Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

2. PHÂN TÍCH ĐẶC
ĐIỂM CHUNG
CỦA ĐỘNG CƠ CHON
THAM KHẢO.
Dựa vào thông số
kỹ thuật của động cơ đề
cho, qua thời gian tìm
kiếm và tra cứu thông
số kỹ thuật của nhiều
động cơ, em tìm được
động cơ HYUNDAI D4FA có thông số kỹ thuật gần giống với động cơ đề yêu cầu.
SVTH: Lớp 10C4B Trang 1
DESCRIPTION 1.1D(D3FA) 1.5D(D4FA)
DISPLACEMENT(cc) 1,120 1,493
BORE X STROKE(mm) 75X84.5 75X84.5
MAX. POWER (ps/rpm) 75/4,000 110/4,000
MAX. TORQUE (kg.m/rpm) 15.5/2,000 24/2,000
DIMENSION (mm)
LENGTH 394 479
WIDTH 587 587
HEIGHT 644 634
WEIGHT IN DRY(kg) 140.4 157
CYCLE 4 4
NO. OF CYLINDER 3 4
CYLINDER ARRANGEMENT IN-LINE IN-LINE
FIRING ORDER 1-3-4-2 1-3-4-2
COMPRESSION RATIO 17.8 17.8
ASPIRATION VGT VGT
ALTERNATOR(V-A) 12-90 12-90

α2 53 34
Mở sớm xupap thải
α3 42 46
Đóng muộn xupap thải
α4 10 4
Hệ thống nhiên liệu CRDI
CRDI
Hệ thống bôi trơn
Cưỡng bức cácte
ướt
Cưỡng bức cácte
ướt
Hệ thống làm mát
Cưỡng bức, sử
dụng môi chất
lỏng
Cưỡng bức, sử
dụng môi chất
lỏng
Hệ thống nạp
Turbo Charger
Intercooler
Turbo Charger
Intercooler
Hệ thống phối khí 16valve -,DOHC 16valve -,DOHC
Động cơ HYUNDAI D4FA lắp trên xe Hyundai Getz, Hyundai Accent, đây là
các loại xe của Hyundai, một hãng sản xuất xe của Hàn Quốc. Động cơ HYUNDAI
D4FA là động cơ 4 xi lanh được bố trí thẳng hàng, cơ cấu phân phối khí sử dụng trục
cam kép đặt trên nắp máy (DOHC) với 16 xupap, gồm bốn xupap cho mỗi xylanh, hai
xupap nạp và hai xupap thải. Đây là loại động cơ điesel tăng áp sử dụng hệ thống phun

3
51
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
2.2.2. PISTON - THANH TRUYỀN.
Hình 2.3. Piston thanh truyền HYUNDAI D4FA
1. Piston; 2.Thanh truyền; 3.Bạc lót đầu to thanh truyền;
4.Nắp đầu to; 5.Bu lông đầu to
2.2.2.1. NHÓM PISTON
Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong. Trong quá trình làm việc,
ngoài chức năng dẫn hướng, piston là chi tiết trực tiếp tiếp nhận lực khí thể sinh ra
trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, làm việc trong môi trường có nhiệt độ rất cao và ma
sát mài mòn lớn, lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây
nên ứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong piston, do làm việc ở môi trường có nhiệt
độ cao nên piston dễ bị mài mòn do không được bôi trơn đầy đủ. Piston có nhiệm vụ
quan trọng như sau:
Tiếp nhận lực khí thể và truyền cho thanh truyền (trong quá trình cháy và giản nở),
để làm quay trục khuỷu nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏi xilanh trong
quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp. Trong động cơ
SVTH: Lớp 10C4B Trang 5
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
hai kỳ, piston có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụ đóng mở lỗ lỗ quét và lỗ
thải. Ngoài ra, piston còn có chức năng dẫn hướng chuyển động trong xylanh.
Trên piston còn có các xéc măng, nhiệm vụ chính của các xéc măng này là đảm
bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt xuống các te và
ngăn không cho dầu nhờn từ các te sục lên buồng cháy.
Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:
Secmăng Điều kiện tiêu chuẩn
số 1 0,20 đến 0,35mm
số 2 0,35 đến 0,50mm
dầu 0,20 đến 0,40mm

6
1
2
4 3
5
5
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
2.2.3.TRỤC KHUỶU- BÁNH ĐÀ
Hình 2.6. Kết cấu trục khuỷu bánh đà
1-Chốt khuỷu; 2-Lỗ dầu; 3-Má khuỷu; 4-Cổ trục chính;5-Bánh đà; 6-Bạc lót cổ trục
Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, thường được gọi là
cốt máy. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua
thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục
khuỷu để đưa công suất ra ngoài .Trạng thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng. Trong
quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (quán tính
chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay) những lực này có trị số rất lớn
thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập rất mạnh. Việc cân bằng trục
khuỷu cũng rất quan trọng. Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây ra hao mòn lớn
trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.
Trục khuỷu động cơ D4FA là trục khuỷu được chế tạo liền truc, là dạng trục
khuỷu đủ với 5 cổ trục chính, 4 cổ khuỷu, 8 má khuỷu. Kết cấu của một trục khuỷu
gồm có : Cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng. Ngoài ra trên trục khuỷu còn
SVTH: Lớp 10C4B Trang 8
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
có đường ống dẫn dầu bôi trơn, chốt định vị, các bánh răng dẫn động trục cam, bơm
đầu bôi trơn và puly dẫn động quạt gió, máy nén khí.
Đầu trục khuỷu được lắp bộ giảm dao động xoắn và các bánh răng dẫn động bơm
dầu bôi trơn, bơm cao áp và puly dẫn động các cơ cấu phụ như quạt gió, máy nén. Bộ
giảm dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do các mômen kích thích trong
hệ trục khuỷu do đó dập tắt dao động gây ra bởi các mômen đó.

1-cuộn solenoid ; 2-Bộ góp; 3-Lõi thép;4-Khớp li hợp.
2.3.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D4FA
Động cơ D4FA có hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng kín.Tuần hoàn
cưỡng bức bao gồm: Áo nước xi lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt,
quạt gió và các đường ống dẫn nước. Hệ thống làm mát sử dụng nước nguyên chất có
pha chất phụ gia chống gỉ. Két làm mát lắp trên phía đầu xe, két làm mát có đường
nước vào từ van hằng nhiệt và có đường nước ra đến bơm, trên két nước có các giàn
ống dẫn nước gắn cánh tản nhiệt.
Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu. Quạt gió được
dẫn động bằng động cơ điên riêng.
SVTH: Lớp 10C4B Trang 10
2
1
1
3
2
4
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ D4FA
1.Thùng chứa nước mát; 2.Lưới tản nhiệt; 3.Giá lắp lưới tản nhiệt;
4. Ống nước trên; 5. Ống nước dướ; 6.Ống đầu làm mát ;7.Quạt làm mát;
8.Giá gắng quạt; 9.Mô tơ quạt làm mát; 10-Bơm nước; 11-Puly bơm
2.3.3. HỆ THỐNG XẢ.
Khí xả được thải ra ngoài môi trường qua ống xả.
Hệ thống xả gồm: ống góp xả và ống xả nối với nhau bằng khớp cầu. Trên ống xả
có các bộ trung hòa khí xả để làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô
cacbon) và NOx (Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vô hại (H2O, CO2, N2) khi luồng
khí xả đi qua, với các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra ngoài môi
trường không độc hại đối với sức khỏe con người.
SVTH: Lớp 10C4B Trang 11

SVTH: Lớp 10C4B Trang 13
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
nhiên liệu hiện đại CRDI là hệ thống phun nhiên liêu trực tiếp dùng ống dẫn chung và
được điều khiển bởi ECU.
Hình 2.12. Hệ thống nhiên liệu.
1-Ống phân phối; 2-Đường dầu đến vòi phun; 3-Vòi phun; 4-Đường dầu hồi;
5-Đường dầu đến bơm; 6-Thùng dầu; 7-Lọc dầu thô; 8-Nắp thùng dầu;
9-Van kiểm tra; 10-Lọc tinh;11- Van 1 chiều; 12-Bơm cao áp.
3. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
HỆ THỐNG BÔI TRƠN.
3.1. Yêu cầu, công dụng và phân loại:
3.1.1. Công dụng:
Hệ thống bôi trơn của dộng cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa dầu đến các bề mặt ổ
trục ma sát, đồng thời lọc sạch các tạp chất lẫn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các
bề mặt ma sát và làm mát dầu nhờn để bảo đảm tính năng lý hoá của nó.
3.1.2. Yêu cầu:
-Phải cung cấp đủ lượng dầu bôi trơn tới các bề mặt làm việc với áp suất cao nhằm
đảm bảo quá trình bôi trơn ma sát ướt các bề mặt làm việc cần thiết.
-Phải có thiết bị lọc nhằm lọc sach dầu nhờn khỏi bụi bẩn và các hạt mài kim loại.
SVTH: Lớp 10C4B Trang 14
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
-Phải có thiết bị làm mát dầu nhờn nhằm giữ nhiệt độ dầu nhờn ở nhiệt độ quy
định.
-Hệ thống bôi trơn làm việc an toàn, hiệu quả cao.
-Công suất tiêu hao cho hệ thống bôi trơn nhỏ.
-Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ bền cao, dễ bảo dưỡng, sửa chữa.
-Tính kinh tế cao.
3.1.3. Phân loại hệ thống:
+Dựa vào phương pháp bôi trơn ta có các loại sau:
-Bôi trơn bằng phương pháp vung té: phương pháp này thường dùng trong các

Một phần dầu (khoảng 15÷ 20%) lượng dầu bôi trơn do bơm cung cấp đi qua bầu lọc
tinh 5 rồi trở về lại cácte.
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt.
1- Đồng hồ áp suất; 2- Đường dầu chính; 3- Đường dầu lên chốt khuỷu;
4- Trục khuỷu; 5- Bầu lọc tinh; 6- Két làm mát dầu nhờn; 7- Van hằng nhiệt;
8- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 9- Cácte; 10- Phao hút dầu; 11- Bơm dầu;
12- Van an toàn của bơm; 13- Bầu lọc thô;
14- Van an toàn của hệ thống bôi trơn.
3.2. Công dụng của dầu nhờn:
Trong hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong sử dụng dầu nhờn để giảm ma sát
cho các ổ trục, tải nhiệt lượng do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, bảo vệ các bề mặt chi tiết
trong động cơ không bị gỉ, làm kín các bề mặt chi tiết nhất là bề mặt piston xi lanh, tẩy
rửa các bề mặt khỏi các hạt mài kim loại.
SVTH: Lớp 10C4B Trang 16
11
14
13
1
10
9
8
2
7
6
4
3
5
12
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
-Bôi trơn các bề mặt chi tiết, làm giảm tổn thất ma sát: dầu nhờn đóng vai trò chất

3.3.1.1. Kết cấu
SVTH: Lớp 10C4B Trang 17
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
Hình 3.2: Bầu lọc thấm
1- vỏ bầu lọc; 2- đường dầu ra; 3- phần tử lọc; 4- trục bầu lọc; 5- đệm làm kín;
6- lò xo ép; 7- nắp bầu lọc; 8- đường dầu ra; 9 – vít xả cặn.
Vỏ bầu lọc 1 được lắp với thân máy bằng các bulon, nắp vỏ 7 được cố định trên vỏ
1 bằng bulon số 4. Bu lon số 4 đồng thời làm làm trục bầu lọc cố định lõi lọc số 3, để
làm kín không gian phía trong lơi lọc, ngăn cách không gian phía trong và phía ngoài
lơi lọc, người ta sử dụng các đệm làm kín số 5. Vít xã cặn số 9 có công dụng các cặn
bẩn và nước đọng lại phía dưới trong quá t”nh làm việc. Lò xo ép số 6 ép lưới lọc trên
vỏ của nó, đồng thời tránh được sự rung xóc trong quá t”nh làm việc. Phần tử lọc số 3 là
một ống hình dạng gấp nếp được gia công lỗ lọc dầu kích thước lỗ không lớn lắm
khoảng
06,005,0
÷=
δ
(mm), vật liệu chế tạo bằng hợp kim đồng, có khả năng chống
ăn mòn cao, ngày nay ngoài dạng kết cấu lưới lọc đã được giới thiệu như trên các người
SVTH: Lớp 10C4B Trang 18
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
ta cũng chế tạo lưới lọc bằng các loại vật liệu khác như kim loại gốm hay lưới lọc bằng
lưới thép được gia công hình trụ có tính chống ăn mòn cao.
Một số lưới lọc kiểu cũ được chế tạo bằng các tấm hợp kim đồng được gia công lỗ
sau đó ghép lại thành lưới lọc. Tuy nhiên ngày nay để tăng tính năng công nghệ của các
lưới lọc, sản xuất theo dây chuyền có khả năng tự động hoá cao hơn các lưới lọc được
chế tạo hình trụ chỉ có một phần tử lọc. Vì vậy mà giá thành hạ, đơn giản trong lắp ráp
sửa chữa.
3.3.1.2. Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn được dẫn vào bầu lọc thông qua đường số 2 và chứa đầy trong không

Dầu nhờn đi vào bầu lọc qua đường dầu số 2 khi đi vào bầu lọc nhờ có cốc 13 vận
tốc của dòng dầu giảm xuống dầu sau khi đi vào thân rô to được các ống dẫn 6 dẫn dầu
đi ra bầu lọc qua vòi phun số 18. Tia dầu phun qua lỗ sinh ra mô men quay làm quay rô
SVTH: Lớp 10C4B Trang 20
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
to. Rô to quay tạo ra lực li tâm làm li tâm các hạt mài bám dính lên thành bên trong nắp
rô to số 5. Dầu sạch phía bên trong gần trục ro to được lọc sạch tiếp tục theo ống dânc
dầu 6 phun ra qua vòi phun 18 qua đường dẫn dầu ra 1 rơi xuống các te.
Đối với loại bầu lọc li tâm hiện tượng tắc bầu lọc không xảy ra đồng thời trong quá
trình phun tia dầu ra khỏi lỗ phun tạo mô men quay rô to với vận tốc n >4500 (vòng
/phút) lực li tâm lớn có tác dụng lọc hiệu quả dầu nhờn hiệu quả hơn. Trở lực của bầu
lọc li tâm không đáng kể.
3.4. Bơm dầu nhờn:
3.4.1. Công dụng, yêu cầu của bơm dầu nhờn.
3.4.1.1. Công dụng.
Bơm dầu nhờn có nhiệm vụ cung cấp một lượng dầu nhờn liên tục dưới áp suất
cao tới các bề mặt ma sát để bôi trơn, làm mát, và tẩy rửa các bề mặt ma sát.
3.4.1.2. Yêu cầu.
-Phải cung cấp lưu lượng dầu thích hợp tới các bề mặt ma sát
-Bơm phải cung cấp một lượng dầu nhờn đồng đều theo thời gian.
-Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bảo dưỡng sửa chữa, có độ bền cao, chịu được mài
mòn rung xóc, tính kinh tế cao.
2
Hình 3.4. bánh răng dùng trên động cơ D4FA
1- Bánh răng chủ động; 2- Bánh răng bị động.
Bơm dầu nhờn sử dụng trên động cơ D4FA là loại bơm bánh răng một cấp với
nguyên lý làm việc như sau:
Bơm bánh răng làm việc nhờ vào bánh răng dẫn động trên trục chủ động. Bánh
răng chủ động được lắp cố định trên trục chủ động nhờ mối ghép then.
Khi trục chủ động 2 được trục khuỷu dẫn động thông qua bánh răng dẫn động.

Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG
3.6.1.Tính toán ổ trượt:
Khi tính toán ổ trượt của các động cơ đốt trong( thiết kế mới hoặc kiểm nghiệm động
cơ đã có) thường phải căn cứ vào kết quả tính toán của phần động lực hoc để xác định
các lực tác dụng lên ổ trục ( ổ đầu to thanh truyền và ổ đầu to trục khuỷu). Đồng thời
phải căn cứ vào kết quả tính toán sức bền của trục khuỷu và kết quả của thiết kế bố trí
chung, ta xác định được kích thước cơ bản của ổ trục: chiều dài l và đường kính d của ổ
trục.
3.6.1.1. Các thông số hình học cơ bản của ổ trục Hình 3.6. Vị trí của trục trong ổ trục và sự phân bố áp suất thủy động lực học
trong màng dầu.
Ổ trượt của phần lớn động cơ đốt trong là ổ trượt hình trụ( ổ đầu to thanh truyền, ổ
trục khuỷu, ổ trục cam ). Trong điều kiện lý tưởng bôi trơn ma sát ướt, dưới tác dụng
của lực P và sự hình thành chêm dầu , tâm trục lệch đi 1 đoạn e và áp suất thủy động
lực học trong màng dầu phân bố như hình 2.6.
Trong đó:

21
,
ϕϕ
- Góc ứng với điểm bắt đầu chịu tải và điểm kết thúc tải của màng dầu.

∆
- Khe hở ổ trục.

dD
−=∆
ct

d
ct
= 0,72.75 = 54(mm)
vậy d
ch
= 54(mm).
Vì đường kính của trục nằm trong phạm vi(50 - 100 ) nên ta có thể lựa chọn khe hở
ổ trục nhỏ nhất theo công thức kính nghiệm sau:

∆
= 0,5.10-3dch ( Đối với ổ trục dùng hợp kim babit) .
=0,5.10-3.54 = 0,027 (mm).
δ
-Khe hở bán kính.

2/
∆=−=
rR
δ
= 0,027/2 =0,0135(mm).

Ψ
- khe hở tương đối tính trên đơn vị đường kính của ổ trục.

rd //
δψ
=∆=

=0,027/54 =0,0005
Chiều dài tương đối của ổ trục. ( l/d )