Đồ án tốt nghiệp ngành cơ khí đóng tàu thiết kế cơ cấu phân phối khí cho động cơ Diesel

− Các kiểu cơ cấu phân phối khí trong động cơ Diesel hiện nay thường được sử dụng: + Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap + Cơ cấu phân phối khí kiểu van trượt + Cơ cấu phân phối khí kiểu xup

MỤC LỤC

Trang

1.1 Lựa chọn công thức và chương trình tính 4

2.2 Tính toán sơ bộ kích thước của cơ cấu phối khí 29 2.3 Xây dựng đồ thị thời gian tiết diện 30 2.4 Xác định trị số thời gian tiết diện của các thời kì 32

Chương III Thiết kế một số thiết bị của hệ thống phối khí 37

3.1 Yêu cầu đối với hệ thống phân phối khí 38

CHƯƠNG I TÍNH NHIỆT ĐỘNG CƠ

DIESEL

1.1 Lựa chọn công thức và chương trình tính

Phần tính nhiệt của động cơ sử dụng chương trình tính tự động theo phần mềm QB Tên đầy đủ là: “ Chương trình tính nhiệt độ trung bình của chu trình công tác”, thuộc đề tài nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu mô phỏng chu trình công tác của động cơ Diesel” Chủ nhiệm đề tài: TS Lê Viết Lượng

1.1.1 Các thông số nhập vào chương trình

− Nhiệt độ môi chất đầu quá trình nạp Pa = 130.000

1.1.2 Các công thức sử dụng trong chương trình

− Nhiệt trị thấp của nhiên liệu

γr =

) (

0

r a r r

s

P P

P T

T T

−

∆ +

P

p T T

1

0 0

k T T T

1 0

− Diện tích bề mặt xung quanh thể tích công tác khi piston ở ĐCD

1 2

2

0

− +

+ ϕ _ Góc quay trục khuỷu (rad);

− Thể tích công tác của xilanh

S D

a V V

− Thể tích công tác tính theo góc quay trục khuỷu

) sin 5 , 0 cos 1 ( 25 ,

1

32

0 32 4 12 (C + H + S − )

− Hiệu suất nạp không kể đến hàm lượng ẩm

r a s

s a n

T P

T P

γ ε

ε η

− Hiệu suất nạp có kể đến hàm lượng ẩm

d

r

r n

η

1 1trong đó:

G _ Lượng không khí ẩm nạp vào xilanh trong một chu trình

− Lượng không khí thực tế nạp vào xilanh trong một chu trình( không kể

đến hàm lượng ẩm của không khí)

s n c

kf kf

m

i

T P C

=

τ

trong đó:

+ T kf_ Nhiệt độ trong xialnh lúc bắt đầu phun nhiên liệu;

+ P kf _ Áp suất trong xialnh lúc bắt đầu phun nhiên liệu;

− Hệ số truyền nhiệt từ vách qua ống lót xilanh

4 4

3 12 ,

− Bề mặt trao đổi nhiệt với môi chất công tác

ε π

π

S S D D

F w

1 2

, 0 exp

m z

x

ϕ

γ ϕ

− Các thông số đặc trưng cho chu trình công tác

+ Áp suất chỉ thị trung bình

s

i i

i = (kW);

+ Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị

i s s

n s i

P T L R

P g

0

3600

α µ

η

+ Hiệu suất chỉ thị

H s n

i s s

i

Q P

P T L R η

α µ

+ Áp suất có ích trung bình

m i

g g η

+ Hiệu suất có ích của động cơ

m i

e η η

+ Suất tiêu hao nhiên liệu trong một giờ

e e

h g N

LOCATE 3, 7: PRINT " DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC"

LOCATE 11, 10: PRINT "NGHIEN CUU MO PHONG "

LOCATE 13, 4: PRINT "CHU TRINH CONG TAC DONG CO DIZEN" LOCATE 23, 14: PRINT "DHHH - 2002"

LOCATE 19, 4: PRINT "Chu nhiem de tai: TS Le Viet Luong"

PRINT " phuong phap gan dung dong thoi thay doi nhiet do ban dau cua vach "

PRINT " cho den khi pha vo can bang Qw va Qw1 (Qw-nhiet luong vach truyen "

PRINT " cho nuoc lam mat, Qw1-nhiet luong truyen tu khi den vach xi lanh) "

PRINT " Chu trinh cong tac duoc tinh bang phuong phap vi be"

LOCATE 25: PRINT " De tiep tuc an phim bat ky";

GOSUB 101

'GOTO 10

'10 SCREEN 0: WIDTH 40: COLOR 10, 5, 4: CLS

'LOCATE 8, 3: PRINT " Vao so lieu va bat dau tinh [v]"

'LOCATE 9, 3: PRINT " Thoat khoi chuong trinh -[R]";

vvod: SCREEN 0: WIDTH 40: COLOR 10, 5, 4: CLS

LOCATE 8, 3: PRINT " Vao so lieu va bat dau tinh"

LOCATE 10, 6: PRINT " So lieu ban dau:"

LOCATE 11, 3: PRINT "So lieu cu hay moi ?(11-Moi; 12-Cu) "

LOCATE 24, 9: PRINT " [ F1 ] - Thoat ra";

LOCATE 15, 8: INPUT " s.l."; L

IF L = 11 THEN 30

IF L = 12 THEN 40

'************

30 SCREEN 0: WIDTH 80: COLOR 10, 5, 4: CLS

LOCATE 24, 24: PRINT " [ F1 ] - Thoat ra";

LOCATE 2, 24: PRINT " SO LIEU BAN DAU DE TINH: "

INPUT " Ap suat dau qua trinh nen , Pa ", Pa

'SCREEN 8: WINDOW: VIEW (50, 30)-(590, 170), , 3

'SCREEN 8: WINDOW: VIEW (50, 40)-(350, 160), , 3: CLS

'LOCATE 5, 1: PRINT "p, kPa": LOCATE 8, 3: PRINT "800": LOCATE 22, 5: PRINT "0"

'LOCATE 5, 75: PRINT "Tg, K": LOCATE 8, 76: PRINT "2000": LOCATE

22, 76: PRINT "0"

'LOCATE 23, 6: PRINT "180": LOCATE 23, 40: PRINT "360": LOCATE 23, 74: PRINT "540"

Tk = T0 * pik ^ ((nck - 1) / nck)'nhiet do khong khi sau lam mat

dTlm = 140 'do giam nhiet do sau khi lam mat

dPlm = 6000' do giam ap suat sau lam mat

ma = Pa * va / r / Ta

alfa = ma / (L0 * bc * (1 + gamar))

alf = alfa / (1 + 1.61 * d1)

bta = 1 + (.0639 / (alf * (1 + gamar)))'he so thay doi phan tu chat khi

V = va: p = Pa: mg = ma: tempwork = Ta: tzmax = Ta: pzmax = Pa ptmax = 0: pjmax = 0

11 fvp = (fps + yi)' goc bat dau chay nhien lieu

IF f < (fp + yi) OR f > fkon THEN 6

IF f < 220 THEN p = Pa: IF f > 494 THEN p = 200000

x22 = 6.908 * (m + 1) / fz12 * ke1 * EXP(-6.908 * ke) '

28 cv1 = cv

' Tinh cac he so truyen nhiet tu khi chay den vach

' Cong thuc Nytxen ap dung cho dong co dizen thap toc

'abx = 362 * ((.01 * tempwork) ^ 4 - (.01 * tc) ^ 4) / (tempwork - tc)

'ag = 1.151 * (1 + 1.24 * CM) * (p / 100000) ^ 666 * tempwork ^ 333 + abx

' Cong thuc Iaklitr ap dung cho dong co dizen cao toc

'ym = 394 + 1685 * tempwork / 10 ^ 5

'ag3 = 992 * 1.163 * 228.3 ^ ym * (1 + 1.24 * CM) * p / 100000 * tempwork ^ (1 - ym)

' Cong thuc Briling-Nutxen ap dung cho dong co dizen thap toc tang ap

'ag2 = 99 * 1.163 * (2.45 + 185 * CM) * (p / 100000) ^ 666 * tempwork ^ 333 + 362 * ((.01 * tempwork) ^ 4 - (.01 * tc) ^ 4) / (tempwork - tc)

' Cong thuc Briling ap dung cho dong co dizen cao toc

'ag3 = 99 * 1.163 * (2.45 + 1.24 * CM) * (p / 100000) ^ 666 * tempwork ^ 333

' Cong thuc Cemenov dung cho dong co hai ki va bon ki

ag = 1.12 * SQR(CM) * (p / 1000000) ^ 333 * tempwork ^ 75 / d ^ 25

'Cong thuc Pflaum doi voi dong co co buong chay phan cach va tang ap 'f(pk)=2.3*pk^.25 doi voinap xi lanh va piston; f(pk)=.8*pk^.666 doi voi xi lanh

'ag5 = 8 * 1.163 * (pk / 100000) ^ 666 * SQR((p / 100000) * tempwork) * (6.2 - 5.2 / (5.7 ^ ((.1 * CM) ^ 2)) + 025 * CM)

'Cong thuc Pflaum doi voi dong co co buong chay truoc

'ag6 = 1.163 * (.36 + 12 * (pk - P0) / P0) * SQR((p / 1000000) * tempwork)

* (3 + 2.57 * (1 - EXP(1.5 - 416 * CM)))

'ag3 = 7.8 * (CM) ^ 333 * SQR((P / 1000000) * tempwork)

'ag3 = 13.95 * (CM) ^ 333 * SQR((P / 1000000) * tempwork) * (pk / 1000000) ^ 25

IF ABS(tz) > ABS(tzmax) THEN tzmax = tz

IF ABS(p) > ABS(pzmax) THEN pzmax = p

IF ABS(ag) > ABS(agmax) THEN agmax = ag

IF ABS(ag1) > ABS(ag1max) THEN ag1max = ag1

IF ABS(ag2) > ABS(ag2max) THEN ag2max = ag2

IF ABS(ag3) > ABS(ag3max) THEN ag3max = ag3

IF ABS(ag4) > ABS(ag4max) THEN ag4max = ag4

IF ABS(ag5) > ABS(ag5max) THEN ag5max = ag5

IF ABS(ag6) > ABS(ag6max) THEN ag6max = ag6

IF ABS(x0) > ABS(x0max) THEN x0max = x0

IF ABS(x2) > ABS(x2max) THEN x2max = x2

IF ABS(x4) > ABS(x4max) THEN x4max = x4

IF ABS(x5) > ABS(x5max) THEN x5max = x5

IF ABS(x21) > ABS(x21max) THEN x21max = x21

IF ABS(x22) > ABS(x22max) THEN x22max = x22

IF f > (fp + yi) THEN dtP = pzmax - p

IF f = 540 THEN LOCATE 3, 50: PRINT "pb "; p; " Pa"

IF f = 540 THEN LOCATE 4, 50: PRINT "Tb "; tempwork; " K"

IF ABS(Pt) > ABS(ptmax) THEN ptmax = Pt

IF ABS(PJ) > ABS(pjmax) THEN pjmax = PJ

WINDOW (180, 0)-(540, 2500): PSET (f, tempwork), 5 WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag), 3

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag1), 7

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag2), 6

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag3), 4

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag4), 8

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag5), 9

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag6), 10

'WINDOW (180, 0)-(540, 3000): PSET (f, ag8), 11

qwc = b * qn / 3600 / 10 ^ 3'kW;kg/h;j/kg

pi1 = L / vh 'MPa

'am = 103: bm = 015 'd/c buong chay phan cach

'am = 103: bm = 0135 'd/c buong chay truoc

am = 088: bm = 0118 'd/c buong chay thong nhat

'PRINT " Nhiet truyen cho nuoc Qw "; qw; " kJ "

'LOCATE 2, 45: PRINT " Nhiet do thanh xi lanh Tc"; tc; "K"

'LOCATE 3, 3: PRINT "Nhiet luong khi truyen cho xi lanh Qw1 "; qw1; " kJ" 'LOCATE 8, 50: PRINT "agmax "; agmax; " kW/(m^2K)" '"Tzmax"; tzmax; " K"

'LOCATE 9, 50: PRINT "ag1max"; ag1max; " kW/(m^2K)"

'LOCATE 10, 50: PRINT "ag2max"; ag2max; " kW/(m^2K)" '"pzmax "; pzmax; " Pa"

'LOCATE 10, 50: PRINT "ag2max"; ag2max; " kW/(m^2K)" '"pjmax "; pjmax; " Pa"

'LOCATE 11, 50: PRINT "ag3max"; ag3max; " kW/(m^2K)" '"ptmax "; ptmax; " Pa"

'LOCATE 12, 50: PRINT "ag4max"; ag4max; " kW/(m^2K)"

'LOCATE 13, 50: PRINT "ag5max"; ag5max; " kW/(m^2K)" '"pzmax "; pzmax; " Pa"

'LOCATE 14, 50: PRINT "ag6max"; ag6max; " kW/(m^2K)" '"pjmax "; pjmax; " Pa"

'LOCATE 15, 50: PRINT "ag8max"; ag8max; " kW/(m^2K)" '"ptmax "; ptmax; " Pa"

'LOCATE 13, 50: PRINT USING "(dx0/dfi)max = #.######"; x0max

'LOCATE 14, 50: PRINT USING "(dx2/dfi)max = #.######"; x2max

'LOCATE 15, 50: PRINT USING "(dx4/dfi)max = #.######"; x4max;

'LOCATE 16, 50: PRINT USING "(dx5/dfi)max = #.######"; x5max;

'LOCATE 15, 50: PRINT USING "(dx22/dfi)max = #.######"; x22max;

'LOCATE 16, 50: PRINT USING "(dx21/dfi)max = #.######"; x21max;

'LOCATE 15, 50: PRINT "U "; U; " kJ"

LOCATE 6, 50: PRINT USING "P0 = ###### Pa, T0 = ### K"; P0; T0

LOCATE 7, 50: PRINT USING "doamf = ##% , fps = ##doTK"; doamf; fps LOCATE 9, 50: PRINT USING "Tzmax = ####.## K"; tzmax;

LOCATE 10, 50: PRINT USING "pzmax =###.###### MPa"; pzmax / 1000000;

'LOCATE 8, 50: PRINT USING "(dx2/dfi)max = #.######"; x2max

LOCATE 11, 50: PRINT USING "ti = #.#### mc"; ti

'LOCATE 11, 50: PRINT USING "fps = ## doTK"; fps;

LOCATE 12, 50: PRINT USING "agmax = ####.# kW/m^2K"; agmax

LOCATE 13, 50: PRINT USING "Pi1 = #.#### MPa"; pi1 / 1000000

LOCATE 14, 50: PRINT USING "Ni = ###.## kW"; Ni

LOCATE 15, 50: PRINT USING "gi = #.#### kg/(kW.h)"; gi

'LOCATE 15, 50: PRINT USING "etai = #.####"; etai

LOCATE 16, 50: PRINT USING "Pm = #.#### MPa"; Pm / 1000000

LOCATE 17, 50: PRINT USING "etam = #.####"; etam

LOCATE 18, 50: PRINT USING "Ne = ####.## kW"; Ne

LOCATE 19, 50: PRINT USING "ge = #.#### kg/(kW.h)"; ge

LOCATE 20, 50: PRINT USING "etae = #.####"; etae

LOCATE 21, 50: PRINT USING "Pe = #.#### MPa"; Pe / 1000000 LOCATE 22, 50: PRINT USING "dtP = ##.### MPa"; dtP / 1000000 'LOCATE 12, 50: PRINT "ptt "; ptt; " Pa"

LOCATE 23, 3

PRINT USING " Ap suat chi thi trung binh #.###"; pi1 / 10 ^ 6;

: PRINT USING " MPa Hieu suat chi thi #.###"; etai

'tc0 = 380: N = 750: d = 16: s = 225: fps = 26: b = 23.65:

'tc0 = 380: N = 375: d = 35: s = 5: fps = 17: b = 160:

zet = 01: ' GOTO first:

Ta = 300' Nhiet do moi chat dau qua trinh nen K

lam = 25' Ty so lam da

tnc = 380 '338 nhiet do trung binh cua nuoc lam mat

tc = 450 ' nhiet do trung binh cua thanh xi lanh

RETURN

72

'LOCATE 25, 8: INPUT ; " Quit y/n", k$

'IF k$ = "N" OR k$ = "n" THEN CLS : GOTO 20:

'IF k$ <> "Y" AND k$ <> "y" GOTO 82

82

SCREEN 0: WIDTH 80: COLOR 10, 5, 4: CLS

LOCATE 4, 1

PRINT " Da tinh xong "

PRINT " Lua chon che do: "

PRINT " 1- Dua ra man hinh so lieu ban dau "

PRINT " 2- Dua ra man hinh ket qua tinh"

PRINT " 3- Xay dung do thi chi thi "

PRINT " 4- Xay dung do thi mo men "

PRINT " 5- Xay dung do thi Ps "

PRINT " 6- Xay dung do thi Pt "

PRINT " 7- Xay dung do thi N "

PRINT " 8- Xay dung do thi Z "

PRINT " 9- Xay dung do thi vec to T-Z "

'PRINT " 0- Xay dung do thi co bien "

'PRINT " 10- Thoat khoi chuong trinh "

PRINT " Ty so lam da ", lam PRINT " Vong quay truc khuyu, v/ph ", N PRINT " Duong kinh xi lanh, m ", d PRINT " Hanh trinh piston, m ", s

PRINT " Suat tieu hao nhien lieu gio, kg/h ", b

bc = b / N / 30 / i

PRINT " Luong nhien lieu cap cho chu trinh, kg/cht "; bc

PRINT " Goc bat dau chay nhien lieu, do TK ", fps

PRINT " Thoi gian chay , do TK ", fz

PRINT " Buoc tinh , do TK ", df

INPUT " Che do "; y

112 : CLS

LOCATE 4, 12: PRINT " Ket qua tinh toan "

PRINT " Nhiet do trung binh thanh xi lanh, K ", tc;

PRINT " Nhiet do cuc dai cua chu trinh Tmax, K "; tzmax; '", goc "; ftmax PRINT " Ap suat cuc dai cua chu trinh Pzmax, MPa"; pzmax / 1E+07; ' ",goc

"; fpmax

PRINT " Ap suat chi thi trung binh, Pi, Mpa "; pi / 1E+07

PRINT " Hieu suat chi thi "; etai;

− Công suất có ích của động cơ

CHƯƠNG II THIẾT KẾ CƠ CẤU PHÂN

PHỐI KHÍ

2.1 Lựa chọn hệ thống trao đổi khí

2.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống phân phối khí

− Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí trong xilanh động cơ: nạp khí vào xilanh và đẩy khí đã làm việc ra khỏi xilanh

− Các kiểu cơ cấu phân phối khí trong động cơ Diesel hiện nay thường được sử dụng:

+ Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap

+ Cơ cấu phân phối khí kiểu van trượt

+ Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap và van trượt

− Cơ cấu phân phối khí kiểu van trượt có ưu điểm như: đảm bảo tiết diện lưu thông, dễ dàng làm mát cơ cấu phối khí, độ ồn nhỏ nhưng kết cấu phức tạp, giá thành cao và chủ yếu sử dụng sử dụng trong động cơ hai kì Đối với động

cơ hai kì nạp thải qua cửa hoặc nạp qua cửa và

− Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap và van trượt: thưòng sử dụng cho động cơ hai kì nạp qua cửa và thải bằng xupap, khi đó piston làm nhiệm vụ van trượt

− Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap: Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap được sử dụng rộng rãi hơn vì cơ cấu này đơn giản, đảm bảo tính an toàn, tin cậy trong quá trình làm việc Cơ cấu này gồm có: Trục phân phối khí, hệ thống truyền động cho nó, con đội, thanh đẩy, đòn gánh, các xupap nạp, xả và đế xupap

− Cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu :

+ Có cường độ chịu lực tốt

+ Đóng mở đúng thời gian quy định

+ Độ mở lớn và tại chỗ thay đổi tiết diện phải có góc lượn lớn để giảm sức cản cho dòng khí và để dòng khí dễ lưu động

+ Kết cấu xupap phải đảm bảo thoát nhiệt tốt

+ Cần đảm bảo các lực tác dụng lên xupap trùng với đường tâm xupap để tránh làm cong đuôi xupap

+ Ít mòn và độ ồn bé

+ Dễ chế tao, dễ điều chỉnh, dễ sửa chữa và giá thành rẻ

2.1.2 Lựa chọn hệ thống trao đổi khí

Chọn hệ thống trao đổi khí kiểu xupap

1- Phân loại hệ thống trao đổi khí kiểu xupap

Với động cơ đốt trong kiểu piston trao đổi khí bằng xupap có hai phương

án bố trí xupap là: xupap đặt và xupap treo

− Phương án bố trí xupap đặt chỉ dùng cho động cơ có tỉ số nén thấp Nhược điểm:

+ Kết cấu buồng cháy không gọn nên nhiệt lượng tổn thất lớn làm giảm hiệu suất

+ Việc tăng tỉ số nén rất khó khăn nên ít được sử dụng

− Phương án bố trí xupap treo được sử dụng rộng rãi trong động cơ Diesel và một số động cơ xăng

2- Bố trí xupap trên nắp xilanh

2a Loại hai xupap

Đây là loại dùng nhiều nhất, trong động cơ bốn kì có một xupap xả và một xupap nạp

Hình 2.1 Bố trí hai xupap trên nắp xilanh

Hình a: Xupap bố trí song song với đường trục, loại này dùng một cam

để truyền động

Hình b: Xupap bố trí thẳng góc với đường trục Đường nạp thải bố trí đối xứng qua nắp xilanh Dùng một hay hai trục cam để truyền động

Hình c: Xupap bố trí nghiêng một góc với đường trục Đường nạp thải

bố trí đối xứng qua nắp xilanh Dùng một hay hai trục cam để truyền động

2b Loại ba xupap

Mỗi nắp xilanh có ba xupap

Hình 2.2 Bố trí ba xupap trên nắp xilanh

Hình a: Một xupap nạp có đường kính tương đối lớn, hai xupap thải có

đư kính bé hơn

Hình b: Hai xupap nạp, một xupap xả có đường kính lớn hơn

So với bốn loại xupap thì loại này không có ưu điểm gì đặc biệt và cấu tạo cũng không đơn giản nên ít dùng

− Nguyên lí hoạt động : Dẫn động cơ giới cho xupap bằng cơ cấu con

đội, đũa đẩy, đòn bẩy( cò mổ) Đây là các cơ cấu động Cụ thể là cơ cấu này

nhận chuyển động quay của trục cam dưới tác động của mặt cam lên con đội và đũa đẩy, làm con đội và đũa đẩy sẽ chuyển động lên xuống Đầu còn lại của đũa đẩy được liên kết động với một đầu của đòn bẩy Đòn bẩy được cấu tạo sao cho

có thể quay quanh một trục gắn cứng, khi đó đầu còn lại của đòng bẩy sẽ trực tiếp tác dụng lên mặt tiếp xúc của đuôi xupap, làm xupap chuyển động lên xuống với một giới hạn thịch hợp Giới hạn đó gọi là hành trình của xupap

− Ưu điểm của phương pháp này là : Cơ cấu dễ chế tạo, giá thành rẻ, có thể ứng dụng với nhiều loại động cơ tàu thuỷ

− Nhược điểm chính của phương pháp này là tồn tại khe hở nhiệt lớn, do

đó sẽ gây ra hiện tượng va đập mạnh làm các chi tiết nhất là chỗ tiếp xúc nhanh

bị biến dạng và gây ra tiếng kêu trong quá trình hoạt động

− Dẫn động thuỷ lực cho xupap (hình 2.5) :

Hình 2.5 Cơ cấu dẫn động thuỷ lực cho Xupap 1- Trục cam ; 2- Con đội ; 3- Lò xo ; 4- Ống dẫn

− Ưu điểm : Để tránh va đập giữa đầu đòn gánh và xupap, cơ cấu dẫn động cho xupap thải của động cơ bốn kì được chế tạo thêm bộ giảm chấn thuỷ lực, tự động điều chỉnh khe hở nhiệt của xupap Phương pháp này có độ tin cậy cao và cấu tạo đơn giản Việc giảm khối lượng các phần động sẽ hạn chế được lực quán tính của cơ cấu dẫn động cho xupap và giảm được độ mài mòn các bề mặt làm việc của xupap gây ra do tác động của các xung lực

− Nguyên lí hoạt động: Cơ cấu này được sử dụng cho các động cơ Diesel

hiện đại bao gồm: Con đội thuỷ lực (2) được dẫn động từ trục cam (1) Khi con đội thuỷ lực (2) đi lên, dầu sẽ bị nén và piston thuỷ lực sẽ tạo ra một áp lực trong đường ống dẫn dầu (4) tác dụng lên đầu xupap Khi áp lực này thắng

được lực lò xo xupap thí xupap mở ra, đồng thời lò xo cũng bị nén Do đó tồn tại một lực đàn hồi có xu hướng đẩy lò xo đi lên Khi cam ở vị trí thấp sẽ làm cho con đội đi xuống, áp lực dầu giảm Lực lò xo thắng áp lực dầu và đẩy xupap đi lên đóng kín cửa thải

Kết luận:

− Chọn phương án dẫn động cho xupap

Từ những phân tích ở trên và từ điều kiện áp dụng thực tế, nên ta dùng phương án dẫn động cơ giới cho xupap

2.2 Tính toán sơ bộ kích thước của cơ cấu phối khí

2.2.1 Tính toán sơ bộ kích thước của cơ cấu nạp và của cơ cấu thải

α

Hình 2.6 Xupap

Dùng một xupap thải có dạng hình nấm có các thông số cơ bản sau đây :

− Đường kính họng của nấm xupap :

2.3 Xây dựng đồ thị thời gian tiết diện hình học

Sau khi chọn được hình dáng, kích thước, phương hướng và góc phối khí của các xupap nạp, xupap thải, ta xây dựng đồ thị thời gian tiết diện:

Khi đường kính và góc côn của nấm xupap đã xác định, tiết diện lưu thông tức thời của xupap quyết định bởi quy luật động học của cam phân phối khí và pha phân phối khí

Dựa vào phương trình xác định tiết diện lưu thông

) cos sin cos

α_ Góc nghiêng của xupap, α = 450

Ta sẽ xây dựng đồ thị thời gian tiết diện hình học dựa vào hành trình của xupap Muốn vậy, ta phải xác định được quy luật của độ nâng xupap biến thiên theo góc quay của trục cam

− Thiết kế dạng cam: Có hai phương pháp :

+ Lựa chọn quy luật chuyển động của cam( chủ yếu là quy luật

gia tốc), rồi từ đấy phân tích hai lần để tìm quy luật của độ nâng xupap biến

thiên theo góc quay của trục cam

+ Định sẵn dạng cam, mặt cam là tập hợp của những cung tròn , cung parabôn hoặc đường thẳng để dễ gia công Sau đó căn cứ vào quy luật nâng đã định, đạo hàm hai lần đối với góc quay của trục cam để tìm quy luật gia tốc rồi kiểm tra xem có phù hợp với yêu cầu về gia tốc cơ cấu phân phối khí hay không

Căn cứ vào hình XV-41 theo [1], thể hiện quy luật nâng hạ và quy luật gia tốc của ba loại cam lồi cung tròn, cam lồi cung parabôn và cam tiếp tuyến

Từ đây ta chọn dạng cam là cam tiếp tuyến (hình 2.7)

Hình 2.7 Độ nâng xupap biến thiên theo góc quay trục cam

Độ nâng xupap biến thiên theo góc quay trục cam được ghi trong bảng 2.1

Bảng 2.1

Góc quay trục cam

Độ nâng xupap

Tiết diện lưu thông

Góc quay trục cam

Độ nâng xupap

Tiết diện lưu thông

Hình 2.8 Đồ thị thời gian tiết diện hình học

2.4 Xác định trị số thời gian tiết diện của các thời kì

2.4.1 Các thông số trong quá trình trao đổi khí

1- Quá trình nạp

− Áp suất môi chất trong xilanh lúc bắt đầu mở xupap nạp

PH = Pa

PH = 1,3 (Pa)

– Áp suất không khí nạp, Pk = 150000 (Pa);

− Thể tích xilanh lúc bắt đầu thời kì nạp

4

05 , 1 9 , 0

0

P

P T T

m m k