Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Cơ khí động lực
Bài giảng
Cấu tạo động cơ
Vũ Xuân Trường
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
1
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Chương 1: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ 3
1.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại 3
1.2. Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel) 3
1.3. Kết cấu và hoạt động của hệ thống phối khí 4
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÔI TRƠN 25
2.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại 25
2.2. Các phương án bôi trơn 26
2.2.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té 26
2.3. Các chi tiết chính trong hệ thống bôi trơn 29
2.4. Dầu bôi trơn 34
Chương 3: HỆ THỐNG LÀM MÁT 37
3.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại 37
3.2. Kết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát 38
39
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 46
4.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng 46
4.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel 59
s 84
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
2
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Chương 1: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ

đây giới thiệu về sơ đồ pha phối khí động cơ 4 kỳ.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
3
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Hình 1.1. Đồ thị công và sơ đồ pha phối khí của động cơ 4 kỳ.
1: Vị trí mở xuppáp nạp 4: Vị trí cuối quá trình cháy
2: VỊ trí đóng xuppáp nạp 5: Vị trí mở xuppáp thải
3’: Vị trí phun nhiê liệu; 6: Vị trí đóng xuppáp thải
3: Vị trí điểm chết trên
Các góc φ thể hiện giá trị: φ
1
: Góc mở sớm xuppáp nạp, φ
2
: Góc đóng muộn
xuppáp nạp, φ
1-2
: Toàn bộ góc mở của xuppáp nạp, φ
3
: Góc phun sớm, φ
2-3
: góc ứng
với quá trình nén, φ
3-4-5
: Góc ứng với quá trình cháy và quá trình giãn nở, φ
5
: Góc mở
sớm xuppáp thải, φ
6
: Góc đóng muộn xuppáp thải, φ
5-6

a: Nấm bằng b: Nấm lõm c: Nấm lồi d: Nấm chứa natri
Kết cấu của nấm xuppáp thường có ba loại chính sau đây:
- Nấm bằng: Ưu điểm là chế tạo đơn giản, có thể dùng cho cả xuppáp thải và
xuppáp nạp. Vì vậy đa số động cơ thường dùng loại nấm này.
- Nấm lõm: Đặc điểm là bán kính góc lượn giữa phần thân xup páp và phần nấm
rất lớn nhằm cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp, tăng được độ cứng vững
cho nấm xuppáp. Mặt dưới của nấm được khoét lõm sâu để giảm trọng lượng. Nhược
điểm là chế tạo khó và mặt chịu nhiệt của xuppáp lớn, xuppáp dễ bị quá nóng.
- Nấm lồi: Cải thiện được tình trạng lưu động của dòng khí thải. Chính vì vậy
xuppáp thải của tất cả các động cơ cường hóa đều làm theo dạng nấm lồi. Để giảm
trọng lượng của nấm lồi, người ta thường khoét lõm phía trên phần nấm. Nhược điểm
là khó chế tạo và bề mặt chịu nhiệt của nấm lớn.
b). Thân xuppáp.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
5
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Dùng để dẫn hướng xuppáp. Thân xuppáp có đường kính khoảng d
t
= ( 0,3 ÷
0,4)d
n
. Trong đó d
n
là đường kính của nấm xuppáp.
Chiều dài của xuppáp phụ thuộc vào cách bố trí xuppáp:
l
t
= (2,5 ÷ 3,5)d
n
.

).
- Một số loại đế được lắp ghép bằng ren.
Đế xuppáp thường được làm từ thép hợp kim hay gang hợp kim (gang trắng).
Chiều dày của đế nằm trong khoảng (0,08 ÷ 0,15)d
o
. Chiều cao của đế nằm trong
khoảng (0,18 ÷ 0,25)d
o
(d
o
là đường kính họng đế).
Đế xuppáp bằng thép hợp kim thường được ép vào thân máy hoặc nắp xylanh với
độ dôi 0,0015 ÷ 0,0035 đường kính ngoài của đế.
1.3.1.3 Ống dẫn hướng xuppáp.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
7
Hình 1.6. Kết cấu đế xuppáp.
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Ống dẫn hướng xuppáp nhằm tránh sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy
hoặc nắp xylanh ở chỗ lắp xuppáp.
- Xuppáp được lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng.
- Bôi trơn ống dẫn hướng và thân xuppáp có thể dùng phương pháp bôi trơn
cưỡng bức bằng dầu nhờn do bơm dầu cung cấp dưới một áp suất nhất định, bôi trơn
bằng cách nhỏ dầu vào ống dẫn hướng hoặc tiện rãnh hứng dầu để bôi trơn bằng dầu
vung té.
- Để ngăn bớt dầu nhờn, đôi khi phải nắp mũ che dầu ở phần đuôi xuppáp. Kết
cấu của các loại ống dẫn hướng
thường dùng giới thiệu trên hình
1.15.
1.3.1.4. Lò xo xuppáp.

9
Hình 1.9. Cam xuppáp.
1. Các cổ trục. 3. Bánh răng.
2. Các vấu cam. 4. Bánh lệch tâm
Hình 1.10. Trục cam
1. Đầu trục cam. 4. Cam lệch tâm bơm xăng
2. Cổ trục cam. 5. Cam bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn.
3. Cam nạp và cam thải.
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
a). Cổ trục cam:
Trục cam của cơ cấu phân phối khí dẫn động gián tiếp thường lắp trong ổ trục
trong thân máy, số cổ trục thường là:
Z= +1 hoặc Z = i + 1;
Với: i – số xy lanh.
- Để giữ cho trục cam không bị dịch chuyển theo chiều dọc trục làm ảnh hưởng
đến pha phối khí. Người ta phải dùng ổ chắn dọc trục.
+ Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh
răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay sau bánh răng dẫn động.
+ Trong trường hợp dùng bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt tại bất kì vị trí nào
trên trục cam vì trong trường hợp này trục cam không chịu lực dọc trục.
+ Ổ chắn dọc trục lợi dụng các mặt bên của của cổ trục cam tỳ lên các bích chắn
bằng thép hoặc bằng đồng để khống chế khe hở dọc trục và chịu lực chiều trục.
+ Loại ổ chắn của động cơ xăng (hình 1.20a) là một kết cấu điểm hình của ổ chắn
dọc trục cam của loại ô tô máy kéo. Ổ chắn gồm 2 mặt bích bằng thép cố định trên mặt
đầu của thân máy bằng hai bu lông 3. Một mặt của mặt bích 2 tiếp xúc với mặt bên của
cổ trục cam 5. Mặt kia cách mặt đầu của ổ bánh răng cam 1 khe hở khoảng 0,1- 0,2
mm. Trị số khe hở dọc trục này do chiều dày của vòng chắn 4 quyết định. Vòng chắn 4
lắp trên đầu trục cam và bị bánh răng cam ép sát vào mặt bên của cổ trục cam.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
10

cam tiếp tuyến và cam lõm. Ưu điểm là ma sát nhỏ và phản ánh chính xác quy luật
chuyển động nâng hạ của cam tiếp tuyến và cam lõm. Nhược điểm là kết cấu phức tạp.
c). Con đội thủy lực
Khi trục cam quay đến vị trí nâng cao con đội, thân con đội 7 và xylanh 8 được
cam đẩy lên. Dầu nhờn được chứa trong khoang dưới của piston bị lén lại, Bi 5 của
van một chiều đóng kín trên đế van của ống 4. Do đó piston 1 được đẩy lên mở xuppáp
ra. Do lực của lò xo xuppáp tác dụng lên đầu piston 1 nên trong quá trình con đội đi
lên dầu trong khoang chứa phía dưới piston 1 bị nén lại, một phần dầu sẽ rỉ ra qua khe
hở giữa piston và xylanh 8 ra ngoài. Trong quá trình xuppáp đóng, con đội đi xuống,
khi xuppáp đóng kín trên đế xuppáp con đội đi xuống vị trí thấp nhất. lúc này lỗ dầu 3
trên thân con đội trùng với lỗ dầu trên thân máy. Đồng thời lò xo 2 đẩy piston 1 đi lên
cho tới khi đầu piston chạm vào đuôi xuppáp. Do đó trong cơ cấu phân phối khí không
có khe hở nhiệt, khi piston 1 bị lò xo 2 đẩy lên, trong khoan chứa dầu phía piston có
độ chân không. Dầu nhờn đi qua lỗ 3 và ống đế van 4 đầy bị 5 mở ra bổ xung vào
khoang chứa dầu này.
Loại con đội thủy lực dùng trong cơ cấu phân phối khí loại xuppáp treo giới thiệu
trên hình 1.23b có nguyên lý làm việc tương tự.
- Ưu điểm của con đội thủy lực là có thể thay đổi tự động trị số thời gian, tiết
diện của cơ cấu phân phối khí rất có lợi trong quá trình nạp khi động cơ chạy ở tốc độ
cao.
- Nhược điểm của con đội thủy lực là: Chất lượng quá trình làm việc của con đội
thủy lực phụ thuộc vào chất lượng dầu nhờn.
1.3.1.7. Đũa đẩy:
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
12
Hình 1.14. Con đội thủy lực
1: Piston
2: Lòng dẫn hướng
3: Lồ xo
4: Van bi

thường ngắn hơn
phía bên xuppáp l
xp
tỷ số truyền :
Sở dĩ làm như vậy để làm giảm hành trình của con đội, do đó có
thể làm giảm gia tốc và lực quán tính của cơ cấu phối khí.
1.3.2. Cơ cấu điều khiển pha phối khí (hệ thống điều khiển thời điểm phối
khí VVT-I).
Thông thường thời điểm phối khí được cố định nhưng hệ thống VVT-I dùng áp
suất dầu thủy lực làm soay trục cam dẫn đến thay đổi thời điểm phối khí. Làm tăng
công suất và giảm ô nhiễm.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
14
l
xp
=1,2 ÷1,8l
c
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Hình 1.17. Hệ thống VVT-I.
a). Hoạt động của hệ thống VVT-I
- Khi ở nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp và tải nhẹ, khi tải nhẹ: Thời điểm phối khí
của trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xuppáp được làm giảm đi để làm
giảm lượng khí xả chạy ngược lại phía nạp.
- Khi tải trung bình hay ở tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng: Thời điểm phối
khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xuppáp tăng lên, thời điểm đóng xuppáp nạp
cũng được làm sớm lên.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
15
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầu đóng
1.3.3. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).
Hệ thống này dựa trên hệ thống VVT-I và áp dụng cơ cấu đổi vấu cam để thay
đổi hành trình xuppáp. Điều này cho phép đạt được công suất cao mà không ảnh
hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu cũng như ô nhiễm khí xả.

Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
18
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Hình 1.22. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp.
1.3.3.1. Cấu tạo
- Van điều khiển dầu cho VVTL-I: Van điều khiển dầu cho VVTL-I điều khiển áp
suất dầu cung cấp đến phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam.
- Trục cam và cò mổ: Để thay đổi hành trình Xuppáp trục cam có hai loại vấu
cam, vấu cam tốc độ cao và vấu cam tốc độ thấp cho mỗi xylanh. Cơ cấu chuyển vấu
cam được lắp bên trong cò mổ giữa xup páp và vấu cam. Áp suất dầu từ van điều
khiển dầu của VVT-L đến lỗ dầu trong cò mổ, và áp suất này đẩy chốt hãm bên dưới
chốt đệm. Nó cố định chốt đệm và ấn khớp cam tốc độ cao. Khi áp suất dầu ngừng tác
dụng, chốt hãm được trả về bằng lực của lò xo và chốt đệm được tự do và có thể di
chuyển tự do theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa.
1.3.3.2. Hoạt động
Trục cam nạp và xả có các vấu cam với hai hành trình khác nhau cho từng
xylanh, và ECU động cơ chuyển những vấu cam hoạt động bằng áp suất dầu.
- Tốc độ thấp và trung bình (V
đc
< 6000v/p): Van điều khiển dầu mở phía xả. Do
đó áp xuất dầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam. Chốt hãm có thể chuyển
động tịnh tiến theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa, xu páp
được dẫn động bằng vấu cam tốc độ thấp và trung bình.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường

Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
1.3.4.3. Sơ đồ bố trí các đường thải.
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
24
Hình 1.27. Sơ đồ các cách bố trí đường thải
Hình 2.1. Các dạng bôi trơn
Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÔI TRƠN
2.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại
2.1.1. Công dụng
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát để giảm
tổn thất công suất do ma sát gây ra và làm sạch các bề mặt. Ngoài ra hệ thống bôi trơn
còn có các nhiệm vụ làm mát, bao kín buồng cháy và chống ôxy hóa.
- Bôi trơn bề mặt ma sát làm giảm tổn thất ma sát.
- Làm mát bề mặt làm việc của các chi tiết có chuyển động tương đối.
- Tẩy rửa bề mặt ma sát.
- Bao kín khe hở các cặp ma sát.
- Chống ôxy hóa.
- Rút ngắn quá trình chạy rà của động cơ.
2.1.2. Yêu cầu đối với hệ thống bôi trơn
- Áp suất bôi trơn phải đảm bảo đủ lượng dầu đi bôi trơn.
- Áp suất của dầu bôi trơn trong hệ thống phải đảm bảo từ 2- 6kg/cm
2
.
- Dầu bôi trơn trong hệ thống phải sạch, không bị biến chất, độ nhớt phải phù hợp.
- Dầu bôi trơn phải đảm bảo đi đến tất cả các bề mặt làm việc của các chi tiết để bôi
trơn và làm mát cho các chi tiết.
2.1.3. Phân loại
- Bôi trơn ma sát khô: Bề mặt lắp ghép của hai
chi tiết có chuyển động tương đối với nhau mà không