Tiểu luận nạp đầy và thải sạch hệ thống trao đổi khí động cơ 4 kỳ

• 4 Áp suất cuối quá trình nạp pa Áp suất cuối quá trình nạp pa là một trong những thông số liên quan trực tiếp đến lượng khí mới được nạp vào không gian công tác của xylanh trong mỗi c

ĐINH VĂN THIỆM.

I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

–Động cơ đốt trong

1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

•Hệ thống thay đổi khí của động cơ 4 kỳ (Hệ thống nạp và xả)

•Nạp đầy và thải sạch của hệ thống trao đổi khí động cơ 4 kì.1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.4 GIỚI THIỆU

1.4.1 Hệ thống thay đổi khí của động cơ 4 kỳ

Hệ thống thay đổi khí đóng vai trò quan trọng trong việc đưa khí vào và đẩy khí ra khỏi xilanh động cơ (gọi tắt là nạp và xả

khí)

Ở động cơ diesel khí nạp là không khí, còn ở động cơ xăng là hỗn hợp không khí và hơi xăng Khí xả là sản phẩm cháy chủ

yếu là khí cacbonic và hơi nước

Hệ thống phân phối khí có 3 loai:

Dùng xupap đặt

Dùng xupap treo

Động cơ sử dụng xupap treo và xupap đặt có các đặc điểm gì khác nhau, tính thông dụng của hai

loại trên

- Một loại được lắp với mặt xupáp

hướng lên trên (hướng lên nắp máy),

đuôi xupáp hướng xuống dưới (hướng

về phia lốc máy) được goi là xupáp

đặt, loại này thể tích buông đốt lớn à

tỷ số nén thấp à hiệu suất động cơ

thấp, số vòng quay động cơ cũng

thấp; đây là thiết kế động cơ kiểu cũ

và hiện nay, gần như không còn thiết

kế động cơ theo kiểu này

- Một loại nữa xupáp được lắp với mặt

xupáp quay xuống dưới hướng vào

đỉnh pít-tông, đuôi xupáp quay lên trên

và được lò lo giữ ở dạng treo nên

được goi là xupáp treo Loại này có

được nhiều ưu điểm hơn như tỷ số

nén cao hơn, số vòng quay động cơ

Trục cam chuyền động trực tiếp cho

xupap( Cơ cấu DOHC )

Ưu điểm của cơ cấu là do giảm

1.4.2 Thông số đánh giá chất

lượng của quá trình thay đổi

khí

• p0, T0 - áp suất và nhiệt độ khí quyển , ps , Ts - áp suất và nhiệt độ của khí nạp sau

máy nén, pk , Tk - áp suất và nhiệt độ khí mới, px , Tx - áp suất và nhiệt độ khí thải,

pa - áp suất cuối quá trình nạp, pr - áp suất khí sót

• 1) Áp suất khí nạp (pk )

• Áp suất khí nạp (pk) là áp suất được xác định tại không gian chứa khí nạp trước khi

vào không gian công tác của xylanh (trước xupáp nạp đối với động cơ 4 kỳ)

• 2) Áp suất sau máy nén (ps )

• Áp suất sau máy nén (ps) được quyết định bởi phương pháp tăng áp và mức

độ cường hoá động cơ

• ps = pk + ∆pm (2.1-1) trong đó : ∆ pm - tổn thất áp suất do lực cản của thiết bị làm mát khí tăng áp,

• 3) Nhiệt độ khí nạp (Tk ) Nhiệt độ khí nạp (Tk)

là nhiệt độ được xác định tại không gian chứa

khí nạp trước khi vào không gian công tác của xylanh

• (2.2-2) Trong đó : po - áp suất khí quyển; T0 - nhiệt độ khí quyển; ps - áp suất khí nạp sau máy nén; m

- chỉ số nén đa biến ; ∆ Tm - mức độ làm mát

khí tăng áp Chỉ số nén đa biến trong máy nén

tăng áp (m) phụ thuộc vào loại máy nén Mức hạ nhiệt độ khi qua thiết bị làm mát khí tăng áp

( ∆ Tm) phụ thuộc vào mức độ tăng áp thiết bị và

m m

• 4) Áp suất cuối quá trình nạp (pa ) Áp suất cuối quá trình nạp (pa) là một

trong những thông số liên quan trực tiếp đến lượng khí mới được nạp vào không gian công tác của xylanh trong mỗi chu trình, từ đó quyết định công suất

mà động cơ có thể phát ra

5) Áp suất (pr ) và nhiệt độ khí sót (Tr )

• Áp suất khí sót (pr) và Nhiệt độ khí sót (Tr) là áp suất và

nhiệt độ của khí sót trong không gian công tác của

xylanh tại thời điểm cuối quá trình xả

• Áp suất khí sót lớn hơn áp suất trong đường ống xả do sức cản khí động của cửa xả, ống xả, bình tiêu âm và thiết bị tận dụng nhiệt khí thải

• Nhiệt độ khí sót (Tr) phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dư

lượng không khí, tỷ số nén và cường độ trao đổi nhiệt giữa MCCT với vách xylanh trong quá trình dãn nở và

xả

• Trị số của pr và Tr nằm trong phạm vi sau :

pr = (1,03 ÷ 1,06) p0 - Động cơ thấp tốc

pr = (1,05 ÷ 1,10) p0 - Động cơ cao tốc

Tr = 700 ÷ 900 K - Động cơ diesel

Tr = 900 ÷ 1000 K

6) Nhiệt độ cuối quá trình nạp (Ta )

• MCCT cuối quá trình nạp bao gồm khí mới và khí sót Nhiệt độ của MCCT cuối quá trình nạp (Ta) lớn hơn nhiệt độ của khí nạp (Tk) do nhận nhiệt từ các bề mặt nóng (vách ống nạp, bề mặt xupap nạp, vách xylanh) và hoà trộn với khí sót có nhiệt độ cao hơn Có thể xác định Ta

từ phương trình cân bằng nhiệt của khí mới và khí sót tại những thời điểm trước và sau khi hoà trộn, với giả định rằng quá trình hoà trộn diễn ra trong điều kiện pa = const và nhiệt độ khí sót (Tr) không đổi khi khí sót dãn nở từ áp suất pr xuống pa , như sau :

• trong đó : m1 - lượng khí mới ; mr - lượng khí sót ; cP - nhiệt dung riêng đẳng áp của trong

đó : m1 - lượng khí mới ; mr - lượng khí sót ; cP

- nhiệt dung riêng đẳng áp của khí mới ; c''P - nhiệt dung riêng đẳng áp của khí sót ; c'P -

nhiệt dung riêng đẳng áp của hỗn hợp khí công tác cuối quá trình nạp ; ∆ Tk - mức độ sấy nóng khí mới Mức độ sấy nóng khí mới ( ∆ Tk) phụ

thuộc vào nhiệt độ của các bề mặt tiếp xúc, vận tốc của dòng khí nạp, thời gian diễn ra quá trình nạp, v.v ∆ Tk ở động cơ xăng thường thấp hơn

ở động cơ diesel do một phần nhiệt truyền từ bề mặt nóng được sử dụng để hoá hơi các hạt

xăng trong quá trình nạp

1

• Chia cả 2 vế phương trình (2.2-8) cho m 1 và thay C'p =

Cp , C''p = λ 1 Cp, m1/mr = γ r , sau khi biến đổi ta có :

• Trị số của ∆ Tk , λ 1 và Ta nằm trong phạm vi sau :

r

r r

k k

a

T T

T T

∆ +

=

1

1

7) Hệ số khí sót ( γ r )

giữa lượng khí sót (mr) và lượng khí mới được nạp vào không gian công tác của xylanh (m1) :

•

còn sót lại trong không gian công tác sau mỗi chu trình, tức là đánh giá chất lượng quá trình xả.

8) Hệ số nạp ( η v )

• Hệ số nạp ( η v) được xác định bằng tỷ số giữa

lượng khí mới thực tế được nạp vào xylanh trong một chu trình (m1) và lượng khí mới so sánh

chứa đầy dung tích công tác của xylanh ở điều

kiện áp suất và nhiệt độ trước cửa nạp (ms) :

• Lượng khí mới thực tế m 1 bao gồm :

• - Lượng khí mới có trong xylanh tại thời điểm cuối hành trình nạp (m' a),

• - Lượng khí mới được nạp thêm

• Lượng hỗn hợp khí công tác tại thời điểm cuối hành trình nạp (m a) bằng tổng lượng khí mới cuối hành trình nạp (m' a) và với lượng khí sót (m r) Phương trình trạng thái tại thời điểm cuối hành trình nạp có dạng như sau :

a

a V

p m

m

• Lượng hỗn hợp khí công tác tại thời điểm cuối

quá trình nạp (m a1) bằng tổng lượng khí mới (m 1) và lượng khí sót (m r) :

• m a1 = m 1 + m r = m 1(1 + γ r)

II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

2.1 PHƯƠNG PHÁP TĂNG HỆ SỐ KHÍ NẠP, GIẢM HỆ SỐ KHÍ

THẢI

• Để nâng cao chất lượng quá trình thay đổi khí của động

cơ đốt trong 4 kỳ chúng ta phải nâng cao hệ số khí nạp

và giảm hệ số khí thải xuống

• Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số nạp ηv: áp suất pa và

nhiệt độ Ta của môi chất cuối quá trình nạp; nhiệt độ sấy nóng của môi chất mới ΔT ; hệ số khí sót γr ; nhiệt độ Tr

và áp suất pr; tỷ số nén ε; hệ số quét buồng cháy λ2 ; hệ

số nạp thêm λ1 Những thông số trên có mối liên hệ mật thiết với nhau:

• Tỷ số nén giảm ảnh hưởng xấu đến hệ số nạp, để làm

tăng hệ số nén thì phải sử dụng hợp lý góc trùng điệp của xupáp nạp và xupáp xả để quét sạch buồng cháy.

• Áp suất cuối quá trình nạp pa

• Ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số nạp tăng pa cần giảm tổn thất trên đường ống nạp: phân bố hợp lý các xupáp, dùng đường ống nạp lớn, thành nhẵn,

ít tổn thất cục bộ, mở rộng tiết diện lưu thông của xupáp nạp Nhiệt độ và

áp suất trước xupáp nạp Tk, pk

• Tăng Tk làm giảm chênh lệch nhiệt độ giữa thành xilanh với môi chất, qua đó làm giảm ΔT nên ηv tăng nhưng nó lại làm giảm lượng môi chất đi vào xilanh do giảm mật độ môi chất Nên tăng nhiệt độ trước xupáp nạp phù hợp.

• Tăng pk làm tăng hệ số nạp, sử dụng máy nén tăng áp suất cho

đường nạp (sử dụng động cơ tăng áp).

• Áp suất khí sót

• Khi tăng sức kháng áp xả dẫn đến tăng hệ số khí sót trong xilanh động cơ

• Pha phân phối khí

• Ảnh hưởng của pha phân phối khí tới quá trình nạp, thải của động cơ bốn

kỳ được thể hiện qua hệ số nạp thêm và hệ số quét buồng cháy Quá trình nạp xả của động cơ 4 kì kéo dài từ thời điểm xupap xả bắt đầu mở tới thời điểm xupap nạp đóng hoàn toàn Căn cứ vào đặc điẻm làm việc của củ cơ cấu nạp - xả ở dộng cơ 4 kì thành 5 giai đoạn: xả tự do, xả cưỡng bức,

quét buồng đốt, nạp chính và nạp thêm

• Xả tự do

• Giai đoạn Xả rự do (còn gọi là giai đoạn xả sớm ) kéo dài từ thời điểm

xupap xả bắt đầu mở (điểm b1 – H 4) đến thời điểm piston ĐCD trong

hành trình dãn nở Góc quay của trục khuỷu tính từ điểm xupap xả bắt đầu

mở đến ĐCD trong hành trình dãn nở được gọi là Góc xả sớm (φxs)

• Trong giai đoạn xả tự do, MCCT trong không gian công tác của xylanh

tự thoát ra ngoài của xupap xả Ở những thời điểm đầu của giai đoạn xả tự

do, khí thải lưu thông với độ truyền âm do chênh lệch khá lớn giữa áp suất trong và ngoài xylanh Chính do chênh lệch khá lớn về áp suất nên chỉ

trong một thời gian ngắn của giai đoạn xả tự do đã có khoảng 60 ÷ 70% tổng lượng khí thoát ra ngoài

• Xả cưỡng bức

• Giai đoạn Xả cưỡng bức kéo dài từ thời điểm piston rời ĐCD trong hành trình xả đến thời điểm xupap nạp bắt đầu mở (điểm d1) Góc quay trục khuỷu tính từ điểm xupap nạp bắt đầu mở đến ĐCT trong hành trình xả được gọi là góc nạp sớm (φns) Trong giai đoạn này khí thải được piston đẩy ra khỏi không gian công tác qua xupap xả

• Trong giai đoạn quét buồng đốt, cả xupap nạp và xupap xả đều mở và

có thể có một lượng khí mới cùng khí thải thoát ra khỏi không gian công tác qua xupap xả

• Nạp chính

• Giai đoạn Nạp chính kéo dài từ thời điểm xupap xả đóng hoàn toàn đến thời điểm piston tới ĐCD trong hành trình nạp Phần lớn lượng khí mới được nạp vào không gian công tác của xilanh trong giai

đoạn nạp chính.

• Nạp thêm

• Giai đoạn Nạp thêm kéo dài từ thời điểm piston rời ĐCD trong hành trình nén đến thời điểm xupap nạp đóng hoàn toàn (điểm a1) Góc quay trục kuỷu ứng với giai đoạn nạp thêm được gọi là Góc nạp muộn (φnm) Trong giai đoạn nạp thêm sẽ có một lượng nhất định khí mới được bổ sung vào không gian công tác của xilanh.

• Từ những điều trình bày ở trên có thể rút ra nhận xét sau:

– Quá trình nạp-xả ở động cơ 4 kỳ được điều khiển bằng cơ cấu nạp-xả

kiểu xupap Thời điểm bắt đầu mở và đóng hoàn toàn của các xupap có thể không trùng với ĐCT hoặc ĐCD.

– Khí thải được piston “đẩy” ra khỏi không gian công tác của xylanh qua

xupap xả, còn khí mới được piston “hút” vào không gian công tác qua xupap nạp.

– Quá trình nạp-xả ở động cơ 4 kỳ diễn ra trong khoảng thời gian lớn hơn

3600 góc quay trục khuỷu Trong khoảng thời gian trên, chỉ có một giai đoạn ngắn, trong đó cả xupap nạp và xả cùng mở.

• Ảnh hưởng của góc phối khí đến chất lượng quá

trình nạp-xả ở động cơ 4 kỳ

• Các góc xả sớm (φxs), xả muộn (φxm), nạp sớm (φns)

và nạp muộn (φnm) được gọi là các Góc phối khí Các vị trí của trục kuỷu tương ứng với các thời điểm bắt đầu

mởi và đóng hoàn toàn các xupap (các điểm b1, d1, r1

và a1) được gọi là các thời điểm phối khí.

– Góc xả sớm

• Xupap xả được mở trước khi piston tới ĐCD trong hành trình dãn nở nhằm mục đích để một lượng đáng kể khí thải tự thoát ra khỏi không gian công tác của xylanh, qua

đó giảm được công tiêu hao cho việc đẩy khí thải trong hành trình xả và giảm lượng khí sót Giả sử b1 là thời điểm bắt đầu mở xupap xả tối ưu và đường cả được thể hiện bằng đường liền trên H 5a và H 5b.

• Nếu xupap xả mở quá sớm (điểm b1s – H.5a), tức là khi

mà áp suất trong xylanh vẫn còn khá cao, sẽ có những điểm lợi hại như sau:

• Lãng phí nhiều công dãn nở

• Công tiêu hao cho việc đẩy khí thải trong giai đoạn xả cưỡng bức

sẽ nhỏ hơn do đã có một phần lớn sản phẩm cháy tự thoát ra ngoài trong hành trình giãn nở

• Công tiêu hao cho việc đẩy khí thải trong giai đoạn cưỡng bức lớn hơn

• Lượng khí sót nhiều hơn

• Hình 5 Ảnh hưởng của góc xả sớm đến quá trình nạp xả

xủa động cơ 4 kỳ

• Kết quả cuối cùng là hệ số khí sót sẽ lớn hơn và công suất động cơ cũng giảm khi mở xupap xả quá muộn do phần công dãn nở tận dụng được không bù đắp nổi

• Hình 5 Ảnh hưởng của góc xả sớm đến quá trình

nạp xả xủa động cơ 4 kỳ

– Góc xả muộn (hình6): Ảnh hưởng của góc xả muộn đến quá trình

nạp xả của động cơ 4 kỳ

• Xupap xả được đóng kín sau khi piston đã rời ĐCT trong hành trình nạp nhằm mục đích giảm lượng khí sót, bởi vì mặc dù tác dụng

“đẩy” của piston đã chấm dứt nhưng do quán tính của dòng khí thải

và chênh lệch áp suất nên một lượng khí thải sẽ bị “hút” ra khỏi

xylanh ở những thời điểm đầu của hành trình nạp Thậm chí một lượng n hất định khí mới cũng được hút ra đường ống xả nếu các góc nạp sớm (φns) và xả muộn (φxm) có trị số thích hợp Hiện

tượng này gọi là quét buồng đốt Giả sử r1 là thời điểm đóng kín xupap xả tối ưu, đường áp suất tương ứng là đường liền

• Nếu góc xả muộn quá nhỏ, tức là xupap xả đóng quá sớm (điểm r1s) thì tiết diện lưu thông của

xupap xả sẽ rất nhỏ tại những thời điểm piston ở cần ĐCT Trong điều kiện đó, khí thải không kịp thoát ra ngoài và bị nén lại, rồi sau đó sẽ dãn nở (đường -) và làm chậm lại quá trình nạp vì khí mới chỉ có thể đi vào xylanh khi áp suất trong đó nhỏ hơn áp suất trước xupap nạp Kết quả là hệ

số khí sót tăng và hệ số nạp giảm khi góc xả

muộn quá nhỏ.

• Nếu góc xả muộn quá lớn cũng hậu quả tương

tự như trường hợp góc xả muộn quá nhỏ, vì khi

đó sẽ có một lượng nhất định khí thải trong ống

xả được hút ngược trở lại không gian công tác của xylanh.

– Góc nạp sớm

• Xupap nạp được mở trước khi piston tới ĐCT trong hành trình xả nhằm mục đích tăng lượng khí nạp vào xylanh nhờ đảm bảo tiết diện lưu thông của xupap nạp đủ lớn ở giai đoạn đẩu của hành trình nạp Giả sử d1 là thời điểm bắt đầu mở xupap

nạp tối ưu và đường áp suất được thể hiện bằng đường liền trên H 7.Hình 7: Ảnh

hưởng của góc nạp sớm đến quá trình nạp xả của động cơ 4 kỳ

• Nếu góc nạp sớm (φns) quá nhỏ, tức là thời điểm bắt đầu mở xupap nạp quá gần ĐCT (điểm d1m), thì tiết diện lưu thông của xupap nạp tại những thời điểm piston gần ĐCT sẽ nhỏ, sức cản khí động tăng sẽ làm cho áp suất trong xylanh ở giai đoạn đầu hành trình nạp thấp hơn Kết quả là lượng khí nạp sẽ giảm và công tiêu hao cho quá trình nạp-xả cũng tăng.

• Nếu xupap nạp mở quá sớm thì hậu quả cũng tương tự như trường hợp xupap nạp

mở quá muộn, vì khi đó một lượng nhất định khí thải sẽ bị đẩy vào đường ống nạp rồi sau đó quay trở lại không gian công tác của xylanh.

• Góc nạp muộn

• Việc mở xupap nạp được duy trình một thời gian sau khi piston đã rời ĐCD trong hành trình nén nhằm mục đích tăng lượng khí mới được nạp vào xylanh Bởi vì, mặc dù piston đã bắt đầu đi lên nhưng do quán tính của dòng khí nạp và chênh lệch áp suất, một lượng nhất định khí

của hành trình nén

• Nếu xupap nạp đóng quá sớm (điểm a1s – H.8) thì tiết diện lưu thông của xupap nạp khi piston ở gần ĐCD sẽ nhỏ Điều đó làm giảm hiệu quả nạp thêm.

• Nếu xupap nạp đóng quá muộn thì một phần khí mới sẽ bị đẩy ngược trở lại đường ống nạp.

• Qua phân tích ở trên ta thấy, các góc phối khí có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng quá trình

nạp-xả, qua đó ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh

tế - kỹ thuật của động cơ Việc lựa chọn hoặc điều chỉnh đúng các góc phối khí sẽ ảnh hưởng trực

tiếp đến công suất của động cơ Góc phối khí lớn hay nhỏ tuỳ thuộc trước hết vào tốc độ quay của động cơ và phương pháp nạp-xả Thông thường, trị số của các góc phối khí được lựa chọn bằng

con đường thực nghiệm.

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ HỆ

THỐNG CHO PHÙ HỢP VỚI TỪNG LOẠI ĐỘNG

CƠ.

• Các động cơ đốt trong có cơ cấu phân phối khí dùng xupáp ngày nay đều

bố trí xupáp theo một trong hai phương án chủ yếu là bố trí xupáp đặt và bố trí xupáp treo.

• Động cơ điêzen chỉ dùng phương án bố trí xupáp treo Vì dung tích buồng cháy của động cơ điêzen nhỏ, tỷ số nén rất cao Động cơ xăng có thể dùng xupáp đặt hay xupáp treo, nhưng ngày nay cũng thường dùng cơ cấu phân phối khí xupáp treo vì cơ cấu phân phối khí này có nhiều ưu điểm hơn so với cơ cấu xupáp đặt.

• Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupáp treo, buồng cháy rất gọn, diện tích

mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt đối với động cơ xăng khi dùng cơ cấu xupáp treo, do buồng cháy nhỏ gọn, khó kích nổ nên có thể tăng tỉ số nén lên thêm từ 0,5 – 2 so với cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt nói một cách khác khi chuyển từ cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt sang cơ cấu phân phối khí xupáp treo, khả năng chống kích nổ tăng lên rất

rõ ràng Cơ cấu phân phối khí xupáp treo còn làm tăng đường nạp thải

thanh thoát hơn khiến sức cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thể bố trí được xupáp hợp lý hơn nên có thể tăng tiết diện lưu thông của dòng khí Những điều đó khiến cho hệ số nạp tăng lên 5 - 7%.

• Tuy vậy cơ cấu phân phối khí xupáp treo cũng tồn tại một số khuyết điểm.

• Khuyết điểm cơ bản của cơ cấu này là dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao động cơ Ngoài ra bố trí xupáp treo làm cho kết cấu của nắp xylanh trở lên hết sức phức tạp và khó đúc.

• Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupáp đặt chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu của nắp xylanh đơn giản, dẫn động của xupáp cũng

dễ dàng hơn; nhưng do buồng cháy không gọn, diện tích truyền

nhiệt lớn lên tính kinh tế của động cơ kém: tiêu hao nhiều nhiên

liệu, ở tốc độ cao, hệ số khí nạp giảm làm giảm mức độ cường hóa của động cơ Đồng thời khó tăng được tỷ số nén, nhất là khi tỷ số nén của động cơ lớn hơn 7,5 rất khó bố trí buồng cháy Vì vậy cơ cấu phân phối khí xupáp đặt thường chỉ dùng cho trong một số

động cơ xăng có tỷ số nén thấp, số vòng quay không cao lắm

• Cơ cấu phân phối khí xupáp treo có thể bố trí xupáp theo nhiều kiểu khác nhau Cách bố trí phụ thuộc vào hình dáng buồng cháy và kết cấu của cơ cấu phân phối khí Động cơ có đường kính trung bình

và nhỏ (D< 120mm) thường dùng 2 xupáp cho một xylanh (một

xupáp nạp và một xupáp thải), những động cơ có đường kính

xylanh lớn thường dùng bốn xupáp cho một xylanh (2 nạp, 2 xả) hoặc dùng 3 xupáp (2 xupáp nạp, 1 xupáp xả) trong những động

2.3.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

Nguyên lý hoạt động

• - Nguyên lý hoạt động: Khi trục cam (1) quay, cam truyền

chuyển động tịnh tiến cho con đội (2) và đũa đẩy (7) làm đòn gánh (9) quay quanh trục đòn gánh (8), đầu đòn gánh đè xupap (4) xuống

mở cửa xylanh, khi vấu cam ở vị chí cao nhất thì xupap mở hoàn toàn Trục cam tiếp tục quay làm vấu cam đi xuống, lúc này cam

không còn đội con đội nữa, dưới tác dụng của lò xo (3) giãn ra làm xupap đậy kín bệ xupap, đồng thời đũa đẩy đi xuống theo chiều

ngược lại.

• Lò xo (10) có tác dụng luôn luôn đẩy xupap đóng kín bệ

xupap.

• Tùy loại xupap nạp hay xả mà ta có thể điều chỉnh khe hở

nhiệt của các xupap này Cần phải có khe hở nhiệt vì khi động cơ hoạt động dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất của môi chất công tác trong buồng đốt rất cao làm xupap bị giãn nở tăng chiều dài

xupap, buồng đốt bị hở dẫn đến động cơ hoạt động với hiệu suất không cao Ngoài ra còn có trục giảm áp dùng để đóng hoặc mở hé xupap thực hiện việc giảm áp cho xy lanh khi cần.

2.4 CẤU TẠO, CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ CỦA

CÁC BỘ PHẬN

• Xupap có tác dụng đóng kín đường nạp, đường xả ở thời kì nén cũng như

sinh công và mở ra ở thời kì nạp và xả.

• Trong động cơ tùy theo công suất mỗi động cơ có 1 hoặc 2 xupap nạp và xả

• Khi động cơ làm việc, xupap tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao, va đập

mạnh, bôi trơn và làm mát khó Ngoài ra, tốc độ dòng khí đi qua rất lớn, khoảng 600m/s, nhiên liệu lại có chất ăn mòn nên đầu xupap dễ bị hư hỏng

Vì vậy vật liệu chế tạo xupap phải bền chịu nhiệt tốt Xupap thường được chế tạo bằng thép crom hoặc thép niken có nhiệt luyện.

• Xupap có thể chia làm 3 phần đầu thân và đuôi.(như hình vẽ 10)

• Đầu xupap

• Đầu xupap có 4 dạng hình nấm, có mặt nghiêng hay côn 3, thường là 300 hoặc 450 Ở

một số động cơ, đầu xupap nạp (hút) có đường kính lớn hơn xupap xả để nạp được nhiều hòa khí vào xylanh Mặt đầu xupap có thể làm bằng, lõm hoặc lồi và có xẻ rãnh để dễ chế tạo

và sữa chữa và tạo điều kiện cho dòng khíqua được tốt hơn.

• Thân xupap

• Thân xupap 2 dịch chuyển trong ống dẫn hướng, điều kiện bôi trơn và làm mát khó,

nhưng lại làm việc ở nhiệt độ cao lên chóng mòn Để thân xupap dẫn nhiệt tốt và không bị bó kẹt, thường lắp ống dẫn hướng cao lên gần đầu xupap và làm nhỏ đường kính xupap ở gần phần đầu hoặc làm rộng phần lỗ ở phần trên của ống dẫn hướng.

• Ở một số động cơ thân xupap được khoan rỗng để chứa dung dịch thu nhiệt, làm cho

thân xupap nguội nhanh.

• Thân xupap thường được bôi trơn bằng té dầu Tuy vậy cũng có loại không dùng dầu

nhơn ma dùng dầu mazut hay dầu diesel để bôi trơn Vì bôi trơn bằng dầu nhờn có nhược điểm là khi dầu bị đốt cháy sẽ tạo thành muỗi than,làm cho xupap dẽ bị kẹt trong ống dẫn hướng.

• Đuôi xupap

• Đuôi xupap 1 là phần cuối của xupap, có loại cắt rãnh có loại hình côn hoặc khoan một lỗ nhỏ

…để lắp móng hãm hai nữa hoặc chốt giữa vòng chặn hay đĩa lò xo (hình vẽ), làm cho

xupap luôn luôn bị lò xo ép chặt vào lỗ nạp hoặc lỗ xả.

• Đuôi xupap nhận lực từ đòn gánh hoặc con đội truyền đến, do vậy phải có độ cứng lớn

để lâu mòn, ddoooi khi phải lắp thêm một cái chụp ở ngoài để bảo vệ.

• Bệ hay đế xupap được lắp cố định tại chỗ tiếp xúc với mặt nghiêng của dầu xupap ở lỗ nạp

hoặc lỗ xả Bệ xupap có thể làm liền với nắp hoặc thân xylanh nhưng phổ biến nhất là đối với động cơ công suất trung bình và lớn là làm riêng rồi mới lắp cố ddingj vào nắp hoặc thân xylanh Bệ xupap có cấu tạo hình trụ rỗng và ngắn, có miệng hình côn hay nghiêng được mài nhẵn bóng để tiếp xúc với mặt côn hay nghiêng của đầu xupap Mặt nghiêng của bệ xupap thường lớn hơn đầu xupap khoảng 0,5 – 10 với 2 mục đích là : một là bệ và xupap cjhir tiếp xúc mép ngoài để mép nghiêng không chịu tác dụng trực tiếp của dòng khí, hai là khi đàu xupap bị biến dạng thì bệ và xupap vẫn đảm bảo tiếp xúc tốt.