Cácte động cơ

Cácte (cũng có thể viết là các-te hoặc cácte) hay còn gọi là hộp trục khuỷu (tiếng Anh: crankcase, tiếng Pháp: carter), là phần chứa trục khuỷu trong động cơ đốt trong kiểu piston. Trong hầu hết các động cơ hiện đại, cácte là một phần tích hợp của thân động cơ.

Động cơ hai kỳ thường áp dụng thiết kế nén–cácte, nơi hỗn hợp nhiên liệu và không khí đi qua cácte trước khi vào xi lanh. Thiết kế này không bao gồm khoang chứa dầu trong cácte.

Đối với động cơ bốn kỳ, có một khoang chứa dầu (hay còn gọi là 'cácte dầu') ở phần dưới của cácte, nơi hầu hết dầu động cơ được giữ. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí không đi qua cácte trong động cơ bốn kỳ, nhưng một lượng nhỏ khí cháy từ buồng đốt, gọi là 'khí lọt' hoặc 'khí sót' (blow-by), có thể làm lọt khí.

Thông thường, cácte chiếm phần dưới của ổ trục chính (với nắp ổ trục hoàn thiện phần còn lại); tuy nhiên, một số động cơ có thiết kế cácte bao quanh toàn bộ ổ trục chính.

Động cơ trục khuỷu hở (open-crank engine) không bao gồm cácte. Thiết kế này từng phổ biến trong các động cơ cổ điển và vẫn được áp dụng trong một số động cơ diesel lớn, như động cơ tàu thủy.

Động cơ hai kỳ

Cơ cấu nén–cácte

Một số động cơ hai thì có thiết kế nén–cácte (crankcase-compression), trong đó khi piston di chuyển lên, áp suất trong cácte tăng, hút hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào. Khi piston hạ xuống, cửa hút mở ra và hỗn hợp nén được đẩy từ cácte vào buồng đốt.

Thiết kế nén–cácte thường thấy trong các động cơ xăng nhỏ như xe máy, máy phát điện, và thiết bị làm vườn. Thiết kế này cũng được áp dụng cho một số động cơ diesel nhỏ, mặc dù ít phổ biến hơn.

Cả hai mặt đầu piston đều hoạt động: mặt trên dùng để sinh công, còn mặt dưới hoạt động như một bơm. Do đó, không cần xupáp hút. Khác với các động cơ khác, thiết kế này không bơm dầu bôi trơn vào cácte vì cácte chỉ xử lý hỗn hợp không khí và nhiên liệu. Thay vào đó, dầu nhớt hai thì được hòa vào nhiên liệu trước khi vào động cơ (tỉ lệ xăngầu nhờn từ 20:1 đến 40:1) và đốt cháy trong buồng đốt.

Cácte bôi trơn

Các động cơ hai kỳ lớn không sử dụng thiết kế nén–cácte mà thay vào đó dùng bơm khí quét hoặc bơm tăng áp để đẩy hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào buồng đốt. Những động cơ lớn như động cơ diesel hai kỳ không hòa dầu bôi trơn vào nhiên liệu mà bơm dầu vào xi lanh qua lót xi lanh. Vì vậy, cácte trong động cơ hai kỳ lớn tương tự như động cơ bốn kỳ, chỉ dùng để chứa dầu bôi trơn.

Động cơ bốn kỳ

Hầu hết các động cơ bốn kỳ sử dụng cácte để lưu trữ dầu bôi trơn động cơ, thường được gọi là 'cácte dầu' hoặc 'bể dầu'. Có hai loại hệ thống cácte: ướt và khô (ít phổ biến hơn). Khác với động cơ hai kỳ kiểu nén-cácte, cácte của động cơ bốn kỳ không chứa hỗn hợp không khí/nhiên liệu.

Hệ thống tuần hoàn dầu nhờn

Trong động cơ bốn kỳ, dầu bôi trơn được tuần hoàn thay vì bị đốt cháy cùng hỗn hợp nhiên liệu như ở động cơ hai kỳ. Dầu nhờn chủ yếu tuần hoàn trong cácte động cơ. Dầu được chứa ở đáy cácte (trong hệ thống cácte ướt) hoặc trong một khoang chứa dầu riêng biệt (đối với hệ thống cácte khô). Sau đó, bơm dầu đẩy dầu qua bộ lọc và vào các bộ phận chuyển động của động cơ như trục khuỷu, thanh truyền, bạc lót và thành xi lanh. Cuối cùng, dầu sẽ rơi trở lại đáy cácte, tập hợp lại và tiếp tục được tuần hoàn.

Ngay cả trong động cơ với hệ thống cácte ướt, trục khuỷu vẫn hiếm khi tiếp xúc trực tiếp với dầu nhờn trong thùng dầu hoặc dưới đáy cácte. Nếu trục khuỷu chạm vào dầu bôi trơn, khi quay ở tốc độ cao, dầu có thể bị nổi bọt, dẫn đến việc bơm dầu không thể tuần hoàn hiệu quả, khiến động cơ không được bôi trơn đầy đủ.

Hệ thống thông khí trục khuỷu

Mặc dù piston có vòng găng để ngăn khí cháy rò rỉ xuống cácte, vẫn có một lượng nhỏ khí cháy lọt qua, gọi là hiện tượng lọt khí. Khi khí cháy tích tụ trong cácte, nó tạo áp suất không cần thiết, làm bẩn dầu và gây ăn mòn do hơi nước ngưng tụ. Để khắc phục tình trạng này, các động cơ hiện đại trang bị hệ thống thông khí cácte (PCV) để loại bỏ khí cháy ra ngoài qua cổ góp hút.

Động cơ trục khuỷu mở

Các động cơ cổ điển thường có thiết kế trục khuỷu hở, không sử dụng cácte (hộp trục khuỷu). Trục khuỷu và các bộ phận liên quan lộ ra ngoài, dẫn đến dầu nhờn bị bắn ra và làm bẩn khu vực xung quanh. Hơn nữa, bụi bẩn dễ dàng bám vào các bộ phận chuyển động, gây mòn và hư hỏng động cơ. Động cơ kiểu này cần được vệ sinh thường xuyên để duy trì hiệu suất hoạt động.

Một số động cơ diesel hai kỳ, chẳng hạn như các động cơ lớn với vòng tua thấp sử dụng trên tàu thủy, thường có thiết kế cácte riêng biệt nằm ngoài xi lanh hoặc kiểu cácte mở. Khoảng trống giữa ống dẫn piston và trục khuỷu có thể được mở ra khi cần thực hiện bảo trì.