cơ cấu phân phối khí dùng trong ô tô

Bài cơ cấu phân phối khí dùng trong ô tô. Gồm cơ cấu phân phối khí cổ điển, hiện đại. Nguyên lý, cấu tạo, sữa chữa

CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ CỦA

ĐCĐT Ô TÔ

CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ

CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ

1.1 Đối tượng nghiên cứu

Động cơ đốt trong 1.2 Phạm vi

Động cơ đốt trong dùng cho ô tô 1.3 Mục tiêu

Nắm rõ cơ cấu phân phối khí trong động cơ ô tô

2.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI

Điều kiện làm việc:

 Tải trọng cơ học cao

 Nhiệt độ cao

 Tải trọng va đập lớn

II GIẢ QUYẾT VẤN ĐỀ

NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI 2.1.2 Yêu cầu

Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo,nạp đầy

I./ NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN

CCPPK DÙNG VAN TRƯỢT

CCPPK DÙNG CỬA NẠP XUPAP THẢI ( van trượt

Và xupap)

Cơ cấu phân phối khí Xupap treo

 Phương án dẫn động: xupap đặt trên nắp máy, được trục

cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupap

2.1.3.1Cơ cấu phân phối khí dùng cam-xupap

Dẫn động cam

bằng bánh răng

Dẫn động cam

bằng xích Dẫn động cam

bằng đai răng

 Nguyên lý làm việc:

Nguyên lý làm việc của cơ cấu xupap treo

Trục khuỷu quay

Trục cam quay

Nhờ cặp bánh răng

Con đội

Cam tác động

Đũa đẩy

Cò mổ

 Nguyên lý làm việc:

Cơ cấu bố trí trục cam

trên đầu xilanh (DOHC)

Xem video

Bảng so sánh các phương án bố trí

trục cam

trục cam đặt trong hộp trục khuỷu

hoặc thân máy (OHV - OverHead

Valve)

trục cam đơn đặt trên nắp xy lanh

(SOHC-Single OverHead Camshaft

hoặc OHC-OverHead Camshaf)

hai trục cam đặt trên nắp xy-lanh

(DOHC-Double OverHead Camshaft)

OHV SOHC hoặc OHC DOHC

Ưu

điểm Kết cấu các bộ phận dẫn động đơn giản (khoảng

cách giữa cam – trục khuỷu không lớn )

Bề mặt công tác của cam

và con đội được bôi trơn tốt nhờ dầu vung té trong hộp cacte

cơ cấu phối khí trở nên đơn giản hơn, nắp máy nhỏ gọn, dễ điều chỉnh khe hở nhiệt hơn, giảm được lực quán tính, các tổn hao cơ khí và kích thước lò xo xu-páp, cho phép tăng tốc độ động cơ

kết cấu cơ cấu phân phối khí sẽ đơn giản hơn Không gian phía trên nắp máy cũng rộng rãi hơn thuận tiện cho việc thiết kế các góc đặt xu páp, tăng kích thước xu páp, đảm bảo hình dáng buồng cháy được tối

ưu, dễ dàng áp dụng các hệ thống điều khiển đóng mở xu-páp thông minh

Nhược

điểm Kết cấu thân động cơ phức tạp.Cần nhiều chi

tiết trung gian để dẫn động trục cam và xu-páp treo, lực quán tính sẽ rất lớn, gây tiếng ồn lớn

kết cấu dẫn động sẽ rất phức tạp (nếu nhiều xu- páp trên một xy-lanh) Sử dụng trục cam đơn để dẫn động cả xu-páp xả

và xu-páp nạp sẽ không thuận lợi cho các hệ thống điều khiển đóng

mở xu-páp thông minh

khối lượng hệ thống phân phối khí tăng, kết cấu phức tạp, tốn

nhiều công suất quay trục cam và giá thành cao

Cơ cấu phân phối khí Xupap đặt

 Phương án bố trí và dẫn động: lắp một bên thân

máy ngay trên trục cam và được trục cam dẫn

động xupap thông qua con đội

2.1.3.1Cơ cấu phân phối khí dùng cam-xupap

 Nguyên lý làm việc của cơ cấu xupap đặt:

Trục khuỷu quay

Nhờ cặp bánh răng

Trục cam quay

Cam tác động

Con đội Xupap

Cửa nạp (thải) đóng, mở

Nhờ lò xo

xu pap

Cơ cấu phân phối khí

khí Xupap đặt

Cơ cấu phân phối khí dùng

xuppap treo Cơ cấu phân phối khí dùng xuppap đặt

Ưu điểm

Buồng cháy gọn, đảm bảo nạp đầy và sạch hơn, dễ kiểm tra điều chỉnh khe hở nhiệt của

Nạp không đầy, thải không

bằng dầu hỏa Kết quả: Cơ cấu phân phối khí dùng xuppap treo được dùng phổ biến hơn

Cơ cấu phân phối khí dùng

piston đóng – mở

Cơ cấu phân phối khí dùng cửa

nạp và xupap thải

DÙNG CAM-XUPAP đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành không Sử dụng phổ biến trong các loại ĐCĐT có kết cấu

cao lắm

CCPPK

DÙNG VAN TRƯỢT Cơ cấu có nhiều ưu điểm: tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít tiếng ồn nhưng kết cấu phức tạp, giá

thành cao nên chỉ sử dụng cho xe đua

CCPPK DÙNG CỬA

NẠP

XUPAP THẢI

Sử dụng trên ĐC 2 kỳ quét thẳng

Một số cơ cấu phân phối khí thông minh hiện nay

đạt thời điểm phối khí

tối ưu dựa vào cảm

biến và được ĐK

bằng ECU

Xem video

Một số cơ cấu phân phối khí thông minh hiện nay

Hệ thống điều khiển đóng mở xupap trực tiếp VVEL

– Nissan

Quá trình đóng mở xupap nạp được thực hiện bằng cách

biến chuyển động quay của động cơ điện một chiều, thông qua trục dẫn động, cam lệch tâm, trục cam và các vấu

cam thành chuyển động đóng mở của xupap

Sử dụng hệ thống VVEL sẽ góp phần giảm 10% lượng nhiên liệu tiêu thụ và 10 %

lượng khí thải cacbondioxit gây ô nhiễm môi trường

Một số cơ cấu phân phối khí thông minh hiện nay

Hệ thống điều khiển đóng mở xupap MIVEC

– Mitsubishi

Hệ thống này cũng có khả

năng thay đổi hành trình

hoặc thời gian đóng mở

các xupáp bằng cách sử

dụng hai loại vấu cam

khác nhau

Một số cơ cấu phân phối khí thông minh hiện nay

Cơ cấu hồi lưu khí xả

Đưa một phần khí thải vào tái tuần hoàn trong hệ thống

nạp khí, khí thải được trộn lẫn với hỗn hợp khí-nhiên liệu

thì sự lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt chậm lại,

nhiệt độ cháy giảm xuống Giảm lượng NOx

Sử dụng trong động cơ 1NZ-

FE của Toyota

Một số cơ cấu phân phối khí thông minh hiện nay

Turbo tăng áp

Không khí được nén vào xilanh nhiều hơn đồng nghĩa với

lượng nhiên liệu đưa vào xilanh nhiều, sinh ra công suất

nhiều hơn so với động cơ cùng kích thước không có

turbo tăng áp

Sử dụng lưu lượng khí

thải từ động cơ để làm quay cánh

turbo

Cơ cấu phân phối khí

Xupap treo Cơ cấu phân phối khí Xupap đặt

10 Bánh răng phân phối

II CẤU TẠO VÀ SỮA CHỮA CÁC BỘ PHẬN

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

Trục cam,xupap,lò xo,con đội

2.3.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

 Nhiệm vu: Xupáp làm nhiệm vụ đóng mở đường Nhiệm vu

nạp và đường thải để thực hiện quá trình trao đổi khí.

 Yêu cầu: Do điều kiện làm việc hết sức khắc Yêu cầu

nghiệt (chịu tải động và phụ tải nhiệt lớn)

2.3.1 XUPÁP.

2.3 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH

* Nấm bằng: Kết cấu của loại nấm bằng là chế tạo

đơn giản, có thể dùng cho xupáp nạp Vì vậy đa số các động cơ dùng loại xupáp này

*Nấm lõm:Xupáp có dạng nấm lõm có đặc điểm là

bán kính góc lượn giữa phần thân xupáp và phần nấm rất lớn, cải thiện tình trạng lưu thông dòng khí nạp và tăng độ cứng vững cho nấm xupap

*Nấm lồi: Xupáp có dạng nấm lồi: loại này cải thiện

được tình trạng lưu động của dòng khí thải (vì mặt nấm lồi, nên hạn chế khu vực tạo thành xoáy lốc khi thải khí) Chính vì vậy xupáp thải của động cơ cường hoá sử loại dạng nấm lồi

Thân xupap

Thân xupáp có nhiệm vụ dẫn hướng, tản nhiệt cho nấm xupáp và chịu lực nghiêng khi đóng mở.

2.3.1 XUPÁP.

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

b a

Đuôi xupáp: Đuôi xupáp phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo.Thông thường đuôi có mặt côn (hình a) hoặc rãnh vòng (hình b) để lắp móng hãm Đuôi có kết cấu đơn giản là đuôi

có lỗ để lắp chốt (hình c) nhưng tạo tập trung ứng suất

Đuôi xupáp chế tạo bằng thép và được tôi cứng (hình d)

2.3.1 XUPÁP.

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

2.3.1 XUPÁP.

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

- Đế xupáp được hãm trong thân máy hoặc nắp xi lanh (hình a)

- Tính tự hãm của bề mặt côn (hình b) và kết cấu khoá do nòng ống (hình c)

- Bề mặt tiếp xúc của bề mặt nấm xupáp thường có 3 góc khác nhau (hình d).

Đế xupap

Nhiệm vụ.

Đế xupáp nằm trong khối xylanh (thân

máy) hoặc nắp máy cùng

với thực hiện nhiệm vụ

đóng mở cửa nạp, cửa xả

cấu của phân phối khí thực hiện quá

trình đóng mở cửa nạp, cửa xả

Cấu tạo : Lò xo xupáp thường là lò

xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp

với đĩa và đế lò xo Số vòng lò xo

thường là 4  10

2.3.1 XUPÁP.

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

Lò xo xupap Ống dẫn hướng Đĩa lò xo

năng chống mài mòn cao

•Trục cam thường được

làm bằng thép, bề mặt các

ổ và vấu cam được tôi

cứng và mài bóng

2.3.2.TRỤC CAM

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

Hình Các dạng cam thường dùng

a,b Cam lồi cung tròn;

c Cam tiếp tuyến; d Cam lõm.

2.3.3.CON ĐỘI

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

 Nhiệm vụ: là chi tiết máy truyền lực

trung gian, đồng thời chịu lực nghiêng

cho xupap do cam gây ra trong quá trình

2.3.3.CON ĐỘI

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

 Phân loại:

Con đội thủy

Con đội cơ khí

( hình trụ hoặc

hình nấm )

2.3.4.ĐŨA ĐẨY

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

 Nhiệm vụ: dùng trong CCPPHK xupap treo

thường là một thanh dài, đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy

 Cấu tạo :

Đầu cầu lõm tiếp xúc vít

điều chỉnh xupap

Thân

Đầu hình cầu lồi

tiếp xúc con đội

2.3.4.CẦN BẨY

2.3 CÁC BỘ PHẬN TRONG CCPPK

 Nhiệm vụ: là chi tiết truyền lực trung gian một

đầu tiếp xúc với đũa đẩy, một đầu tiếp xúc với

đuôi xupap Được làm bằng thép dập hay thép rèn, cần bẩy động cơ cao tốc cỡ nhỏ được rèn hoặc đúc bằng gang

 Cấu tạo :

Đầu tiếp xúc đũa đẩy ( có vít

điều chỉnh khe hở nhiệt)

Hai cánh tay đòn

Đầu tiếp xúc với xupap

Cơ cấu phối khớ dựng xupap

ẹũa đẩy

Con đội Cam

Xích cam

2.4.1 XUPAP

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.1.2 KIỂM TRA, SỮA CHỮA

- Kiểm tra độ dày vành trụ nấm, độ thụt sâu, bề mặt làm việc của xupáp

- Nếu có hiện tượng trên, mà còn nằm trong giới hạn tiêu chuẩn thì phải mài rà cùng ổ đặt

* Mài bề mặt làm việc việc của xupáp trên

thiết bị chuyên dùng:

- Mài đế xupáp

- Rà xupáp và đế: + Rà thô

+ Rà tinh.

* Kiểm tra độ kín xupáp và đế bằng cách:Quan sát bề

mặt tiếp xúc, thử bằng dầu,dùng dụng cụ thử áp suất

2.4.2 LÒ XO, ĐĨA LÒ XO

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.2.2 KIỂM TRA, SỮA CHỮA

- Kiểm tra về độ mòn thân, hiện tượng nứt mỏi, gãy và kiểm tra độ đàn hồi của lò xo khi

chịu tải.

- Dùng mắt quan sát thấy lò xo bị gãy, nứt hoặc mòn vẹt quá 1/3 đường kính thì thay mới.

2.4.2 LÒ XO, ĐĨA LÒ XO

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.2.2 KIỂM TRA, SỮA CHỮA

- Dùng thước vuông góc để kiểm tra

độ vuông góc của lò xo độ sai số lớn

nhất 2mm, nếu vượt quá thi thay mới

(Hình a)

- Dùng thước cặp để đo độ dài của

lò xo nếu độ dài ngắn hơn tiêu chuẩn

3mm thì thay mới (Hình b)

- Dùng dụng cụ thử lực nén của lò

xo ứng với chiều dài lắp của lò xo

(Hình c)

2.4.3 CON ĐỘI

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.3.1 HƯ HỎNG

- Thân con đội bị mòn nhiều so với ống dẫn hướng

- Vít điều chỉnh của con đội xupáp đặt mòn lõm

2.4.3.2 KIỂM TRA, SỮA CHỮA

Dùng ban me và đồng hồ đo đường kính ngoài con đội

và đường kính lắp con đội, hiệu của hai đường kính là khe hỡ đầu

Khe hở tiêu chuẩn là: 0.015÷ 0.046mm Tối đa là:

0.07mm

Nếu vượt quá giới hạn tiêu chuẩn thì ta phải thay con đội mới có kích thước lớn hơn

đo chuyên dùng để kiểm tra, nêu

mòn quá 0.2 mm thì phải mài lại

hình dáng ban đầu hoặc thay mới

- Đũa đẩy của cơ cấu phân phối khí dùng treo thường xảy ra hiện tượng cong, mòn hoặc bị gãy

Nếu bị cong thì ta đem nắn lại trên bàn máp, còn bị

gãy hoặc nứt vỡ thì đem thay cái mới.

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.4 ĐŨA ĐẨY, ĐÒN GÁNH

2.4.4.1 HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỮA CHỮA

- Đối với đòn gánh phải kiển tra đầu đòn gánh tiếp xúc với đuôi xem có bị mòn không nếu có thì

tháo ra mài lại cho phẳng.

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.4 ĐŨA ĐẨY, ĐÒN GÁNH

2.4.4.1 HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỮA CHỮA

- Kiểm tra độ cong của trục đòn gánh nếu vượt quá tiêu chuẩn thì phải thay mới Kiểm tra trục đòn

gánh xem có bị nứt, cong hay không Nếu có hiện

tượng cong thì đem nắn lại, còn bị nứt thì thay cái mới

- Kiểm tra khe hở giữa bạc và trục: khe hở tiêu chuẩn: 0.04÷ 0.08mm Nếu khe hở vượt quá tiêu chuẩn thí phải thay bạc mới có khe hở phù hợp

- Trục cam bị cong do tháo lắp không đúng kỷ thuật

hoặc các gối đỡ trục không đồng tâm

- Trục cam bị cháy rỗ, cào xước do bạc bị bó kẹt

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.5 TRỤC CAM

2.4.4.1 HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỮA CHỮA

- Đối với trục cam nằm ở trên nắp máy thì khi thái dây đai hoặc dây xích phải kiểm tra dấu ở các bánh

răng đai, đĩa xích Còn đối với cam nằm trong thân máy

thì khi tháo trục khuỷu phải kiểm tra dấu của cặp bánh

răng trục cam và trục khuỷu

- Tháo giối đỡ trục cam : trước khi tháo phải kiểm tra dấu, và chiều tháo,lắp theo quy định từ ngoài

vào trong, nới từ từ và để theo thứ tự

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.5 TRỤC CAM

2.4.4.1 HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỮA CHỮA

+ Đặt trục cam lên giá chữ V

+ Đặt đồng hồ so tại vị trí ở cổ trục giữa để kiểm tra

+ Xoay trục cam va đọc trị số trên đồng hồ, nếu độ cong vượt quá 0,06 mm thì phải thay trục cam hoặc có thể nắn lại

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.5 TRỤC CAM

2.4.4.1 HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỮA CHỮA

* Cách kiểm tra các vấu cam

Dùng ban me để

đo chiều cao vấu cam

nếu vấu cam mòn đi so

với kích thước tiêu

chuẩn là - 0.04mm

phải đem mài ghép

hình hoặc thay thế.

2.4 NHỮNG HƯ HỎNG – CÁCH KIỂM TRA –

SỮA CHỮA

2.4.5 TRỤC CAM

2.4.4.1 HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỮA CHỮA

* Kiểm tra độ mòn của trục cam

- Dùng ban me đo ngoài, đo đường kính cổ

trục để xác định độ côn độ

và ô van của trục Nếu độ

côn và độ ô van vượt quá

0.08mm thì phải mài bóng

theo số cốt sữa chữa và

thay thế trục cam.