Chuong 3-BUOI 1

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ 3.1 CÔNG DỤNG – YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI Cơ cấu phân phối khí dùng dùng để nạp đầy hỗn hợp khí động cơ xăng hay không khí sạch động cơ diezel vào các xy lanh ở

1

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

3.1 CÔNG DỤNG – YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI

Cơ cấu phân phối khí dùng dùng để nạp đầy hỗn hợp khí (động cơ xăng) hay không khí sạch (động cơ diezel) vào các

xy lanh ở kỳ nạp và thải sạch khí cháy trong các

xy lanh ra ngoài ở kỳ xả

3.1.1 Công dụng.

3.1.2 Yêu cầu.

Các cơ cấu phân phối khí cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- Đảm bảo nạp đầy và thải sạch, muốn vậy xupap cần mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động cơ

- Đảm bảo đóng kín buồng cháy của động cơ trong các kỳ nén, nổ

- Đóng mở đúng thời gian quy định

- Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông

Ít mòn, tiếng kêu bé

- Dễ điều chỉnh và sửa chữa, giá thành chế tạo rẻ

3.1.3 Phân loại.

Trong động cơ đốt trong thường sử dụng các loại:

- Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap đặt

- Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo

- Cơ cấu phân phối khí kiểu kết hợp (vừa đặt vừa treo)

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

3.2 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ.

3.2.1.2 Nguyên lý làm việc.

3.2.1 Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap đặt.

3.2.1.1 Các sơ đồ bố trí

5

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

3.2.2 Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo.

3.2.1.1 Các sơ đồ bố trí 3.2.1.2 Nguyên lý làm việc.

3.3 CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ.

3.3.1 Trục cam.

3.3.1.1 Công dụng.- Trục cam dùng để điều

khiển việc đóng mở các xupap

theo đúng thứ tự làm việc của các

xy lanh Ở một số động cơ, trục

cam còn có nhiệm vụ dẫn động

bơm dầu, bơm nhiên liệu (động cơ

diezel) bộ chia điện (động cơ

người ta có thể sử dụng dây sên

hoặc dây curoa)

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

1 Phương pháp dẫn động trực tiếp

2 Phương pháp dẫn động gián tiếp (trong phương pháp này người ta có thể sử dụng dây sên hoặc dây curoa)

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

11

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

13

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Z = i/2 + 1 hoặc Z = i + 1, trong đó i là số xy lanh.

Loại động cơ xăng hay dùng trục cam ít cổ trục còn động cơ diezel hay dùng trục cam nhiều cổ trục (so với số xy lanh của động cơ)

Kích thước và kết cấu của cổ trục và ở trục cam tùy thuộc vào phương pháp lắp trục cam

Trục cam bao gồm các bộ phận chủ yếu sau:3.3.1.2.1 Cổ trục và ổ trục

cam:

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Trục cam của động cơ ô tô và máy kéo thường lắp theo kiểu đút luồn từ phía đầu đến cuối phía thân máy, vì vậy đường kính của cổ trục phải lớn hơn bất kỳ bộ phận nào trên trục (cam, bánh răng dẫn động bơm dầu hoặc bộ chia điện, cam lệch tâm dẫn động bơm xăng….) để khi lắp trục cam không bị vướng các bộ phận ấy Trong một vài kiểu kết cấu, để dễ láp trục cam, các cổ trục cam thường có đường kính nhỏ dần kể từ đầu đến cuối trục cam Tuy nhiên do kích thước các cổ khác nhau nên ổ cũng khác nhau khiến cho việc sửa chữa, chế tạo và thay thế trục cam và ổ trục cam thành phức tạp

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

-Khi trục cam lắp theo kiểu trên, ổ trục cam thường dùng bạc ống bằng thép, mặt trong tráng hợp kim babít, hoặc ống bằng hợp kim nhôm ép vào thân máy Tuy vậy đội khi bạc lót ổ trục cam cũng phân làm hai nửa rồi ốp lên cổ trục Hai nửa bạc lót được cố định với nhau bằng vít hoặc bằng vòng lò xo

các giá đỡ ổ trục cam thường làm rời rồi lắp lên nắp xy lanh Nhưng cũng có khi làm thành ổ trục cam riêng rồi lắp lên phía trên nắp xy lanh Làm như thế có thể khiến cho kết cấu nắp xy lanh đơn giản hơn, lắp ghép dễ dàng và dễ bôi trơn bánh răng dẫn động trục cam Khe hở ướng kính giữa cổ trục cam và bạc lót phải nằm trong khoảng 0,03 – 0,1mm

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

Cam thải và cam nạp:

Trong động cơ ô tô máy kéo trục cam

thường không phân đoạn, các cam

làm liền trục Trong các động cơ tĩnh

tại và tàu thủy cam thải và cam nạp

thường làm rời từng cái rồi lắp lên trục

bằng then hoặc bằng đai ốc Hình

dạng và vị trí của cam phân phối khí

quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ

phân phối khí và số kỳ của động cơ

Trong động cơ bốn kỳ, cam thải và

cam nạp có thể bố trí cùng trên một

trục và theo vị trí của các xupap,

nhưng cũng có thể bố trí các cam

cùng tên trên một trục (một trục toàn

cam thải và một trục toàn cam nạp)

Trong động cơ hai kỳ, cam phân phối

khí đều là cam thải

21

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

-Kích thước của các cam chế tạo liền với trục thường nhỏ hơn đường kính cở trục vì loại trục này thường lắp theo kiểu đút luồn qua các ổ trục trên thân máy Ngược lại các loại cam rời thường có kích thước lớn hơn cở trục vì loại này thường lắp theo kiểu đặt vào các ổ trục (ổ trục làm thành hai nửa) ở bên hông thân máy

- Cam rời cần phải lắp trên rục và định vị chính xác Vì

vậy thường dùng cách cố địng

cam bằng then, then hoa, vít

định vị, bu lông,

-Khi cần thiết phải xoay cam để điều chỉnh pha phân

phối khí, cam rời không lắp

trực tiếp lên trục mà lắp trên

ống lót sau đấy dùng đai ốc để

hãm chặt cam với ống lót Oáng

lót này dùng then để định vị

-Trong động cơ một hàng xy lanh, góc lệch đỉnh cam của hai trục cam cùng tên được xác định bởi số xy lanh và số kỳ của động cơ còn vị trí của cam cùng tên quyết định bởi thứ tự làm việc của các xy lanh và chiều quay của trục cam

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

Ổ chặn dọc trục cam.

- Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy hoặc nắp xy lanh giãn nở) khiến 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 dủng ổ chắn dọc trục Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nhiêng, ổ chắn phải bố trí ngay sau bánh răng dẫn động Còn khi dùng bánh răng răng thẳng, ổ chặn có thể bố trí 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 hoặc thân máy có giãn nở khác nhau cũng không làm ảnh hưởng ến pha phân phối khí như trong trường hợp đdùng bánh răng nghiêng và bánh răng côn

- Cũng giống như ổ chắn dọc trục của trục khuỷu, ổ chắn dọc trục của trục cam cũng lợi dụng các mặt bên của cổ trục cam tỳ lên các bích chắn bằng thép hoặc đồng để khống chế khe hở dọc trục và chịu lực chiều trục

3.3.1.3 Vật liệu chế tạo và phương pháp tạo phôi.

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim thành phần cacbon thấp như thép 15X, 15MX, 12XH 3A 18XBHA hoặc thép cacbon thành phần cacbon trung bình như thép 40 hay thép 45

Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của cam, của

cổ trục, của mặt đầu trục cam )

đù thấm than và tôi cứng Độ

sâu thấm than thườn vào khoảng

0,7 – 2mm, độ cứng đạt HRC 52

– 65 các bề mặt khác và ruột

trục cam độ cứng thấp hơn,

thường vào khoảng HRC 30 –

40

Trục cam thường được tạo phôi bằng phương pháp rèn

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

3.3.2 Con đội.

3.3.2.1 Công dụng.

3.3.2.2 Cấu tạo và vật liệu.

- Con đội là một chi tiết máy truyền lực trung gian, đồng thời con đội chịu

đựng lực nghiêng do cam phối khí gây ra

trong quá trình dẫn động xupap, khiến

cho xupap có thể hoàn toàn không chịu

lực nghiêng (trong cơ cấu phân phối khí

xupap đặt)

- Kết cấu con đội gồm hai phần:

phần dẫn hướng (thân con đội) và phần

mặt tiếp xúc với cam phối khí Thân con

đội đều có dạng hình trụ còn phần mặt

tiếp xúc thường có nhiều dạng khác

nhau

- Hiện nay, con đội thường làm bằng gang, mặt nấm thường bằng gang trắng hoặc có khi đúc gắn một lớp gang trắng lên mặt nấm của con đội bằng thép

Con lăn của con đội con lăn thườn làm bằn thép III X6, III X9 và III X15 tôi đạt độ cứng HRC 58 – 62 khe hở giữa phần thân con đôi và lỗ trên thân máy thường vào khoảng 0,01 – 0,08mm

- Các loại con đội thường làm bằng thép cacbon thành phần cacbon thấp hoặc trung bình (thép 15 – 30) hoặc thép hợp kim 15X, 20X, 12XH3A, 18XHBA Mặt làm việc được thấm than, tôi đạt độ cứng HRC 52 – 65

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

3.3.2.3 Phân loại.

- Con đội hình nấm và hình trụ được dùng rất

nhiều Khi dùng con đội này, dạng cam phân phối khí

phải dùng cam lồi Đường kính của mặt nấm tiếp xúc

với cam phải lớn để tránh hiện tượng kẹt

-Con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu xupap đặt Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupap bắt trên phần đầu của thân Những năm gần đây, cơ cấu phân phối khí xupap treo rất phát triển nên con đội hình nấm thường làm rỗng Thân con đội to, mặt tiếp xúc với lỗ dẫn hướng lớn nên ít mòn Phần lõm tiếp xúc với đầu đũa đẩy thường có bán kính lớn hơn bán kính cấu của đầu đũa đẩy khoảng 0,2 – 0,3mm

Con đội có thể chia làm ba loại chính sau: con đội hình nấm và hình trụ, con đội con lăn, con đội thủy lực

Con đội hình nấm và hình trụ.

-Các con đội hình trụ đều có kết cấu rất đơn giản, nhẹ và dễ chế tạo Thân con đội hình trụ có kích thước vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc

-Mặt tiếp xúc của con đội hình nấm và hình trụ thường không phải là mặt phẳng mà là mặt cầu có bán kính khá lớn (R = 500 – 1000mm) nên khó nhận ra Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt 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

Ngoài ra, để thân con đội và mặt nấm tròn đều, ta thường lắp con đội lệch với mặt cam một khoảng e = 1 – 3mm Như thế trong quá trình làm việc, con đội vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay chung quanh đường tâm của nó Nếu mặt nấm con đội làm hơi lồi, mặt làm việc của cam phân phối khí thường có độ côn từ 4’ – 10’

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

Con đội con lăn.

Do con đội tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn nên

ma sát giữa con đội với

cam là mà sát lăn Vì vậy

ưu điểm cơ bản của loại

con đội này là ma sát nhỏ

và phản ảnh chính xác quy

luật chuyển động nâng hạ

của cam tiếp tuyến và cam

trong qúa trình làm

việc con đội con lăn

không được quay

quanh trục tâm của

nó để tránh hiện

tượng kẹt con lăn Vì

vậy con đội thường

được định vị bằng

then, bằng rãnh phay

trên ổ lắp con đội

hoặc bằng bản chống

quay

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

Con đội thủy lực (con đội dầu).

Chính vì có khe hở nhiệt này nên trong qúa trình mở đóng xupap mặt nấm con đội luôn

luôn va đập với cam phân phối khí, gây lên

tiếng gõ va đập giữa xupap với con đội (trong

cơ cấu phân phối khí xupap treo) Để tránh

hiện tượng trên, trong các xe du lịch cao cấp

người ta thường dùng loại con đội thủy lực

Dùng loại con đội này cơ cấu phân phối khí

không tồn tại khe hở nhiệt nên không gây va

đập giữa các chi tiết máy trong cơ cấu phân

phối khí do đó tránh được tiếng gõ Loại con

đội thủy lực dùng trong cơ cấu phân phối khí

xupap đặt

-Trong qúa trình làm việc, xupap và các chi tiết máy khác của cơ cấu phân phối khí giãn nở do chịu nhiệt độ cao Vì vậy để tránh hiện tượng kênh xupap người ta thường phải để khe hở nhiệt trong khâu dẫn động cơ cấu xupap

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 xupap mở sớm hơn khi chạy tốc độ thấp, điều đó rất có lợi đối với qúa trình nạp động cơ

Để giảm tiếng va đập của cơ cấu phối khí, trong một số động cơ còn dùng lò xo bản hình chữ U Một đầu lò xo lắp vào con đội, đầu kia lắp vào đế lò xo xupap Lò xo bản luôn luôn ép con đội tỳ sát vào mặt cam Khi cam đẩy con đội lên, lò xo chữ U khiến cho con đội tiếp xúc từ từ với đuôi xupap nên giảm được hiện tượng va đập

CHƯƠNG III : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

Con đội thủy lực.

1: Bệ tỳ 2: Nắp piton 3: Đường dầu từ block máy 4: Lỗ dầu

5: Thân con đội (xylanh) 6: Bi cầu

7: khung giữ 8: Lò xo dưới piston 9: Trục cam

10: Lò xo 1 chiều 11: Piston

12: Lỗ dầu vao piston 13: Lỗ van 1 chiều 14: Lỗ dầu

15: Block máy 16: vấu cam

35

a Xe du lịch

CÂU 3

CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ