Bài giảng cấu tạo ĐCĐT - Đại học - CHương 4 cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp Hệ thống VVTL-I.4.5.4.. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp Hệ thống VVTL-I.. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp Hệ thống VVTL-I.. Cơ cấu điều khiển

Trang 1

Khổng Văn Nguyên

Trang 2

Chương VII Chương VI Chương V Chương IV

Chương II Chương III Chương I

Trang 3

4.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại hệ thống phối khí.

4.4 HÖ thèng ®iÒu khiÓn VVT-i

4.5.5 Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).4.5.4 Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).

4.5.3 Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).

4.5 Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).

Trang 4

4.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại hệ thống phối khí.

 Đóng mở đúng thời điểm quy định

 Đảm bảo đóng kín buồng cháy

 Độ mòn của chi tiết ít nhất và tiếng kêu nhỏ nhất

 Dễ điều chỉnh và sửa chữa

 Giá thành thấp

4.1.3 Phân loại:

- Cơ cấu phối khí dùng xuppáp

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp đặt

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp treo

- Cơ cấu phối khí dùng van trượt

- Cơ cấu phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải

- Cơ cấu phối khí hiện đại điều khiển điện tử : VVT-I,

Trang 5

4.2 Pha phối khí.

Hình 4.1 Đồ thị công và sơ đồ pha phối khí của động cơ 4 kỳ

1: Vị trí mở xuppáp nạp 4: Vị trí cuối quá trình cháy2: VỊ trí đóng xuppáp nạp 5: Vị trí mở xuppáp thải3’: Vị trí phun nhiê liệu; 6: Vị trí đóng xuppáp thải3: Vị trí điểm chết trên

Trang 6

φ6: Góc đóng muộn xuppáp thải

φ5-6: Toàn bộ góc mở của xuppáp thải

φ1+ φ6: Góc trùng điệp của xuppáp thải và xuppáp nạp

Trang 7

4.3 Kết cấu và hoạt động

4.3.1 Dẫn động xupáp

Hình 4.2 Dẫn động xupáp

a Dẫn động xupáp kiểu gián tiếp

thông qua cơ cấu trung gian (cò mổ)

b Dẫn động xupáp kiểu gián tiếp

thông qua cơ cấu trung gian (con đội)

c Dẫn động xupáp kiểu gián tiếp

thông qua cơ cấu trung gian (con đội, đũa đẩy, cò mổ)

d Dẫn động xupáp kiểu trực

tiếp

Trang 9

12 Bánh răng dẫn động bơm dầu

13 Bánh răng dẫn động bơm dầu

Trang 11

4.3.3 Cơ cấu phân phối khí xupáp treo

1.Bánh răng cơ

2 Cam xả

3 Cam nạp 4.Gối đỡ 5.Con đội

6 Xupáp

7 ống dẫn hướng

Hình 4.7 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo

a Sơ đồ cấu tạo

Trang 13

 Chịu phụ tải nhiệt lớn.

 Chịu ăn mòn do các tạp chất hoá học.

c Vật liệu chế tạo

 Vật liệu chế tạo xupáp thường dùng các loại thép hợp kim.

 Để tiết kiệm thép chịu nhiệt

 Để nâng cao tính chống mòn.

 Chế tạo xupáp nạp thường dùng các loại thép hợp kim Crôm, Măng gan 37XC, 40XH, 50XH

Trang 14

d Kết cấu

Theo kết cấu người ta chia xupáp ra thành 3 phần là: Đế (nấm), thân và đuôi xupáp (hình 4.9)

Hình 4.9 Kết cấu xupáp

Trang 15

 Kết cấu nấm xupáp

Hình 4.10 : Kết cấu nấm xupáp

a Nấm bằng

Trang 16

d: Đường kính thân xupáp.

dn: Đường kính của nấm xupáp

 Chiều dài của thân xupáp

lt =( 2,5  3,5 )dnTrong đó :

Lt: Chiều dài của thân xupápdn: Đường kính của nấm xupáp

 Thân xupáp có thể làm liền , hoặc có thể làm rời hoặc đúc lại

 Thân xupáp có thể làm rỗng và chứa Na như phần trên đã trình bày

(hình 5.24b)

b a

Trang 17

 Đuôi xupáp

a Đuôi xupáp có mặt hình côn

b Đuôi xupáp có rãnh vòng

c Đuôi xupáp có lỗ để lắp chốt

d Đuôi xupáp chế tạo bằng thép ostenit và được tôi cứng

Hình 4.12 Kết cấu đuôi xupáp

Trang 18

 Đế xupáp được hãm trong thân máy hoặc nắp xi lanh (hình 4.13.a)

 Tính tự hãm của bề mặt côn (hình 4.13.b) và kết cấu khoá do nòng ống (hình 4.13.c)

 Bề mặt tiếp xúc của bề mặt nấm xupáp thường có 3 góc khác nhau (hình 4.13.d).

Trang 19

4.3.4.3 Ống dẫn hướng xupáp

a Công dụng

Để dẫn hướng cho thân xupáp chuyển động lên xuống

b Điều kiện làm việc

 Ống dẫn hướng chịu mài mòn và bị ăn mòn của các tạp chất hóa học

 Ngoài ra ống dẫn hướng của xupáp xả còn chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn

 Động cơ thông thường thường dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện

Đối với động cơ cao tốc, vật liệu chế tạo được dùng là đồng thanh hoặc kim loại được tẩm dầu

Trang 20

d Kết cấu

a Ống dẫn hướng hình trụ có mặt vát đầu

b Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có độ côn

c Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có vai và cữ

Hình 4.14 Kết cấu ống dẫn hướng xupáp

Trang 21

4.3.4.4 Lò xo xupáp

a Công dụng

 Tác dụng giữ cho xupáp ép kín với mặt đế xupáp.

 Cùng các cơ cấu của phân phối khí thực hiện quá trình đóng mở cửa nạp, cửa xả

b Điều kiện làm

việc

 Chịu sức căng ban đầu.

 Chịu tải trọng thay đổi đột ngột và tuần hoàn.

Trang 23

4.3.4.6 Đĩa chặn

a Công dụng

Đĩa chặn cùng móng hãm giữ cho lò xo tránh bật ra khỏi xupáp

 Chịu tải trọng động, chịu va đập.

 Chịu mài mòn ở nhiệt độ cao

Trang 24

4.3.4.7 Trục cam

a Công dụng

 Điều khiển sự phân phối, đóng mở xupáp

 Dẫn động cho bơm dẫn dầu bôi trơn, bộ chia điện và bơm xăng

1 Các ổ trục

2 Các vấu cam

3 Bánh răng

4 Bánh lệch tâm Hình 4.18 Cấu tạo trục cam

Trang 25

 Trong quá trình làm việc trục cam chịu uốn và xoắn

Trang 26

e Kết cấu

Hình 4.19 Trục cam

1 Đầu trục cam

2 Cổ trục cam

3 Cam nạp và cam thải

4 Cam lệch tâm bơm xăng

5 Cam bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn

Trang 27

f Cam nạp và cam thải

 Trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình cam thường làm liền với trục (hình5.26)

 Một vài động cơ cỡ lớn có cam rời được lắp trên trục bằng then và được kẹp chặt bằng đai ốc

Hình 4.20 Các dạng cam thường gặp

a, b Cam lồi

 Cam tiếp tuyến: Hai mặt phẳng tiếp tuyến hai đường tròn (hình 2.26c)

 Cam lồi cung tròn (hình 5.26 a,b)

c Cam tiếp tuyến

d Cam lõm

Trang 28

4.3.4.8 Cơ cấu hạn chế di chuyển dọc trục của phân phối

Hình 4.21 Cơ cấu hạn chế di chuyển dọc trụccủa trục cam phân phối

1 Cổ đỡ trước trục phân phối

2 Mặt biên

3 Bạc của bánh răng phân phối

4 Vòng hãm

5 Mặt trước khối xi lanh

 Chắn dọc trục phải bố trí ngay sau bánh răng cam (hình 5.38)

 Khe hở dọc trục có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều dày bạc chặn giữa bánh răng và cổ trục

Trang 29

4.3.4.9 Con đội

a Công dụng

Là chi tiết trung gian truyền chuyển động từ cam đến xupáp hoặc từ cam qua đũa đẩy, cò mổ

Con đội làm việc trong điều kiện tải trọng bình thường

 Con đội thường được làm bằng thép ít cacbon như thép 15, 30 hoặc thép hợp kim như 15 Cr, 20 Cr, 12 CrNi

 Bề mặt làm việc của con đội được thấm than và tôi cứng 52  65 HRC

 Một số động cơ có con đội làm bằng gang trắng hoặc bề mặt làm việc của con làm đội bằng gang trắng hàn với thân con đội bằng thép

Trang 30

d Kết cấu

Phân ra làm hai loại đó là: Con đội cơ khí và con đội thuỷ lực

Con đội cơ khí thường có: con đội hình nấm, con đội hình trụ, con đội con lăn

a Con đội hình nấm

b Con đội hình trụ

Hình 4.22 Con đội hình nấm và con đội hình trụ

Bề mặt làm việc của con đội hình nấm có kích thước lớn hơn thân (bề mặt

có thể phẳng, lồi) tâm con đội lệch so với tâm cam

Bề mặt làm việc của con đội hình trụ là mặt phẳng

Con đội hình nấm

 Con đội hình trụ

Trang 31

4.3.4.10 Con đội con lăn

Con đội tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn lên có thể dùng cho dạng cam lồi, cam lõm và cam tiếp tuyến

Hình 4.23 Con đội con lăn

Trang 32

4.3.4.12 Con đội thuỷ lực

Hình 4.24 Con đội thuỷ lực

5 Thân con đội

6 Đường dầu vào

7 Lò xo van bi

Trang 33

4.3.4.13 Đũa đẩy

a Công dụng

Là chi tiết trung gian để truyền lực từ con đội lên cò

mổ

- Thường làm bằng thép cacbon thành phần trung bình

- Đầu tiếp xúc thường làm bằng thép cacbon có thành phần thép cacbon thấp

c Kết cấu

a Đầu đũa đẩy dạng lồi

b Đầu đũa đẩy dạng lõm

Hình 4.25 Đầu đũa đẩy

Trang 34

4.3.4.14 Đòn gánh (cò mổ)

a Công dụng

Dàn đòn gánh là chi tiết trung gian truyền chuyển động tới xupáp

Làm việc trong môi trường chịu va đập chịu lực nén

Trang 35

lK: Cánh tay đòn phía bên xupáp

Trang 36

4.4 Hệ thống điều khiển VVT-i.

4.4.1 Giới thiệu chung

Hệ thống VVT-i thay đổi góc phối khí của trục cam nạp tối u theo các chế độ hoạt động của động cơ nhằm nâng cao mômen xoắn, tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm

Hỡnh 4.27 Sơ đồ cấu tạo VVTi

Trang 37

4.4.2 Bé ®iÒu khiÓn VVT-i

Bé ®iÒu khiÓn VVT-i l¾p ë ®Çu trôc cam n¹p bao gåm:

 B¸nh r¨ng trong (¨n khíp víi trôc cam n¹p).

 B¸nh r¨ng ngoµi (¨n khíp víi puly cam).

PÝtt«ng nèi b¸nh r¨ng ngoµi.

B¸nh r¨ng trong qua c¸c then hoa xiªn.

Hình 4.28 Kết cấu bộ điều khiển VVT – I

Trang 38

4.4.3 Van dầu điều khiển phối khí

Tuỳ theo tín hiệu từ ECU van dầu điều khiển dòng chảy dầu thuỷ lực

đến bộ điều khiển VVT-i đến phía mở sớm hay mở muộn

Hỡnh 4.29 Kết cấu van dầu điều khiển phõn phối khớ

Trang 39

4.4.4 Hoạt động của VVT-i

 ECU động cơ tính toán thời điểm phối khí tối u dựa trên tín hiệu từ các cảm biến

 So sánh với thời điểm phối khí thực tế (từ tín hiệu cảm biến VVT) và

điều khiển van dầu để đạt đến vị trí cần chỉnh

Hỡnh 4.30 Sơ đồ nguyờn lý hoạt động của VVT - I

Trang 40

 Hoạt động của bộ điều khiển (mở sớm)

Khi ECU động cơ điều khiển van dầu đến vị trí nh hình vẽ:

Dầu áp lực đ ợc dẫn vào buồng phía mở sớm, mômen xoắn do then hoa xoắn tạo ra làm cho trục cam xoay theo h ớng mở sớm

Hỡnh 4.31 Sơ đồ nguyờn lý hoạt động của bộ điều khiển (mở sớm)

Trang 41

 Hoạt động của bộ điều khiển (mở muộn)

Khi ECU động cơ điều khiển van dầu đến vị trí nh hình vẽ:

Dầu áp lực đ ợc dẫn vào buồng phía mở muộn, mômen xoắn do then hoa xoắn tạo ra làm cho trục cam xoay theo h ớng mở muộn

Hỡnh 4.32 Sơ đồ nguyờn lý hoạt động của bộ điều khiển (mở muộn)

Trang 42

 Hoạt động của bộ điều khiển (giữ nguyên vị trí)

Khi ECU động cơ điều khiển van dầu đến vị trí trung gian, dầu đ ợc giữ nguyên trong cả hai buồng và trục cam đ ợc giữ nguyên tại vị trí cần điều chỉnh

Hỡnh 4.33 Sơ đồ nguyờn lý hoạt động của bộ điều khiển (Giữ nguyờn vị trớ)

Trang 43

 Điều khiển của ECU

Dựa trên các tín hiệu tốc độ động cơ, l ợng khí nạp, cảm biến vị trí b

ớm ga và nhiệt độ n ớc làm mát, ECU điều khiển thời điểm mở xupáp theo chế độ khác nhau

Hỡnh 4.34 Biểu đồ đặc tớnh điều khiển của ECU

Trang 44