NGHIÊN cứu CÔNG NGHỆ VVT i ( variable valve timing with)

phát ra, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải phát ra.Góp phần nâng cao năng suất lao động và bảo vệ môitrường.CHƯƠNGI: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI PHÍ 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu,

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊNTRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ MÁY ĐỘNG LỰC

Thái Nguyên - 2016

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ MÁY ĐỘNG LỰC

Lớp : K47CDL

Thái Nguyên - 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA KT Ô TÔ & MÁY ĐỘNG LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Giáo viên hướng dẫn: TS Đỗ Tiến Dũng

Các thông số cho trước: Các loại động cơ trang bị VVT-i

Nội dung thuyết minh:

- Tính cấp thiết của đề tài

- Tổng quan về hệ thống phân phối khí ( nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại,

cấu tạo, giới thiệu một số hệ thống phân phối khí thông minh )

- Mục đích, yêu cầu, cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống VVT-i

- Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biên pháp khắc phục

- Các khuyến cáo cho người dùng ( nếu có )

- Kết luận, kiến nghị

Số lượng và kích thước bản vẽ: 4 bản vẽ A0

Sinh viên tự đề xuất với giáo viên hướng dẫn

Trình chiếu khi bảo vệ: 01 file powerpoint

Ngày giao đề tài: 25 tháng 02 năm 2016

Ngày hoàn thành: 01 tháng 05 năm 2016

TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA

NHẬN XÉT CỦA GVHD

Thái Nguyên, ngày …tháng….năm 2016

Giảng Viên Hướng Dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

Thái Nguyên, ngày.…tháng….năm 2016

GIÁO VIÊN DUYỆT

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Tính cấp Thiết của đề tài 2

CHƯƠNGI: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI PHÍ 5

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí 5

1.1.1 Nhiệm vụ 5

1.1.2 Yêu cầu 5

1.1.3 Phân loại 6

1.2 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ 8

1.3 Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ 10

1.3.1 Các phương án bố trí xupap và dẫn động xupap 10

1.3.2 Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam 14

1.4 Cấu tạo một số chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí 17

1.4.1 Trục cam 17

1.4.2 Con đội 19

1.4.3 Đũa đẩy 23

1.4.4 Đòn bẩy 24

1.4.5 Xupáp 26

1.4.6 Đế xupap 30

1.4.7 Ống dẫn hướng 31

1.4.8 Lò xo xupap 32

CHƯƠNGII: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI PHÍ THÔNG MINH 33

2.1 Giới thiệu sơ lược (Lịch sử hình thành của hệ

thống phân phối khí VVT-i) 33

2.2 Hệ thống phân phối khí thông minh VVT-i 38

2.2.1 Mục đích của VVT-i 38

2.2.2 Cấu tạo 38

2.2.3 Nguyên lý hoạt động: 45

2.3 Hệ thống Dual VVT-i 52

2.3.1 Cấu tạo 52

2.3.2 Nguyên lý hoạt động 54

2.4 Một số cơ cấu phân phối khí thông minh khác 56

2.4.1 Hệ thống VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control) 56

2.4.2 Hệ thống MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) 60

2.4.3 Cơ cấu EMVT (điều khiển xupap bằng điện) 66

2.4.4 Cơ cấu EVHS (cơ cấu điện – thủy lực) 67

CHƯƠNG III : CÁC HƯ HỎNG, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ VVT-i 69

3.1 Các hư hỏng của cơ cấu phân phối khí 69

3.1.1 Xupap đóng không kín 69

3.1.2 Xupap làm việc có tiếng gõ 70

3.1.3 Các hư hỏng của bộ phận thay đổi hành trình xupap 70

3.2 Phương pháp kiểm tra hư hỏng và thay thế, sửa chữa 72

3.2.1 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa lò xo xupap 72

3.2.2 phương pháp kiểm tra, sửa chữa con đội 74

3.2.3 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa trục cam 75

3.2.4 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa xupap 77

3.2.5 Phương pháo kiểm tra, sửa chữa ống dẫn hướng 78

3.2.6 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa đế xupap 78

3.2.7 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa cảm biến 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

Tài Liệu Tham Khảo 84

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh

mẽ cả về số lượng lẫn chất lượng, nó đóng một vai trò quantrọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học côngnghệ Là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ô

tô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay v.v

Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóngmột vai trò rất quan trọng Đề tài tốt nghiệp được thầy giaocho em là: “ Nghiên cứu công nghệ VVT-i (Variable ValveTiming with intelligence) ’’ Tuy là một đề tài quen thuộc đốivới sinh viên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực, nókhông những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiếnthức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thứcnhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế, đề tài này thật sự đã đemđến cho em nhiều điều hay và bổ ích

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy T.S ĐỖ TIẾN DŨNG giảng viên KHOA KT Ô TÔ & MÁY ĐỘNG LỰC

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, cácthầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tàiliệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học, em đã cốgắng hoàn thành đề tài này Mặc dù vậy, do kiến thức của

em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án sẽ khôngtránh khỏi những thiếu sót Em mong các thầy cô góp ý, chỉbảo thêm để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy

hướng dẫn T.S ĐỖ TIẾN DŨNG, cùng các thầy cô trong

khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em có thể hoànthành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Vũ Duy Thăng

Tính cấp Thiết của đề tài

Hiện nay ngành công nghiệp ô tô phát triển mạnh mẽkhông ngừng, đóng góp rất nhiều vào sự phát triển của nênkinh tế Tuy nhiên ô tô cũng là một trong những nguồn gốcgây ô nhiễm môi trường (ô tô sử dụng nhiên liệu truyềnthống), ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ và đời sống củacon người

Hình 1: Thành phần khí thải ô tô

Để giảm lượng phát thải độc hại từ động cơ ô tô mà vẫn

có thể duy trì được tốc độ phát triển của nền công nghiệp.Một số nước trên thế giới có nền công nghiệp phát triển đã

đi đầu trong việc nghiên cứu, giảm suất tiêu hao nhiên liệu

và giảm lượng khí thải độc hại phát thải ra môi trường Bêncạnh đó các nước này cũng đã đưa ra các tiêu chuẩn giớihạn về nồng độ các chất độc hại trong khí thải động cơ, vàbắt buộc các xe được sản xuất trong nước cũng như đượcnhập khẩu phải đảm bảo các tiêu chuẩn giới hạn phát thảinày

Ở Châu Âu bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO 1vào năm 1992, EURO 2 năm 1996, EURO 3 năm 2000,

EURO 4 năm 2005 Các tiêu chuẩn này ngày càng khắt khehơn về nồng độ các chất độc hại trong khí thải động cơ.

Tại Việt Nam, trong quá trình công nghiệp hoá hiện đạihoá đất nước hiện nay, chúng ta cũng phải tuân theo xuhướng phát triển chung của thế giới đó là: Phát triển bềnvững – tức là phát triển nhưng vẫn bảo vệ môi trường.Chính vì vậy, nhà nước ta áp dụng chu trình thử và tiêuchuẩn Châu Âu để thử nghiệm công nhận kiểu cho cácdòng xe Bắt đầu từ ngày 01/07/2007 nước ta sẽ áp dụngtiêu chuẩn EURO 2 trên toàn quốc

Một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu là khí thải động cơđốt trong - đông cơ cung cấp tới 80% tổng số năng lượngtiêu thụ trên thế giới.Theo số liệu thống kê tính đến năm

2003, trên thế giới có khoảng 750 triệu ô tô, hàng năm thải

ra môi trường hàng trăm tấn độc hại Vì vậy việc nghiên cứu

để hạn chế ô nhiễm do khí thải của đông cơ là một yêu cầucấp bách không chỉ riêng với quốc gia nào

Quá trình trao đổi khí trong động cơ rất quan trọng quyếtđịnh đến công suất sinh ra của động cơ và ảnh hưởng đếncác chất phát thải gây ô nhiễm môi trường Do vậy cầnphải có hệ thống phân phối khí điều khiển hoạt động đóng

mở các xupap nạp, xả linh hoạt phù hợp với các chế độ hoạtđộng của động cơ

Hệ thống phối khí phải đảm bảo quá trình thay đổi khí lànạp đầy và thải sạch Đóng mở xupap đúng quy luật vàđúng thời gian quy định Độ mở lớn để dòng khí dễ dànglưu thông Đóng xupap phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén,

không bị cháy do lọt khí.

Hình 2: Pha phối khí động cơ

Xác định thời điểm đóng, mở của xupap nạp và xupap

xả được thể hiện theo góc quay của trục khuỷu, và được gọi

là “sơ đồ định thời xupap” Các xupap lần lượt đóng, mởkhông phải tại điểm chết trên (TDC: Top Dead Centre ) vàđiểm chết dưới (BCD: Bottom Dead Centre ) Thực ra, xupapnạp mở ngay trước TDC và đóng sau BCD, còn xupap xả thì

mở trước BCD và đóng ngay sau TDC Việc định thời van nhưtrên nhằm làm tăng hiệu quả nạp và xả khí nhờ quán tính; vìthế xupap được định thời đóng, mở sớm hơn và muộn hơn

xo với vị trí của piston Gần đây, trong một số động cơ việcđịnh thời cho xupap có thể thay đổi được, ví dụ VVT-i (Hệđiều khiển xupap biến thiên thông minh), và những cơ chếkhông những chỉ kiểm xoát định thời xupap mà còn kiểmxoát cả hành trình nâng xupap, như VVTL-i (Hệ thống địnhthời biến thiên và nâng xupap thông minh) Độ ổn định củachế độ chạy không tải được nâng cao, cải thiện công suất

phát ra, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải phát ra.Góp phần nâng cao năng suất lao động và bảo vệ môitrường.

CHƯƠNGI: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI

PHÍ

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí

1.1.1 Nhiệm vụ

Cơ cấu phân phối khí dùng để điều khiển sự đóng

mở các của nạp, thải thực hiện quá trình thay đổi khí: thảisạch khí thải khỏi xy lanh, nạp đầy khí nạp mới vào xy lanhtương ứng các quá trình xẩy ra trong xy lanh để động cơlàm việc được liên tục

1.1.2 Yêu cầu

Đảm bảo thải sạch và nạp đầy

Các xupap phải đóng mở đúng theo thời

điểm quy định

Độ mở phải lớn để dòng khí dễ lưu thông

Các xupap phải kín khít, tránh lọt khí trong quá trìnhnén và giãn nở

Hệ thống phải làm việc êm dịu, độ tin cậy cao, chi phíthấp

 Yêu cầu đối với hệ thống nạp:

 Các đường dẫn khí phải được thiết kế đặc biệt để điềnkhiển lưu lượng , tốc độ và chiều dẫn không khí tốt nhất.

 Cung cấp không khí để quét

 Cung cấp khí sạch cho từng xy lanh theo yêu cầu

cháy hoàn hảo

 Giảm tiếng ồn dòng khí lưu động

 Sấy nóng hỗn hợp khí, nhiên liệu đi vào các xy lanh

 Yêu cầu đối với hệ thống xả:

 Dẫn khí xả của động cơ ra ngoài không khí và

Hình 1.1: Cơ cấu dùng xupap1: bánh răng cam; 2: mấu cam; 3: bạc lót; 4:xupap; 5: ống dẫn hướng

6: đũa đẩy; 7: cò mổ; 8: đĩa chặn lò xo; 9: lò xo xupap

 Cơ cấu dùng van trượt : có tiết diện lưu thông lớn, dễ làmmát, ít ồn nhưng kết cấu phức tạp, hiện nay không dùng

ở động cơ 4 kỳ Ở động cơ 2 kỳ, piston đóng vai trò vantrượt đóng mở các cửa nạp, thải, quét làm nhiệm vụ thayđổi khí

Hình 1.2: Cơ cấu dùng van trượt

 Cơ cấu hỗn hợp : vừa dùng van trượt, vừa dùng xupapđược dùng ở động cơ 2 kỳ quét thẳng, cửa nạp đượcđóng mở bằng piston, xupap để thải khí thải

Hình 1.3: Cơ cấu hỗn hợp

 Theo cách truyền chuyển động cho xupap:

 Cơ cấu trục cam truyền động trực tiếp cho xupap

 Cơ cấu trục cam truyền động gián tiếp cho xupap

 Cơ cấu điều khiển điện tử

1.2 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ

Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vàoxilanh động cơ chỉ chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trụckhuỷu Quá trình thải trong động cơ hai kỳ chủ yếu dùngkhông khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sảnvật cháy ra ngoài Ở quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữakhông khí quét với sản vật cháy, đồng thời cũng có các khuvực chết trong xilanh không có khí quét tới Chất lượng cácquá trình thải sạch sản vật cháy và nạp đầy môi chất mớitrong động cơ hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm của hệthống quét thải

Hiện nay trên động cơ hai kỳ thường sử dụng các hệthống quét thải sau:

 Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm:Thường dùng trên các động cơ hai kỳ có công suất lớn.Đặc điểm: Cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên lên vàhợp với đường tâm xilanh một góc 300, do đó khi dòng khôngkhí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi lên tới nắp xilanh mớivòng xuống cửa thải

Đây là hệ thống quét thải hoàn hảo nhất, nó cho các chỉtiêu công tác của động cơ và áp suất không khí quét lớn

 Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:

Đặc điểm: Có hai hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơncửa thải, bên trong có bố trí van một chiều để sau khi đóngkín cửa thải vẫn có thể nạp thêm môi chất công tác mới vàohàng lổ phía trên

Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tựđộng nên phức tạp Chiều cao các cửa khí lớn làm tăng tổnthất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu công tác của độngcơ

 Hệ thống quét thẳng qua xupap thải:

Đặc điểm: Cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướngtiếp tuyến Xupáp thải được đặt trên nắp xilanh Dòng khíquét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theoxupap thải ra ngoài nên dòng không khí quét ít bị hòa trộn vớisản vật cháy và khí thải được đẩy ra ngoài tương đối sạch, do

đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn

Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho quá trình nạphoàn thiện hơn Cửa quét đặt theo hướng tiếp tuyến nên dòng

không khí quét đi vào xilanh tạo thành một vận động xoáy do

đó quá trình hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy xảy ratốt hơn, đồng thời làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm đượcsức cản trong quá trình quét khí

Hình 1.4: Một số phương án quét thải trên động cơhai kỳ

a) - Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) - Hệ thốngquét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm; c) - Hệ thống quétvòng đặt ngang phức tạp; d) - Hệ thống quét thẳng qua xupapthải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên

1.3 Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ

Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầymôi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu cam - xupap, cơ cấucam - xupap được sử dụng rất đa dạng Tùy theo cách bố tríxupap và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của

động cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phốikhí dùng xupap treo, cơ cấu phối khí dùng xupap đặt…

1.3.1 Các phương án bố trí xupap và dẫn động xupap

1.3.1.1 Bố trí xupap

 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt:

Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam

và được trục cam dẫn động xupap thông qua con đội Xupápnạp và xupap thải của các xilanh có thể bố trí theo nhiều kiểukhác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một Khi bốtrí từng cặp xupap cùng tên, các xupap nạp có thể dùngchung đường nạp nên làm cho đường nạp trở thành đơn giảnhơn

Hình 1.5: Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt

1 – Trục cam; 2 – Thân máy; 3 – Con đội; 4 – Đế lò xoxupap; 5 – Lò xo xupap; 6 – Ống dẫn hướng; 7 – Xupáp; 8 –

BR dẫn động bánh răng cam

Ưu điểm của phương pháp này là: chiều cao động cơgiảm xuống, số chi tiết ít nên lực quán tính của cơ cấu nhỏ,

bề mặt cam và con đội ít bị mòn hơn

Nhược điểm của phương pháp 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 thânmáy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn

 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo

Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn độngthông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫnđộng trực tiếp xupap

Ưu điểm của phương pháp này là: Xupáp đặt trên nắpmáy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy,đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupap Đườngnạp, 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 bốtrí xupap hợp lý nên có thể tăng được tiết diện lưu thông củadòng khí

Nhược điểm của phương pháp này là: dẫn động xupapphức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấu củanắp xilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc và gia công

Để dẫn động xupap, trục cam có thể bố trí trên nắpxilanh để dẫn động trực tiếp hoặc dẫn động qua đòn bẫy.Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷu hoặc ở thânmáy, xupap được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy,đòn bẫy

Hình 1.6: Cơ cấu phân phối khí có xupap treo

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

6 – Đòn bẫy; 7 – Đế chặn lò xo; 8 - Lò xo xupap; 9 - Ống dẫnhướng; 10 – Xupáp; 11 – Dây đai; 12 – Bánh răng trục khuỷu.Khi trục cam quay, cam sẽ truyền chuyển động tịnh tiến chocon đội làm cho đũa đẩy chuyển động tịnh tiến do đó làm chođòn gánh quay quanh trục đòn gánh Đầu đòn gánh sẽ nằm

đè lên đuôi xupap làm cho xupap chuyển động tịnh tiến đixuống mở cửa nạp và xả để thực hiện quá trình trao đổi khí.Vào lúc cam không đôi con đội thì lò xo xupap sẽ giãn ra, làmcho xupap chuyển động đi lên đóng cửa nạp và xả lại để thựchiện quá trình nén, cháy, giãn nở và sinh công Ở tư thế này,lúc máy còn nguội, giữa đầu đòn gánh và đuôi xupap sẽ có

khe hở gọi là “khe hở nhiệt” Nhờ nó, khi máy làm việc, donóng lên, xupap có giãn nở buồng đốt cũng không bị hơnnhiệt.

Kết luận: So sánh ưu nhược điểm của hai phương án bố

trí xupap đặt và treo thấy rằng: Động cơ diezel chỉ dùngxupap treo, do tạo được ε cao còn động cơ xăng có thểdùng xupap treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng hệthống phân phối khí kiểu treo Động cơ sử dụng hệ thốngphân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn Dùng hệthống phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rấtphức tạp và dẫn động cũng phức tạp nhưng đạt hiệu quảphân phối khí rất tốt Hệ thống phân phối khí xupap treochiếm ưu thế tuyệt đối trong động cơ 4 kỳ

1.3.1.2 Dẫn động xupap

Xupap được dẫn động gián tiếp thông qua các chi tiết trung gian nhưcon đội, đũa đẩy, đòn gánh, cò mổ… Ngoài ra để giảm bớt các chi tiết dẫnđộng trung gian, xupap được dẫn động trực tiếp từ cam

Hình 1.7: Các phương án dẫn động xupapa– Xupáp được dẫn động trực tiếp; b – Xupáp được dẫn độngthông qua đòn bẫy

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

1.3.2.1 Phương án bố trí 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 độngbằng bánh răng cam Nếu khoảng cách giữa trục cam vớitrục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng Nếukhoảng cách trục lớn, phải dùng thêm các bánh răng trunggian hoặc dùng xích răng

Loại trục cam đặt trên nắp máy Dẫn động trục cam cóthể dùng trục trung gian dẫn động bằng bánh răng côn hoặcdùng xích răng Khi dùng hệ thống bánh răng côn cần có ổchắn dọc trục để chịu lực chiều trục và khống chế độ rơ dọc

trục Khi trục cam dẫn động trực tiếp xupap, trục cam đượcdẫn động qua ống trượt, trục cam dẫn động qua đòn quay.1.3.2.2 Phương án dẫn động trục cam

Phương án dẫn động bằng bánh răng: có ưu điểm rất lớn

là kết cấu đơn giản, do cặp bánh răng phân phối khí thườngdùng 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 đólàm cho thân máy thêm phức tạp (vì phải lắp nhiều trục đểlắp bánh răng trung gian ) và cơ cấu dẫn động trở nên cồngkềnh, khi làm việc thường có tiếng ồn

Hình 1.8: dẫn động bằng bánh răng

Phương pháp động bằng xích: có nhiều ưu điểm như gọnnhẹ, có thể dẫn động được trục cam ở khoảng cách lớn Tuyvậy phương án này có nhược điểm là đắt tiền vì giá thànhchế tạo của xích đắt hơn bánh răng nhiều Khi xích bị mòngây nên tiếng ồn và làm sai lệch pha phân phối.

Hình 1.9: Dẫn động bằng xíchPhương pháp dẫn động bằng bộ truyền đai cao su córăng: được sử dụng trên các động cơ ô tô con với ưu điểm làlàm việc êm, không cần bôi trơn, trọng lượng nhỏ, giảm đượclực quán tính giúp tăng được tuổi thọ các chi tiết của cơ cấu

và phù hợp với khoảng cách trục lớn Tuy nhiên, khi dây đai

bị mòn và gião dễ làm sai lệch pha phối khí đặc biệt trongtrường hợp tải trọng thay đổi đột ngột

b) Điều kiện làm việc

Về mặt tải trọng, trục cam không phải chịu điều kiện làmviệc nặng nhọc Các bề mặt làm việc của cam tiếp xúcthường ở dạng trượt nên dạng hỏng chủ yếu của trục cam làmài mòn

c) Vật liệu

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thànhphần cacbon thấp như thép C30 hoặc thép cacbon có thànhphần trung bình như thép C40, C45 hoặc thép hợp kim

Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trụccam, của ổ trục, của mặt đầu trục cam…) đều thấm than vàtôi cứng

d) Kết cấu

 Cam nạp và cam thải

 Trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình, cam thường làmliền với trục Một vài động cơ cỡ lớn có cam rời được lắptrên trục bằng then được kẹp chặt bằng đai ốc

 Các dạng cam gồm có: cam lồi, cam lõm, cam tiếptuyến Phổ biến là cam lồi

i theo quan hệ: Z= ( i/2 + 1 )

 Các cổ thường có đường kính bằng nhau Do đó khi lắpphải lắp luồn cổ cuối cùng qua lần lượt các ổ nên tươngđối khó khăn Vì vậy ở một số động cơ, các cổ cam cóđường kính nhỏ dần về phía đuôi trục để lắp ráp dễ dànghơn Tuy nhiên sẽ phức tạp cho việc chế tạo và thay thếphụ tùng khi sửa chữa

 Ổ chắn dọc trục:

 Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục(khi trục cam, thân máy hoặc nắp xy lanh giãn nở) khiếncho khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răngnghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đếnpha phân phối khí, người ta phải dùng ổ chắn dọc trục

 Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánhrăng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố tríngay phía sau bánh răng dẫn động Còn khi dùng bánhrăng thẳng, ổ chắn có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào trên trụccam vì trong trường hợp này, trục cam không chịu lựcdọc trục và dù trục cam hay thân máy có giãn nở khácnhau cũng không làm ảnh hưởng đến pha phân phối khínhư trường hợp dùng bánh răng nghiêng và bánh răngcôn

1.4.2 Con đội

a) Vai trò

Con đội là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyểnđộng từ trục cam đến xupap thông qua đũa đẩy và đòn bẩy

b) Điều kiện làm việc

Cũng như trục cam, con đội làm việc trong điều kiện tảitrọng cơ học không khắc nghiệt Dạng hỏng chủ yếu là mòncác bề mặt làm việc

c) Vật liệu

Con đội thường được làm bằng thép ít cacbon như thépC15, C30 hoặc thém hợp kim, bề mặt tiếp xúc với cam phảiđược tôi cứng bằng cách xử lý nhiệt bề mặt

Một số động cơ có con đội bằng gang trắng hoặc bề mặtlàm việc của con đội bằng gang trắng hàn với thân con độibằng thép

Con lăn của con đội chế tạo bằng thép vòng bi được tôiđạt HRC 58 – 62

con đội hình nấm có thân con đội có đường kính nhỏ nên

áp suất tiếp xúc lớn làm tăng khả năng mài mòn nên khilắp ráp vào lỗ con đội trên thân máy phải lắp từ dưới lêntrước khi lắp trục cam, khi tháo thay thế hoặc sửa chữacon đội phải tháo trục cam

 Con đội hình trụ thường dùng trong cơ cấu phân phối khíxupap treo: trong cơ cấu phân phối khí này con đội tùylên đũa đẩy nên có thể làm rỗng con đội để giảm trọnglượng mà vẫn giữ đường kính thân con đội bằng đườngkính bề mặt tiếp xúc với cam, do đó dùng con đội hìnhtrụ Con đội hình trụ có đường kính phần thân lớn nên ít

bị mòn hơn và chế tạo, tháo lắp dễ dàng

 Con đội hình nấm và con đội hình trụ chỉ dùng với camlồi

Hình1.13: Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm

 Con đội con lăn:

 Để giảm ma sát giữa cam và con đội, người ta dùng 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 vìvậy làm giảm được mức tiêu nhiên liệu

 Khác với con đội hình trụ và hình nấm, con đội con lăn vềnguyên tắc con đội con lăn có thể dùng cho mọi dạngcam: cam lồi, cam lõm, cam tiếp tuyến.Tuy nhiên con độicon lăn không được phép xoay nên phải có kết cấuchống xoay cho con đội, bằng cách phay một rãnh hãmnhỏ trên thân con đội Trên thân máy lắp một vít hãm,đầu vít có chốt lắp khít trong rãnh hãm trên thân con đội

Hình 1.14: con đội con lăn

 Con đội thủy lực: Để tránh hiện tượng có khe hở

nhiệt gây ra tiếng ồn và va đập Dùng loại con đội này sẽkhông còn tồn tại khe hở nhiệt, do đó thường được sủ dụng ởđộng cơ ô tô du lịch

Hình 1.15: Con đội thủy lực1- Thân con đội, 2- Đường dẫn dầu trên thân máy, 3- piston

con đội,4- đuôi xupap, 5- lò xo, 6- van biCon đội thủy lực có piston 3 luôn tỳ vào đuôi xupap 4 dưới tácdụng của lò xo 5 Khi cam đầy thân con đội đi lên, đầu bêndưới piston bị nén, van bi 6 đóng lại, piston và thân con độinhư một khối cứng đi lên để mở xupap Tuy nhiên, giữa piston

và thân cũng như van 6 có khe hở nên dầu bên dưới piston bị

rò rỉ, do đó thực tế piston dịch chuyển tương đối xo với thânxuống dưới một chút Đến hành trình đóng xupap, dưới tácdụng của lò xo 5, thân con đội và piston bị đẩy về hai phía, ápsuất dưới piston giảm, van bi 6 mở, do đó dầu được bổ sung

từ đưởng dầu 2 trên thân máy vào khoang dầu bên dướipiston

Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn có một ưu điểm đặcbiệt là có thể tự động thay đổi trị số thời gian tiết diện của cơcấu phân phối khí Vì khi tốc độ động cơ tăng lên, do khảnăng rò rỉ dầu giảm đi, nên xupap mở sớm hơn khi chạy vớitốc độ này, điều đó rất có lợi đối với quá trình nạp của độngcơ.

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 việctốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dầu bôitrơn Vì vậy dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực phảirất sạch và độ nhớt ổn định, ít thay đổi

1.4.3 Đũa đẩy

a) Vai trò

Đủa đẩy là chi tiết trung gian trong cơ cấu phân phối khídẫn động gián tiếp Truyền chuyển động và lực từ con độiđến đòn bẩy

Hình 1.16: Đũa đẩyb) Vật liệu chế tạo:

Đủa đẩy thường làm bằng thép cácbon thành phần trungbình, đầu tiếp xúc làm bằng thép cácbon thành phần cácbonthấp, hàn gắn với đủa đẩy rồi tôi đạt độ cứng HRC 50 ¿ 60.c) Kết cấu

Đủa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupap treothường là một thanh thép nhỏ, dài, đặc hoặc rỗng dùng đểtruyền lực từ con đội đến đòn bẩy Để giảm nhẹ trong lượng,đủa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng hai đầu hàn gắn vớicác đầu tiếp xúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con đội) hoặcmặt cầu lõm (đầu tiếp xúc với vít điều chỉnh) Đôi khi cả haiđầu tiếp xúc của đủa đẩy đều là hình cầu

1.4.4 Đòn bẩy

a) Vai trò

Hình 1.17: Đòn bẩy Tiếp nhận lực truyền động từ đũa đẩy hoặc trục cam đểđóng mở xupap theo đúng theo pha phân phối khí Đòn bẩyđược gắn trên trục của nó Hoạt động của đòn bẩy nhờ vàođũa đẩy hoặc cam Nhờ có đòn bẩy xupap đóng mở theođúng pha phân phối khí

b) Vât liệu chế tạo: Đòn bẩy đựợc dập bằng thép cácbonthành phần cácbon trung bình

Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôitrơn bằng dầu nhờn chứa trong phần rỗng của trục Ngoài ratrên đòn bẩy người ta còn khoan lỗ để dẫn dầu đến bôi trơnmặt tiếp xúc với đuôi xupap và mặt tiếp xúc của vít điềuchỉnh.

1.4.5 Xupáp

a) Vai trò

Cho khí nạp vào buồng đốt và xả khí cháy ra ngoài vớithời gian ngắn trong một chu kì làm việc của piston Xupáphoạt động được theo chiều thẳng đứng nhờ vào ống dẫnhướng xupap

b) Điều kiện làm việc

Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupap chịu áplực lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với xupap thải ( xupapnạp phải chịu nhiệt độ khoảng 4000C và xupap xả phải chịunhiệt độ 500 – 8000C ) Ngoài ra xupap còn bị ăn mòn hóahọc do các hơi axit trong khí cháy, đặc biệt với xupap thải.Khi xupap đóng mở, nấm xupap va đập với đế nấm nênnấm dễ bị biến dạng cong vênh và mòn rỗ bề mặt nấm

Vận tốc lưu động của môi chất xupap rất lớn Đối vớixupap thải, vận tốc này có thể đạt 400 - 600 m/s gây ăn mòn

cơ học bề mặt nấm và đế

c) Vật liệu

Nấm

Phốt xupap

Đuôi xupapxuphamống dẫn

hướng

Lò xo xupap

Đối với xupap nạp: thường dùng thép hợp kim crom.Mang gan hoặc hợp kim chịu nhiệt độ có thêm thành phầnsilic Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt không cần cao như đốivới vật liệu của xupap thải

Đối với xupap thải: thường dùng thép hợp kim chịu nhiệt

có các thành phần như silic, crom, mang gan Để tiết kiệmvật liệu có thể chỉ chế tạo nấm bằng hợp kim chịu nhiệt rồihàn với thân xupap bằng thép thông thường