Chương 4 :GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CƠ CẤU PHỐI KHÍ
4.3. Cơ cấu phối khí trên động cơ TOYOTA 3Y
4.3.2. Các chi tiết của cơ cấu phân phối khí trên động cơ TOYOTA 3Y
4.3.2.1. Đòn bẩy (cò mổ)
- Đòn bẩy ở động cơ TOYOTA 3Y được làm bằng thép cacbon thành phần trung bình. Cách gia công là dập nguyên khối.
- Trục cam quay, mấu cam tác động lên con đội, con đội tác động lên đũa đẩy rồi truyền lực đến 1 bên cánh tay đòn của cò mổ, làm cho bên còn lại đè lên đuôi xupap.
- Đường kính trong của cò mổ: 18.5 mm
Hình 4.33: Cò mổ của động cơ TOYOTA 3Y
4.3.2.2. Xupap
- Xupáp ở động cơ TOYOTA 3Y được chế tạo đơn giản với dạng nấm lõm, làm bằng hợp kim thép, có đường kính mặt nấm là 36mm.
- Với độ chính xác cao giúp dẫn hướng tốt và chịu được lực nghiêng khi đóng mở. Phần đuôi có khoét rãnh sâu 1mm, cao 2mm để có thể gắn với lò xo bằng hai móng hãm
4.3.2.3 Phốt xupap
Được làm bằng cao su, bên ngoài có tráng một lớp kim loại. Giúp làm kín không cho nhớt đi vào cửa nạp, xả thông qua khe hở giửa thân xupap và ống dẫn hướng.
4.3.2.4. Đế xupap
Đế xupap trong động cơ TOYOTA 3Y được bố trí trên nắp xy lanh có hình dạng đơn giản chỉ là một vòng hình trụ, trên có vát mặt côn tiếp xúc với mặt côn nấm xuppap, được làm bằng gang xám.
Hình 4.36: Đế xupap xả của động cơ TOYOTA 3Y
4.3.2.5. Ống dẫn hướng xupap
Động cơ TOYOTA 3Y sử dụng ống dẫn hướng hình trụ được ép chặt vào nắp xylanh. Làm bằng gang hợp kim, có chiều cao là 53.5mm, đường kính ngoài 13mm, đường kính trong 8mm
Hình 4.37: Ống dẫn hướng của động cơ TOYOTA 3Y
4.3.2.6. Lò xo xupap
Trên động cơ TOYOTA 3Y sử dụng lò xo đơn hình trụ để hồi vị xupáp, làm bằng thép cacbon, hai vòng đầu quấn sát nhau và được mài phẳng để dễ lắp ghép, có chiều cao tự do 47mm, đường kính ngoài lò xo 32mm, đường kính cọng 5mm, số vòng lò xo từ 5-6 vòng . Liên kết với đuôi xupáp nhờ vào chén chặn và hai móng hãm
Hình 4.38: Lò xo xupap trên động cơ TOYOTA 3Y
- Chén chặn: Được làm bằng thép cacbon, có 3 tầng đường kính ngoài là 32mm, đường kính trong vác mặt côn để ăn khớp với mặt ngoài móng hãm.
- Móng hãm: Được làm bằng thép cacbon, hình côn một đầu to một đầu nhỏ. Mặt trong có đường gân để ăn khớp với đuôi xupap.
Hình 4.40: Móng hãm trên động cơ TOYOTA 3Y
4.3.2.7. Đũa đẩy
Đũa đẩy trên động cơ TOYOTA 3Y có dạng ống trụ rỗng bên trong, 2 đầu có dạng hình cầu được hàn ma sát dính với ống trụ tạo thành đũa đẩy.
Chiều cao tổng của đũa đẩy là 146mm, đường kính ngoài là 8mm và đường kính trong là 5mm
4.3.2.8 Con đội
Trên động cơ TOYOTA 3Y sử dụng con đội thủy lực, triệt tiêu khe hở nhiệt giữa cò mổ với đuôi xupap giúp động cơ hoạt động êm dịu hơn.
Đường kính ngoài của con đội: 21.4 mm Chiều cao tổng thể của con đội: 46 mm
Hình 4.42: Con đội thủy lực trên động cơ TOYOTA 3Y 1: Cốc đỡ đũa đẩy; 2: Thân con đội; 3: Pit-tông; 4: Khoan chứa dầu;5: Lò xo; 6: Van; 7: Lỗ dầu vào
4.3.3. Đo kiểm, nhận biết các hư hỏng và cách khắc phục các chi tiết trong cơ cấu phối khí trên động cơ TOYOTA 3Y cơ cấu phối khí trên động cơ TOYOTA 3Y
4.3.3.1. Đo kiểm khe hở dầu giữa ống dẫn hướng và xupap
(1) Sử dụng đồng hồ đo quay số để đo đường kính bên trong của ống dẫn hướng. + Đường kính trong lý tưởng của ống dẫn hướng: 8.010 - 8.030 mm
(2) Sử dụng thước Panme để đó đường kính của thân xupap. + Đường kính lý tưởng của thân xupap:
Xupap nạp: 7.970 - 7.985 mm Xupap xả: 7.965 - 7.980 mm
Hình 4.44: Đo đường kính của thân xupap
(3) Tính sự chênh lệch giữa đường kính trong của ống dẫn hướng với đường kính ngoài của thân xupap
+ Độ chênh lệch đường kính lý tưởng: Xupap nạp: 0.025 - 0.060 mm
Xupap xả: 0.030 - 0.065 mm + Độ chênh lệch đường kính tối đa: Xupap nạp: 0.10 mm
Xupap xả: 0.12mm
Nếu độ chênh lệch đường kính lớn hơn mức tối đa, ta cần phải thay cả xupap và ống dẫn hướng.
4.3.3.2. Cách thay ống dẫn hướng
(1) Sử dụng một thanh đồng và búa để phá vỡ ống dẫn hướng. (2) Lấy phe gài ra.
Hình 4.45: Phá vỡ ống dẫn hướng (3) Đun nắp máy lên tới 80 – 100 °C (176 – 212 °F).
(4) Sử dụng đồ nghề đặc biệt (ĐNĐB) và búa để đóng ống dẫn hướng ra.
Hình 4.47: Đóng ống dẫn hướng xupap ra (5) Sử dụng đồng hồ đo quay số để đo lỗ ống dẫn hướng trên nắp máy. (6) Lựa chọn ống dẫn hướng thay thế.
+ Nếu đường kính lỗ ống: 13.000 - 13.027 mm -> Sử dụng ống lót tiêu chuẩn + Nếu đường kính lỗ ống: 13.027 mm hoặc lớn hơn -> Sử dụng ống tiêu chuẩn bù thêm 0.05
+ Nếu đường kính lỗ ống vượt quá 13.027 mm hoặc lớn hơn thì ta sử dụng dụng cụ doa để chỉnh sửa lại lỗ ống theo kích thước là: 13.050 - 13.077 mm
Hình 4.48: Đo đường kính lỗ lắp ống dẫn hướng (7) Đun nắp máy lên tới 80 – 100 °C (176 – 212 °F).
(8) Sử dụng ĐNĐB và búa để đóng ống dẫn hướng mới vào cho đến khi đường gài phe tiếp xúc với nắp máy.
4.3.3.3. Đo kiểm xupap
(1) Đo độ dày phần trụ trên nấm xupap + Độ dày lý tưởng
Xupap nạp: 1.0 - 1.4 mm Xupap xả: 1.3 - 1.7 mm
+ Độ dày tối thiểu Xupap nạp: 0.5 mm Xupap xả: 0.8 mm
Nếu độ dày thấp hơn mức tối thiểu, ta cần phải thay xupap mới
(2) Đo chiều dài tổng thể của xupap
+ Chiều dài tổng thể lý tưởng của xupap Xupap nạp: 108.2 mm
Xupap xả: 108.5 mm
+ Chiều dài tổng thể tối thiểu Xupap nạp: 107.7 mm
Xupap xả: 108.0 mm
Nếu chiều dài tổng thể của xupap thấp hơn mức tối thiểu, ta cần phải thay xupap mới
Hình 4.51: Đo chiều dài tổng thể của xupap
4.3.3.4. Đo kiểm sự tiếp xúc của xupap với đế xupap
(1) Phủ một lớp bột chì mỏng lên mặt côn xupap.
(2) Đưa xupap vào ống dẫn hướng. Ấn nhẹ xupap vào đế xupap, sau đó quan sát vị trí tiếp xúc và bề rộng tiếp xúc của mặt côn xupap với đế xupap
+ Tiêu chuẩn đánh giá:
Vị trí tiếp xúc: Tiếp xúc ở phần trung tâm và tròn đều. Bề rộng tiếp xúc: 1.2 - 1.6 mm
Hình 4.52: Đo kiểm vị trí và bề rộng tiếp xúc của xupap Chú ý: Không được để xupap xoay khi xupap đang tiếp xúc với đế xupap
Nếu không thỏa điều kiện tiêu chuẩn, ta cần phải thay xupap hoặc chỉnh sửa lại đế xupap.
Chú ý:
4.3.3.5. Cách chỉnh sửa đế xupap
- Phay đế xupap xả cần sử dụng loại dao cắt có phần đầu là vật liệu Carbide (Loại vật liệu cứng gồm kim loại và cacbon, thường dùng làm lưỡi dao cắt kim loại)
- Thường xuyên quan sát sự ăn đều của mặt côn xupap với đế xupap trong khi đang chỉnh sửa.
- Càng đến gần điểm cắt cuối cần phải giải phóng lực dần để tránh bị các bậc lên xuống trên bề mặt cắt.
- Ta cần đảm bảo ống dẫn hướng đã đạt yêu cầu, sau đó mới tiến hành chỉnh sửa đế xupap
Hình 4.53: Chỉnh sửa đế xupap
(1) Sử dụng máy cắt có góc 45° và cắt phần bề rộng tiếp xúc nhỏ nhất đến khi rộng hơn mức tiêu chuẩn.
(2) Cắt để cho vị trí tiếp xúc đi đến chính giữa mặt tiếp xúc trên xupap + Nếu vị trí tiếp xúc bị lệch ra bên ngoài, sử dụng máy cắt gốc 30°
+ Nếu vị trí tiếp xúc bị lệch vào bên trong, sử dụng máy cắt gốc 60° (đối với của nạp), hoặc 65° (đối với cửa xả)
Hình 4.55: Bề mặt tiếp xúc trên đế xupap lệch vào trong (3) Sử dụng cát xoáy xupap để xoáy xupap.
(4) Sau khi xoáy xupap, dùng bột chì đỏ để kiểm tra và đảm bảo rằng mặt côn của xupap tiếp xúc đồng nhất và tròn đều với đế xupap
Chú ý: Lấy hết cát xoáy xupap ra sau khi xoáy xupap.
4.3.3.6. Đo kiểm lò xo xupap
(1) Sử dụng thước thẳng và dầy để đo độ vuông gốc của lò xo
+ Độ hở lý tưởng của cạnh ngoài lò xo so với thước thẳng: 2.0 mm Nếu độ hở lớn hơn 2.0 mm, ta cần phải thay lò xo xupap mới.
Hình 4.57: Đo kiểm độ vuông gốc của lò xo (2) Sử dụng thước kẹp để đo chiều dài tự do của lò xo
+ Chiều dài lý tưởng: 47.0 mm
Nếu không thỏa chiều dài chuẩn, ta cần phải thay lò xo mới
(3) Sử dụng dụng cụ kiểm tra lò xo để đo lực căng của lò xo
+ Lực căng lý tưởng: 28.8 - 35.2 kg (282 – 345 N) ở chiều dài lò xo là 40.6 mm
Nếu lệch ra ngoài khoảng lực căng lý tưởng thì ta cần phải thay lò xo xupap mới.
Hình 4.59: Đo độ nén của lò xo
4.3.3.7. Đo kiểm cò mổ
(1) Quan sát sự mài mòn và hư hỏng trên bề mặt tiếp xúc của cò mổ với đuôi xupap. (2) Nếu bề mặt bị khuyết nhẹ, ta dùng đá mái để sửa lại. Nếu mòn hoặc hư hỏng nặng thì ta cần phải thay mới.
(3) Di chuyển cò mổ như mô tả, và quan sát khe hở của cò mổ với trục cò mổ. + Giữa cò mổ và trục cò mổ hầu như không khe hở
Nếu có bất kỳ khe hở nào, ta cần tháo cò mổ ra và kiểm tra khe hở dầu.
Hình 4.61: Kiểm tra khe hở của cò mổ với trục cò mổ
4.3.3.8. Khe hở dầu của cò mổ với trục cò mổ
(1) Sử dụng đồng hồ đo quay số để đo đường kính trong của cò mổ. + Đường kính lý tưởng: 18.500 - 18.515 mm
(2) Sử dụng thước Panme để đo đường kính ngoài của trục cò mổ + Đường kính lý tưởng: 18.474 - 18.487 mm
Hình 4.63: Đo đường kính ngoài của trục cò mổ
(3) Tính khe hở giữa đường kính trong của cò mổ và đường kính ngoài của trục cò mổ. + Khe hở lý tưởng: 0.013 - 0.041 mm
+ Khe hở tối đa: 0.08 mm
Nếu lớn hơn khe hở tối đa, ta cần phải thay mới cò mổ và trục cò mổ. (4) Ráp cụm trục cò mổ lại.
Đảm bảo độ thẳng của trục cò mổ từ đầu đến cuối, sau đó lắp cò mổ vào, bung nó ra như mô tả và giữ chúng bằng ĐNĐB.
Hình 4.64: Định vị cò mổ
4.3.3.9. Đo kiểm đũa đẩy
(1) Đặt đũa đẩy lên bệ gá hình chữ V.
(2) Sử dụng đồng hồ so để đo độ đảo ở phần giữa của đũa đẩy + Độ đảo cho phép: 0.30 mm
Nếu vượt quá độ đảo cho phép, ta cần phải thay thế đũa đẩy mới.
(3) Đảm bảo rằng lỗ dầu trên đũa đẩy không bị nghẹt. Nếu nghẹt, ta dùng hơi cao áp để thổi sạch.
Hình 4.65: Đo kiểm đũa đẩy
4.3.3.10. Đo kiểm con đội
(1) Sử dụng thước Panme để đo đường kính ngoài của con đội + Đường kính lý tưởng: 21.387 - 21.404 mm
Nếu không thỏa đường kính cho phép thì phải kiểm tra khe hở dầu giữa con đội và lỗ lắp con đội trên thân máy
Hình 4.66: Đo đường kính ngoài của con đội
4.3.3.11. Đo kiểm lỗ của con đội trên thân máy
(1) Sử dụng đồng hồ đo quay số để đo đường kính lỗ lắp con đội + Đường kính lý tưởng: 21.417 - 21.443 mm
Hình 4.67: Đo đường kính trong của lỗ lắp con đội.
(2) Tính toán khoảng hở giữa đường kính ngoài của con đội với đường kính trong của lỗ lắp con đội.
+ Khoảng hở lý tưởng: 0.012 - 0.056 mm + Khoảng hở tối đa: 0.10 mm
Chương 5: HỆ THỐNGDẪN ĐỘNG TRỤC DẪN ĐỘNG TRỤC
5.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống dẫn động trục cam
- Mối quan hệ giữa sự quay của trục cam và vòng quay của trục khuỷu có tầm quan trọng rất lớn. Vì các van kiểm soát lưu lượng của hỗn hợp khí nhiên liệu nạp vào và khí thải, chúng phải được mở và đóng vào thời điểm thích hợp trong hành trình của piston. Vì lý do này, trục cam được dẫn động trực tiếp với trục khuỷu, thông qua cơ cấu bánh răng hoặc gián tiếp thông qua đai hoặc xích
- Yêu cầu của hệ thống dẫn động trục cam
+ Phải đảm bảo dẫn động trục cam theo đúng chu trình nạp , nén , xả , thải của động cơ
+ Làm việc ổn định ít tiếng ồn + Dễ dàng bảo dưỡng sửa chữa + Chi phí thấp dễ chế tạo , thay thế - Vị trí đặt trục cam
+ Trục cam được bố trí ở thân máy , thường được dẫn động bằng bánh răng . Nếu khoảng cách giữa trục cam và trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng nếu khoảng cách lớn phải dùng thêm bánh răng trung gian
+ Trục cam được bố trí ở nắp xy lanh , dẫn động trục cam có thể dùng trục trung gian bằng bánh răng côn hoặc dùng xích răng , dùng đai
5.1.1 Các phương án dẫn động trục cam
5.1.1.1 Dẫn động trục cam bằng bánh răng
- Bánh răng được lắp ở đầu trục khuỷu của động cơ hoặc đuôi trục khuỷu, ở mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng. Thông thường, để kết cấu dẫn động đơn giản thì bánh răng được lắp ở đầu trục khuỷu. Tuy nhiên, cơ cấu này sẽ chịu ảnh hưởng của hiện tượng dao động xoắn.
- Bộ dẫn động bánh răng có thể bao gồm hai cặp bánh răng ăn khớp trực tiếp hoặc qua bánh răng trung gian. Đối với động cơ 4 kỳ hai vòng quay của trục khuỷu tương ứng một vòng quay của trục cam nên tỷ số truyền của các cặp bánh răng này bằng hai, với động cơ hai kỳ tỷ số truyền bằng một.
Hình 5.1: Dẫn động trục cam bằng bánh răng
- Ưu điểm của dẫn động bằng bánh răng là có độ bền và tuổi thọ cao, hiệu suất lớn, kết cấu đơn giản, tuy nhiên nó có nhược điểm là gây ra tiếng ồn và khó bố trí khi dẫn động với khoảng cách trục lớn. Các bánh răng dẫn động trục cam thường là các bánh răng trụ răng nghiêng để giảm ồn . Bộ truyền bánh răng được sử dụng chủ yếu trên các động cơ cỡ lớn như ôtô tải hoặc tàu thủy,…
5.1.1.2 Dẫn động trục cam bằng xích
- Dẫn động xích có thể được sử dụng để dẫn động cho trục cam ở nắp máy hoặc trong thân máy. Ưu điểm của bộ truyền xích là kết cấu gọn nhẹ và dẫn động dễ dàng ở khoảng cách trục lớn. Nhưng nhược điểm cơ bản của bộ dẫn động xích là dễ bị rung động khi thay đổi tải và gây ra tiếng ồn. Giá thành của bộ truyền xích tương đối cao, làm việc lâu dài thường dẫn đến hiện tượng rão do mòn con lăn, chốt xích dẫn đến phải thay mới bộ truyền.
Hình 5.2: Dẫn động trục cam bằng xích
- Quá trình làm việc bộ dẫn động xích cần được bôi trơn và sử dụng bộ phận dẫn hướng, giảm chấn. Ngoài ra để đảm bảo cho xích luôn có độ căng nhất định cần phải có cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được.
5.1.1.3 Dẫn động trục cam bằng đai
- Dẫn động đai thường được sử dụng khi trục cam được đặt phía trên nắp máy và phổ biến ở các dòng xe du lịch, xe tải nhỏ. Ưu điểm nổi bật của dẫn động đai là làm việc êm dịu, không cần bôi trơn . Dây đai có giá thành thấp, nhẹ hơn nhiều so với các bánh răng hay xích. Tuy nhiên, tuổi thọ và độ bền của dây đai thấp hơn so với dẫn động bánh răng và dẫn động xích nên sau một thời gian sử dụng theo khuyến cáo của