Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay, với sự phát triển không ngừng của nhân loại, các loại động cơ dần dần thay thế sức lao động của con người.Trong đó, động cơ đốt trong đóng vai trò rất quan trọng. Động cơ đốt trong hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số lượng lẫn chất lượng, nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ... là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay và các máy động cơ cở nhỏ v.v.. Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp luôn luôn đóng một vai trò rất quan trọng. Nó là kết quả của 5 năm học tập và lao động miệt mài ở ngôi trường ĐHBK ĐÀ NẴNG. Đề tài tốt nghiệp được giao là” khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khí trên động cơ DURATEC”. Tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinh viên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực, nó không những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế. Cơ cấu phân phối khí của động cơ DURATEC có nhiều đặc điểm mới lạ. Do đó việc khảo sát và tính toán động cơ này thật sự đã đem đến cho em nhiều điều bổ ích.Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của TS. PHÙNG XUÂN THỌ, các thầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành tốt đề tài này. Tuy nhiên, do kiến thức của em còn có hạn, lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình thực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những nhầm lẫn, thiếu sót. Em mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để em ngày càng hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn TS. PHÙNG XUÂN THỌ” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em có thể hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện Trần Quang Vỹ CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG1.1. MỤC ĐÍCH, PHÂN LOẠI,YÊU CẦU CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ1.1.1. Mục đíchCơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ. Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc không khí mới vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế.1.1.2. Yêu cầuCơ cấu phối phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo, nạp đầy thải sạch; đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định; độ mở lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực; đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, không bị cháy do lọt khí; xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp; ít va đập, tránh gây mòn; dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp.1.1.3. Phân loạiCơ cấu phân phối khí dùng xupáp là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong động cơ đốt trong vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và giá thành không cao lắm.Cơ cấu phối khí dùng van trượt là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như có thể đảm bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu khá phức tạp, giá thành cao nên người ta chỉ sử dụng ở các loại xe đặc biệt như động cơ xe đua.Cơ cấu phân phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải là loại cơ cấu phối khí của động cơ hai kì quét vòng hoặc quét thẳng, quét thẳng có thể qua xupáp xả hoặc cửa xả dung piston đối đỉnh. Cơ cấu phối khí loại này có kết cấu đơn giản, không phải điều chỉnh, sửa chữa nhưng chất lượng quá trình thay đổi khí không cao. Trong cơ cấu loại này piston động cơ đóng vai trò như một van trượt, đóng mở cửa nạp và cửa thải. Loại động cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượt riêng mà chúng dùng cơ cấu khuỷu trục thanh truyền để dẫn động piston.Cơ cấu phối khí hỗn hợp dung cửa nạp và xupáp thải: Sử dụng trên động cơ 2 kì quét thẳng.1.2. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ HAI KỲTrong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉ chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu. Quá trình thải trong động cơ hai kỳ chủ yếu dùng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy ra ngoài. Ở quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa không khí quét với sản vật cháy, đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanh không có khí quét tới. Chất lượng các quá trình thải sạch sản vật cháy và nạp đầy môi chất mới trong động cơ hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm của hệ thống quét thải.Theo hướng vận động của dòng khí quét trong động cơ 2 kì phân thành 2 loại:Quét vòng: là hệ thống quét và thải vận hành theo nguyên lí dòng khí quét đi đường vòng lúc đầu từ phía dưới men theo thành xilanh đi lên, tới nắp xilanh dòng khí đổi chiều 1800 và đi xuống ngược với chiều củ. Các cửa thải và cửa quét của hệ thống quét vòng đều được đặt ở phía dưới của xilanh và việc đóng, mở các cửa này đều do piston đảm nhiệm.Quét thẳng: dòng khí quét đi theo đường thẳng từ dưới lên, vì vậy hành trình của nó chỉ bằng một nữa so với quét vòng. Các cơ cấu quét và thải của hệ thống quét thẳng được đặt ở hai đầu của xilanh. Điều kiện đóng mở cửa khí là do piston hoặc xupáp dùng trục cam.Ngoài ra hệ thống quét thải trên, động cơ 2 kì còn được phân loại như sau:Dựa vào các cửa khí quanh chu vi có:+ Quét vòng đặt ngang: Các của thải của hệ thống này được đặt ngang đối diện với cửa quét.+ Quét vòng một bên: Các cửa thải và cửa quét đều được đặt về một bên của thành xilanh.+ Quét vòng đặt xung quanh: Các cửa thải và cửa quét đều đặt khắp chu vi xilanh của động cơ.+ Quét vòng đặt hỗn hợp: Là dạng hỗn hợp của các hệ thống quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt một bên, quét vòng đặt xung quanh.Dựa vào chiều cao tương đối giữa cửa thải và cửa quét dọc theo đường tâm xilanh:+ Mép trên cửa thải cao hơn cửa quét: Trong đó nếu là động cơ tăng áp thì các cửa thải phải có van xoay để tránh tổn thất khí quét. Nếu là động cơ không tăng áp thì không cần lắp van xoay để động cơ đỡ phức tạp.+ Mép trên cửa thải ngang với mép trên cửa quét: Trong trường hợp này phải lắp van một chiều tự động trong cửa quét để tránh hiện tượng sản vật cháy đi vào cửa quét.+ Mép trên cửa thải thấp hơn mép trên cửa quét: Nếu chỉ có một hang cửa quét thì tấc cả các cửa quét phải lắp van một chiều. nếu có hai hành cửa quét thì chỉ cần lắp van một chiều cho hàng cửa quét phía trên.Thực tế ta gặp rất nhiều cách bố trí phương hướng của các cửa quét, nhưng tất cả đều dựa trên cơ sở các phương án bố trí sau:+ Hướng song song: Các cửa quét và cửa thải đều được bố trí song song với nhau trong mặt cắt ngang của xilanh. Thường được sử dụng cho động cơ 2 kì cỡ nhỏ.+ Hướng tâm: Thường được sử dụng trong cửa thải của hệ thống quét vòng đặt xung quanh hoặc hệ thống quét vòng đặt thẳng.+ Hướng tiếp tuyến: Đường tâm của các cửa khí là những đường tiếp tuyến với một đường cong có đường kính nhỏ hơn đường kính xilanh.+ Hướng lệch tâm: Đường tâm của các cửa thải hoặc cửa quét tập trung vào một vài điểm lệch tâm so với tâm tâm xilanh nằm bên trong hoặc bên ngoài xilanh.Một số hệ thống quét thải được sử dụng nhiều hiện nay:+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:Sử dụng trên động cơ 2 kì cỡ nhỏ.Đặc điểm:+ Dùng cacte làm máy nén khí để tạo ra không khí quét. + Cửa quét thường đặt xiên lên hoặc đỉnh piston có kết cấu đặc biệt để dẫn hướng dòng không khí quét trong xilanh.Hình 1.1. Cơ cấu dùng hộp cacte để quét khí1Piston ; 2 Thanh truyền ; 3 Trục khuỷu+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm : Thường được sử dụng trên các động cơ 2 kì công suất lớn. Đặc điểm: cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên xiên và hợp với đường tâm xilanh một góc 300 , do đó khi dòng không khí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi lên tới nắp xilanh mới vòng xuống cửa thải.+ Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:Đặc điểm: có 2 hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong có bố trí van một chiều để sau khi đóng kín của thải vẫn có thể nạp them môi chất công tác mới vào hàng lỗ phía trên.Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tự động nên phức tạp. Chiều cao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu công tác của động cơ.+ Hệ thống quét vòng đặt một bên:Chỉ sử dụng cho các động cơ 2 kì tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ tốc độ trung bình. Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa quét nghiêng xuống một góc 150. Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thải sau khi kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét. Hệ số tổn thất khí quét tương đối lớn, áp suất có ích trung bình nhỏ.+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:Dùng rộng rãi trong động cơ ôtô, máy kéo, tàu thủy, tàu hỏa.Đặc điểm: cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến. Xupáp thải được đặt trên nắp xilanh.Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theo xupáp thải ra ngoài nên dòng khí quét ít bị hòa trộn cới sản vật cháy và khsi thải được đẩy ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn. Hình 11 Một số phương án quét thải trên động cơ hai kỳa) Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm; c) Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp; d) Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải; e) Hệ thống quét vòng đặt một bên.1.3. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ BỐN KỲTrên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu cam xupáp, cơ cấu cam xupáp được sử dụng rất đa dạng. Tùy theo cách bố trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupáp treo, cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt…1.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục cam dẫn động xupáp thông qua con đội. Xupáp nạp và xupáp thải của các xilanh có thể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một. Khi bố trí từng cặp xupáp cùng tên, các xupáp nạp có thể dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạp trở thành đơn giản hơn. Hình 12 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt1 – Trục cam; 2 – Thân máy; 3 – Con đội; 4 – Đế lò xo xupáp; 5 – Lò xo xupáp; 6 – Ống dẫn hướng; 7 – Xupáp; 8 – Bánh răng dẫn động bánh răng cam;Ưu điểm của phương án này là chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu của nắp xilanh đơn giản, dẫn động xupáp cũng dễ dàng.Tuy vậy có khuyết điểm là buồng cháy không gọn, có dung tích lớn. Một khuyết điểm nữa là đường nạp, thải phải bố trí trên thân máy phức tạp cho việc đúc và gia công thân máy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn.+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupáp.Khi dùng xupáp treo có ưu điểm: tạo được buồng cháy gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.Đường nạp, thải đều bố trí trên nắp xilanh, nên có điều kiện thiết kế để dòng khí lưu thông thanh thoát hơn, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lý nên có thể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí.Tuy vậy cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo cũng tồn tại một số khuyết điểm như: dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấu của nắp xilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc và gia công.Để dẫn động xupáp, trục cam có thể bố trí trên nắp xilanh để dẫn động trực tiếp hoặc dẫn động qua đòn bẩy. Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷu hoặc ở thân máy, xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy… Hình 13 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo1 – Trục cam; 2 – Con đội; 3 – Đũa đẩy; 4 – Vít điều chỉnh; 5 – Trục đòn bẩy; 6 – Đòn bẩy; 7 – Đế chặn lò xo; 8 Lò xo xupáp; 9 Ống dẫn hướng; 10 – Xupáp; 11 – Dây đai; 12 – Bánh răng trục khuỷu.Khi bố trí xupáp treo thành hai dãy, dẫn động xupáp rất phức tạp. Có thể sử dụng phương án dẫn động xupáp dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua các đòn bẩy, hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp. Hình 14. Các phương án dẫn động trục cama. Các xupáp được đặt xen kẽ trên nắp xilanh;b. Xupáp được dẫn động trực tiếp;c. Xupáp được dẫn động thông qua đòn bẩy.Trong một số động cơ xăng, xupáp có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupáp nạp đặt trên thân máy còn xupáp thải lắp chéo trên nắp xilanh. Khi bố trí như thế kết cấu của cơ cấu phân phối khí rất phức tạp nhưng có thể tăng được tiết diện lưu thông rất nhiều do đó có thể tăng khả năng cường hóa động cơ. Kết cấu này thường dùng trong các loại động cơ xăng tốc độ cao.Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt và treo thấy rằng: động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do đó tạo được tỷ số nén cao, còn động cơ xăng có thể dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng cơ cấu phân phối khí kiểu treo. Động cơ sử dụng cơ cấu phân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn. Dùng cơ cấu phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rất phức tạp và dẫn động cũng phức tạp nhưng đạt hiệu quả phân phối khí rất tốt. Cơ cấu phân phối khí xupáp treo chiếm ưu thế tuyệt đối trong động cơ 4 kỳ.1.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục camTrục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam. Nếu khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng. Nếu khoảng cách trục lớn, phải dùng thêm các bánh răng trung gian hoặc dùng xích răng.Loại trục cam đặt trên nắp máy. Dẫn động trục cam có thể dùng trục trung gian dẫn động bằng bánh răng côn hoặc dùng xích răng. Khi dùng hệ thống bánh răng côn cần có ổ chắn dọc trục để chịu lực chiều trục và khống chế độ rơ dọc trục. Khi trục cam dẫn động trực tiếp xupáp, trục cam được dẫn động qua ống trượt, trục cam dẫn động qua đòn quay.Phương án dẫn động bằng bánh răng có ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản, do cặp bánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền. Tuy vậy, khi khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu lớn thì phương án này phải dùng thêm nhiều bánh răng trung gian. Điều đó làm cho thân máy thêm phức tạp (vì phải lắp nhiều trục để lắp bánh răng trung gian ) và cơ cấu dẫn động trở nên cồng kềnh, khi làm việc thường có tiếng ồn.Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động được trục cam ở khoảng cách lớn. Tuy vậy phương án này có nhược điểm là đắt tiền vì giá thành chế tạo của xích đắt hơn bánh răng nhiều. Khi xích bị mòn gây nên tiếng ồn và làm sai lệch pha phân phối. Hình 15 Các phương án dẫn động trục cama, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn; b) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích; f) – Dẫn động trục cam dùng đai răng.1.4. CÁC CHI TIẾT, CỤM CHI TIẾT CHÍNH TRONG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ1.4.1. Trục cam Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở xupáp nạp và thải đúng theo chu kì hoạt động của động cơ. Hình 16 Kết cấu trục cam.1 – Đầu trục cam; 2 – Cổ trục cam; 3 – Các vấu cam; 4 – Cam lệch tâm bơm xăng; 5 – Bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn.Trên trục cam có các vấu cam nạp và thải cho mỗi xilanh. Thời điểm đóng mở xupáp phụ thuộc vào biên dạng cam. Trục cam bao gồm các phần cam thải, cam nạp và các cổ trục. Ngoài ra trên một số động cơ trên trục cam còn có vấu cam dẫn động bơm xăng, bơm cao áp vv…Hình dạng và vị trí của cam phối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phối khí và số kì của động cơ. Cam có thể được chế tạo liền trục hoặc có thể làm rời từng cái rồi lắp trên trục bằng then hoặc đai ốc.Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như thép 15X, 15MH, 12XH ... hoặc thép cacbon có thành phần trung bình như thép 40 hoặc thép 45. Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trục cam, của ổ trục, của mặt đầu trục cam…) đều thấm than và tôi cứng.+ Cổ trục cam: Có hai loại đủ cổ và thiếu cổ. Nếu số cổ trục là Z và số xilanh là i thì: Số cổ loại đủ cổ là Z = (i + 1) thường dùng ở động cơ điêzen. Số cổ loại trốn cổ thường dùng ở động cơ xăng.Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50 ÷ 60 HRC. Nếu trục cam lắp luồn thì kích thước cổ phải còn lớn hơn các phần khác của trục cam. Đôi khi để dễ lắp người ta làm đường kính các cổ khác nhau, cổ có đường kính nhỏ nhất ở phía cuối trục.Các ổ trục cam được ép trên thân máy đều là ống thép có tráng hợp kim chịu mài mòn như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm.Nếu trục cam lắp theo kiểu đặt, phải dùng ổ hai nửa, một nửa đúc trên thân hay nắp xilanh, nửa kia làm thành nắp ổ rồi lắp lại bằng bulông hay gu giông, kết cấu này dùng ở động cơ công suất lớn và một số động cơ có trục cam đặt trên nắp xilanh.+ Ổ chắn dọc trục:Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy hoặc nắp xylanh giãn nở) khiến cho khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răng nghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí, người ta phải dùng ổ chắn dọc trục. Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay phía sau bánh răng dẫn động. Còn khi dùng bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào trên trục cam vì trong trường hợp này, trục cam không chịu lực dọc trục và dù trục cam hay thân máy có giãn nở khác nhau cũng không làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí như trường hợp dùng bánh răng nghiêng và bánh răng côn.Hình 17 Kết cấu đầu trục cam.1 – Vỏ máy; 2 – Bulông hãm bích; 3 – Bích chắn; 4 – Trục cam; 5 – Vòng chắn; 6 Ổ đỡ trục cam; 7 – Đêm vênh; 8 – Bulông cố định bánh răng dẫn động; 9 – Then; 10 – Bánh răng dẫn động trục cam.1.4.2. Con độiNhiệm vụ: Là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động từ trục cam đến xupáp thông qua đũa đẩy và đòn bẩy.Điều kiện làm việc: Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực nén lò xo xupáp và lực quán tính của các chi tiết chuyển động.Vật liệu chế tạo: Con đội được làm bằng gang, bề mặt tiếp xúc với cam phải được tôi cứng bằng cách xử lý nhiệt bề mặt.Con đội có thể chia làm 3 loại chính:+ Con đội hình nấm và hình trụ:Là loại con đội đáy bằng dùng phổ biến trên các loại động cơ, con đội hình nấm dùng cho hệ thống phối khí xupáp đặt, đôi khi dùng cho xupáp kiểu treo, con đội được khoét rỗng để lắp với đũa đẩy, phần cầu lõm phải có r c lớn hơn r đũa đẩy khoảng (0,2÷0,3) mm. Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt mặt con đội (hoặc mặt cam) khi đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam.Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, nên tránh được hiện tượng cào xước.Loại con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu phân phối khí xupáp đặt. Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupáp bắt trên phần đầu của thân. Hình 18 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm.+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lò xo chặn, chốt và con lăn. Lò xo chặn có tác dụng không cho con đội xoay. Ngoài ra, còn có bulông bắt trong thân máy để con đội hoạt động đúng hướng. Hình 19 Kết cấu con đội con lăn.Con lăn được nhiệt luyện để chịu mài mòn. Cơ cấu con đội con lăn có tác dụng làm giảm ma sát vì vậy làm giảm được mức tiêu nhiên liệu.+ Con đội thủy lực: Để tránh hiện tượng có khe hở nhiệt gây ra tiếng ồn và va đập, trong các xe du lịch cao cấp người ta thường dùng loại con đội thủy lực. Dùng loại con đội này sẽ không còn tồn tại khe hở nhiệt.Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn có một ưu điểm đặc biệt là có thể tự động thay đổi trị số thời gian tiết diện của cơ cấu phân phối khí. Vì khi tốc độ động cơ tăng lên, do khả năng rò rỉ dầu giảm đi, nên xupáp mở sớm hơn khi chạy với tốc độ này, điều đó rất có lợi đối với quá trình nạp của động cơ.Dùng con đội thủy lực, tuy có nhiều ưu điểm như trên, nhưng điều cần đặc biệt chú ý là con đội thủy lực làm việc tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dầu bôi trơn. Vì vậy dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực phải rất sạch và độ nhớt ổn định, ít thay đổi.1.4.3. Đũa đẩy Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupáp treo thường là một thanh dài,đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy.Để giảm nhẹ trọng lượng, đủa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng hai đầu hàn gắn với các đầu tiếp xúc hình cầu hoặc mặt lõm. Đôi khi cả hai đầu tiếp xúc của đũa đẩy đều là hình cầu.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của nhân loại, các loại động cơ dầndần thay thế sức lao động của con người.Trong đó, động cơ đốt trong đóng vai tròrất quan trọng Động cơ đốt trong hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về sốlượng lẫn chất lượng, nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế,

xã hội, khoa học công nghệ là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải nhưôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay và các máy động cơ cở nhỏ v.v

Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp luôn luôn đóng một vai tròrất quan trọng Nó là kết quả của 5 năm học tập và lao động miệt mài ở ngôi trườngĐHBK ĐÀ NẴNG Đề tài tốt nghiệp được giao là” khảo sát và tính toán cơ cấuphân phối khí trên động cơ DURATEC” Tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinhviên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực, nó không những giúp cho em có điềukiện để chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thứcnhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế Cơ cấu phân phối khí của động cơ DURATEC

có nhiều đặc điểm mới lạ Do đó việc khảo sát và tính toán động cơ này thật sự đãđem đến cho em nhiều điều bổ ích

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của TS PHÙNG XUÂN THỌ, cácthầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vậndụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành tốt đề tài này Tuy nhiên,

do kiến thức của em còn có hạn, lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trìnhthực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những nhầm lẫn, thiếu sót Em mong các thầy

cô góp ý, chỉ bảo thêm để em ngày càng hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn "TS.PHÙNG XUÂN THỌ” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp

đỡ để em có thể hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 MỤC ĐÍCH, PHÂN LOẠI,YÊU CẦU CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

1.1.1 Mục đích

Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trongđộng cơ Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc khôngkhí mới vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, pháthuy hết công suất thiết kế

1.1.2 Yêu cầu

Cơ cấu phối phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí phải hoànhảo, nạp đầy thải sạch; đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định;

độ mở lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực; đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo

áp suất nén, không bị cháy do lọt khí; xupáp thải không tự mở trong quá trìnhnạp; ít va đập, tránh gây mòn; dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạothấp

1.1.3 Phân loại

Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãitrong động cơ đốt trong vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh vàgiá thành không cao lắm

Cơ cấu phối khí dùng van trượt là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như có thểđảm bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu kháphức tạp, giá thành cao nên người ta chỉ sử dụng ở các loại xe đặc biệt như động

mở cửa nạp và cửa thải Loại động cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượtriêng mà chúng dùng cơ cấu khuỷu trục thanh truyền để dẫn động piston

Cơ cấu phối khí hỗn hợp dung cửa nạp và xupáp thải: Sử dụng trên động cơ 2

kì quét thẳng

1.2 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ HAI KỲ

Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động

cơ chỉ chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu Quá trình thải trongđộng cơ hai kỳ chủ yếu dùng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời đểđẩy sản vật cháy ra ngoài Ở quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa khôngkhí quét với sản vật cháy, đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanhkhông có khí quét tới Chất lượng các quá trình thải sạch sản vật cháy và nạp đầymôi chất mới trong động cơ hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm của hệ thốngquét thải

Theo hướng vận động của dòng khí quét trong động cơ 2 kì phân thành 2 loại:Quét vòng: là hệ thống quét và thải vận hành theo nguyên lí dòng khí quét

đi đường vòng lúc đầu từ phía dưới men theo thành xilanh đi lên, tới nắp xilanhdòng khí đổi chiều 1800 và đi xuống ngược với chiều củ Các cửa thải và cửa quétcủa hệ thống quét vòng đều được đặt ở phía dưới của xilanh và việc đóng, mở cáccửa này đều do piston đảm nhiệm

Quét thẳng: dòng khí quét đi theo đường thẳng từ dưới lên, vì vậy hành trìnhcủa nó chỉ bằng một nữa so với quét vòng Các cơ cấu quét và thải của hệ thốngquét thẳng được đặt ở hai đầu của xilanh Điều kiện đóng mở cửa khí là do pistonhoặc xupáp dùng trục cam

Ngoài ra hệ thống quét thải trên, động cơ 2 kì còn được phân loại như sau:

*Dựa vào các cửa khí quanh chu vi có:

+ Quét vòng đặt ngang: Các của thải của hệ thống này được đặt ngang đối diệnvới cửa quét

+ Quét vòng một bên: Các cửa thải và cửa quét đều được đặt về một bên củathành xilanh

+ Quét vòng đặt xung quanh: Các cửa thải và cửa quét đều đặt khắp chu vixilanh của động cơ

+ Quét vòng đặt hỗn hợp: Là dạng hỗn hợp của các hệ thống quét vòng đặtngang, quét vòng đặt một bên, quét vòng đặt xung quanh

*Dựa vào chiều cao tương đối giữa cửa thải và cửa quét dọc theo đường tâmxilanh:

+ Mép trên cửa thải cao hơn cửa quét: Trong đó nếu là động cơ tăng áp thì cáccửa thải phải có van xoay để tránh tổn thất khí quét Nếu là động cơ không tăng ápthì không cần lắp van xoay để động cơ đỡ phức tạp

cửa quét.

+ Mép trên cửa thải thấp hơn mép trên cửa quét: Nếu chỉ có một hang cửa quétthì tấc cả các cửa quét phải lắp van một chiều nếu có hai hành cửa quét thì chỉ cầnlắp van một chiều cho hàng cửa quét phía trên

Thực tế ta gặp rất nhiều cách bố trí phương hướng của các cửa quét, nhưng tất

cả đều dựa trên cơ sở các phương án bố trí sau:

+ Hướng song song: Các cửa quét và cửa thải đều được bố trí song song vớinhau trong mặt cắt ngang của xilanh Thường được sử dụng cho động cơ 2 kì cỡnhỏ

+ Hướng tâm: Thường được sử dụng trong cửa thải của hệ thống quét vòng đặtxung quanh hoặc hệ thống quét vòng đặt thẳng

+ Hướng tiếp tuyến: Đường tâm của các cửa khí là những đường tiếp tuyến vớimột đường cong có đường kính nhỏ hơn đường kính xilanh

+ Hướng lệch tâm: Đường tâm của các cửa thải hoặc cửa quét tập trung vào mộtvài điểm lệch tâm so với tâm tâm xilanh nằm bên trong hoặc bên ngoài xilanh

*Một số hệ thống quét thải được sử dụng nhiều hiện nay:

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:

Sử dụng trên động cơ 2 kì cỡ nhỏ

Đặc điểm:+ Dùng cacte làm máynén khí để tạo ra không khí quét

+ Cửa quétthường đặt xiên lên hoặc đỉnhpiston có kết cấu đặc biệt để dẫnhướng dòng không khí quét trongxilanh

Hình 1.1 Cơ cấu dùng hộp cacte để quét khí1- Piston ; 2- Thanh truyền ; 3- Trục khuỷu

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm :

Thường được sử dụng trên các động cơ 2 kì công suất lớn

Đặc điểm: cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên xiên và hợp với đường tâm

xilanh một góc 300 , do đó khi dòng không khí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi lêntới nắp xilanh mới vòng xuống cửa thải.

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:

Đặc điểm: có 2 hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong có

bố trí van một chiều để sau khi đóng kín của thải vẫn có thể nạp them môi chất côngtác mới vào hàng lỗ phía trên

Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tự động nên phức tạp.Chiều cao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêucông tác của động cơ

+ Hệ thống quét vòng đặt một bên:

Chỉ sử dụng cho các động cơ 2 kì tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ tốc độtrung bình Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa quétnghiêng xuống một góc 150 Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thảisau khi kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét Hệ số tổn thất khí quét tươngđối lớn, áp suất có ích trung bình nhỏ

+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:

Dùng rộng rãi trong động cơ ôtô, máy kéo, tàu thủy, tàu hỏa

Đặc điểm: cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến Xupáp thảiđược đặt trên nắp xilanh

Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theo xupápthải ra ngoài nên dòng khí quét ít bị hòa trộn cới sản vật cháy và khsi thải được đẩy

ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn

Hình 1-1 Một số phương án quét thải trên động cơ hai kỳa) - Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) - Hệ thống quét vòng đặt ngang

quét thẳng qua xupáp thải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên.

1.3 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ BỐN KỲ

Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới đượcthực hiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng.Tùy theo cách bố trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí củađộng cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupáp treo,

cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt…

1.3.1 Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:

Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục camdẫn động xupáp thông qua con đội Xupáp nạp và xupáp thải của các xilanh cóthể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một.Khi bố trí từng cặp xupáp cùng tên, các xupáp nạp có thể dùng chung đường nạpnên làm cho đường nạp trở thành đơn giản hơn

Hình 1-2 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt

1 – Trục cam; 2 – Thân máy; 3 – Con đội; 4 – Đế lò xo xupáp; 5 – Lò xoxupáp; 6 – Ống dẫn hướng; 7 – Xupáp; 8 – Bánh răng dẫn động bánh răng

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:

Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũađẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupáp

Khi dùng xupáp treo có ưu điểm: tạo được buồng cháy gọn, diện tích mặttruyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt

Đường nạp, thải đều bố trí trên nắp xilanh, nên có điều kiện thiết kế đểdòng khí lưu thông thanh thoát hơn, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lý nên cóthể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí

Tuy vậy cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo cũng tồn tại một số khuyếtđiểm như: dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấucủa nắp xilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc và gia công

Để dẫn động xupáp, trục cam có thể bố trí trên nắp xilanh để dẫn động trựctiếp hoặc dẫn động qua đòn bẩy Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷuhoặc ở thân máy, xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy…

Hình 1-3 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo

1 – Trục cam; 2 – Con đội; 3 – Đũa đẩy; 4 – Vít điều chỉnh; 5 – Trục đòn bẩy;

6 – Đòn bẩy; 7 – Đế chặn lò xo; 8 - Lò xo xupáp; 9 - Ống dẫn hướng;

10 – Xupáp; 11 – Dây đai; 12 – Bánh răng trục khuỷu

Khi bố trí xupáp treo thành hai dãy, dẫn động xupáp rất phức tạp Có thể sửdụng phương án dẫn động xupáp dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua cácđòn bẩy, hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp

Hình 1-4 Các phương án dẫn động trục cam

a Các xupáp được đặt xen kẽ trên nắp xilanh;

b Xupáp được dẫn động trực tiếp;

c Xupáp được dẫn động thông qua đòn bẩy

Trong một số động cơ xăng, xupáp có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupáp nạpđặt trên thân máy còn xupáp thải lắp chéo trên nắp xilanh Khi bố trí như thế kếtcấu của cơ cấu phân phối khí rất phức tạp nhưng có thể tăng được tiết diện lưuthông rất nhiều do đó có thể tăng khả năng cường hóa động cơ Kết cấu nàythường dùng trong các loại động cơ xăng tốc độ cao

Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt và treo

thấy rằng: động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do đó tạo được tỷ số nén cao,còn động cơ xăng có thể dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thườngdùng cơ cấu phân phối khí kiểu treo Động cơ sử dụng cơ cấu phân phối khíkiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn Dùng cơ cấu phân phối khí kiểu treo tuylàm cho kết cấu quy lát rất phức tạp và dẫn động cũng phức tạp nhưng đạt hiệuquả phân phối khí rất tốt Cơ cấu phân phối khí xupáp treo chiếm ưu thế tuyệt đốitrong động cơ 4 kỳ

1.3.2 Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam

Trục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:

Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam.Nếu khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặpbánh răng Nếu khoảng cách trục lớn, phải dùng thêm các bánh răng trung gianhoặc dùng xích răng

Loại trục cam đặt trên nắp máy Dẫn động trục cam có thể dùng trục trung

răng côn cần có ổ chắn dọc trục để chịu lực chiều trục và khống chế độ rơ dọctrục Khi trục cam dẫn động trực tiếp xupáp, trục cam được dẫn động qua ốngtrượt, trục cam dẫn động qua đòn quay.

Phương án dẫn động bằng bánh răng có ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản,

do cặp bánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm

và bền Tuy vậy, khi khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu lớn thì phương ánnày phải dùng thêm nhiều bánh răng trung gian Điều đó làm cho thân máythêm phức tạp (vì phải lắp nhiều trục để lắp bánh răng trung gian ) và cơ cấu dẫnđộng trở nên cồng kềnh, khi làm việc thường có tiếng ồn

Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động đượctrục cam ở khoảng cách lớn Tuy vậy phương án này có nhược điểm là đắt tiền vìgiá thành chế tạo của xích đắt hơn bánh răng nhiều Khi xích bị mòn gây nêntiếng ồn và làm sai lệch pha phân phối

Hình 1-5 Các phương án dẫn động trục cam

a, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn; b) – Dẫn động trục cam dùng

bánh răng trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích;

f) – Dẫn động trục cam dùng đai răng

1.4 CÁC CHI TIẾT, CỤM CHI TIẾT CHÍNH TRONG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

1.4.1 Trục cam

Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở xupáp

nạp và thải đúng theo chu kì hoạt động của động cơ

Hình 1-6 Kết cấu trục cam

1 – Đầu trục cam; 2 – Cổ trục cam; 3 – Các vấu cam;

4 – Cam lệch tâm bơm xăng; 5 – Bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn.Trên trục cam có các vấu cam nạp và thải cho mỗi xilanh Thời điểmđóng mở xupáp phụ thuộc vào biên dạng cam Trục cam bao gồm các phần camthải, cam nạp và các cổ trục Ngoài ra trên một số động cơ trên trục cam còn cóvấu cam dẫn động bơm xăng, bơm cao áp vv…Hình dạng và vị trí của cam phốikhí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phối khí và số kì của động cơ Cam cóthể được chế tạo liền trục hoặc có thể làm rời từng cái rồi lắp trên trục bằng thenhoặc đai ốc

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấpnhư thép 15X, 15MH, 12XH hoặc thép cacbon có thành phần trung bình nhưthép 40 hoặc thép 45 Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trục cam,của ổ trục, của mặt đầu trục cam…) đều thấm than và tôi cứng

+ Cổ trục cam: Có hai loại đủ cổ và thiếu cổ Nếu số cổ trục là Z và số xilanh là i

thì: Số cổ loại đủ cổ là Z = (i + 1) thường dùng ở động cơ điêzen Số cổ loại trốn

cổ thường dùng ở động cơ xăng

Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50 ÷ 60 HRC Nếu trục camlắp luồn thì kích thước cổ phải còn lớn hơn các phần khác của trục cam Đôi khi

để dễ lắp người ta làm đường kính các cổ khác nhau, cổ có đường kính nhỏnhất ở phía cuối trục

Các ổ trục cam được ép trên thân máy đều là ống thép có tráng hợp kim chịumài mòn như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm

hay nắp xilanh, nửa kia làm thành nắp ổ rồi lắp lại bằng bulông hay gu giông, kếtcấu này dùng ở động cơ công suất lớn và một số động cơ có trục cam đặt trên nắpxilanh.

+ Ổ chắn dọc trục:

Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thânmáy hoặc nắp xylanh giãn nở) khiến cho khe hở ăn khớp của bánh răng côn vàbánh răng nghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đến pha phân phốikhí, người ta phải dùng ổ chắn dọc trục Trong trường hợp bánh răng dẫn độngtrục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngayphía sau bánh răng dẫn động Còn khi dùng bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt

ở bất kỳ vị trí nào trên trục cam vì trong trường hợp này, trục cam không chịulực dọc trục và dù trục cam hay thân máy có giãn nở khác nhau cũng không làmảnh hưởng đến pha phân phối khí như trường hợp dùng bánh răng nghiêng vàbánh răng côn

Hình 1-7 Kết cấu đầu trục cam

1 – Vỏ máy; 2 – Bulông hãm bích; 3 – Bích chắn; 4 – Trục cam; 5 – Vòng chắn;

6 - Ổ đỡ trục cam; 7 – Đêm vênh; 8 – Bulông cố định bánh răng dẫn động;

9 – Then; 10 – Bánh răng dẫn động trục cam

Vật liệu chế tạo: Con đội được làm bằng gang, bề mặt tiếp xúc với cam phảiđược tôi cứng bằng cách xử lý nhiệt bề mặt.

Con đội có thể chia làm 3 loại chính:

+ Con đội hình nấm và hình trụ:

Là loại con đội đáy bằng dùng phổ biến trên các loại động cơ, con đội hìnhnấm dùng cho hệ thống phối khí xupáp đặt, đôi khi dùng cho xupáp kiểu treo, conđội được khoét rỗng để lắp với đũa đẩy, phần cầu lõm phải có r c lớn hơn r đũađẩy khoảng (0,2÷0,3) mm Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt mặtcon đội (hoặc mặt cam) khi đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trụccam

Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, nên tránhđược hiện tượng cào xước

Loại con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu phân phối khí xupápđặt Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupáp bắt trên phầnđầu của thân

Hình 1-8 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm

+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lò xo chặn, chốt và con lăn Lò xo chặn có tácdụng không cho con đội xoay Ngoài ra, còn có bulông bắt trong thân máy để conđội hoạt động đúng hướng

Hình 1-9 Kết cấu con đội con lăn.

Con lăn được nhiệt luyện để chịu mài mòn Cơ cấu con đội con lăn có tácdụng làm giảm ma sát vì vậy làm giảm được mức tiêu nhiên liệu

+ Con đội thủy lực: Để tránh hiện tượng có khe hở nhiệt gây ra tiếng ồn và vađập, trong các xe du lịch cao cấp người ta thường dùng loại con đội thủy lực.Dùng loại con đội này sẽ không còn tồn tại khe hở nhiệt

Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn có một ưu điểm đặc biệt là có thể tự độngthay đổi trị số thời gian tiết diện của cơ cấu phân phối khí Vì khi tốc độ động cơtăng lên, do khả năng rò rỉ dầu giảm đi, nên xupáp mở sớm hơn khi chạy vớitốc độ này, điều đó rất có lợi đối với quá trình nạp của động cơ

Dùng con đội thủy lực, tuy có nhiều ưu điểm như trên, nhưng điều cần đặcbiệt chú ý là con đội thủy lực làm việc tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chấtlượng của dầu bôi trơn Vì vậy dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực phảirất sạch và độ nhớt ổn định, ít thay đổi

Hình 1-10 Các dạng đũa đẩy

Vật liệu chế tạo: Đũa đẩy thường làm bằng thép cácbon thành phần trungbình, đầu tiếp xúc làm bằng thép cácbon thành phần cácbon thấp, hàn gắn với đũađẩy rồi tôi đạt độ cứng HRC 50 ÷ 60

1.4.4 Đòn bẩy

Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực truyền động từ đũa đẩy hoặc trục cam để đóng mởxupáp theo đúng theo pha phân phối khí Đòn bẩy được gắn trên trục của nó.Hoạt động của đòn bẩy nhờ vào đũa đẩy hoặc cam Nhờ có đòn bẩy xupáp đóng

mở theo đúng pha phân phối khí

Hình 1-11 Kết cấu đòn bẩy

Kết cấu: Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh Sau khi điềuchỉnh khe hở nhiệt, vít này được hãm chặt bằng đai ốc Đầu tiếp xúc với đuôixupáp thường có mặt tiếp xúc hình trụ được tôi cứng Nhưng cũng có khi dùngvít để khi mòn thay thế được dễ dàng

Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôi trơn bằng dầu nhờnchứa trong phần rỗng của trục Ngoài ra trên đòn bẩy người ta còn khoan lỗ để

Miệng xupáp được vát 300 hoặc 450 để được đóng kín với đế xupáp và dẫnnhiệt truyền qua xupáp khi xupáp đóng Xupáp được làm bằng thép chịu nhiệt vìxupáp nạp phải chịu nhiệt độ khoảng 4000C và xupáp xả phải chịu nhiệt độ 500 –

8000C

Kết cấu xupáp được chia làm 3 phần: Phần nấm, phần thân và phần đuôi.Phần nấm do chịu tác dụng của áp suất khí thể và chịu tác dụng của lực quán tínhnên khi làm việc chịu va đập lớn gây biến dạng Phần đuôi có nhiệm vụ định vị lò

xo khi lắp ráp Để tránh hao mòn thân máy và nắp xilanh người ta thường épvào họng đường ống nạp và thải một vòng đế xupáp

Hình 1-12 Kết cấu xupáp

a) - Nấm bằng; b) – Nấm lõm; d, đ,e) – Nấm lồi; c) – Nấm xupáp lồi có chứa Natri

Vật liệu chế tạo:Miếng tăng cứng là một hợp kim: Cobalt (Co) Crom (Cr) vàTungsten (W) Hợp kim này rất cứng, chịu được mài mòn cao và chống lại sự oxyhóa ở nhiệt độ cao Miếng tăng cứng này được hàn vào mặt xupáp hay đế xupáp

để tăng khả năng chịu nhiệt

1.4.6 Đế xupáp

Để tránh hao mòn thân máy người ta dùng đế xupáp ép vào họng của đường ốngnạp và đường ống thải

Hình 1-13 Kết cấu đế xupáp

a) Kết cấu đế xupáp nạp; b) Kết cấu xupáp xả

Đế có mặt ngoài là mặt trụ có tiện rãnh để khi ép kim loại biến dạng vào rãnhgiữ chắc đế xupáp Có khi mặt ngoài là mặt côn Loại này có khi không ép sátđáy mà để khe hở nhỏ hơn 0,04mm để còn ép tiếp khi bị lỏng ra Có loại đế lắpvào thân máy hoặc nắp xilanh bằng ren Loại đế mà sau khi lắp phải cán bề mặtnắp máy để kim loại biến dạng giữ chặt đế Loại này ít dùng

1.4.7 Ống dẫn hướng

Hình 1-14 Kết cấu ống dẫn hướng

a) Ống dẫn hướng hình trụ; b) Ống dẫn hướng hình trụ có vai

Để dễ sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở chỗ lắpxupáp, người ta lắp ống dẫn hướng trên các chi tiết máy này Xupáp được lắp vàoống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng

Ống dẫn hướng thường chế tạo bằng các loại gang hợp kim có tổ chứcpeclít Trong một số động cơ cao tốc còn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kimđồng thanh nhôm Loại ống dẫn hướng này dẫn nhiệt rất tốt, khi thiếu dầu bôitrơn cũng không xảy ra hiện tượng kẹt xupáp

1.4.8 Lò xo xupáp

Lò xo xupáp có nhiệm vụ giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp không chokhí nén trong buồng đốt bị lọt ra ngoài Lò xo xupáp giữ cho các chi tiết làm việccủa xupáp nạp và xả theo sự điều khiển của các vấu cam nhờ lực lò xo trong khixupáp chuyển động do đó đóng mở xupáp chính xác theo biên dạng cam

Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ởngoài Mỗi lò xo có độ cứng khác nhau Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêngcủa xupáp khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao Lò xo xupáp thường được dùng

là lò xo kín hay lò xo tác động kép Nó đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao

Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột Vì vậyvật liệu chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A…

Hình 1-15 Kết cấu lò xo xupáp

a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lò xo hình côn

1.5.MỘT SỐ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ HIỆN ĐẠI

Như chúng ta đã biết, ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của nền khoahọc công nghệ Các hãng sản xuất ôtô như Honda, Toyota, Ford…đã lần lượt đưa

ra nhiều sản phẩm với nhiều động cơ có những tính năng hiện đại Một trongnhững tính năng đó là việc áp dụng sự điều khiển tự động vào cơ cấu phân phốikhí trong động cơ Với sự điều khiển này sẽ làm thay đổi được góc phân phốikhí phù hợp với từng dãi tốc độ của động cơ, đảm bảo được yêu cầu của cuộcsống đặt ra như việc sử dụng động cơ có tính kinh tế cao, tiết kiệm được lượngnhiên liệu tối thiểu khi sử dụng Động cơ phải phát huy được hết công suất ởnhững dải tốc độ khác nhau Ngoài ra động cơ khi làm việc cũng đảm bảo nhiềuqui định về mức độ ô nhiễm môi trường của các quốc gia cũng như yêu cầu vềkinh tế của người tiêu dùng Tuy các biện pháp tiến hành cải tiến của các hãngsản xuất khác nhau nhưng đều tìm cách điều khiển và chế tạo các cơ cấu để dẫnđộng cơ cấu phối khí gần với giá trị tính toán lý thuyết lý tưởng

1.5.1 Sự khác nhau giữa cơ cấu phân phối khí hiện đại và cổ điển

Ngoài những đặc điểm và cấu tạo giống cơ cấu phối khí cổ điển Cơ cấu phốikhí hiện đại còn có những bộ phận đóng vai trò điều khiển thay đổi thời điểm

luôn luôn làm việc ở điều kiện tối ưu nhất.

Đối với một cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽ khác cơ cấu phối khí cổ điển ởnhững bộ phận sau: Bộ cảm ứng tốc độ quay, cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểmđóng mở xupáp, hệ thống điều khiển điện tử

Bộ cảm ứng có nhiệm vụ giám sát sự thay đổi tốc độ quay của động cơ vàtruyền tín hiệu về bộ điều khiển điện tử

Cơ cấu thay đổi thời điểm đóng mở của xupáp có nhiệm vụ nhận tín hiệu

từ bộ điều khiển điện tử và thực hiện theo những tín hiệu nhận được

Bộ điều khiển điện tử có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bộ cảm ứng, xử lí tín hiệu

và truyền tín hiệu đến cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểm đóng mở của xupáp

1.5.2 Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí thông minh

Một cơ cấu phân phối khí thông thường có cấu tạo gồm các chi tiết chính là trụccam, cò mổ, xu-páp và hệ thống dẫn động Đối với cơ cấu phân phối khí thôngminh, cấu tạo của nó rất đa dạng và phong phú, bên cạnh những cải tiến công nghệdựa trên cơ cấu truyền thống, đã có rất nhiều kết cấu mới ra đời

a) Hệ thống EMVT không sử dụng trục cam, cò mổ và hệ thống dẫn động Việcđóng mở xu-páp nhờ lực lò xo và các van điện từ tác dụng hai chiều, pha phân phốikhí và độ mở của xu-páp được xây dựng dựa trên một chương trình được lập trìnhđịnh sẵn Thông qua các cảm biến để xác định chế độ làm việc của động cơ, từ đólựa chọn các biện pháp điều khiển phù hợp

Ưu điểm của phương án này là kết cấu nhỏ gọn, hạn chế tối đa mất mát nănglượng do dẫn động cơ khí, tuy nhiên nhược điểm của nó chính là tiêu hao điện nănglớn Bộ điều khiển và chương trình phức tạp

b) Hệ thống sử dụng trục cam với một loại vấu cam, bổ sung và thay đổi các chi tiếtcủa hệ thống dẫn động (VANOS - Variable nockenwellen steuerung của BMW),cấu tạo của cơ cấu phân phối khí loại này thường sử dụng kết hợp với các bộ truyền

cơ khí như cò mổ trung gian, trục lệch tâm, bộ truyền bánh răng, trục vít bánh vít,…c) Hệ thống có bố trí hai loại vấu cam trên trục cam với 2 biên dạng khác nhauthường được gọi là vấu cam tốc độ thấp và vấu cam tốc độ cao (VTEC - VariableVale Timing and Lift Electronic Control của HONDA, VVTL-i - Variable ValeTiming – intelligent của TOYOTA hay VVEL - Variable Valve Event and Lift củaNissan) Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu camphù hợp

Cơ cấu loại này thường được kết hợp với các van điều khiển và bộ chấp hànhthủy lực để xoay trục cam trong một phạm vi nhất định so với góc quay của trục

khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động

cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến và tín hiệu điều khiển từ ECU

d) Hệ thống có bố trí trên trục cam với 3 biên dạng cam kích thước khác nhau(MIVEC - Mitsubishi innovative Valve timing Electronic Control System củaMisubishi và VARIO CAM PLUS của hãng PORSCHE) Biên dạng cam lớn nhấtđặt ở giữa và hai biên dạng cam nhỏ và trung bình đặt ở hai bên

Mặc dù có 3 biên dạng cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế

độ tốc độ thấp, sử dụng biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụngbiên dạng cam lớn Loại này thường sử dụng bộ dẫn động điều khiển thủy lực hoặcbánh răng để thay đổi các biên dạng cam làm việc, cho phù hợp với các chế độ củađộng cơ

1.5.3 Cơ cấu phân phối khí dùng hệ thống điều khiển xoay cam

Cùng với hãng Toyota, hãng Ford đã đi đầu trong lĩnh vực chú tâm cảitiến hệ thông phân phối khí và đã cho ra đời nhiều thế hệ ôtô với tính năng hiệnđại Trong đó có hệ thống điều khiển xoay trục cam nạp hay gọi là hệ thống điềukhiển VVT – i (tên gọi của hãng Toyota) Với hệ thống này nhằm thay đổi gócphân phối khí của các xupáp phù hợp với từng dãi tốc độ làm việc của động cơđược ra đời trong nhưng năm gần đây và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trên các loại

xe như: Camry, Corolla Altis, Vios, Escape, Transit…

VVT-i là hệ thống điều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ làmviệc của động cơ VVT-i là cụm từ viết tắt từ tiếng anh: Varaible Valve Timing –intelligent (Thay đổi thời điểm phối khí thông minh)

Đối với các động cơ thông thường thì có thời điểm phối khí là cố định vàthường đựơc tính theo điều kiện sử dụng của động cơ Vì nó được dẫn động trựctiếp từ trục khuỷu đến cam thông qua cặp bánh răng hoặc xích Ngược lại, với cácđộng cơ có hệ thống VVT-i thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện làmviệc của động cơ Hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển bằng vanđiện từ để xoay trục cam nạp, thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểmphối khí tối ưu

Hệ thống này có thể xoay trục cam một góc 400 tính theo góc quay trụckhuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho các chế độ hoạt động của động cơ dựavào các tín hiệu từ cảm biến và điều khiển bằng ECU động cơ

Do đó hệ thống này được đánh giá rất cao vì nó cải thiện quá trình nạp

và thải, tăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường Đặc

phần 3 (Phần khảo sát cơ cấu phân phối khí trên động cơ Duratecdo hãng Ford sảnxuất).

Việc sử dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và qui luật nâng của xupáp,làm cho cơ cấu phối khí hiện đại luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu Điều đó đãlàm cho động cơ sử dụng cơ cấu phối khí hiện đại có suất tiêu hao nhiên liệu thấp,việc gia tốc thay đổi từ tốc độ thấp sang tốc độ cao xảy ra nhanh chóng, ít gây ônhiễm và đạt công suất cao Xe có sử dụng cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽchạy êm dịu trong thành phố cũng như trên quốc lộ, dễ dàng chuyển từ tốc độ thấpsang tốc độ cao Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó thì cơ cấu phối khí hiện đại

có nhược điểm là: Có nhiều chi tiết, cụm chi tiết, cần chế tạo với độ chính xáccao Hệ thông điều khiển phức tạp Việc bảo quản, sửa chữa khó khăn, giá thànhcao

1.5.4 Cấu tạo cơ bản hệ thống thay đổi pha phân phối khí thông minh

1.5.4.1 Bộ điều khiển (fluted variator)

Bộ điều khiển để điều chỉnh trục cam nạp được lắp đặt trực tiếp trên đầu trục cam

Nó điều chỉnh trục cam nạp theo tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử của động cơ Bộđiều khiển để điều chỉnh trục cam xả được lắp trực tiếp trên đầu trục cam xả Nóđiều chỉnh trục cam xả theo tín hiệu từ bộ điều khiển động cơ Cả hai bộ điều khiển

là thủy lực hoạt động và được kết nối với hệ thống dầu động cơ thông qua các hộpđiều khiển điện tử

Hình 1-16 Bộ điều khiển trục cam

1.5.4.2 Hộp điều khiển (control housing)

Hộp điều khiển được gắn trên nắp máy nó chứa cả các đường dầu và bộ điều khiển

Hình1-17 Hộp điều khiển trục cam

1.5.4.3 Van diện từ (solenoid valves)

Có hai van điện từ nằm ở hộp điều khiển để cung cấp dầu trực tiếp cho hai

bộ điều khiển theo tin hiệu điều khiển từ bộ điều khiển điện tử của động cơ VanN205 điều khiển dầu cung cấp cho bộ điều khiển cam nạp và van N318 điều khiểndầu cung cấp cho bộ điều khiển cam thải

Hoạt động của hệ thống thể hiện ở hình sau đây:

Hình 1-18 Nguyên lí hoạt động của cơ cấu điều khiển thông minh

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DURATEC 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DURATEC

Duratec là loại động cơ xăng được hãng Ford sản xuất và phát triển từ năm

1993 trên dòng xe Ford Mondeo, và hiện nay nó được sử dụng trên hầu khắp cácdòng xe du lịch của Ford như : Ford Focus, Ford Fiesta, Ford Fucsion… Cũng nhưtrên nhiều dòng xe của các hãng khác như Volvo, Madza…

Ở đây ta đang khảo sát động cơ Duratec 2.3L được sử dụng trên dòng xeFord Focus 2011.Ngoài những đặc điểm chung giống như hầu hết các loại động cơduratec khác, thì Duratec 2.3L cũng có một số đặc trưng riêng

Hình 2-1 Mặt cắt động cơ Duratec

1 – Các te; 2 – Lọc dầu bôi trơn; 3 - Ống dẫn dầu bôi trơn; 4 – Trục khuỷu;

5 – Bánh xích đầu trục khuỷu; 6 – Buly trục khuỷu; 7 – Xích dẫn động;

8 – Bánh xích dẫn động trục cam; 9 – Trục cam; 10 – Đường dẫn dầu bôi trơn;

11 – Xupáp; 12 – Con đội; 13 – Đĩa chặn lò xo; 14 – Lò xo xupáp;

15 - Ống dẫn hướng; 16 – Xi lanh; 17 – Đế xupáp;18 – Xéc măng; 19 – Chốtpiston; 20 – Thanh truyền; 21 – Phớt chắn dầu; 22 – Đuôi trục khuỷu; 23 – Đai ốc;

24 – Bạc lót; 25 – Chốt khuỷu; 26 – Cổ trục khuỷu

Bảng 2.1 Các thông số cơ bản của động cơ DURATEC 2.3L

8 Số vòng quay không tải tối thiểu 650 v/phút

2.2 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

Duratec là động cơ xăng với 4 x ilanh được đặt thẳng hàng, 16 xupáp Cácxupáp đựợc dẫn động trực tiếp từ cam Cam được đặt trên nắp máy, gồm 2 trục camdẫn động xupáp (DOHC) Duratec tích hợp hệ thống điều khiển van biến thiênVCT (Variable Cam Timing) cho phép tối ưu hóa thời gian, thời điểm, góc đóng

mở của xupáp làm tăng công suất động cơ, tiết kiệm được nhiên liệu

Bên cạnh đó động cơ còn tích hợp hệ thống lọc khí thải, hệ thống đóng mởcửa thứ cấp VICS (variable Inertia Charging System ) và hệ thống van điều khiểntạo vòng xoáy khí nạp TSCV ( Tumble Swirl Control Valve ) Dùng hệ thống phunxăng điện tử theo chu kì Những cải tiến này mang lại cho động cơ hoạt động tốtnhất ở mọi chế độ làm việc (sẽ được trình bày rõ hơn ở Chương 3 )

2.3 CƠ CẤU KHUỶU TRỤC - THANH TRUYỀN

2.3.1 Nhóm Piston

Nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston, xécmăng khí, xécmăng dầu

và các chi tiết hãm chốt piston Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùngvới xylanh và nắp xylanh tạo thành buồng cháy

Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhóm piston có các nhiệm vụ chính sau :

- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy khônglọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồngcháy

- Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền đểlàm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trình thải

và hút khí nạp mới trong quá trình nạp

Kết cấu nhóm piston được thể hiện ở hình 2-2

Hình 2-2 Kết cấu tổng thể nhóm piston động cơ Duratec1- Chốt piston ; 2- Vòng hãm ; 3- Xécmăng dầu ;4- Xécmăng khí thứ hai ; 5- Xécmăng khí thứ nhất

2.3.1.1 Piston

Piston được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của piston tươngđối nhẹ

Hình 2-3 Kết cấu piston1- Đỉnh piston; 2- Đầu piston ; 3- Thân piston ; 4- Rãnh lắp xécmăng khí ; 5- Rãnh lắp xéc măng dầu

Hình 2-4 Kết cấu xécmăng dầu

2.3.1.3 Chốt piston

Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim Mặt bên trong chốt pittông códạng hình trụ rỗng Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanhtruyền Sử dụng hai vòng khoá để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyểnđộng dọc trục Chốt piston là chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền,

nó truyền lực khí thể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu Trongquá trình làm việc chốt piston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực nàythay đổi theo chu kỳ và có tính chất va đập mạnh Khi làm việc chốt piston có thểxoay tự do trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền

Kết cấu chốt piston được thể hiện ở hình 2-5

Hình 2-5 Kết cấu chốt piston

2.3.2 Thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyểnđộng tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Khi làm việcthanh truyền chịu tác dụng của: lực khí thể trong xylanh, lực quán tính của nhómpiston và lực quán tính của bản thân thanh truyền Thanh truyền có cấu tạo gồm 3phần: đầu nhỏ, thân và đầu to

Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, khilàm việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền

Thân thanh truyền có tiết diện chữ I Chiều rộng của thân thanh truyền tăngdần từ đầu nhỏ lên đầu to, mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lựcquán tính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc

Kết cấu thanh truyền được thể hiện ở hình 2-6

1 2

3 4 5

A-A

Hình 2-6 Kết cấu thanh truyền1- Đầu nhỏ ; 2- Thân ; 3- Đầu to ; 4- Nắp đầu to ; 5- Bulông thanh truyền

Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Đầu to được chia thành hai nửa,

nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng được đường kính chốtkhuỷu, nửa trên đúc liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanhtruyền Hai nửa này được liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền

Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mòn cho chốtkhuỷu, bạc lót đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa, khi bạc lót bị mòn thìđược thay thế bằng bạc lót mới

Đầu to thanh truyền được chế tạo thành hai nửa và lắp ghép vào chốt khuỷubằng hai bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăngtính ổn định khi lắp ráp

Bạc lót đầu to thanh truyền được chế tạo bằng gộp thép tráng một lớp kợpkim chịu mòn, trên bạc lót có lỗ và rãnh để dẫn dầu bôi trơn và các vấu chốngxoay, khi lắp ghép các vấu này bám vào các rãnh trên đầu to, do đó thuận tiện choviệc lắp ráp Kết cấu bạc lót đầu to được thể hiện trên Hình 2-7

Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 2-8.

là hệ thống làm mát bằng chất lỏng Ở hệ thống này, nhiệt độ từ xylanh truyền quachất lỏng chứa trong các áo nước bao quanh xylanh, sau đó nước qua két nước códiện tích thích ứng Ở đây sẽ có dòng không khí tuần hoàn qua bề mặt ngoài của

két nước để làm mát nước Dòng không khí được cung cấp bởi quạt gió và bởi sựchuyển động của xe, nó mang theo nhiệt tỏa ra ngoài khoảng không Sơ đồ cấu tạo

và sơ đồ nguyên lý của hệ thống làm mát trên động cơ như sau:

Hình 2-9 Hệ thống làm mát1-Két nước, 2- Quạt gió, 3-Bình nước4- Van hằng nhiệt , 5- Đồng hồ , 6 -Nước làm mátCác thông số kỹ thuật của hệ thống làm mát

Kiểu tỏa nhiệt Tỏa nhiệt chéo qua luồng

Van hằng nhiệt Bắt đầu mở: 800C

Mở toàn bộ: 1150CKhi động cơ làm việc, bơm nước hoạt động bơm nước tuần hoàn từ kétnước vào các áo bao quanh xy lanh làm mát cho động cơ, nắp máy Khi động cơcòn nguội (chưa đạt 800C) thì van hằng nhiệt mở để nước qua lò sưởi điện hâmnóng nước làm mát Khi nhiệt độ của nước làm mát đạt 800C thì van hằng nhiệtđóng lại, van máy điều nhiệt mở để nước đi qua máy điều nhiệt về lại bơm Mộtphần nước đi về két nước qua hệ thống tỏa nhiệt để hạ nhiệt độ của nước làm mátnhằm ổn định nhiệt độ cho động cơ làm việc

7

4

1211

Hình 2-10 Sơ đồ hệ thống bôi trơn

1-Phao; 2- Cacte; 3-Bơm; 5- Lọc thô; 4,6,12- van;

8- Trục khuỷu; 9- Vòi phun; 10- Trục cam; 11- Lọc tinhKhi động cơ làm việc, bơm dầu hoạt động bơm dầu từ cácte qua lọc dầu tới

cổ trục khuỷu đến đầu to truyền, rồi theo đường dầu trong thanh truyền lên bôitrơn đầu nhỏ thanh truyền và chốt piston Một đường dầu khác lên bôi trơn cổ trụccam, con đội, ống dẫn hướng xúpáp, tất cả các bộ phận trên đều được bôi trơnbằng áp lực Thành xylanh, piston, chốt piston bôi trơn bằng lượng dầu văng ra từthanh truyền và trục khuỷu

Trên hệ thống bôi trơn cũng có đồng hồ đo áp suất để báo áp suất làm việccủa hệ thống Áp suất ổn định của hệ thống là 7KN/m2, nếu áp suất không ổn định

ở mức này thì cần kiểm tra và sửa chữa hệ thống bôi trơn động cơ

2.6 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

Duratec là động cơ sử dụng hệ thống phun xăng trực tiếp vào buồng cháythay vì phun vào đường nạp như các động cơ khác để tăng khả năng tiết kiệm nhiênliệu và cho khí thải sạch

Được viết tắt của ba từ “Smart Charge System – Hệ thống nạp thông minh”,

động cơ Ford Duratec giúp giảm tiêu hao nhiêu liệu từ 6 đến 8% trong điều kiện láithực với công suất được tăng cường thân máy động cơ Duratec được chế tạo bằnghợp kim nhôm và có 4 xi-lanh thẳng hàng

Động cơ Duratec có khả năng tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt tại tốc độ vòngquay động cơ thấp – tương đương với tốc độ xe thấp, đó là điều kiện lý tưởng đểgiảm mức tiêu hao nhiên liệu hàng ngày, trong điều kiện sử dụng thực tế Động cơDuratec phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy (tương tự như động cơ FSI củaAudi) thay vì phun vào đường nạp

Động cơ phun xăng trực tiếp có khả năng tiết kiệm nhiên liệu đặc biệt dướiđiều kiện cháy nghèo (tức ít xăng, và nhiều không khí), như trong điều kiện khôngtải (ga lăng ty) khi chỉ một phần của buồng cháy có hỗn hợp xăng-khí Các động cơxăng thông thường thường tạo ra nhiều công suất hơn chúng cần trong điều kiệnhoạt động tại chế độ không tải Chúng có xu hướng hoạt động với lượng nhiên liệuvượt quá so với lượng không khí, bởi vì bướm ga lúc này gần như đóng Hệ thốngphun nhiên liệu của Duratec có một cách thông minh để khắc phục hiệu ứng nàybằng cách sử dụng các van điều khiển xoáy trong đường nạp cho phép chống cản vàbóp dòng Động cơ, vì thế, mà giảm bớt tiêu hao nhiên liệu

Hình 2-11 Hệ thống phun nhiên ở động cơ Duratec 2.3LKết quả của việc tố chức như vậy là tạo nên quá trình cháy hiệu quả với mộtlượng nhiên liệu được giảm đáng kể, trong khi vẫn đủ công suất khi gia tốc tại tốc

độ toàn tải và có khả năng nâng lên 60% tại tốc độ tối đa của động cơ Còn có thêmmột lợi thế rất đáng kể nữa là tại chế độ không tải thì động cơ sẽ hoạt động ổn địnhhơn và do vậy sẽ giảm được độ rung thường thấy ở chế độ này Điều này sẽ làmgiảm bớt sự khó chịu của người ngồi trong xe khi xe dừng mà vẫn nổ máy, đồngthời tạo nên một tiêu chuẩn mới về độ êm ái.

Ngoài van điều khiển xoáy trong đường nạp, Duratec còn có những côngnghệ nổi trội:

Phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy thay vì đường nạp

Thiết kế piston đặc biệt dạng lõm không đối xứng, để phân lớp nhiên liệuđậm đặc gần với bu-gi

Hệ thống phun nhiên liệu, tương tự như hệ thống common rail cho động cơdiesel, đạt áp suất lên đến 120 bar, cùng với khả năng phun nhiên liệu chính xáccao

Hệ thống xả phức tạp gồm có hai bộ xúc tác 3 đường và bộ xúc tác DeNOxgiúp giảm tối đa mức độ ô nhiễm của khí thải

Bu-gi năng lượng cao, đánh lửa trực tiếp với 4 điện cực được thiết kế đặcbiệt cho kiểu cháy phân lớp

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ

DURATEC 3.1 HỆ THỐNG NẠP, THẢI CỦA ĐỘNG CƠ

Công nhận rằng, công suất của động cơ phụ thuộc rất lớn vào khối lượng vàthành phần khí nạp Rõ ràng rằng, lượng không khí đi vào xilanh trong quá trìnhnạp sẽ phụ thuộc vào việc xilanh của động cơ được thải sạch ở mức độ nào trongchu trình trước Động cơ đốt trong cần thải sạch sản vật cháy của chu trình trước

ra khoải xi lanh để nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ Hai quá trình nạp

và thải liên quan mật thiết với nhau Vì vậy, kết cấu của hệ thống nạp thải phảithiết kế sao cho động cơ làm việc với hiệu quả cao nhất

Các quá trình trao đổi khí không chỉ có quan hệ với nhau mà việc tạo hướngchuyển động của khí nạp trong thời gian nạp ở xilanh động cơ phụ thuộc vào việcphân bố các xupáp trên nắp xilanh Đây là một trong những yếu tố cơ bản có khảnăng cải thiện việc tạo thành hỗn hợp và đốt cháy

Các thí nghiệm chỉ ra rằng, để trao đổi khí tốt hơn, xupáp nạp cần được mởsớm, khi píttông đến điểm chết trên còn xupáp xả cần đóng muộn sau điểm chếttrên

Như vậy theo những nhận xét trên, các hệ thống nạp và thải của động cơ ảnhhưởng trực tiếp đến cơ cấu phân phối khí của động cơ như: thời gian đóng mởcác xupáp, kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí cũng như việc bố trícác xupáp…Vì vậy, khi phân tích đặc điểm các chi tiết trong cơ cấu phân phốikhí, chúng ta cần phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống và nạp thải trong độngcơ

3.1.1 Đặc điểm hệ thống nạp của động cơ Duratec

Theo nguyên lý động cơ đốt trong, lượng môi chất nạp vào xi lanh trong mỗichu trình động cơ bốn kỳ phụ thuộc nhiều nhất vào độ chênh áp suất của môi chấttrước xupáp nạp (Pk) và áp suất môi chất trong xilanh (Pa) Suốt kỳ nạp, áp suấttrong xi lanh đều thấp hơn pk Sự chênh áp ấy tạo nên dòng chảy của môi chấtmới đi vào xilanh qua xupáp nạp, nó bị ảnh hưởng bởi trợ lực của xupáp nạp đốivới dòng chảy

Hệ số nạp ηυ là một trong những thông số đặc trưng cơ bản của động cơtrong quá trình trao đổi môi chất Đó là tỷ số giữa lượng môi chất mới thực

tế nạp vào xilanh ở đầu quá trình nén khi đã đóng các cửa nạp và cửa thải so vớilượng môi chất mới theo lý thuyết có thể nạp đầy vào thể tích công tác của xilanh

số nạp có rất nhiều yếu tố như: tỷ số nén, áp suất cuối quá trình nạp, kết cấuđường ống nạp…

Sức cản của đường nạp: tổn thất áp suất khi nạp là ΔPa = P0 – Pa Tổn thất ΔPacàng lớn thì áp suất Pa càng nhỏ và do đó mật độ khí nạp mới trong xilanh và hệ

số khí nạp càng nhỏ Tổn thất của đường ống nạp có thể tính theo công thức:

Với:+ ξBnlà hệ số cản của hệ thống nạp, đặc trưng cho tính chất đường nạp ví

dụ như tiết diện lưu thông xupáp nạp

+ ωk là tốc độ trung bình của khí nạp mới ở tiết diện đặc trưng của xupápnạp

Như vậy tốc độ của dòng khí nạp ảnh hưởng rất lớn đến tổn thất áp suất ΔPa.Một trong những biện pháp làm tăng hệ số nạp là bố trí bốn xupáp cho mỗixilanh động cơ Sức cản của hệ thống nạp phụ thuộc đáng kể vào chỗ ngặt, cothắt và độ nhám bề mặt của xupáp

Trong hệ thống nạp của động cơ, xupáp nạp là nơi có tiết diện lưu thông nhỏnhất, nên trở thành bộ phận quan trọng nhất của lực cản đường nạp Tăng đườngkính xupáp sẽ mở rộng tiết diện lưu thông qua xupáp, nhưng lại bị hạn chế bởi

vị trí và cấu tạo của xupáp Việc tăng hành trình cực đại, tăng tốc độ đóng mởcác xupáp, tăng thời gian giữ xupáp ở vị trí mở lớn nhất, đều làm tăng khả nănglưu thông qua xupáp Thế nhưng, những vấn đề trên đều bị giới hạn bởi phụ tảiđộng do lực quán tính của cơ cấu phân phối khí tạo ra Mặt khác, khi xupáp đã

mở hết hành trình, khoảng cách từ mép nấm đến thành cũng gây ảnh hưởng đếnlực cản của dòng chảy Khoảng cách trên nếu nhỏ sẽ làm giảm hiệu suất lưuthông của tiết diện sát thành xilanh và làm tăng lực cản

Ngoài ra, trong quá trình nạp của động cơ, sóng áp suất trong đường nạpcũng ảnh hưởng rất nhiều đến việc nạp đầy môi chất mới vào xilanh Các sóngnày được truyền qua lại trong đường ống nạp tạo nên hiệu ứng động của daođộng áp suất Nếu sóng nén được truyền đến khu xupáp mà xupáp chưa đóng sẽlàm tăng áp suất ở khu vực trước xupáp và làm tăng hệ số nạp Khi tốc độ động

cơ tăng thì vận tốc dòng khí lưu thông qua xupáp nạp cũng tăng theo Sự daođộng của dòng khí nạp phụ thuộc vào sự đóng mở xupáp nạp

Từ những đặc điểm được phân tích như trên đối với hệ thống nạp là nhằmmục đích cải thiện hệ thống nạp, để hiệu suất của động cơ là cao nhất ở mọi dãi

nạp là tốt nhất Đường nạp được làm bằng nhựa cứng làm giảm trọng lượng chođộng cơ Cùng với những cơ cấu điều khiển dòng khí nạp sao cho phù hợp như:

Cơ cấu biến thiên đường nạp, có thể làm cho đường nạp dài thêm hoặc ngắn lạilàm tăng mômen xoắn của động cơ từ dãi tốc độ thấp lên tốc độ cao Cơ cấu đóng

mở van xoáy lốc khí nạp khi đi vào trong xilanh động cơ, nhằm cải thiện sự phát

xạ ô nhiễm của nhiên liệu cháy Bộ phận cộng hưởng làm giảm tiếng ồn trongquá trình nạp Những tính năng này làm cho động cơ Duratec luôn tạo ra đượchiệu suất làm việc cao ở mọi chế độ làm việc

5 – Cổ nạp; 6 – Cơ cấu đóng mở van xoáy lốc khí nạp;

7–Cơ cấu đóng mở van biến thiên đường nạp; 8 – Van điện từ biến thiên đườngnạp;

9 – Van điện từ xoáy lốc khí nạp;10 – Buồng chân không; 11 – Cụm bướm ga

* Chức năng của hệ thống biến thiên đường nạp:

Hệ thống biến thiên đường nạp làm tăng mô-men cho động cơ từ dải tốc độthấp đến cao, làm thay đổi chiều dài đường ống nạp khi tốc độ của động cơvượt quá 4.600 (vòng/ phút), để làm tăng hiệu suất trong quá trình nạp Điềunày làm cho động cơ đạt được mômen cao hơn ở mọi dải tốc độ

+ Tác dụng của quá trình nạp môi chất theo quán tính:

Sự dao động của dòng khí trong cổ nạp phụ thuộc vào sự đóng mở của xupápnạp Khi xupáp nạp đóng, không khí bị nén lại gần phía xupáp nạp do lực quán

bướm ga và đồng thời sau đó, ngược lại, sóng áp suất này cũng dội ngược lại vềphía xupáp nạp đến khi nó điền đầy vào buồng tích áp Việc thay đổi chiều dàiđường ống nạp là để làm cho áp suất của dòng khí nạp quay về phía xupáp nạpđúng vào kỳ nạp của động cơ Từ đó cải thiện được lượng khí nạp mới vàotrong xilanh và làm tăng mômen xoắn của động cơ.

+ Khoảng tác động của đường nạp ( cổ nạp ):

Khoảng tác động cổ nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp Với sự đóng mởcủa van biến thiên đường nạp để thay đổi khoảng tác động chiều dài đường nạplàm cho dòng áp suất khí luôn ở trạng thái sẵn sàng nạp

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống biến thiên đường nạp:

- Cấu tạo gồm: Van điện từ, van biến thiên đường nạp, cơ cấu điều khiển vàbuồng chân không

- Nguyên lý làm việc của hệ thống:

Khi tốc độ động cơ nhỏ hơn 4.600 (vòng/phút), van biến thiên đường nạpđóng Áp suất chân không trong cổ nạp được dùng để điều khiển thông qua hoạtđộng của van điện từ để đóng van biến thiên đường nạp Ở điều kiện này, khoảngtác động của đường nạp là từ xupáp hút đến buồng tích áp Lúc này đường ốngnạp dài ra, với tác dụng của lực quán tính khí nạp, lượng không khí nạp đượctăng lên, mô-men xoắn của động cơ cũng tăng lên ở vòng quay từ thấp đến trungbình

Khi tốc độ động cơ ở 4.600 (vòng/phút) hoặc cao hơn, van biến thiên đườngnạp mở Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạpđến buồng tích áp Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên

cổ nạp ngắn lại làm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mô-men xoắn củađộng cơ cũng tăng lên theo ở tốc độ cao

1

2

Hình 3-2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ thấp

1 – Buồng tích áp; 2 – Van biến thiên đường nạp đóng

1

2

Hình 3-3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ cao

1 – Buồng tích áp; 2 – Van biến thiên đường nạp mở

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống xoáy lốc khí nạp:

Chức năng của van xoáy lốc khí nạp là làm giảm sự phát xạ ô nhiễm khí xảlúc động cơ còn nguội Khi động cơ còn nguội, van xoáy lốc khí nạp đóng lại làmhẹp miệng cửa nạp để tăng tốc độ của dòng khí nạp Làm cho sự hoà trộn hỗnhợp khí- nhiên liệu được tốt hơn Ngoài ra, nó còn tạo được lực xoáy lốc bêntrong buồng đốt để làm tơi hỗn hợp khí - nhiên liệu Điều này làm giảm được sựphát xạ ô nhiễm khí xả

Cấu tạo gồm các bộ phận: van điện từ, van xoáy lốc, cơ cấu điều khiển vanxoáy lốc và buồng chân không

3

2 1 4

Hình 3-4 Sơ đồ hệ thống xoáy lốc khí nạp

1 – Buồng chân không; 2 – Van điện từ; 3 – Cơ cấu đóng mở van xoáy lốc khí nạp;

4 – Van xoáy lốc khí nạp

Khi tốc độ động cơ khoảng 3.750 (vòng/phút) hoặc cao hơn và nhiệt độ nướclàm mát khoảng 63˚C {145˚F} hoặc cao hơn, van xoáy lốc khí nạp đóng Ápsuất chân không trong cổ nạp được dùng để điều khiển cơ cấu đóng mở van xoáylốc thông qua hoạt động của van điện từ Lúc này miệng cửa nạp nhỏ hơn bìnhthường để làm tăng tốc độ dòng khí nạp và cũng để tạo ra dòng xoáy bên trongbuồng đốt.

2

3

1

Hình 3-5 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xoáy lốc khí nạp

1 - Dòng khí bị xoáy; 2 – Van xoáy lốc khí nạp; 3 – Buồng đốt

Cấu tạo và hoạt động của cơ cấu điều khiển van biến thiên đường nạp, vanxoáy lốc khí nạp: Cơ cấu bao gồm phần vỏ, cần đẩy, màng ngăn và lò xo

4 3 2 1

b) a)

Hình 3-6 Cơ cấu điều khiển van a) Van mở; b) Van đóng

1 – Lò xo; 2 – Buồng chân không; 3 – Cần đẩy;

4 – Van biến thiên đường nạp hoặc van xoáy lốc

Ở chế độ bình thường, dưới tác dụng của lò xo chống cần đẩy và giữ cho van

biến thiên đường nạp hoặc van xoáy lốc khí nạp mở Khi có sự tác động của ápsuất chân không từ cổ nạp đến buồng chân không làm kéo màng ngăn về phía cổnạp Do cần đẩy được bắt chặt với màng ngăn, vì vậy cần đẩy được kéo theo vàlàm cho các van được đóng lại.

3.1.2 Đặc điểm hệ thống thải trên động cơ Duratec

Hệ thống thải trong động cơ có nhiệm vụ thải sạch khí cháy ra ngoài, qua đónạp đầy môi chất mới vào trong xilanh động cơ Bên cạnh đó hệ thống xả củađộng cơ cũng cần đảm bảo cho việc khí xả thoát ra ngoài môi trường ít gây

ô nhiễm môi trường Để thỏa mãn điều kiện này, kết cấu các chi tiết của cơ cấuphân phối khí cần phải phù hợp Vì vậy, khi phân tích hệ thống phối khí cầnphân tích hệ thống xả của động cơ

Sản vật cháy chứa đầy thể tích buồng cháy với áp suất pr > pthải (áp suất khítrong đường thải) tạo ra sự chênh áp Độ chênh áp này phụ thuộc vào hệ số cản,tốc độ dòng khí qua xupáp thải và phụ thuộc vào trở lực của bản thân đường thải.Xupáp thải thường đóng sau điểm chết trên nhằm làm tăng thêm giá trị “tiếtdiện thời gian” mở cửa thải đồng thời, để tận dụng độ chênh áp giữa p r và ápsuất trong đường thải cùng với quán tính của dòng khí thải tiếp tục thải sạch khísót ra ngoài, làm tăng hiệu quả cho động cơ

Ngoài ra hệ thống phải đảm bảo cho khí thải ra môi trường bên ngoài ít gây ra

ô nhiễm môi trường, giảm tiếng ồn

Để đảm bảo các yêu cầu trên, cổ góp thải của hệ thống thải trong động cơDuratec được chế tạo bằng vật liệu inox Vật liệu này làm tản nhiệt nhanh trênđường thải hiện đại hơn các động cơ khác có cổ góp được chế tạo bằng gang.Quá trình cháy trong động cơ đã sản sinh ra các chất độc hại, gây ảnhhưởng không nhỏ đến ô nhiễm môi trường Khí cháy từ xilanh động cơ đi ra môitrường, ngoài các sản vật cháy hoàn toàn như CO2, H2O, N2, còn chứa các sảnvật chưa được cháy hoàn toàn Đầu tiên là ôxit cácbon CO được hình thành khinhiên liệu cháy trong điều kiện thiếu ôxy Dưới tác động của nhiệt độ cao COđược ôxy hóa thành CO2 Ôxit Nitơ được tạo thành ở vùng sản phẩm cháy saumàng lửa, lượng này tăng nhanh khi nhiệt độ tăng Khi đi ra hệ thống xả hoặcngoài khí quyển chúng được ôxy hóa một phần thành NO2 Ngoài các thành phầnđộc hại trên, trong sản phẩm cháy còn có những chất độc hại khác như: muộithan, cacburhydro, andehyd…Với những chất này không những gây nên ônhiễm, mà còn dễ gây nên ung thư đối với con người

Hình 3-7 Hệ thống thải động cơ Duratec1– Ống góp thải; 2 - Cảm biến ôxy; 3- Ống dẫn phía trước;

4 – Bộ chuyển đổi khí xả; 5 - Ống giảm thanh chính

Đảm bảo điều này hệ thống thải trong động cơ còn lắp hệ thống giảm âm, bộphận xúc tác khí xả Khí xả khi đi qua lớp xúc tác của katalizator, làm tăng tốcquá trình phản ứng oxy hóa hoặc hoàn nguyên Để cho việc xúc tác xảy ra sửdụng các kim loại khác nhau như platin, đồng, nikel…Để trung hòa NOx ởkatalizator có môi trường hoàn nguyên, tức là liên kết hóa học oxy có ở khí xả.Các chất này khi đi qua bộ phận xúc tác khí xả sẽ bị khử nhờ ôxi hóa hoặc làmgiảm bớt đi nồng độ của chúng trước khi ra môi trường bên ngoài Tuy nhiên khi

sử dụng bộ xúc tác khí xả thường bị đóng muội than

3.2 ĐẶC ĐIỂM CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ DURATEC

Cơ cấu phân phối khí của động cơ Duratec được dùng là xupáp treo Gồm 2trục cam dẫn động trực tiếp xupáp (cam nạp và cam thải) Trục cam dẫn độngxupáp được đặt trên nắp máy Ở đầu mỗi trục cam được lắp các bánh xích dẫnđộng Các bánh xích trục cam được dẫn động bằng xích Để thuận tiện cho việccăng xích, ở cơ cấu phân phối khí của động cơ được lắp bộ tự động căng xíchbằng thủy lực

Mỗi xilanh của động cơ được bố trí bốn xupáp trên đỉnh buồng đốt (2 xupápnạp và 2 xupáp thải) Các xupáp khác tên được đặt nghiêng và góc giữa chúng là

39 0 .Các đường ống nạp thải của động cơ được bố trí sang 2 bên của động cơ

Để cơ cấu phân phối khí làm việc đạt hiệu suất cao ở mọi dải tốc độ, ở đầutrục cam nạp còn lắp thêm bộ phận xoay cam nhằm đáp ứng được các pha phânphối của xupáp phù hợp với tốc độ hoạt động cơ