Hình 4.8. Hệ thống hệ thống supap khơng lị xo. xo.
1 – Trục cam. 2 –Con đội. 3 – Piston. 4 –Ống dẫn hướng. 5 – Lỗ khí thốt. 6 – Lỗ
khí nạp. 7 – Supap xả. 8 – Supap hút. 9 –
Buồng chứa. 10 – Xilanh.
Để giữ supap khơng rơi vào lịng
xylanh (thay thế lị xo giữ supap của loại cũ) người ta dùng một piston khí để giữ supap.
Khí được bơm vào buồng chứa do một bơm khí được điều khiển từ hộp điều khiển ECU, quá trình làm việc của supap được thực hiện
như sau:
+ Khi cam chưa tác dụng (supap đĩng):
Supap đĩng kín, khơng rơi vào lịng xylanh là do khí từbơm khí đưa vào đầy buồng chứa với áp lực từ (10 ÷ 33) KG/cm2. Với áp lực cao như vậy supap được giữở vị trí
đĩng kín.
+ Khi cam tác dụng vào supap (supap mở):
Ở đúng kỳ làm việc của động cơ, trục cam bắt đầu tác dụng vào supap thơng qua
con đội, supap mở. Khi cam tác dụng thì thể tích trong buồng chứa giảm, áp lực khí tăng lên đến khoảng 90 KG/cm2. Do áp lực bên trong buồng chứa lớn hơn áp lực của van một chiều (van thốt), khí được đẩy ra ngồi qua đường ống thốt khí, supap từ từ mở
ra.
Khi cam bắt đầu thơi tác dụng, thể tích trong buồng chứa tăng lên và áp lực khí giảm xuống. Lúc này áp lực khí bên ngồi lớn hơn áp lực khí bên trong buồng chứa và thắng áp lực van một chiều (van nạp), khí được bơm vào qua van một chiều đi vào buồng chứa. Do đĩ, piston đi lên và kéo theo supap từ từđĩng kín một cách êm dịu, giảm được sự va đập giữa supap và bệ supap so với loại sử dụng lị xo. Và quá trình làm việc cứ
tiếp tục lặp đi, lặp lại.
Ngồi loại vừa giới thiệu ở trên, loại trục cam điều khiển supap thơng qua con đội,
người ta cịn cĩ loại trục cam điều khiển trực tiếp lên đuơi supap. Nguyên lý hoạt động của loại này cũng giống như loại vừa nêu ở trên, cũng điều khiển sự đĩng của supap bằng khí. Ngồi ra, ở loại này giữa cam và đuơi supap cĩ một cốc trượt cĩ tác dụng làm giảm sự mài mịn giữa cam và đuơi supap.
4.3.2. Phân tích điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo supap 4.3.2.1. Phân tích điều kiện làm việc
- Chịu lực khí thể rất lớn.
- Bịva đập mạnh theo chu kỳ (ở mặt nấm supap). - Chịu nhiệt độ cao nhất là supap thải.
41 4.3.2.2. Vật liệu chế tạo
Do điều kiện làm việc phức tạp nên yêu cầu vật liệu chế tạo supap thải phải cĩ độ
bền cao, chịu nhiệt tốt, thường dùng thép hớp kim: X9C2, 40X…hay thép chịu nhiệt: 40CX10MA, E169.
Supap nạp dùng thép hợp kim crơm: Cr – Ni, 37XC, 40XH. 4.3.3. Kết cấu supap
Về kết cấu, supap được chia 3 phần: nấm supap (đầu), thân supap và đuơi supap.
4.3.3.1. Nấm supap
Mặt nấm supap tiếp xúc với đế supap, đây là bề mặt làm việc quan trọng nhất của supap cĩ dạng mặt cơn cĩ gĩc α = 12 ÷ 450(đa sốsupap đều gĩc = 450). Đây là bề mặt làm việc rất quan trọng và đảm bảo việc lưu thơng (nạp và thải) và kín khít khi đĩng
supap. Nếu gĩc càng nhỏ thì tiết diện lưu thơng càng lớn, tuy nhiên khi quá nhỏ thì phần nấm càng mỏng và độ cứng vững càng kém.
Gĩc của mặt cơn trên nấm thường làm nhỏhơn gĩc của mặt cơn trên đế supap khoảng
0,5 ÷ 10 % đểđảm bảo kín khít, cho dù mặt nấm cĩ bị biến dạng nhỏ. Kết cấu của nấm
supap thường cĩ 3 loại:
- Nấm bằng: chế tạo đơn giản, cĩ thể dùng cho supap nạp và supap thải. Đa số các
động cơ hiện nay đều dùng loại này.
- Nấm lõm: bán kính gĩc lượn gần thân và nấm rất lớn làm tăng lưu thơng dịng
khí nạp vào xilanh và tăng độ cứng vững cho phần nấm, sử dụng supap nạp động
cơ tăng áp, động cơ máy bay. Tuy nhiên, mặt chịu nhiệt của supap lớn nên dễ bị
quá tải nhiệt và chế tạo khĩ khăn.
- Nấm lồi: cải thiện lưu thơng dịng khí thải (supap thải động cơ tăng tốc dùng loại này) vì mặt nấm lồi lên làm hạn chế khu vực tạo thành xốy khi thải khí. Tuy nhiên chế tạo khĩ khăn và mặt chịu nhiệt lớn.
Hình 4.9. Kết cấu supap. Hình 4.10. Supap đỉnh lõm (a) và đỉnh lồi (b).
4.3.3.2. Thân supap
Thân supap cĩ tác dụng dẫn hướng và tản nhiệt, vì vậy để phát huy vai trị này phần thân thường cĩ xu hướng làm tăng đường kính. Tuy nhiên phần thân cũng khơng được làm quá lớn vì supap cĩ yêu cầu phải gọn nhẹ và dịng khí lưu thơng dễ dàng.
Khi supap được dẫn động bằng con đội, hệ thống địn bẩy thường là lực điều khiển
theo phương trục supap do đĩ khơng cĩ lực nghiêng hoặc lực nghiêng nhỏ thì thân supap
cĩ đường kính:
dt = (0,16 ÷ 0,25) dn ; dn: đường kính của nấm supap
Khi trục cam trực tiếp dẫn động supap, lực nghiêng xuất hiện ở thân supap lớn nhất nên cĩ thểtăng đường kính thân supap:
42
Để supap khơng kẹt trong ống dẫn hướng lúc nĩng, người ta thường thu nhỏđường kính thân supap phần đầu nấm hoặc khoét rộng lỗ ống dẫn hướng một ít ở phần đầu nấm.
4.3.3.3. Đuơi supap
Đuơi supap thường cĩ hình dạng đặc biệt để lắp ghép với đĩa lị xo, được tơi cứng và phần cuối khấc rãnh để mĩng hãm, chén chặn.
Khi dẫn động supap bằng cơ cấu con đội và đũa đẩy, đĩa lị xo lắp với supap bằng hai mĩng hãm hình cơn lắp vào phần đuơi supap. Mặt cơn phía ngồi của mĩng hãm ăn
khớp với mặt cơn của lỗđĩa lị xo (gĩc cơn 10 – 120). Các rãnh hãm trên đuơi supap cĩ
thể là rãnh hình trụ, hình cơn, một rãnh hoặc nhiều rãnh.
Giữa đuơi supap và con đội hay địn bẩy, múi cam bao giờ cũng cĩ khe hở nhất
định để tránh việc supap nĩng giãn nở làm hở supap. Khe hở
này ở supap nạp và supap thải thường khác nhau (khe hở
supap thải lớn hơn khe hở supap nạp).
- Động cơ GAZ - 51A, GAZ - 63, GAZ – 69 (trạng thái nguội).
Khe hở supap nạp: 0,23mm. Khe hở supap thải: 0,28mm.
- Động cơ GAZ - 53A (trạng thái nguội). Khe hở supap nạp: 0,25mm.
Khe hở supap thải: 0,3mm.