Chương 7: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ
7.3. HỆ THỐNG PHỐI KHÍ DÙNG TRÊN ĐỘNG CƠ BỐN KỲ
Hình 7.3.
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu Cam, xupap, cơ cấu này rất đa dạng.
Camshaft: trục cam Valve lifter: con đội Push rod: đũa đẩy Rocker arm: cò mổ 7.3.1. Phân loại hệ thống phân phối khí trên động cơ 4 kỳ a. Dựa vào cách bố trí xupap
- Hệ thống phân phối khí xupap treo
- Hệ thống phân phối khí xupap đặt (xupap đặt bên hông xi lanh) - Hệ thống phân phối khí hỗn hợp (có treo và có đặt)
b. Dựa vào cách bố trí và cách dẫn động trục cam
Hình 7.4. Một số kiểu bố trí trục cam, xupap 1,2,3. Cò mổ; 4. Đũa đẩy, 5. con đội
a. Hai trục cam bố trí trên nắp máy, xupap kiểu treo (DOHC); b,d. Một trục cam bố trí trên nắp máy, trên cò mổ, xupap kiểu treo (SOHC); c. Một trục cam bố trí trên nắp máy, dưới cò mổ, xupap kiểu treo(SOHC);
e.Trục cam bố trí trong thân máy, xupap kiểu treo (OHV); f.Trục cam bố trí trong thân máy xupap kiểu đặt - Trục cam dẫn động xupap trực tiếp.
- Trục cam dẫn động xupap gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy.
- Phương án bố trí cam và xupap trên đỉnh piston.
7.3.2. Đặc điểm kết cấu
a. Đặc điểm kết cấu của xupap đặt Giới thiệu kết cấu và cách bố
trí xupap đặt. Phương án bố trí các xupap cùng tên kề nhau trên hình 7.5.
Hình 7.5. Hệ thống phân phối khí xupap đặt b. Đặc điểm kết cấu của xupap treo
Hình 765. Hệ thống phân phối khí xupap treo
Khi bố trí một dãy, xupap có thể đặt xen kẽ nhau như hình 7.6. Kiểu bố trí đường nạp và đường thải trên hình này thường dùng cho động cơ diesel. Trong động cơ xăng, đường thải và đường nạp thường phải bố trí về cùng một phía để ống thải có thể sấy nóng ống nạp làm cho nhiên liệu dễ bay hơi. Ngược lại động cơ diesel thường bố trí đường thải và đường nạp về hai phía là để giảm sự sấy nóng không khí nạp, do đó nâng cao được hệ số nạp.
Các động cơ đốt trong có hệ thống phân phối khí dùng xupap ngày nay đều bố trí xupap theo phương án treo.
Khi dùng hệ thống phân phối khí xupap treo, buồng cháy rất gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ, vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.
Hệ thống phân phối khí xupap treo có thể bố trí xupap theo nhiều kiểu khác nhau. Cách bố trí phụ thuộc vào hình dạng buồng cháy và kết cấu của hệ thống phân phối khí.
Bố trí hai dãy xupap có thể dùng một hoặc hai trục cam, việc bố trí đường thải và đường nạp thuận lợi, nhất là đối với động cơ diesel.
Hình 7.7. Sơ đồ bố trí hai dãy xupap
Khi bố trí như thế kết cấu của hệ thống phân phối khí rất phức tạp nhưng có thể tăng được tiết diện lưu thông rất nhiều do đó có thể tăng khả năng cường hóa động cơ.
Trong các động cơ có đường kính xi lanh lớn và các động cơ hiện đại thường dùng bốn xupap để tăng diện tích tiết diện lưu thông và để giảm đường kính nấm xupap, khiến cho xupap không bị quá nóng và tăng được sức bền.
Hình 7.8. Các chi tiết trong hệ thống phân phối khí kiểu treo 7.3.3. Phương án dẫn động trục cam
OHC (overhead camshaft) Trục cam bố trí trên
OHV (Overhead Valves): Trục cam nằm dưới và tác động vào van qua các tay đòn.
Hình 7.9. Trục cam bố trí ở trên (phải); Truc cam bố trí dưới (trên)
SOHC (Single Overhead Camshaft) nghĩa rằng động cơ có duy nhất một trục cam bố trí ở đỉnh máy, phía trên các van. Trục cam dẫn động trực tiếp cả xupap nạp và xả thông qua con đội hoặc cò mổ. SOHC cho phép bố trí 2 hoặc 3 van cho mỗi xi-lanh, nếu dùng 4 van, kết cấu truyền động sẽ rất phức tạp.
DOHC (Double Overhead Camshaft) chỉ loại động cơ sử dụng 2 trục cam bố trí trên đỉnh mỗi xi-lanh. Phương án bố trí 4 van cho mỗi xi-lanh tương đối dễ dàng. Động cơ có thể đạt tốc độ vòng quay lớn. Đồng thời cho phép đặt xupap ở các vị trí tối ưu tăng khả năng vận hành. Tuy nhiên nhược điểm là trọng lượng hệ thống phân phối khí tăng, kết cấu phức tạp, tốn nhiều công suất quay trục cam và giá thành cao.
Hình 7.10. Bố trí trục cam kiểu SOHC và DOHC
Variable Valve Timing Intelligent
- Phương án dẫn động bằng bánh răng:
+ Dẫn động bằng bánh răng trụ răng thẳng hoặc nghiêng.
+ Dẫn động bằng bánh răng côn.
Ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản, do cặp bánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền.
Tuỳ vị trí của trục cam xa gần trục khuỷu mà có thể truyền động bằng một cặp bánh răng trụ hay qua bánh răng trung gian hay đai răng và bánh răng côn nhưng phải bảo đảm các vấn đề sau:
SOHC DOHC
OHC OHV
Hình 7.11. Các phương án dẫn động trục cam a) Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn;
b) Dẫn động trục cam dùng bánh răng trung gian;
e) Dẫn động trục cam dùng xích có bộ phận căng xích + Giải quyết vấn đề lực dọc trục cho bánh răng nghiêng, côn + Bảo đảm ăn khớp chính xác, lắp đúng dấu.
+ Làm bánh răng gỗ hoặc phíp để ăn khớp êm.
- Phương án dẫn động bằng bằng xích:
+ Ưu điểm: gọn nhẹ, có thể dẫn động được trục cam ở khoảng cách lớn.
+ Nhược điểm: là đắt tiền hơn so với dẫn động bằng bánh răng.
- Dẫn động bằng đai:
+ Ưu điểm: truyền động êm, ít tiếng ồn, không cần bôi trơn, giá thành rẻ.
+ Nhược điểm: phải định kì thay dây đai.
Hình 7.12. Dấu cân cam
a) Cặp bánh răng ăn khớp trực tiếp; b) Nhiều cặp bánh răng ăn khớp; c) dấu cân cam