chuong 4 cơ cấu phân phối khí

Dùng xupáp treo Dùng phổ biến trên các động cơ hiện đại Loại OHV: trục cam đặt dưới thân máy, xupap bố trí trên nắp,được điều khiển qua con đội, đũa đẩy và cò mổ  Loại OHC: có một trục

a Nhiệm vụ:

Điều khiển quá trình thay đổi môi

chất công tác, thải sạch và nạp đầy

b Điều kiện làm việc:

Tải trọng cơ học cao, nhiệt độ cao,

tải trọng va đập lớn

c Yêu cầu

Đóng mở đúng quy luật và thời điểm

Độ mở lớn, đóng kín buồng đốt

Ít mòn, tiếng ồn nhỏ, dễ điều chỉnh,

sửa chữa, giá rẻ

1 Đế xupap; 2 Xupap

3 Ống dẫn hướng 4.Lò xo; 5 Móng hãm

6 Bulong điều chỉnh

7 Đai ốc hãm

8 Con đội; 9 Cam

1 Xupap; 2 Nắp

3 Đũa đẩy

4 Con đội

Dùng xupáp treo Dùng phổ biến trên các động cơ hiện đại

 Loại OHV: trục cam đặt dưới thân

máy, xupap bố trí trên nắp,được

điều khiển qua con đội, đũa đẩy và

cò mổ

 Loại OHC: có một trục cam đặt trên

nắp máy SOHC và hai trục cam đặt

trên nắp máy DOHC điều khiển trực

tiếp xupap hoặc thông qua cò mổ

Buồng cháy rất gọn, diện tích mặt

truyền nhiệt nhỏ nên giảm được tổn

thất nhiệt

Bố trí xupáp hợp lý hơn nên có thể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí hệ

số nạp tăng lên 5  7%

Dùng xupáp treo

* Cấu tạo

* Nguyên lý hoạt động

* Ưu nhược điểm

- Có nhiều chi tiết hơn, bố trí cả ở thân và nắp

máy nên tăng chiều cao của động cơ

- Lực quán tính của các chi tiết tác dụng lên bề

mặt cam và con đội lớn hơn

- Nắp máy của động cơ phức tạp hơn nên khó

gia công chế tạo

- Dòng khí lưu động thuận tiện nên tổn thất ít, tạo điều kiện xả sạch và nạp đầy

- Dùng phổ biến cho cả động cơ xăng và động cơ điêzen

- Do xupáp bố trí trong phần không gian của xilanh nên buồng cháy rất gọn, tăng được tỷ số nén của động cơ và giảm được kích nổ ở động cơ xăng

Dùng xupáp treo

* Điều chỉnh khe hở nhiệt:

- Vít điều chỉnh

- Căn đệm không có vít điều

chỉnh

- Động cơ dùng con đội

thủy lực không có khe hở

Dùng xupáp đặt

* Cấu tạo

* Nguyên lý hoạt động

* Ưu nhược điểm

- Chiều cao của động không lớn

- Số chi tiết của cơ cấu ít nên lực quán tính

nhỏ, bề mặt cam và con đội ít bị mòn

- Khó bố trí buồng cháy gọn nên khó có tỷ số

nén cao

- Buồng cháy không gọn nên dễ xẩy ra cháy

kích nổ

- Dòng khí nạp và xả lưu thông khó nên hệ số nạp không cao

- Hiện nay chỉ dùng trong các động cơ xăng công suất nhỏ mà thôi

Các phương pháp dẫn động trục cam

Dẫn động bằng bánh răng:

Ưu điểm

- Kết cấu đơn giản, dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu qua bộ truyền bánh răng với

tỷ số truyền 1:2 cho động cơ 4 kỳ

- Êm, bền do dùng bánh

răng nghiêng để ăn khớp

Nhược điểm

Khi khoảng các giữa trục cam

và trục khuỷu lớn phải dùng

thêm các bánh răng trung

gian->cồng kềnh, phức tạp

Các phương pháp dẫn động trục cam

* Dẫn động bằng xích:

Ưu điểm:

Dùng cho các trục xa nhau

Nhược điểm;

-Đắt tiền hơn, Gây tiếng ồn -Dễ bị sai lệch pha phối khí -Để xích căng phải dùng cơ cấu căng xích

Các phương pháp dẫn động trục cam

Dẫn động bằng đai răng:

Ưu điểm

Truyền động êm dịu, tuổi

thọ lớn không cần bảo

dưỡng, giá thành thấp

Đa số động cơ hiện nay sử

dụng cách này

4.2.1 Xupap và đế xupap

a Vai trò

Đóng mở các đường nạp và thảI để thực

hiện quá trình trao đổi khí

b Điều kiện làm việc:

Chịu phụ tải động và phụ tải nhiệt rất lớn

- Lực khí thể tác dụng trên diện tích mặt

nấm xupáp có thể tăng lên đến 20.000N

- Xupáp tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên xupáp còn phải chịu nhiệt độ rất cao: nhất là thời kì thải nấm và thân xupáp phải tiếp xúc với dòng khí thải có nhiệt độ rất cao

- Tốc độ dòng khí thải khiến cho xupáp, nhất là xupáp thải thường dễ bị quá

nóng và bị dòng khí ăn mòn

Hình 3-5 Kết cấu của Xupáp

d n

4.2.1 Xupap và đế xupap

* Nấm: Phần quan trọng nhất là bề mặt làm việc với

góc vát ; hầu hết xupap thải có  = 45 còn đối với

xupap nạp thông thường 3045º

* Thân: dẫn hướng và tản nhiệt cho nấm xupap

Phần nối tiếp giữa nấm và thân thường được làm

nhỏ lại để dễ gia công và tránh bị kẹp xupap trong

ống dẫn hướng vì phần dưới của thân có nhiệt độ

cao hơn phần trên

* Đuôi: có kết cấu để lắp đĩa lò xo xupap, thường có

mặt côn, rãnh vòng hoặc dùng chốt để lắp móng hãm

Để tăng khả năng chịu mòn, bề mặt đuôi xupap ở

một số động cơ được chế tạo riêng bằng thép ôstenit

và được tôi cứng rồi hàn với thân

4.2.1 Xupap và đế xupap

Nấm

Hình 3-6 Kết cấu nấm xupap

Chiều rộng b của nấm phụ

thuộc tương quan giữa độ

cứng của đế và nấm xupap

Nấm bằng (h.3-6a): đơn giản, dễ chế tạo và có diện tích chịu nhiệt nhỏ.

Nấm lõm (h.3-6b): bán kính chuyển tiếp giữa nấm và thân rất lớn dùng làm

xupap nạp để cho dòng khí nạp đỡ bị ngoặt Phần lõm nhằm giảm trọng

lượng nấm hay của toàn bộ xupap.

Nấm lồi (h.3-6c): dùng cho xupap thải nhằm cải thiện quá trình thải, cụ thể

là giảm các vùng chết khi thải để thải sạch

Đối với xupap được cam dẫn động trực tiếp không qua các chi tiết trung gian như đòn gánh, cò mổ …, đuôi xupap thường có ren để lắp đĩa lò xo xupap Khe hở giữa đuôi xupap và cam được điều chỉnh bằng cách xoay đĩa phía trên

Hình 3-7 Kết cấu đuôi xupap

rãnh vòng mặt côn chốt ren

4.2.1 Xupap và đế xupap

Đối với cơ cấu phối khí dẫn động gián tiếp, để tránh hiện tượng các chi tiết giãn nở làm kênh xupap nên phải có khe hở nhiệt Khe hở này do nhà chế tạo quy định, thông thường được xác định bằng căn lá có độ dày  bằng khe hở quy định lắp vào đuôi xupap khi điều chỉnh (hình 3-8)

Hình 3-8 Kết cấu để điều chỉnh khe hở nhiệt

4.2.1 Xupap và đế xupap

Kết cấu ống dẫn hướng xupap

4.2.1 Xupap và đế xupap

Kết cấu đế xupap

Lò xo xupáp

Lò xo xupap ngoài sức căng ban đầu còn chịu tải

trọng thay đổi đột ngột và tuần hoàn trong quá trình

xupap đóng mở

4.2.2 Trục cam

Trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phối khí hoặc các bộ phận của hệ thống khác như cam của bơm chuyển nhiên liệu hay bánh răng dẫn động bơm dầu, dẫn động chia điện - đánh lừa …

Trục cam

1-Đầu trục cam, 2- cổ trục cam,

3- cam nạp và cam thải ,

4-Cam lệch tâm bơm xăng, 5- bánh răng dẫn động bơm dầu bôi

trơn

Các dạng cam thường gặp

a) và b) cam lồi, c) cam tiếp tuyến, d) cam

lõm

4.2.3 Con đội

Vật liệu

Làm bằng thép ít cacbon như thép C15, C30 hoặc thép hợp kim như 15Cr, 20Cr, 12CrNi …

Bề mặt làm việc của con đội được thấm than và tôi cứng đạt HRC 52  62

Kết cấu con đội

Con đội tỳ lên đũa đẩy nên có thể làm rỗng con đội để giảm trọng lượng mà vẫn giữ đường kính thân con đội bằng đường kính bề mặt tiếp xúc với cam

Con đội đáy lồi Con đội đáy bằng

- Con đội hình trụ - Con đội con lăn

- Con đội thuỷ lực

Con đội thuỷ lực khắc phục được nhược điểm này: không có khe hở nhiệt

Hình 3-13 con đội thủy lực

1 Thân con đội; 2 Đường dẫn dầu trên thân máy

3 Piston con đội; 4 Đuôi xupáp

5 Lò xo; 6 Van bi

4.2.3 Con đội

Piston 3 luôn tỳ vào đuôi xupap 4 dưới tác dụng của

lò xo 5, khi cam đẩy thân con đội đi lên, đầu bên

dưới piston bị nén, van bi 6 đóng lại, piston và thân

con đội như một khối cứng đi lên để mở xupap

Khi đóng xupap, dưới tác dụng của lò xo 5, thân

con đội và piston bị đẩy về hai phía, áp suất dưới

piston giảm, van bi 6 mở nên dầu được bổ sung từ

đường dầu 2 trên thân máy vào khoang dầu bên

dưới piston

Con đội thuỷ lực theo nguyên tắc trên sẽ không có khe hở nhiệt nên làm việc rất

êm dịu, do đó thường được sử dụng ở động cơ ô tô du lịch