tìm hiểu Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí dùng xupap

Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô LỜI NÓI ĐẦU Ô tô phương tiện vận tải quan trọng hệ thống giao thông đường Trong hoạt động cộng đồng, ô tô sử dụng đa dạng linh hoạt để chuyên chở người hàng hóa với khoảng cách khác nhau, nhiều địa hình Ngành công nghiệp ô tô ngày phát triển với nhiều ứng dụng mới, công nghệ ngày thân thiện với môi trường Nhiều loại nhiên liệu dùng cho ô tô,nhưng Xăng dầu Diesel dùng phổ biến.Một cấu thiếu ô tô cấu phối khí : sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho động cơ,giúp động làm việc tốt tải trọng điều kiện khác Nghiên cứu cấu phối khí quan trọng, giúp người hiểu hoạt động động nhiều chế độ làm việc, giúp tiết kiệm nhiên liệu đồng thời làm giảm chất độc hại gây ô nhiễm môi trường Nội dung đồ án gồm chương : Chương I Tổng quan ô tô cấu phối khí Chương II Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc cấu phối khí dùng xupap Chương III Đặc điểm kết cấu cấu phân phối khí dùng xupap Do kiến thức lý luận thực tiễn hạn chế, làm em tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp, bảo tận tình thầy cô Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Hòa Bình giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội, Tháng 05 Năm 2010 ( Sinh Viên thực hiện) Trịnh Văn Tùng Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô Chương I : TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 1.1 TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ Suốt kỷ XIX, ngành vận tải tiến hành cách mạng Đầu tiên ngành đường sắt, đầu máy có khả vận chuyển khối hàng khổng lồ Cuối kỷ XIX, vận chuyển đường bắt đầu tiến với phát triển xe Vận chuyển hàng không, hình thức khí cầu bắt đầu Những bước đột phá phi vận hành động lực hai anh em nhà Wright Hoa Kỳ sáng chế Sự vận chuyển đường thuỷ có khuynh hướng chậm hơn, ma sát với nước Tốc độ tàu thuyền không cải thiện nhiều so với trước đây, loại tàu đại đáp ứng vận tải đoạn đường ngắn ( tàu cánh ngầm, tàu đệm không khí ) 1.1.1 Các loại phương tiện vận tải Có thể phân loại phương tiện vận tải theo loại sau: - Phương tiện vận tải đường - Phương tiện vận tải đường sắt - Phương tiện vận tải đường thuỷ - Phương tiện vận tải hàng không Ô tô phương tiện giới đường dùng để chở người, hàng hoá phục vụ thực nhiệm vụ đặc biệt 1.1.2 Lịch sử phát triển phương tiện vận tải ô tô Năm 1650 xe có bốn bánh vận chuyển lò xo tích thiết kế nghệ sỹ, nhà phát minh người ý Leonardo da Vinci Sau phát triển nguồn động lực cho ôtô : động gió, động có không khí nén Năm 1769 đánh dấu đời động máy nước ( khói đen, ồn , khó vận hành ) vào thời kỳ ô tô tải đời Năm 1860 động bốn kỳ chạy ga đời đánh dấu cho đời ô tô ( loại xe dùng cho giới thượng lưu người Pháp) Năm 1864 động bốn kỳ chạy xăng đời sau 10 năm loại xe với động đạt công suất 20 kw đạt vận tốc 40 km/h Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô Năm 1885, Karl Benz chế tạo xe có máy xăng nhỏ ô tô Năm 1891 ô tô điện đời Mỹ hãng Morris et Salon Philadel sản xuất Sau lốp khí nén đời, 1892 Rudolf Diesel cho đời động Diesel cho chế tạo hàng loạt Vào thời gian này, hình thành tổng thể ôtô con, ôtô tải, ôtô chở người với lốp khí nén Cuộc cách mạng xe bắt đầu vào 1896 Henry Ford hoàn thiện bắt đầu lắp ráp hàng loạt lớn Vào năm đời loại xe hãng Renault Mercedes (1901) Peugeot (1911) Ngày ô tô không ngừng phát triển đại, công nghiệp xe trở thành ngành công nghiệp đa ngành Xe có hộp số tự động đời vào năm 1934 Năm 1967 xe có hệ thống phun xăng khí Ô tô phát triển với tính an toàn: 1971 ABS: Anti-lock Brake System (hệ thống trống bó cứng bánh xe phanh),1979 (Đk kỹ thuật số ), EBD: Electronic Brake Distrition (phân phối lực phanh điện tử), TRC: Traction Control (điều khiển lực kéo), điều khiển thân xe:Active Body Control (ABC) Tốc độ xe cải thiện không ngừng: Năm 1993 vận tốc xe đạt 320 km/h đến năm 1998, V = 378 km/h Cho đến ô tô đạt tốc độ lớn Max 400km/h 1.1.3 Logo số hãng sản xuất Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô 1.2 TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 1.2.1 Nhiệm vụ , yêu cầu điều kiện làm việc : a Nhiệm vụ : Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ dùng để thực trình thay đổi khí Thải khí thải khỏi xylanh nạp đầy hỗn hợp khí vào xylanh để động làm việc liên tục b Yêu cầu : - Đảm bảo thải nạp đầy - Các xupap phải đóng mở thời điểm quy định - Độ mở phải đủ lớn để dòng khí dễ lưu thông - Các xupap phải kín khít, tránh để lọt khí trình nén giản nở - Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, công chi phí thấp c Điều kiện làm việc : Trong trình làm việc, mặt nấm xupap chịu phụ tải động phụ tải nhiệt lớn Lực khí thể tác dụng diện tích mặt nấm xupap lên đến 10.000 đến 20.000 N,trong động cường hóa tăng áp, lực tăng đến 30.000 N Hơn mặt nấm xupap luôn va đập mạnh với đế xupap nên dễ biến dạng Do xupap trực tiếp tiếp xúc với khí cháy nên xupap phải chịu nhiệt độ cao Nhiệt độ xupap thải động xăng thường đạt 800-850 0C, động diezel 500-600 0C Nhất kỳ thải, nấm thân xupap phải tiếp xúc với dòng khí thải có nhiệt độ cao, vào khoảng 700-900 0C động diezel động xăng cao 1100-1200 0C Hơn tốc độ dòng khí thải lớn, bắt đầu thải đạt 400-600 m/s nên khiến cho xupap xupap xả thường dễ bị nóng bị dòng khí ăn mòn Ngoài nhiên liệu có lưu huỳnh nên cháy tạo axit ăn mòn mặt nấm xupap Vì vật liệu dùng để chế tạo xupap phải có sức bền học cao, chịu nhiệt tốt, chống ăn mòn hóa học tượng xâm thực dòng khí thải có nhiệt độ cao 1.2.2 Công dụng phân loại : 1.2.2.1 Công dụng : Cơ cấu phối khí hay gọi hệ thống phân phối khí có công dụng điều khiển trình trao đổi khí xylanh Thực công việc đóng mở cửa nạp cửa xả với mục đích nạp đầy không khí, hỗn hợp cháy (hỗn hợp cháy gồm xăng Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô không khí động xăng) thải khí cháy khỏi xylanh 1.2.2.2 Phân loại : 1.2.2.2.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo : Cơ cấu phân phối khí có xupap treo ( Hình 1.1), xupap bố trí phía nắp máy Hệ thống nạp xả dùng hầu hết động diesel động cơ xăng có tỷ số nén cao Cơ cấu xupap treo gồm: trục cam, đội, đũa đẩy, đòn gánh, lò xo, ống đẫn hướng đế xupap Đối với cấu xupap treo có trục cam đặt phía nắp máy Thì đũa đẩy mà thay vào xích bánh Và có đòn gánh Khi trục cam quay, cam truyền chuyển động tịnh tiến cho đội làm cho đũa đẩy chuyển động tịnh tiến làm cho đòn gánh quay quanh trục đòn gánh Đầu đòn gánh đè lên đuôi xupap làm cho xupap chuyển động tịnh tiến xuống mở cửa nạp xả để thực trình trao đổi khí Vào lúc cam không đội đội lò xo xupap giãn ra, làm cho xupap chuyển động lên đóng cửa nạp xả lại để thực trình nén, cháy, giãn nở sinh công Ở tư này, lúc máy nguội, đầu đòn gánh đuôi xupap có khe hở, gọi “khe hở nhiệt” Nhờ nó, máy làm việc, nóng lên, xupap có giãn nở, buồng đốt không bị, hở nhiệt Hình 1.1 Cơ cấu phân phối khí xupap treo 1- Cò mổ 2- Đũa đẩy 3- Xupap 4- Con đội 5- Trục cam Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô 1.2.2.2.2 Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng (xupap đặt): Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng trình bầy hình 1.2, loại thường dùng máy xăng Hình 1.2 Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng –đế xupap; – xupap; 3- ống dẫn huớng xupap; – lò xo xupap;5– móng hãm hình côn; – đĩa chặn lò xo; – bulông điều chỉnh;; 8– đội; 9– trục cam Ở đũa đẩy, đòn gánh, đội trực tiếp truyền động cho xupap Thay đổi chiều cao tuyệt đối đội bu lông ốc hãm điều chỉnh khe hở nhiệt Loại hệ thống nạp xả có xupap đứng làm tăng diện tích buồng đốt chi tiết so với loại xupap treo độ tin cậy làm việc loại cao hệ thống nạp xả có xupap treo Và an toàn loại xupap treo, giả sử móng hãm xupap có tuột ra, xupap không rơi vào xylanh, không gây hư hỏng cho piston, xylanh đặc biệt khi động làm việc 1.2.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupap: ( Hình 1.3) Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupap thể hình vẽ (hình 1.3) Khi trục cam đặt nắp xylanh, cam trực tiếp điều khiển việc đóng, mở xupap, không qua đội, đũa đẩy, đòn gánh…… Tuy nhiên hệ trục hai cặp bánh côn có phức tạp, chế tạo khó, có ưu điểm làm việc Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô êm hơn, gây tiếng ồn Bởi cấu chi tiết làm việc theo chuyển động tịnh tiến có điểm dừng trường hợp có đòn gánh đũa đẩy Loại có xupap rỗng, ghép Bulông giúp ta điều chỉnh chiều dài xupap, cho phép điều chỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa cam đuôi xupap) Tuy nhiên, xupap xả thường làm việc nhiệt độ tới (300 – 400)0C đường ren dễ bị kẹt han rỉ, điều chỉnh bu lông khó Lò xo xupap có hai có độ cứng khác nhau, chiều quấn nguợc có chiều dài Nhờ tránh cộng hưởng nên bền lâu Với máy nhỏ người ta đúc liền khối, không điều chỉnh khe hở nhiệt Trong trường hợp này, nhà chế tạo để khe hở nhiệt lớn chút, mòn lớn hơn, nên có tiếng gõ máy làm việc, cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn Hình 1.3 Cơ cấu phân phối khí có xupap dẫn động trục tiếp cam 1–xupap xả; 2–lò xo xupap; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulông điều chỉnh; 6–thân xupap rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ; 1.2.2.2.4 Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có đòn gánh : ( hình 1.4) Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có đòn gánh thể hình vẽ (Hình 1.4) Trục cam đặt nắp xylanh, cam không trực tiếp tỳ vào xupap mà thông qua đòn gánh Chuyển động từ trục khuỷu cho trục cam xích Điều chỉnh khe hở nhiệt thực nhờ vít điều chỉnh ốc hãm đầu đòn gánh Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô Hình1.4 Sơ đồ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có đòn gánh 1.2.2.2.5 Cơ cấu phân phối khí điều khiển điện tử: a Sơ đồ nguyên lý tổng quát: Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình Hệ thống điều khiển động theo chương trình bao gồm cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động động cơ, ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu đưa tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành đảm bảo thừa lệnh ECU đáp ứng tín hiệu phản hồi từ biến Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Ô Tô Hoạt động hệ thống điều khiển động đem lại xác thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại khí thải lượng tiêu hao nhiên liệu ECU đảm bảo công suất tối ưu chế độ hoạt động động cơ, giúp chẩn đoán có cố xảy Điều khiển đông bao gồm điều khiển phun nhiên liệu, điều khiển đánh lửa, điều khiển góc phối cam, điều khiển tự động b Sơ đồ cấu tạo: (hình 1.6) Hình1.6 Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển kiểu Valvetronic 1:Mô tơ bước; 2:Bộ truyền trục vít bánh vít; 3:Cần dẫn hướng; 4:Trục nắp cần dẫn hướng; 5: Đòn gánh; 6:Lò xo xupap; 7: Xupap Hê thống cung cấp nhiên liệu kiểm soát số lượng không khí qua cổ họng bướm ga định số lượng nhiên liệu tương ứng mà động yêu cầu Bướm ga mở rộng lượng không khí vào buồng đốt nhiều Tại vùng họng bướm ga, bướm ga đóng phần chí gần đóng, piston hoạt động, không khí lấy vào từ phần ống thông đường ống phân phối đầu vào, ống thông nằm vị trí bướm ga buồng đốt có độ chân không thấp ngăn cản tác động hút vào bơm vào piston, làm lãng phí lượng.Các kỹ sư ô tô nói đến tượng bỏ phí lượng có bơm Động hoạt động chậm bướm ga đóng nhiều, lãng phí lượng lớn Valvetronic giảm tối thiểu mát bơm giảm bớt tăng lên trục van số lượng không khí vào buồng cháy So với động cam đôi kiểu cũ với xuất bánh lăn có phận định hướng, valvetronic sử dụng thêm trục lệch tâm, mô tơ điện số cần Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 10 Khoa công nghệ Ô Tô đẩy (đòn gánh) trung gian, mà dẫn động đóng mở xupap Nếu đòn gánh đẩy xuống sâu, van nạp bị đẩy xuống vị trí mở xupap lớn làm cho tiết diện lưu thông qua van lớn Như vậy, valvetronic có khả nạp nhiều, thời gian nạp dài (hành trình van lớn) trình nạp đầy hoàn toàn, tiết diện lưu thông nhỏ (hành trình van ngắn) tuỳ thuộc vào vị trí định trước động Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 28 Khoa công nghệ Ô Tô Nấm lồi dùng cho xupap thải nhằm cải thiện trình thải, cụ thể giảm vùng chết thải để thải Một số động có xupap thải rỗng với 50 – 60% thể tích chứa natri Khi động làm việc, natri nóng chảy ( nhiệt độ nóng chảy natri 97 0C) Mặt khác, xupap chuyển động lên xuống liên tục nên natri lỏng bị sóng sánh lỗ rỗng có tác dụng tải nhiệt từ đầu xupap lên phần thân truyền qua ống dẫn hướng xupap nước làm mát 3.2.4.2 Thân xupap: (hình 3.9) Thấn xupap có nhiệm vụ dẫn hướng tản nhiệt cho nấm xupap Phần nối tiếp nấm thân thường làm nhỏ lại để dễ gia công tránh bị kẹp xupap ống dẫn hướng phần thân có nhiệt độ cao phần Hình 3.9 Thân xupap 3.2.4.3 Đuôi xupap Đuôi xupap phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo xupap Thông thường đuôi xupap có mặt côn rãnh vòng để lắp mõng hãm Kết cấu đơn giản để lắp đĩa lò xo xupap dùng chốt tạo tập trung ứng suất Để đảm bảo an toàn, chốt phải chế tạo vật liệu có độ bền cao Để tăng khả chịu mòn, bề mặt đuôi xupap số động chế tạo riêng thép ôstenit cứng hàn với thân Hình 3.10 Kết cấu đuôi xupap Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 29 Khoa công nghệ Ô Tô Đối với xupap cam dẫn động trực tiếp không qua chi tiết trung gian đòn gánh, cò mổ… đuôi xupap thường có ren để lắp đĩa lò xo xupap Khe hở đuôi xu pap cam điều chỉnh cách xoay đĩa phía Sau điều chỉnh, có kết cấu hãm nên đĩa ghép thành khối với đĩa Đối với cấu phối khí dẫn động gián tiếp, để tránh tượng chi tiết giãn nở làm kênh xupap nên phải có khe hở nhiệt Khe hở nhà chế tạoqui định, thông thường xác định có độ dày δ khe hở nhiệt, xupap phải đóng kín Sau điều chỉnh xong, vít điều chỉnh hãm lại ốc hãm đội cấu phối khí xupap đặt cò mổ cấu phối khí xupap treo Hình 3.11 Kết cấu điều chỉnh khe hở nhiệt xupap Để tăng tuổi thọ đảm bảo độ kín khít cho xupap đóng, số động cơ, xupap thiết kế cho xoay quanh đường tâm làm việc 3.2.4.4 Xupap xoay : Để xupap mòn đều, tránh kẹt cháy cục mặt vát nghiêng động làm việc, xupap xả thường thiết kế xoay sau lần đóng, mở Các kỹ thuật làm xupap xoay: xupap tự xoay xoay cưỡng Hình 3.12 Xupap xoay Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 30 Khoa công nghệ Ô Tô 3.2.4.4.1 Xupap tự xoay : ( Hình 3.13) Trên đuôi xupap lắp đĩa lò xo C, móng hãm dẹt A cốc B Khi đội D đẩy cốc B, nâng móng hãm A lên, lúc lực lò xo xupap qua đĩa C ép lên móng hãm A qua cốc B đẩy đội tỳ vào cam, đuôi xupap trạng thái tự lòng cốc B xoay tự nhờ tác dụng dòng khí qua xupap rung động liên tục động Hình 3.13 Xupap tự xoay a – Cấu tạo, b – Nguyên lý hoạt động – Móng A khóa chân xupap, – Khe hở, – Móng A nối lòng xupap, – Triệt tiêu khe hở 3.2.4.4.2 Thường sử dụng số kỹ thuật: Đặt đầu cò mổ tì lệch tâm đuôi xupap ( hình 3.14) Nhờ lực ma sát đầu cò mổ mở tạo mômen làm xoay xupap Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 31 Khoa công nghệ Ô Tô Hình 3.14 Cò mở lệch đường tâm xupap – Cò mổ, – Thân xupap Bộ xoay cưỡng xupap xả ( hình 3.15 ) đặt đĩa lò xo phía củaxupap Bộ xoay gồm có thân (1) bên có xẻ rãnh nghiêng lắp bi (2 lò xo (9) Phía đĩa tì (8) đĩa lò xo (3) lắp vào thân khoá vòng hãm (4).) Hoạt động: cò mổ đẩy mở xupap làm tăng lực lò xo (5) qua đĩa lò xo (3) đĩa tì (8) ép đẩy viên bi trượt rãng nghiêng thân, nén lò xo Hình 3.15 Cơ cấu xoay cưỡng xupap – Thân, – Viên bi, – Đĩa lò xo, – Vòng hãm, – Lò xo xupap, – Đĩa Lò xo, – Móng hãm, – Đĩa tì, – Lỗ khứ hồi, 10 - Ống dẫn hướng xupap Chuyển dịch bi tạo mômen xoay đĩa (8) (3), qua làm xoay lò xo (5), đĩa lò xo (6), móng hãm (7) xoay xupap trạng thái mở Sau đóng xupap lò xo giải phóng lại đẩy viên bi (2) vị trí ban đầu, chuẩn bị cho lần xoay xupap thời điểm mở tiếp sau Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 32 Khoa công nghệ Ô Tô 3.3 ĐẾ XUPAP : 3.3.1 Vai trò : Đế xupap tiếp xúc với nấm xupap đóng Để tăng tuổi thọ thuận tiện sửa chữa, đế xupap thường chế tạo rời ( vật liệu chịu mòn) nắp vào than máy ( cấu phối khí xupap treo) 3.3.2 Vật liệu : Đối với thân máy nắp xylanh nhôm, đế xupap nạp đế xupap thải được, làm rời với thân máy Còn than máy nắp xylanh gang làm đế xupap rời cho xupap thải Đế xupap thường chế tạo thép hợp kim gang trắng lắp có độ dôi vào than máy nắp xylanh 3.3.3 Kết cấu : Đế xupap hãm thân máy nắp xylanh nhờ rãnh vòng kim loại ép, nhờ tính tự hãm bề mặt côn, nhờ kết cấu khóa nong ống sau lắp Bề mặt tiếp xúc với nấm xupap thường có ba góc khác để đế nấm xupap tiếp xúc tốt, trường hợp ứng với góc α nấm xupap 450 Hình 3.16 Một số dạng đế xupap Trong cấu phân phối khí xupap đặt, đường thải đường nạp bố trí thân máy, cấu phân phối khí xupap treo, đường thải đường nạp bố trí xilanh Để giảm hao mòn cho thân máy nắp xilanh chịu lực va đập xupap, người ta dùng đế xupap ép vào hộng đường tải đường nạp Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 33 Khoa công nghệ Ô Tô Kết cấu đế xupap đơn giản, thường vòng hình trụ có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn nắp xupap Một vài loại đế xupap thường dùng giới thiệu hình 3.16 Mặt đế xupap mặt trụ có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho Có mặt có độ côn nhỏ ( khoảng 12º ) Loại đế xupap hình côn thường không ép sát đáy mà để mooyj khe hở nhỏ 0.04mm Trên mặt côn đế tiện rãnh đàn hồi, sau ép vào, kim loại thân máy nắp máy điền kín vào rãnh giữ chặt lấy đế Các loại đế giới thiệu hình 3.16a, b, c thường gặp Các loại đế sau ép vào nắp xilanh phải cán để kim loại biến dạng sít vào mép đế Một số loại đế lắp ren Đế xupap thường làm thép hợp kim, gang hợp kim (gang trắng) Chiều dày đế nằm khoảng ( 0.08 ÷ 0.15)d0 Chiều cao đế nằm khoảng (0.18 ÷ 0.25)d0 Trong d0 đường kính họng đế Đế xupap hợp kim thường ép vào thân máy nắp xilanh với đội vào khoảng 0.0015 đến 0.0035 đường kính đế 3.4 ỐNG DẪN HƯỚNG XUPAP : 3.4.1 Vai trò : Để dẫn hướng xupap để dễ gia công, sửa chữa, thay dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng xupap chế tạo rời lắp vào thân máy (cơ cấu phối khí xupap đặt) hay nắp xylanh (cơ cấu phối khí xupap treo) 3.4.2 Vật liệu : Người ta thường dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện để chế tạo ống dẫn hướng xupap cho động thông thường Đối với động cao tốc, vật liệu dùng đồng kim loại bột tẩm dầu nhằm tăng khả chịu nhiệt dễ thích ứng với điều kiện bôi trơn khó khăn 3.4.3 Kết cấu ( hình 3.17) Để dễ sửa chữa tránh hao mòn cho thân máy nắp xilanh chỗ lắp xupap, người ta lắp ống dẫn hướng xupap chi tiết máy Xupap lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 34 Khoa công nghệ Ô Tô Hình 3.17 Ống dẫn hướng xupap Bôi trơn ống dẫn hướng thân xupap dùng phương pháp bơi trơn cưỡng dầu nhờn cung cấp ấp suất định; bôi trơn cách nhỏ dầu vào ống dẫn hướng tiện rãnh dẫn dầu để bôi trơn dầu vung té Để ngăn bớt dầu nhờn, phải lắp mũ che đầu phần đầu xupap 3.5 LÒ XO XUPAP : 3.5.1 Vai trò Lò xo xupap giúp xupap trở vị trí không chịu tác dụng lực từ đội cò mổ, đồng thời giúp xupap đóng kín cửa nạp cửa thải 3.5.2 Điều kiện làm việc Lò xo xupap sức căng ban đầu chịu tải trọng thay đổi đột ngột tuần hoàn trình xupap đóng mở 3.5.3 Vật liệu Lò xo xupap thường chế tạo thép lò xo dây có đường kính ÷ mm 3.5.4 Kết cấu Lò xo xupap thường lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xupap đế lò xo Số vòng lò xo thường từ đến 10 Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 35 Khoa công nghệ Ô Tô Hình 3.18 Kết cấu lò xo hình trụ – lò xo có bước không đều( đối xứng), – lò xo có bước không ( đối xứng), – lò xo kép, – lò xo bên trong, – lò xo bên 3.5.5 Vấn đề tránh cộng hưởng cấu phối khí Lò xo xupap có tính đàn hồi cao, với yếu tố khác tạo thành hệ dao động Khi biên độ dao động xupap lớn, đặc biệt chế độ cộng hưởng, gây hậu nghiêm trọng sai lệch qui luật làm việc cấu phối khí, va đập, gẫy lò xo xupap Vì thế, vấn đề tránh cộng hưởng quan tâm thiết kế lò xo xupap nói riêng hay cấu phối khí nói chung Những biện pháp tác động đến cấu trúc hệ dao động tức làm cho hệ dao động có nhiều số riêng khác gồm có: - Dùng lò xo có bước xoắn khác (hình 3.18 – 1, 2) - Dùng lò xo côn Bản thân lò xo côn có tần số riêng khác - Dùng nhiều lò xo có chiều xoắn khác lắp lồng vào ( hình 3.18 – 3), lò xo lắp lồng lò xo Trong thực tế có động dùng tới ba lò xo đồng thời cho xupap Các lò xo có chiều xoắn khác nên không bị kẹt vào trình làm việc Phương pháp có ưu điểm ứng suất lò xo nhỏ Mặt khác, lò xo bị gẫy lý đó, lò xo lại làm việc, Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 36 Khoa công nghệ Ô Tô tránh tình trạng xupap bị rơi vào xylanh (đối với cấu phối xupap treo) gây hỏng hóc lớn cho động Ngoài người ta áp dụng biện pháp giảm chấn dùng cốc trượt dùng vành giảm rung Bản chất phương pháp lợi dụng ma sát lò xo với vành giảm rung ma sat cốc trượt với lỗ trượt sức cản không khí cốc để tiêu hao lượng dao động Dùng cốc trượt có ưu điểm tránh cho đuôi xupap chịu lực ngang lực có xu hướng uốn thân xupap Ở động chạy chậm, người ta thường dùng lò xo xupap Ở động chạy nhanh, người ta bố trí hai lò xo có đường kính vòng khác nhau, độ cứng khác chiều quay khác Khi lò xo bị gãy, động làm việc an toàn thơi gian ngắn xupap không rơi tụt xuống xilanh Nhờ tránh gãy hỏng cộng hưởng gây Hình 3.19 Bố trí hai lò xo xupap Để giảm kích thước cấu phân phối khí, người ta thường dùng loại lò xo chịu xoắn dùng đàn hồi hình 3.20 dùng kết cấu này, người ta giảm chiều dài thân xupap Hình 3.20 Cơ cấu phối khí dùng lò xo chịu xoắn 3.6 CON ĐỘI : Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 37 Khoa công nghệ Ô Tô 3.6.1 Vai trò Con đội chi tiết trung gian truyền chuyển động từ cam đến xupap 3.6.2 Điều kiện làm việc Cũng trục cam, đội làm việc điều kiện tải trọng học không khắc nghiệt Dạng hỏng chủ yếu mòn bề mặt làm việc 3.6.3 Vật liệu Con đội thường làm thép cacbon thép C15, C30 thép hợp kim 15Cr, 20Cr, 12CrNi… Bề mặt làm việc đội thấm than cứng đạt HRC 52 đến 65 Một số động có đội gang trắng hàn với thân đội thép Con lăn đội chế tạo thép vòng bi cứng đạt HRC 58 đến 62 3.6.4 Kết cấu Con đội có lăn có ưu điểm là: giảm ma sát, mòn đều, nguyên tắc dùng cho loại cam: Cam lồi, cam lõm, cam tiếp tuyến thân đội lăn không phép xoay nên phải có kết cấu chống xoay cho đội để nằm mục đích này, thân đội có phay rãnh nhỏ, thân máy lắp vít hãm, đầu vít có chốt lắp khít rãnh hãm thân đội (Hình 3.21a) Nhược điểm đội trọng lượng lớn nên dùng cho động có tốc độ chậm trung bình Con đội có lăn bi kim có lò xo giảm va đập có ưu điểm làm giảm va đập trình máy làm việc với tốc độ cao, trục lăn bi kim hư hỏng trục lăn thường làm việc với tốc độ cao Vì thường dùng máy tốc độ cao (Hình 3.21b) Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 38 Khoa công nghệ Ô Tô Hình 3.21 Con đội lăn Hình 3.22 a Con đội phẳng có lăn; b Con đội đáy phẳng Con đội đáy phẳng có kết cấu đơn giản, dễ chế tao bề mặt làm việc chịu ma sát lớn, loại thường dunfcho máy nhỏ (Hình 3.22) Đòn bẩy thường dùng thay cho đội động tàu thủy Nó gồm có cần nhận lực hướng bên, lăn đệm đỡ cần bẩy (Hình 3.22a) Những đội có lăn đầu nhằm mục đích làm giảm ma sát, đội đáy phẳng đáy cầu người ta tạo cho chuyển động quay cách bố trí điểm tiếp xúc lệch tâm so với đường tâm đội, nhờ mà mặt tiếp xúc đội mòn đều, khoảng lệch tâm e thường 1.5 đến 3.0mm Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 39 Khoa công nghệ Ô Tô Hình 3.23 Con đội a Con đội hình nấm; b Con đội hình trụ Trong cấu phối khí xupap đặt, đội dẫn động xupap, đội phải có vít để điều chỉnh khe hở nhiệt tâm đội (hình 3.23a) Bề mặt nấm tiếp xúc với cam thường có đường kính lớn phụ thuộc vào kích thước cam Để đội có trọng lượng nhỏ, thân đội chế tạo với đường kính nhỏ đường kính với bề mặt tiếp xúc với cam Con đội thủy lực Các loại đội đội hình nấm, hình trụ đội lăn phải có khe hở cho giãn nở nhiệt nên động làm việc gây va đập ồn Con đội thủy lực khắc phục nhược điểm Hình 3.24 Nguyên lý làm việc đội thủy lực Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 40 Khoa công nghệ Ô Tô – Thân đội, – Đường dầu thân máy, – Piston đội, – Đuôi xupap, – Lò xo, – Van bi Con đội thủy lực có piston tỳ vào đuôi xupap tác dụng lò xo Khi cam đẩy thân đội lên, đầu bên piston bị nén, van bi bị đóng lại, piston thân đội khối cứng lên để hở xupap Tuy nhiên, piston thân van có khe hở nên đầu bên piston bị rò rỉ, thực tế piston dịch chuyển tương đối so với thân chút Đến hành trình đóng xupap, tác dụng lò xo , thân đội piston đẩy phía, áp suất piston giảm, van bi mở, dầu bổ xung từ đường dầu thân máy vào khoang dầu bên piston.Con đội thủy lực theo nguyên tắc khe hở nhiệt nên làm việc êm dịu, thường sử dụng động ô tô du lịch Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 41 Khoa công nghệ Ô Tô Tài liệu tham khảo [1] PGS TS PHẠM MINH TUẤN Động đốt Nhà xuất khoa học kĩ thuật – Hà Nội 2006 [2] NGUYỄN VĂN BÌNH, NGUYỄN TẤT TIẾN Nguyên lý động đốt Nhà xuất giáo dục 1996 [3] TRẦN VĂN TẾ, NGUYẾN ĐỨC PHÚ Thiết kế tính toán động đốt Đại học bách khoa Hà Nội 1996 [4] Tham khảo sách báo Internet Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 42 Khoa công nghệ Ô Tô Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Chương I : TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 1.1 TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ 1.1.1 Các loại phương tiện vận tải 1.1.2 Lịch sử phát triển phương tiện vận tải ô tô 1.1.3 Logo số hãng sản xuất 1.2.2.2.4 Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có đòn gánh : ( hình 1.4) Chương II : .11 SƠ ĐỒ CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CỞ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 11 2.1 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC .11 Chương III : 21 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ .21 3.2.3 Vật liệu .26 3.2.4.1 Kết cấu nấm xupap 27 3.2.4.3 Đuôi xupap .28 3.5 LÒ XO XUPAP : 34 3.6 CON ĐỘI : 36 Tài liệu tham khảo 41 Mục lục 42 Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng [...]... Chương II : SƠ ĐỒ CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CỞ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 2.1 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Hình 2.1 .Cơ cấu phối khí dùng xupap 1 - đai dẫn động ; 2 - con dội ; 3,5 - đòn gánh ; 4 - đũa đẩy ; 6 - cổ trục cam Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 12 Khoa công nghệ Ô Tô 2.1.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo : Hình 2.2 Cơ cấu phối khí dùng xupap treo 2.1.1.1... con đội đối với cơ cấu phối khí xupap đặt và cò mổ đối với cơ cấu phối khí xupap treo Hình 3.11 Kết cấu điều chỉnh khe hở nhiệt xupap Để tăng tuổi thọ và đảm bảo độ kín khít cho xupap khi đóng, ở một số động cơ, xupap được thiết kế sao cho có thể xoay quanh đường tâm khi làm việc 3.2.4.4 Xupap xoay : Để xupap mòn đều, tránh kẹt và cháy cục bộ ở mặt vát nghiêng khi động cơ làm việc, xupap xả thường... với nấm xupap thường có ba góc khác nhau để đế và nấm xupap tiếp xúc tốt, trường hợp này ứng với góc α của nấm xupap bằng 450 Hình 3.16 Một số dạng đế xupap Trong cơ cấu phân phối khí xupap đặt, đường thải và đường nạp bố trí trên thân máy, còn trong cơ cấu phân phối khí xupap treo, đường thải và đường nạp bố trí trong xilanh Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xilanh khi chịu lực va đập của xupap, ... chữa, thay thế cũng như có thể dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng xupap được chế tạo rời rồi lắp vào thân máy (cơ cấu phối khí xupap đặt) hay nắp xylanh (cơ cấu phối khí xupap treo) 3.4.2 Vật liệu : Người ta thường dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện để chế tạo ống dẫn hướng xupap cho các động cơ thông thường Đối với động cơ cao tốc, vật liệu được dùng là đồng thanh hoặc kim loại bột... tuột ra, xupap cũng không rơi vào trong buồng đốt, không gây hư hỏng cho nhóm xylanh-piston Hình 2.6 Hệ thống phân phối khí xupap đặt 1-Trục cam 2-Con đội 3- Bulông điều chỉnh 4- Ốc hãm 5-Đĩa tựa 6-Lò xo xupap 7 -Xupap 8-Bạc dẫn hướng xupap 2.2 BỐ TRÍ XUPAP VÀ DẪN ĐỘNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 2.2.1 Số xupap : Thông thường mỗi xi lanh có 1 xupap nạp và 1 xupap thải Đường kính xupap nạp thường lớn hơn xupap. .. 3.8 Kết cấu xupap 1 – Đuôi xupap, 2 – Thân xupap, 3 – Nấm xupap 3.2.4.1 Kết cấu nấm xupap Phần quan trọng nhất của nấm là bề mặt làm việc với góc vát α Góc α càng nhỏ, tiết diện thông qua của xupap càng lớn nhưng dòng khi càng bị ngoặt làm tăng sức cản lưu động của dòng khí: mặt khác khi đó chiều dây của nấm nhỏ ảnh hưởng đến sức bền của nấm Do đó hầu hết xupap thải có α = 450 còn đối với xupap nạp... suất làm việc của động cơ 3.2.2 Điều kiện làm việc : 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 Ví dụ, ở động cơ xăng, nhiệt độ xupap thải có thể đến 800 ÷ 8500C, còn ở động cơ diesel có thể tới 500 ÷ 6000C Ngoài ra, xupap còn bị ăn mòn hóa học do các hơi axit trong khí cháy, đặc biệt là đối với xupap thải Khí xupap đóng mở, nấm xupap. .. động của xupap quá lớn, đặc biệt ở chế độ cộng hưởng, sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng như sai lệch qui luật làm việc của cơ cấu phối khí, va đập, gẫy lò xo xupap Vì thế, vấn đề tránh cộng hưởng được quan tâm khi thiết kế lò xo xupap nói riêng hay cơ cấu phối khí nói chung Những biện pháp tác động đến cấu trúc của hệ dao động tức là làm cho hệ dao động có nhiều tấn số riêng khác nhau gồm có: - Dùng. .. trình hình thành khí hỗn hợp và cháy để cải thiện tính năng làm việc của động cơ Hiện nay đã có một số động cơ dùng 5 (hay nhiều hơn) xupap cho 1 xylanh, trong đó 3 xupap nạp và 2 xupap thải Đồ án KC – Ô TÔ SV: Trịnh Văn Tùng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 17 Khoa công nghệ Ô Tô 2.2.2 Bố trí xupap : Hình 2.7 Để tận dụng nhiệt của khí thải sấy nóng khí nạp mới,nhờ đó tăng cường quá trình bay hơi và hòa trộn... nhờ tác dụng của dòng khí qua xupap và sự rung động liên tục của động cơ Hình 3.13 Xupap tự xoay a – Cấu tạo, b – Nguyên lý hoạt động 1 – Móng A khóa chân xupap, 2 – Khe hở, 3 – Móng A nối lòng xupap, 4 – Triệt tiêu khe hở 3.2.4.4.2 Thường sử dụng một số kỹ thuật: Đặt đầu cò mổ tì lệch tâm trên đuôi xupap ( hình 3.14) Nhờ lực ma sát tại đầu cò mổ khi mở sẽ tạo ra một mômen làm xoay xupap Đồ án KC – ... nghệ Ô Tô 2.1.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo : Hình 2.2 Cơ cấu phối khí dùng xupap treo 2.1.1.1 Loại dẫn động gián tiếp: a Sơ đồ cấu tạo ( Hình 2.3) Hình 2.3 Cơ cấu phân phối khí có xupap... 1.2.2.2.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo : Cơ cấu phân phối khí có xupap treo ( Hình 1.1), xupap bố trí phía nắp máy Hệ thống nạp xả dùng hầu hết động diesel động cơ xăng có tỷ số nén cao Cơ cấu. .. 1.2.2.2.2 Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng (xupap đặt): Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng trình bầy hình 1.2, loại thường dùng máy xăng Hình 1.2 Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng –đế xupap;