Môn học kết cấu ô tô, Ch4 cơ cấu phối khí

Cấu tạo các chi tiết cơ bản của cơ cấu phối khí Hệ thống phân phối khí trong động cơ ô tô bao gồm các xupáp và một hệ cơ khí điều khiển chúng đóng mở đúng thời điểm. Hệ thống đóng, mở được gọi là trục cam, trục cam có các vấu cam đẩy các xupáp lên và xuống. Các xupáp hút và xả cần phải được mở ra đúng thời điểm để lượng không khí nạp vào xilanh nhiều nhất và thải sạch lượng khí cháy trong xilanh ra đường xả. Các xupáp nạp và thải đều đóng ở kỳ nén và nổ để buồng cháy được bịt kín. Vui lòng click chuột vào nút play để xem mô phỏng. Trục cam Trục được làm bằng thép, cấu tạo bởi các các vấu cam và các cổ trục. Số lượng cam đúng bằng số xu páp, chúng được bố trí sao cho đảm bảo thứ tự nổ của các xi lanh của động cơ. Số cổ trục được tính toán, thiết kế tuỳ theo số lượng xi lanh và cách bố trí các xi lanh, sao cho đảm bảo độ cứng vững cho trục. Biên dạng cam quyết định thời điểm đóng, mở các xu páp, vì vậy nó phải được tính toán sao cho đảm bảo được các pha phối khí của động cơ theo như thiết kế, còn chiều cao của đỉnh cam thì quyết định độ mở của xu páp. Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn cả là các cam có biên dạng đối xứng, nó đảm bảo đóng, mở xu páp một cách êm dịu và dứt khoát. Thông thường các cam được chế tạo liền với trục. Để giảm ma sát và mài mòn khi làm việc, bề mặt của cam phải được gia công kỹ lưỡng: tôi thấm các bon, thấm ni tơ và mài bóng. Các cổ của trục cam là vị trí lắp lên các gối đỡ trục, các gối này thường là các ổ trượt . Dẫn động trục cam Trên các động cơ đốt trong hiện nay phổ biến 3 phương pháp dẫn động trục cam: bằng bánh răng, bằng dây đai răng và bằng xích. Việc lựa chọn phương pháp dẫn động phụ thuộc vào vị trí bố trí trục cam, loại động cơ và truyền thống của hãng chế tạo. Chẳng hạn, các động cơ diezel công suất lớn thường sử dụng dẫn động bằng bánh răng với các trục cam bố trí dưới (trong thân máy). Các động cơ cỡ nhỏ, đặt trên các xe ôtô con thường sử dụng dẫn động xích hoặc đai răng.

1 Trục khuỷu

2 Đĩa xích cam

3 Xích cam

4 Trục cam nạp

5 Xupáp nạp

6 Trục cam xả

7 Xupáp xả

Cấu tạo chung: Cơ cấu phối khí là một nhóm các bộ phận chi tiết có nhiệm

vụ mở và đóng các xupáp nạp và xả trong nắp quylát tại thời điểm thích hợp

để hút không khí – nhiên liệu vào trong xi lanh và thải khí cháy ra ngoài.

Yêu cầu:

- Nạp đầy hỗn hợp không khí – nhiên liệu

- Thải sạch khí xả ra ngoài

H.4.1

1 Trục cam xả; 2 Trục cam nạp; 3 Con đội; 4 Móng hãm; 5 Vòng chặn lò xo xu páp; 6 Lò xo xu páp; 7 Phớt dầu thân van; 8 Đế lò xo; 9 Xu páp; 10 Xích cam; 11 Ray trượt bộ căng xích; 12 giảm chấn bộ căng xích; 13

Bộ căng xích cam; 14 Đĩa xích cam trên trục khuỷu

H.4.2

Hoạt động:

- Trục khuỷu quay, thông qua xích cam -> trục cam nạp và trục cam

xả quay, các cam sẽ đóng hoặc

mở xupáp hút hoặc xupáp xả

- Trong kỳ nạp, xupáp nạp mở để hút hỗn hợp không khí - nhiên liệu vào xi lanh động cơ

- Trong kỳ xả, xupáp xả mở để xả khí cháy ra

- Kỳ nén và kỳ nổ cả hai loại xupáp đều đóng để giữ kín buồng đốt

-(Clip F/ động cơ – cường/dun)

H.4.3

khác nhau, tuỳ theo vị trí và số lượng trục cam

A Loại trục cam kép đặt trên: Loại

này bao gồm 2 trục cam, và mỗi trục cam dẫn động trực tiếp các xupáp, đảm bảo chuyển động chính xác của các xupáp

B Loại trục kép dẫn động đơn:

Loại này bao gồm 2 trục cam, trong đó một trục cam được vận hành bằng một bộ bánh răng Cấu tạo của nắp quylát đơn giản hơn

và gọn hơn so với kiểu thông thường

1 Dây đai cam

2 Bánh răng ăn khớp

3 Trục cam

H.4.4

Các loại cơ cấu phối khí:

1 Đai cam

2 Trục cam

3 Đũa đẩy

4 Cò mổ

C Trục cam đơn đặt trên:

Loại này dùng 1 trục cam để vận hành tất cả các xupáp thông qua

cò mổ

D Trục cam đơn đặt dưới:

Loại này có một trục cam bên trong thân máy và cần có đũa đẩy và cò

mổ để mở và đóng các xupáp

H.4.5

H.4.6

- Toàn bộ cơ cấu phối khí được bố trí ở thân máy -> chiều cao động cơ không lớn.

- Số chi tiết của cơ cấu ít -> lực quán tính của cơ cấu nhỏ, bề mặt cam và con đội ít

bị mòn.

- Khó bố trí cho buồng cháy gọn để có tỷ số nén cao (ở động cơ diesel)

- Vỡ buồng cháy không gọn nên dễ gây ra kích nổ (động cơ xăng)

- Do dòng khí nạp và thải phải ngoặt khi lưu động nên hệ số nạp không cao.

H.4.7

Các loại cơ cấu phối khí: Xu páp treo (Xem clip F/ anh dung/en05)

- Cơ cấu phối khí xu páp treo có nhiều chi tiết hơn và được bố trí cả ở thân máy và nắp xy lanh => tăng chiều cao của động cơ

Lực quán tính của các chi tiết tác dụng lên bề mặt cam và con đội lớn hơn => bề mặt cam

và con đội mòn nhiều

Nắp máy của động cơ phức tạp hơn => chế tạo khó khăn hơn

- Do xu páp được bố trí trong phần không gian của xy lanh ở dạng treo nên buồng cháy rất gọn => có tỷ số nén cao và giảm khả năng kích nổ đối với động cơ xăng

- Dòng khí khi lưu động ít bị ngoặt nên tổn thất nhỏ tạo => thải sạch và nạp đầy hơn

H.4.8

H.4.10 H.4.9

Xu páp:

- Thông thường mỗi xy lanh chỉ có 1 xu páp nạp và một

xu páp xả

- Đường kính xu páp nạp > đường kính xu páp xả

- Đối với động cơ có đường kính xi lanh lớn, để tăng tiết diện thông qua cho các dòng khí nạp và xả, số xu páp có thể là 3 (2 nạp, 1 xả) hoặc 4 (2 nạp, 2 xả)

- Hiện nay, để tăng chất lượng của động cơ thì ngay cả các động cơ cỡ nhỏ người ta cũng dùng 4 xu páp cho 1

xi lanh

- Để giữ cho van kín khí, góc mặt xu páp thường là 44.5° hoặc 45.5°

Kết cấu một số chi tiết: (Clip Cường/dun)

H.4.11

Các xu páp được đóng lại bằng lò-xo, và nhờ hoạt động của cam mà chúng được đẩy xuống theo bạc dẫn hướng ở trong nắp quy lát

Lò xo xu páp thường là lò xo trụ, hai đầu được mài phẳng

để lắp ráp đĩa xu páp và đế

lò xo

H.4.12

a) b) c)

d 1/100

Kết cấu hình trụ rỗng có vát mặt để dễ lắp

Ống dẫn hướng lắp với thân máy hoặc nắp

xy lanh có độ dôi.

Bề mặt ngoài của ống có vai là cữ khi lắp ép vào thân máy hoặc nắp xylanh.

Đường kính trong của ống dẫn hướng được gia công chính xác sau khi lắp ép vào thân máy hoặc nắp xylanh.

Khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng ở xupáp thải thường > ở xupáp nạp do tải trọng nhiệt ở xupáp thải lớn hơn nhiều

Ống dẫn hướng:

H.4.13

hướng và thân xupáp được bôi trơn bằng dầu động cơ Để dầu thừa không lọt vào buồng đốt, đầu trên của bạc hướng có lắp phớt dầu bằng cao su

- Phớt dầu xu páp nạp: màu nâu

- Phớt dầu xu páp xả: màu đen

H.4.14

Trục cam:

- Trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phối khí.

- Có thể mang các bộ phận của hệ thống khác như: bánh răng dẫn động bơm dầu, bộ chia điện, bơm nhiên liệu…

H.4.15

- Vì mỗi bộ phận của động cơ đều bị giãn

nở vì nhiệt, cho nên giữa cam và con đội xupáp phải có khe hở để xupáp vẫn có thể hoạt động bình thường ngay cả khi bị ảnh hưởng của sự giãn nở

- Khe hở xupáp quá lớn có thể gây ra tiếng

ồn bất thường cho động cơ và làm sai lệch thời điểm đánh lửa

- Khe hở xupáp không đủ có thể dẫn đến píttông thúc vào xupáp

1.Kiểu điều chỉnh đòi hỏi phải thay thế con đội xupáp

Khe hở xupáp được điều chỉnh bằng cách thay con đội xupáp

2.Kiểu điều chỉnh đòi hỏi thay miếng đệm

Trong kiểu điều chỉnh này, miếng đệm được thay thế

Có các kiểu miếng đệm như sau: (1) Miếng đệm bên trong

(2) Miếng đệm bên ngoài

(3) Miếng đệm ở dưới con mổ

Chú ý: Vì kích cỡ của con đội và

miếng đệm thay đổi theo kiểu động

cơ cho nên phải lựa chọn loại thích hợp

Kiểu điều chỉnh đòi hỏi dùng vít điều chỉnh:

Kiểu điều chỉnh này áp dụng cho các động

cơ có cò mổ Điều chỉnh khe hở xupáp bằng cách vặn vít điều chỉnh, lắp trong cò

mổ