Trong một số động cơ đốt trong, nhất là các động cơ cao tốc, hành trình ngắn, ng-ời ta th-ờng dùng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm để nhằm đạt 2 mục đích sau: - Giảm lực ngang N
Trang 21
ch-ơng 1
Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
1.1 động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
Trong động cơ đốt trong kiểu piston, th-ờng dùng hai loại cơ cấu trục khuỷu thanh truyền loại giao tâm là loại đ-ờng tâm chốt piston nằm trên mặt phẳng chứa đ-ờng tâm xylanh và tâm trục khuỷu ; loại lệch tâm là loại đ-ờng tâm chốt piston không nằm trên mặt phẳng chứa đ-ờng tâm xylanh ( loại lệch tâm chốt) hoặc mặt phẳng chứa đ-ờng tâm xylanh không chứa đ-ờng tâm trục khuỷu ( loại lệch tâm xylanh)
1.1.1.Qui luật động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
Nghiên cứu qui luật chuyển động tịnh tiến của piston là nhiệm vụ chủ yếu của động học để tiện việc nghiên cứu, ta giả thiết trong quá trình làm việc, trục khuỷu quay với một tốc độ góc không đổi
1 Chuyển vị của piston
Hình 1.1 giới thiệu sơ đồ của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm Từ hình 1.1
ta thấy chuyển vị x tính từ điểm chết trên (ĐCT) của piston tuỳ thuộc vào vị trí của trục khuỷu ( trị số của x thay đổi theo góc quay của trục khuỷu ) Từ hình vẽ ta có:
R là bán kính quay của trục khuỷu
là góc quay của trục khuỷu t-ơng ứng với x tính từ điểm gốc trên (ĐGT)
là góc lệch giữa đ-ờng tâm thanh truyền và đ-ờng tâm xylanh
Trang 3Đây là dạng công thức chính xác của chuyển vị piston Để tính toán trị số gần đúng của x,
ta có thể dùng công thức gần đúng Từ tam giác OCB’, ta có:
2
)sin1
(sin1
1sin
8
1sin
2
1
Bỏ các số hạng luỹ thừa bậc 4 trở lên rồi thay
trị số gần đúng của cos vào ph-ơng trình
trong bảng thống kê ở phần phụ lục
(Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong-
d d
d d
d
t x t
Trang 43
Trong đó :
sin 2 )
2 (sin
.
s m n S
v tb Trong đó S là hành trình piston, S = 2R (m)
n : là số vòng quay của động cơ (vg/phút)
Loại động cơ tốc độ thấp : v tb 3 , 5 6 , 5 (m/s)
Loại động cơ tốc độ trung bình : v tb 6 , 5 9 (m/s)
Loại động cơ tốc độ cao: v tb 9 (m/s)
3.Gia tốc của piston
Lấy đạo hàm của công thức (1-3) đối với thời gian ta có công thức tính gia tốc của piston:
d d
d d
d
t v t
4
1 arccos(
Trang 5Trong tr-ờng hợp thứ nhất, khi 0 và 0
R
j (1-6) Trị số chênh lệch tuyệt đối giữa j' và j 180 0 là:
1()
8
1(
2 2
2 2
Trang 65
4 Qui luật động học của thanh truyền
Chuyển động của thanh truyền cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là chuyển động song phẳng : đầu nhỏ chuyển động tịnh tiến, đầu to chuyển động quay Chuyển động của thanh truyền biến thiên theo quan hệ sau:
) sin arcsin(
d d
d d
d
t t
Trong đó là vận tốc góc của trục khuỷu
Do sin sin nên đạo hàm 2 vế của đẳng thức ta có:
Thay quan hệ trên vào (1-8) ta có :
ta có max hoặc max
Đạo hàm 2 vế công thức (1-9) đối với thời gian ta có công thức tính gia tốc góc của thanh truyền:
d d
d d
t tt t
(
sin )
1 (
Trang 71.2 động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm
1.2.1 Qui luật động học của piston của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm
Trong một số động cơ đốt trong, nhất là các động cơ cao tốc, hành trình ngắn, ng-ời
ta th-ờng dùng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm để nhằm đạt 2 mục đích sau:
- Giảm lực ngang N tác dụng lên xylanh do đó giảm đ-ợc độ va đập, giảm mài mòn piston, xéc măng và xylanh
- Tăng đựơc dung tích công tác của xylanh trong khi vẫn giữ nguyên đ-ờng kính D
và bán kính quay R của trục khuỷu
Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm giới thiệu trên hình 1.3 Độ lệch tâm luôn luôn lệch theo chiều quay(nằm về phía phải đ-ờng tâm xylanh) do đó cơ cấu này có nhiều điểm khác biệt về động học so với cơ cấu giao tâm
1 Vị trí điểm chết
Nh- trên hình 1.3 ta thấy khi piston lên đến điểm chết trên A’ thì tâm chốt khuỷu B trùng với A1, lệch với đ-ờng tâm xylanh một góc 1 Khi chốt piston xuống đến điểm chết dưới A’’ thì tâm chốt khuỷu trùng với A2 và lệch với đ-ờng tâm xylanh một góc 2
Do (2-1)>1800 nên ta dễ dàng rút ra kết luận là quá trình nạp lý thuyết của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm đ-ợc kéo dài
Vị trí của ĐCT và ĐCD xác định dễ dàng qua
1
và 2 Từ tam giác A’OE và A’’OE ta rút
ra :
R l
a OA
a OA
l là chiều dài thanh truyền
R là bán kính quay của trục
Trang 87
Ta có:
1 sin 1
2 2
1 S (l R) a (l R) a S
)1
1()
1
1(
Thực vậy để vế thứ 2 tồn tại, phải đảm bảo điều kiện d-ới đây:
11
3 Chuyển vị, vận tốc và gia tốc của piston
a Chuyển vị của piston
Từ hình 1.3 ta thấy khi trục khuỷu quay đi một góc , chuyển vị của piston tính từ
ĐCT A’ có thể xác định theo công thức sau:
Trang 9S S
Trong đó
) cos
1 (cos cos
1(cos)
1
1(
sin 1 cos k
Nên nếu khai triển cos theo dạng cấp số, rồi loại bỏ các số hạng có số mũ cao ta có:
2 / 1 2 2
] ) (sin 1
[(
cos k
2 2 2
2 2
2
1 sin sin
2
1sin2
cos4
14
11
= cos 2 sin
4
1 ) 2
1 4
1 1 ( 2 2k2 2 2k
Thay tất cả vào (1-12) sau khi rút gọn ta có :
(1-16)
Tuy nhiên, do hệ số k th-ờng rất nhỏ nên nếu bỏ qua các số hạng k2, ph-ơng trình
(1-14) có dạng khá đơn giản:
] sin )
2 cos 1 ( 4 ) cos 1
sin 2 (sin
k R
d
d d
d d
d v
t x t
11()
Trang 109
Lấy đạo hàm 2 vế của ph-ơng trình (1-18) đối với thời gian ta có công thức tính gia tốc piston:
) sin 2
cos (cos
d
d d
d d
d j
t v t
Do đó chuyển vị góc của thanh truyền của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm đ-ợc xác định dễ dàng theo công thức trên:
)(sin1
cos
k tt
d d
d d
t tt t
2
max
)1(
2
max
)1(
Trang 11Ch-ơng 2:
Động lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
2.1 Khối l-ợng của các chi tiết chuyển động
Khối l-ợng của các chi tiết máy của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đựơc chia làm 2 loại :
+ khối l-ợng chuyển động tịnh tiến
+ khối l-ợng chuyển động quay
D-ới đây lần l-ợt xét khối l-ợng của các mhóm chi tiết trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
1 Khối l-ợng của nhóm piston
Khối l-ợng của nhóm piston bao gồm khối l-ợng của piston, xéc măng, cần guốc tr-ợt, guốc tr-ợt…
mnp = mp + mx + mc + mg + …… (kg)
Khối l-ợng nhóm piston là khối l-ợng chuyển động tịnh tiến
2 Khối l-ợng của thanh truyền
Do thanh truyền chuyển động song phẳng : đầu nhỏ chuyển động tịnh tiến, đầu to chuyển động quay nên khi xét khối l-ợng của thanh truyền phải qui dẫn về 2 tâm: tâm
đầu nhỏ và tâm đầu to
Nói chung khi thay thế thanh truyền thực bằng các khối l-ợng t-ơng đ-ơng, bao giờ ta cũng phải đảm bảo điều kiện bảo toàn của động năng và thế năng Các ph-ơng án qui dẫn khối l-ợng của thanh truyền giới thiệu trên hình 1.4
A
G l
l 1
B B
B B
K
Hình 1.4 Các ph-ơng án qui dẫn khối l-ợng của thanh truyền
Trang 1211
Ph-ơng án (a) thay thế khối l-ợng thanh truyền bằng hệ t-ơng đ-ơng một khối l-ợng tập trung ở trọng tâm G Khi thay thế theo ph-ơng án này, khối l-ợng mtt vẫn chuyển động song phẳng, vì vậy qua tính toán ta thấy rằng nếu thay thế thanh truyền thực bằng hệ t-ơng đ-ơng một khối l-ợng thì cơ cấu trục khuỷu thanh truyền sẽ chịu tác dụng của một khối l-ợng chuyển động tịnh tiến:
m1 = mtt(
l
l
l 1) đặt tại tâm đầu nhỏ và một khối l-ợng chuyển động quay:
m2 = mtt
l
l1
đặt tại tâm đầu to
Ngoài ra cơ cấu còn chịu một mômen:
Mc =mtt tt.l1( l – l1 )
Mômen Mc đ-ợc gọi là mômen thanh truyền
Ph-ơng án (b) thay thế thanh truyền bằng hệ t-ơng đ-ơng hai khối l-ợng tập trung
ở tâm đầu nhỏ và tâm đầu to Ph-ơng án này tuy ý nghĩa vật lý rất rõ ràng nh-ng không thoả mãn đ-ợc điều kiện động năng không đổi Cụ thể là ph-ơng án chỉ thoả mãn 2 điều kiện:
(1-25)
Mômen quán tính của hệ thay thế:
G tt
tt tt
l
l m l l
l l m
1 1 12
1)) ( )( ) ( )
((
Khối l-ợng phân bố càng xa trọng tâm thì IO càng lớn hơn IG – mômen quán tính thanh truyền thực
Ph-ơng án (c) phân bố thanh truyền thành 2 khối l-ợng: một đặt ở tâm nhỏ và một
đặt ở tâm dao động con lắc K( coi thanh truyền dao động nh- một con lắc) phân bố khối l-ợng theo ph-ơng án này hoàn toàn đảm bảo điều kiên động năng không đổi
Nghĩa là:
mA + mK = mtt
mAl12 +mKl02 = IG
b-ớc qui dẫn mK về 2 tâm đầu nhỏ và tâm đầu to y nh- trong ph-ơng án (a)
l
l m
m B tt 1
Trang 13Ph-ơng án (d) phân khối l-ợng thanh truyền thành hai khối l-ợng và một mômen thanh truyền Ph-ơng án này khắc phục đ-ợc nh-ợc điểm của ph-ơng án (b) Mômen thanh truyền của hệ thay thế th-ờng có trị số Mt = IG.tt…
Ph-ơng án (e) phân bố thanh truyền thành 3 khối l-ợng để thoả mãn điều kiện
động năng và thế năng không đổi , nghĩa là :
tt G B
0)
A l m l l I
1
12 ( )Tuy nhiên cách phân bố này để mG chuyển động song phẳng nên cũng ch-a đạt yêu cầu
Tóm lại để thuận tiện cho việc nghiên cứu thiết kế, ngày nay ng-ời ta th-ờng qui dẫn khối l-ợng thanh truyền theo ph-ơng án (b): một khối l-ợng tập trung ở đầu nhỏ (m1)
và một khối l-ợng tập trung ở đầu to (m2)
Ngày nay thanh truyền ở các loại động cơ ô tô th-ờng có:
m1 = (0,275 – 0,350)mtt
3 Khối l-ợng của khuỷu trục
Để xác định khối l-ợng của trục khuỷu, ta chia trục khuỷu thành các phần nh- trên hình vẽ
Hình 1.5. Xác định khối l-ợng của khuỷu trục
Trong đó phần khối l-ợng chuyển động quay theo bán kính R là mok (phần gạch dọc trên hình 1.5 ) Phần khối l-ợng chuyển động theo bán kính là mm ( phần có gạch chéo )
Nếu đem mm qui dẫn về tâm chốt trục khuỷu bằng khối l-ợng mmr thì :
R m
Trang 1413
mr ok
2.1.1 Khối l-ợng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Nh- thế, khối l-ợng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là :
1
m m
2.1.2 Khối l-ợng chuyển động quay của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
2
m m
Trong khi thiết kế, khối l-ợng chuyển động tịnh tiến và khối l-ợng chuyển động quay th-ờng tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston Do đó các công thức (1-31) và (1-32) sẽ có dạng:
FP
l m m FP
M
m ( 1 np) ;
FP
l m m FP
Trong quá trình làm việc, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau:
- Lực quán tính của các chi tiết chuyển động
- Lực của môi chất khí bị nén và khí cháy giãn nở tác dụng trên đỉnh piston( lực khí thể)
Trang 15chiều quay xuống(h-ớng tâm trục khuỷu) Vòng xét dấu của lực quán tính cấp 1 và cấp 2 giới thiệu trên hình 1.6 Trong đó vectơ biên độ c có trị số:
2
mR
cvéc tơ c quay quanh o với tốc độ góc Vì vậy trong phạm vi 0 0
360
270
tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 có trị số âm Trong phạm vi 0 0
270
của vectơ c quay xuống, lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 có trị số d-ơng
T-ơng tự nh- trên, vectơ biên độ của lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 2 c
quay với tốc độ góc 2 Trong phạm vi 0 0
Hình 1.6 Vòng xét dấu của lực quán tính cấp 1 và cấp 2
Hình chiếu của vectơ biên độ trên trục hoành không có ý nghĩa
Lực quán tính chuyển động quay có trị số không đổi :
const R
Trang 1615
Vì vậy lực khí thể tác dụng trên đỉnh piston:
)(4
2
MN
D P
Hình 1.7 Biến thiên của lực khí thể theo góc của động cơ 4 kỳ
2.2.2 Mô men tác dụng lên cơ cấu TKTT
1.Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
Lực tác dụng trên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể:
P P ktP j (MN) (1-36) Lực P tác dụng trên chốt piston và đẩy thanh truyền Sơ đồ hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ 1 xylanh giới thiệu trên hình 1.8
Phân lực P thành 2 phân lực : lực Ptt tác dụng theo đ-ờng tâm thanh truyền và lực ngang N tác dụng trên ph-ơng thẳng góc với đ-ờng tâm xylanh:
Ta có : P NP tt (1-37)
Trang 17Từ hình 1.8 ta có :
cos
cos
)
) cos(
P tt Z
cos
)
tính theo và đ-ợc thống kê trong bảng phụ lục (Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong – ĐHBKHN)
Lực quán tính chuyển động quay Pk tác dụng trên chốt khuỷu
const R
P RM
cos
)sin(
Trong đó A là khoảng cách từ lực N đến tâm trục khuỷu
Mômen MN ng-ợc chiều với M và tác dụng lên bulông bệ máy
Mômen cản MC và mômen quán tính khi gia tốc các chi tiết quay(J o) vì vậy
o
C J M
Trang 1817
Trong cơ cấu trục khuỷu thanh
truyền lệch tâm quan hệ giữa góc và
xác định theo (1.9) còn các công thức tính
lực và mômen của hệ lực tác dụng trên cơ
cấu lệch tâm hoàn toàn giống nh- công
thức của hệ lực cơ cấu giao tâm
Từ hệ lực trên hình 1.9 ta cũng có :
j
kt P P
P
Và do :
tt P N
P Nên:
cos
l P
P tt
(1-43)
tg P
)
PT
)
PZ
2 2
)(sin1
)(sin)
sin(cos
k
k P
Hình 1.9 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu
trục khuỷu thanh truyền lệch tâm
Trang 19Thay quan hệ trên vào (1-47) ta có :
]cos
sin[
N
M N
) cos (sin k tg
R P
)
sinsincos
cos
sin(sin
)sin(
Tuy vậy, các khuỷu bố trí nh- thế nào còn tuỳ thuộc vào thứ tự làm việc của các xylanh Khi lựa chọn thứ tự làm việc của các xylanh cần phải chú ý đến các vấn đề sau:
- Đảm bảo các phụ tải tác dụng trên các ổ trục bé nhất
- Đảm bảo quá trình nạp thải có hiệu quả cao nhất
- Đảm bảo kết cấu của trục khuỷu có tính công nghệ tốt nhất
- Đảm bảo tính cân bằng của hệ trục
Trang 2019
Thông th-ờng khó có thể thoả mãn cùng một lúc tất cảc các yêu cầu trên mà th-ờng
đảm bảo tính đồng đều của mômen, tính cân bằng của hệ trục và phụ tải của ổ trục phải nhỏ Vì vậy, góc công tác của các khuỷu trục đ-ợc tính theo công thức sau:
i ct
Trong đó: là số kỳ của động cơ
i là số xylanh của động cơ
Từ công thức trên ta thấy góc công tác chỉ phụ thuộc vào số kỳ và số xylanh của
động cơ Do vậy mỗi kết cấu của trục khuỷu đều ứng với nhiều thứ tự làm việc khác nhau Tuy nhiên chỉ có một hoặc hai thứ tự làm việc trong đó là đảm bảo đ-ợc điều kiện cân bằng và phụ tải ổ trục nhỏ nhất ví dụ: trục khuỷu trên hình 1.10 của động cơ 6 xylanh, 4
Bỏnh dà1
2.3.2 Lực và mômen tác dụng lên trục khuỷu của động cơ một hàng xylanh
Nh- trong phần nghiên cứu hệ lực tác dụng trên trục khuỷu đã chỉ rõ: trên khuỷu thứ
i có các lực sau đây tác dụng:
- Lực tiếp tuyến T; Lực pháp tuyến Z; Lực quán tính quay Pk.; Mômen của các khuỷu phái tr-ớc M i 1, mômen Mi tác dụng trên khuỷu này, và mômen M itác dụng trên cổ trục phía sau của khuỷu
M1 M i1M i
Trang 21Để tính đ-ợc tổng mômen M i tác dụng trên khuỷu i ta phải xác định góc quay t-ơng ứng của các khuỷu bằng cách lập bảng nh- hình 1.11
ví dụ: Trong động cơ 4 kỳ, 6 xylanh có thứ tự làm việc là 1-5-3-6-2-4 có diễn biến các quá trình nh- bảng trên hình 1.11 Từ bảng thống kê ta thấy: khi khuỷu của xylanh
Hình 1.11 Diễn biến của các hành trình công tác trong động cơ 4kỳ, 6 xylanh
Và thời gian ngắn nhất, tính theo góc quay của trục khuỷu, giữa 2 lần nổ của 2 xylanh kề nhau là:
- Giữa xylanh thứ 1 và xylanh thứ 2 là 2400
- Giữa xylanh thứ 2 và xylanh thứ 3 là 2400
- Giữa xylanh thứ 3 và xylanh thứ 4 là 3600
- Giữa xylanh thứ 4 và xylanh thứ 5 là 2400
- Giữa xylanh thứ 5 và xylanh thứ 6 là 2400
Vì vậy tình trạng chịu lực của các cổ trục 1-2 ; 2-3; 4-5; 5-6 hoàn toàn giống nhau Tình trạng chịu lực của cổ trục 3-4 khác với các cổ trục khác Cổ trục 0-1 chịu tác dụng của lực trên khuỷu thứ 1 còn có cổ 6-0 ngoài chịu tác dụng của lực trên khuỷu thứ 6 ra còn chịu thêm tải trọng bánh đà
Tổng mômen M icủa các khuỷu tính theo cách lập bảng T i nh- trong bảng 1
Trang 2221
Bảng 1 tính
6
1
i
i i
T 5
5
T
5
1
i
i i
6
1
i
i i
kw T R n
(1-52) Trong đó :
là hệ số hiệu đính đồ thị công
Nếu khi xác định Pkt đã căn cứ vào đồ thị công hiệu đính thì 1
n là số vòng quay của động cơ (vg/ph)
R là bán kính quay của trục khuỷu
Nếu tính lực quán tính và lực khí thể theo đơn vị diện tích đỉnh piston thì T tb trong công thức (1-52) phải nhận thêm với diện tích đỉnh piston FP
Trang 23Ch-ơng II
Cân bằng động cơ đốt trong
2.1 Giới thiệu chung
Khi động cơ làm việc ở trạng thái ổn định, nếu lực và mômen tác dụng trên bề mặt
động cơ không thay đổi trị số và chiều tác dụng thì động cơ đ-ợc gọi là cân bằng
Khi động cơ làm việc ở trạng thái không cân bằng, lực tác dụng lên bề mặt luôn thay đổi khiến cho bulông bệ bị nới lỏng, động cơ rung động phát sinh tiếng gõ, gây lên va đập và mài mòn và nhiều hiện t-ợng xấu khác
Nguyên nhân làm động cơ mất cân bằng là do các lực quán tính chuyển động tịnh tiến, lực quán tính chuyển động quay và các mômen do chúng sinh ra ch-a đ-ợc cân bằng Chính các lực mômen này tác dụng lên bệ máy và thân máy khiến động cơ rung
động Một nguyên nhân khác là động cơ tồn tại mômen lật MN, trị số của mômen này cũng luôn luôn thay đổi nên gây ra rung động Cần l-u ý rằng vấn đề cân bằng động cơ
đốt trong chỉ thảo luận ảnh h-ởng của lực và mômen quán tính, hoàn toàn không xét đến
sự can thiệp của ngoại lực đối với hệ trục khuỷu nh- lực khí thể trong các xylanh
Vì vậy, muốn động cơ đ-ợc cân bằng, phải thiết kế sao cho hợp lực của lực quán tính chuyển động tịnh tiến các cấp đều bằng 0 Hợp lực của lực quán tính quay cũng bằng
0 Mômen do các quán tính sinh ra đều bằng 0 Nh- vậy điều kiện cân bằng của động cơ
đốt trong đ-ợc thể hiện trong ph-ơng trình sau:
p j1 0 , p j2 0 , p k 0
M j1 0 , M j2 0 , M k 0 (2-1)
Để đạt điều kiện cân bằng trên, các nhà thiết kế th-ờng tăng số xylanh, lựa chọn thứ
tự làm việc tối -u và dùng đối trọng lắp trên trục khuỷu Ngoài ra trong sản xuất cần đảm bảo các điều kiện cơ bản sau:
- Trọng l-ợng của các nhóm piston lắp trên xylanh phải bằng nhau
- Trọng l-ợng các thanh truyền phải bằng nhau, trọng tâm nh- nhau
- Dùng cân bằng tĩnh và cân bằng động để cân bằng trục khuỷu bánh đà
- Đảm bảo tỉ số nén đều nhau, dung tích xylanh giống nhau cơ cấu phân phối khí và
hệ thống nhiên liệu phải điều chỉnh đúng quy định kỹ thuật
- Góc đánh lửa sớm, phun sớm phải giống nhau
D-ới đây chúng ta lần l-ợt xem xét tính cân bằng của các loại động cơ
Trang 2423
2.4 Cân bằng động cơ
2.4.1 Cân bằng động cơ 1 xylanh
Trong động cơ 1 xylanh trên hình 2.1 tồn tại các lực sau đây ch-a đ-ợc cân bằng:
1 lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1:
3 Lực quán tính của khối l-ợng chuyển động quay :
PK=mr R2=const
Tác dụng trên tâm chốt khuỷu theo chiều ly tâm
4 Mômen lật MN =-M = T.R tác dụng lên thân máy theo chiều ng-ợc với mômen chính
5 Mônmen thanh truyền (do quy dẫn về hai khối l-ợng)
Mt=[ mtt( I-I1)(I1 - IG)]ttCân bằng động cơ một xylanh cũng nh- động cơ nhiều xylanh, chủ yếu là các biệt pháp về kết cấu để đạt các điều kiện cân bằng đã nêu trong ph-ơng trình (2-1) D-ới đây lần l-ợt xét vấn đề cân bằng các lực và mômen ch-a cân bằng nói trên
2.4.1.1 Cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến
Nếu trên ph-ơng kéo dài của các má khuỷu, ta đặt một khối l-ợng m (vừa bằng khối l-ợng tịnh tiến của động cơ ) cách tâm o một khoảng cách bằng bán kính quay R của trục khuỷu (hình 2.1a) nh- thế khi trục khuỷu quay với vận tốc góc khối l-ợng m sẽ sinh ra lực ly tâm :
Pđ2= mR2cos(1800+ ) =-mR2cos
Trang 25Hình 2.1 (a) Sơ đồ động cơ một xylanh có lắp đối trọng
(b) Sơ đồ động cơ cân bằng Lăngxetcherơ
Phân lực này tuy tác dụng khác ph-ơng với Pj1 nh-ng cực trị biên độ lại bằng nhau Vì vậy về thực chất nếu chỉ đơn thuần lắp đối trọng m trên ph-ơng kéo dài của má khuỷu thì không thể nào cân bằng đ-ợc lực quán tính chuyển động tịnh tiến mà chỉ là chuyển chiều tác dụng của lực này từ ph-ơng thẳng đứng sang ph-ơng nằm ngang áp dụng nguyên tắc này, ta có thể dùng đối trọng để chuyển chiều tác dụng của lực quán tính chuyển động tịnh tiến: chuyển toàn bộ hoặc chuyển một phần đều thực hiện dễ dàng trong thực tế Nhiều động cơ một xylanh th-ờng chuyển một nửa lực quán tính chuyển
động tịnh tiến trên ph-ơng nằm ngang
Muốn cân bằng hoàn toàn lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 và cấp 2 có thể dùng cơ cấu cân bằng Lăngxétcherơ giới thiệu trên hình 2.1(b) Các bánh răng 1, 3 và 4 của cơ cấu Lăngxétcherơ có kính th-ớc bằng nhau, bắnh răng 1 lắp trên trục khuỷu quay với tốc độ góc nên các bánh răng 3, 4 lắp trên trục 5,6 cũng quay cùng tốc độ góc
Trên các cặp bánh răng 3 và 4 đều lắp đối trọng có khối l-ợng là m4 vì vậy khi làm việc lực ly tâm trên mỗi bánh răng bằng :
Pkđ = 4mđrn2Trong đó rn là khoảng cách từ tâm đối trọng mđ đến tâm bánh răng
Do cơ cấu Lăngxétcherơ dùng 4 bánh răng lắp trên trục 5 và 6 nên hợp lực của tất cả các phân lực của Pk4 nên ph-ơng thẳng đứng bằng:
Rj1=4m d2r ncos
Trang 2625
Để cân bằng hoàn toàn lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1, ta thiết kế sao cho Rj1=Pj1 từ đó rút ra khối l-ợng mặt đặt trên các bánh răng 3 và 4 phải thoả mãn ph-ơng trình sau :
mR
4cos4
4 Pđ2= Pj24m’đr’n(2)2cos2= 2 cos 2
Cơ cấu cân bằng Lăngxétcherơ tuy cân bằng hoàn toàn lực quán tính chuyển động tịnh tiến Nh-ng do cơ cấu này dùng quá nhiều bánh răng nên kết cấu không gọn nhẹ và tổn hao công suất cũng khá lớn nên trong thức tế ít động cơ sử dụng Một vài loại động cơ một xylanh dùng trong nông nghiệp nh- D12, Đông phong, Yanmar…cũng chỉ dùng cơ cấu cân bằng Lăngxétcherơ để cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 mà thôi
2.4.1.2 Cân bằng lực quán tính chuyển động quay
Nếu trên ph-ơng kéo dài của má khuỷu ta đặt một khối l-ợng vừa bằng khối l-ợng
mr cách tâm trục khuỷu một khoảch cách R, nh- vậy khi quay trục khuỷu quay với vận tốc , khối l-ợng này sinh ra một lực ly tâm bằng :
Pđk= Pk
Trang 27R m
2.4.1.3 Cân bằng mômen lực và mômen thanh truyền
Trong động cơ 1 xylanh, không cân bằng đ-ợc mômen lật mà do bệ máy chịu
đựng Mômen lật này sẽ cân bằng với mômen do lực siết bulông bệ máy tạo ra
Mômen thanh truyền do trị số nhỏ mà lại khó cân bằng nên cũng bỏ qua không xét
thẳng nên có thể coi đây là tập hợp của 2 động cơ 1 xylanh hoàn toàn giống nhau ở bất
kỳ góc quay nào hợp lực của lực quán tính đều tăng lên gấp đôi so với các lực quán tính ch-a đ-ợc cân bằng của động cơ 1 xylanh Trong tr-ờng hợp trục khuỷu nh- hình 2.3
Trang 2827
Loại động cơ này th-ờng dùng đối trọng để cân bằng hoặc chuyển h-ớng lực quán tính quay và lực quán tính chuyển động tịnh tiến
b Hai khuỷu có góc lệch khuỷu =180o (hình 2.4)
Loại trục khuỷu này tuy 2 khuỷu cùng nằm chung trong 1 mặt phẳng nh-ng đối xứng qua điểm O Động cơ 4 kì 2 xylanh dùng loại trục khuỷu này sẽ có chu kì công tác không đều; thời gian giữa 2 lần nổ liên tiếp trong 2 xylanh tính theo góc quay của trục khuỷu là 1800-5400
Từ hình 2.4 ta thấy ở bất kì góc quay nào ta đều có: lực quán tính chuyển
động tịnh tiến cấp 1 của 2 xylanh luôn ng-ợc chiều nhau Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 2 luôn luôn cùng chiều với nhau
Hình 2.3 Sơ đồ trục khuỷu của động cơ 2 xylanh có 0
360
ct
Trang 29a là khoảng cách của 2 đ-ờng tâm xylanh, ta cũng có thể dùng đối trọng để giảm
nhẹ và chuyển chiều tác dụng của mômen Mj1 Hợp lực của lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj2 không đ-ợc cân bằng
Trang 30)180cos(
)(
)180cos(
)(2cos
Nh-ng do để giảm tải trọng cho cổ giữa, ng-ời ta vẫn th-ờng đặt 2 cặp đối trọng trên các
má khuỷu nh- hình 2.5 để triệt tiêu các mômen thành phần do lực quán tính chuyển động
quay Pk gây ra trên khuỷu 1 - 2, 3 - 4
2.4.4 Cân bằng động cơ 6 xylanh
Động cơ 6 xylanh là động cơ đ-ợc dùng rất phổ biến để trang bị nguồn động lực cho ôtô tải, ôtô bus, tàu thuyền Sơ đồ kết cấu trục khuỷu của loại động cơ này giới thiệu trên hình 2.6 Ta có thể coi động cơ 6 xylanh là tập hợp của 2 động cơ 3 xylanh đặt đối xứng nhau qua trục AA’ Biết rằng ở động cơ 3 xylanh đã có:
0 1 ) 3 (
P j ; P(3)j2 0 ; P(3)k 0
Nên động cơ 6 xylanh đ-ơng nhiên sẽ có:
0 1 ) 6 (
P j ; P(6)j2 0; P(6)k 0
ở động cơ 3 xylanh các mômen quán tính đều ch-a đ-ợc cân bằng:
M(3)j1 0 ; M(3)j2 0 ; M(3)k 0
Nh-ng trong động cơ 6 xylanh do các khuỷu bố trí đối xứng nên các mômen quán tính
đều triệt tiêu lẫn nhau Nên ta có thể viết:
0
1 ) 6 (
M j ; M(6)j2 0; M( 6 )k 0
Trang 31Hình 2.6 Sơ đồ trục của động cơ 4 kỳ, 6 xylanh có thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4; góc công
Trang 32- Khụng rung giật, ớt gõy tiếng ồn
- Kớch thước và trọng lượng nhỏ, cụng suất riờng lớn
- Khởi động, vận hành, chăm súc dễ dàng
1.2 Thừn mỏy, xilanh, nắp mỏy và cacte (đỏy hứng dầu)
1.2.1 Thân máy
1.2.1.1 Chức năng
- Là nơi gá lắp các chi tiết của động cơ, thân máy bố trí xylanh, hộp trục khuỷu, các
bộ phận dẫn động trục cam, bơm dầu, bơm nhiên liệu, quạt gió
- Lấy nhiệt từ thành vách xylanh toả ra môi tr-ờng xung quanh làm mát cho động cơ trong quá trình làm việc
1.2.1.3 Điều kiện làm việc
- Chịu nhiệt độ cao trong quá trình làm việc
- Trong động cơ đốt trong thân máy là nơi có kích th-ớc và khối l-ợng chiếm từ
3060% trọng l-ợng của động cơ Trong quá trình làm việc thân máy chịu lực khí thể rất lớn và trọng l-ợng các chi tiết gá lên thân máy
Trang 33Một số động cơ thân máy đúc bằng hợp kim nhôm Nhôm làm giảm trọng l-ợng
động cơ, dẫn nhiệt tốt hơn và tản nhiệt nhanh hơn gang Nh-ợc điểm là nhiệt độ thấp, độ bền cơ học kém hơn gang
1.2.1.5 Kết cấu thân máy
Tuỳ theo từng loaị động cơ, số xylanh mà thân máy có các dạng khác nhau
Loại thân máy có thân đúc liền với thân gọi là thân máy kiểu thân xylanh
(Hình 3.8.a) Khi thân xylanh làm riêng thành ống lót rồi lắp vào thân thì thân máy này gọi là vỏ thân (Hình 3.8b) ở động cơ làm mát bằng n-ớc khoảng không gian bao quanh xylanh gọi là áo n-ớc (hình 3.8 a,b)
Hình 3.8 Thân máy kiểu thân xylanh-hộp trục khuỷu
1 Thân xylanh; 2 Hộp trục khuỷu
- Khi thân xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu thì thân máy là loại thân xylanh hộp trục khuỷu Hộp trục khuỷu có thể chia làm 2 phần với ổ trục khuỷu là ổ tr-ợt hoặc làm liền (Hình 3.8 c), khi đó ổ trục phải dùng ổ bi Loại này th-ờng dùng 3 kiểu chịu lực:
- Thân xylanh chịu lực: Lực có thể tác dụng lên nắp xylanh sẽ truyền cho thân xylanh qua các gudông nắp xylanh
- Vỏ thân chịu lực: Lực khí thể tác dụng lên nắp xylanh sẽ truyền cho các gudông
- Gudông chịu lực: Lực tác dụng truyền cho các gudông liên kết nắp xylanh thân máy, hộp trục khuỷu với đế máy
Khi thân xylanh làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằng bulông hay gudông thì thân máy gọi là thân máy rời Một số động cơ tàu thuỷ chỉ dùng một loại gudông xuyên
suốt từ nắp máy cho đến cácte dầu Loại này th-ờng dùng các loại chịu lực sau:
- Xylanh chịu lực: Lực tác dụng do xylanh chịu đựng Kết cấu này th-ờng dùng cho các động cơ máy bay và các loại động cơ làm mát bằng gió
- Vỏ thân chịu lực kéo, còn xylanh không chịu lực kéo
- Gudông chịu lực: Lực tác dụng do các gudông chịu đựng loại này th-ờng dùng ở các động cơ làm mát bằng gió và động cơ hình chữ V
Trang 34- Xylanh có thể làm liền với thân hoặc làm rời ở dạng ống lót rồi lắp vào thân
Thân máy loại này có quan hệ mật thiết với các thông số sau:
+ Tốc độ quay của động cơ, tỉ số nén, mức độ c-ờng hoá của động cơ, các thông số
ảnh h-ởng đến ứng suất nhiệt của xylanh
+ Vật liệu chế tạo thân máy phải tản nhiệt tốt, dễ đúc dễ gia công
+ Mức độ làm mát cần thiết Nếu thay đổi c-ờng độ làm mát thì kích th-ớc hình
dạng và số l-ợng phiến tản nhiệt thay đổi theo
Thân động cơ làm mát bằng gió có thể chế tạo nh- sau:
- Đúc bằng thép rồi gia công toàn bộ phiến tản nhiệt
- Đúc bằng gang, các phiến tản nhiệt không cần gia công
- Đúc bằng nhôm, các phiến tản nhiệt không cần gia công, diện tích các phiến tản
nhiệt đúc liền quanh thân máy chiếm khoảng 25,40% tổng diện tích tản nhiệt động cơ
Trang 35Các phiến tản nhiệt bố trí gần hết chiều dài xylanh từ mặt nắp ghép với xylanh cho đến mặt nắp ghép với hộp trục khuỷu
Các kích th-ớc cơ bản của phiến tản nhiệt nh- chiều cao H, chiều dầy S, khoảng thông gió L khoảng cách giữa hai tấm cách S đều ảnh h-ởng tới khả năng tản nhiệt của phiến tản nhiệt Trong động cơ làm mát bằng gió tự nhiên (môtô, xe máy) khoảng cách S khoảng 8mm, dầy khoảng 3mm Chiều cao phiến tản nhiệt phụ thuộc vào vật liệu chế tạo xylanh Chiều cao H vào khoảng 14,20 mm
Tuỳ theo ph-ơng pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân máy có kết cấu khác nhau những ph-ơng pháp th-ờng gặp trong thực tế là :
- Trục khuỷu treo (Hình 3.11a) hộp trục khuỷu chia thành hai nửa nửa d-ới là cá khe dầu Thân máy hay toàn bộ động cơ đ-ợc lắp đặt trên các gối đỡ Đây là kiểu phổ biến cho động cơ ôtô máy kéo
- Trục khuỷu đặt (hình 3.11 b) hộp trục khuỷu đ-ợc làm thành hai nửa, nửa d-ới
đồng thời làm bệ máy, trục khuỷu và toàn bộ các chi tiết lắp ráp đ-ợc đặt trên bệ máy
- Trục khuỷu luồn (hình 3.11 c) hộp trục khuỷu nguyên khối do đó khi lắp ráp trục khuỷu vào động cơ phải bằng
a Trục khuỷu treo ;
b Trục khuỷu đặt;
c Trục khuỷu luồn
Hình 3.11 Các kiểu lắp đặt trục khuỷu
Trang 36gờ vai giáp vừa khít ngay mặt thân máy Cao hơn mặt thân máy 0,020,05mm không có rãnh lắp đệm làm kín Lót xylanh loại này không tiếp xúc trực tiếp đ-ợc với n-ớc làm mát + Loại ống lót xylanh -ớt: nó chỉ tiếp xúc đ-ợc với thân máy phía trên và phía d-ới phần còn lại của bề mặt ngoài ống lót -ớt tiếp xúc trực tiếp với n-ớc làm mát (Làm nguội) Nó có đệm để ngăn không cho n-ớc lọt vào buồng cháy và xuống cácte dầu Một số hãng nh- MERCEDES-BENZ; PORSCHE chế tạo khối xylanh bằng hợp kim Al-
Si có các hạt Silic rất cứng Sau khi đúc khối xylanh các xylanh đ-ợc mài bóng bằng đá mài quay để làm rộng đ-ờng kính xylanh đến kích th-ớc yêu cầu Sau đó xylanh đ-ợc xử
lí bằng nhiệt chịu mài mòn nhiệt độ cao áp suất lớn Trong quá trình piston di chuyển lên xuống
Trang 37* Thân máy động cơ đầu L: Thân máy đ-ợc đúc thành một khối phần trên là các xylanh
Bệ xupáp đ-ợc đặt trên thân máy Con đội xupáp đ-ợc dẫn h-ớng bởi các lỗ dẫn h-ớng gia công trong thân máy Thân máy đúc tạo ra các cửa để điều chỉnh khe hở nhiệt của xupáp Đối với động cơ làm mát bằng n-ớc thân máy có các áo n-ớc làm mát động cơ Các đ-ờng dẫn n-ớc từ thân máy lên nắp máy Có các đ-ờng dầu bôi trơn, đi bôi trơn cho các chi tiết động cơ Phần d-ới gia công bề mặt lắp cácte
Trong thân máy có gia công các ổ đặt trục khuỷu và trục cam Xung quanh thân máy gia công các bộ phận phụ nh- nơi lắp bộ chia điện, bơm dầu, máy phát điện
1- Gudông;
2- Bệ xu páp thoát ; 3- ống kềm xupáp;
4- Đệm đẩy;
14,15- Bạc gối trục cam;
16, 21, 25- Bạc cổ chính
Hình 3.13 Khối xylanh động cơ 6 xylanh đầu L
* Động cơ đầu I: Khối xylanh thẳng hàng, các xylanh đ-ợc bố trí theo một hàng thẳng
không có ổ đặt xupáp Khối xylanh động cơ hình chữ V thân máy đ-ợc đúc thành hình chữ V dẫy xylanh đ-ợc đặt thành một góc với nhau đúc liền thành một khối
Trang 3837
dầu và nhiều chi tiết khác nữa Hộp trục và đáy dầu tạo nên vỏ bọc hộp trục cơ Hộp trục
khuỷu đúc liền với khối xylanh bằng cùng vật liệu Khi hộp trục khuỷu và khối xylanh
đúc rời mặt trên của hộp trục có tác dụng nh- một bệ đỡ trên đó lắp khối xylanh
Trục cam và trục cơ đặt trong hộp trục khuỷu trên các khối đỡ ma sát tr-ợt, trục cam luôn
đ-ợc đặt trong ba hoặc bốn ổ đỡ ống Trục cơ đặt trên các gối đỡ chính trong hộp trục Các nắp gối đỡ đ-ợc bắt chặt với hộp trục để đỡ trục cơ Số ổ đỡ chính tuỳ thuộc vào mẫu thiết kế (Động cơ bốn xylanh thẳng hàng hoặc động cơ hình chữ V có 12 xylanh), hộp trục khuỷu gia công ba hoặc năm ổ đỡ chính Động cơ 6 xylanh thẳng hàng có ba, bốn hoặc bảy ổ đỡ chính
1.2.3 Nắp máy
1.2.3.1 Chức năng
- Nắp máy đậy kín một đầu xylanh, cùng với piston và xylanh tạo thành buồng cháy
- Làm giá đỡ cho một số bộ phận của động cơ nh- : Bugi, vòi phun, cụm xupáp
- Nắp máy còn bố trí các đ-ờng nạp, đ-ờng thải, đ-ờng n-ớc làm mát
1.2.3.2 Điều kiện làm việc
- Nắp xylanh làm việc rất khắc nghiệt nh-: chịu nhiệt độ cao, áp suất khí thể rất lớn
- Bị ăn mòn hoá học bởi các chất ăn mòn trong sản vật cháy, n-ớc làm mát (động cơ làm mát bằng n-ớc)
- Chịu lực xiết ban đầu, chịu va đập trong quá trình làm việc
1.2.3.3 Vật liệu
- Nắp máy động cơ Diesel làm mát bằng n-ớc đều đúc bằng gang hợp kim, dùng khuôn cát Còn nắp máy làm mát bằng gió th-ờng chế tạo bằng hợp kim nhôm dùng
ph-ơng pháp rèn dập hoặc đúc (ví dụ nắp động cơ máy bay)
- Nắp xylanh động cơ xăng th-ờng dùng hợp kim nhôm Có -u điểm nhẹ tản nhiệt tốt, giảm khả năng kích nổ Tuy nhiên sức bền cơ và nhiệt thấp hơn so với nắp máy bằng gang
1.2.3.4 Kết cấu nắp máy
- Nắp máy là chi tiết rất phức tạp nên kết cấu rất đa dạng Tuy nhiên, tuỳ theo loại
động cơ nắp xylanh có một số đặc điểm riêng
- Nắp xylanh động cơ xăng có kết cấu tuỳ thuộc vào kiểu buồng cháy, số xupáp, cách bố trí xupáp và bugi, kiểu làm mát (bằng n-ớc hay bằng gió) cũng nh- kiểu bố trí
đ-ờng nạp và đ-ờng thải
Trang 39- Kiểu buồng cháy có ý nghĩa quyết định đến kết cấu nắp xylanh (Hình 3.1) mô tả buồng cháy dạng bán cầu th-ờng dùng trên động cơ ôtô, máy kéo Động cơ dùng cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp treo có xupáp nạp hơi lớn hơn xupáp thải Bugi đặt bên hông buồng cháy, khoảng cách từ bugi đến điểm xa nhất gần bằng đ-ờng kính xylanh Vách buồng cháy đ-ợc làm mát tốt bằng các khoang n-ớc để tránh kích nổ Trên nắp xylanh còn có khoang luồn đũa đẩy dẫn động xupáp và các lỗ nhỏ 3 dẫn n-ớc làm mát từ thân máy lên Một số lỗ (4) để lắp gudông nắp máy, ở động cơ này các xupáp và các ổ đặt trục cam (trục đòn gánh) đ-ợc đặt ở nắp máy
Hình 3.1 Buồng cháy bán cầu trong động cơ xăng
- Trong động cơ xăng có tỷ số nén trung bình và thấp, th-ờng hay dùng loại nắp máy có hình chêm có tên là Ricađô (Hình 1.2.1) Động cơ dùng cơ cấu phân phối khí xupáp đặt toàn bộ cơ cấu phân phối khí bố trí ở thân máy, nắp máy có cấu tạo rất đơn giản
- Theo lý thuyết về kích nổ, thời gian lan tràn màng lửa từ bugi đến vùng xa bugi nhất là dài nhất nên tại những vùng này dễ phát sinh kích nổ Cho nên những điểm xa nhất của buồng cháy đ-ợc bố trí cách đều tâm bugi cũng có tác dụng làm giảm kích nổ Mặt khác trong buồng cháy động cơ xupáp thải là nơi nóng nhất dễ gây kích nổ Nên bugi
đ-ợc bố trí gần xupáp thải, thời gian lan tràn màng lửa từ bugi đến xupáp thải ngắn hơn thời gian cháy chễ của hỗn hợp cục bộ tại đây Do đó có tác dụng chống kích nổ.Tuy nhiên nhiệt độ bugi cao vách buồng cháy cũng đ-ợc làm mát bằng n-ớc, khoang buồng cháy động cơ; lỗ lắp bugi ; lỗ lắp các gudông
1- Buồng cháy
2- Vị trí xylanh
3- Vị trí xupáp nạp
Trang 4039
4,6- Vị trí lắp bugi
5- Vị trí xupáp thải
Hình 1.2.1 Nắp xylanh có buồng cháy hình chêm
- Nắp xylanh động cơ Diesel so vơi nắp xylanh động cơ xăng phức tạp hơn Trên nắp máy có bố trí đ-ờng nạp, thải, cụm xupáp của cơ cấu phân phối khí xupáp treo, ngoài ra còn rất nhiều chi tiết nh-: vòi phun, buồng cháy phụ, van khí nén, van giảm áp bugi sấy
đ-ờng dầu bôi trơn, các áo n-ớc
- Kết cấu của nắp máy tuỳ thuộc vào từng loại động cơ cụ thể tr-ớc hết phụ thuộc vào kiểu hình thành hoà khí hỗn hợp của động cơ, hay buồng cháy của động cơ
- Buồng cháy động cơ Diesel đ-ợc ngăn thành hai phần Buồng cháy chính và buồng cháy phụ Vk Hai buồng cháy có một hoặc vài lỗ nhỏ nối thông Hình thức cấu tạo buồng cháy phụ rất phức tạp và đa dạng Buồng cháy tạo xoáy lốc mạnh để quá trình hình thành hoà khí hỗn hợp hoà khí đ-ợc tốt thì:
+ Kết cấu buồng cháy phải gọn hợp lý để tránh tổn thất nhiệt và tổn thất l-u động của dòng khí trong quá trình cháy
+Vị trí của vòi phun, xupáp và đ-ờng nạp thải phải hợp lý có lợi cho quá trình tạo thành hỗn hợp và thay khí
- Điều kiện làm việc của nắp máy động cơ Diesel rất nặng nề, vì vậy đối với động cơ nhiều xylanh nắp xylanh có thể làm rời cho nhiều xylanh hoặc chung cho một vài xylanh