Sửa chữa động cơ đốt trong - Hệ thống phân phối khí pptx

http://www.ebook.edu.vn 57 I I . . N N h h i i ệ ệ m m v v u u , , y y ê ê u u c c ầ ầ u u v v à à đ đ i i ề ề u u k k i i ệ ệ n n l l à à m m v v i i ệ ệ c c 1 1 . . 1 1 N N h h i i ệ ệ m m v v ụ ụ Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí. Thải sạch khí thải ra khỏi xylanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc khí mới vào xylanh để động cơ làm việc lin tục. 1 1 . . 2 2 . . Y Y ê ê u u c c ầ ầ u u _ Đảm bảo thải sạch và nạp đầy _ _ C C á á c c x x u u p p a a p p p p h h ả ả i i đ đ ó ó n n g g m m ở ở p p h h ả ả i i đ đ ú ú n n g g t t h h ờ ờ i i đ đ i i ể ể m m q q u u y y đ đ ị ị n n h h _ _ Đ Đ ộ ộ m m ở ở p p h h ả ả i i l l ớ ớ n n đ đ ể ể đ đ ò ò n n g g k k h h í í d d ễ ễ l l ư ư u u t t h h ô ô n n g g _ _ Các xupap phải kín khít, tránh để lọt khí trong quá trình nén và giản nở. _ Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, công chi phí thấp. 1.3 Điều kiện làm việc Trong quá trình làm việc, mặt nấm xupap chịu phụ tải động và phụ tải nhiệt rất lớn. Lực khí thể tác dụng trên diện tích mặt nấm xupap có thể lên đến 10.000 đến 20.000 N, trong động cơ cường hóa và tăng áp, lực này có th ể tăng đến 30.000 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG http://www.ebook.edu.vn 58 N.Hơn nữa mặt nấm xupap luôn luôn va đập mạnh với đế xupap nên rất dễ biến dạng. Do xupap trực tiếp tiêp xúc với khí cháy nên xupap còn phải chịu nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ của xupap thải trong động cơ xăng thường đạt 800-850 0 C, trong động cơ diezel là 500-600 0 C. Nhất là trong kỳ thải, nấm và thân xupap phải tiếp xúc với dòng khí thải có nhiệt độ rất cao, vào khoảng 700-900 0 C đối với động cơ diezel còn ở động cơ xăng thì cao hơn 1100-1200 0 C. hơn nữa tốc độ dòng khí thải rất lớn, mới bắt đầu thải cơ thể đạt được 400-600 m/s nên khiến cho xupap nhất là xupap xả thường dễ bị quá nóng và bị dòng khí ăn mòn. Ngoài ra trong nhiên liệu có lưu huỳnh nên khi cháy tạo axit ăn mòn mặt nấm xupap. Vì vậy vật liệu dùng để chế tạo xupap phải có sức bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt, chống được ăn mòn hóa họ c và hiện tượng xâm thực của dòng khí thải có nhiệt độ cao. 2 2 . . S S ơ ơ đ đ ồ ồ c c ấ ấ u u t t ạ ạ o o v v à à n n g g u u y y ê ê n n l l ý ý h h o o ạ ạ t t đ đ ộ ộ n n g g c c ủ ủ a a h h ệ ệ t t h h ố ố n n g g p p h h â â n n p p h h ố ố i i k k h h í í ở ở đ đ ộ ộ n n g g c c ơ ơ 4 4 k k ỳ ỳ . . 2 2 . . 1 1 X X u u p p a a p p t t r r e e o o + Sơ đồ cấu tạo của hệ thống trao đổi khí có xupap treo được thể hiện như hình 1.1. + Nguyên lý hoạt động : Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ làm bánh răng trục khuỷu lai bánh răng trục cam quay theo. Bánh răng trục cam liên kết với trục cam quay ngược chiều với trục khuỷu. http://www.ebook.edu.vn 59 Hình 1.1_ Cơ cấu phân phối khí có xupap treo 1-Trục cam. 2-Con đội. 3-Đũa đẩy. 4-Vít điều chỉnh. 5-Đai ốc hãm. 6-Đòn gánh. 7-Trục đòn gánh. 8-Móng hãm. 9-Cone hãm. 10-Lò xo xupap. 11-Đĩa tựa lò xo xupap. 12-Bạc dẫn hướng xupap. 13-Xupap. 14-Bệ xupap. 15-bánh răng trục cam. 16-Bánh răng trục khuỷu. Khi trục cam 1 quay, quả đào truyền chuyển động tịnh tiến cho con đội 2 và đũa đẩy 3 làm đòn gánh 6 quay quanh trục đòn gánh 7, đầu đòn gánh đè xupap 13 xuống mở cử a xylanh, khi vấu cam ở vị trí 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 lực lò xo10 giãn ra làm xupap đậy kín bệ xupap, đồng thời đũa đẩy đi xuống theo chiều ngược lại. Bạc dẫn hướng 12 có nhiệm vụ định hướng cho xupap 13 chuyển động tịnh tiến. Móng hãm 8, cone hãm 9, đĩa tựa lò xo có tác dụng cố định cán xupap với đĩa ép lò xo, không cho xupap rơ i xuống buồng đốt. Lò xo 10 có tác dụng luôn luôn đẩy xupap đóng kín bệ xupap. Vít điều chỉnh 4 có tác dụng điều chỉnh khe hở nhiệt của xupap. http://www.ebook.edu.vn 60 Tùy loại xupap nạp hay xả mà ta có thể điều chỉnh khe hở nhiệt của các xupap này. Sở dĩ cần phải có khe hở nhiệt là 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, xupap tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ cao nên giãn nở, làm tăng chiều dài xupap, buồng đốt bị hở, động cơ hoạt độ ng với công suất không đạt yêu cầu, hiệu suất không cao. Ngoài ra hệ thống còn có trục giảm áp dùng để đóng hoặc mở hé xupap để thực hiện việc giảm áp cho xylanh khi cần. Thông thường khe hở nhiệt của xupap xả nằm trong khoảng 0,3  1,5mm, còn xupap nạp nằm trong khoảng 0,1  0,2mm. Số xupap trên nắp xylanh, tỷ số kết cấu của xupap được bố trí và chọn sao cho phù hợp. Động cơ diesel 4 kỳ bố trí từ 2 đến 4 xupap trên nắp xylanh. Góc côn của đĩa xupap thường chọn γ = 30  45°. Ưu nhược điểm của loại cơ cấu này : có nhiều chi tiết hơn và được bố trí ở thân máy và nắp xylanh nên làm tăng chiều cao động cơ. Lực quán tính của các chi tiết tác dụng lên bề mặt cam và con đội lớn hơn. Nắp máy của động cơ phức tạp hơn nên khó khăn khi chế tạo. Tuy nhiên, do xupap bố trí trong phần không gian của xylanh dạng treo nên buồng cháy rất gọn. Đây là đ iều kiện tiên quyết có tỷ số nén cao. Mặt khác, dòng khí lưu động ít bị ngoặt nên tổn thất nhỏ, tạo điều kiện thải sạch và nạp đầy hơn. 2.2 Xupap treo có trục cam đặt trên nắp xylanh : Sơ đồ hệ thống trao đổi khí xupap treo có trục cam đặt trên nắp xylanh được thể hiện trên hình 1. 2 : Nguyên lý hoạt động : Khi động cơ làm việc, trục cam 3 quay thì quả đào trên trục cam quay s ẽ truyền chuyển động tịnh tiến trực tiếp cho xupap1, khi đó trục cam trực tiếp điều khiển quá trình làm việc của các xupap, không cần thông qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh … mà trục cam quay do truyền động của hệ bánh răng cone 5. http://www.ebook.edu.vn 61 Hình 1.2_ Cơ cấu phân phối khí có xupap treo, trục cam đặt trên nắp xylanh. 1-Xupap xả. 2-Lò xo xupap. 3-trục cam. 4-Đĩa tựa. 5-Hệ bánh răng côn truyền động. 6-Bulông điều chỉnh. 7-Thân xupap rỗng. Hệ thống phân phối khí này tuy hệ trục và 2 cặp bánh răng cone có phức tạp, chế tạo khó, nhưng cơ cấu làm việc dịu êm hơn. Bởi vì không có chi tiết máy chuyển động tịnh tiến qua lại có điểm dừng. Loại này có xupap rỗng, ghép. Bulông 6 giúp ta điều chỉnh chiều dài xupap, sẽ cho phép điều chỉnh khe hở nhiệt (giữa mặt tựa của cam và đuôi xupap). Tuy nhiên khi làm việc, xupap xả thường nóng tới 300  400  C, vì vậy các đường ren dễ bị kẹt do han rỉ, làm cho việc điều chỉnh bulông 6 khó khăn. Lò xo xupap ở đây gồm 2 cái khác nhau, chiều xoắn ngược nhau, chiều dài bằng nhau, có tác dụng tránh cộng hưởng nên tăng độ bền. http://www.ebook.edu.vn 62 Với các máy nhỏ đôi khi người ta đúc liền thành một khối, như vậy không điều chỉnh được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này người ta để khe hở nhiệt lớn một chút, khi mòn càng lớn ta có thể nghe tiếng gõ khi máy làm việc. Nhưng hệ thống này cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn. 2.3 Xupap đặt : Sơ đồ hệ thống trao đổi khí có xupap đặt được thể hiện trên hình 1.3 : Hình1. 3_ H ệ thống trao đổi khí có xupap đặt 1-Bánh răng trục cam. 2-Trục cam. 3-Con đội. 4-Ốc hãm. 5-Bulông điều chỉnh. 6-Đĩa tựa. 7-Lò xo xupap. 8-Xupap. 9-Bạc dẫn hướng xupap. 10-Bệ đặt xupap. 11-Hệ bánh răng truyền động. Nguyên lý hoạt động : Khi động cơ làm việc, trục cam quay, quả cam truyền chuyển động cho con đội, con đội đẩy xupap lên mở cửa cho khí đi vào xylanh mà không cần thông qua đũa đẩy, đòn gánh …Vào lúc cam không còn đội con đội nữa thì lò xo 7 giãn ra đậy nắp xupap lại. Hệ thống phân phối khí này hoạt động thông qua con đội 3 trực tiếp truyền chuyển động cho xupap 8. http://www.ebook.edu.vn 63 Thay đổi chiều cao tuyệt đối của con đội bằng bulông 5 và ốc hãm 4 sẽ điều chỉnh được khe hở nhiệt (giữa đuôi xupap 8 và đầu bulông 5) Hệ thống thay đổi khí có xupap đặt làm tăng diện tích buồng đốt nhưng ít chi tiết và làm việc an toàn hơn hệ thống thay đổi khí có xupap treo. Vì giả sử móng hãm xupap có tuột ra, xupap cũng không rơi vào trong buồng đốt, không gây hư hỏng cho nhóm xylanh-piston. 3 3 . . S S ơ ơ đ đ ồ ồ c c ấ ấ u u t t ạ ạ o o v v à à n n g g u u y y ê ê n n l l ý ý h h o o ạ ạ t t đ đ ộ ộ n n g g c c ủ ủ a a h h ệ ệ t t h h ố ố n n g g p p h h â â n n p p h h ố ố i i k k h h í í ở ở đ đ ộ ộ n n g g c c ơ ơ 2 2 k k ỳ ỳ + + H H ệ ệ t t h h ố ố n n g g t t r r a a o o đ đ ổ ổ i i k k h h í í q q u u é é t t v v ò ò n n g g : : Dựa vào dòng khí chuyển động trong xylanh, sơ đồ thay đổi khí được phân ra quét thẳng và quét vòng. Với phương án quét vòng, dòng khí chuyển động từ cửa quét lên nắp xylanh, sau đó theo hướng ngược lại từ nắp xylanh xuống cửa xả, các cửa quét và cửa xả người ta phân ra sơ đồ trao đổi khí quét vòng ngang và quét vòng về một phía. + S ơ đồ trao đổi khí quét vòng ngang : Phương án này dùng cho nhiều loại động cơ, các cửa quét a được bố trí đối diện với các cửa xả, được chế tạo có góc nghiêng với trục tâm và đường kính xylanh, chiều cao cửa xả lớn hơn chiều cao cửa quét. Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 1.4 : Khi piston đi xuống, đến cuối hành trình giãn nở, các cửa xả mở, từ thời điểm này đến lúc mở cửa quét, sản vật cháy tự do xả ra khỏi xylanh. http://www.ebook.edu.vn 64 Hình 1.4_Sơ đồ trao đổi khí quét vòng ngang Piston tiếp tục đi xuống, và khi đỉnh của nó đi qua mép của cửa quét, khí nạp mới đã được nén tới áp suất lớn hơn áp suất khí quyển tràn vào xylanh qua cửa quét, đẩy phần khí cháy còn lại ra khỏi xylanh động cơ, đồng thời nạp đầy không gian công tác của xylanh. Khi piston đến gần điểm chết dưới, một phần không khí thổi trực tiếp từ cửa quét sang cử a xả, vì thế chất lượng làm sạch xylanh kém. Sơ đồ thay đổi khí kiểu này có nhược điểm là : từ lúc đóng cửa quét đến lúc đóng cửa xả thì một phần không khí bị rò lọt ra ngoài. Do làm sạch xylanh không hoàn thiện và tổn thất khí nạp, nên đối với hệ thống thay đổi khí quét vòng ngang, lượng khí sót tăng lên. Ở động cơ 2 kỳ, quá trình nén bắt đầu khi kết thúc quá trình thay đổi khí. Một phần hành trình không tham gia vào quá trình nén. Trong quá trình tính toán, phần hành trình tổ n thất được đánh giá bằng tỷ số giữa chiều cao các cửa, sau khi đóng các cửa thì quá trình nén mới bắt đầu. Phần hành trình tổn thất được tính như sau : http://www.ebook.edu.vn 65 Ψs = hs/S Trong đó : hs _ chiều cao từ mép trên cửa xả đến đỉnh của piston khi nó nằm ở điểm chết dưới, mm. S _ hành trình piston, mm. Với các động cơ đã chế tạo, phần hành trình tổn thất vào khoảng (0,22 ( 0,254). + Sơ đồ trao đổi khí quét vòng ngang có nạp thêm : Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 1.5 : Hình 1.5_Sơ đồ thay đổi khí quét vòng ngang có nạp thêm a-Cửa quét. b-Cử a xả Các cửa quét a và cửa xả b được bố trí đối diện nhau, các cửa quét cao hơn các cửa xả. Trong bình chứa của cửa quét có đặt van lá một chiều. Khi piston dịch chuyển về phía dưới đến cuối hành trình giản nở, cửa quét mở sớm hơn cửa xả nhưng không có hiện tượng xả sản vật cháy vào bình chứa nhờ các van một chiều đóng cửa quét. Khi piston mở cử a xả thì bắt đầu quá trình xả tự do, quá trình này diển ra cho đến lúc áp suất khí quyển xả thấp hơn áp suất khí trong bình nén. Tính theo góc quay trục khuỷu, thời gian của thời kỳ này khác nhau phụ thuộc vào tải, tải càng cao thì thời kỳ xả tự do càng dài. Ap suất của sản vật cháy giảm đến giá trị PH, các lá van được mở ra và không khí bắt đầu nạp vào xylanh. Từ thời điểm này đến lúc đóng cửa xả, đồng thời diễn ra các quá trình quét và xả cưỡng bức. http://www.ebook.edu.vn 66 Sơ đồ này có ưu điểm là : +Không có thời kỳ tổn thất khí nạp. +Trước thời điểm đóng cửa xả, áp suất trong xylanh gần bằng áp không khí tăng áp. Tuy nhiên, bố trí các lá van trước cửa nạp làm kết cấu phức tạp, giảm tính tin cậy. + Sơ đồ trao đổi khí quét vòng về một phía : Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 1.6 : Hình 1.6_S ơ đồ trao đổi khí quét về 1 phía a-Cửa quét. b-Cửa xả Ở sơ đồ này, các cửa quét a và cửa xả b được bố trí về một phía, đường ống xả, bình chứa khí quét bố trí về một bên, làm giảm chiều rộng động cơ. Các cửa xả được bố cao hơn các cửa quét. Khi piston dịch chuyển xuống phía dưới, các cửa xả được mở ra, lúc này diễn ra quá trình xả tự do. Piston tiế p tục dịch chuyển và mở cửa quét, lúc này diễn ra các quá trình quét và xả cưỡng bức cho đến khi đóng cửa quét. Độ nghiêng [...]... đẩy sản vật cháy ra ngoài, không khí ít hòa trộn với khí cháy Nhờ trao đổi khí tốt, các động cơ tàu thủy 2 kỳ quét thẳng có hệ số khí sót thấp ( γr = 0,05 0,09 ) Dựa vào kết cấu của cơ cấu điều khiển xả, sơ đồ hệ thống thay đổi khí quét thẳng được phân ra : quét thẳng qua xupap và quét thẳng qua cửa + Sơ đồ trao đổi khí quét thẳng qua xupap : Sơ đồ hệ thống trao đổi khí quét thẳng xupap được thể hiện... xupap xả cho phép lựa chọn pha phối khí có lợi nhất khi chế tạo động cơ Để giảm tổn thất khí nạp, một số động cơ dùng pha đóng mở các xupap không đối xứng so với điểm chết dưới : góc mở sớm lớn hơn góc đóng muộn (so với điểm chết dưới) Trong đó các động cơ thấp tốc hiện đại, nhờ tính kinh tế của chúng và hiệu quả cao của hệ thống tăng áp mà không thể dùng các pha phối khí đối xứng làm giảm ứng suất... thực hiện quá trình trao đổi khí Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupap chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với xupap thải Vì vậy ứng với từng loại động cơ mà xupap có cấu tao khác nhau Nhiệt độ của nấm xupap nằm trong khoảng sau : http://www.ebook.edu.vn 78 Xupap hút Xupap xả Động cơ chạy chậm 400 - 450 C 600 - 700 C Động cơ chạy nhanh 450 - 500 C 700 - 900 C Sau đây là một số... tạo nên hướng chuyển động của dòng khí về phía đỉnh, sau đó quét dọc lên nắp xylanh và quay trở lại về cửa xả Như vậy không khí nạp qua các cửa quét chuyển động còng theo xylanh Phần lớn thời gian của thời kỳ này, không khí nạp vào xylanh đẩy sản vật cháy ra ngoài Gần cuối thời kỳ diễn ra sự hòa trộn không khí với khí xả và tổn thất qua cửa xả Trong các động cơ có sơ đồ thay đổi khí quét vòng về một... không cần đảo chiều cơ cấu dẫn động các xupap xả http://www.ebook.edu.vn 68 + Sơ đồ trao đổi khí quét thẳng qua cửa : Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 1.8 : Sơ đồ trao đổi khí kiểu này có cửa xả 1 và cửa quét 2 được bố trí ở 2 phía của xylanh Một piston đóng mở cửa xả, một piston đóng mở cửa quét Để đảm bảo mở sớm các cửa xả và xả khí tự do thì cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền-piston đóng mở cửa... trên hình 2.1 Trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phân phối khí Trong một số trường hợp, trên trục cam còn có các bộ phận của hệ thống khác như : cam của bơm chuyển nhiên liệu, hay bánh răng dẫn động bơm dầu… Thông thường mỗi đoạn trục cam tương ứng với một xylanh, đặt trên 2 ổ đỡ trượt có bạc tròn liền định vị trên thân máy Các ổ đỡ này thường là loại ghép, bên trong có một lớp hợp kim chống ma sát... dòng khí nạp vào xylanh và chuyển động hình vít từ cửa quét đến cửa xả 1 Vận động xoáy kiểu tiếp tuyến của không khí được giữ nguyên cho đến cuối hành trình nén sẽ tạo điều kiện hòa trộn môi chất công tác tốt Sản vật cháy từ xylanh xả qua các xupap bố trí ở nắp xylanh Đối với các đông cơ khác nhau, số xupap thay đổi từ 1 đến 4 Các xupap được đẫn động bằng trục phối khí thông qua cơ cấu cam hoặc dẫn động. .. được chiều dài bằng bulông đuôi xupap) Ở động cơ chạy chậm thường dùng xupap có mặt nấm phẳng để dễ chế tạo (hình 2.15a) Xupap hút của động cơ có tốc độ cao, mặt nấm hình loa kèn cho nhẹ (hình 2.15b) Mặt nấm xupap xả thường có hình chỏm cầu để khí xả thoát ra ngoài dễ dàng (hình 2.15c) Động cơ có tốc đô cao thường làm rỗng (hình 2.16c) Hình 2.15 Trong những động cơ chạy nhanh, người ta dùng xupap có kết... định bởi qui luật chuyển động đã chọn của xupap và các thời điểm phân phối khí http://www.ebook.edu.vn 71 Hình 2.3: Cam rời lắp trên trục Ở các động cơ có tốc độ quay cao, với đường kính xylanh dưới 200 mm, quả cam thường được rèn hoặc dập liền với trục cam (hình 2.4a) Trục cam thường được truyền động bằng bánh răng từ trục khuỷu Cách bố trí cam sẽ xác định thứ tự nổ của động cơ Chu vi của mỗi cam sẽ... lưu ý lắp đúng vị trí bạc khi tháo ráp Ở động cơ có 2 xupap nạp và 2 xupap xả cho mỗi xylanh thì đòn gánh tiếp xúc với một chạc hình chữ thập thay vì tiếp xúc với đũa xupap Sau đó chạc chữ thập mới tiếp xúc với cả 2 xupap nạp hoặc 2 xupap xả Hình 2.14: Đòn gánh con lăn 1-Con lăn ; 2- òn gánh ; 3-Trục cam ; 4-Vít điều chỉnh Đối với các động cơ trục cam truyền động trực tiếp cho đòn gánh, để giảm ma sát . Hình 1.1_ Cơ cấu phân phối khí có xupap treo 1-Trục cam. 2-Con đội. 3- ũa đẩy. 4-Vít điều chỉnh. 5- ai ốc hãm. 6- òn gánh. 7-Trục đòn gánh. 8-Móng hãm. 9-Cone hãm. 10-Lò xo xupap. 1 1- ĩa tựa. chỉnh. 6- ĩa tựa. 7-Lò xo xupap. 8-Xupap. 9-Bạc dẫn hướng xupap. 10-Bệ đặt xupap. 11 -Hệ bánh răng truyền động. Nguyên lý hoạt động : Khi động cơ làm việc, trục cam quay, quả cam truyền chuyển động. 4- ĩa tựa. 5 -Hệ bánh răng côn truyền động. 6-Bulông điều chỉnh. 7-Thân xupap rỗng. Hệ thống phân phối khí này tuy hệ trục và 2 cặp bánh răng cone có phức tạp, chế tạo khó, nhưng cơ cấu làm