Bài thuyết trình Cơ cấu phối khí Kết cấu tính toán động cơ đốt trong

NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:• 1.2 Yêu cầu:  Đảm bảo thải sạch và nạp đầy  Các xupap phải đóng mở đúng thời điểm quy định  Độ mở phải lớn để dòng khí dễ lưu thô

DA NANG UNIVERSITY

OF TECHNOLOGY

TRANSPORTATION MECHANICAL ENGINEERING

HỌC PHẦN: KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

LỚP 14C4A – NHÓM 14NH17

CƠ CẤU PHỐI KHÍ

I NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM

VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:

• 1.1 Nhiệm vụ:

Điều khiển quá trình thay đổi môi chất công tác trong động cơ Cụ thể:

• Thải sạch khí ra khỏi xylanh.

• Nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí mới vào xylanh

động cơ.

I NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:

• 1.2 Yêu cầu:

 Đảm bảo thải sạch và nạp đầy

 Các xupap phải đóng mở đúng thời điểm quy định

 Độ mở phải lớn để dòng khí dễ lưu thông

 Các xupap phải kín khít để tránh lọt khí trong quá

trình nén và giãn nở.

 Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, chi phí thấp.

I NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:

• 1.3 Điều kiện làm việc:

 Tải trọng cơ học cao.

 Nhiệt độ cao.

 Tải trọng va đập lớn.

 Chịu ăn mòn hóa học.

I NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:

• 1.4 Phân loại:

Để đảm bảo nhiệm vụ và yêu cầu, cơ cấu phối khí

được phân thành các loại sau:

 Cơ cấu phối khí dùng cam-xupap.

 Cơ cấu phối khí dùng van trượt.

 Cơ cấu phối khí dùng dung piston đóng mở cửa nạp

và cửa thải.

 Cơ cấu phối khí dùng cửa nạp và xupap thải.

II ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHỐI KHÍ:

• 1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

Việc thải sạch và nạp đầy môi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu Cam-xupap Các cách bố trí xupap:

• Cơ cấu phối khí xupap treo.

• Cơ cấu phối khí xupap đặt.

• Cơ cấu phối khí hỗn hợp.

II ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHỐI KHÍ:

• 1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

Sơ đồ pha phối khí của động cơ 4 kỳ

• Giai đoạn 1-2: Cả 2 xupap cùng mở, gọi là khoảng trùng lặp xupap

• Giai đoạn 2-3: Xupap thải đóng, xupap nạp mở, giai đoạn hút nhiên liệu vào xilanh

• Giai đoạn 3-4: Cả 2 xupap cùng mở, khoảng trùng lặp xupap

• Giai đoạn 4-1: Xupap xả mở, xupap nạp đóng, giai đoạn thải sản phẩm cháy

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:

a Xupap treo:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:

a Xupap treo:

Ưu điểm:

• Kết cấu buồng đốt gọn do vậy tỉ số nén lớn.

Nhược điểm:

• Kết cấu phức tạp, số lượng chi tiết nhiều.

• Khả năng thải khí nhanh, ít gây kích nổ.

• Khoảng cách truyền động cam dài hoặc dẫn động xupap xa.

• Dễ xảy ra hiện tượng xupap chạm đỉnh piston.

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:

b Xupap đặt:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:

• Khoảng cách truyền động cam ngắn.

• Xupap không xảy ra hiện tượng chạm đỉnh piston.

• Khả năng thải khí cháy chậm và còn sót lại nhiều.

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.2 Phương pháp dẫn động trục cam:

a Dẫn động trục cam bằng đai:

Dùng cho các động cơ có trục cam đặt ở nắp máy, khoảng cách giữa các trục lớn

• Chuyển động êm, ít tiếng ồn

Đặc điểm:

• Không cần phải bôi trơn

• Dễ chế tạo, giá thành giảm

• Phải thay định kỳ dây đai dẫn động

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.2 Phương pháp dẫn động trục cam:

b Dẫn động trục cam bằng xích:

Dùng trên các động cơ có khoảng cách giữa hai trục khá lớn, trục cam có thể đặt ở thân máy hoặc nắp máy

• Quá trình truyền động gây tiếng ồn

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.2 Phương pháp dẫn động trục cam:

c Dẫn động trục cam bằng bánh răng:

Dùng cho những động cơ có trục cam đặt ở thân máy, khoảng cách giữa các trục không lớn

• Quá trình truyền động gây tiếng ồn

Đặc điểm:

• Phải bôi trơn thường xuyên cho bánh răng

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

Xupap

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

a Nấm xupap:

Nấm bằng:

Đặc điểm:

• Chế tạo đơn giản

• Có thể dung cho cả xupap nạp và thải

• Đa số các động cơ thường dung loại này

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

a Nấm xupap:

Nấm lõm:

Đặc điểm:

• Bán kính góc lượn giữa phần thân xupap và phần nấm rất lớn

• Mặt chịu nhiệt của xupap lớn, xupap dễ bị quá nóng

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

b Thân xupap:

• Nhiệm vụ dẫn hướng xupap, tản nhiệt cho nấm xupap và chịu lực nghiêng khi đóng mở

• Đường kính thân xupap:

(2,5 3,5).

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

c Đuôi xupap:

Đuôi xupap phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo

• Hình a: Đuôi có mặt côn

• Hình b: Đuôi có rãnh vòng

• Hình c: Đuôi có lỗ để lắp chốt (là dạng kết cấu đơn giản nhất)

• Hình d: Đuôi chế tạo bằng thép và được tôi cứng

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

• Bề mặt tiếp xúc của bề mặt nấm xupap thường có 3 góc khác nhau (hình d)

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

b Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có độ côn

c Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có vai và vát mặt đầu

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.4 Kết cấu trục cam:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.4 Kết cấu trục cam:

Nhiệm vụ:

Dẫn động xupap đóng mở theo quy luật

Yêu cầu:

• Trục chịu xoắn, uốn tốt

• Bề mặt vấu cam, ổ bi chống mài mòn cao

• Trục cam thường được làm bằng thép, bề mặt các ổ và vấu cam được tôi cứng và mài bóng

Trong một số động cơ, trên trục cam còn có cam dẫn động bơm xăng, bánh răng dẫn động bơm dầu…

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.4 Kết cấu trục cam:

a Cam thải và cam nạp:

• Trên ô tô, máy kéo trục cam thường không phân đoạn, cam được làm liền trục

• Động cơ tĩnh tại, tàu thủy cam thải và cam nạp thường làm rời rồi ghép lại bằng then hoặc đai

ốc Cam rời cần lắp chắc trên trục và định vị chính xác

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

• Khi bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng

nghiêng thì ổ chắn bố trí sau bánh răng dẫn động

• Khi bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng thẳng thì ổ chắn có thể đặt

ở bất kỳ vị trí nào nên trục cam

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.5 Con đội:

Là chi tiết máy truyền lực trung gian, đồng thời chịu lực nghiêng cho xupap

do cam gây ra trong quá trình dẫn động (trong cơ cấu phối khí xupap đặt)

Nhiệm vụ:

Cấu tạo:

Lỗ lắp đũa đẩy

Thân con đội

Mặt tiếp xúc vấu cam

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1.5 Con đội:

b Con đội con lăn:

Phân loại:

Dùng cho tất cả các dạng cam, nhưng thường dung với dạng cam tiếp tuyến và cam lõm

• Ma sát nhỏ

Đặc điểm:

Ưu điểm:

• Phản ánh chính xác quy luật chuyển động nâng hạ của cam tiếp tuyến và cam lõm

Nhược điểm:

• Kết cấu phức tạp

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

1.1.1 Đặc điểm, nhiệm vụ và phân loại:

a Đặc điểm:

• 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

• 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

b Nhiệm vụ:

• Nạp đầy môi chất mới vào trong xylanh.

• Thải sạch sản vật cháy ra ngoài.

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

1.1.1 Đặc điểm, nhiệm vụ và phân loại:

c Phân loại:

Theo hướng vận động của dòng khí quét, động cơ 2 kỳ chia làm 2 loại:

• Quét vòng: Cửa thải và cửa quét đều đặt ở phần dưới của xylanh, việc

đóng mở cửa đều do piston đảm nhiệm

• Quét thẳng: Cửa thải và cửa quét đặt ở hai đầu xylanh, điều khiển đóng

mở cửa là do piston hoặc xupap dùng trục cam

• Ngoài ra hệ thống quét thải của động cơ 2 kỳ còn được phân loại dựa

vào cửa khí quanh chu vi; dựa vào chiều cao tương đối giữa cửa thải

và cửa quét dọc theo đường tâm xylanh

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

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

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

Sử dụng chủ yếu trong động cơ 2 kỳ cỡ nhỏ

Đặc điểm:

• Dùng cacte làm máy nén khí để tạo ra không khí quét

• Cửa quét đặt xiên lên hoặc đỉnh piston có kết cấu đặc biệt để dẫn hướng dòng không khí quét trong xylanh

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

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

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

Thường dùng trên động cơ 2 kỳ công suất lớn

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

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

c Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:

Đặc điểm:

• Có 2 hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong bố trí van một chiều để sau khi đóng kín cửa thải vẫn có thể nạp thêm môi chất công tác mới vào hàng cổ phía trên

• Áp suất khí nén lớn, kết cấu phức tạp

• Chiều cao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm chỉ tiêu công tác động cơ

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

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

d Hệ thống quét vòng đặt một bên:

Đặc điểm:

• Các cửa khí đặt một bên của thành xylanh theo hướng lệch tâm cửa quét nghiêng xuống một góc 15o

Chỉ sử dụng cho động cơ 2 kỳ tĩnh tại, động cơ tàu thủy cở nhỏ

• Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thải sau khi kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét

1.2 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ:

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

e Hệ thống quét thẳng qua xupap thải:

Đặc điểm:

• Cửa quét đặt xung quanh xylanh theo hướng tiếp tuyến Xupap thải được đặt trên nắp xylanh

Dùng rộng rãi trong động cơ ô tô, máy kéo, tàu thủy, tài hỏa

• Dòng khí quét chỉ theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi qua xupáp thải ra ngoài nên dòng không khí quét ít bị hòa trộn với sản vật cháy

và khí thải được đẩy ra ngoài tương đối sạch, nên hệ số khí sót nhỏ và

áp suất dòng khí nạp lớn

THE END