ĐỀ tài hệ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ô tô

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ TḤT LÝ TỰ TRỌNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐỀ TÀI : HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN Ơ TƠ GVHD : Nguyễn Thanh Hùng SVTT : Nguyễn Đức Long Lê Hồng Minh Lớp : 14 CD-O5 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ I Nhiệm vụ: cấu phối khí dùng để thực trình thay đổi khí Nó bao gồm thải khí cháy khỏi lòng xylanh chu trình trước nạp đầy hỗn hợp không khí vào xylanh trình làm việc động cơ, theo thứ tự công tác động có trình hút, nén, cháy-giãn nở thải hoạt động xúpáp cần thiết trình hút thải Vì thiết kế, trục cam thực vòng quay để điều khiển hoạt động xúpáp hút thải cho hai vòng quay trục khuỷu CAC ́ KIỂU PHỚI KHÍ TRÊN ƠTƠ II Yêu cầu : + Đóng mở xúpáp phải thời điểm qui đònh + Độ mở phải lớn để đảm bảo dòng khí lưu thông dễ dàng + Khi đóng phải đóng kín, tượng tự mở xúpáp thải + Dễ điều chỉnh sửa chữa, mòn, không bò biến dạng, kinh tế III Phương pháp bố trí xúpáp: có cách: Hình 1: Hệ thống phân phối khí a Kiểu cấu xúpáp đặt b Kiểu cấu xúpáp treo 1/.Xúpáp đặt: thường bố trí thân máy * Ưu điểm: + Giảm chiều cao động + Nắp máy đơn giản + Dẫn động xúpáp dễ dàng *Khuyết điểm : + Bố trí không gọn, diện tích truyền nhiệt lớn + Tiêu hao nhiên liệu nhiều,tính kinh tế động giảm + Ở tốc độ cao hệ số nạp giảm + Khó tăng tỉ số nén + 2/ Xúpáp treo: loại xúpáp thường bố trí nắp xylanh * Ưu điểm: + Buồng cháy nhỏ gọn + Diện tích truyền nhiệt nhỏ, giảm tượng kích nổ động xăng + Xúpáp treo tạo điều kiện thuận lợi cho dòng khí nạp thẳng vào xylanh Vì có tác dụng tăng hệ số nạp từ (5-7 )% * Khuyết điểm: + Chiều cao động tăng lên + Nắp máy phức tạp, khó đúc + Khi lò xo xúpáp bò gãy rơi vào buồng đốt gây hỏng nặng chi tiết khác động Đặc điểm cấu xúpáp treo: + Ở động đường kính xylanh nhỏ ( D < 120 mm) thường dùng xúpáp, động xylanh lớn cao tốc dùng 3-4 xúpáp cho xylanh + Những động dùng xúpáp cho xylanh, xúpáp có bố trí dãy hay dãy dọc theo thân máy Khi bố trí dãy đặt xúpáp hút thải xen kẻ ( thường dùng động Diesel ) + Ở động xăng đường ống nạp thải thường bố trí phía + Ở động Diesel đường nạp thải bố trí phía * Nguyen lý hoạt đợng : đợng làm việc, trục khuỷu dẫn đợng trục cam tác đợng vò đợi làm cò mở quay đẩy xupap x́ng( mở xupap) thực hiện quá trình nạp hoặc thải khí Lúc này lò xo xupap bị nén lại Khi cam tiếp tục quay qua vị trí tác đợng thì lo xo xupap làm cho xupap đóng kín vào bệ đỡ, cò mở, đũa đẩy đợi trở về vị trí ban đầu, xupap đóng IV Các phương pháp dẫn động trục cam: 1/ Dẫn động trục cam bánh răng: Khi trục khuỷu trục cam gần người ta dùng cặp bánh để dẫn động trục cam Khi trục khuỷu trục cam xa dùng bánh trung gian Bánh cam trục khuỷu thường làm thép, bánh trục cam gỗ phíp hay chất dẻo Bánh thường làm nghiêng giúp ăn khớp êm Để đảm bảo lắp vò trí tương quan bánh trục khuỷu bánh trục cam phải có dấu Bánh với tỷ số truyền 1:2 cho động ; 1:1 cho động Hình 2: Các kiểu dẫn động trục cam a Dẫn động trục cam bánh b Dẫn động trục cam bánh trung gian c Dẫn động dây cam d Dẫn động trục 2/ Dẫn độâng trục cam xích: Trong trường hợp xúpáp đặt nắp xylanh, khoảng cách trục khuỷu trục cam xa Khi trục cam dẫn động truyền xích có phận căng xích Tuy nhiên làm việc , truyền xích gây ồn rão làm sai lệch pha phối khí so với thiết kế 3/ Dẫn động trục cam trục : Sử dụng truyền bánh côn, khắc phục nhược điểm chế tạo, lắp ráp điều chỉnh khó khăn 4/ Dẫn dộng trục cam đai : Ưu điểm : giảm tiếng ồn so với loại không cần phải bôi trơn Khi dùng đai trọng lượng cấu giảm nhiều Vì sửû dụng phổ biến động ngày Dây đai chế tạo đặc biệt , người ta dùng sợi thuỷ tinh để nâng cao khả chòu kéo Do vậy, chòu ứng suất kéo lớn, chòu ảnh hưởng nhiệt độ V Kết cấu chi tiết cấu phân phối khí: 1/ Trục cam : (cam shaft) Là trục thép dài có nhiều mấu cam để điều khiển đóng mở xúpáp Động tác đóng mở xúpáp tuỳ thuộc vào hình dáng mấu cam thứ tự nổ động Trên trục cam bố trí bánh lệch tâm điều khiển bơm xăng, bánh dẫn động dencô ( động xăng ), bơm nhớt Đầu trục có lắp cấu truyền động từ trục khuỷu đầu trục cam bố trí bánh để nhận chuyển động từ trục khuỷu động kiểu DOHC, nắp xylanh bố trí trục cam , trục cam dẫn động xúpáp hút trục cam lại dẫn động xúpáp thải Trên trục cam bôi trơn dầu nhờn động cơ, sử dụng sửa chữa phải ý đến làm kín đầu trục cam Trục cam làm thép cứng để giảm mài mòn 2/ Con đội : (Valve Lifter ) Con đội sử dụng cấu xúpáp đặt cấu xúpáp treo, thường có dạng hình trụ hình nấm Trong trình làm việc đội tiếp xúc với cam điều khiển đóng mở xúpáp Các đội chuyển động lên xuống xylanh bên thân máy nắp máy, để điều khiển đóng mở xúpáp trục cam quay động dùng đội khí cấu tồn khe hở gọi khe hở nhiệt, để đảm bảo xúpáp đóng kín chi tiết chòu tác dụng nhiệt độ Do có tồn khe hở nhiệt cấu động làm việc sinh tiếng ồn Để khắc phục điều này, số động người ta sử dụng đội thủy lực Khi sử dụng đội thủy lực khe hở cấu mm Nguyên lý làm việc đội thủy lực sau : *Xét trường hợp cam không đội: Ở trường hợp xúpáp đóng, lò xo bên đẩy piston lên nên khe hở nhiệt cấu mm Dầu nhớt có áp suất từ bơm qua lỗ xylanh piston đội p suất nhớt khoang làm việc có khuynh hướng đẩy piston đội lên *Xét trường hợp cam đội: Khi cam đội vào thân đội, áp suất nhớt buồng làm việc đội gia tăng, làm van bi đóng Do cam tiếp tục quay thân piston đội lên theo, điều khiển xúpáp mở Hình 3: Con đội thủy lực Do tồn khe hở lắp ráp thân piston đội Vì lượng nhớt bé khoang làm việc thoát đội lên Lượng nhớt bù lại cam không đội, để đảm bảo khe hở cấu mm 3/.Đũẩy:(PushRod) Đũa đẩy có dạng trụ, sử dụng cấu xúpáp treo kiểu OHV Một đầu đũa đẩy tiếp xúc với đội đầu lại tiếp xúc với cò mổ Hiện đũa đẩy thường sử dụng động Diesel, động xăng sử dụng 4/ Cò mỗ trục cò mỗ : Các cò mỗ bố trí trục gọi trục cò mỗ, tuỳ theo số lượng xúpáp bố trí xúpáp mà động có trục cò mỗ Cò mỗ chi tiết chuyển động xoay, điều khiển từ đũa đẩy ( OHV ) điều khiển trực tiếp cam trục cam ( OHC ) Trường hợp sử dụng đội khí, cò mỗ có bố trí vít đai ốc hãm để điều chỉnh khe hở nhiệt xúpáp 5/ Bệ xúpáp : Bệ xúpáp ép chặt vào nắp máy thân máy Khi xúpáp đóng, bề mặt nấm xúpáp ép chặt vào bề mặt bệ để đảm bảo độ kín buồng đốt Bệ xúpáp có tác dụng truyền nhiệt từ đầu xúpáp nắp máy để làm mát xúpáp Góc nghiêng bệ xúpáp phải phù hợp với góc nghiêng bề mặt đầu xúpáp bề rộng tiếp xúc bệ bề mặt xúpáp từ 1,2 đến 1,3 mm Vật liệu chế tạo thường thép đặc biệt có khả chòu nhiệt cao chống mài mòn tốt 6/ Ống kềm xúpáp: Ống kềm xúpáp dùng để dẫn hướng thân xúpáp, thường chế tạo gang ép chặt vào nắp máy hay thân máy Ống kềm xúpáp phải đảm bảo bề mặt đầu xúpáp tiếp xúc xác với bệ xúpáp Thân xúpáp ống kềm bôi trơn tốt từ nhớt động Tuy nhiên có trường hợp, để hạn chế dầu bôi trơn vào ống dẫn hướng, nhằm tránh tượng dầu bò cháy muội than gây kẹt xúpáp người ta dùng phốt chặn dầu lắp đầu ống kềm xúpáp 7/ Xúpáp : a Vai trò : Các xúpáp có vai trò đóng mở đường nạp thải để thực trình trao đổi khí b Điều kiện làm việc : + Xúpáp làm việc điều kiện chòu nhiệt độ cao, cao xúpáp thải Ví dụ, động xăng nhiệt độ xúpáp thải 800 – 850 0C , động Diesel 500 – 600 0C + Khi làm việc xúpáp bò ăn mòn hoá học axít khí cháy, đặc biệt xúpáp thải + Khi xúpáp đóng mở, nấm xúpáp va với bệ xúpáp dễ bò biến dạng cong vênh mòn rỗ bề mặt nấm + Vận tốc lưu động môi chất qua xúpáp lớn Đối với xúpáp thải, vận tốc đạt 400 – 600 m/s gây ăn mòn học bề mặt nấm đế c Vật liệu: Xúpáp nạp thải: thường sử dụng thép hợp kim chòu nhiệt Để chống mòn chống gỉ, người ta mạ lên bề mặt làm việc xúpáp lớp mỏng hợp kim côban d Kết cấu: gồm phần: nấm, thân, đuôi Hình 4: Kết cấu xúpáp 10 * Nấm xúpáp: Tiếp xúc với bệ xúpáp mặt côn có góc nghiêng thường 30 0, 450, 600 Đây mặt làm việc quan trọng đảm bảo lưu thông dòng khí ( nạp &ø thải ) kín khít đóng xúpáp Có loại nấm: - Nấm bằng: đơn giản, dễ chế tạo có diện tích chòu nhiệt nhỏ - Nấm lõm: có bán kính chuyển tiếp nấm thân lớn nên dùng làm xúpáp nạp dòng khí đỡ bò ngoặt Phần lõm nhằm giảm trọng lượng nấm hay toàn xúpáp - Nấm lồi: dùng cho xúpáp thải nhằm cải thiện trình thải Hình 5: Các dạng nấm xúpáp a Nấm bằng; b.Nấm lõm; c Nấm lồi; d Giải nhiệt xúpáp natrisodium + Biện pháp giải nhiệt cho xúpáp : số động xúpáp thải rỗng với 50 – 60% thể tích chứa natri Khi động làm việc natri nóng chảy ( t nóng chảy Na 970C ) thu nhiệt từ nấm truyền đến thân qua ống dẫn hướng xúpáp * Thân xúpáp: có nhiệm vụ dẫn hướng tản nhiệt cho nấm xúpáp Phần nối tiếp nấm thân thường làm nhỏ lại để dễ gia công tránh bò kẹt xúpáp ống dẫn hướng *Đuôi xúpáp : Đuôi xúpáp phải có kết cấu để lắp đóa lò xo xúpáp Thông thường đuôi xúpáp có rãnh vòng, mặt côn để lắp móng hãm Kết cấu đơn giản dùng chốt, tạo ứng suất tập trung Để đảm bảo an toàn, chốt phải chế tạo vật liệu có độ bền cao Nếu cấu điều khiển xúpáp không dùng đội thủy lực để tự chỉnh khe hở nhiệt 0mm, phải có khe hở nhiệt xúpáp , thường khe hở nhiệt xúpáp thải lớn xúpáp nạp 8/ Lò xo xúpáp: a) Điều kiện làm việc: Lò xo xúpáp sức căng ban đầu chòu tải trọng thay đổi đột ngột tuần hoàn trình xúpáp đóng mở b) Vật liệu : thường chế tạo thép lò xo dây có đường kính – 5mm c) Kết cấu : thường lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đóa xúpáp đế lò d) Vấn đề tránh cộng hưởng cấu phối khí: xo Để tránh cộng hưởng cho cấu phải làm cho hệ dao động có nhiều tần số khác nhau, gồm có: 11 + Dùng lò xo có bước xoắn khác + Dùng lò xo côn ( thân lò xo côn có tần số riêng khác ) + Dùng nhiều lò xo có chiều xoắn khác lắp lồng vào Hình 6: Lò xo xúpáp * Sơ đờ lắp ráp hệ thớng phới khí VI Hệ thống phân phối khí VTEC Control System) Đònh nghóa (Variable Valve Timing and Lift Electronic 12 Hệ thống VTEC hệ thống đđiều khiển thay đổi thời gian độ đóng mở xú páp điện tử để phù hợp với chế độ làm việc động thông qua việc sử dụng cấu cam đặc biệt: Cam tốc độ thấp cam tốc độ cao Đặc điểm - Dễ sử dụng động thường - Công suất cao phù hợp với chế độ làm việc động - Tăng tốc nhanh từ tốc độ thấp đến tốc độ cao - Vận hành êm dòu thành phố nhờ vào hoạt động cam tốc độ thấp - Hiệu suất ưu việt tốc độ cao tiết kiệm nhiên liệu - Không cần sử dụng turbo tăng áp nhờ vào khả tự hút Phân loại a DOHC VTEC: kiểu động có thay đổi độ mở thời gian phân phối khí xúpáp hút xúpáp thải để phù hợp với chế độ làm việc động Đây loại động có hiệu suất cao với khả tiết kiệm nhiên liệu, thích hợp cho loại xe du lòch thể thao b SOHC VTEC: Là kiểu động điều khiển thay đổi trạng thái đóng mở cặp xúpáp hút xúpáp xả làm việc bình thường tất chế độ làm việc động c VTEC – E: Cơ cấu phân phối khí loại động gần giống kiểu phân phối khí động xúpáp thông thường cải tiến để phân phối khí tốt Ở tốc độ thấp lượng hòa khí nạp vào xylanh mở xúpáp tốc độ trung bình cao công suất phát lớn nên mở đồng thời xúpáp hút Nguyên lý hoạt động a Nguyên lý hoạt động Cò mổ thứ Piston thủy lực A Piston thủy lực B Cò mổ Chốt chặn Cò mổ thứ Lò xo hoàn lực Biên dạng cam a Khi động hoạt động tốc độ thấp - Khi động hoạt động tốc độ thấp áp lực dầu điều khiển không cung cấp đến piston thủy lực nên cò mổ thứ cò mổ thứ tách rời không liên kết với cò mổ nhờ vào lò xo hòan lực đặt bên cò mổ thứ Lúc vấu cam A B tác động đến cò mổ thứ thứ để điều khiển đóng mở xúpáp Mặc dù vấu cam trung tâm tác động vào vấu cam không ảnh hưởng đến trình mở soupape 13 - Khi động vận hành tốc độ cao áp lực dầu điều khiển piston thủy lực di chuyển theo hướng mũi tên hình vẽ Kết cò mổ liên kết thành khối piston thủy lực Ở giai đoạn cò mổ điều khiển vấu cam C có biên độ lớn Khi b Khi động hoạt động tốc độ cao VII Hệ thống phân phối khí VVT-i Ở hệ thống phân phối khí VVT-i, xúpáp mở sớm tùy thuộc vào tốc độ động ECU điều khiển van từ để mở đường dầu xoay trục cam sớm góc độ phù hợp với tốc độ động 14 Mục lục HỆ THỚNG PHÂN PHỚI KHÍ I Nhiệm vụ: CÁC KIỂU PHỚI KHÍ TRÊN ƠTƠ II u cầu : III Phương pháp bố trí xupap: 1/.Xupap nạp 2/ Xupap treo IV Các phương pháp dẫn động trục cam 1/ Dẫn động trục cam bánh 2/ Dẫn động trục cam xích 3/ Dẫn động trục cam trục 4/ Dẫn động trục cam đai V Kết cấu chi tiết cấu phân phối khí 1/ Trục cam 2/ Con đội 3/.Đũa đẩy :(PushRod) 4/ Cò mổ trục cò mổ 5/ Bệ xupap 6/ Ớng kềm xupap 7/ Xupap 8/ Lò xo xupap VI Hệ thống phân phối khí VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System) VII Hệ thống phân phối khí VVT- 15 [...]... độ lớn nhất Khi b Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao VII Hệ thống phân phối khí VVT-i Ở hệ thống phân phối khí VVT-i, xúpáp được mở sớm tùy thuộc vào tốc độ của động cơ ECU sẽ điều khiển van từ để mở đường dầu và xoay trục cam sớm đi một góc độ phù hợp với tốc độ của động cơ 14 Mục lục HỆ THỚNG PHÂN PHỚI KHÍ I Nhiệm vụ: CÁC KIỂU PHỚI KHÍ TRÊN ƠTƠ II u cầu : III Phương pháp bố trí xupap: 1/.Xupap... bằng trục 4/ Dẫn động trục cam bằng đai V Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí 1/ Trục cam 2/ Con đội 3/.Đũa đẩy :(PushRod) 4/ Cò mổ và trục cò mổ 5/ Bệ xupap 6/ Ớng kềm xupap 7/ Xupap 8/ Lò xo xupap VI Hệ thống phân phối khí VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System) VII Hệ thống phân phối khí VVT- 15 ... thường ở tất cả các chế độ làm việc của động cơ c VTEC – E: Cơ cấu phân phối khí của loại động cơ này gần giống như kiểu phân phối khí của động cơ 4 xúpáp thông thường nhưng nó được cải tiến để sự phân phối khí được tốt hơn Ở tốc độ thấp lượng hòa khí nạp vào trong xylanh ít do chỉ mở 1 trong 2 xúpáp nhưng ở tốc độ trung bình và cao thì công suất phát ra lớn nên mở đồng thời cả 2 xúpáp hút 4 Nguyên lý... Vấn đề tránh cộng hưởng trong cơ cấu phối khí: xo Để tránh cộng hưởng cho cơ cấu thì phải làm cho hệ dao động có nhiều tần số khác nhau, gồm có: 11 + Dùng lò xo có bước xoắn khác nhau + Dùng lò xo côn ( bản thân lò xo côn có các tần số riêng khác nhau ) + Dùng nhiều lò xo có chiều xoắn khác nhau lắp lồng vào nhau Hình 6: Lò xo xúpáp * Sơ đờ lắp ráp hệ thớng phới khí VI Hệ thống phân phối khí. .. thường được làm nhỏ lại để dễ gia công và tránh bò kẹt xúpáp trong ống dẫn hướng *Đuôi xúpáp : Đuôi xúpáp phải có kết cấu để lắp đóa lò xo xúpáp Thông thường đuôi xúpáp có rãnh vòng, mặt côn để lắp móng hãm Kết cấu đơn giản nhất là dùng chốt, nhưng tạo ra ứng suất tập trung Để đảm bảo an toàn, chốt phải được chế tạo bằng vật liệu có độ bền cao Nếu cơ cấu điều khiển xúpáp không dùng con đội thủy lực để tự... System) 1 Đònh nghóa (Variable Valve Timing and Lift Electronic 12 Hệ thống VTEC là hệ thống đđiều khiển sự thay đổi thời gian và độ đóng mở xú páp bằng điện tử để phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ thông qua việc sử dụng một cơ cấu cam đặc biệt: Cam tốc độ thấp và cam tốc độ cao 2 Đặc điểm - Dễ sử dụng như một động cơ thường - Công suất cao phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ - Tăng... hành êm dòu trong thành phố nhờ vào sự hoạt động của cam tốc độ thấp - Hiệu suất ưu việt ở tốc độ cao và tiết kiệm nhiên liệu - Không cần sử dụng turbo tăng áp nhờ vào khả năng tự hút của nó 3 Phân loại a DOHC VTEC: là kiểu động cơ có sự thay đổi độ mở và thời gian phân phối khí của cả xúpáp hút và xúpáp thải để phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ Đây là loại động cơ có hiệu suất cao với khả... xúpáp: Tiếp xúc với bệ xúpáp bởi mặt côn có góc nghiêng thường là 30 0, 450, 600 Đây là mặt làm việc rất quan trọng đảm bảo lưu thông dòng khí ( nạp &ø thải ) và kín khít khi đóng xúpáp Có 3 loại nấm: - Nấm bằng: đơn giản, dễ chế tạo và có diện tích chòu nhiệt nhỏ - Nấm lõm: có bán kính chuyển tiếp giữa nấm và thân rất lớn nên được dùng làm xúpáp nạp để cho dòng khí đỡ bò ngoặt Phần lõm nhằm giảm trọng... ở tốc độ thấp áp lực dầu điều khiển không cung cấp đến các piston thủy lực nên cò mổ thứ 1 và cò mổ thứ 2 được tách rời không liên kết với cò mổ giữa nhờ vào lò xo hòan lực được đặt bên trong cò mổ thứ 2 Lúc này 2 vấu cam A và B tác động đến cò mổ thứ 1 và thứ 2 để điều khiển sự đóng mở của xúpáp Mặc dù vấu cam trung tâm vẫn tác động vào vấu cam giữa nhưng nó không ảnh hưởng đến quá trình mở của soupape