ở kì nén: Pistông di chuyển từ điểm chết dới lên điểm chết trên, khi đó trục cam không tác dụng lên cò mổ của xupáp hút và xupáp xả làm 2 xupáp đều đóng, khí hỗn hợp bị nén.. + Độ mở lớn
Trang 1Sơ đồ cấu tạo chung:
1 Con đội thủy lực 2 Xupáp
3 đế xupáp 4 Lò xo
5 Đĩa lo xo 6 Cò mổ
7 ống dẫn hớng 8 Vấu cam
9 Puly cam 10 Dây đai cam 11.Móng hảm 12.Puly truc khuỷu.
I Nội dung đồ án cơ cấu phân phối khí
1 Trình bày cấu tạo, nhiệm vụ và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí Toyota
1.1 Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí
xe Toyota gồm 2 cụm chi tiết
a Cụm Xupáp: Có xupáp xả, xupáp
hút, đế xupáp, lò xo, ống dẫn hớng
b Cơ cấu điều khiển: Trục cam trên
có các vấu cam, puly trục cam, dây
đai cam, cò mổ, chốt thủy lực
1.2 Nhiệm vụ cơ cấu phân phối
khí:
a ở kì hút: Pistông di chuyển từ
điểm chết trên xuống điểm chết dới,
trục cam tác dụng lên cò mổ thắng
lực lò xo của xupáp hút làm xupáp
mở khí hỗn hợp đợc nạp vào xilanh
b ở kì nén: Pistông di chuyển từ
điểm chết dới lên điểm chết trên,
khi đó trục cam không tác dụng lên
cò mổ của xupáp hút và xupáp xả
làm 2 xupáp đều đóng, khí hỗn hợp
bị nén
c ở kì nổ: pistông khí hỗn hợp
nén gần đến điểm chết trên, xupáp
hút và xupáp xả đều đóng
d ở kì xả: pistông đến điểm
chết trên, trục cam tác dụng lên
dàn cò mổ thắng lực lò xo của
xupáp xả làm xupáp mở, khí
thải đợc đẩy ra ngoài
Yêu cầu của cơ cấu phân
phối khí xe TOYOTA cần đảm bảo:
Trang 2+ Độ mở lớn để dòng khí dễ lu thông
+ Đóng kín xupáp xả không tự mở trong quá trình nạp
+ ít mòn, không có tiếng kêu
+ Điều chỉnh và sửa chữa thuận tiện, giá thành chế tạo rẻ
1.3 Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí:
Khi động cơ chạy bánh răng trục khuỷu thông qua dẫn động dây đai cam
kéo puly trục cam quay theo làm cho các vấu cam cũng quay theo, vấu cam
quay tác dụng lên dàn cò mổ tì ép xupáp qua đĩa lò xo thắng lực ép của lò xo xupáp hút đẩy xupáp hút đi xuống mở cửa hút hỗn hợp không khí, trục cam
tiếp tục quay trợt qua vấu cam không tác dụng dàn cò mổ nữa, làm xupáp hút trở về vị trí đóng, đồng thời trục cam tiếp tục quay tác dụng vào cò mổ ép
xupáp xả qua đĩa lò xo thắng lực ép của lò xò xupáp xả, làm xupáp xả mở, làm hỗn hợp khí cháy thoát ra ngoài Và hành trình cứ tiếp tục nh vậy để thực hiện nhiệm vụ hút và xả hỗn hợp khí đúng thời gian quy định và thời
điểm trục cam quay 1 vòng thì trục khuỷu quay 2 vòng
1.4 Cấu tạo của các bộ phận trong cơ cấu phân phối khí TOYOTA:
1.4.1 Xupáp:
ở cơ cấu phân phối khí, xupáp là chi tiết chính đảm bảo việc
nạp khí hoặc hỗn hợp, gĩ áp suất trong xilanh và thả khí cháy ra
ngoài
ở động cơ TOYOTA 4 kỳ dùng xupáp hình nấm: xupáp gồm
đầu và thân Đầu xupáp có bề mặt mài một góc 44,5 0 ở cạnh ngoài để
đóng kín đế xupáp nằm trong nắp máy Đuôi xupáp có một rãnh
để giữ vòng hảm 2 mảnh, nhờ đó giữ lò xo xupáp trên
đế lò xo
Xupáp có đuôi côn để giữ đế lò xo xupáp Thân xupáp đợc mài chính xác
để di chuyển trong phần dẫn hớng với xupáp hút, khe hở giữa thân và lổ dẫn hớng là 0,025- 0,060 mm, còn xupáp xả là 0,030- 0,065 mm, lỗ dẫn hớng giữ cho xupáp ở vị trí chính xác và thẳng hàng với đế xupáp ở nắp máy
Đầu và đuôi xupáp nấm
Trang 3Xupáp dùng ở động cơ TOYOTA hiện đại có tốc độ cao
và lực nén cao phải chịu nhiệt độ cao khi động cơ lam
việc, không bị cong vênh và bị vặn, Nhiệt độ ở xupáp xả
khoảng 7600, xupáp hút có nhiệt độ thấp hơn vì nó đợc
làm nguội do khí nạp vào Vật liệu chế tạo xupáp và đế
xupáp trong nắp máy phải đảm bảo giữ kín không lọt
khí, sau khi gia công mài và phải chịu ăn mòn hoá học,
xupáp phải nhẹ để giảm lc quán tính do chuyển động
qua lại với tốc độ cao nên làm bặng vật liệu dẫn nhiệt
tốt tránh bị quá nóng đợc chế tạo bằng thép hợp kim đặc
biệt, xupáp chế tạo liền một mảnh Xupáp hút làm băng
thép Crôm- niken, xupáp xả bằng thép hợp kim đặc biệt
để chịu nhiệt độ rất cao
1.4.2 Đế xupáp
Đế xupáp nằm trong nắp máy tạo thành mặt dẫn khí đờng đốt, mặt đế xupáp thờng đợc mài một góc phù hợp với tán xupáp là 44,50 cả tán và đế xupáp đều mài trên cụm máy mài để đảm bảo độ kín khít tránh lọt khí ở thì nén và nổ Nắp động cơ và đế xupáp đều mài một góc 44,50 để có tiếp xúc đ-ờng nhỏ nhất giữa xupáp và đế xupáp Đế xupáp phải chịu ăn mòn không vênh, chịu va đập và chịu mài mòn khi xupáp đóng, mở và chịu nhiệt độ cao khi nhiên liệu bị đốt cháy Xupáp phải đảm bảo vẫn đóng kín với đế xupáp trong quá trình động làm việc Đặc biệt đối với xupáp xả vì chịu nhiệt độ cao hơn xupáp hút Nắp máy đợc chế tạo bằng
nhôm hợp kim, gang hoặc gang pha thêm tỉ lệ nhỏ
crôm, niken hoặc cả hai Đế xupáp đợc chế tạo và lắp vào nắp máy nhất là xupáp xả, còn xupáp hút có thể gia công ngay trong nắp máy Đế xupáp tháo rời là một cái vòng đợc chết tạo bằng gang, thép hợp kim hoặc thép cứng và có độ cứng cao hơn kim loại chế tạo nắp máy Đế xupáp ép vào lổ trong nắp máy và mài với nắp thích hợp Khi cần đế xupáp có thể thay thế dễ
dàng
1.4.3 ống dẫn hớng:
Cụm xupap nằm trong khối xylanh
Cụm xupap nằmtrong
ống dẫn hớng
Trang 4ống dẫn hớng giúp xupáp chuyển động thẳng trong nắp máy Thân xupáp nằm trong một lỗ doa mài chính xác để tạo khe hở vài trăm li với ống dẫn h-ớng Đế đảm bảo độ chính xác thẳng hàng giữa mặt xupáp và đế xupáp, lỗ dẫn hớng phải trùng với tâm đế xupáp
ống dẫn hớng làm bằng gang xám đợc ép vào nắp máy, dễ dàng thay thế khi bị quá mòn
1.4.4 Lò xo xupáp
Lò xo xupáp dùng để đóng xupáp Xupáp mở do các vấu
cam quay, thắng lực căng của lo xo xupáp Lo xo xupáp có
cấu tạo bằng thép lo xo cao cấp Nó đợc uốn xoắn ốc, góc
xoắn 90 và phẳng ở hai đầu để lực ép phân đều Lò xo xupáp
thờng phủ lớp sơn hoặc sơn dầu để chống rỉ do tích hơi ẩm ở
trong cụm xupáp, lò xo đặt trên đế đuôi xupáp có
dạng hình côn, có rảnh tròn, có chốt để giữ đế
xupáp, qua đó giữ cả lò xo và thân xupáp Lực ép của lò xo phải đảm bảo đĩa
lò xo luôn tì lên các mỏ cò, trong quá trình vận hành động cơ tốc độ cao Nếu không dàn cò mổ bật ra khỏi vấu cam xupáp đóng không đúng thời
điểm làm lọt khí, giảm áp suất nhiệt độ trong xylanh, dẫn đến mất mát công suất và kém hiệu quả kinh tế Khi tăng tốc độ động cơ xupáp phải làm việc nhanh hơn, chu kỳ co giãn của lò xo tăng, gây dao động trong lò xo xupáp, chu kỳ dao động này tăng mạnh từ tốc độ trung bình đến tốc độ cao của động cơ dẫn đến hậu quả gảy lo xo Để khắc phục lo xo, các lo xo cần cấu tạo sao cho dao động chỉ xảy ra ở tốc độ sử dụng không thờng xuyên hoặc loại khỏi
ở mọi tốc độ động cơ
1.4.5 Trục cam
Trục cam gồm có số vấu cam
trên suốt chiều dài trục để mở
xupáp trong khoảng thời gian cần
thiết cac kỳ của pistông Trục cam
đợc dẫn động từ trục cơ qua giây
đai cam với tốc độ bằng nửa tốc độ
trục cơ Các xupáp đóng mở một
lần trong 2 vòng quay của trục cơ
Loxo xupáp
Hỡnh vẽ trục cam
A Cổ trục chính B Mấu cam C bánh tâm sai dẫn động bom xăng D Bánh răng dẫn động cắt lửa Delco và bơm dầu nhờn E Bánh răng cam
Trang 5Trục cam đợc chế tạo liền một khối bằng rèn dập hoặc đúc vật liệu là thép hợp kim hoặc thép đúc, trục cam gia công nhiệt để chịu an mòn Hình bao hoặc biến dạng của vấu cam đợc xác định cần cẩn thận để mở xupáp với tốc
độ và độ nâng chính xác, không làm các chi tiết chuyển động bị tác động mạnh Trục cam thờng có 1 vấu cam xả, 1 vấu cam hụt cho mỗi xilanh
Hình vẽ trên minh họa mặt cắt ngang trục cam để thấy sự sắp sếp cam xả cam hút Các cam của từng
xilanh sắp xếp sao cho tất cả
các xilanh hoàn thành chu kỳ
vòng quay trục cơ Sự sắp xếp
các cam trên trục cam, phối
hợp với trục cơ, xác định trật
tự đánh lửa của các buồng đốt
Trục cam có các cổ trục nằm trong bạc trục ở hộp trục Đờng kính cổ trục cam phải lớn hơn khoảng lớn nhất của cam để có thể lắp trục cam bằng cách luồn trục qua các ổ đỡ Trục cam nhận truyền động từ trục cơ qua các puly cam và puly trục cơ Bơm dầu cũng đợc dẫn động từ trục cam qua các bánh răng phân phối hoặc các bánh răng lắp ở cuối trục cam Trục cam truyền chuyển động cho bơm nhiên liệu qua bánh lệnh tâm ở 1 điểm trên trục cam
1.4.6 Dẫn động trục cam
Trục cam đợc dẫn động bằng dây đai cam qua các puly, dây đai cam tạo
ra ít tiếng ồn hơn so với xích và bánh răng cũng nh không cần bôi trơn thêm vào đó dây đai cam nhẹ hơn các loại khác, dây đai cam đợc chế tạo bằng cao
su có tăng cờng sợi thủy tinh, nó có sức căng lớn và ít bị giảm do nhiệt vì lý
do trên dây đai cam đợc sử dụng phổ biến trên xe TOYOTA
1.4.7 Con đội thủy lực.
Động cơ đợc trang bị con đội thuỷ lực với u đỉêm vận hành êm tự điều chỉnh đợc
Cụm thủy lực tự động điều chỉnh khe hở xupáp, hình vẽ trên cho thấy cấu tạo con đội thủy lực Nó gồm một thân trong có pistông plongio, một van
bi và lò xo
Hình vẽ: Sự sắp sếp các vấu cam xã,hút.
Trang 6Nguyên lý: Dầu từ hệ thống bôi trơn tới
con đội qua các đờng dầu phụ hoặc các rãnh
khoan trong hộp trục và dầm dẫn hớng con đội
Dầu truyền qua một lỗ trong thân con đội vào
buồng cung cấp mỗi khi lỗ trong thân con đội
chuyển động qua lỗ ở dầm đỡ Khi mặt con đội
nằm trên gót cam, lo xo pistông nâng pistông lên để đầu trên tiếp xúc với mỏ
cò, khe hở bằng không.Pistông chuyển động lên, thể tích buồng ép dới pistông tăng lên van bi rời khỏi bệ, buồng ép điền đầy dầu từ buồng cung cấp thân con đội xupáp đóng Khi trục cam quay vấu cam nâng thân con đội có
xu hớng đẩy pistông lên làm tăng áp suất trong buồng ép đa van bi trở về bệ van Trục cam tiếp tục quay, con đội đi về phía trên dầu không bị ép thêm nữa lợng dầu hạn chế trong buồng ép nâng xupáp lên Khi xupáp rời khỏi bệ
đợ cột dầu vẫn mang tải đang nâng xupáp lúc đó có hiện tợng lọt dầu từ buồng ép qua khe hở giữa pistông và xilanh Sự lọt dầu này làm cho van bi
đóng chính xác trên bệ và loại trừ khe hở giữa van và bệ, nhờ lực căng của con đôi xupáp đi lên Nếu khe hở quá lớn pistôngphongio đi lên tạo khoảng chân không trong buồng áp suất, kéo van bi rời khỏi bệ cho phép cấp thêm một lợng dầu vào buồng áp suất, chu trình trên lặp lại sau mỗi vòng quay trục cam
1.4.8 Mỏ cò
Là chi tiết trung gian để truyền chuyển động của cam tới xupáp Mỏ cò
đ-ợc làm bằng thép dập Hai cánh tay đòn của cần bẩy thờng làm không bằng nhau, phía xupáp có cánh tay đòn dài hơn (1,5 lần)để hành trình xupáp đợc dài hơn so với hành trình con đội thủy lực Mặt tì lên đuôi xupáp của cần bẩy
đợc tôi cứng còn đầu tiếp xúc với con đội thủy lực đợc gia công để lắp con
đội thủy lực điều chỉnh khe hở do dầu có áp suất đảm nhận sao cho xupáp làm việc sẽ không còn khe hở Nếu khe hở lớn quá xupáp bị gõ
2 Các h hỏng và nguyên nhân h hỏng của các bộ phận cơ cấu phân phối khí
2.1 Xupáp bị kẹt treo:
Cấu tạo con đội thủy lực
Trang 7Khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hớng quá lớn, than bụi vào và làm kẹt, thân xupáp bị cong Đờng tâm bệ và ống kềm lệch nhau, do làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất lớn lâu ngày
Xupáp bị cháy do: lợi và đế xupáp đóng không kín, lò xo xupáp yếu, lửa chui qua khoét cháy dần dần, ống kềm mòn nhiều Bong nóng làm nguội quanh bệ xupáp bị nghẽn, động cơ nóng quá mức
2.2 Đế xupáp
Do điều kiện làm việc của bệ đỡ giống xupáp, chịu nhiệt độ cao, muội than bám vào nên bệ đỡ cũng bị mòn, cào xớc, cháy rỗ, ăn mòn Khi mà xupáp bị cong, khe hở dẫn hớng lớn làm bệ đỡ bị mòn méo
Do đầu xupáp đợc làm lạnh khi xupáp đóng, nên bệ đỡ có vết tiếp xúc với xupáp rộng ra, dẫn đến giảm độ kín khít giữa xupáp và bệ đỡ
2.3 Lò xo xupáp
Lò xo yếu ảnh hởng tới sự làm việc của động cơ khi ở tốc độ cao, xupáp phải đóng mở nhanh dễ bị gãy hoặc làm yếu lò xo, không đủ lực ép đóng kín khe xupáp
Nguyên nhân: do làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, làm việc thời gian dài nên dẫn ra những h hỏng trên.và cũng do xupáp khi đã hỏng làm ảnh hưởng đến lò xo
2.4 ống dẫn hớng xupáp bị mòn, nứt
Do làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, muội than trong quá trình đốt cháy bám vào ống dẫn hớng đặc biệt ống dẫn hớng của xupáp xả chịu nhiệt độ cao hơn xupáp hút, bị bám nhiều muội than hơn ống dẫn hớng xupáp hút Cũng
do thân xupáp đóng mở không trùng tâm bệ đỡ cọ xát với ống dẫn hớng kết hợp muội than, nhiệt độ cao càng làm cho ống dẫn hớng xupáp mau mòn hơn
2.5 Trục cam
Trục cam bị nứt ngầm, bị cong, gãy do làm việc lâu dài trong điều kiện nhiệt độ cao, không đợc bảo đảm dỡng định kì, dầu bôi trơn bẩn làm nghẹt hoặc không đợc bôi trơn dầu trong quá trình làm việc
Trang 8Dây đai cam bị mòn, bị xơ, bị gãy, rạn nứt hay mềm mũn do thấm dầu mỡ, tiếp xúc với nớc, hơi nớc.Cũng do làm việc lâu ngày trong điều kiện nhiệt độ cao bị căng quá hoặc chùng quá
2.7 Con đội thủy lực
Con đội thủy lc có thể bị các vết cào, xớc trong mặt hoặc mặt ngoài con
đội Đế và van bị có các vết cào xớc , có vết mõm của kim loại lò xo giảm độ
đàn hồi
Nguyên nhân: do trong lúc làm việc ở nhiệt độ cao, làm việc liên tục postông chuyển động lên xuống nhiều lần làm mòn và ma sát với thân con đội làm các mạt kim loại bị văng ra hòa vào dầu làm cho sự bôi trơn không đợc tốt màm chuyển động lên xuống theo thắng lò xo và bị làm pistông mau mòn cào xớc, lò xo yếu hơn, van bị cào xớc
2.8 Cò mổ
ít khi bị h hỏng nhng có thể bị gãu do làm việc lâu dài trong điều kiện nhiệt độ cao, chịu sức nén lớn
3 Phơng pháp kiểm tra h hỏng của cơ cấu phân phối khí
3.1 Xupáp
XupápBị cong ta lấy thớc thẳng tì sát vào thân xupáp, rồi lấy lá căn cho vào khe hở giữa thân xupáp và thớc, dọc khe hở đó ta biết đợc độ cong của xupáp
Có thể kiểm tra xupáp bị cong bằng phơng pháp: xupáp đặt trên khối V dài của đồ gá và kẹp bằng các lò xo lá, đuôi xupáp luôn tỳ lên viên bi trong tấm cữ 5 để cố định vị trí đặt dọc trục Đồng hồ so 7 tì vào bề mặt làm việc của tán xupáp, đồng hồ so 6 tì vào điểm giữa thân Khi quay xupáp một
Đồ gá kiểm tra xupáp
1.giá dụng cụ;2 khối V dài;3.giá
đồng hồ so;4.bi tì;5.tấm
cự;6,7.các đồng hồ so
Trang 9vòng, sự dao động của kim đồng hồ so thể hiện độ cong thân hoặc độ không vuông góc và độ không đồng tâm của bề mặt làm việc so với thân Độ không vuông góc (hoặc không đồng tâm) không vợt quá 0,025 mm hoặc kiểm tra
độ cháy nổ của xupáp có thể kiểm tra cùng với đế xupáp dới đây
3.2 Đế xupáp
Lắp xupáp vào đế có đầy đủ lò xo móng hãm Lật nghiêng nắp máy và
đổ dầu hỏa hoặc dầu Diesel đầy đờng nạp thải để khoảng 1 phút nếu thấy dầu rò rỉ ra tức là đế xupáp bị mòn hoặc rổ, đây là cách kiểm tra độ kín của
đế xupáp và xupáp
3.3 Lò xo
Dùng dụng cụ kiểm tra ép với lực
3kg, nén lò xo lại Đối chiếu khoảng dịch
chuyển đến khi lò xo nén lại với lực ép
trên, so với khoảng cách tiêu chuẩn Nếu
lớn hơn chứng tỏ lò xo yếu, phải thay
Kiểm tra độ vuông góc của lò xo: dùng ke
thép để kiểm tra Đặt thớc trên một tấm
phẳng Dựng đứng lò xo trên một đầu
của nó trên tấm phẳng và dịch chuyển
lò xo lên trên theo thớc Xoay lò xo và
chú ý khoảng cách giữa vòng dây lò xo trên cùng với thớc Nếu độ không vuông góc vợt quá 2,0 mm Phải thay mới
Dùng dụng cụ để kiểm tra lo xo còn đủ lực ép để làm viêc
Trang 103.4 ống dẫn hớng
Kiểm tra khe hở
thân xupáp va ống
lên một ốc cấy nắp
cao 8 mm trên mặt thân hoặc nắp máy và chỉnh đồng hồ ghi độ lắc của thân xupáp trong ống dẫn hớng Khe hở là một nửa giá trị độ lắc đọc trên đồng hồ
3.5 Trục cam
Để kiểm tra độ cong của trục cam cần các đồ gá và các dụng cụ sau Bàn phẳng( bàn rà) có đủ kích thớc, các khối V để định vị 2 cổ chính ở 2 đầu trục, gá và đồng hồ so có độ chính xác 0,01 mm, nếu gá trục trên máy mài bằng chông tâm thì chỉ cần bộ gá đồng hồ so là đủ Khi kiểm tra, để chân
đồng hồ so tì vào phần không mòn ở cổ giữa của trục, từ từ quay trục và xác
định độ chênh lêch ∆đ của đồng hồ so ở 2 vị trí đối xứng (cách nhau 1800) trên cổ trục độ cong sẽ bằng ∆đ/2
Kiểm tra độ nứt ngầm của trục cam: rửa sạch trục cam, sấy khô, sau đó bôi lên bề mặt một lớp dung dịch gồm 80% dầu hỏa + 15% dầu biến thể +5
% dầu thông +10 g/lit thuốc nhuộm màu đỏ Cho dung dịch ngấm vào kẻ nứt
