cơ năng được tiến hành ngay trong
bản thân động cơ. (VD: động cơ Diesel, động cơ cacbua ratơ, động cơ xăng ...)
1.2. Ưu nhược điểm
6


a. Ưu điểm
- Hiệu suất có ích cao: Đối với động cơ đốt trong hiện đại hiệu suất có ích
có thể đạt 40  54 % trong khi đó hiệu suất của thiết bị động lực tua bin hơi chỉ
22  28%, của thiết bị máy hơi nước không quá 16%, của thiết bị tua bin khí
khoảng 30%.
- Nếu hai động cơ đốt trong và đốt ngoài cùng công suất thì động cơ đốt
trong gọn và nhẹ hơn nhiều (vì không cần các thiết bị phụ khác như động cơ đốt
ngoài, như nồi hơi, buồng cháy, máy nén, thiết bị ngưng hơi ...).

- Tính cơ động cao: Khởi động nhanh và luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng
khởi động. Có thể điều chỉnh kịp thời công suất theo phụ tải.
- Dễ tự động hoá và điều khiển từ xa.
- Ít gây nguy hiểm khi vận hành (ít có khả năng gây hoả hoạn và nổ vỡ thiết
bị).
- Nhiệt độ xung quanh tương đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy làm
việc.
- Không tốn nhiên liệu khi dừng động cơ.
- Không cần có nhiều người vận hành .
b. Nhược điểm:
- Khả năng quá tải kém (thường không quá 10% về công suất, 3% về vòng
quay trong thời gian một giờ).
- Không ổn định khi làm việc ở tốc độ quá 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 vượt quá 40  45 ngàn mã lực hoặc 30  37 ngàn KW).
- Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tương đối khắt khe và đắt
tiền.
- Cấu tạo của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, yêu cầu các chi tiết
phải có độ chính xác cao.
- Động cơ làm việc gây tiếng ồn lớn , nhất là động cơ cao tốc.
- Yêu cầu người thợ máy vận hành phải có trình độ kỹ thuật cao.
2. Cấu tạo động cơ đốt trong
Mục tiêu:
- Hiểu được cấu tạo, điều kiện làm việc của các chi tiết cơ bản trong động
cơ đốt trong, nguyên lý hoạt động của các hệ thống phục vụ động cơ.
2.1 Cấu tạo chi tiết tĩnh
2.1.1. Bộ khung động cơ
Bộ khung động cơ bao gồm các bộ phận cố định có chức năng che chắn
hoặc là nơi lắp đặt các bộ phận khác của động cơ. Các bộ phận cơ bản của bộ

khung động cơ bao gồm: nắp xi lanh, khối xi lanh, cacte, các nắp đậy, đệm kín,
bulông , v.v.

7


Hình 1.1

Khung động cơ đốt trong

+ Khối xi lanh:
Các xi lanh của động cơ nhiều xi lanh thường được đúc liền thành một khối
(khối xi lanh). Mặt trên và mặt dưới của khối xi lanh được mài phẳng để lắp với
nắp xi lanh và cacte. Vách trong của xi lanh được doa nhẵn (mặt gương).
Vật liệu chế tạo: gang, hợp kim nhôm, hoặc được hàn từ các tấm thép.
Đối với động cơ được làm mát bằng không khí, khối xi lanh có gắn thêm
các tấm tản nhiệt.
Đối với động cơ được làm mát bằng nước, khối xi lanh có các khoang để
chứa nước làm mát.

Hình 1.2 Khối xi lanh động cơ

+ Cacte: Là bộ phận bao bọc, nơi lắp đặt các bộ phận chuyển động chủ yếu
của động cơ.
Phần trên cacte (cacte trên) lắp đặt khối xi lanh, trục khuỷu, trục cam, v.v.
Phần dưới cacte (cacte dưới, cacte nhớt) có chức năng đậy kín không gian
trong động cơ từ bên dưới. Nơi đây chứa dầu bôi trơn.
Ở động cơ nhỏ và trung bình, cacte và khối xi lanh được đúc liền (thân
động cơ).
Ở động cơ lớn, cacte dưới vừa là nơi chứa dầu bôi trơn vừa là nơi lắp đặt

trục khuỷu và các bộ phận liên quan. Ví dụ: các động cơ công suất lớn của hãng
B & W, Cummins, v.v.
8


2.1.3. Nắp xilanh
+ Nắp xi lanh: Là chi tiết đậy kín không gian công tác của động cơ từ phía
trên, nơi đây lắp đặt một số bộ phận như: xupap, đòn gánh xupap, vòi phun,
bugi, ống góp khí nạp, ống góp khí thải, van khởi động, v.v.
- Vật liệu chế tạo: Gang, hợp kim nhôm.

Hình 1.3 Nắp xi lanh động cơ

- Phương pháp chế tạo: đúc.
Nắp xilanh đậy kín một đầu cùng với piston và xilanh tạo thành buồng đốt
động cơ. Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xilanh như: Bugi, vòi
phun, Cụm xupap, Cơ cấu điều kiển xu páp van khởi động… ngoài ra, trên nắp
xilanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, Các khoang nước làm mát, đường
dầu bôi trơn… do đó kết cấu của nắp xilanh rất phức tạp
Nắp xilanh làm việc trong điều kiền rất khó khăn như phải chịu nhiệt độ
cao, áp suất lớn, ăn mòn hóa học nhiều. Ngoài ra khi lắp ráp, lắp xilanh chịu ứng
suất nén khi siết chặt bu lông hoặc gu jông.
* Có buồng cháy tốt nhất để bảo đảm quá trình cháy của động cơ tiến hành
thuận lợi nhất.
* Có đủ sức bền và độ cứng vững để khi chịu tải trọng nhiệt và tải trọng cơ
học lớn không bị biến dạng lọt khí và rò nước.
* Dễ dàng tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu lắp trên nó
* Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, đồng thời tránh được ứng suất nhiệt
* Đảm bảo đậy kín xilanh, không bị lọt khí, rò nước, rò dầu.
9

* Nắp xi lanh là một phần của buồng đốt do đó nắp xi lanh phải chịu những
điều kiện khắc nghiệt trong quá trình làm việc như: Nhiệt độ cao, áp suất
cao…Nắp xi lanh chủ yếu được cấu tạo bằng hợp kim gang hoặc hợp kim nhôm.
* Nắp xi lanh là chi tiết để lắp cơ cấu trục cam….
2.1.4. Xi lanh
Sơ mi xilanh kết hợp với piston và nắp xilanh tạo thành buồng đốt và không
gian công tác, dẫn hướng piston chuyển động và cùng với piston làm nhiệm vụ
nạp khí quét và xả khí thải với động cơ 2 kỳ.
Sơ mi xilanh của động cơ nói chung được chế tạo bằng phương pháp đúc.
+ Xi lanh: Là bộ phận có chức năng dẫn hướng piston và cùng với mặt
dưới của nắp xi lanh và đỉnh piston tạo nên không gian công tác của xi lanh. Xi
lanh được chế tạo riêng và lắp vào khối xi lanh.
+ Xi lanh khô: Không tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát.
+ Xi lanh ướt: Phía ngoài tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát. Phần dưới
của xi lanh có các vòng cao su ngăn không cho nước lọt xuống cacte.

Hình 1.4 . xi lanh động cơ

Sơ mi xilanh phải có khả năng chịu được ứng suất cơ do áp suất cháy và
ứng suất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ giữa vách trong và vách ngoài sơ mi
xilanh.
Sơ mi xilanh của các động cơ có đường kính lớn, hàmh trình dài, có patanh
bàn trượt được bôi trơn bằng cách dùng các bơn dầu nhờn kiểu piston cụm, cấp
dầu nhờn bôi trơn cho sơ mi xilanh qua các lỗ trên sơ mi xilanh. Các lỗ dầu này
được khoan ở phía trên của sơ mi xilanh để hạn chế sự mài mòn sơ mi xilanh.
Trên các lỗ dầu nhờn này người ta bố trí các van một chiều để ngăn ngừa việc
dầu nhờn chảy ngược lại do áp lực khí cháy lớn. Các miệng lỗ phía trong sơ mi
xilanh được nối với nhau bằng rãnh lượn sóng, hoặc thẳng để phân phối dầu

nhờn đều xung quanh chu vi bên trong sơ mi xilanh.
Sơ mi xilanh được cố định trong khối xilanh bằng gờ định vị phía trên tựa
vào mặt tựa của khối xilanh, phía đuôi để tự do. Kiểu lắp ghép này cho phép sơ
mi xilanh giãn nở theo chiều dọc. Độ kín của mối lắp ghép này được đảm bảo
bằng cách rà phẳng bề mặt tiếp xúc hoặc bằng các gioăng đệm làm kín.
10


Khe hở hướng kính giữa gờ định vị và sơ mi xilanh đủ lớn, phù hợp với độ
giãn nở lớn nhất của sơ mi xilanh khi động cơ làm việc.
Phần dưới của sơ mi xilanh được lắp các gioăng cao su để làm kín khoang
nước làm mát.
Để tăng khả năng chống ăn mòn, bề mặt làm việc của sơ mi xilanh được
mạ crôm "xốp" đối với các xilanh bằng gang, hoặc thấm Nitơ đối với các xilanh
bằng thép đôi khi để tăng khả năng chống mài mòn một số hãng hiện nay chế
tạo bề mặt trong sơmi xilanh kiểu gợn sóng . Bề mặt ngoài của sơ mi còn có thể
được phủ một lớp sơn Bakelit, mạ thiếc... hoặc dùng các tấm kẽm bảo vệ dương
cực để hạn chế ăn mòn điện hóa sơ mi xilanh khi làm mát bằng nước.
2. 2. Cấu tạo chi tiết động
2.2.1. Piston
- Là một trong các chi tiết tạo thành buồng đốt
- Tạo ra thay đổi áp suất trong xilanh khi chuyển động
- Truyền áp lực khí cháy đến tay biên, biến lực tác động vô hướng của khí
cháy thành lực có hướng.
- Truyền nhiệt từ buồng cháy ra môi trường
- Đóng mở các cửa hút, cửa xả đối với động cơ 2 kỳ.
Do vậy, piston chịu tác dụng tải trọng cơ do lực khí cháy và lực quán tính
gây ra, chịu tải trọng và nhiệt cao, ngoài ra còn chịu ma sát mài mòn do chuyển
động tương đối so với chi tiết xilanh, xéc măng gây nên. Lực khí cháy, lực quán
tính tác dụng và nhiệt độ cao nên thường gây ra ứng suất cơ và ứng suất nhiệt

trong piston, ngoài ra còn chịu va đập với xilanh, xéc măng do vận tốc piston
thay đổi khi thay đổi chế độ tốc độ.
Đối với động cơ cao tốc, tăng áp cao, đặc biệt là động cơ 2 kì thì điều kiện
làm việc của piston nặng nề hơn.
Yêu cầu cơ bản đối với piston
- Đảm bảo bao kín buồng cháy;
- Truyền nhiệt tốt;
- Có khối lượng nhỏ để giảm lực quán tính, nhưng phải đảm bảo độ cứng
vững để chịu được tải trọng cơ & nhiệt.

Hình 1.5. Một số kết cấu piston động cơ đốt trong

Kết cấu piston chia thành 3 phần chính:
11


- Đỉnh: là phần trên cùng của piston, cùng với mặt dưới nắp xilanh và một
phần vách ống lót xilanh tạo thành buồng cháy.
- Đầu piston: bao gồm đỉnh và phần đai lắp xéc măng có nhiệm vụ bao kín
buồng cháy.
- Thân piston: phần phía dưới xéc măng cuối cùng của đầu piston, làm
nhiệm vụ dẫn hướng piston.
Nói chung, kết cấu piston phụ thuộc loại động cơ. Căn cứ vào cấu tạo
piston được chia thành hai loại: piston của động cơ nối trực tiếp với tay biên và
piston của động cơ có guốc trượt. Tuỳ thuộc vào loại động cơ Diesel: số kì, công
suất xilanh, mức độ tăng áp, mà có thể làm mát hoặc không làm mát cho đỉnh
piston. Chất làm mát cho đỉnh piston thường dùng là dầu hoặc nước.
Piston của các động cơ 2 kỳ quét vòng có patanh bàn trượt có phần dẫn
hướng dài để ngăn không cho cửa quét và cửa xả thông nhau khi piston chuyển
động. Phần dẫn hướng thường được chế tạo bằng gang vì phụ tải nhiệt và phụ tải

cơ trên phần dẫn hướng nhỏ hơn phần đỉnh piston.
Piston của các động cơ 2 kỳ quét thẳng có patanh bàn trượt, hành trình dài
thì không có phần dẫn hướng vì patanh bàn trượt giữ vai trò dẫn hướng. Đối với
các động cơ không có patanh bàn trượt, piston có phần dẫn hướng dài hơn. Vật
liệu chế tạo piston phụ thuộc vào kích thước, loại nhiên liệu sử dụng và tốc độ
của động cơ.
a. Đỉnh piston
Đỉnh piston là nơi tiếp xúc trực tiếp với khí thể, nên nó chịu áp lực lớn,
nhiệt độ cao và chịu ăn mòn hoá học. Đối với động cơ tăng áp cao. Áp lực khí
cháy cực đại có thể lên tới 10 - 18 MPa và nhiệt độ khí cháy cực đại có thể lên
tới 2000 – 22000K.
Với điều kiện làm việc như vậy, nên đỉnh piston có nhiều loại. Phụ thuộc
loại động cơ mà đỉnh piston có các dạng khác nhau. Tuy nhiên, nói chung đỉnh
piston sau khi chế tạo thường thoả mãn các yêu cầu sau đây:
- Có dạng phù hợp với chùm tia nhiên liệu, tạo nên xoáy lốc mạnh để hoà
trộn hỗn hợp tốt, với động cơ hai kì đỉnh piston còn phải tạo ra khả năng quét
khí thuận lợi.
- Để dễ khởi động, giảm tổn thất nhiệt cần phải có tỉ số giữa diện tích bề
mặt đỉnh với thể tích buồng cháy nhỏ.

12


Hình 1.6 Cấu tạo đỉnh piston

- Cần phải hạn chế các góc nhọn để giảm nhiệt độ tập trung và có góc lượn
tương đối lớn để dẫn nhiệt tốt.
Đỉnh piston có các dạng: đỉnh bằng (a), đỉnh lõm dạng (e), đỉnh lõm dạng
chỏm cầu hoặc lõm không đối xứng (g,i,h,f), đỉnh lồi (b,c,d).
b. Đầu piston

Phần đầu piston được tính từ đỉnh đến xéc măng dầu thứ nhất. Đầu piston
tiếp súc trực tiếp với buồng cháy, truyền nhiệt từ môi chất công tác đến các chi
tiết tiếp xúc với nó và truyền lực xuống chốt piston. Để làm giảm khả năng
truyền nhiệt đôi khi đỉnh piston được tạo những rãnh. Những rãnh này có tác
dụng giảm nhiệt cho xéc măng trên cùng.
Đối với động cơ Diesel tàu thuỷ có công suất lớn phần đầu piston được làm
bằng thép và chế tạo rời so với phần thân. Kiểu kết cấu này có thể giảm được giá
thành của vật liệu chế tạo và thay thế từng phần nếu bị hư hỏng.
Động cơ Diesel hai kì có guốc trượt phần đầu và thân piston không chịu tác
dụng của lực đẩy ngang, nên có thể để khe hở giữa piston và xilanh lớn hơn, do
đó tránh được hiện tượng kẹt piston khi làm việc ở chế độ quá tải. Và phần đầu
piston được lắp trực tiếp với cán piston. Nếu động cơ bố trí quét vòng, để che
kín các cửa lúc khi piston ở điểm chết trên thì ngoài phần đầu cần phải bố trí
thêm phần dẫn hướng dài hơn .
Đối với động cơ Đốt trong có công suất vừa và nhỏ phần đầu piston thường
được chế tạo liền với phần thân .
c. Thân piston (phần dẫn hướng)
Kết cấu thân piston phụ thuộc loại động cơ. Đối với động cơ Diesel hai kì
công suất lớn, xả qua xu páp thường là loại động cơ có guốc trượt. Tác dụng dẫn
hướng và chịu lực đẩy ngang do guốc dẫn hướng tiếp nhận, nên người ta chỉ chế
tạo phần đầu và lắp trực tiếp vào cán piston mà không chế tạo phần thân. Động
cơ có guốc trượt, nhưng bố trí quét vòng qua cửa, người ta chế tạo thêm phần
thân để đóng mở cửa quét. Đối với động cơ không có guốc trượt, phần thân
piston làm nhiệm vụ dẫn hướng và chịu tác dụng của lực đẩy ngang. Để đảm
bảo dẫn hướng tốt và ít bị va đập trong quá trình hoạt động, thì khe hở giữa thân
piston với ống lót xilanh phải bé.
- Chiều dài thân piston: Được xác định trên cơ sở áp lực tác dụng lên bề mặt
trong xi lanh, sao cho duy trì màng dầu bôi trơn. Riêng đối với động cơ hai kì
quét vòng, thân piston phải đủ dài để khi piston nằm ở ĐCT vẫn đủ đóng kín cửa
quét và cửa xả. Đối với động cơ cao tốc, vòng quay động cơ càng lớn, chiều dài

phần dẫn hướng phải càng ngắn để giảm lực quán tính của khối lượng chuyển
động tịnh tiến, vì thế áp lực riêng lên thân càng cao, do đó tốc độ mài mòn tăng
lên.
Trên thân piston có bố trí các rãnh xéc măng dầu, thường bố trí từ 1 đến 2
rãnh. Đối với động cơ Diesel trung và thấp tốc để giảm ma sát và mài mòn với
mặt gương xi lanh trên phần dẫn hướng có lắp ép một hoặc nhiều vành đai bằng
đồng thanh hay hợp kim nhôm.
13


- Vị trí bệ chốt piston (đối với piston nối trực tiếp với tay biên): Thường
được bố trí cao hơn trọng tâm để áp suất do lực đẩy ngang và lực ma sát gây ra
phân bố đều hơn. Nếu vị trí bệ chốt chọn đúng sẽ giảm được mức độ va đập của
thân piston lên thành xi lanh.
- Trên thân piston chỗ tập trung nhiều vật liệu nhất là hai bệ chốt. Để tránh
hiện tượng biến dạng nhiệt gây bó kẹt chốt piston, piston khi chịu lực đẩy
ngang, lực thể khí và chịu nhiệt cao, thì thân piston tại tiết diện ngang ứng với
bệ chốt được chế tạo có dạng hình ô van hoặc vát bớt phần vật liệu ở hai đầu bệ
chốt. Trong quá trình hoạt động do tác dụng của lực đẩy ngang thân piston tại
vùng chốt tác dụng lên mặt gương xi lanh trong mặt phẳng lắc. Ngoài ra phần
đầu và phần thân piston còn chịu tác dụng của áp lực khí cháy PZ và chịu tác
dụng của nhiệt độ cao làm biến dạng.
2.2.2 Biên (Thanh truyền).
Biên là khâu trung gian nối piston với trục khuỷu, dùng để biến chuyển
động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu, trong
hành trình sinh công và ngược lại làm nhiệm vụ truyền lực từ trục khuỷu để dẫn
động piston trong những hành trình không sinh công.
Khi động cơ hoạt động: Biên làm việc trong điều kiện chịu lực thay đổi liên
tục.
- Chịu lực nén và uốn rất lớn do áp lực khí cháy thông qua piston truyền

xuống.
- Chịu lực kéo, lực quán tính của bản thân và của piston.
- Chịu mài mòn ở hai đầu.
Trong động cơ không có guốc trượt thì biên được chia thành ba phần chính:
Đầu nhỏ (Đầu trên lắp ghép với piston), Thân, Đầu to (Đầu dưới lắp ghép với cổ
trục khuỷu).
- Đa số động cơ đầu nhỏ biên thường được chế tạo liền với thân biên. Đối
với một số động cơ công suất lớn được làm rời dùng bulông bắt với thân biên.
Kích thước đầu nhỏ biên được xác định theo đường kính ngoài của chốt
piston và khả năng đặt nó trong lòng piston.

14


Hình 1.7. Cấu tạo thanh truyền (tay biên)

1. Lỗ phun dầu làm mát đỉnh piston, 2. Đầu nhỏ, 3. Bạc lót, 4. Lỗ dẫn dầu
bôi trơn, 5. Thân thanh truyền, 6. Căn đệm điều chỉnh chiều cao buồng đốt,
7. Bulong thanh truyền, 8. Căn đệm điều chỉnh khe hở dầu.
a. Đầu nhỏ biên: Đầu nối với piston thông qua chốt (ắc) piston.
- Hình dạng đường viền phía ngoài của đầu nhỏ biên có nhiều dạng ví dụ:
Động cơ cao tốc thì đầu nhỏ biên có hình tròn xoay, loại thấp tốc có hình ô van
với vành dày hơn, hoặc tròn xoay có gờ nổi để tăng độ cứng ...
- Bên trong đầu nhỏ biên có bạc lót để chống mòn, bạc lót có thể làm liền
hoặc làm rời bằng thép hoặc bằng đồng, mặt trong có tráng lớp hợp kim đỡ sát.
Trên bạc lót có lỗ dẫn dầu bôi trơn (thông với thân biên hoặc thông qua đầu nhỏ
biên lên phía trên). Bạc lót được cố định vào đầu nhỏ biên bằng chốt định vị
hoặc ép chặt để chống xoay.
- Phương pháp bôi trơn cho đầu nhỏ: Bôi trơn tự nhiên hoặc cưỡng bức.
Bôi trơn tự nhiên: (Đường kính xilanh D<150mm) khoan các lỗ hướng tâm

theo biên xuyên qua bạc lót lợi dụng dầu nhờn vung toé.
Bôi trơn cưỡng bức: Dầu nhờn sau khi bôi trơn cho ổ đỡ chính, theo đường
khoan trong má khuỷu, lên bôi trơn cho đầu to biên, sau đó theo đường khoan
trong thân biên hoặc ống dẫn dầu lên bôi trơn cho đầu nhỏ biên.
b. Thân biên: Nối đầu nhỏ với đầu to biên
- Thân biên thường có dạng thon đều từ đầu to lên đầu nhỏ, tại các vị trí
chuyển tiếp đều có góc lượn.
- Hình dạng tiết diện thân biên có nhiều loại.
Loại tiết diện tròn và elíp là đơn giản, dễ chế tạo nhưng độ cứng kém
thường dùng cho động cơ thấp tốc.

15


Hình 1.8. Mặt cắt một số loại thân thanh truyền

Loại tiết diện chữ I, chữ H khó chế tạo nhưng độ cứng cao chịu lực tốt,
trọng lượng nhỏ nên giảm được lực quán tính thường dùng cho động cơ cao tốc.
- Bên trong thân biên có khoan một lỗ dẫn dầu xuyên suốt từ đầu to lên đầu
nhỏ (có trường hợp lắp ống dẫn dầu sát ngoài thân biên).
c. Đầu to biên: Lắp với trục khuỷu

Hình 1.9. Một số loại đầu to thanh truyền

- Được chế tạo thành 2 nửa, nửa trên thường chế tạo liền với thân biên, còn
nửa dưới lắp với nửa trên bằng bulông biên. Có trường hợp đầu to biên được chế
tạo riêng rồi lắp với thân biên bằng bu lông hoặc gu giông.
- Bên trong đầu to biên có bạc lót, bạc lót được chế tạo thành 2 nửa (hình
lòng máng) và được cố định với đầu biên bằng chốt hoặc gờ định vị. Mặt trong
bạc lót có lỗ dẫn dầu và rãnh chứa dầu bôi trơn

- Mặt cắt chia 2 nửa đầu to biên có thể làm vuông góc với thân biên hoặc
vát nghiêng với thân biên. Nếu vát nghiêng sẽ giảm được lực kéo bulông biên và
có thể tháo biên rút qua xilanh dễ dàng hơn, nhưng khó chế tạo hơn.
- Để điều chỉnh tỉ số nén (kích thước buồng đốt) có thể dùng căn đệm giữa 2
nửa đầu to biên để điều chỉnh.
d. Bu lông biên:
Dùng để lắp liên kết đầu to biên với thân biên hoặc liên kết 2 nửa đầu to với
nhau. Bulông biên phải chịu lực rất lớn: Lực kéo, lực cắt, lực uốn. Vì vậy
bulông biên không giống bu lông thường. Có cấu tạo như hình vẽ.
Bu lông biên sau khi chế tạo phải rà cho chính xác. Các bu lông biên được
xiết chặt bằng đai ốc xẻ rãnh. Với động cơ có công suất lớn chúng được chia độ
để cho tiện việc điều chỉnh.
16


Hình 1.10.

Kết cấu bulông biên

2.2.3. Trục khuỷu
Trong quá trình làm việc trục khuỷu có nhiệm vụ:
- Nhận áp lực khí cháy (Từ piston, biên truyền xuống) chuyển thành mô
men quay để truyền chuyển động cho các cơ cấu bên ngoài.
- Truyền chuyển động cho piston trong những hành trình không sinh công.
Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất và chế tạo khó khăn
nhất trong các chi tiết của động cơ.
Trục khuỷu chịu tải trọng nặng nề của áp lực khí cháy cũng như các lực
quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.
Các lực này gây ra mô men xoắn và uốn lớn, thay đổi cả trị số và chiều. Sự
biến thiên có chu kỳ của các lực trên không chỉ gây ra các dao động xoắn và dao

động dọc trục, mà trong những điều kiện nhất định có thể gây ra những ứng suất
phụ, ứng suất mỏi rất lớn làm gãy trục khuỷu. Trục khuỷu còn luôn bị mài mòn
(Tại vị trí các cổ trục).
Yêu cầu kết cấu và kích thước trục phải tính toán đảm bảo đủ độ cứng
vững để chịu lực, đảm bảo cân bằng động được tốt nhất và không gây ra rung
động khi làm việc. Vật liệu chế tạo phải đảm bảo độ bền, độ cứng, chịu mòn và
chịu mỏi tốt. Các trục khuỷu của động cơ Diesel hiện đại hầu hết chế tạo từ thép
các bon. Đối với động cơ cao tốc có thể chế tạo từ hợp kim thép để tăng độ bền
vững của trục và tăng độ chịu mài mòn của ổ trục.
Trục khuỷu gồm 3 phần: Phần đầu, Phần thân và Phần đuôi.
a. Phần đầu trục
Là đầu tự do quay thường để lai các bơm, các thiết bị khác ..., và để lắp các
bánh răng để dẫn động các thiết bị như: Trục cam, bơm cao áp, bơm dầu...
b. Phần đuôi trục
Có mặt bích lắp với một bánh đà. Bánh đà có tác dụng tích trữ năng lượng
làm cho động cơ hoạt động êm, ít rung động. Vành ngoài bánh đà có lỗ để via
máy, có vành răng để khởi động, có khía một số vạch dấu cần thiết cho việc
kiểm tra góc phun nhiên liệu và hệ thống phân phối khí.

17


Hình 1.11. Cấu tạo trục khuỷu

c. Thân trục khuỷu
Gồm nhiều cổ trục (cổ trục và cổ biên) và các má khuỷu. Có thể chia thành
nhiều đơn vị trục, mỗi đơn vị trục khuỷu gồm: 1 cổ trục, 1 cổ biên và 2 má
khuỷu.
Kết cấu trục khuỷu có nhiều loại khác nhau:
- Loại chế tạo liền toàn bộ trục (động cơ công suất nhỏ, ít xilanh).

- Loại chế tạo ghép (động cơ công suất lớn, thấp tốc).
+ Loại ghép từng đơn vị
+ Loại ghép riêng từng cổ trục, cổ biên với má khuỷu.

Hình 1.12. Kết cấu một số đơn vị trục khuỷu

- Loại đặc
- Loại rỗng
- Loại nửa ghép
- Loại ghép, rỗng
Cấu tạo một đơn vị trục:
Để bôi trơn cho cổ biên với đầu to biên, người ta khoan đường dầu xuyên
từ cổ trục qua má khuỷu lên cổ biên. Đường dầu nghiêng khoảng 120o. Việc bôi
trơn dùng hệ thống dầu tuần hoàn.
Để tiện cho việc chế tạo thường đường kính cổ trục bằng đường kính cổ
biên. Đối với trục ghép thì chế tạo các má, cổ trục, cổ biên riêng biệt. Khi lắp
ráp dùng phương pháp lắp nóng (Má trục được sấy nóng) hoặc bằng cách làm
lạnh cổ trục (Trong lắp ghép không dùng then) độ bền cần thiết đạt được nhờ

18


chế độ lắp ghép, nhờ lực ma sát. Các cổ khuỷu của động cơ có nhiều xilanh nằm
trong những mặt phẳng khác nhau.
Thứ tự nổ và sự cân bằng động cơ phụ thuộc vào cách bố trí các khuỷu.
Đối với động cơ 4 kỳ người ta sử dụng trục đối xứng, có nghĩa là các khuỷu
phân bố theo từng cặp trên một khoảng cách giống nhau kể từ tâm trục. Góc kẹp
720 o
giữa các khuỷu trục (góc lệch pha)  
i

Đối với động cơ 2 kỳ :  

( i: số xilanh).

360 o
i

Để đảm bảo cho trục và các ổ trục chịu tải trọng phân bố đề theo chiều dọc,
không nên bố trí 2 xilanh liền nhau làm việc liên tiếp mà cần bố trí cách nhau
(Tốt nhất nên bố trí ở các xilanh khác phía nhau so với trọng tâm trục khuỷu).
720 o
Ví dụ: Động cơ 4 kỳ 6 xilanh  
 120 o
6

Thứ tự nổ:
Chạy tiến: 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4
Chạy lùi: 1 - 4 - 2 - 6 - 3 – 5
2.3. Các hệ thống phục vụ
2.3.1. Hệ thống phân phối khí
+ Cơ cấu phân phối khí:
Cơ cấu phân phối khí có chức năng điều khiển quá trình nạp khí mới vào
không gian công tác của xi lanh, thải khí thải ra khỏi động cơ.
Hầu hết động cơ 4 kỳ hiện nay có cơ cấu phân phối khí kiểu xupap.
Đối với động cơ 2 kỳ, không nhất thiết phải có xupap, chức năng điều khiển
quá trình nạp xả được đảm nhiệm bởi piston, cửa nạp, cửa xả.
+ Xupap là một loại van đặc trưng của động cơ đốt trong, có chức năng
đóng mở đường ống nạp, xả.

Hình 1.13.Cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp và cơ cấu trao đổi khí kiểu cửa xả

19


Trong quá trình hoạt động của động cơ, xupap thải chịu nhiệt thường xuyên
của khí thải 600 - 700 (độ C). Nên xupap thải được chế tạo từ thép hợp kim chất
lượng cao.
2.3.2- Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp đủ một lượng nhiên liệu nhất
định, trong một khoảng thời gian nhất định, vào buồng đốt của động cơ tại đúng
các thời điểm quy định, dưới dạng sương mù tạo điều kiện cho nhiên liệu hòa
trộn tốt nhất với không khí trong xi lanh.
- Lượng nhiên liệu cấp vào phải đủ và chính xác theo yêu cầu của mỗi chu
trình và có thể điều chỉnh được theo yêu cầu của phụ tải (vòng quay động cơ).
- Lượng nhiên liệu cấp vào các xilanh phải đồng đều, nếu cấp không đều thì
động cơ sẽ hoạt động không đều, rung động mạnh ảnh hưởng đến độ bền của
động cơ.
- Thời điểm cung cấp nhiên liệu phải đúng thời điểm quy định, không sớm
quá, không muộn quá.
- Thời gian cung cấp nhiên liệu phải đúng theo yêu cầu chế độ động cơ.
- Đối với động cơ diesel
+ Áp suất nhiên liệu phun vào buồng đốt phải đúng quy định, phải đủ lớn để
tạo sương tốt và có sức xuyên tốt, tạo điều kiện hoà trộn tốt với khí nén trong
xilanh.
+ Nhiên liệu phải được phun ở trạng thái tơi sương (càng tơi sương càng
tốt), hình dáng tia nhiên liệu phải phù hợp với buồng đốt tương đối đồng đều,
hoà trộn tốt với khí nén.
+ Quá trình phun phải dứt khoát, không bị nhỏ giọt lúc bắt đầu và lúc kết
thúc phun.

2.3.3- Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn có chức năng cung cấp dầu đến các bề mặt chuyển động
tương đối với nhau nhằm làm giảm lực ma sát và hao mòn. Ngoài ra hệ thống
dầu bôi trơn còn có nhiệm vụ làm mát, rửa sạch bề mặt các chi tiết và chống ô
xy hóa bề mặt các chi tiêt.
Các thiết bị trong hệ thống phải đơn giản, dễ tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh,
dễ tự động hóa….
Các phương pháp bôi trơn: hơi dầu, vung toé dầu, áp suất.
Đa số động cơ đốt trong hiện nay được trang bị hệ thống bôi trơn cưỡng bức
(áp suất) . Hệ thống này dùng bơm dầu nén dầu đến áp suất 1.5 - 8 bar, rồi cung
cấp vào mạch dầu chính của động cơ, từ mạch dầu chính dầu được chuyển đến
các bề mặt cần bôi trơn: Cổ chính, cổ biên trục khuỷu, cam, mặt gương xi lanh,
v.v.
2.3.4- Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát có chức năng giải nhiệt từ các chi tiết nóng của động cơ
(piston, xi lanh, nắp xi lanh, xupap, v.v.) để chúng không bị quá tải về nhiệt. Hệ

20


thống bôi trơn còn có chức năng thứ hai là duy trì nhiệt độ của dầu bôi trơn
trong một phạm vi nhất định để đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu bôi trơn.
Môi chất làm mát là chất có vai trò trung gian trong việc truyền nhiệt từ các
chi tiết nóng của động cơ ra ngoài. Môi chất làm mát có thể là dầu, nước, không
khí, hoặc là một dung dịch đặc biệt.
2.3.5- Hệ thống khởi động
Động cơ đang ở trạng thái dừng, để nó có thể bắt đầu hoạt động cần phải
dùng một nguồn năng lượng bên ngoài nào đó lai động cơ đến một tốc độ quay
khởi động (nkđ), đó là tốc độ quay nhỏ nhất mà vận tốc trung bình của piston đạt
đến giá trị Cm cần thiết để nhiên liệu có thể tự bốc cháy và động cơ có thể làm

việc.
Có nhiều phương pháp khởi động động cơ diesel. Khởi động bằng tay, khởi
động bằng động cơ điện, khởi động bằng những động cơ xăng phụ, khởi động
bằng không khí nén. Khởi động bằng không khí nén là phương pháp chủ yếu
của động cơ diesel tàu thuỷ.
Điều kiện để động cơ có thể khởi động bằng khí nén khi piston ở bất kỳ vị
trí nào chỉ có thể thực hiện được với động cơ có nhiều xilanh. Cụ thể động cơ 4
kỳ thì ít nhất phải có 6 xi lanh và động cơ 2 kỳ ít nhất có 4 xilanh.
3. Nguyên lý hoạt động
Mục tiêu:
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ và 4 kỳ, ưu khuyết điểm
của từng loại. Phân loại được động cơ đốt trong theo các đặc trưng cơ bản của
nó.
3.1 Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý làm việc như sau:
Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xi lanh của động cơ đốt
trong.
Khi nhiên liệu lỏng, hay thể khí được đưa dưới dạng hơi sương vào trong
xilanh động cơ và bốc cháy ( Tự cháy do nén đến áp suất và nhiệt độ tự bốc
cháy của nó, hoặc bị đốt cháy cưỡng bức nhờ nguồn lửa là Bugi), sản vật cháy
có áp suất và nhiệt độ rất cao tiến hành quá trình giãn nở, tác dụng lực lên mặt
trên của đỉnh piston đẩy piston chuyển động tịnh tiến đi xuống.
Có nhiều loại động cơ đốt trong khác nhau, một phần sử dụng các chu kỳ
tuần hoàn khác nhau. Tuy vậy tất cả các động cơ đốt trong đều lặp lại trong một
chu trình tuần hoàn chu kỳ làm việc bao gồm 4 bước: Nạp, Nén, Nổ (đốt) và Xả.
Xả và Nạp là hai bước dùng để thay khí thải bằng khí mới. Nén và Nổ dùng để
biến đổi năng lượng hóa học (Đốt hỗn hợp không khí và nhiên liệu) thông qua
nhiệt năng (nhiệt độ) và thế năng (áp suất) thành năng lượng cơ (động năng)
trong chuyển động quay của trục khuỷu.
1. Trong kỳ thứ nhất (Nạp -Xu páp nạp mở, Xu páp xả đóng) hỗn hợp không

khí và nhiên liệu được "Nạp" vào xi lanh trong lúc piston chuyển động đi xuống.

21


2. Trong kỳ thứ hai (Nén – hai Xu pap đều đóng) piston nén hỗn hợp khí
trong xi lanh khi chuyển động đi lên. Ở cuối kỳ thứ hai (khi piston đến điểm
chết trên) hỗn hợp khí được đốt cháy, trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh
lửa, trong động cơ diesel bằng cách tự bốc cháy.
3. Trong kỳ thứ ba (Nổ (tạo công) – các Xu páp vẫn tiếp tục được đóng)
hỗn hợp khí được đốt cháy mãnh liệt. Vì nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất của hỗn
hợp khí tăng đẩy piston chuyển động đi xuống. Chuyển động tịnh tiến của piston
được chuyền bằng tay biên đến trục khuỷu và được biến đổi thành chuyển động
quay.
4. Trong kỳ thứ tư (Xả - Xu páp nạp đóng, Xu páp xả mở) piston chuyển
động đi lên đẩy khí từ trong xi lanh qua ống xả ra môi trường.
Chuyển động của piston ở kỳ thứ nhất, hai và bốn là nhờ vào năng lượng
được tích trữ bởi bánh đà lắp ở đầu trục khuỷu trong kỳ thứ ba (Thì sinh công).
Một động cơ bốn kỳ vì thế có góc quay là 720 độ tính theo góc quay của trục
khuỷu tức là khi trục khuỷu quay 2 vòng thì mới có một lần sinh công. Có thêm
nhiều xy lanh thì năng lượng đốt được đưa vào nhiều hơn trong hai vòng quay
của trục khuỷu sẽ làm cho động cơ chạy êm hơn.
Do trong lúc khởi động chưa có đà nên trục khuỷu phải được quay từ bên
ngoài bằng một thiết bị khởi động như dây (máy cưa, động cơ của ca nô), cần
khởi động (mô tô), tay quay khởi động ở các ô tô cổ hay bằng động cơ điên
như ở các mô tô và ô tô hiện đại hoặc bằng gió nén như các động cơ tầu thủy.

Hình 1.14. Nguyên lý hoạt động động cơ đốt trong 4 kỳ
1- trục khuỷu, 2-biên, 3-piston, 4-sơ mi xi lanh, 5-cửa hút, 6-xu páp hút,
7- xu páp xả, 8- cửa xả, 9- nấm xu páp

Việc thay thế khí thải bằng hỗn hợp khí mới được điều khiển bằng trục cam.
Trục cam này được liên kết với trục khuỷu, quay có giảm tốc 1: 2 đối với động
cơ 4 kỳ, để đóng và mở các Xu páp trên nắp xi lanh của động cơ. Thời gian trục
khuỷu đóng và mở các Xu páp được điều chỉnh sao cho Xu páp nạp và Xu páp
xả được mở cùng một lúc trong một thời gian ngắn khi chuyển từ thì xả sang kỳ
nạp. Khí thải thoát ra với vận tốc cao sẽ hút khí mới vào buồng đốt nhằm nạp
khí mới vào xi lanh tốt hơn và tăng áp suất cháy.
Động cơ hai kỳ là một động cơ đốt trong cũng được chế tạo theo kiểu động
cơ có piston đẩy. Khác với động cơ bốn kỳ, hai kỳ cần thiết để tạo ra năng lực
được hoàn thành trong một vòng quay của trục khuỷu. Một kỳ là chuyển động
22


của piston từ một trạng thái tĩnh theo một hướng về trạng thái tĩnh mới (chuyển
động từ một điểm chết này về đến điểm chết kia). Trục khuỷu hoàn thành nửa
vòng quay trong một kỳ. Loại động cơ diesel hai kỳ đang được sử dụng rộng rãi
trên tàu thủy, tàu hỏa và các máy phát điện, loại động cơ xăng thường sử dụng
trong các loại xe ôtô nhỏ có dung tích 50-750 cm3, như xe máy, máy cắt
cỏ và máy cưa….
Chu trình của động cơ hai thì:

Hình 1.15. Sơ đồ hoạt động động cơ 2 kỳ

Kỳ 1: Tạo công và nén khí
 Piston bắt đầu sắp vượt qua điểm chết trên. Bộ phận đánh lửa đốt hỗn hợp
trong buồng đốt phía trên piston, nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt
tăng. Đẩy Piston đi xuống và qua đó tạo ra công cơ học.
 Trong phần không gian ở phía dưới piston (các te máy - khoang quét), khí
mới vừa được hút vào sẽ bị nén lại bởi chuyển động đi xuống của piston

 Trong giai đoạn cuối khi piston đi xuống, lỗ thải khí và ống dẫn khí được
mở ra. Hỗn hợp khí mới đang bị nén dưới áp suất chuyển động từ khoang nén
dưới piston qua ống dẫn khí đi vào xy lanh đẩy khí thải qua lỗ thải khí ra ngoài.
Kỳ 2: Nén và hút
 Trong khi piston đi lên, lỗ thải khí và ngay sau đó là ống dẫn khí được
đóng lại.
 Khi piston vẫn tiếp tục chuyển động đi lên, hỗn hợp nhiên liệu và không
khí trong xi lanh tiếp tục bị nén lại và ngay trước khi piston đạt đến điểm chết
trên thì được đốt cháy.
 Trong khoang quét khí ở phía dưới piston khí mới được hút vào qua ống
dẫn.
3. 2. Phân loại
Động cơ đốt trong có thể phân theo các đặc trưng cơ bản sau đây :
3.2.1 Theo quy trình nhiệt động lực học
23


- Động cơ đốt trong có chu trình cấp nhiệt đẳng tích. Đây là các động cơ
chạy nhiên liệu nhẹ như động cơ xăng, động cơ máy bay, ôtô
- Động cơ đốt trong có chu trình có quá trình cháy vừa đẳng tích, vừa đẳng
áp. Đây là quá trình của động cơ diesel
3.2.2 Theo cách thức hoạt động
- Động cơ bốn kỳ là loại động cơ để hoàn thành một chu trình công tác thì
piston thực hiện 4 hành trình hoặc trục khuỷu phải quay 2 vòng.
- Động cơ 2 kỳ là loại động cơ để hoàn thành một chu trình công tác thì
piston thực hiện 2 hành trình hoặc trục khuỷu phải quay 1 vòng.
3.2.3 Theo phương thức làm mát
 Động cơ được làm mát bằng nước.
 Động cơ được làm mát bằng không khí.
 Động cơ được làm mát bằng dầu nhớt (Động cơ Elsbett).

 Động cơ Kết hợp giữa làm mát bằng không khí và dầu nhớt.
3.2.4 Theo nhiên liệu sử dụng
Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng loại nhẹ (xăng, cồn, benzen, dầu hoả ...)
và chạy bằng nhiên liệu lỏng loại nặng (Dầu mazút, Dầu Diesel).
Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí (Khí thiên nhiên, Khí nén, Khí lỏng, Khí
ga).
Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí lỏng (Trong đó nhiên liệu chính là khí,
nhiên liệu làm mồi là lỏng) - Động cơ gazo Diesel.
Động cơ chạy bằng nhiều loại nhiên liệu: Tức là động cơ có thể chạy bằng
nhiều loại nhiên liệu lỏng khác nhau từ nhẹ đến nặng.
3.2.5 Theo cách tạo hỗn hợp không khí và nhiên liệu
 Tạo hỗn hợp bên ngoài : Nhiên liệu và không khí được hòa vào nhau ở
ngoài xi lanh, sau đó được đưa vào xi lanh và nén lại. Đại diện đặc trưng cho
loại này là động cơ xăn có bộ chế hoà khí . Nếu nhiệt độ động cơ quá cao, thời
điểm đánh lửa quá sớm thay vì tự bốc cháy hỗn hợp này có thể gây ra nổ không
kiểm soát được làm giảm công suất và gây hư hại cho động cơ. Trong lúc được
nén lại nhiên liệu phải bốc hơi một phần để có thể cháy rất nhanh ngay sau khi
đánh lửa,
 Tạo hỗn hợp bên trong: Chỉ có không khí được đưa vào và nén lại trong
xi lanh, nhiên liệu được phun vào sau đó. Do không có nhiên liệu nên không xảy
ra việc tự cháy vì thế mà có thể tăng hiệu suất bằng cách tăng áp suất nén nhiều
hơn. Đánh lửa bằng cách tự bốc cháy (Động cơ diesel) hay bằng bộ phận đánh
lửa (Động cơ Otto có bộ phận phun nhiên liệu trực tiếp, và ở các động cơ có thể
dùng nhiều loại nhiên liệu khác nhau). Sau khi được phun vào nhiên liệu cần
một thời gian nhất định để bốc hơi vì thế thời gian cháy bị trì hoãn.
3.2.6 Theo phương pháp đốt cháy nhiên liệu
Động cơ đốt cháy cưỡng bức: Động cơ trong đó khí hỗn hợp công tác được
đốt cháy bằng một nguồn lửa bên ngoài (tia lửa điện) tại một thời điểm nhất
định: Động cơ xăng, Động cơ gas.
24

Động cơ tự cháy: Động cơ trong đó nhiên liệu được đưa vào xilanh ở cuối
quá trình nén, mà nhiên liệu tự bốc cháy trong không khí nóng và áp suất cao Động cơ Diesel.
Trong thực tế hiện nay động cơ Diesel được áp dụng rộng rãi làm động cơ
tàu thuỷ và một số lĩnh vực khác trong giao thông vận tải.
Động cơ đốt cháy hỗn hợp: (Động cơ gazo Diesel) trong đó nhiên liệu lỏng
tự cháy làm mồi để đốt cháy cưỡng bức hỗn hợp khí (Khí ga + Không khí).
3.2.7 Theo hình dáng động cơ và số xilanh
◊ Theo số xi lanh :
- Động cơ một xi lanh.
- Động cơ nhiều xi lanh.
◊ Theo cách phân bố xi lanh :
- Động cơ có xi lanh thẳng đứng.
- Động cơ có xi lanh nằm ngang.
- Động cơ có xi lanh hai hàng song song hay chữ V.
- Động cơ có xi lanh hình sao.
- Động cơ có piston đối đỉnh.
3.3. So sánh động cơ xăng ,diesel
3.3.1 So sánh động cơ xăng, Diesel
Nếu xét về ưu nhược điểm thì mỗi loại động cơ đều có những ưu nhược
điểm riêng, tùy vào nhu cầu và mục đích sử dụng của mỗi người.
So sánh về tính hiệu quả
Động cơ Diesel có một số ưu và nhược điểm so với động cơ xăng :
Ưu điểm :
- Hiệu suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng.
- Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng.
- Hiệu suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ
xăng.
- Nhiên liệu Diesel không bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây

nguy hiểm.
- Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì không có bộ đánh lửa và bộ chế hoà
khí.
Nhược điểm :
- Cùng một công suất thì động cơ Diesel có khối lượng nặng hơn động cơ
xăng.
- Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun được
chế tạo rất tinh vi, đòi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm.
- Tỉ số nén cao đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắp
xylanh… phải tốt.
- Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng. Nhưng cho mômen
xoắn cao hơn, do đó lực kéo lớn hơn nhưng tốc độ thấp hơn.
Các yếu tố trên là nguyên nhân động cơ Diesel có độ bền cao hơn động cơ
xăng. Tuy nhiên, đây cũng là các yếu tố khiến giá thành của động cơ Diesel cao
hơn động cơ xăng.
25