CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU PHỐI KHÍ TRỤC CAM DẪN ĐỘNG TRỤC CAM CÁC CHI TIẾT KHÁC 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.
Trang 1CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU PHỐI KHÍ
1- 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
Trang 2Thông 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
2- 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 (hình 3.4) 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
Hình minh họa.
Trang 3Bánh răng chủ động được lắp ở đầu trục khuỷu của động cơ và truyền động cho bánh răng (hoặc các bánh răng) trên trục cam Tỷ số truyền của các cặp bánh răng này bằng 2 đối với các động cơ 4 kỳ và bằng 1 đối với các động cơ 2 kỳ Trong một số trường hợp các bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn, bơm nhiên liệu, bộ chia điện, cũng ăn khớp với bánh răng dẫn động cam, tạo thành một cụm và thường được bố trí trong một hộp nằm ở phía đầu động cơ Để đảm bảo độ êm dịu
và giảm độ ồn khi làm việc, các bánh răng dẫn động trục cam thường là các bánh răng nghiêng Khi lắp các bánh răng này cần lưu ý đặt đúng theo dấu đã đánh trên các bánh răng
Ưu điểm của dẫn động bằng bánh răng là có độ bền và tuổi thọ cao mà kết cấu lại đơn giản, tuy nhiên nó có nhược điểm lớn là ồn Hiện nay, dẫn động trục cam bằng bánh răng chỉ còn được sử dụng chủ yếu trên các động cơ lớn, còn trên các động cơ ôtô con, nó được thay thế bằng dẫn động đai răng và dẫn động xích
Đối với các động cơ có trục cam bố trí trên, ký hiệu OHC (overhead camshaft) và các động cơ có 2 trục cam bố trí trên, ký hiệu DOHC (dual overhead camshaft) thì trục cam nằm trên nắp máy, do vậy dẫn động bằng đai và xích thuận lợi hơn nhiều
so với dẫn động bánh răng Hơn nữa, các dạng dẫn động này làm việc có độ ồn ít hơn nhiều so với dẫn động bánh răng
Dẫn động xích cũng cần phải được bôi trơn giống như dẫn động bánh răng Để
đảm bảo cho xích luôn có độ căng nhất định trong quá trình làm việc thì cần phải
có cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được Ngoài ra, để tránh rung động quá mạnh của xích thì phải có bộ phận giảm chấn
Dẫn động đai răng được sử dụng ngày càng nhiều trong thời gian gần đây và
chiếm số nhiều trên các động cơ ôtô con Điều này được lý giải bởi các ưu điểm nổi bật của dẫn động đai là: ít ồn hơn cả dẫn động xích, không cần bôi trơn và
Trang 4nhẹ hơn nhiều so với các bánh răng hay xích Tuy nhiên, để chế tạo được các dây đai đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao thì cần phải có công nghệ cao
3- Xu páp
Các xu páp được cấu tạo gồm 2 phần: đầu và thân Đầu xu páp có hình đĩa, mặt làm kín (tỳ lên đế xu páp) được chế tạo vát hình côn (thường có góc nghiêng là 45° ) Đế xu páp nằm trên nắp máy và cũng có mặt vát tương tự Đế có thể được gia công trực tiếp trên nắp máy (nếu nắp máy đúc bằng gang) hoặc chế tạo thành chi tiết rời rồi ép vào nắp máy (xem các hình 3.4 và 3.1- d) Các mặt tỳ của xu páp
và đế phải được mài rà với nhau kỹ lưỡng trước khi lắp để đảm bảo độ kín Thân
xu páp di chuyển trong ống dẫn hướng, ống này thường được chế tạo độc lập sau
đó ép vào nắp máy Nó vừa có nhiệm vụ dẫn hướng vừa làm kín Do vậy, phần thân xu páp trượt trong ống phải được gia công với độ chính xác và độ bóng cao Đuôi của xu páp thường là nơi bố trí chi tiết hãm Kết cấu của khoá hãm tương đối
đa dạng, nhưng phổ biến hơn cả là loại khoá hãm 2 nửa: mặt ngoài côn, mặt trong trụ và có gờ ăn vào rãnh tiện trên đuôi xu páp Khoá này chặn đĩa đỡ phía trên của
lò xo, nhờ nó mà lực đẩy của lò xo được truyền sang thân xu páp, đảm bảo cho mặt tỳ của xu páp luôn tỳ chặt lên đế, nghĩa là đảm bảo độ kín cho buồng đốt khi
xu páp ở trạng thái đóng
Trong quá trình làm việc của động cơ, xu páp xả phải chịu nhiệt độ rất cao do luồng khí cháy đi qua nó ở kỳ xả Vì vậy, xu páp xả thường được chế tạo bằng thép hợp kim chịu nhiệt, còn xu páp hút được chế tạo bằng thép crôm Đôi khi phần đầu và thân của xu páp được chế tạo rời từ các loại vật liệu khác nhau và ghép lại với nhau bằng mối hàn Trong một số trường hợp, thân và đầu xu páp được làm rỗng, trong đó chứa các loại muối nóng chảy hay natri kim loại (nóng chảy ở nhiệt độ 97° C) Khi gặp nhiệt độ cao, các chất này nóng chảy, làm tăng khả năng điều hoà nhiệt độ trên toàn thân xu páp (dẫn nhiệt nhanh từ vùng nóng
Trang 5sang vùng nhiệt độ thấp hơn) và làm giảm nhiệt độ cho khu vực chịu nhiệt cao của
xu páp
Lò xo xu páp có nhiệm vụ ép chặt mặt tỳ của xu páp lên đế của nó để đảm bảo giữ
cho xu páp luôn đóng kín Để định vị cho xu páp nằm chính xác trên đế của nó, trong nhiều trường hợp, người ta sử dụng 2 lò xo lồng vào nhau và có hướng xoắn ngược nhau
4- Các chi tiết khác
Đối với các động cơ có xu páp trên (OHV) và trục cam đặt dưới thì các cam điều khiển các xu páp đóng mở theo đúng pha phối khí nhờ một hệ thống dẫn động
cơ khí bao gồm con đội, đũa đẩy và đòn mở
Con đội thường có dạng cốc hình trụ, mặt dưới của nó tỳ lên vấu cam, còn trong
cốc chứa đầu dưới của đũa đẩy Phía dưới của con đội có thể lắp con lăn hoặc có dạng hình nấm để giảm ma sát tiếp xúc trong quá trình làm việc
Đũa đẩy có dạng đũa, làm bằng thép đặc hoặc rỗng, các đầu của nó có các mặt cầu
để tỳ lên con đội (đầu dưới) hay đế của vít chỉnh ở đầu đòn mở (đầu trên) Các đầu
tỳ này được tôi thấm các bon để đảm bảo độ bền chống mài mòn trong quá trình làm việc
Đòn mở có dạng đòn quay quanh một trục với 2 nửa đòn có độ dài không bằng
nhau Các đòn được chế tạo từ thép bằng công nghệ dập, chúng được lắp lên trục của giàn xu páp thông qua các bạc bằng đồng Đầu dài của đòn mở có mặt cầu để
tỳ lên đuôi của xu páp
Đối với các động cơ có trục cam đặt ở trên nắp máy (OHC và DOHC) thì cơ cấu phối khí không có đũa đẩy, các cam có thể tác động trực tiếp lên các xu páp hoặc thông qua các đòn mở đặc biệt
Trang 6Trên một số động cơ của ôtô du lịch hiện đại, người ta sử dụng con đội thuỷ lực với mục đích đảm bảo cho đầu dài đòn mở luôn tỳ sát vào đuôi của xu páp (không
có khe hở nhiệt), nhờ nó mà trong quá trình sử dụng không cần phải điều chỉnh xu páp Hơn nữa con đội thuỷ lực giúp cho cơ cấu làm việc êm dịu và ít ồn hơn
Phương pháp đặt cam có dấu và không dấu
Việc lắp ráp trục cam vào động cơ để đảm bảo cho các xupáp đóng mở đúng thời điểm, đảm bảo đúng pha phối khí gọi là đặt cam.
Có hai cách đặt cam: Đặt cam có dấu và đặt cam không dấu.
I Đặt cam có dấu
Đặt cam có dấu là quá trình lắp trục cam vào động cơ theo các dấu trên các bánh răng hoặc bánh đai (bánh xích) đảm bảo đúng các góc pha phối khí gọi
là đặt cam có dấu
1 Các loại dấu và ý nghĩa của dấu
a Các kiểu ký hiệu của dấu: Trên động cơ đốt trong thường sử dụng một số
ký hiệu sau để đánh dấu
Kiểu chữ cái: O, A, B, C, N
Kiểu chữ số: 0, 1, 2, 3, 4
Các ký hiệu khác: dấu chấm (•); gạch (_); tam giác (^); mũi tên
(->,=>)
b Ý nghĩa của dấu
Các dấu dùng để xác định vị trí tương đối giữa các trục ứng với một thời điểm nhất định trong quá trình làm việc của động cơ, đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt Dấu xác định vị trí tương đối giữa trục khuỷu và trục cam được gọi
là dấu đặt cam.
Khi lắp các bộ phận dẫn động phải xác định đúng các dấu tương ứng, khi đó động cơ mới hoạt động được
Ví dụ: O-OO; C-CC; N-NN,
0-0.0; 1-1.1; 2-2.2,
• - ••;
2 Trình tự đặt cam
a Đối với dẫn động cam bằng bánh răng
Quan sát và nhận biết các dấu trên các bánh răng ăn khớp
Lắp trục cam vào thân động cơ.
Quay trục khuỷu và trục cam cho dấu trên các bánh răng cam và cơ hướng vào vị trí ăn khớp.
Lắp bánh răng trung gian vào sao cho các dấu trùng nhau
Bắt chặt bu lông hãm bánh răng trung gian
Trang 7* Chú ý:
Các đệm và phớt chắn dầu khi lắp cần thay mới để đảm bảo không bị chảy dầu khi động cơ làm việc
Nếu không có bánh răng trung gian thì phải xoay trục cho các dấu hướng đúng vào vị trí ăn khớp trước khi lắp trục cam vào thân máy
b Đối với dẫn động cam bằng đai hoặc xích
Quan sát và nhận biết các dấu trên bánh đai (bánh xích) tương ứng với các dấu cố định trên nắp máy và thân máy (Xác định dấu chính xác)
Lắp trục cam vào nắp máy
Quay trục khuỷu và trục cam sao cho các dấu trên bánh đai (bánh xích) trùng với các dấu cố định trên thân máy và nắp máy
Cố định trục cam và trục khuỷu, lắp đai dẫn động vào
Lắp bộ phận căng đai (hoặc căng xích) vào
Lắp các chi tiết hãm
Lắp nắp che bộ truyền đai (hoặc xích) Nếu là bộ truyền xích thì chú ý đệm làm kín phải thay mới để tránh chảy dầu
* Chú ý: Khi lắp đai dẫn động cần phải hãm cố định trục cam không để trục
cam tự xoay làm sai lệch góc pha phối khí, quá trình đặt cam sẽ không chính xác.
II Đặt cam không dấu
Khi trên các bánh răng (hoặc bánh đai) dẫn động không có dấu thì ta phải dựa trên nguyên lý làm việc của động cơ để tiến hành lắp trục cam đảm bảo các góc pha phối khí Phương pháp này gọi là đặt cam không dấu Có hai cách tiến hành đặt cam không dấu
1 Đặt cam chính xác
a Điều kiện cần thiết để tiến hành đặt cam không dấu
Xác định đúng xupáp hút và xả ở từng máy
Biết trị số góc mở sớm, đóng muộn của xupáp hút hoặc xupáp xả
Chiều quay của động cơ
b Trình tự tiến hành
Quay trục khuỷu động cơ để piston máy số một ở điểm chết trên.
Đánh dấu trên pu ly (hoặc bánh đà) tương ứng với dấu cố định trên thân máy
Xác định góc mở sớm xupáp hút, đánh dấu trên puly hoặc trên bánh đà
Quay trục khuỷu ngược lại một góc bằng góc mở sớm xu páp hút
Lắp trục cam vào động cơ.
Quay trục cam theo chiều làm việc của động cơ đồng thời quan sát con đội tương ứng với xupáp hút của máy số 1, khi nào con đội bắt đầu dịch chuyển thì dừng lại.
Trang 8 Lắp bộ phận căng đai.
Lắp các chi tiết hãm vào
Chú ý: Khi lắp đai dẫn động không để cho trục cam quay, nếu không quá trình đặt cam sẽ bị sai
2 Đặt cam gần đúng (theo kinh nghiệm): Phương pháp này dùng khi không
biết trị số góc mở sớm, đóng muộn của các xupáp.
Quay trục khuỷu cho piston của máy số 1 lên ĐCT.
Lắp trục cam vào động cơ và quay trục cam cho đến khi vấu cam hút của máy số 1 bắt đầu tác động vào xupáp hút.
Đánh dấu thứ nhất trên puly (hoặc bánh đà) tương ứng với điểm cố định trên thân máy (hoặc nắp máy)
Quay trục cam theo chiều làm việc cho đến khi vấu cam xả của máy số
1 bắt đầu tách khỏi con đội (hoặc đuôi xupáp), lúc này xupáp xả bắt đầu đóng Đánh dấu thứ 2 trên puly (hoặc bánh đà) tương ứng với dấu trên thân máy (hoặc nắp máy).
Đánh dấu thứ 3 chia đôi góc tạo bởi hai dấu trên puly (hoặc bánh đà) Thông thường ở các động cơ, góc mở sớm xupáp hút nhỏ hơn góc đóng muộn xupáp xả vì vậy ta nên đánh dáu hơi lệch về phía dấu thứ nhất (mở sớm xupáp hút)
Quay ngược trục cam lại để dấu thứ 3 trùng với dấu cố định.
Cố định trục cam, lắp đai dẫn động (hoặc xích) vào Nếu các răng trên bánh đai (hoặc bánh xích) không trùng với các răng đai (hoặc xích) thì
có thể quay trục cam đi một chút để các răng trùng với các rãnh trên bánh đai (hoặc xích)
Lắp bộ phận căng đai (hoặc căng xích)
Lắp các chi tiết hãm
* Nếu động cơ hoạt động không tốt có thể phải điều chỉnh lại góc đặt cam
