thí nghiệm kỹ thuật giao thông dh bách khoa tp.hcm bai 4

Môi chất công tác ở động cơ xăng bao gồm không khí và nhiên liệu, còn ở động cơ diesel chỉ là không khí - Phân phối khí kịp thời và đều đặn khí nạp mới cho các xy lanh theo đúng thứ tự

BÀI 4: KHẢO SÁT VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU CỦA HỆ

THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ

I Cở sở lý thuyết

1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống phân phối khí

a Nhiệm vụ:

- Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ nạp khí nạp mới ( môi chất công tác mới) vào trong xy lanh và thải sạch sản vật cháy ra khỏi

xy lanh Môi chất công tác ở động cơ xăng bao gồm không khí và nhiên liệu, còn ở động cơ diesel chỉ là không khí

- Phân phối khí kịp thời và đều đặn khí nạp mới cho các xy lanh theo đúng thứ tự làm việc của động cơ

b Yêu cầu:

- Cửa nạp và cửa thải phải được đóng mở đúng thời điểm qui định

và tuân theo đúng thứ tự làm việc của động cơ ( góc phối khí của động cơ)

- Ngoài ra, hệ thống phân phối khí còn đảm bảo việc cung cấp đồng đều khí nạp mới vào trong từng xylanh của động cơ

- Chất lượng nạp đầy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng thải sạch

Vì vậy, hiệu suất nạp ( ηv) và hệ số khí sót (γr) phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

Diesel 0,85 - 0,96 0,03 - 0,06

2 Phân loại và điều kiện làm việc của hệ thống phân phối khí

a Phân loại hệ thống phân phối khí:

Hình 4.1: Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phân phối khí thường được phân thành hai loại: không và có xupap

- Loại không có xupap ( kiểu van trượt): Thường được dùng ở các

động cơ 2 kỳ ( piston làm nhiệm vụ của xupap) Loại này sử dụng chủ yếu trên động cơ mô tô hoặc các động cơ cỡ nhỏ, hiếm khi gặp trên các động cơ ô tô và các loại động cơ công suất lớn

- Loại có xupap: phần lớn các động cơ ôtô sử dụng cơ cấu phân

phối khí kiểu xupap Tùy theo cách bố trí xupap mà có thể phân biệt hai loại cơ cấu phân phối khí:

 Loại thứ nhất có xupap nằm bên dưới ( trong thân máy), thường gọi là xupap đặt

 Loại thứ hai có xupap bố trí bên trên, ngay trong nắp máy, gọi là xupap treo

Động cơ có xupap trên thường ký hiệu OHV ( over head valve) hoặc OHC ( over head camshaft) hoặc DOHC ( double over head camshaft) Động cơ có hai trục cam đặt trên nắp máy

b Điều kiện làm việc:

- Trong quá trình làm việc, mặt nấm xupap chịu phụ tải động và phụ tải nhiệt rất lớn

- Lực khí thể tác dụng trên diện tích mặt nấm xupap có thể lên tới 10.000 ÷20.000N; hơn nữa mặt nấm xupap luôn chịu va đập mạnh với đễ xupap nên rất dễ bị biến dạng Trong thời kỳ thải khí, nấm

và thân xupap phải tiếp xúc với dòng khí đã cháy có nhiệt độ rất cao ( khoảng 1100 ÷ 1200oC ) Đồng thời, tốc độ dòng khí thải rất lớn ( 400 ÷ 600 m/s) nên khiến cho xupap, nhất là xupap thải thường dễ bị quá nóng và bị dòng khí ăn mòn

c Nguyên lý hoạt động:

- Khi trục khuỷu quay, nó làm quay trục cam ( truyền bằng các bánh răng, xích hoặc đai), khi trục cam quay chuyển động qua các con đội , đũa đẩy, cò mổ để điều khiển các xupap đóng mở đúng thời điểm

3 Kết cấu của các bộ phận trong hệ thống phân phối khí:

a Trục cam:

- Trục cam là bộ phận tiếp nhận lực từ trục khuỷu để điều khiển xupap đóng mở đúng lúc và đúng thời điểm

- Vật liệu dùng để chế tạo trục cam thường là thép hợp kim Trên trục có các vấu cam, động cơ có bao nhiêu xupap thì có bấy nhiêu vấu cam, các vấu cam này sẽ mở và đóng xupap theo thời điểm ấn định trước Ngoài ra còn có bánh cam sai (lệch) tâm để điều khiển bơm xăng, bánh răng dẫn động bơm dầu và bộ chia điện (delco) Trên trục cam còn có các cổ đỡ để tựa lên thân máy, hộp trục khuỷu hoặc nắp máy, có đường kính lớn hơn vấu cam để thóa lắp

dễ dàng Một đầu trục được gia công lắp bánh răng cam ( hoặc lắp puli) để tiếp nhận sự dẫn động từ trục khuỷu

Hình 4.2: Trục cam

b Xupap:

- Xupap có tác dụng đóng mở đúng thời điểm để nạp khí nạp mới và thải khí cháy ra ngoài Xupap được làm bằng thép đặc biệt vì chúng phải chịu áp suất lớn và nhiệt độ cao, xupap luôn bị đẩy theo hướng đóng do lực của lò xo, nhưng khi có lực tác động từ trục cam nó di chuyển xuống phía dưới trong ống dẫn hướng ở nắp quy lát để mở cửa hút hay cửa thải Thông thường, đường kính nấm của xupap hút to hơn xupap thải

c Đế xupap:

- Đế xupap được lắp ghép chặt vào nắp quy lát (nắp máy) Khi xupap đóng, nấm xupap tiếp xúc với đễ xupap đảm bảo độ kín khít trong buồng đốt Đế xupap nhận nhiệt từ xupap rồi truyền qua nắp quy lát qua nước làm mát Vì thế đế xupap tiếp xúc với khí cháy nóng và liên tục tiếp xúc với xupap nên được làm bằng thép đặc biệt( thép hợp kim) có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống mài mòn

- Đế xupap được cấu tạo với mặt côn trong 45o hoặc 30o để phù hợp với mặt nấm xupap Bề rộng tiếp xúc của đế xupap trong giới hạn từ 1,2÷1,8mm, vì nếu bề rộng mặt tiếp xúc quá lớn sẽ gây đóng muộn than xâm nhập giữa bề mặt tiếp xúc của đế và xupap, mặc dù hiệu quả làm mát cao hơn Nếu bề rộng tiếp xúc quá nhỏ, độ kín khít sẽ được cải thiện nhưng hiệu quả làm mát sẽ thấp dẫn đến độ bền của xupap kém

d Ống dẫn hướng xupap:

- Ống dẫn hướng xupap ( ghít xupap) thường làm bằng gang hợp kim và được ép vào nắp quy lát Ống dẫn hướng xupap đảm bảo cho bề mặt xupap tiếp xúc chính xác với đế xupap Bề mặt trượt giữa thân xupap và đuôi được bôi trơn bằng dầu động cơ Để tránh dầu bôi trơn động cơ lọt vào buồng cháy thông qua kẽ hở giũa thân xupap và ống dẫn hướng, một phốt dầu được lắp ở đầu ống dẫn hướng

e Lò xo xupap:

- Lò xo xupap dùng để đóng xupap, phần lớn động cơ dùng một lò

xo cho một xupap, nhưng động cơ cao tốc thường dùng hai lò xo cho một xupap

- Để tránh xupap nhô cao trong khi làm việc ở tốc độ cao người ta dùng lò xo có bước không đều, hay dùng hai lò xo với các bước xoắn ngược nhau

f Con đội:

- Con đội là chi tiết trung gian đổi chuyển động xoay tròn của vấu cam thành chuyển động lên xuống để mở và đóng xupap Con đội được chế tạo bằng thép Tâm của vấu cam và con đội đặt sai lệch nhau để con đội vừa có thể lên xuống vừa có thể xoay tròn với mục đích con đội mòn đều trong ống kềm nhằm tăng tuổi thọ

- Đối với động cơ có xupap OHC, con đội có vít điều chỉnh khe hở xupap Đối với động cơ có xupap treo con đội không có vít điều chỉnh Hiện nay, ngoài các con đội có kết cấu bằng cơ khí, người ta còn chế tạo các con đội thủy lực hay kết hợp thủy lực và điều khiển điện tử nhằm thay đổi góc phối khí để nâng cao hiệu suất nạp và thải

g Đũa đẩy:

- Đũa đẩy dùng trong cơ cấu xupap treo thường là một thanh thép nhỏ , dài, đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy

- Đũa đẩy thường làm bằng thép cacbon có thành phần trung bình

h Đòn bẩy ( cò mổ):

- Đòn bẩy là chi tiết truyền lực trung gian mà một đầu tiếp xúc với đũa đẩy, một đầu tiếp xúc với đuôi xupap Khi trục cam nâng con đội lên, đũa đẩy một đầu của đòn bẩy lên, đầu kia của đòn bẩy nén

lò xo xupap xuống và mở xupap Do có đòn bẩy xupap mở đúng pha phân phối khí

II Số liệu thí nghiệm

Khoảng nâng tối đa

H = H - dcs

đường kính lớn nhất của xuapap Dl

đường kính nhỏ nhất của xupap Db

đường kính trung bình

2

tb

Dl Db

D  

Bảng 4.1: Khoảng làm việc

KCTĐ(H) ĐKCS(d sc ) KCTĐ(H) ĐKCS(d sc )

Bảng 4.2

STT Thông số đo Xupap 1 Xupap 2 Xupap 3 Xupap 4

Bề dày nấm xupap nạp (mm)

STT Thông số đo Xupap 1 Xupap 2 Xupap 3 Xupap 4

Bề dày nấm xupap thải (mm)

III Nhận xét và đánh giá

Qua bài thí nghiệm ta biết được nhiệm vụ cũng như nguyên lý hoạt động của hệ thống phân phối khí cũng như điều kiện làm việc của hệ thống.Các kiểu bố trí hệ thống cũng như ưu nhược điểm của từng cách bố trí

Thông qua kết quả đo ta xác minh lại được xupap nạp luôn lớn hơn xupap thải về bề dày và rộng của nấm Các kết quả có sựu sai lệch do vật thí nghiệm bị gỉ sét và hư hỏng do chưa được bảo quản tốt và thiếu một

số chi tiết