nhiệm vụ định vị bânh xích văo trục cam dễ dăng hơn, cản trở sự trượt tương đối giữa trục cam vă bânh xích mang lại hiệu quả cao khi động cơ lăm việc.
7.1.3 dẫn động trục cam:
Trong động cơ 1TR-FE trục cam được bố trí phía trín nắp xi lanh vì vậy trục cam được dẫn động bằng xích. Xích được lăm bằng thĩp hợp kim có sức bền rất cao vă khi hoạt động khơng gđy nín tiếng ồn. Loại dẫn động năy có nhiều ưu điểm như: Kết cấu gọn nhẹ, có thể dẫn động được trục cam ở khoảng câch lớn. Tuy nhiín dùng phương ân dẫn động năy giâ thănh cao. Hơn nữa khi phụ tải vă tốc độ thay đổi đột ngột xích dễ bị rung động. Sau một thời gian sử dụng xích thường bị rơ gđy nín tiếng ồn vă lăm sai lệch pha phđn phối khí. Để giữ cho xích ln được căng phải dùng thím cơ cấu căng xích. Để chống rung cịn dùng thím bộ dẫn hướng cho xích.
Bânh răng dẫn động xích được lắp ở đầu trục khuỷu. Phía đầu trục khuỷu có biín độ dao động xoắn lớn vì vậy khi lắp theo kiểu năy lăm cho hệ thống phđn phối khí chịu dao dộng xoắn lăm sai lệch pha phđn phối vă chịu tải trọng phụ do dao động đó gđy nín. Ngoăi ra khi trục cam bị ảnh hưởng của dao động xoắn thì góc phun sớm hoặc góc đânh lửa sớm cũng bị ảnh hưởng. Tuy vậy khi lắp bânh răng ở đuôi trục khuỷu sẽ lăm cho kết cấu dẫn động trở nín phức tạp.
1 - Lò xo vấu hêm; 2 – Vấu hêm; 3 – Piston; 4 – Lò xo; 5 – Van bi; 6 – Đĩa xích dẫn động trục cam nạp; 7 – Đĩa xích dẫn động cam thải; 8 – Bộ căng xích; 9 – Đĩa xích chủ
động; 10 – Xích dẫn động; 11 – Thanh dẫn hướng.
Khoảng câch giữa 2 bânh xích dẫn động trục cam nạp vă trục cam thải tính từ tđm, l = 129 (mm).
- Bân kính vịng chia bânh xích dẫn động trục cam R = 58 (mm).
- Bân kính vịng chia bânh xích chủ động r = 29 (mm).
Nguyín lý lăm việc của bộ căng xích:
Khi động cơ bắt đầu hoạt động, xích dẫn động lăm việc vă căng theo. Trong quâ trình hoạt động lđu dăi câc mắt xích sẽ bị mịn lăm cho độ chùng của xích tăng lín vượt quâ giới hạn cho phĩp. Khi xích chùng đến giới hạn đó dầu có âp suất cao được đưa văo qua van bi. Dưới âp lực dầu, piston bị ĩp về phía bín trâi đẩy thanh dẫn hướng xích đi theo vă xích được căng ra. Trín piston có khía rênh, câc khía rênh năy ăn khớp với rênh trín chốt hêm. Nhờ đó piston sẽ được giữ lại tại vị trí có độ chùng cho phĩp khi âp lực dầu khơng cịn tâc dụng. Muốn cho piston trở lại vị trí ban đầu ta nới lỏng chốt hêm cho piston trượt trín câc rênh của chốt hêm nhờ văo lực lị xo.
Chương 3. TÍNH TƠN CÂC THƠNG SỐ CHÍNH CỦA CƠ CẤU
PHĐN PHỐI KHÍ VVT-i CỦA ĐỘNG CƠ 1TR-FE
THƠNG SỐ BAN ĐẦU
Tín thơng số Ký hiệu Thứ nguyín Giâ trị Cơng suất có ích Ne Kw 100 Tỷ số nĩn 9,8 Số vịng quay n Vịng/ phút 5600 Đường kính xi lanh D mm 86 Hănh trình piston S mm 86 Số xi lanh i 4 Số kỳ 4 Góc mở sớm xupâp nạp 1 Độ 520~00 Góc đóng muộn xupâp nạp 2 Độ 120~640 Góc mở sớm xupâp thải 3 Độ 440
Góc đóng muộn xupâp thải 4 Độ 80
Bảng 3. 1 Thơng số ban đầu
CÂC THƠNG SỐ CHỌN
Tín thơng số Ký hiệu Thứ nguyín Giâ trị
Âp suất khí nạp Pk MN/m2 0,1
Nhiệt độ khí nạp Tk K 298
Hệ số dư lượng khơng khí 1
Âp suất cuối kỳ nạp Pa MN/m2 0,0847
Âp suất khí sót Pr MN/m2 0,11
Nhiệt độ khí sót Tr K 900
Độ sấy nóng khí nạp mới T 8
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z z 0,865
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b b 0,95
Tỷ số tăng âp 4
Hệ số nạp thím 1 1,02
Hệ số quĩt buồng chây 2 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t 1,17
Hệ số điền đầy đồ thị đ 0,968
Bảng 3. 2 Thơng số chọn 3.1. Xâc định kích thước tiết diện lưu thơng
Tiết diện lưu thông của xupâp ảnh hưởng đến chất lượng nạp thải của động cơ. Vì vậy khi thiết kế cần tăng đường kính xupâp căng lớn căng tốt nhưng bị hạn chế bởi đường kính xilanh, Diện tích mặt nấm xupâp của câc động cơ hiện nay thường chiếm
khoảng 25 ¿ 40% diện tích đỉnh pittơng, tuy vậy trong động cơ xăng dùng buồng
chây bân cầu hoặc chõm cầu, xupâp bố trí nghiíng hai bín nín diện tích xupâp lớn đến 35% diện tích đỉnh pittơng. Ở động cơ Toyota dùng nhiều xupâp cho một xilanh (4 xupâp) thì diện tích năy mới tăng được 60% so với diện tích đỉnh pittơng. Diện tích
xupâp nạp thường lớn hơn diện tích xupâp thải khoảng 10 ¿ 15% vă thường bằng 15
¿ 35% diện tích đỉnh pittơng.
Khi tính tơn tiết diện lưu thông của xupâp phải dựa văo giả thiết lưu động ổn định của dịng khí khi đi qua họng đế xupâp. Ta coi dịng khí nạp hoặc thải có tốc độ bình quđn vă tốc độ của pittơng khơng đổi.
Căn cứ văo điều kiện lưu động ổn định vă liín tục của dịng khí, ta có:
vk.i.fk.γk=vp.Fp.γp (3 – 1).
Trong đó: vk - Tốc độ trung bình của dịng khí qua họng đế xupâp (m/s).
fk - Tiết diện lưu thông của họng đế xupâp (cm2).
fk=π.d2h
4
dh - Đường kính họng đế xupâp
γk vă γp - mật độ của dịng khí ở họng xupâp vă ở trong xilanh, xem γk = γp .
vp - Tốc độ bình quđn của pittơng.
Từ cơng thức (3 – 1) ta có: vk=vp.Fp fk.i = 4 .vp.Fp i.π.dh2 (3 – 2) Với vp= S.n 30 = 86.5600 .10−3 30 =16,05 (m/s). Vă Fp= π.D2 4 = π.8,62 4 =58 . 05 (cm2) S – Hănh trình pittơng. S = 86 (mm). n – Số vòng quay trục khuỷu. n = 5600 (vịng/phút) D – Đường kính xilanh. D = 86 (mm).
Từ (3 – 2) ta rút ra tốc độ bình quđn của dịng khí qua họng đế xupâp.
vk=vp.D2
i.dh2 (3 – 3)
Đường kính họng đế xupâp: dh
=√vp.D2
vk.i (3 – 4)
Tốc độ bình quđn của dịng khí thải thường lớn hơn dịng khí nạp khoảng 20
¿ 50%. Do đó xupâp thải lăm nhỏ hơn xupâp nạp. Vì vậy mặt nấm của xupâp thải
Hình 3. 1 Tiết diện lưu thơng qua xupap
Tiết diện lưu thông fkx qua xupâp (tiết diện vănh khăn) được xâc định theo công thức:
fkx=π.h' (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 (dh+d1)
(3 – 5)
Với: d1 = dh + 2.e ; h’ = h.cos α ; e = h’.sin α
Thay văo (3 – 5) ta được:
fkx = π .h.(dh. cos α + h.sin α .cos2 α ). (3 – 6)
Rõ răng fkx phụ thuộc văo α vă h, khi α căng nhỏ tiết diện lưu thơng căng
lớn. Hănh trình h căng lớn fkx căng lớn. Tuy vậy hănh trình h bị hạn chế bởi tiết diện của họng đế xupâp, tiết diện lưu thông không thể lớn hơn tiết diện họng đế xupâp.
Khi α = 00 , thì fkx = π.dn.h≤
π.dh2
4 vă hănh trình xupâp hmax = dh /4
Khi α = 450 thì hănh trình xupâp phải lớn hơn mới có thể đạt được điều kiện
tiết diện lưu thông bằng tiết diện họng đế xupâp. Cụ thể: hmax = 0,31.dh. Trong động cơ
ngăy nay, hănh trình xupâp nằm trong phạm vi: h = (0,18 ¿ 0,3)dh
* Tiết diện lưu thông qua xupâp nạp:
Theo thực nghiệm vă tính tơn nhiệt tốc độ của dịng khí nạp được chọn:
vkn = (40 ¿ 115) (m/s) chọn vkn = 50 (m/s)
dhn = √16,05 .8,62
50.2 =34,45 (mm)
Chọn h = (0,18 ¿ 0,3).dhn =(0,18 ¿ 0,3).34,45 = 6,2 ¿ 10,33 (mm)
Chọn h = 6,5
Góc cơn của nấm xupâp nạp: α = 450
Từ (3 – 6) ta có:
fkx = π .6,5.(34,45.cos450 + 6,5.sin450.cos2450) = 544,08(mm2). Kiểm nghiệm lại tiết diện lưu thông thực của xupâp nạp theo (3– 2).
vkn = vp.
Fp
i.fkx = 16,05.
58,05
2.544,08.10−2= 85,63 (m/s).
vkn < (70 ¿ 90) (m/s). Vậy vkn thỏa mên điều kiện.
* Tiết diện lưu thông qua xupâp thải: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo thực nghiệm vă tính tơn nhiệt tốc độ của dịng khí thải được chọn:
vkt = (1,2 ¿ 1,5).vkn = 1,2.85,63 = 102,7(m/s)
Số xupâp thải i = 2.
Từ (3 – 4) suy ra đường kính họng thải:
dht = √16,05.862
102,7.2 =25 (mm)
Chọn h = (0,18 ¿ 0,3).dhn =(0,18 ¿ 0,3).25 = 4,5 ¿ 7,5 (mm)
Chọn h = 6,5
Góc cơn của nấm xupâp thải: α = 450
Từ (3 – 6) ta có:
fkx = π .6,5.(25.cos450 + 6,5.sin450.cos2450) = 527 (mm2). Kiểm nghiệm lại tiết diện lưu thông thực của xupâp thải theo (3 – 2).
vkt = vp. Fp i.fkx = 16,05. 58,05 2.527.10−2= 88,39 (m/s).
vkt < (70 ¿ 90) (m/s). Vậy vkt thỏa mên điều kiện.
3.2. Dựng hình cam
* u cầu:
- Dạng cam phải đảm bảo cơ cấu phối khí có trị số “thời gian – tiết diện” lớn nhất nghĩa lă khả năng lưu thơng dịng khí lớn nhất. Vì vậy cam phải mở xupâp thật nhanh, giữ cho xupâp mở ở vị trí lớn nhất thật lđu vă khi đóng thì đóng thật nhanh xupâp. - Dạng cam phải thích hợp để giai đoạn mở vă đóng xupâp có gia tốc vă vận tốc nhỏ nhất. Do đó cơ cấu phđn phối khí lăm việc ím, ít va đập vă hao mịn.
- Dạng cam phải đơn giản, dễ chế tạo.
Trín cơ sở đảm bảo 3 yíu cầu trín, động cơ ta đang khảo sât dùng loại cam lồi.
* Phương phâp thiết kế cam:
Cam của động cơ Toyota được thiết kế trín cơ sở định sẵn dạng cam. Với phương phâp năy, mặt cam lă tập hợp của những cung tròn, cung parabol hoặc đường thẳng.v.v. để dễ gia cơng. Sau đó căn cứ văo quy luật nđng đê định, đạo hăm hai lần với góc quay của trục cam để tìm quy luật gia tốc rồi kiểm tra xem có phù hợp với u cầu về gia tốc của cơ cấu phđn phối khí hay khơng.
Theo phương phâp năy có ưu điểm lă đảm bảo tính cơng nghệ gia cơng trục cam được đơn giản. Ngoăi ra khi thiết kế theo phương phâp năy sẽ phù hợp cho động cơ có tốc độ thấp vă trung bình.
Loại cam lồi cung trịn có trị số thời gian – tiết diện lớn nhất. Tuy vậy loại cam lồi năy có gia tốc dương lớn nhất do đó cơ cấu phối khí khi lăm việc va đập rất mạnh. Trong giai đoạn đóng mở xupâp, lực qn tính tâc dụng lín mặt cam có trị số rất lớn. Vì vậy trị số cho phĩp của gia tốc dương phụ thuộc văo độ cứng của bề mặt tiếp xúc của cam với con đội vă độ cứng vững của trục cam cũng như khả năng chịu tải của ổ trục cam. Trị số cho phĩp của gia tốc đm, phụ thuộc văo khả năng lăm việc của lị xo. Để giảm kích thướt của lị xo vă giảm phụ tải tâc dụng lín lị xo, thường phải khống chế trị số tuyệt đối của gia tốc đm ở phạm vi nhỏ nhất.
Từ quan điểm trín ta thấy dạng cam lồi cung trịn có trị số tuyệt đối của gia tốc đm nhỏ nhất. Để khắc phục nhược điểm gia tốc dương quâ lớn của cam lồi có thể dùng câc biện phâp công nghệ vă thiết kế để tăng độ cứng bề mặt vă độ cứng vững của trục cam.
* Cam nạp: Góc cơng tâc của cam nạp ϕn=
1800+ϕ1+ϕ2
2 (3 – 7).
Trong đó:
ϕ1 = 520 góc mở sớm của xupâp nạp.
⇒ ϕn=1800+520+120 2 =122
0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đường kính trục cam: dc = 27 (mm).
- Độ nđng lớn nhất của con đội: hmax = 6,5 (mm).
- Bân kính cung đỉnh cam nạp: r = 3,5(mm).
- Bân kính lưng cam: R1 = 17 (mm).
- Câch dựng: Đối với cam nạp ϕn=1220 .
+ Vẽ vịng trịn tđm O bân kính R1 = 17 (mm), xâc định góc AOB = ϕn .
+ Trín đường phđn giâc của góc AOB ta lấy EC = hnmax (E thuộc vịng trịn bân kính R1).
+ Vẽ vịng trịn đỉnh cam có tđm O1 bân kính r = 3,5 nằm trín đường phđn giâc đó. Vịng trịn năy đi qua điểm C.
+ Vẽ cung trịn có bân kính ρ tiếp tuyến với hai vịng trịn trín có tđm O2 nằm
trín đường kĩo dăi của OA.