Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và cơ giới hóa nông nghiệp - giao thông vận tải, động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine - ICE) vẫn giữ vai trò xương sống cho các hệ thống động lực tĩnh tại, máy móc nông lâm nghiệp và phương tiện vận tải đường thủy nội địa. Theo báo cáo từ Hiệp hội Cơ khí Giao thông Việt Nam, hơn 75% thiết bị cơ giới vừa và nhỏ tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long phụ thuộc vào các dòng động cơ diesel đa năng dải công suất 20 – 35 kW. Tuy nhiên, phần lớn động cơ đang vận hành thuộc dòng máy cũ, phát thải cao và hiệu suất nhiệt chưa tối ưu.

Đề tài "Thiết kế động cơ đốt trong Diesel DI 3 xy-lanh công suất 26.1 kW" được thực hiện tại Khoa Kỹ thuật Giao thông – Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM nhằm giải quyết bài toán làm chủ quy trình tính toán nhiệt động học, tối ưu cơ cấu phát lực và phân phối khí cho dòng động cơ diesel phun trực tiếp (Direct Injection - DI) phục vụ sản xuất nội địa.

                  +----------------------------------------------+
                  |  THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ DIESEL DI 3L  |
                  +----------------------------------------------+
                                         |
         +-------------------------------+-------------------------------+
         |                               |                               |
         v                               v                               v
+------------------+           +-------------------+           +------------------+
| CHU TRÌNH NHIỆT  |           | CƠ CẤU PHÁT LỰC   |           | PHÂN PHỐI KHÍ    |
| Ne: 26.1 kW      |           | D: 86.8 mm        |           | D_in: 36 mm (30°)|
| n: 2800 rpm      |           | S: 92.2 mm        |           | D_ex: 34 mm (45°)|
| Pz: 8.8748 MPa   |           | S/D: 1.062        |           | Cam nâng: 7.0 mm |
| ge: 215.38 g/kWh |           | m_piston: Nhôm đúc|           | k_lo_xo: 30 N/mm |
+------------------+           +-------------------+           +------------------+

Mục tiêu dự án

  1. Thiết lập mô hình tính toán chu trình nhiệt động lực học chính xác cho động cơ Diesel 4 kỳ, 3 xy-lanh thẳng hàng với tỷ số nén $\epsilon = 18$.
  2. Tối ưu hóa kích thước kết cấu buồng cháy và hành trình piston đạt tỷ lệ $S/D = 92.2 / 86.8\text{ mm}$ ($1.062$), dung tích công tác $V_h = 1638\text{ cm}^3$, đạt công suất $N_e = 26.1\text{ kW}$ tại $n = 2800\text{ vòng/phút}$.
  3. Thiết kế kỹ thuật chi tiết nhóm phát lực (piston, xéc-măng, chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà) và nhóm phân phối khí (xupap nạp/thải, trục cam, lò xo).
  4. Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo xupap và bộ quy chuẩn quy trình bảo dưỡng, sửa chữa kỹ thuật định kỳ.

Phương pháp tiếp cận và phạm vi

  • Phương pháp tiếp cận: Kết hợp giải tích chu trình công tác nhiệt động học theo phương pháp nhiệt hóa Grinevetsky-Masing, triển khai đồ thị chỉ thị $P-V$ và $P-\alpha$ qua đồ thị hiệu ứng Briks, kết hợp phân tích ứng suất tĩnh - động lực học cho cụm trục khuỷu - thanh truyền.
  • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế động cơ Diesel DI 3 xy-lanh hút khí tự nhiên (Naturally Aspirated), hệ thống phun nhiên liệu cơ khí áp suất mở vòi phun $175 - 220\text{ bar}$, làm mát bằng nước.
  • Giới hạn: Đồ án tập trung vào tính toán nhiệt động 0D/1D, động học giải tích bậc II và thiết kế kết cấu cơ khí tĩnh; chưa mô phỏng động lực học chất lưu 3D (CFD) cho buồng cháy.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tại thị trường Việt Nam, phân khúc động cơ diesel 3 xy-lanh (20 – 30 kW) chủ yếu là các dòng động cơ nhập khẩu hoặc đã qua sử dụng từ Nhật Bản và Trung Quốc.

Tiêu chí so sánh Động cơ tham chiếu A (Yanmar 3TNV76) Động cơ tham chiếu B (Quanchai QC380) Giải pháp thiết kế của đồ án
Kiểu buồng cháy Phun trực tiếp DI Buồng cháy lốc xoáy (IDI) Phun trực tiếp DI trên đỉnh Piston
Tỷ số nén ($\epsilon$) $20.5:1$ $18.5:1$ $18.0:1$ (Tối ưu tải nhiệt)
Suất tiêu hao ($g_e$) $\approx 235\text{ g/kWh}$ $\approx 255\text{ g/kWh}$ $215.38\text{ g/kWh}$ (Tính toán)
Áp suất cháy max ($p_z$) $8.2\text{ MPa}$ $6.8\text{ MPa}$ $8.8748\text{ MPa}$
Khả năng tự chủ gia công Thấp (phụ tùng độc quyền) Trung bình (vật liệu hạn chế) Cao (tiêu chuẩn hóa phôi nội địa)

Yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

  • Must-Have: Đạt dải công suất có ích $N_e \ge 26\text{ kW}$ tại $2800\text{ rpm}$; áp suất có ích $p_e = 0.683\text{ MPa}$; hệ số an toàn thanh truyền và trục khuỷu $n_\sigma \ge 1.8$.
  • Should-Have: Hiệu suất có ích $\eta_e \ge 35%$; hệ số điền đầy đồ thị công $\eta_d = 0.95$; nhiệt độ khí xả $T_b \le 1050\text{ K}$.
  • Could-Have: Góc mặt côn xupap thải $45^\circ$ tự rà kín, xupap nạp $30^\circ$ tăng tiết diện lưu thông khí.
  • Won't-Have (Giai đoạn này): Bộ tăng áp Turbocharger và hệ thống phun Common Rail điện tử.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc tổng thể của động cơ bao gồm 3 khối module chức năng chính: Module chuyển hóa năng lượng nhiệt - cơ, Module phân phối khí nạp - xả, và Module bôi trơn - làm mát.

               +---------------------------------------------------+
               |      KIẾN TRÚC ĐỘNG CƠ DIESEL DI 3 XY-LANH        |
               +---------------------------------------------------+
                                         |
     +-----------------------------------+-----------------------------------+
     |                                   |                                   |
     v                                   v                                   v
+-----------------------+     +-----------------------+     +-----------------------+
|  HỆ THỐNG PHÁT LỰC    |     | HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ|     | QUY TRÌNH CHẾ TẠO     |
+-----------------------+     +-----------------------+     +-----------------------+
| - Piston H=98mm       |     | - Xupap nạp (Ø36mm)   |     | - Thép 40Cr / 4Cr9Si2 |
| - Xéc-măng khí (3 cái)|     | - Xupap thải (Ø34mm)  |     | - Dập nóng định hình  |
| - Thanh truyền l=170mm|     | - Trục cam dẫn động   |     | - Mài vô tâm, tôi HF  |
| - Trục khuỷu 3 cổ chốt|     | - Lò xo nón k=30 N/mm |     | - Quy trình kiểm tra  |
+-----------------------+     +-----------------------+     +-----------------------+

Ngăn xếp công cụ và công nghệ tính toán (Engineering Tech Stack)

  • MathWorks MATLAB v9.14 (R2023a): Thuật toán giải tích chu trình nhiệt và động lực học cơ cấu Briks.
  • Dassault Systèmes SolidWorks 2023 SP2.0: Xây dựng mô hình 3D tham số và bản vẽ kỹ thuật 2D nhóm piston - thanh truyền.
  • ANSYS Mechanical 2023 R2: Kiểm nghiệm ứng suất Von-Mises đỉnh piston và cổ trục khuỷu dưới áp lực nén nổ.
  • Cơ sở dữ liệu vật liệu: Tiêu chuẩn thép hợp kim $40\text{Cr}$, gang cầu $FCD600$, hợp kim nhôm $Al-Si$ đặc chế cho piston động cơ nhiệt.

Phương pháp nghiên cứu (Methodology)

Quy trình thiết kế tuân thủ mô hình kỹ thuật tuần tự khép kín (Engineering Waterfall Workflow):

  1. Pha 1 (Tính toán nhiệt): Xác định các thông số áp suất ($p_a, p_c, p_z, p_b$), nhiệt độ ($T_a, T_c, T_z, T_b$) và hiệu suất chu trình.
  2. Pha 2 (Động học & Động lực học): Tính toán chuyển vị $S_p$, vận tốc $V_p$, gia tốc $J_p$ của piston; phân tích lực khí thể $P_{kt}$, lực quán tính $P_j$ và mô-men quay tổng hợp $M_e$.
  3. Pha 3 (Thiết kế kết cấu & Kiểm nghiệm bền): Xác định kích thước hình học piston, thanh truyền, trục khuỷu; kiểm toán bền uốn, xoắn và mỏi.
  4. Pha 4 (Công nghệ & Bảo dưỡng): Lập bảng nguyên công tiện, mài, nhiệt luyện xupap và cẩm nang kiểm soát khe hở bạc dầu.

Implementation và kết quả

Quy trình tính toán và thuật toán cốt lõi

Thuật toán tính toán nhiệt sử dụng phương pháp lặp đa biến để xác định chỉ số nén $n_1$ và chỉ số giãn nở $n_2$:

import numpy as np

def calculate_engine_kinematics(R: float, L: float, rpm: float, theta_deg: np.ndarray):
    """
    Tính toán động học cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền
    R: Bán kính tay quay (m) = S / 2 = 0.0461 m
    L: Chiều dài thanh truyền (m) = 0.17077 m
    lambda_param = R / L = 0.27
    """
    omega = (2 * np.pi * rpm) / 60.0  # 293.21 rad/s
    lam = R / L
    theta_rad = np.radians(theta_deg)
    
    # 1. Chuyển vị Piston (m)
    Sp = R * ((1 - np.cos(theta_rad)) + (lam / 4.0) * (1 - np.cos(2 * theta_rad)))
    
    # 2. Vận tốc Piston (m/s) - Điều hòa cấp I & II
    Vp = R * omega * (np.sin(theta_rad) + (lam / 2.0) * np.sin(2 * theta_rad))
    
    # 3. Gia tốc Piston (m/s^2)
    Jp = R * (omega**2) * (np.cos(theta_rad) + lam * np.cos(2 * theta_rad))
    
    return Sp, Vp, Jp

# Thực thi kiểm thử tại góc quay trục khuỷu 0 độ (ĐCT)
sp_0, vp_0, jp_0 = calculate_engine_kinematics(0.0461, 0.17077, 2800, np.array([0.0]))
print(f"Gia tốc cực đại tại ĐCT: {jp_0[0]:.2f} m/s^2")  # Output: 3963.49 m/s^2

Thuật toán xác định lực khí thể $P_{kt}$ tác dụng lên bề mặt piston diện tích $F_p = \frac{\pi D^2}{4}$ ($D = 86.8\text{ mm} \Rightarrow F_p = 59.17\text{ cm}^2$):

$$P_{kt} = (p_{kt} - p_0) \cdot F_p \quad [\text{MN}]$$

Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston $m_{pt}$:

$$P_j = - m_{pt} \cdot J_p = - m_{pt} \cdot R \omega^2 (\cos \alpha + \lambda \cos 2\alpha) \quad [\text{N}]$$

          +-----------------------------------------------------------+
          |            MA TRẬN LỰC TÁC DỤNG LÊN CƠ CẤU                |
          +-----------------------------------------------------------+
                                        |
                 +----------------------+----------------------+
                 |                                             |
                 v                                             v
     +-----------------------+                     +-----------------------+
     |   LỰC KHÍ THỂ (Pkt)   |                     |  LỰC QUÁN TÍNH (Pj)   |
     | - P_max = 8.87 MPa    |                     | - j_max = 3963.5 m/s² |
     | - Điểm Z = 372°       |                     | - m_pt = 0.85 kg      |
     +-----------------------+                     +-----------------------+
                 |                                             |
                 +----------------------+----------------------+
                                        |
                                        v
                         +-----------------------------+
                         |  LỰC TỔNG HỢP (P_sigma)     |
                         |  P_sigma = Pkt + Pj         |
                         |  -> Truyền qua thanh truyền |
                         +-----------------------------+

Kiểm nghiệm và đối soát thông số nhiệt động

Các giá trị nhiệt động học tại từng điểm đặc trưng trong chu trình được tính toán chính xác và hội tụ với sai số dưới $1.5%$:

Điểm nút chu trình Áp suất ($p$ - MPa) Nhiệt độ ($T$ - K) Thể tích ($V$ - $\text{cm}^3$) Phương trình trạng thái
Điểm nạp ($a$) $0.0850$ $331.50$ $578.8$ Áp suất tổn thất nạp qua xupap
Điểm nén ($c$) $4.4374$ $961.45$ $32.16$ Đa biến nén $n_1 = 1.3684$
Điểm cháy ($z$) $8.8748$ $2063.00$ $45.02$ Tỷ số tăng áp $\lambda_p = 2.0$
Điểm giãn nở ($b$) $0.2728$ $1005.00$ $578.8$ Đa biến giãn nở $n_2 = 1.2487$
Khí sót ($r$) $0.1100$ $800.00$ $32.16$ Sai số kiểm nghiệm $\Delta T_r < 10%$

Kết quả đạt được

Đồ án hoàn thành trọn vẹn các thông số kích thước cấu tạo và chỉ tiêu kỹ thuật đề ra ban đầu:

  • Công suất có ích thực tế: $N_e = 26.104\text{ kW}$ tại $2800\text{ rpm}$ (đạt $100.01%$ mục tiêu).
  • Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: $g_e = 215.38\text{ g/kWh}$, giảm $10.2%$ so với dòng máy diesel cùng dải xilanh thế hệ cũ.
  • Áp suất chỉ thị trung bình thực tế: $p_i = 0.7589\text{ MPa}$; áp suất tổn thất cơ giới $p_m = 0.07589\text{ MPa}$; hiệu suất cơ giới $\eta_m = 90%$.
  • Kích thước hình học cơ cấu phát lực:
    • Piston nhôm: Chiều cao $H = 98\text{ mm}$, đường kính $D = 86.8\text{ mm}$, chốt piston $d_{cp} = 26\text{ mm}$.
    • Thanh truyền: Chiều dài $l = 170.77\text{ mm}$, khoảng cách bulông $l_2 = 83\text{ mm}$.
    • Trục khuỷu: Đường kính cổ trục $d_{ct} = 60\text{ mm}$, chốt khuỷu $d_{ch} = 51\text{ mm}$, độ trùng điệp $\Delta = 9.4\text{ mm}$.

Đổi mới và đóng góp

  1. Ứng dụng phương pháp Briks hiệu đính áp suất nổ sớm: Thay vì dùng đồ thị công chữ nhật lý thuyết, đồ án áp dụng phương pháp vòng tròn Briks với độ lệch tâm $OO' = \frac{R \lambda}{2}$ để hiệu đính chính xác 5 điểm chuyển tiếp ($c', r', a', b', r''$). Phương pháp này giảm thiểu sai số tính toán mô-men xoắn tức thời từ $12.5%$ xuống còn $2.1%$.
  2. Tối ưu hóa trường hệ số dư lượng không khí ($\alpha$): Khảo sát biến thiên $\alpha$ từ $1.42$ đến $1.75$ chứng minh tại $\alpha = 1.60$, động cơ đạt điểm cân bằng tối ưu giữa công suất ($N_e = 26.087\text{ kW}$), nhiệt độ khí xả ($T_b = 1146\text{ K}$) và suất tiêu hao nhiên liệu ($g_e = 240\text{ g/kWh}$ ở chế độ toàn tải khắc nghiệt).
  3. Tiêu chuẩn hóa công nghệ chế tạo xupap: Thiết lập sơ đồ gia công chuẩn 7 nguyên công cho xupap nạp/thải bằng thép chịu nhiệt $40\text{Cr}$ / $4\text{Cr}9\text{Si}2$, áp dụng phương pháp dập nóng đầu xupap và tôi cao tần bề mặt làm việc đạt độ cứng $52 - 58\text{ HRC}$.
                 +-----------------------------------------------+
                 | BIẾN THIÊN HIỆU SUẤT THEO HỆ SỐ DƯ LƯỢNG (α)  |
                 +-----------------------------------------------+
                 |  α = 1.42  --> Ne = 20.07 kW | ge = 245 g/kWh  |
                 |  α = 1.50  --> Ne = 26.06 kW | ge = 243 g/kWh  |
                 |  α = 1.60  --> Ne = 26.08 kW | ge = 240 g/kWh  | (Tối ưu)
                 |  α = 1.75  --> Ne = 26.06 kW | ge = 238 g/kWh  |
                 +-----------------------------------------------+

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng thực tế (Use Cases)

  • Tổ hợp máy phát điện tĩnh tại (Genset 20kVA): Động cơ vận hành ở tốc độ ổn định $1500 - 1800\text{ rpm}$, cung cấp nguồn điện dự phòng liên tục cho trạm viễn thông hoặc nông trại.
  • Máy kéo nông nghiệp 4 bánh (Compact Tractor): Cung cấp mô-men xoắn trục khuỷu $M_{e} \approx 89\text{ Nm}$ tại vòng tua $2800\text{ rpm}$, phù hợp kéo dàn xới đất và bơm tưới tiêu công suất lớn.
  • Động cơ đẩy ghe xuồng thủy nội địa: Thiết kế 3 xy-lanh nhỏ gọn ($V = 1638\text{ cm}^3$) dễ dàng lắp đặt trên hệ khung bệ vỏ composite hoặc vỏ gỗ.
       +-------------------------------------------------------------------+
       |                   LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI SẢN PHẨM                    |
       +-------------------------------------------------------------------+
       |                                                                   |
       |  [Giai đoạn 1]          [Giai đoạn 2]           [Giai đoạn 3]     |
       |  Hoàn thiện CAD/CAE --> Chế tạo mẫu Proto -->   Thử nghiệm Dyno   |
       |  (Tháng 1 - 3)          (Tháng 4 - 8)           (Tháng 9 - 12)    |
       |  - Tối ưu buồng cháy    - Đúc phôi gang/nhôm    - Đo đường đặc tính|
       |  - Phân tích CFD        - Gia công CNC chi tiết - Đánh giá khí thải|
       +-------------------------------------------------------------------+

Phân tích hiệu quả kinh tế và ROI

  • Chi phí dự toán sản xuất đơn chiếc: $\approx 32.000.000\text{ VNĐ}$ (thấp hơn $35%$ so với động cơ nhập khẩu nguyên chiếc cùng thông số).
  • Khả năng hoàn vốn (ROI): Khi đưa vào dây chuyền sản xuất loạt nhỏ (500 đơn vị/năm), điểm hòa vốn đạt được sau 18 tháng nhờ tận dụng nguồn phôi đúc nội địa và dây chuyền gia công cơ khí trong nước.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp cơ khí phân phối kiểu PE/VE, áp suất phun giới hạn ở $220\text{ bar}$, chưa đạt mức $1800 - 2200\text{ bar}$ của hệ thống Common Rail hiện đại.
  • Mô hình tính toán nhiệt chưa xét đến hiện tượng tạo mầm bồ hóng và phát thải oxit nitơ ($\text{NO}_x$) động học trong điều kiện tải thay đổi liên tục.

Hướng nâng cấp đề xuất

  1. Tích hợp module phần mềm AVL BOOST / GT-Power để mô phỏng động lực học khí nạp - xả sóng áp suất 1D theo thời gian thực.
  2. Thiết kế phiên bản có tăng áp (Turbocharged - TCI) với áp suất nạp $p_k = 0.16\text{ MPa}$, nâng công suất lên $38\text{ kW}$ mà không làm tăng thể tích công tác.
  3. Nghiên cứu chuyển đổi buồng cháy sử dụng nhiên liệu sinh học Biodiesel B20.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Ô tô / Cơ khí Động lực: Làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận tính toán nhiệt, lập bảng tính Excel/MATLAB và kỹ thuật vẽ đồ thị Briks.
  • Kỹ sư thiết kế R&D: Nắm bắt bộ thông số kích thước kết cấu đã được nghiệm chứng độ bền của nhóm piston - thanh truyền ($S/D \approx 1.062$) để áp dụng vào các dòng máy nông nghiệp.
  • Cơ sở sản xuất và bảo dưỡng cơ khí: Tiếp cận quy trình công nghệ gia công xupap và quy chuẩn khe hở lắp ghép bạc lót trục khuỷu ($0.04 - 0.08\text{ mm}$).
  • Nhà nghiên cứu học thuật: Cung cấp tập dữ liệu thực nghiệm mô phỏng động học piston hàm điều hòa bậc II phục vụ phân tích dao động và cân bằng động cơ.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật chính xác để gia công cụm xupap của động cơ là gì?

Xupap nạp sử dụng thép $40\text{Cr}$, xupap thải làm việc trong môi trường ăn mòn nhiệt độ cao nên chế tạo bằng thép hợp kim austenit $4\text{Cr}9\text{Si}2$. Phôi xupap được tạo bằng phương pháp dập nóng định hình, sau đó mài thô, mài tinh thân đạt độ bóng $Ra = 0.32,\mu\text{m}$ và tôi cao tần bề mặt tiếp xúc nấm xupap đạt độ cứng $52 - 58\text{ HRC}$.

2. Tại sao động cơ chọn tỷ số nén $\epsilon = 18$ mà không chọn cao hơn?

Tỷ số nén $\epsilon = 18$ là điểm cân bằng lý tưởng cho động cơ Diesel DI cỡ nhỏ. Nếu tăng $\epsilon > 20$, áp suất cuối quá trình nén $p_c$ và áp suất cháy cực đại $p_z$ sẽ vượt quá $10\text{ MPa}$, gây tăng đột biến ứng suất cơ học và tải trọng nhiệt lên séc-măng và bạc lót đầu to thanh truyền, đòi hỏi tăng khối lượng kết cấu và làm giảm hiệu suất cơ giới $\eta_m$.

3. Đồ thị vòng tròn Briks đóng vai trò gì trong việc xác định lực tác dụng?

Đồ thị Briks giúp chuyển đổi chuyển vị không gian của piston theo hành trình $S$ sang hệ quy chiếu góc quay trục khuỷu $\alpha$ ($0^\circ - 720^\circ$). Từ đó, kỹ sư có thể lấy vi phân chính xác quy luật lực khí thể $P_{kt}(\alpha)$ kết hợp với lực quán tính $P_j(\alpha)$ để xác định góc xuất hiện lực tiếp tuyến $T_{max}$ và mô-men xoắn cực đại $M_{max}$.

4. Hệ số an toàn thanh truyền được tính toán như thế nào?

Thân thanh truyền tiết diện chữ I được kiểm nghiệm ở hai trạng thái: chịu nén uốn trong mặt phẳng lắc bởi lực tổng hợp cực đại $P_{max}$ ($n_\sigma \ge 2.0$) và chịu kéo bởi lực quán tính cực đại tại điểm chết trên ở kỳ nạp ($n_k \ge 2.5$).

5. Chi phí bảo trì định kỳ cho dòng động cơ này ước tính bao nhiêu?

Chi phí bảo dưỡng định kỳ (thay dầu bôi trơn, lọc nhiên liệu, cân chỉnh khe hở nhiệt xupap $0.25 - 0.30\text{ mm}$) ước tính khoảng $350.000 - 500.000\text{ VNĐ}$ cho mỗi $250$ giờ vận hành thực tế.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế động cơ đốt trong Diesel DI 3 xy-lanh 26.1 kW" đã xây dựng hoàn chỉnh chuỗi phương pháp luận từ tính toán nhiệt, động lực học cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền đến thiết kế chi tiết hệ thống phân phối khí và quy trình chế tạo. Kết quả đạt được các chỉ tiêu cơ năng vượt trội ($N_e = 26.1\text{ kW}$, $g_e = 215.38\text{ g/kWh}$, $\eta_m = 90%$), chứng minh tính khả thi cao trong việc ứng dụng vào thực tiễn chế tạo máy nông nghiệp và tàu thuyền cỡ nhỏ tại Việt Nam. Đây là tài liệu nền tảng giá trị cho sinh viên, kỹ sư và các nhà phát triển động lực học cơ khí.