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

Trang 1 DESCRIPTION 1.1D(D3FA) 1.5D(D4FA)
DISPLACEMENT(cc) 1,120 1,493

KÝ
HIỆU

YÊU CẦU
CHỌN
HYUNDAI D4FA

Nhiên liệu Diesel Diesel
Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí i/ τ / 4/ 4/ In-line 4/ 4/ In-line
Thứ tự làm việc 1-3-4-2 1-3-4-2
Tỷ số nén 17.5 17.8
Đường kính x hành trình piston (mm x
mm) D x S 84 x 89.5
75x 84.5
Công suất cưc đại/ Số vòng quay
(kW/vg/ph) Ne / n

80/ 4400
81/4000
Góc
ph
ối khí
(độ)
Mở sớm xupap nạp
α1 12 6
Đóng muộn xupap nạp
α2 53 34
Mở sớm xupap thải
α3 42 46
Đóng muộn xupap thải

tổng dung tích xilanh 1.5l, công suất cực đại là 81kw ở vòng tua máy 4000v/ph.

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

Trang 3 Hình 2.1. Cấu tạo chung động cơ HYUNDAI D4FA
1-Vòi phun; 2-Giá kẹp vòi phun; 3-Nắp đậy; 4-Roan làm kín; 5-Máy phát điện;
6-Puly bơm nước; 7-Giá đở động cơ; 8-Căng đai; 9-Puly trục khuỷu ; 10-Then puly;
11-Cátte; 12-Lọc dầu bôi trơn; 13-Bơm nước làm mát;
14-Bơm cao áp; 15-Vỏ đậy xích cam
2.2. CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ HYUNDAI D4FA.
2.2.1. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ.
Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí. Thải sạch khí thải
khỏi xilanh và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc không khí mới vào xilanh để động cơ làm việc
liên tục. Để đảm bảo công suất cực đại của động cơ, cần phải hút càng nhiều hỗn hợp
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 4
không khí - nhiên liệu vào xilanh và thải ra càng sạch khí cháy càng tốt. Vì thế, hỗn hợp
không khí - nhiên liệu và quán tính khí cháy được tính đến trong quá trình thiết kế tăng
tối đa thời gian mở xupap.

Động cơ D4FA sử dụng cơ cấu phân phối khi kiểu DOHC gồm có 2 trục cam nằm
trên nắp máy và được dẫn động từ trục khuỷu thông qua xích và bánh răng để điều
khiển việc đóng mở xu páp nạp và xu páp xả.

Hình 2.2. Cơ cấu phân phối khí
1-Nắp cổ trục cam; 2-Truc cam; 3-Bánh răng trục cam; 4-Cò mổ; 5-Móng ngựa;

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

Trang 6
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
Dưới đây là cấu tạo piston của động cơ Hyundai D4FA

Hình 2. 4. Piston động cơ HYUNDAI D4FA
1. Xéc măng khí 2.Xéc măng dầu 3.Piston
Piston được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston lõm. Piston
có 3 rãnh xéc măng gồm 2 xéc măng khí và 1 xéc măng dầu. Trên đỉnh piston có đánh
đấu để khỏi nhầm lẫn trong quá trình lắp ráp.

1

2

3

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

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 có
6

1

2

4

3

5

5

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

Trang 9

khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 10

Hình 2.7. Kết cấu máy khởi động
1-Moto khởi động; 2-Rơle khởi động
Hình 2.8. Kết cấu bên trong máy khởi động
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.
3
2
4
1
1

2


một vai trò quan trọng trong việc làm mát.
Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống dầu
sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào
trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành
xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte.
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 13

Hình 2.11. Hệ thống bôi trơn động cơ D4FA
1-Nắp lọc dầu; 2-Lưới lọc ;3-Thân bầu lọc; 4-Đường dầu bôi trơn;
5- Catte chứa dầu bôi trơn ; 6- Cụm ống dẫn dầu và lưới lọc thô
2.3.5. HỆ THỐNG NHIÊN LIÊU.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ DIESEL trong động cơ đốt trong có nhiệm vụ
như sau: Cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định.
Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích buồng cháy. Đó là dùng chung cho
động cơ đốt trong nói chung. Còn với hệ thống nhiên liệu của động cơ D4FA của xe
HYUNDAI thì được trình bày như sau:
Hệ thống nhiên liệu của động cơ D4FA chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động
cơ hoạt động liên tục trong khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và tạp chất cơ học
lẫn trong nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế
độ làm việc qui định của động cơ, cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo
trình tự làm việc của động cơ và cung cấp vào các xy lanh động cơ đúng lúc theo một
quy luật đã định. Để đảm bảo được chức năng trên động cơ D4FA sử dụng hệ thống
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 14
nhiên liệu hiện đại CRDI là hệ thống phun nhiên liêu trực tiếp dùng ống dẫn chung và
được điều khiển bởi ECU.


động cơ một xi lanh nằm ngang hoặc thẳng đứng kết hợp bôi trơn bằng phương pháp
bôi trơn cưỡng bức. Để có thể vung té dầu nhờn được thường trên má khuỷu người ta
chế tạo đối trọng kiểu như một thìa múc dầu. Trong mỗi vòng quay của trục khuỷu thì
múc dầu đồng thời nhờ lực li tâm của chuyển động quay vung té dầu nhờn tới các bề
mặt làm việc. Các hạt dầu vung té bên trong không gian của các te và rơi tự do xuống
các bề mặt ma sát của ổ trục. Để đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các
vách ngăn bên trên ổ trục thường có các gân hứng dầu. Phương pháp này có ưu điểm
đơn giản nhưng không bảo đảm được lưu lượng dầu bôi trơn của các ổ trục nên rất ít
dùng.
-Phương pháp bôi trơn cưỡng bức: ngày nay được sử dụng ở hầu hết trên các loại
động cơ. Dầu trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới
một áp suất dầu nhất định, do đó hoàn toàn đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy
rửa các bề mặt ma sát của ổ trục.
-Phương pháp bôi trơn bằng cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu: phương pháp này
chỉ được áp dụng ở động cơ xăng cỡ nhỏ loại động cơ xăng hai kì. Vì loại động cơ này
sử dụng các te làm buồng quét khí. Hỗn hợp dầu và xăng sau khi qua bộ chế hoà khí
được xé thành các hạt nhỏ cùng với không khí tạo thành hỗn hợp. Khí hỗn hợp này
được nạp vào cácte của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xi lanh. Trong quá trình này các
hạt dầu nhờn lẫn trong khí hỗn hợp ngưng đọng và bám lên bề mặt chi tiết máy để bôi
trơn các bề mặt ma sát.
+ Dựa theo lượng dầu bôi trơn chứa trong cácte ta có các loại sau:
-Hệ thống bôi trơn cácte ướt.
-Hệ thống bôi trơn cácte khô.
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 16
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt:
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn chứa trong cácte 9 được bơm dầu 11 hút qua phao lọc 10 đến bầu lọc
thô 13 rồi theo đường dầu chính 2 để đi bôi trơn các ổ trục khuỷu, trục cam Khi dầu

2
7
6
4
3
5
12
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 17
-Bôi trơn các bề mặt chi tiết, làm giảm tổn thất ma sát: dầu nhờn đóng vai trò chất
liệu trung gian đệm giữa các bề mặt ma sát có chuyển động tương đối với nhau, làm
cho các bề mặt ma sát không tiếp xúc trực tiếp với nhau. Trong động cơ đốt trong
thường tồn tại bốn loại ma sát sau:
-Ma sát khô: xảy ra giữa hai bề mặt ma sát hoàn toàn không có dầu nhờn, các bề
mặt ma sát tiếp xúc trực tiếp với nhau như phần đỉnh piston với xi lanh.
-Ma sát nửa khô: xảy ra khi dầu nhờn ngăn cách giữa các bề mặt ma sát bị phá
hoại. Các bề mặt ma sát tiếp xúc trực tiếp cục bộ với nhau ở những vùng màng dầu bị
phá hoại như phần dầu piston tiếp xúc với xi lanh.
-Ma sát tới hạn: là trạng thái trung gian giữa ma sát khô và ma sát ướt. Khi xảy ra
ma sát tới hạn, trên bề mặt ma sát tồn tại một màng dầu rất mỏng, màng dầu này chịu
lực tác dụng của các phần tử bề mặt kim loại nên bám chặt trên các bề mặt kim loại mất
khả năng lưu động.
-Trong quá trình thực tế ma sát ổ trục thường có thể tồn tại đồng thời ba loại ma
sát: ma sát khô, ma sát ướt, ma sát nửa khô và ma sát tới hạn.
-Làm mát ổ trục: trong quá trình làm việc công do tổn thất ma sát biến thành nhiệt
năng làm cho nhiệt độ ổ trục tăng lên rất cao. Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma
sát bị nóng quá rồi xảy ra hư hỏng. Trong trường hợp này dầu nhờn đóng vai trò làm
mát ổ trục, tải nhiệt lượng do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình
thường của các ổ trục.

0.05-0.06 (mm), vật liệu chế tạo bằng hợp kim đồng, có khả năng chống
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 19
ăn mòn cao, ngày nay ngoài dạng kết cấu lưới lọc đã được giới thiệu như trên các người
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
gian phía ngoài bầu lọc, áp suất dầu do máy bơm cung cấp có tác dụng đẩy dầu qua
phần tử lọc số 3 đi vào không gian phía trong lõi lọc. Trong quá trình này các hạt mài
có kích thước lớn hơn 0.05 (mm) và nước được giữ lại phía ngoài lõi lọc, lắng cặn
xuống phía dưới lõi lọc. Dầu nhờn sau khi đi vào không gian phía bên trong lõi lọc tiếp
tục đi vào đường dầu chính bôi trơn cho các bề mặt làm việc. Sau một thời gian làm
việc lõi lọc có hiện tượng bị bẩn và dẫn tới tắc đường dầu cung cấp cho các bề mặt làm
việc dẫn tới quá tŕnh mài mòn bề mặt các chi tiết này nhanh chóng. Để khắc phục
nhược điểm này trên vỏ bầu lọc có lắp van an toàn. Khi lõi lọc bị tắc, dầu lúc này mất
khả năng thông qua. Trở lực của bầu lọc làm cho áp suất trong đường ống đẩy tăng lên,
áp lực của dầu lớn hơn lực căng. Lò xo làm cho van bi mở ra, dầu nhờn được đi tắt qua
van vào đường dầu chính cung cấp cho các bề mặt làm việc. Đối với các bầu lọc ngày
nay tuy vỏ bầu lọc giống nhau nhưng phần tử lọc có thể khác nhau. Tuy nhiên về
nguyên lý hoạt động cũng tương tự như bầu lọc thấm dùng phần tử lọc như trên.
3.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của bầu lọc li tâm:
3.3.2.1. Kết cấu bầu lọc li tâm:
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

thân của bộ làm mát dầu, làm nhiệm vụ lọc thô và lọc tinh với nguyên lý làm việc như
sau:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13 14

Hình 3.3.1. Kết cấu bầu lọc toàn phần.
1-Vỏ bầu lọc. 2- Phần lọc tinh. 3- Thân van ổn áp. 4- Tấm đệm có lỗ. 5- Tấm đệm van
ổn áp. 6- Lỗ dầu ra khỏi van. 7- Phần lọc thô. 8- Ống kim loại có lỗ. 9- Van một chiều.
10- Tấm đệm có lỗ dầu vào và ra. 11- Nắp bầu lọc. 12- Đệm kín. 13- Lỗ dầu vào bầu
lọc. 14- Lỗ dầu ra khỏi bầu lọc.
- Van một chiều có tác dụng chỉ cho dầu theo một chiều và không cho dầu theo
chiều ngược lại. Mặt khác khi động cơ không hoạt động nó tạo được áp suất dư trên
đường dầu chính, van một chiều được làm bằng cao su và co giãn được
- Vật liệu của lõi lọc là giấy cát-tông, loại lọc thấm bằng giấy còn gọi là lọc bề
mặt. Đối với phần lọc thô để tăng diện tích bề mặt lọc, người ta dùng giấy dày 0,6 mm
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Trang 22
gấy lại để đạt diện tích bề mặt 5  12 cm
2

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

Trang 23
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 khuỷu nhờ mối ghép then.
Khi trục khuỷu quay, bánh răng chủ động 1 được trục khuỷu dẫn động nên quay
theo, bánh răng chủ động 1 quay nên bánh răng bị động 2 cũng quay theo. Dầu nhờn từ
đường dầu áp suất thấp được hai bánh răng guồng sang tạo nên áp suất cao cho dòng
dầu. Trên mặt đầu của bơm có rãnh triệt áp để tránh chèn dầu khi các bánh răng ăn
khớp với nhau.
Áp suất dầu đi bôi trơn phải đảm bảo tính ổn định. Do đó, trong bơm dầu có thêm van
an toàn. Nếu áp suất trên đường dầu vượt quá giới hạn cho phép, van an toàn sẽ được mở
ra nhờ áp suất dầu. Dầu sẽ chảy một phần về đường dầu áp suất thấp.
3.5. Két làm mát dầu.
3.5.1. Công dụng, yêu cầu.
3.5.1.1. Công dụng.
Trong quá trình làm việc của động cơ nhiệt độ của dầu nhờn tăng lên không ngừng
do dầu nhờn phải làm mát ổ trục, tải nhiệt lượng sinh ra do quá trình ma sát của ổ trục
ra ngoài. Dầu nhờn tiếp xúc với các chi tiết máy có nhiệt độ cao, nhất là lượng dầu
nhờn phun ra để làm mát đỉnh piston. Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu nhờn ổn
định, giữ cho độ nhớt của dầu không đổi, đảm bảo khả năng bôi trơn, người ta dùng két