đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ g4ka

Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ: Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thựchiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rấ

MỤC LỤC Mục lục 1

Lời nói đầu 2

1 Tổng quan về hệ thống phân phối khí trong động cơ đốt trong 3

1.1 Mục đích, phân loại, yêu cầu của hệ thống 3

1.2 Hệ thống phân phói khí dùng trong động cơ 2 kỳ 3

1.3 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ 6

1.4 Các chi tiết, cụm chi tiết trong cơ cấu phân phối khí động cơ 4 kỳ 10

1.5 Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại 17

2 Khảo sát hệ thống phân phối khí trong động cơ G4KA 22

2.1 Giới thiệu về động cơ 22

2.2 Hệ thống nạp, thải của động cơ 26

2.3 Đặc điểm hệ thống phân phối khí thông minh (CVVT ) trong động cơ G4KA 31

2.4 Hệ thống thay đổi góc phân phối khí 42

2.5 Kết cấu hệ thống thay đổi góc phân phối khí 45

3 Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu phân phối khí 54

3.1 Xác định kích thướt tiết diện lưư thông 54

3.2 Phân tích chọn dạng cam 57

3.3 Dựng hình cam lồi 57

3.4 Động học con đội đáy bằng 62

4 Tính kiểm nghiệm các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí 65

4.1 Quy dẫn khối lượng các chi tiết máy 65

4.2 Tính toán lò xo xupáp 66

4.3 Tính kiểm nghiệm trục cam 69

4.4 Tính bền con đội 72

4.5 Tính bền xupáp 72

5 Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra sữa chữa các chi tiết trong cơ cấu 73

5.1 Những hư hỏng 73

5.2 Các phương pháp kiểm tra phân loại chi tiết 74

5.3 Phương pháp kiểm tra sữa chữa các chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ G4KA 75

6 Kết luận 82

Tài liệu tham khảo 83

LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số lượng lẫn chất lượng, nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ Là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay và các máy động cơ cở nhỏ v.v

Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng một vai trò rất quan trọng Đề tài tốt nghiệp được thầy giao cho em là khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ G4KA Tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinh viên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực, nó không những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiến thức

đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế.

Hệ thống phân phối khí của động cơ G4KA có nhiều đặc điểm mới lạ Do đó việc khảo sát động cơ này thật sự đã đem đến cho em nhiều điều hay và bổ ích.

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Dương Việt Dũng, các thầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành đề tài này Mặc dù vậy, do kiến thức của em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn "Dương Việt Dũng” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em có thể hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

1 Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong:

1.1 Mục đích, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí:

khí dễ dàng lưu thông Đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, không bị cháy

do lọt khí Xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp Ít va đập, tránh gây mòn Dễ

dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp

1.1.3 Phân loại:

Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong động

cơ 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc chính xác hiệuquả, mang lại hiệu suất cao

Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như tiết diện lưuthông lớn, dễ làm mát, ít tiếng ồn

Trong một số động cơ hai kỳ nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của chúnglàm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp Loại dùng trong động cơ nàykhông có cơ cấu dẫn động van trượt riêng nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục – thanhtruyền dẫn động piston

Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí

1.2 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ:

Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉchiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu Quá trình thải trong động cơ hai kỳchủ yếu dùng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy rangoài Ở quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa không khí quét với sản vật cháy,đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanh không có khí quét tới Chất lượng cácquá trình thải sạch sản vật cháy và nạp đầy môi chất mới trong động cơ hai kỳ chủ yếuphụ thuộc vào đặc điểm của hệ thống quét thải

Hiện nay trên động cơ hai kỳ thường sử dụng các hệ thống quét thải sau:

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:

Hình 1- 1: Cơ cấu dùng hộp cácte để quét khí

1 – Piston; 2 – Thanh truyền; 3 - Trục khuỷuĐược sử dụng chủ yếu trên động cơ hai kỳ cỡ nhỏ

Đặc điểm: Dùng cácte làm máy nén khí để tạo ra không khí quét Cửa quét thườngđặt xiên lên hoặc đỉnh piston có kết cấu đặc biệt để dẫn hướng dòng không khí quéttrong xilanh

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm:

Thường dùng trên các động cơ hai kỳ có công suất lớn

Đặc điểm: Cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên lên và hợp với đường tâm xilanhmột góc 300, do đó khi dòng không khí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi lên tới nắpxilanh mới vòng xuống cửa thải

Đây là hệ thống quét thải hoàn hảo nhất, nó cho các chỉ tiêu công tác của động cơ

và áp suất không khí quét lớn

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:

Đặc điểm: Có hai hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong có bố trívan một chiều để sau khi đóng kín cửa thải vẫn có thể nạp thêm môi chất công tác mớivào hàng lổ phía trên

Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tự động nên phức tạp Chiềucao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu công tác củađộng cơ.

+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:

H ình 1–2: Cơ cấu quét thẳng qua xupáp thải

1 – Ống dẫn hướng; 2 - L ò xo xupáp; 3 – Đĩa lò xo; 4 - Móng hãm; 5 – Xupáp;

6 - Đ òn bẩy; 7 - Đ ũa đẩy; 8 - Đế xupáp; 9 – Con đội; 10 - Trục cam

Đặc điểm: Cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến Xupáp thải đượcđặt trên nắp xilanh Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theoxupáp thải ra ngoài nên dòng không khí quét ít bị hòa trộn với sản vật cháy và khí thảiđược đẩy ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn

Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho quá trình nạp hoàn thiện hơn Cửa quétđặt theo hướng tiếp tuyến nên dòng không khí quét đi vào xilanh tạo thành một vậnđộng xoáy do đó quá trình hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy xảy ra tốt hơn,đồng thời làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức cản trong quá trình quét khí

Hình 1–3: Một số phương án quét thải trên động cơ hai kỳ.

a) - Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) - Hệ thống quét vòng đặt ngang theo

hướng lệch tâm; c) - Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp;

d) - Hệ thống quét qua xupáp thải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên

1.3 Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ:

Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thựchiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng Tùy theocách bố trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳthành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupáp treo, cơ cấu phối khí dùngxupáp đặt…

I.3.1 Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp:

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:

Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục cam dẫn độngxupáp thông qua con đội Xupáp nạp và xupáp thải của các xilanh có thể bố trí theonhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một Khi bố trí từng cặpxupáp cùng tên, các xupáp nạp có thể dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạptrở thành đơn giản hơn

Hình 1-4: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt.

1 – Ống dẫn hướng xupáp; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa lò xo; 4 –Móng ngựa; 5 – xupáp; 6 –

Đòn bẩy; 7 – Đũa đẩy; 8 – Đế xupáp; 9 – Con đội; 10 - Trục cam;

Ưu điểm của phương án này là chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu của nắpxilanh đơn giản, dẫn động xupáp cũng dễ dàng

Tuy vậy có khuyết điểm là buồng cháy không gọn, có dung tích lớn Một khuyếtđiểm nữa là đường nạp, thải phải bố trí trên thân máy phức tạp cho việc đúc và giacông thân máy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:

Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy,đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupáp

Khi dùng xupáp treo có ưu điểm: Tạo được buồng cháy gọn, diện tích mặt truyềnnhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt

Đường nạp, thải đều bố trí trên nắp xilanh nên có điều kiện thiết kế để dòng khí lưuthông thanh thoát hơn, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lý nên có thể tăng được tiếtdiện lưu thông của dòng khí

Tuy vậy cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo cũng tồn tại một số khuyết điểmnhư dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấu của nắpxilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc và gia công

Để dẫn động xupáp, trục cam có thể bố trí trên nắp xilanh để dẫn động trực tiếphoặc dẫn động qua đòn bẫy Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷu hoặc ở thânmáy, xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, đòn bẫy…

Hình 1-5 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo.

1 – Ống dẫn hướng xupáp; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa lò xo; 4 –Móng ngựa; 5 – xupáp; 6 –

Đòn bẩy; 7 – Đũa đẩy; 8 – Đế xupáp; 9 – Con đội; 10 - Trục cam;

Khi bố trí xupáp treo thành hai dãy, dẫn động xupáp rất phức tạp Có thể sử dụngphương án dẫn động xupáp dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua các đòn bẩy,hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp

Hình 1-6 Các phương án dẫn động xupáp

a) – Các xupáp được đặt xen kẽ trên nắp xilanh; b) – Xupáp được dẫn động trực

tiếp; c) – Xupáp được dẫn động thông qua đòn bẫy

Trong một số động cơ xăng, xupáp có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupáp nạp đặttrên thân máy còn xupáp thải lắp chéo trên nắp xilanh Khi bố trí như thế kết cấu của

cơ cấu 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 Kết cấu này thường dùng trong cácloại động cơ xăng tốc độ cao

Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt và treo thấy

rằng: Động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do tạo được cao còn động cơ xăng có thểdùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng hệ thống phân phối khí kiểutreo Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn.Dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rất phức tạp và dẫnđộng cũng phức tạp nhưng đạt hiệu quả phân phối khí rất tốt Hệ thống phân phối khíxupáp treo chiếm ưu thế tuyệt đối trong động cơ 4 kỳ

1.3.2 Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam:

Trục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:

Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam Nếukhoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng.Nếu khoảng cách trục lớn, phải dùng thêm các bánh răng trung gian hoặc dùng xíchrăng

Loại trục cam đặt trên nắp máy Dẫn động trục cam có thể dùng trục trung gian dẫnđộng bằng bánh răng côn hoặc dùng xích răng Khi dùng hệ thống bánh răng côn cần

có ổ chắn dọc trục để chịu lực chiều trục và khống chế độ rơ dọc trục Khi trục camdẫn động trực tiếp xupáp, trục cam được dẫn động qua ống trượt, trục cam dẫn độngqua đòn quay

Phương án dẫn động bằng bánh răng có ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản, do cặpbánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền.Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động được trụccam ở khoảng cách lớn Khi xích bị mòn gây nên tiếng ồn và làm sai lệch pha phânphối

a, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn; b) – Dẫn động trục cam dùng bánh

răng trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích

1.4 Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí:

1.4.1 Trục cam:

Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở xupáp hút và thải

đúng theo chu kì hoạt động của động cơ

Hình 1-9 Kết cấu trục cam

1 – Đầu trục cam; 2 – Cổ trục cam; 3 – Các vấu cam; 4 – Cam lệch tâm bơm xăng; 5 –

Bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn

Trên trục cam có các vấu cam hút và xả cho mỗi xilanh Thời điểm đóng mở xupápphụ thuộc vào biên dạng cam Trục cam bao gồm các phần cam thải, cam nạp và các

cổ trục Ngoài ra trên một số động cơ trên trục cam còn có vấu cam dẫn động bơmxăng, bơm cao áp vv…Hình dạng và vị trí của cam phối khí quyết định bởi thứ tự làmviệc, góc độ phối khí và số kì của động cơ Cam có thể được chế tạo liền trục hoặc cóthể làm rời từng cái rồi lắp trên trục bằng then hoặc đai ốc

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như thép 15X, 15MH, 12XH hoặc thép cacbon có thành phần trung bình như thép 40 hoặc thép 45 Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trục cam, của ổ trục, của mặt đầu trục cam…) đều thấm than và tôi cứng

+ Cổ trục cam: Có hai loại đủ cổ và thiếu cổ Nếu số cổ trục là Z và số xilanh là i thì:

Số cổ loại đủ cổ là Z = (i + 1) thường dùng ở động cơ điêzen Số cổ loại trốn cổ Z = (i/

2 + 1) thường dùng ở động cơ xăng

Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50  60 HRC Nếu trục cam lắp luồnthì kích thước cổ phải còn lớn hơn các phần khác của trục cam

Các ổ trục cam được ép trên thân máy đều là ống thép có tráng hợp kim chịu màimòn như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm

Trục cam lắp theo kiểu đặt, phải dùng ổ hai nửa, một nửa đúc trên thân hay nắpxilanh, nửa kia làm thành nắp ổ rồi lắp lại bằng bulông hay gu giông, kết cấu này dùng

ở động cơ công suất lớn và một số động cơ có trục cam đặt trên nắp xilanh

+ Ổ chắn dọc trục:

Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máyhoặc nắp xylanh giãn nở) khiến cho khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răngnghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí, người taphải dùng ổ chắn dọc trục Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánhrăng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay phía sau bánh răng dẫnđộng Còn khi dùng bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào trên trục cam

vì trong trường hợp này, trục cam không chịu lực dọc trục và dù trục cam hay thânmáy có giãn nở khác nhau cũng không làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí nhưtrường hợp dùng bánh răng nghiêng và bánh răng côn

Hình 1-10 Kết cấu đầu trục cam

1 – Vỏ máy; 2 – Bulông hãm bích; 3 – Bích chắn; 4 – Trục cam; 5 – Vòng chắn; 6 - Ổ

đỡ trục cam; 7 – Đêm vênh; 8 – Bulông cố định bánh răng dẫn động; 9 – Then;

 0,3) mm Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt mặt con đội (hoặc mặtcam) khi đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam

Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, nên tránh đượchiện tượng cào xước

Loại con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu phân phối khí xupáp đặt.Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupáp bắt trên phần đầu của thân

Hình 1-11 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm

+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lò xo chặn, chốt và con lăn Lò xo chặn có tác dụngkhông cho con đội xoay Ngoài ra, còn có bulông bắt trong thân máy để con đội hoạtđộng đúng hướng

Hình 1-12 Kết cấu con đội con lăn.

Con lăn được nhiệt luyện để chịu mài mòn Cơ cấu con đội con lăn có tác dụng làmgiảm ma sát vì vậy làm giảm được mức tiêu nhiên liệu

+ Con đội thủy lực: Để tránh hiện tượng có khe hở nhiệt gây ra tiếng ồn và va đập,

trong các xe du lịch cao cấp người ta thường dùng loại con đội thủy lực Dùng loại conđội này sẽ không còn tồn tại khe hở nhiệt

Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn có một ưu điểm đặc biệt là có thể tự động thayđổi trị số thời gian tiết diện của cơ cấu phân phối khí Vì khi tốc độ động cơ tăng lên,

do khả năng rò rỉ dầu giảm đi, nên xupáp mở sớm hơn khi chạy với tốc độ này, điều đórất có lợi đối với quá trình nạp của động cơ

Dùng con đội thủy lực, tuy có nhiều ưu điểm như trên, nhưng điều cần đặc biệt chú

ý là con đội thủy lực làm việc tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dầubôi trơn Vì vậy dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực phải rất sạch và độ nhớt

ổn định, ít thay đổi

1.4.3 Đũa đẩy:

Nhiệm vụ: Đũa đẩy là chi tiết trung gian trong cơ cấu phân phối khí dẫn động gián

Hình 1-13 Các dạng đũa đẩy

Kết cấu: Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupáp treo thường là một thanh

thép nhỏ, dài, đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy Để giảm nhẹtrong lượng, đũa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng hai đầu hàn gắn với các đầu tiếpxúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con đội) hoặc mặt cầu lõm (đầu tiếp xúc với vít điềuchỉnh) Đôi khi cả hai đầu tiếp xúc của đũa đẩy đều là hình cầu

Vật liệu chế tạo: Đũa đẩy thường làm bằng thép cácbon thành phần trung bình, đầutiếp xúc làm bằng thép cácbon thành phần cácbon thấp, hàn gắn với đũa đẩy rồi tôi đạt

độ cứng HRC 50  60

1.4.4 Đòn bẩy:

Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực truyền động từ đũa đẩy hoặc trục cam để đóng mở xupáptheo đúng theo pha phân phối khí Đòn bẩy được gắn trên trục của nó Hoạt động củađòn bẩy nhờ vào đũa đẩy hoặc cam Nhờ có đòn bẩy xupáp đóng mở theo đúng phaphân phối khí

Kết cấu: Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh Sau khi điều chỉnh khe

hở nhiệt, vít này được hãm chặt bằng đai ốc Đầu tiếp xúc với đuôi xupáp thường cómặt tiếp xúc hình trụ được tôi cứng Nhưng cũng có khi dùng vít để khi mòn thay thếđược dễ dàng

Hình 1-14 Kết cấu đòn bẩy

Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôi trơn bằng dầu nhờn chứatrong phần rỗng của trục Ngoài ra trên đòn bẩy người ta còn khoan lỗ để dẫn dầu đếnbôi trơn mặt tiếp xúc với đuôi xupáp và mặt tiếp xúc của vít điều chỉnh

Vât liệu chế tạo: Đòn bẩy đựợc dập bằng thép cácbon thành phần cácbon trungbình

1.4.5 Xupáp:

Nhiệm vụ của xupáp là: Cho khí nạp vào buồng đốt và xả khí cháy ra ngoài vớithời gian ngắn trong một chu kì làm việc của piston Xupáp hoạt động được theo chiềuthẳng đứng nhờ vào ống dẫn hướng xupáp

Miệng xupáp được vát 300 hoặc 450 để được đóng kín với đế xupáp và dẫn nhiệttruyền qua xupáp khi xupáp đóng Xupáp được làm bằng thép chịu nhiệt vì xupáp nạpphải chịu nhiệt độ khoảng 4000C và xupáp xả phải chịu nhiệt độ 500 – 8000C

Kết cấu xupáp được chia làm 3 phần: Phần nấm, phần thân và phần đuôi Phần nấm

do chịu tác dụng của áp suất khí thể và chịu tác dụng của lực quán tính nên khi làmviệc chịu va đập lớn gây biến dạng Phần đuôi có nhiệm vụ định vị lò xo khi lắp ráp

Để tránh hao mòn thân máy và nắp xilanh người ta thường ép vào họng đường ống nạp

Để tránh hao mòn thân máy người ta dùng đế xupáp ép vào họng của đường ống

nạp và đường ống thải

Hình 1-13 Kết cấu đế xupáp

a) - Đế có mặt ngoài dạng hình trụ; b) - Đế mặt ngoài hình côn; c) - Đế lắp vào nắp

xilanh bằng ren; d) - Đế ép khi bị lỏng ra; e) - Đế có ren

Đế có mặt ngoài là mặt trụ có tiện rãnh để khi ép kim loại biến dạng vào rãnh giữchắc đế xupáp Có khi mặt ngoài là mặt côn Loại này có khi không ép sát đáy mà đểkhe hở nhỏ hơn 0,04mm để còn ép tiếp khi bị lỏng ra Có loại đế lắp vào thân máyhoặc nắp xilanh bằng ren Loại đế mà sau khi lắp phải cán bề mặt nắp máy để kim loạibiến dạng giữ chặt đế Loại này ít dùng

1.4.7 Ống dẫn hướng:

Để dễ sữa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở chỗ lắp xupáp,người ta lắp ống dẫn hướng trên các chi tiết máy này Xupáp được lắp vào ống dẫnhướng theo chế độ lắp lỏng

Ống dẫn hướng thường chế tạo bằng các loại gang hợp kim có tổ chức peclít.Trong một số động cơ cao tốc còn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kim đồng thanhnhôm Loại ống dẫn hướng này dẫn nhiệt rất tốt, khi thiếu dầu bôi trơn cũng khôngxảy ra hiện tượng kẹt xupáp

Hình 1-14 Kết cấu ống dẫn hướng

a) Ống dẫn hướng hình trụ; b) Ống dẫn hướng hình trụ có vai

b)

c)a)

e)

1.4.8 Lò xo xupáp:

Lò xo xupáp có nhiệm vụ giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp không cho khínén trong buồng đốt bị lọt ra ngoài Lò xo xupáp giữ cho các chi tiết làm việc củaxupáp nạp và xả theo sự điều khiển của các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi xupápchuyển động do đó đóng mở xupáp chính xác theo biên dạng cam

Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ởngoài Mỗi lò xo có độ cứng khác nhau Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêng củaxupáp khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao Lò xo xupáp thường được dùng là lò xo kínhay lò xo tác động kép Nó đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao

Hình 1-15 Kết cấu lò xo xupáp

a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lò xo hình côn

Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột Vì vậy vậtliệu chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A…

1.5 Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại:

Như chúng ta đã biết, ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của nền khoa họccông nghệ Các hãng sản xuất ôtô như KIA MOTORS, HONDA, TOYOTA, FORD…

đã lần lượt đưa ra nhiều sản phẩm với nhiều động cơ có những tính năng hiện đại Mộttrong những tính năng đó là việc áp dụng sự điều khiển tự động vào hệ thống phânphối khí trong động cơ Với sự điều khiển này sẽ làm thay đổi được góc phân phối khíphù hợp với từng dãi tốc độ của động cơ, đảm bảo được yêu cầu của cuộc sống đặt ranhư việc sử dụng động cơ có tính kinh tế cao, tiết kiệm được lượng nhiên liệu tối thiểukhi sử dụng Động cơ phải phát huy được hết công suất ở những dải tốc độ khác nhau.Ngoài ra động cơ khi làm việc cũng đảm bảo nhiều qui định về mức độ ô nhiễm môitrường của các quốc gia cũng như yêu cầu về kinh tế của người tiêu dùng Tuy cácbiện pháp tiến hành cải tiến của các hãng sản xuất khác nhau nhưng đều tìm cách điềukhiển và chế tạo các cơ cấu để dẫn động cơ cấu phối khí gần với giá trị tính toán lýthuyết lý tưởng

1.5.1 Sự khác nhau giữa cơ cấu phân phối khí hiện đại và cổ điển:

Ngoài những đặc điểm và cấu tạo giống cơ cấu phối khí cổ điển Cơ cấu phối khíhiện đại còn có những bộ phận đóng vai trò điều khiển thay đổi thời điểm đóng mở củaxupáp theo tốc độ của động cơ Nhờ đó mà cơ cấu phối khí hiện đại luôn luôn làm việc

ở điều kiện tối ưu nhất

Đối với một cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽ khác cơ cấu phối khí cổ điển ở những

bộ phận sau: Bộ cảm ứng tốc độ quay, cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểm đóng mởxupáp, hệ thống điều khiển điện tử

Bộ cảm ứng có nhiệm vụ giám sát sự thay đổi tốc độ quay của động cơ và truyềntín hiệu về bộ điều khiển điện tử

Cơ cấu thay đổi thời điểm đóng mở của xupáp có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bộđiều khiển điện tử và thực hiện theo những tín hiệu nhận được

Bộ điều khiển điện tử có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bộ cảm ứng, xử lí tín hiệu vàtruyền tín hiệu đến cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểm đóng mở của xupáp

1.5.2 Đặc điểm cơ cấu phân phối VTEC của hãng Honda:

Cụm từ VTEC (Variable Valve Timing and lift Electronic Control System) Cónghĩa là: Hệ thống điều chỉnh góc độ phối khí kết hợp với sự thay đổi qui luật nângcủa xupáp bằng điện tử

Đây là hệ thống đầu tiên trên thế giới sử dụng kết hợp giữa việc điều chỉnh góc độphối khí với sự thay đổi qui luật nâng của xupáp phù hợp với chế độ, tốc độ của động

cơ Nhờ đó nâng cao tính năng của động cơ

Với cách sử dụng cơ cấu cam đặc biệt đó cho phép động cơ mở rộng vùng làm việc

ở tốc độ thấp và cũng nhờ vậy phát huy tối đa công suất của động cơ Cơ cấu phối khíVTEC có hai kiểu sau:

DOHC VTEC: Cơ cấu phối khí điều khiển thời điểm gốc độ nâng của xupáp nạp vàthải bằng điện tử có hai trục cam dẫn động phía trên

SOHC VTEC: Cơ cấu phối khí điều khiển thời điểm gốc độ nâng của xupáp nạpbằng điện tử có một trục cam dẫn động phía trên

* Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối DOHC VTEC:

Ở số vòng quay thấp: Khi hoạt động ở số vòng quay thấp các piston thủy lực A và

B chưa hoạt động và ở vị trí như hình 1 – 16 Các đòn bẩy thứ nhất và thứ hai hoạtđộng riêng lẻ, lúc ấy vấu cam trung tâm ở giữa không tham gia vào hoạt động đóng

mở các xupáp ở chế độ này

VẤ U CAM DẪ N ĐỘ NG Ở TỐ C ĐỘ THẤ P

1

Hình1-16 Hoạt động DOHC-VTEC ở số vòng quay thấp

1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trunggian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ thấp

Ở số vòng quay cao: Khi hoạt động ở số vòng quay cao, dưới âp lực của dầu sẽ đẩypiston A dịch chuyển về bín phải theo hướng mũi tín trín hình Lăm cho đòn bẩy thứnhất, thứ hai vă đòn bẩy trung gian được nối với nhau thănh một khối chuyển độngthống nhất Tất cả câc đòn bẩy di chuyển bởi cam ở tốc độ cao Điều đó có nghĩa lăcâc xupâp được điều chỉnh thời điểm vă qui luật nđng khi hoạt động ở tốc độ cao

Hình 1-17 Hoạt động của DOHC-VTEC ở số vòng quay cao

1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trunggian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ cao

Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độcao của DOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 5300(vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát phải lớn hơn 600C.

* Nguyên lý làm việc cơ cấu phân phối SOHC VTEC:

Ở số vòng quay thấp: Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp đòn bẩy thứnhất và thứ hai hoạt động riêng lẻ, không được liên kết với nhau Lúc này các pistonthủy lực A và B chưa hoạt động và vấu cam ở giữa không tham gia vào chuyển độngđóng mở các xupáp

7 3

2 1

6 5

4

Hình 1-18 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay thấp

1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩythứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;

Ở số vòng quay cao: Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay cao, piston thuỷ lực dichuyển theo hướng mũi tên như trên hình 1 – 19 Kết quả là đòn bẩy thứ nhất, thứ hai

và đòn bẩy trung gian được nối cứng với nhau bởi hai pis ton thủy lực A và B thànhmột khối và chuyển động thống nhất Tất cả các đòn bẩy di chuyển bởi vấu cam trungtâm ở tốc độ cao, điều đó có nghĩa là tất cả các xupáp nạp được điều chỉnh thời điểmđóng mở và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ cao

Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độcao của SOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 4800(vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát là 600C

7 3

2 1

Hình 1-19 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay cao

1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩythứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;

Hệ thống điều khiển: Cơ cấu DOHC – VTEC và SOHC – VTEC được điều khiểnbởi các máy tính kiểm tra liên tục tình trạng và những thay đổi trạng thái làm việc củađộng cơ như tải trọng, nhiệt độ nước làm mát, số vòng quay động cơ, tốc độ của xe.Những tín hiệu này được truyền đến bộ vi xử lí để xử lí các tín hiệu rồi từ đó điềukhiển một cách chính xác hoạt động của cơ cấu phân phối khí của động cơ dưới mọiđiều kiện

1.5.3 Cơ cấu phân phối khí dùng hệ thống điều khiển xoay cam:

Bên cạnh hãng Toyota và hãng Ford thì hãng KIA MOTOR đã chú tâm cải tiến hệthông phân phối khí và đã cho ra đời nhiều thế hệ ôtô với tính năng hiện đại Trong đó

có hệ thống điều khiển xoay trục cam nạp hay gọi là hệ thống điều khiển CVVT Với

hệ thống này nhằm thay đổi góc phân phối khí của các xupáp phù hợp với từng dãi tốc

độ làm việc của động cơ được ra đời trong những năm gần đây CVVT là hệ thốngđiều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ làm việc của động cơ CVVT là cụm

từ viết tắt từ tiếng anh: Continusly Varaible Valve Timing (Thay đổi thời điểm phốikhí thông minh)

Đối với các động cơ thông thường thì có thời điểm phối khí là cố định và thườngđựơc tính theo điều kiện sử dụng của động cơ Vì nó được dẫn động trực tiếp từ trụckhuỷu đến cam thông qua cặp bánh răng hoặc xích Ngược lại, với các động cơ có hệthống CVVT thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện làm việc của động cơ

Hệ thống CVVT sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trụccam nạp, thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm phối khí tối ưu Hệ thốngnày có thể xoay trục cam một góc 400 tính theo góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm

phối khí tối ưu cho các chế độ hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ cảm biến

và điều khiển bằng ECU động cơ

Do đó hệ thống này được đánh giá rất cao vì nó cải thiện quá trình nạp và thải, tăngcông suất động cơ, tăng tính kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường

Việc sử dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và qui luật nâng của xupáp, làm cho

cơ cấu phối khí hiện đại luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu Điều đó đã làm cho động

cơ sử dụng cơ cấu phối khí hiện đại có suất tiêu hao nhiên liệu thấp, việc gia tốc thayđổi từ tốc độ thấp sang tốc độ cao xảy ra nhanh chóng, ít gây ô nhiễm và đạt công suấtcao Xe có sử dụng cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽ chạy êm dịu trong thành phố cũngnhư trên quốc lộ, dễ dàng chuyển từ tốc độ thấp sang tốc độ cao Tuy nhiên bên cạnhnhững ưu điểm đó thì cơ cấu phối khí hiện đại có nhược điểm là: Có nhiều chi tiết,cụm chi tiết, cần chế tạo với độ chính xác cao Hệ thông điều khiển phức tạp Việc bảoquản, sữa chữa khó khăn, giá thành cao

2 Khảo sát và tính toán hệ thống phân phối khí trong động cơ G4KA:

2.1 Giới thiệu động cơ G4KA:

Động cơ G4KA do hãng KIA MOTORS sản xuất, được lắp trên xe Carens.Cùngvới các trang thiết bị tiêu chuẩn là những cải tiến về các trang thiết bị nội, ngoại thấtlàm cho G4KA 2.0L có những tính năng vượt trội so với các dòng xe đương thời Vềngoại thất, gồm đèn phong cách với bốn đèn làm tăng thêm chất lượng chiếc sang, đènsương mù sám mờ lắp chìm mang lại tầm nhìn tốt hơn cho người điều khiển Bêntrong cabin, bảng điều khiển trung tâm cụm đồng hồ dễ nhìn thực tế, sử dụng vật liệucao cấp cùng với ánh sáng xanh của các nút điều khiển giúp người lái dễ dàng quan sátđảm bảo tính an toàn khi điều khiển xe Hệ thống phanh gồm phanh ABS bốnkênh,bốn cảm biến, phân bố lực phanh điện tư Sáu túi khí cùng dây đai an toàn đảmbảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách khi xảy ra va chạm…

Hơn hết xe được trang bị động cơ G4KA, một trong những động cơ có tính năngvượt trội so với những động cơ đương thời G4KA là động cơ xăng với 4 xilanh đượcđặt thẳng hàng, 16 xupáp Các xupáp đựợc dẫn động trực tiếp từ cam Cam được đặttrên nắp máy, gồm 2 trục cam dẫn động xupáp (CVVT) G4KA 2.0L tích hợp hệ thốngđiều khiển van biến thiên lưu lượng dầu OCV (Oil-Flow Control Valve) cho phép tối

ưu hóa thời gian, tiết kiệm được nhiên liệu

Bên cạnh đó động cơ còn tích hợp hệ thống cảm biến nhiệt độ dầu OTS (OilTemperature Sensor) và dùng hệ thống phun xăng điện tử theo chu kỳ Với những cảitiến này mang lại cho động cơ hoạt động tốt nhất ở mọi chế độ làm việc

Hình 2-1: Hình chiếu đứng động cơ G4KA.

1 – Bơm nước; 2- Bệ đở động cơ hình thang; 3 - Cạc te;

27 26

4 5 6 7

9 10 11

13 14

15 16 17 18

1 – Cácte; 2 - Lọc dầu bôi trơn; 3 – Ống dẫn hướng dầu bôi trơn; 4 - Trục khuỷu;

5 – Đĩa xích đầu trục khuỷu; 6 – Buly trục khuỷu; 7 – Xích dẫn động;

8 – Thanh truyền; 9 - Chốt piston; 10 – Xécmăng; 11 – Bánh xích dẫn động trục cam;

12 – Cánh xoay; 13 - Vỏ xoay trục cam; 14 - Trục cam; 15 – Xupáp;

16 – Đĩa chặn lò xo; 17 – Con đội; 18 – Lò xo xupáp; 19 - Ống dẫn hướng;

20 - Đế xupáp; 21 – Xilanh; 22 - Phớt chắn dầu; 23 – Đuôi trục khuỷu;

24 - Bạc lót; 25 – Đai ốc bắt chặt cácte và than máy; 26 - Chốt khuỷu;

27 - Cổ trục khuỷu

Bảng 2 - Thông số động cơ:

2.1.1 Khối xy lanh đúc bằng hợp kim nhôm:

Khối xy lanh đựoc đúc bằng hợp kim nhôm thường dùng phổ biến nhất

Al – Si,do đó có công thức AlSi12CuMg1Mn0,6Ni1Đ gồm 12%Si; 2%Cu;

0,1%Mg;1%Ni;0,6%Ni; 1Đ; còn lại là Al; Đ chỉ hợp kim nhôm được đúc và độ bền và

độ dẽo (σ = 180 MPa; δ = 8% )

Khối xy lanh có khoảng không gian bao quanh xy lanh để nước chuyển động làm giảm nhiệt độ cho động cơ và tăng cương các gân trong máy, khối xy lanh đãm bảo độ cứng vững và sức bền khi làm việc của động cơ

Khi khối xy lanh thay đổi bằng vật liệu hợp kim nhôm làm cho hợp kim nhôm

có thể giảm nhẹ hơn 45% so với khối xy lanh đúc bằng gang do đó hiệu suất nhiên liệutăng lên Trong xy lanh cho thấy hình dạng, kết cấu của áo nước được thiết kế liền mộtkhối, dẫn tới hiệu qủa của nước chuyển động trong ao nước làm giảm nhiệt độ động cơđến mức tối thiểu và phải đúng lúc

Lót xy lanh là một chi tiết máy có dạng ống được lót vào than máy nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ than máy, do đó kết cấu than máy phụ thuộc vào kiểu lót rất nhiều vào kiểu lót xy lanh Trong động cơ này dùng ống lót xy lanh ướt lắp vào thân máy để mặt ngoài của lót xy lanh trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát, mặt trong của lót xy lanh được gia công rất chính xác và mài bóng được gọi là gương xy lanh

Lót xy lanh được chế tạo từ hợp kim thép Crôm – nitơ hóa đạt độ cứng 60 ÷ 62HRC, đạt độ bền 1000 ÷ 2000 MN/m2

2.2.Hệ thống nạp, thải trong động cơ G4KA:

Công nhận rằng công suất của động cơ phụ thuộc rất lớn vào khối lượng và thànhphần khí nạp Rõ ràng rằng lượng không khí đi vào xilanh trong quá trình nạp sẽ phụthuộc vào việc xilanh của động cơ được thải sạch ở mức độ nào đó trong chu trình

12 Dung tích thùng chứa nhiên liệu 55 Lit

trước Trong chu trình làm việc của động cơ đốt trong cần thải sạch sản vật cháy củachu trình trước ra khoải xi lanh để nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ Hai quátrình nạp và thải liên quan với nhau Vì vậy kết cấu của hệ thống nạp thải phải thiết kếsao cho động cơ làm việc với hiệu quả cao nhất.

Các quá trình trao đổi khí không chỉ có quan hệ với nhau mà việc tạo hướngchuyển động của mồi mới khí nạp trong thời gian nạp ở xilanh động cơ phụ thuộc vàoviệc phân bố các xupáp trên nắp xilanh Đây là một trong những yếu tố cơ bản có khảnăng cải thiện việc tạo thành hỗn hợp và đôt cháy

Để trao đổi khí tốt hơn xupáp nạp cần được mở sớm khi píttông đến điểm chếttrên còn xupáp xả cần đóng muộn sau ĐCT

Như vậy theo những nhận định trên, các hệ thống nạp và thải của động cơ ảnhhưởng trực tiếp đến hệ thống phân phối khí của động cơ như: Thời gian đóng mở cácxupáp, kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí cũng như việc bố trí cácxupáp…Vì vậy khi phân tích đặc điểm các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí chúng tacần phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống và nạp thải trong động cơ

2.2.1 Đặc điểm hệ thống nạp trong động cơ G4KA:

Theo nguyên lý động cơ đốt trong, lượng môi chất nạp vào xi lanh trong mỗi chutrình động cơ bốn kỳ phụ thuộc nhiều nhất vào độ chênh áp suất của môi chất trướcxupáp nạp (pk) và áp suất môi chất trong xilanh (pa) Suốt kỳ nạp áp suất trong xi lanhđều thấp hơn pk Sự chênh áp ấy tạo nên dòng chảy của môi chất mới đi vào xilanh quaxupáp nạp, nó ảnh hưởng đến trợ lực của xupáp nạp đối với dòng chảy

Hệ số nạp v là một trong những thông số đặc trưng cơ bản của động cơ trongquá trình trao đổi môi chất Đó là tỷ số giữa lượng môi chất mới thực tế nạp vào xilanh

ở đầu quá trình nén khi đã đóng các cửa nạp và cửa thải so với lượng môi chất mớitheo lý thuyết có thể nạp đầy vào thể tích công tác của xilanh ở điều kiện nhiệt độ và

áp suất của môi chất trước xupáp nạp Ảnh hưởng đến hệ số nạp có rất nhiều yếu tốnhư: Tỷ số nén, áp suất cuối quá trình nạp, kết cấu đường ống nạp…

Sức cản của đường nạp: Tổn thất áp suất khi nạp là p a p0  p a Tổn thất p a

càng lớn thì áp suất pa càng nhỏ và do đó mật độ mồi mới khí nạp trong xilanh và hệ sốkhí nạp càng nhỏ Tổn thất của đường nạp có thể tính theo công thức:

2 ).

Một trong những biện pháp làm tăng hệ số nạp là bố trí bốn xupáp cho mỗi xilanhđộng cơ Sức cản của hệ thống nạp phụ thuộc đáng kể vào chỗ ngặt, co thắt và độnhám bề mặt của xupáp.

Trong hệ thống nạp của động cơ, xupáp nạp là nơi có tiết diện lưu thông nhỏ nhấtnên trở thành bộ phận quan trọng nhất của lực cản đường nạp Tăng đường kính xupáp

sẽ mở rộng tiết diện lưu thông qua xupáp, nhưng lại bị hạn chế bởi vị trí và cấu tạo củaxupáp Việc tăng hành trình cực đại, tăng tốc độ đóng mở các xupáp, tăng thời giangiữ xupáp ở vị trí mở lớn nhất, đều làm tăng khả năng lưu thông qua xupáp Thếnhưng những vấn đề trên đều bị giới hạn bởi phụ tải động do lực quán tính của cơ cấuphân phối khí tạo ra Mặt khác khi xupáp đã mở hết hành trình khoảng cách từ mépnấm đến thành cũng gây ảnh hưởng đến lực cản của dòng chảy Khoảng cách trên nếunhỏ sẽ làm giảm hiệu suất lưu thông của tiết diện sát thành xilanh và làm tăng lực cản.Ngoài ra trong quá trình nạp của động cơ, sóng áp suất trong đường nạp cũng ảnhhưởng rất nhiều đến việc nạp đầy môi chất mới vào xilanh Các sóng này được truyềnqua lại trong đường ống nạp tạo nên hiệu ứng động của dao động áp suất Nếu sóngnén được truyền đến khu xupáp mà xupáp chưa đóng sẽ làm tăng áp suất ở khu vựctrước xupáp và làm tăng số nạp Khi tốc độ động cơ tăng thì vận tốc dòng khí lưuthông qua xupáp nạp cũng tăng theo Sự dao động của dòng khí nạp phụ thuộc vào sựđóng mở xupáp nạp

Hình 2-3: Sơ đồ hệ thống nạp không khí động cơ G4KA

1- Buồng cộng hưởng; 2 - Ống lấy gió ngoài; 3 – Lọc gió; 4 – Buồng cộng hưởng; 5 –

Cổ nạp; 6 – Cơ cấu đóng mở van xoáy lốc khí nạp; 7 – Cơ cấu đóng mở van biến thiênđường nạp; 8 – Van điện từ biến thiên đường nạp; 9 – Van điện từ xoáy lốc khí nạp; 10

– Buồng chân không; 11 – Cụm bướm ga

* Chức năng của hệ thống biến thiên đường nạp:

Hệ thống biến thiên đường nạp làm tăng mô-men cho động cơ từ dãi tốc độ thấp

đến cao Để làm tăng hiệu suất trong quá trình nạp Điều này làm cho động cơ đạt

được mômen cao hơn ở mọi dãi tốc

+ Tác dụng của quá trình nạp môi chất theo quán tính:

Sự dao động của dòng khí trong cổ nạp phụ thuộc vào sự đóng mở của xupáp nạp.Khi xupáp nạp đóng, không khí bị nén lại gần phía xupáp nạp do lực quán tính Điềunày làm tạo ra một sóng áp suất của khí nạp dội ngựợc về bề mặt cánh bướm ga vàđồng thời sau đó ngược lại sóng áp suất này cũng dội ngược lại về phía xupáp nạp đếnkhi nó điền đầy vào buồng tích áp Việc thay đổi chiều dài đường ống nạp là để làmcho áp suất của dòng khí nạp quay về phía xupáp nạp đúng vào kỳ nạp của động cơ

Từ đó cải thiện được lượng khí nạp mới vào trong xilanh và làm tăng mômen xoắn củađộng cơ

+ Khoảng tác động của đường nạp (cổ nạp):

Khoảng tác động cổ nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp.Với sự đóng mở củavan biến thiên đường nạp để thay đổi khoảng tác động chiều dài đường nạp làm chodòng sóng áp suất khí nạp luôn ở trạng thái sẵn sàng nạp

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống biến thiên đường nạp:

- Cấu tạo gồm: Van điện từ, van biến thiên đường nạp, cơ cấu điều khiển và buồngchân không

- Nguyên lý làm việc của hệ thống:

Khi tốc độ động cơ nhỏ hơn 4.600 (vòng/phút) - Van biến thiên đường nạp đóng

Áp suất chân không trong cổ nạp được dùng để điều khiển thông qua hoạt động củavan điện từ để đóng van biến thiên đường nạp Ở điều kiện này, khoảng tác động củađường nạp là từ xupáp hút đến buồng tích áp Lúc này đường ống nạp dài ra, với tácdụng của lực quán tính khí nạp, lượng không khí nạp được tăng lên, mô-men xoắn củađộng cơ cũng tăng lên ở vòng quay từ thấp đến trung bình

Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ nhỏ

1 – Buồng tích áp; 2 – Van biến thiên đường nạp đóng.

Khi tốc độ động cơ ở 4.600 (vòng/phút) hoặc cao hơn - Van biến thiên đường nạp

mở Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồngtích áp Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn lạilàm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mô-men xoắn của động cơ cũng tăng lêntheo ở tốc độ cao

1

2

Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ cao

1 – Buồng tích áp; 2 – Van biến thiên đường nạp mở

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống xoáy lốc khí nạp:

Chức năng của van xoáy lốc khí nạp là làm giảm sự phát xạ ô nhiễm khí xả lúc

động cơ còn nguội Khi động cơ còn nguội, van xoáy lốc khí nạp đóng lại làm hẹp

miệng cửa nạp để tăng tốc độ của dòng khí nạp Làm cho sự hoà trộn hỗn hợp nhiên liệu được tốt hơn Ngoài ra, nó còn tạo được lực xoáy lốc bên trong buồng đốt

khí-để làm tơi hỗn hợp khí nhiên liệu Điều này làm giảm được sự phát xạ ô nhiễm khí xả

2

3

1

Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xoáy lốc khí nạp

1 - Dòng khí bị xoáy; 2 – Van xoáy lốc khí nạp; 3 – Buồng đốt

2.2.2 Đặc điểm hệ thống thải trong động cơ G4KA:

Hệ thống thải trong động cơ có nhiệm vụ thải sạch khí cháy ra ngoài qua đó nạpđầy môi chất mới vào trong xilanh động cơ Bên cạnh đó hệ thống xả của động cơcũng cần đảm bảo cho việc khí xả thoát ra ngoài môi trường ít gây ô nhiễm môitrường Thỏa mãn điều kiện này, kết cấu các chi tiết của cơ cấu phân phối khí cần phảiphù hợp Vì vậy khi phân tích hệ thống phối khí cần phân tích hệ thống xả của độngcơ

Sản vật cháy chứa đầy thể tích buồng cháy với áp suất pr > pthải (áp suất khí trongđường thải) tạo ra sự chênh áp Độ chênh áp này phụ thuộc vào hệ số cản, tốc độ dòngkhí qua xupáp thải và phụ thuộc vào trở lực của bản thân đường thải

Xupáp thải thường đóng sau điểm chết trên nhằm làm tăng thêm giá trị “tiết diệnthời gian” mở cửa thải đồng thời để tận dụng độ chênh áp giữa pr và áp suất trongđường thải cùng với quán tính của dòng khí thải tiếp tục thải sạch khí sót ra ngoài làmtăng hiệu quả cho động cơ

Ngoài ra hệ thống phải đảm bảo cho khí thải ra môi trường bên ngoài ít gây ra ônhiễm môi trường, giảm tiếng ồn

Để đảm bảo các yêu cầu trên, cổ góp thải của hệ thống thải trong động cơ G4KAđược chế tạo bằng vật liệu inox Với vật liệu này làm tản nhiệt nhanh trên đường thảihiện đại hơn các động cơ khác cổ góp được chế tạo bằng gang

Trong quá trình cháy trong động cơ, đã sản sinh ra các chất độc hại, gây ảnh hưởngkhông nhỏ đến ô nhiễm môi trường Khí cháy từ xilanh động cơ đi ra môi trường,ngoài các sản vật cháy hoàn toàn như CO2, H2O, N2 còn chứa các sản vật chưa đượccháy hoàn toàn Đầu tiên là ôxit cácbon CO được hình thành khí nhiên liệu cháy trongđiều kiện thiếu ôxy Dưới tác động của nhiệt độ cao CO được ôxy hóa thành CO2 ÔxitNitơ được tạo thành ở vùng sản phẩm cháy sau màng lửa, lượng này tăng nhanh khinhiệt độ tăng Khi đi ra hệ thống xả hoặc ngoài khí quyển chúng được ôxy hóa mộtphần thành NO2 Ngoài các thành phần độc hại trên, trong sản phẩm cháy còn cónhững chất độc hại khác như: Muội than, cacburhydro, andehyd…Với những chất nàykhông những gây nên ô nhiễm mà còn dễ gây nên ung thư đối với con người

Hình 2-7:Hệ thống thải động cơ G4KA.

1 – Ống góp thải; 2 - Cảm biến ôxy; 3 - Ống dẫn phía trước;

4 – Bộ chuyển đổi khí xả; 5 - Ống giảm thanh chínhĐảm bảo điều này hệ thống thải trong động cơ còn lắp hệ thống giảm âm, bộ phậnxúc tác khí xả Khí xả khi đi qua lớp xúc tác của katalizator, làm tăng tốc quá trìnhphản ứng oxy hóa hoặc hoàn nguyên Để cho việc xúc tác xảy ra sử dụng các kim loạikhác nhau như platin, đồng, nikel…Để trung hòa NOx ở katalizator có môi trườnghoàn nguyên, tức là liên kết hóa học oxy có ở khí xả Các chất này khi đi qua bộ phậnxúc tác khí xả sẽ bị khử nhờ ôxi hóa hoặc làm giảm bớt đi nồng độ của chúng trướckhi ra môi trường bên ngoài Tuy nhiên khi sử dụng bộ xúc tác khí xả thường bị đóngmuội than

2.3 hệ thống điều khiển phân phối khí thông minh CVVT (ContinuouslyVarible Valve timing) trong động cơ G4KA:

Hệ thống phân phối khí của động cơ G4KA được dùng là xupáp treo Gồm 2 trụccam dẫn động trực tiếp xupáp (cam nạp và cam thải) Trục cam dẫn động xupáp đượcđặt trên nắp máy Ở đầu mỗi trục cam được lắp các bánh xích dẫn động Các bánh xíchtrục cam được dẫn động bằng xích Để thuận tiện cho việc căng xích, ở hệ thống phânphối khí của động cơ được lắp bộ tự động căng xích bằng thủy lực

Mỗi xilanh của động cơ được bố trí bốn xupáp trên đỉnh buồng đốt (2 xupáp nạp và

2 xupáp thải) Các xupáp khác tên được đặt nghiêng và góc giữa chúng là 390 Cácđường ống nạp thải của động cơ được bố trí sang 2 bên của động cơ

Để cơ cấu phân phối khí làm việc đạt hiệu suất cao ở mọi dãi tốc độ Ở đầu trụccam nạp còn lắp thêm bộ phận xoay cam nhằm đáp ứng được các pha phân phối củaxupáp phù hợp với tốc độ hoạt động cơ

2.3.1 Cơ c ấu dẫn động trục cam:

Hình 2-8: Hệ thống dẫn động trục cam.

1 – Lò xo vấu hãm; 2 - Vấu hãm;3 – Piston; 4 – Lò xo; 5 – Van bi;

6 – Đĩa xích dẫn động trục cam nạp; 7 – Đĩa xích dẫn động trục cam thải;

8 - Bộ căn xích; 9 – Đĩa xích chủ động ;10 – Đĩa xích chủ động dẫn động bơm ;

11 –xích dẫn động; 12 cần căng xích

Trong động cơ G4KA trục cam được bố trí phía trên nắp xi lanh và dây xích dùng để dẫn động trục cam thường là loại xích răng cao tốc làm bằng thép hợp kim có sức bền rất cao khi chuyển động gây ra tiếng động ở mức thấp nhất Khi xích ăn khớp

dễ bị rung động và sau một thời gian sử dụng xích thường bị rão gây ra tiếng ồn và sai lệch pha phân phối khí do đó phải tăng cường sức bền cho sên cam để làm việc đạt hiệu qủa tốt nhất Dùng hệ thống điều tiết thời điểm mở xupáp đúng lúc sao cho

momen đạt giá trị nhỏ nhất hoặc tốc độ trung bình và hiệu suất nhiên liệu tăng lên

Bánh răng dẫn động xích được lắp ở đầu trục khuỷu Phía đầu trục khuỷu có biên độ dao động xoắn lớn vì vậy khi lắp theo kiểu này làm cho hệ thống phân phối khí chịu dao dộng xoắn làm sai lệch pha phân phối và chịu tải trọng phụ do dao động

đó gây nên Ngoài ra khi trục cam bị ảnh hưởng của dao động xoắn thì góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm cũng bị ảnh hưởng Tuy vậy khi lắp bánh răng ở đuôi trục khuỷu sẽ làm cho kết cấu dẫn động trở nên phức tạp

* Nguyên lý làm việc của bộ căng xích: Khi động cơ bắt đầu hoạt động, xíchdẫn động làm việc và căng theo Trong quá trình hoạt động lâu dài các mắt xích sẽ bịmòn làm cho độ chùng của xích tăng lên vượt quá giới hạn cho phép Khi xích chùng

đến giới hạn đó dầu có áp suất cao được đưa vào qua van bi Dưới áp lực dầu, piston bị

ép về phía bên trái đẩy thanh dẫn hướng xích đi theo và xích được căng ra Trên piston

có khía rãnh, các khía rãnh này ăn khớp với rãnh trên chốt hãm Nhờ đó piston sẽ đượcgiữ lại tại vị trí có độ chùng cho phép khi áp lực dầu không còn tác dụng Muốn chopiston trở lại vị trí ban đầu ta nới lỏng chốt hãm cho piston trượt trên các rãnh của chốthãm nhờ vào lực lò xo

2.3.2 Sơ đồ bố trí xupáp và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí:

Cơ cấu phân phối khí của động cơ dùng xupáp treo Với kiểu bố trí này làm chobuồng cháy động cơ gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ nên giảm được tổn thất nhiệt.Khả năng chống kích nổ được cải thiện nhiều Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treolàm cho đường thải và đường nạp thanh thoát hơn làm cho sức cản khí động giảm nhỏ.Mỗi xilanh của động cơ được bố trí bởi 4 xupáp (2 hút, 2 xả) làm tăng diện tích tiếtdiện lưu thông và giảm được đường kính nấm xupáp, khiến cho các xupáp không bịquá nóng và tăng được sức bền Các xupáp được bố trí thành 2 dãy (một dãy xupápnạp và một dãy xupáp thải) Các đường ống nạp và ống thải bố trí về hai phía Theocách bố trí này trong động cơ xupáp được đặt nghiêng đi một góc 19,50 so với đườngtâm xilanh do đó dễ dàng bố trí đường thải và đường nạp trong nắp xilanh Tuy nhiênphương án này lại làm cho việc dẫn động xupáp trở nên phức tạp nhiều Để khắc phụcnhược điểm này ở động cơ G4KA dùng hai trục cam (cam nạp và cam thải) để dẫnđộng trực tiếp xupáp

* Nguyên lý làm việc: Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí được chia làm haiquá trình cơ bản sau: Quá trình vấu cam đẩy mở xupáp và quá trình lò xo giãn đóngkín xupáp

Hình 2-9: Sơ đồ bố trí xupáp.

1 – Ống dẫn hướng; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa chặn lò xo; 4 – Con đội; 5 Xupáp;

6 – Trục cam; 7 – Bu lông cố định bánh răng cam; 8 – Cánh xoay;

9 – Đĩa xích dẫn động trục cam; 10 – Xích dẫn động trục cam; 11 – Xéc măng; 12 –

Piston; 13 – Đế xupáp; 14 – Vấu cam nạp; 15 – Đế chặn lò xo dưới;

16 – Đường ống nạp; 17 – Đường ống thải; 18 – Vấu cam thải ; 19 - Nắp cổ trục cam Quá trình vấu cam đóng mở xupáp: Động cơ làm việc làm trục khuỷu quay làm chođĩa xích dẫn động cơ câu phân phối khí lắp ở đầu trục khuỷu thong qua xích dẫn độngtrung gian (10) làm cho đĩa xích (9) lắp ở đầu trục cam làm cho trục cam đống mởxupáp quay theo Vấu cam tiếp xúc với con đội (4) ép lò xo (2) nén lại và đòng thờixupáp chuyển đi xuống mở cửa nạp khi đó nạp môi chất mới vào buồng đốt Cửa thảithực hiện quá trình thải khí cháy ra ngoài môi trường

Quá trình lò xo giãn đóng kín xupáp: Khí trục cam quay dẫn tới vấu cam di chuyểncho đến khí đỉnh của vấu cam vượt qua đường tâm con đội lúc này con đội (4) cùngvới các móng hãm đẩy xupáp tịnh tiến về ban đầu thực hiện quá trình đóng kin xupáp.Như vậy thực hiện chu kỳ liên tục

2.3.3 Kết cấu xupáp:

vật liệu chế tạo xupáp là các thép hợp kim chịu nhiệt tốt như 40X Với lớp hợp kim

này làm cho xupáp ít mòn và chống được gỉ của mặt nấm xupáp thải

Xupáp là chi tiết trực tiếp cho dòng khí nạp vào buồng đốt và thải khí cháy ra ngoàivới một thời gian ngắn trong một chu kì làm việc của pittông Trong quá trình làm việcxupáp chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt

Về tải trọng cơ học: Nấm xupáp chịu áp suất khí thể từ 0,6  1,5 MN/m2 và chịutác động của lực quán tính nên khi làm việc luôn bị va đập mạnh với đế xupáp nên rất

dễ gây biến dạng

Về tải trọng nhiệt: Xupáp thải làm việc trực tiếp với khí thải có nhiệt độ khoảng

1000  1200 0C và với tốc độ dòng khí vào cỡ 400  600 (m/s), xupáp thải thườngquá nóng và bị xâm thực Xupáp nạp nhờ dòng khí nạp làm mát nên chịu nhiệt nhỏhơn xupáp xả

Kết cấu của xupáp gồm 3 phần chính: Phần nấm xupáp, thân xupáp và phần đuôi

Hình 2-10: Kết cấu xupáp nạp và thải

* Phần nấm:

Kết cấu của nấm xupáp chẳng những có ảnh hưởng quyết định đến giá thành chếtạo xupáp mà còn ảnh hưởng đến độ bền, trọng lượng và tình trạng của dòng khí lưuđộng qua họng đế xupáp nữa Nấm xupáp nạp và xupáp xả của động cơ G4KA được

sử dụng là loại nấm bằng Ưu điểm của loại này là đơn giản dễ chế tạo

Mặt làm việc quan trọng của phần nấm là mặt côn, có góc độ  450 Điều nàyvừa đảm bảo được độ bền của nấm, vừa đảm bảo tiết diện lưu thông khi mở xupáp và

vừa đảm bảo dòng khí lưu động dễ dàng Góc  này càng nhỏ thì tiết diện lưu thôngcàng lớn Tuy nhiên nếu  càng nhỏ thì mặt nấm càng mỏng, độ cứng vững của mặtnấm càng kém do đó dễ bị cong vênh, tiếp xúc không kín khít với đế xupáp.

Đôi khi góc của mặt côn trên nấm xupáp còn làm nhỏ hơn góc của mặt côn trên đếxupáp từ (0,5  10) để xupáp có thể tiếp xúc với đế theo vòng tròn ở mép ngoài củamặt côn Làm như vậy có thể đảm bảo tiếp xúc được kín khít dù mặt nấm có bị biếndạng nhỏ

Chiều rộng của mặt côn trên nấm xupáp nạp và thải b = 2 (mm)

Đường kính của nấm xupáp nạp xn = 35 (mm)

Đường kính của nấm xupáp thải xt = 30 (mm)

Chiều dày của nấm xupáp nạp bằng (0,08 0,12) Xn = 0,114.35 = 4 (mm).Chiều dày của nấm xupáp thải bằng (0,08 0,12) Xt = 0,12.30 = 4 (mm)

* Phần thân xupáp:

Thân xupáp có đường kính thích đáng để dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt và chịu đượclực nghiêng khi xupáp đóng mở Để giảm nhiệt độ cho xupáp người ta có xu hướngtăng đường kính của thân xupáp và kéo dài ống dẫn hướng đến gần nấm xupáp Nhưng

do phải đảm bảo tiết diện lưu thông và gọn nhẹ nên thân xupáp cũng không thể làmquá lớn Vì hệ thống phân phối khí của động cơ đang khảo sát, xupáp được dẫn độngtrực tiếp từ cam do đó xupáp chịu lực ngang lớn nên đường kính thân xupáp lớn.Thân xupáp nạp và thải có dạng hình trụ dài Chỗ chuyển tiếp giữa thân và nấm cógóc lượn

Đường kính thân xupáp nạp: dtn = 5,5 (mm)

Đường kính thân xupáp xả: dtx = 5,5 (mm)

Chiều dài của thân xupáp tùy thuộc vào cách bố trí xupáp Nó thường thay đổitrong phạm vi khá lớn lt = (2,5 3,5).X Chiều dài của thân xupáp cần lựa chọn đủ đểlắp ống dẫn hướng và lò xo xupáp

Chiều dài thân của xupáp nạp: ltn = 79,78 (mm)

Chiều dài thân của xupáp thải: ltt = 81,72 (mm)

Đế chặn lò xo phía trên được lắp với xupáp bằng 2 móng hãm hình côn lắp vàođoạn có đường kính nhỏ trên đuôi Mặt phía ngoài của móng hãm ăn khớp với mặt côncủa lỗ đĩa lò xo

Móng hãm được chế tạo dạng hình côn

Rãnh ở phần đuôi có chiều dài l = 2,5 (mm)

Kiểu lắp dùng móng hãm có ưu điểm lớn là không gây nên ứng suất tập trung trênđuôi xupáp Tuy vậy việc gia công móng hãm rất khó khăn

2.3.4 Đế xupáp:

Cơ cấu phân phối khí của động cơ đang khảo sát dùng xupáp treo, đường thải vàđường nạp bố trí trong nắp xilanh Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xi lanh khichịu lực va đạp của xupáp, người ta dùng đế xupáp ép vào họng đường thải và đườngnạp Vì thân máy và nắp xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm nên đế xupáp được

ép cho cả đường nạp và đường thải

Kết cấu của đế xupáp rất đơn giản Mặt ngoài của đế là hình trụ trên có vát mặt côn

để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp Đế được chế tạo bằng thép hợp kim chịu màimòn

Mặt côn của đế xupáp nạp và thải 450

Chiều cao đế xupáp nạp hn = 7,5 (mm)

Chiều cao của đế xupáp thải ht = 7,4 (mm)

hướng theo chế độ lắp lỏng Khe hở giữa ống dẫn hướng và thân xupáp phụ thuộc vàođường kính thân xupáp.

Khe hở giữa thân xupáp nạp và ống dẫn hướng (0,024  0,069) (mm)

Chiều dày ống thường vào khoảng 3 (mm) Chiều dài ống dẫn hướng phụ thuộcvào đường kính và chiều dài thân xupáp và có trị số vào khoảng (1,75  2,5) X với X

là đường kính nấm xupáp

Chiều dài ống dẫn hướng đối với xupáp nạp: ln = 2.35 = 70 (mm)

Chiều dài ống dẫn hướng đối với xupáp thải: lt = 2.30 = 60 (mm)

Đường kính trong của ống dẫn hướng: d = 5,509 (mm)

Hình 2-13 Kết cấu ống dẫn hướng

a) - Ống dẫn hướng xupáp nạp; b) - Ống dẫn hướng xupáp thải

Để bôi trơn ống dẫn hướng và thân xupáp dùng phương pháp hứng dầu từ phía trục cam Tuy nhiên cũng không cần bôi trơn nhiều vì dầu có thể vào buồng cháy dọc theo đường thân xupáp xuống nấm gây hiện tượng kết muội

Một đầu của ống dẫn hướng được vát côn để việc lắp ghép được dễ dàng

2.3.6 Lò xo xupáp:

Lò xo xupáp dùng để đóng kín xupáp trên đế xupáp và đảm bảo xupáp chuyểnđộng theo đúng qui luật của cam phân phối khí, do đó trong quá trình mở đóng xupápkhông có hiện tượng va đập trên mặt cam

Lò xo chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ và chịu dao động

Kết cấu lò xo dạng hình trụ Bước xoắn trên cùng của lò xo có đường kính nhỏ hơn

so với các vòng còn lại của lò xo Sự chênh lệch này có kích thướt A = 1,95 (mm)

dễ bị cộng hưởng, sinh va đập với mặt cam.

Bước xoắn của lò xo được quấn giống nhau trên toàn bộ chiều dài của lò xo

Lò xo xupáp làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột Vì vậyvật liệu chế tạo lò xo thường dùng dây thép có đường kính 3 (mm)

Đường kính lớn nhất của lò xo dl = 20 (mm)

Đường kính nhỏ nhất của lò xo dn = 16,23 (mm)

2.3.7 Kết cấu con đội:

Con đội là chi tiết máy truyền lực trung gian Kết cấu của con đội gồm hai phần:phần dẫn hướng (thân con đội) và phần mặt tiếp xúc

Động cơ Duratec sử dụng loại con đội hình trụ Khi dùng con đội laọi này thì dạngcam phân phối khí phải là cam lồi Đường kính mặt tiếp xúc với cam phải có đườngkính lớn để tránh hiện tượng kẹt

Loại con đội này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và dễ chế tạo Đường kính thân conđội có kích thướt bằng đường kính mặt tiếp xúc

Mặt tiếp xúc giữa con đội thường không phải là mặt phẳng mà là mặt cong cóđường kính khá lớn nên khó nhận ra Làm như vậy để tránh hiện tượng mòn vẹt conđội khi mà đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam

Ngoài ra để thân con đội và mặt nấm mòn đều ta thường lắp con đội lệch với cammột khoảng e = 1 – 3 (mm) Như thế trong quá trình làm việc con đội vừa tịnh tiến vừa

có thể xoay quanh trục của nó

Động cơ G4KA có cơ cấu phân phối khí cam dẫn động trực tiếp xupáp nên con đội

có đường kính lớn để lồng lò xo vào bên trong con đội

Đường kính đáy và chiều dài thân của con đội của xupáp nạp và xupáp thải nhưnhau

Đường kính thân con đội d = 31 (mm)

Chiều dài thân con đội l = 27,5 (mm)

Bề dày tiếp xúc với xupáp nạp b = 3,302 (mm)

Bề dày tiếp xúc với xupáp thải b = 3,30 (mm)

Hình 2-15: Kết cấu con đội

a) - Con đội xupáp nạp; b) - Con đội xupáp thải

2.3.8 Kết cấu trục cam:

Trục cam dẫn động trực tiếp xupáp Trong động cơ khảo sát gồm 2 trục cam: Trênmỗi trục cam có các cam nạp và cam thải Trên các trục cam có cam nạp dẫn độngxupáp nạp và cam thải dẫn động xupáp thải riêng biệt, và các cổ trục Ở đầu mỗi trụccam có gắn các bánh răng dẫn động trục cam Để giảm bớt độ trượt giữa bánh răng dẫnđộng cam với cam người ta còn lắp thêm vòng đệm ma sát

Trục cam chịu hầu hết các lực của cơ cấu phân phối khí như: lực lò xo xupáp, lựcquán tính con đội, lực khí thể bắt đầu thải, chịu mài mòn, Vì vậy đòi hỏi trục camphải có độ cứng vững, độ bền tốt

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép có thành phần cácbon thấp Các mặt làmviệc của cam được thấm than và tôi cứng để giảm sự mài mòn

Cam chế tạo cần phải có độ đồng tâm cao Sai lệch độ đồng tâm cho phép lớn nhất là0,03 (mm)

Chiều dài các trục cam đều bằng nhau: L = 431 (mm)

Đường kính cổ trục cam dc = 25 (mm)