Giáo trình Động cơ diesel 1 (Ngành: Khai thác máy tàu thủy) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

Chia sẻ: Cố Tiêu Tiêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Động cơ diesel 1 (Ngành: Khai thác máy tàu thủy) cung cấp cho sinh viên những nội dung kiến thức gồm: nguyên lý làm việc của động cơ Diesel tàu thủy; kết cấu động cơ Diesel; các hệ thống phục vụ động cơ; máy phụ tàu thủy; máy thủy lực; máy nén và quạt gió; thiết bị trao đổi nhiệt; các hệ thống phục vụ tàu thủy;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Động cơ diesel 1 (Ngành: Khai thác máy tàu thủy) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II KHOA KHAI THÁC MÁY GIÁO TRÌNH ĐÔNG CƠ DIESEL 1 NGÀNH HỌC: KHAI THÁC MÁY TÀU THỦY MÃ SỐ MÔN HỌC : MH 15 Biên soạn : TH.S NGUYỄN VĂN NGUYỄN LƯU HÀNH NỘI BỘ TPHCM tháng 10 - 18
MÁY TÀU THỦY PHẦN I : ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY I- Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel tàu thủy 1- Khái niệm và phân loại động cơ đốt trong 1.1- Giới thiệu chung - Những máy biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành công cơ học gọi là động cơ. Động cơ bao gồm động cơ điện, động cơ nhiệt, thủy lực…Trong đó động cơ đốt trong kiểu Piston là một thiết bị động lực chủ yếu được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực. - Tổng công suất của động cơ đốt trong kiểu Piston chiếm khoảng 95% công suất và năng lượng do chúng phát ra chiếm khoảng 90%. - Động cơ nhiệt là một loại thiết bị cơ khí có nhiệm vụ chuyển nhiệt năng thành cơ năng (do đốt cháy nhiên liệu). † Động cơ nhiệt được phân thành 2 nhóm chính: - Động cơ hơi nước kiểu Piston và tuốc bin hơi (còn gọi là động cơ đốt ngoài), là loại động cơ chuyển biến nhiệt năng của hơi nước, khí đốt cháy nhiên liệu (bên ngoài động cơ) sang cơ năng. - Động cơ đốt trong là loại động cơ chuyển nhiệt năng của khí cháy cháy nhiên liệu sang cơ năng và được tiến hành ngay trong bản thân động cơ. † Sự làm việc của bất kì một loại động cơ nào đều bao gồm 2 quá trình cơ bản sau đây: - Quá trình lí hóa của việc đốt cháy nhiên liệu để cung cấp nhiệt. - Quá trình biến đổi vật lí để chuyển biến một phần nhiệt năng của nó sang cơ năng (thường gọi là công). 1.2- Động cơ đốt trong - Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ. Các loại động cơ sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: Fluid flow engine) để tạo công thông qua đốt cháy như tuốc bin khí và các động cơ đốt bên ngoài xy lanh, thí dụ như máy hơi nước hay động cơ Stirling không thuộc về động cơ đốt trong. - Nguyên tắc hoạt động cơ bản: Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong. Khi đốt cháy, nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên một pít-tông đẩy pít-tông này di chuyển đi. - 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). 1.3- Phân loại động cơ đốt trong: - Trong lịch sử chế tạo động cơ đã có rất nhiều phương án được phác thảo và hiện thực nhưng lại không phù hợp với các cách phân loại dưới đây, thí dụ như động cơ Otto với bộ phun nhiên liệu trực tiếp hay các loại động cơ hoạt động theo nguyên tắc của động cơ diesel nhưng lại có bộ phận đánh lửa. Các phương pháp chế tạo lại có thể được kết hợp rất đa dạng, thí dụ như động cơ có dung tích nhỏ với pít tông tròn và điều khiển qua khe hở theo nguyên tắc Otto (động cơ Wankel) hay động cơ diesel 2 thì có dung tích lớn với bộ điều khiển bằng van (động cơ diesel của tàu thủy). Phần phân loại tổng quát này không liệt kê những trường hợp đặc biệt nhằm để tránh sự khó hiểu. † Theo quy trình nhiệt động lực học: - Động cơ Otto - Động cơ diesel † Theo cách thức hoạt động: - Động cơ 4 kì - Động cơ 2 kì
† Theo cách chuyển động của pít tông: - Động cơ pít tông đẩy (hay kết hợp với tay biên và trục khuỷu) - Động cơ Wankel (Động cơ pít tông tròn) - Động cơ pít tông quay - Động cơ pít tông tự do † 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 xy lanh, sau đó được đưa vào xy lanh và nén lại. Đại diện đặc trưng cho loại này là động cơ Otto có bộ chế hòa khí hay động cơ hai thì. Nếu nhiệt độ động cơ quá cao, thời điểm đánh lửa quá sớm hay 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 vận tốc vòng quay nhanh. - Tạo hỗn hợp bên trong: Chỉ có không khí được đưa vào và nén lại trong xy 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 độ 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 liêu nhiệu trực tiếp hay 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 mà vận tốc vòng quay bị giới hạn. † Theo phương pháp đốt: - Hỗn hợp khí được đốt bằng bộ phận đánh lửa (bugi) trong các động cơ Otto, tốt nhất là ngay trước điểm chết trên. - Trong các động cơ diesel hỗn hợp đốt bằng cách tự bốc cháy. Không khí được nén rất mạnh và ngay trước điểm chết trên nhiên liệu được phun vào. Vì ở nhiệt độ rất cao nên nhiên liệu tự bốc cháy. † Theo phương pháp làm mát: - Làm mát bằng nước - Làm mát bằng không khí - Làm mát bằng dầu nhớt (động cơ Elsbett) - Kết hợp giữa làm mát bằng không khí và dầu nhớt. † Theo hình dáng động cơ và số xy lanh: Tùy theo số lượng xy lanh động cơ Otto và động cơ diesel có thể được chế tạo thành: - Động cơ 1 xy lanh - Động cơ thẳng hàng (2, 3, 4, 5, 6 hay 8 xy lanh) - Động cơ chữ V (2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 hay 16 xy lanh) - Động cơ VR (6 hay 8 xy lanh) - Động cơ chữ W (3, 8, 12 hay 16 xy lanh) - Động cơ boxer (2, 4, 6 hay 12 xy lanh) - Động cơ tỏa tròn (tiếng Anh: radial engine) (5, 6, 7, 8, 9 hay 12 xy lanh) - Động cơ pít tông đối (tiếng Anh: opposed piston engine) 1.4- Các thì trong một động cơ pít tông đẩy 4 thì: † Trong thì thứ nhất (nạp – van nạp mở, van xả đóng) hỗn hợp không khí và nhiên liệu được “nạp” vào xy lanh trong lúc pít tông chuyển động đi xuống. † Trong thì thứ hai (nén – hai van đều đóng) pít tông nén hỗn hợp khí trong xy lanh khi chuyển động đi lên. Ở cuối thì thứ hai (pít tông ở tại điểm chết trên) hỗn hợp khí được đốt, trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh lửa, trong động cơ diesel bằng cách tự bốc cháy. † Trong thì thứ ba (tạo công – các van vẫn tiếp tục được đóng) hỗn hợp khí được đốt cháy. Vì nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất của hỗn hợp khí tăng và làm cho pít tông chuyển động đi xuống. Chuyển động tịnh tiến của pít tông được chuyển bằng tay biên đến trục khuỷu và được biến đổi thành chuyển động quay. † Trong thì thứ tư (xả – van nạp đóng, van xả mở) pít tông chuyển động đi lên đẩy khí từ trong xy lanh qua ống xả thải ra môi trường.
- Chuyển động của pít tông ở thì thứ nhất, hai và bốn là nhờ vào năng lượng được tích trữ bởi bánh đà gắn ở trục khuỷu trong thì thứ ba (thì tạo công). Một động cơ bốn thì vì thế có góc đánh lửa là 7200 tính theo góc quay của trục khuỷu tức là khi trục khuỷu quay 2 vòng thì mới có một lần đánh lửa. Có thêm nhiều xy lanh thì góc đánh lửa sẽ nhỏ đi, 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 hay một động cơ điện nhỏ hoặc gió nén đối với động cơ lớn - Việc thay thế khí thải bằng hỗn hợp khí mới được điều khiển bằng trục cam. Trục này được gắn với trục khuỷu, quay có giảm tốc 1:2, đóng và mở các van trên đầu xy lanh của động cơ. Thời gian trục khuỷu đóng và mở các van được điều chỉnh sao cho van nạp và van xả được mở cùng một lúc trong một thời gian ngắn khi chuyển từ thì xả sang thì nạp. Khí thải thoát ra với vận tốc cao sẽ hút khí mới vào buồng đốt nhằm nạp khí mới vào xy lanh tốt hơn và tăng áp suất đốt. 1.5- So sánh Động cơ 4 thì và 2 thì † Phương pháp 4 thì: Mỗi một giai đoạn hoạt động diễn ra trong một thì. Một thì ở đây là một lần đẩy của pít tông, tức là một lần chuyển động lên hay xuống của pít tông. Trong một chu kỳ hoạt động 4 thì, trục khuỷu quay 2 lần. Việc thay đổi khí được đóng kín có nghĩa là hỗn hợp khí mới và khí thải được tách hoàn toàn ra khỏi nhau. Trong thực tế hai khí này tiếp xúc với nhau trong một khoảng thời gian ngắn. † Phương pháp 2 thì: Trong phương pháp hai thì, cả bốn giai đoạn đều hoạt động nhưng chỉ trong 2 lần chuyển động của pít tông (2 thì) vì một phần của hai giai đoạn nạp và nén được tiến hành ra bên ngoài xy lanh. Trục khuỷu chỉ quay một vòng trong một chu kỳ làm việc. Thay đổi khí mở tức là hai hỗn hợp khí mới và khí thải bị trộn lẫn với nhau một phần. - Động cơ 2 thì có mật độ năng lượng lớn hơn vì tạo ra công trong mỗi một vòng quay của trục khuỷu. - Các động cơ 2 thì có thể được chế tạo đơn giản và rẻ tiền hơn vì ngược với động cơ 4 thì, loại động cơ này không cần có bộ phận điều khiển van. - Dùng động cơ 2 thì tốn nhiên liệu nhiều hơn và khí thải có trị xấu hơn vì bị mất đi một phần hỗn hợp không khí và nhiên liệu không được đốt trong lúc đẩy khí thải thoát ra ngoài. Điều này được có thể được khắc phục nhờ bộ phận phun nhiên liệu trực tiếp (thí dụ như ở động cơ diesel). - Các động cơ 2 thì không có được công suất như động cơ 4 thì ngày nay vì khác với động cơ 4 thì chúng đã không được tiếp tục cải tiến nữa và đã bị động cơ 4 thì đẩy lùi do tốn nhiên liệu hơn và vì có khí thải xấu hơn. † Ứng dụng: Động cơ 2 thì được sử dụng phần lớn ở các ứng dụng mà giá thành của động cơ (cấu tạo đơn giản) và mật độ năng lượng cao quan trọng hơn là tiêu thụ năng lượng và bảo vệ môi trường, trước tiên là cho những động cơ có dung tích nhỏ và các động cơ cho tàu thủy. 1.6- Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong: † Ưu điểm: - Hiệu suất có ích cao, với động cơ Diesel hiện đại hiệu suất có thể đạt đến 45%. - Kích thước và trọng lượng của động cơ đốt trong không lớn vì toàn bộ chu trình công tác được thực hiện trong một thiết bị duy nhất mà không cần các thiết bị cồng kềnh như nồi hơi, ống dẫn … - Vận hành an toàn, khả năng gây hỏa hoạn cũng như nổ vỡ thiết bị ít. - Luôn ở trạng thái khởi động và khởi động dễ dàng. - Điều kiện làm việc của thợ máy tốt hơn, cần ít người bảo hành và chăm sóc bảo dưỡng. † Nhược điểm: - Khả năng quá tải kém. - Rất khó khởi động khi động cơ có tải, trong khi đó máy hơi nước khởi động được ngay cả khi tải đầy. - Các chi tiết của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, giá thành chế tạo cao. - Sử dụng nhiên liệu đắt tiền, yêu cầu đối với nhiên liệu rất khắt khe.
- Đòi hỏi công nhân vận hành, sữa chữa phải có tay nghề cao. - Đặc tính kéo của động cơ đốt trong không được tốt lắm, không thể phát ra một mômen lớn ở tốc độ nhỏ 2- Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 4 kỳ 2.1- Khái niệm cơ bản a- Quá trình công tác: là tổng số tất cả những sự biến đổi xảy ra với môi chất công tác trong xilanh động cơ và gồm nhiều bộ phận riêng kế tiếp cái nọ sang cái kia theo một trình tự nhất định và được lặp đi lặp lại theo chu kỳ. b- Chu trình công tác: là tổng của các quá trình trong thời gian của một giai đoạn. Tính chu kỳ của chu trình công tác thường đặc trưng bằng số hành trình Piston và có thể chia làm 2 loại: Bốn kỳ: phải cần 4 hành trình Piston thì hoàn thành được 1 chu trình công tác. Hai kỳ: phải cần 2 hành trình Piston thì hoàn thành được 1 chu trình công tác. c- Điểm chết: là vị trí của Piston mà dù có tác dụng bất kỳ lực nào lên Piston cũng không làm cho trục khuỷu quay mà tại đó piston thay đổi hướng chuyển động, điểm chết gồm điểm chết trên (Đ.C.T) và điểm chết dưới (Đ.C.D). d- Hành trình Piston ( S ): là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết dưới: S = 2R (R – bán kính quay của trục khuỷu). e- Thể tích công tác của Xilanh ( Vh ): là hệ số giữa thể tích lớn nhất của Xilanh Vmax và thể tích buồng đốt Vc  .D 2 Vh = S Vh = Vmax – Vc ; 4 (cm3, l) D – đường kính xylanh (cm) S – hành trình piston (cm) f- Tỉ số nén ( є ): là tỉ số giữa thể tích Vmax và Vc ; є = Vmax / Vc = 1 + (Vh / Vc) hoặc Tỉ số nén ε - là tỉ số giữa thể tích toàn phần Va và thể tích buồng cháy Vc: V V + Vh V = a = a = 1+ h Vc Vc Vc (cm3, l) Tỉ số nén ε chỉ rõ : thể tích xylanh phía trên piston bị giảm bao nhiêu lần, tức là bị ép (thu) nhỏ bao nhiêu lần khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Tỉ số nén có ý nghĩa rất quan trọng đến quá trình làm việc của động cơ, đặc biệt là nhiệt lượng của nhiên liệu cháy sinh công trong buồng đốt. g- Thể tích buồng đốt (Vc) : là thể tích phần không gian giới hạn bởi thành xy lanh, nắp máy và đỉnh piston khi nó ở ĐCT. h- Thể tích toàn bộ xylanh (Va) Va thể tích toàn phần là thể tích của xy lanh khi piston nằm ở ĐCD. Va = Vc + Vh (cm3, l) i- Thể tích làm việc của động cơ (Ve) Là tổng thể tích công tác của các xylanh trong động cơ Ve = i.Vh Vh - Thể tích công tác của xy lanh i - Số xy lanh trong động cơ. 2.2- Nguyên lý hoạt động - Một chu trình làm việc của động cơ trải qua 4 kỳ (hút, nén, nổ, xả) tương ứng với 4 hành trình dịch chuyển của piston hay 2 vòng quay trục khuỷu - 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). † Kỳ hút - Bắt đầu là kỳ hút, pít tông di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD). Áp suất không khí chênh lệch giữa bên trong và bên ngoài xi-lanh, không khí được hút vào trong buồng đốt thông qua van nạp (Supap hút)
- Sư giảm áp suất bên trong xilanh so với áp suất của đường ống nạp tạo nên quá trình nạp (hút), môi chất mới (không khí) từ đường ống nạp vào xilanh. Hút - Suppáp hút: Mở - Suppáp xả: Đóng - Piston dịch chuyển: Từ ĐCT → ĐCD - Trục khuỷu quay: Từ 0 ÷180o Không khí sạch được hút vào xy lanh qua xuppáp nạp do áp suất buồng đốt nhỏ hơn áp suất không khí. † Kỳ nén - Kết thúc kỳ hút, su-páp nạp đóng lại; kỳ nén được thực hiện khi pít-tông chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, thể tích giảm dần trong khi áp suất và nhiệt độ không khí nạp do bị nén nên tăng cao (các xupap hút và xả đều đóng). Nén - Suppáp hút: Đóng - Suppáp xả: Đóng - Piston dịch chuyển: Từ ĐCD → ĐCT - Trục khuỷu quay: Từ 180o ÷ 360o Không khí nạp được nén lại trong buồng đốt. † Kỳ nổ (cháy, giãn nở, sinh công) - Pít-tông di chuyển từ ĐCT tới ĐCD trong kỳ cháy giãn nở, pít-tông nhận năng lượng lớn, truyền tới trục khuỷu qua tay biên - Đầu kỳ cháy và giãn nở, nhiên liệu được phun sương vào trong xilanh; hỗn hợp không khí- nhiên liệu được bốc cháy nhanh. Do có một nhiệt lượng lớn được toả ra, làm nhiệt độ và áp suất môi chất tăng mạnh. - Dưới tác dụng đẩy do áp suất môi chất tạo ra, pittông tiếp tục đẩy xuống thực hiện quá trình giãn nở của môi chất trong xilanh. Trong quá trình giãn nở môi chất đẩy pittông sinh công, do đó kỳ cháy và giãn nở được gọi là hành trình công tác (sinh công) - Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ. Khi nhiên liệu cháy, nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên pít tông đẩy pít tông này di chuyển đi. - Thực tế, khi piston lên gần đến điểm chết trên cách điểm chết trên một khoảng tương ứng với một góc quay sớm (góc phun sớm) của trục khuỷu thì vòi phun phun nhiên liệu vào buồng đốt với
áp suất cao sẽ tơi sương phân bố đều gặp nhiệt độ cao của không khí nén sẽ tự bốc cháy gây ra nổ tạo nên áp suất cao. Nổ - Xuppáp hút: Đóng - Xuppáp xả: Đóng - Piston dịch chuyển: Từ ĐCT → ĐCD - Trục khuỷu quay: Từ 360o ÷ 540o † Kỳ xả - Động cơ thực hiện quá trình xả sạch khí thải ra khỏi xilanh. Pit-tông chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT đẩy khí thải ra khỏi xilanh qua đường xupap thải đang mở vào đường ống thải - Kỳ xả nối tiếp sau được đánh dấu bằng việc su-páp xả mở, pít-tông tiến dần từ ĐCD lên ĐCT. Khí thải được đẩy dần ra ngoài. - Thự tế, xupap xả sẽ mở trước khi pittông đến ĐCD; nhờ vậy giảm được lực cản đối với pittông trong quá trình thải khí và nhờ sự chênh áp lớn tạo sự thoát khí dễ dàng từ xilanh ra đường ống thải, cải thiện được việc quét sạch khí thải ra khỏi xilanh động cơ. - Kỳ thải kết thúc chu trình công tác, tiếp theo pittông sẽ lặp lại kỳ nạp theo trình tự chu trình công tác động cơ nói trên. Để thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh, xupap xả không đóng tại vị trí ĐCT mà chậm hơn một chút, sau khi pittông qua khỏi ĐCT 170 góc quay trục khuỷu, nghĩa là khi đã bắt đầu kỳ một. Để giảm sức cản cho quá trình nạp, nghĩa là cửa nạp phải được mở dần trong khi pittông đi xuống trong kỳ một, xupap nạp cũng được mở sớm một chút trước khi pittông đến điểm chết trên 170 góc quay trục khuỷu. Như vậy vào cuối kỳ thải và đầu kỳ nạp cả hai xupap nạp và xả đều mở. Xả - Piston: ĐCD → ĐCT - Trục khuỷu: 540o ÷ 720o - Xuppáp hút: Đóng - Xuppáp xả: Mở - Sản phẩm cháy được xả ra ngoài qua xuppáp xả 1
Chu trình làm việc của động cơ gồm 4 kỳ (Hút - Nén - Cháy giãn nở - Xả) 2.3- Đồ thị vòng tròn pha phối khí 3 6 1 4 2 5 1.Xuppap hút mở; 2.Xuppap hút đóng;3.Bắt đầu phun;4.Kết thúc phun;5.Xuppap xả mở;6.Xuppap xả đóng 1→2: Hút; 2→3: Nén; 3→4: Phun nhiên liệu; 4→5: Sinh công; 5→6: Xả 2.4- Đồ thị công (đồ thị OPV) Kết thúc phun Van xả mở Bắt đầu phun Van hút mở Van hút đóng Van xả đóng Điểm chết trên Điểm chết dưới
3- Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 2 kỳ quét thẳng (có Suppap xả) † Động cơ hai thì là một động cơ đốt trong thường được chế tạo theo kiểu động cơ có pít tông đẩy. Ngược với động cơ bốn thì, động cơ hai thì cần thiết để tạo ra năng lượng được hoàn thành trong một vòng quay của trục khuỷu. Một thì là chuyển động của pít tông từ một trạng thái tĩnh theo một hướng về trại thái tĩnh mới (chuyển động từ một điểm chết này về đến điểm chết kia). Trục khuỷu hoàn thành nửa vòng quay trong một thì. Loại động cơ diesel của động cơ hai thì được sử dụng trong tàu thủy, tàu hỏa và các máy phát điện khẩn cấp † Chu trình của động cơ hai thì * Tạo công và nén trước - Pít tông sắp đến điểm chết trên ở cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào trong xilanh động cơ. Hỗn hợp không khí-nhiên liệu và nhiên liệu cháy trong buồng đốt phía trên pít tông, nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt tăng. Pít tông đi xuống và qua đó tạo ra công cơ học. - Trong giai đoạn khi pít tông đi xuống, Supap xả được mở ra (hoặc cửa thải khí được mở ra đối với động cơ 2 thì quét vòng không có Supap) xả bớt khí cháy và áp suất trong buồng đốt sẽ giảm. - Tiếp tục đi xuống, không khí mới (gió nạp) đang bị nén dưới áp suất chuyển động từ buồng nén nhờ bơm khí quét do động cơ lai tạo áp suất qua ống dẫn khí đi vào xy lanh đẩy khí thải qua cửa thải khí ra ngoài. * Nén và hút - Từ điểm chết dưới, khi pít tông đi lên, Supap xả (hoặc cửa thải khí) và tiếp sau đó là cửa dẫn khí nạp được đóng lại. - Pít tông tiếp tục chuyển động đi lên, không khí nạp trong xy lanh tiếp tục bị nén lại cho đến khi đến điểm chết trên, và ngay trước khi pít tông đến điểm chết trên thì nhiên liệu được phun vào xilanh động cơ (phun sớm) Kết luận: - Toàn bộ chu trình công tác được thực hiện trong một vòng quay trục khuỷu. - Trong 2 hành trình chỉ có 1 hành trình sinh công. - Áp suất không khí quét phải lớn hơn áp suất khí trời, vì vậy cần phải có bơm khí quét. - Khí nạp mới giảm chất lượng do có lẫn khí cháy và hao hụt trong quá trình quét khí. 3.1- Nguyên lý hoạt động - Động cơ Diesel 2 kỳ là một dạng động cơ đốt trong. Một chu trình công tác ứng với một vòng quay trục hay hai hành trình lên xuống của piston. Động cơ Diesel 2 kỳ cũng đảm bảo các quá trình: nén khí, phun nhiên liệu và tự nổ, giản nở và thoát khí cháy của động cơ Diesel. † Giai đoạn nén khí Trục khuỷu quay theo chiều kim đồng hồ và piston chuyển động từ vị trí mép trên của cửa nạp lên trên. Không khí trong xy lanh bị nén lại, nhiệt độ và áp suất tăng lên (xúppap xả đóng). Khi piston đến gần điểm chết trên (ĐCT) thì áp suất khoảng trên 40 bar ( 40 kg/cm2) và nhiệt độ trên 500 0C.
Giai đoạn nén khí † Giai đoạn cháy nhiên liệu và giãn nở Khi piston đến gần ĐCT thì nhiên liệu được phun vào dưới dạng sương hòa trộn với không khí. Vì kích thước nhỏ nên các hạt nhiên liệu được nung nóng rất nhanh và tự cháy khi piston vừa qua ĐCT. Áp lực khí cháy đẩy piston đi xuống làm trục khuỷu quay và cấp năng lượng cho động cơ. Giai đoạn cháy nhiên liệu và giản nở † Giai đoạn xả khí cháy Piston đi xuống khoảng 1100 sau ĐCT thì xúppap xả mở và khí cháy thoát ra ngoài qua xú páp xả do áp suất khí cháy cao hơn áp suất khí quyển. Giai đoạn xả khí cháy † Giai đoạn nạp khí Ở khoảng 140 0 sau ĐCT piston mở của nạp và không khí có áp suất cao (được tạo ra do máy nén hay bơm) vào xy lanh. Khí nạp này đẩy tiếp khí cháy còn lại ra ngoài và điền đầy không khí sạch vào xy lanh. Trong giai đọan này piston đi xuống điểm chết dưới (ĐCD) và đi lên đóng của nạp sau đó xú páp xả đóng. Kết thúc một chu trình công tác và bắt đầu chu trình công tác mới.
Giai đoạn nạp khí Trong khi động cơ xăng cần có bugi để kích hoạt cháy nổ của hỗn hợp xăng-không khí, thì động cơ diesel không có bộ phận đánh lửa mà nén khí và phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt. Chính nhiệt độ cao của khí nén sẽ đốt cháy nhiên liệu. Không khí bị đốt nóng nhờ tỷ số nén cao. Động cơ xăng nén hòa khí với tỷ số từ 8:1 đến 12:1, trong khi động cơ diesel nén với tỷ số từ 14:1 đến 25:1. Chính cơ chế tự cháy nổ này khiến động cơ diesel có hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu cao hơn động cơ xăng. Tuy nhiên, quá trình đốt cháy nhiên liệu của động cơ diesel sinh ra nhiều bụi than hơn nên khói xả thường đen. Diesel có nồng độ lưu huỳnh thấp đã khắc phục đáng kể nhược điểm này. † Phân tích ưu và nhược điểm: * Ưu điểm - Ưu điểm trên lý thuyết của một động cơ hai thì là có hiệu suất riêng (hiệu suất trên dung tích) cao hơn một động cơ bốn thì, vì mỗi một vòng quay của trục khuỷu là một thì tạo công (ở động cơ bốn thì, hai vòng quay của trục khuỷu tương ứng với một thì tạo công). - Trên thực tế động cơ bốn thì đã rút ngắn khoảng cách này rất nhiều nhờ vào những cải tiến gần đây (ví dụ như nhờ vào các hệ thống phun cải tiến) nên động cơ bốn thì không còn chậm hay có gia tốc chậm hơn hơn loại hai thì nữa. - Cách chế tạo đơn giản hơn của động cơ hai thì mang lại nhiểu ưu điểm như dễ bảo trì hơn và có khối lượng di động (trục khuỷu, pít tông,...) nhỏ hơn rất nhiều so với một động cơ bốn thì tương tự. Hiệu ứng tốt của việc này là mang lại một xung lượng góc nhỏ hơn. * Nhược điểm: - Khuyết điểm đặc biệt của động cơ hai thì là thất thoát nhiên liệu hình thành qua sự pha trộn một phần giữa hỗn hợp khí mới và khí thải, vì thế một phần của hỗn hợp nhiên liệu và không khí thoát ra ngoài theo ống thoát khí gây ô nhiễm môi trường. - Ngược với động cơ bốn thì, động cơ hai thì bôi trơn cho Piston Xilanh khó khăn 3.2- Đồ thị pha phối khí: 1-2: Nén khí; 2-3: Phun nhiên liệu; 3-4: Sinh công; 4-5: Xả tự do; 5-6: Nạp khí; 6-1: Tổn thất khí nạp 3.3- Đồ thị công
† Sự khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ dầu - Trước hết, hai loại động cơ này đều có điểm chung là dùng nhiên liệu hóa lỏng, đều là động cơ đốt trong và hoàn tất nhiệm vụ trong 4 kỳ: nạp - nén - nổ - xả tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ. - Sự khác nhau căn bản giữa động cơ xăng và động cơ diesel nằm ở 3 đặc điểm: loại nhiên liệu sử dụng, hệ thống cung cấp và kiểu đốt cháy nhiên liệu. Hệ thống phun xăng điện tử - Đối với động cơ xăng dùng chế hòa khí hoặc phun xăng điện tử đơn thuần thì hỗn hợp xăng/không khí được hòa trộn trước khi đi vào buồng cháy. - Động cơ xăng sử dụng nhiên liệu xăng được đặc trưng bởi trị số octan (trị số chống kích nổ), trị số này càng cao thì tính chống kích nổ càng cao. - Hiện nay, ở nước ta có 4 loại xăng có trị số octan khác nhau: A95 có trị số octan 95 dùng cho các động cơ xăng có tỷ số nén trên 9,5:1; A92 có trị số octan 92 dùng cho các động cơ có tỷ số nén 9,5:1; A83 có trị số octan 83 sử dụng cho các động cơ có tỷ số nén 8:1, tuy nhiên hiện nay loại xăng này đã không được sử dụng; loại cuối cùng là xăng sinh học E5, một hỗn hợp của xăng A95 pha 5% ethanol. - Trong khi đó, động cơ diesel sử dụng dầu diesel được đặc trưng bởi trị số cetan (trị số tự cháy) và trên thị trường hiện nay loại được sử dụng phổ biến là DO 0,05%S. Chính đặc tính khác nhau của xăng và diesel mà hệ thống cung cấp nhiên liệu của hai loại động cơ này khác nhau căn bản. - Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ xăng là loại tạo hỗn hợp cháy (gồm xăng và không khí) trên đường ống nạp (gồm cả chế hòa khí và phun xăng điện tử) nhưng ở động cơ diesel thì dầu diesel được hòa trộn trực tiếp với không khí ngay trong xy-lanh (buồng đốt). - Ở động cơ xăng, hỗn hợp cháy được đưa vào động cơ để thực hiện hành trình nén và được
kích nổ nhờ bu-gi đánh lửa tạo quá trình cháy, dãn nở và sinh công. Do đặc điểm như vậy nên động cơ xăng có thêm hệ thống đánh lửa. Đối với động cơ diesel, sau khi kim phun nhiên liệu thực hiện phun với tốc độ và áp suất cao kết hợp với buồng xoáy lốc trên đỉnh piston tạo ra hỗn hợp cháy. Hỗn hợp này được nén với tỷ số nén cao và tự bốc cháy, dãn nở và sinh công. - Nếu có hai lựa chọn động cơ là xăng và diesel với dung tích xy-lanh tương đương, thì mỗi loại đều có những ưu thế của riêng mình. Động cơ xăng thường đạt số vòng tua cao nhanh hơn và có công suất lớn hơn, nên gia tốc tốt hơn. Trong khi đó, động cơ diesel thường có số vòng quay cực đại thấp, gia tốc thấp hơn động cơ xăng nhưng có mô-men xoắn cao hơn nên sức kéo lớn hơn ở số vòng tua máy thấp hơn. Nhiên liệu diesel được phun dưới áp suất cao tạo thành các tia nhỏ và mịn. - Hiệu suất của động cơ diesel lớn hơn khoảng 1,5 lần so với động cơ xăng. Nhiên liệu diesel thường rẻ hơn xăng, 1 lít diesel khi cháy hoàn toàn nhận được khoảng 8.755 calo trong khi 1 lít xăng cháy hoàn toàn cho khoảng 8.140 calo. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ diesel là 200- 285g/kWh nhỏ hơn của động cơ xăng là 260-380g/kWh. - Tuy nhiên, ngoài những ưu điểm trên thì động cơ diesel còn tồn tại một số hạn chế so với động cơ xăng: nếu so sánh hai loại động cơ xăng và diesel có cùng công suất thì trọng lượng động cơ diesel lớn hơn động cơ xăng; tỷ số nén của động cơ diesel lớn, vật liệu và công nghệ chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu (bơm cao áp) đòi hỏi cao hơn, do đó động cơ diesel đắt tiền hơn động cơ xăng; tốc độ động cơ diesel thấp hơn động cơ xăng; độ ồn lớn và khí thải của động cơ diesel chứa nhiều muội than hơn của động cơ xăng. - Động cơ diesel với ưu điểm nổi trội là sức kéo lớn, đặc biệt là các chi tiết của động cơ có tuổi thọ và độ bền cao, nên động cơ diesel luôn được các nhà khoa học hướng tới để nghiên cứu nhằm khắc phục những hạn chế. - Những hướng nghiên cứu chính để hoàn thiện động cơ diesel tập trung vào nâng công suất, nâng số vòng quay tối đa và giảm rung động. Để đạt được mục tiêu trên các chuyên gia đưa hệ thống turbo máy nén vào để nâng cao áp suất và lượng không khí trong buồng đốt dẫn đến nâng cao công suất của động cơ. Mặt khác, hệ thống Common Rail (CDI) có khả năng hoàn thiện quá trình phun nhờ điều khiển bằng điện tử và làm tơi nhiên liệu (tăng áp suất phun) giúp quá trình cháy được hoàn hảo hơn
II- Kết cấu động cơ Diesel 1. Bệ máy; 2. Vòi phun (kim phun, béc); 3. Ổ đỡ chính; 4. Thân máy; 5. Ống nạp; 6. Bloc xy lanh; 7. Xy lanh; 8. Nắp xy lanh; 9. Chốt piston (Ắc); 10. Thanh truyền (biên, dên); 11. Bulong đầu to thanh truyền; 12.Ống xả; 13. Trục khuỷu; 14. Trục cam; 15.Đũa đẩy; 16. Đòn gánh; 17. Xuppap nạp (Van); 18. Xuppap xả (Van); 19. Lò xo; 20. Bơm cao áp (Heo dầu); 21. Ống dầu cao áp 1- Các bộ phận tĩnh 1.1- Bệ máy - Cùng với thân động cơ, bệ đỡ chính là thành phần chính của bộ khung động cơ. Nó cần phải đảm bảo độ cứng vững dọc và ngang của toàn bộ động cơ, cũng như đảm bảo cho trục khuỷu làm việc vững chắc. Bệ đỡ chính gồm 2 dầm dọc liên kết với nhau bằng các vách ngang (có tiết diện chữ I, hình hộp…) bố trí giữa các xilanh. Các vách ngang này chia bệ đỡ chính thành nhiều ngăn khác nhau (mỗi ngăn chứa 1xilanh) và làm chỗ tựa cho các ổ đỡ chính. - Bệ máy được liên kết với thân động cơ bằng các bulon hay các mối liên kết toàn khung. - Phần dưới bệ máy là Cac-te chứa dầu bôi trơn.
- Bệ máy được lắp ghép chặt vào đà tàu (xương dọc tàu) bằng các bulon trong đó có không dưới 25% bulon tinh để cố định vị trí bệ máy trên đà tàu. Giữa bệ máy và đà tàu có các tấm đệm trung gian phẳng hoặc các bộ giảm rung. - Ổ đỡ chính được bố trí trong hõm của bệ máy và được dùng để đặt trục khuỷu. Bạc ổ đỡ gồm 2 nửa bạc hình ống và nắp đậy. Nắp đậy được liên kết với bệ máy nhờ các bulon. Các nửa bạc có thể lấy ra để cạo rà hay thay mới mà không phải tháo trục khuỷu. - Bạc lót phải được định vị để chống dịch chuyển và xoay bằng các chốt hoặc các khớp được tạo sẵn trên nắp đậy. Bề mặt bạc được tráng một lớp hợp kim nhằm làm giảm ma sát, thường là babit. Gần chỗ tiếp giáp giữa 2 nửa bạc người ta làm các hốc lõm không sâu lắm nhằm hình thành nêm dầu nhờn khi trục khuỷu quay. - Dầu bôi trơn được dẫn đến các hốc lõm qua lỗ khoan và rãnh vòng ở nửa bạc trên. 1.2- Thân máy - Thân máy là khối liên kết xilanh với bệ đỡ chính, khối thân thường được chế tạo bằng gang đúc. Để liên kết khối thân với bệ máy người ta dùng các bulon dài hoặc các mối liên kết. - Khối xilanh của động cơ 4 kỳ có kết cấu hình hộp bên trong để lắp sơ mi xilanh và các vách ngăn thẳng đứng giữa các xilanh. Trong các vách ngăn đó có các khoang cho nước làm mát lưu thông. - Với động cơ 2 kỳ khối xilanh có kết cấu phức tạp hơn, vì ngoài các khoang nước làm mát còn cần có các khoang để cung cấp gió nạp và thải khí xả. 1.3- Xilanh (Cylinder liner)
Xilanh động cơ 4 kỳ - Sơmi xilanh chịu điều kiện làm việc rất nặng nề như áp lực khí cháy và lực lắc ngang của biên, chịu nhiệt độ cao của khí cháy, chịu mài mòn do ma sát với secmăng và phần dẫn hướng của piston. Mặt ngoài của sơmi còn bị ăn mòn điện hóa do tiếp xúc với nước làm mát. - Mặt ngoài của sơmi và mặt trong của khối xilanh tạo thành các khoang chứa nước làm mát. - Sơmi xilanh được cố định nhờ gờ định vị tựa vào thân máy và có thể giãn nở tự do theo chiều dọc. Để cho nước làm mát không bị lọt xuống cac-te, phần dưới của sơmi (mặt ngoài) được làm kín bằng các joăng cao su. - Giữa sơmi và nắp xilanh, để tránh rò khí cháy, người ta lắp các joăng kín khí bằng đồng đỏ. Xilanh động cơ 2 kỳ 1.4- Nắp xilanh (Cylinder head)
- Nắp xilanh đậy kín phía trên buồng đốt, cùng với đỉnh piston, thành sơmi xilanh, tạo thành không gian buồng đốt. Trên nắp xilanh có bố trí các supap hút, xả, vòi phun, van khởi động, van an toàn… - Nắp xilanh chịu áp lực khí cháy và nhiệt độ cao, kết cấu rất phức tạp nhiều khoang, hốc, nên chịu ứng suất nhiệt rất cao, dễ bị nứt. Vì vậy yêu cầu vật liệu chế tạo nắp xilanh phải có chất lượng cao hơn về độ bền nhiệt và cơ khí. - Nắp xilanh được làm mát bằng nước. - Liên kết nắp xilanh với khối xilanh thường dùng các bulon, gujon và số gujon càng nhiều thì lực xiết phân bố càng đều. 2- Các bộ phận động 2.1- Trục khuỷu
- Trục khuỷu gồm các cổ trục chính, các cổ khuỷu, các má trục và các mặt lắp ghép. Giữa 2 cổ trục chính liền nhau chỉ có 1 khuỷu trục, mục đích để đảm bảo độ cứng và độ bền lớn nhất cho trục khuỷu. Vị trí góc giữa các khuỷu trục phụ thuộc vào số kỳ và số xilanh động cơ nhằm cho động cơ cân bằng nhất và phân bố tải đều theo chiều dài trục. - Góc giữa các cổ khuỷu được phân bố đều nhau: * Động cơ 4 kỳ góc các cổ khuỷu = 7200 / i (i là số xilanh) 0 * Động cơ 2 kỳ góc các cổ khuỷu = 360 / i - Các cổ khuỷu và cổ trục thường có đường kính bằng nhau để dễ chế tạo. Để giảm trọng lượng, trục khuỷu có thể làm rỗng bên trong. Các lỗ rỗng trong cổ trục và cổ khuỷu có thể sử dụng để dẫn dầu bôi trơn. - Các má khuỷu có nhiều hình dạng như hình chữ nhật, hình ôvan…. và để giảm bớt khối lượng không cân bằng và không tham gia chịu lực, các má khuỷu được vát bớt đi. - Nơi chuyển tiếp giữa các má và cổ, cần thiết phải có bán kính góc lượn đủ lớn để tránh tập trung ứng suất. - Các cổ trục được bôi trơn bằng hệ thống bôi trơn tuần hoàn. Dầu bôi trơn được dẫn vào rãnh vòng của ổ trục chính, qua các lỗ khoan trong cổ trục, các lỗ khoan chéo trong má khuỷu và lên bôi trơn cho ổ khuỷu. Lỗ khoan dầu phải bố trí ở mặt phẳng có ứng suất nhỏ nhất. - Để cân bằng lực quán tính của các chi tiết chuyển động, trên trục khuỷu được bố trí các đối trọng có thể cân bằng khoảng 70 ÷ 80% các lực ly tâm của trục khuỷu. Để giảm bớt khối lượng của đối trọng, cần bố trí trọng tâm của nó càng xa tâm quay của trục khuỷu càng tốt. - Phía đuôi trục khuỷu (phía truyền công suất ra) thường được bố trí bánh đà, các bộ phận truyền động cho các cơ cấu khác. Còn đầu kia được lắp cơ cấu truyền động cho bơm nước làm mát, bơm dầu nhờn…. Công dụng của bánh đà là làm đều chuyển động quay của trục, nó tích năng lượng ở kỳ giãn nở để nâng tốc độ động cơ trong những kỳ tiêu hao năng lượng khác.
1. Đỉnh piston; 2. Thân piston; 3. Thanh truyền(Biên,dên); 4. Nửa dưới đầu to biên; 5 .Đai ốc; 6. Bạc lót; 7. Vòng chặn(Phe); 8. Chốt piston; 9. Rãnh và séc-măng dầu; 10. Rãnh và séc-măng khí; 11. Cổ trục; 12. Cổ biên ; 13. Má khuỷu và đối trọng 2.2- Thanh truyền (tay biên) - Thanh truyền là khâu trung gian giữa piston và trục khuỷu, dùng để truyền áp lực của khí cháy từ piston tới cổ của trục khuỷu. - Thanh truyền gồm đầu trên (đầu nhỏ biên) chuyển động tịnh tiến cùng piston, đầu dưới (đầu to biên) chuyển động quay cùng trục khuỷu, thân biên chuyển động tịnh tiến và quay lắc trong mặt phẳng vuông góc với đường tâm trục khuỷu và các bulon đầu to biên. - Hình dạng và tiết diện thân biên có tiết diện tròn đặc hay khoan rỗng (thường dùng cho động cơ có tốc độ quay thấp) loại này chế tạo đơn giản và rẻ tiền, hình dạng thân biên có tiết diện chữ I hoặc chữ H (thường dùng cho động cơ có tốc độ quay cao) loại này có độ cứng cao, trọng lượng nhỏ nhưng chế tạo khó hơn giá thành cao hơn. - Đầu nhỏ biên thường được rèn liền với thân, phải đảm bảo độ bền, độ cứng và tính tin cậy của ổ đỡ (bạc đầu nhỏ biên) khi làm việc. Bạc được chế tạo liền hoặc có thể thành 2 nửa và được ép vào đầu nhỏ biên. Bạc phải được định vị để chống xoay và chuyển động dọc trục. Dầu bôi trơn được dẫn tới rãnh vòng trên bạc và được phân đi các hướng. - Đầu to biên có hình dạng rất đa dạng và được chế tạo thành 2 nửa. Động cơ có tốc độ quay cao, nửa trên của đầu to biên được chế tạo liền với thân biên để giảm kích thước và trọng lượng. Động cơ có tốc độ quay thấp, đầu to biên được chế tạo rời thành 2 nửa, nửa trên được liên kết với
thân biên bằng các bulon. Để đảm bảo sự đồng tâm giữa đầu dưới và thân biên, người ta chế tạo các ghờ định tâm. - Bulon biên là một trong các chi tiết chuyển động quan trọng nhất. Yêu cầu về cấu tạo, chất lượng vật liệu và độ chính xác lắp ghép rất cao. Trong quá trình làm việc, nếu bulon biên bị đứt gãy sẽ phá hoại rất nghiêm trọng các chi tiết chuyển động và đôi khi cả khung động cơ. Để bulon biên khỏi bị xoay, người ta định vị bằng chốt hoặc các mấu lồi trên đầu bulon với thân biên. 2.3- Piston - Piston có nhiệm vụ tiếp nhận lực khí cháy trong kỳ sinh công và truyền nó qua biên đến trục khuỷu và làm quay trục khuỷu. Cùng với nắp xilanh và sơmi xilanh tạo thành buồng đốt. Bao kín buồng đốt không cho khí cháy rò lọt xuống cac-te chứa dầu nhờn và ngăn không cho dầu nhờn lọt vào buồng đốt. Đóng mở cửa hút và xả của động cơ 2 kỳ. - Piston làm việc trong điều kiện hết sức nặng nề. Nó chịu áp lực của khí cháy, chịu nhiệt, truyền nhiệt từ đỉnh piston ra môi trường làm mát, đỉnh piston bị nung nóng bởi khí cháy, phần dẫn hướng của piston chịu ma sát ở nhiệt độ cao, đỉnh piston bị ăn mòn hóa học của khí cháy có nhiệt độ cao. - Trọng lượng của piston là nhỏ nhất nếu có thể khi đảm bảo được độ bền và độ cứng. Vật liệu đỉnh piston phải có độ bền nhiệt và độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao. Phần dẫn hướng của piston phải có tính chống ma sát cao và chống mòn tốt. Vật liệu chế tạo piston thường dùng là gang, thép và hợp kim nhôm. - Có thể làm các phần khác nhau của piston bằng các kim loại khác nhau, ví dụ phần đầu piston thường làm bằng thép chịu nhiệt, còn phần dẫn hướng làm bằng gang hay hợp kim nhôm chịu ma