Xem mẫu

  1. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Khoa Cơ khí động lực Bài giảng Cấu tạo động cơ Vũ Xuân Trường 1 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  2. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Chương 1: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ .................................................................................... 5 1.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại. ............................................................................. 5 1.1.1. Chức năng ......................................................................................................... 5 1.1.2. Yêu cầu ............................................................................................................. 5 1.1.3. Phân lo ại: ................................ ................................ ................................ .......... 5 1.2 . Pha phối khí đ ộng cơ đố t trong (động cơ xăng và diezel). ........................................ 5 1.3 . Kết cấu và ho ạt độ ng của hệ thố ng phối khí. ................................ ............................ 6 1.3.1. Cơ cấu phối khí cơ b ản...................................................................................... 6 1.3.1.1. Xuppáp. ................................ ..................................................................... 6 1.3.1.2. Đế xuppáp. ................................ ................................ ................................ . 9 1.3.1.3 Ống dẫn hướng xuppáp. ............................................................................. 9 1.3.1.4. Lò xo xuppáp. ................................ ................................ .......................... 10 1.3.1.5. Trục cam. ................................................................................................. 10 1.3.1.6. Con đội ................................ ................................................................... 12 1.3.1.7. Đũa đẩy:................................ ................................................................... 14 1.3.1.8. Đòn bẩy ................................ ................................................................... 15 1.3.2. Cơ cấu điều khiển pha phố i khí (hệ thống điều khiển th ời điểm phố i khí VVT-I). ................................................................................................................................. 15 1.3.3. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I). ............................... 19 1.3.3.1. Cấu tạo ..................................................................................................... 19 1.3.3.2. Ho ạt động ................................................................................................ 20 1.3.4. Đường nạp và xả khí của động cơ. .................................................................. 21 1.3.4.1. Sơ đồ các đường nạp. ............................................................................... 21 1.3.4.2 Sơ đồ nạp cộ ng hưởng. .............................................................................. 23 1.3.4.3. Sơ đồ bố trí các đường thải. ...................................................................... 24 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÔI TRƠN ............................................................................ 25 2.1 . Công dụ ng, yêu cầu và phân lo ại............................................................................ 25 2.1.1. Công dụ ng ...................................................................................................... 25 2.1.2. Yêu cầu đối với hệ thố ng bôi trơn ................................................................... 25 2.1.3. Phân lo ại ......................................................................................................... 25 2.2. Các phương án bôi trơn................................ ................................ .......................... 26 2.2.1. Bôi trơn b ằng phương pháp vung té. ................................................................... 26 2.2.2. Bôi trơn b ằng phương pháp pha d ầu trong nhiên liệu...................................... 26 2.2.3. Phương án bôi trơn cưỡng bức ................................ ................................ ........ 27 2.2.3.1. Hệ thố ng bôi trơn cácte ướt ...................................................................... 27 2.2.3.2. Hệ thố ng bôi trơn cácte khô ...................................................................... 28 2.3 . Các chi tiết chính trong hệ thố ng bôi trơn .............................................................. 29 2.3.1. Bơm d ầu ......................................................................................................... 29 2.3.1.1. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài .................................................................. 29 2.3.1.2. Bơm bánh răng ăn khớp trong .................................................................. 30 2.3.1.3. Bơm cánh gạt ........................................................................................... 31 2.3.1.4. Bơm dầu kiểu rô to ................................................................................... 31 2.3.2. Bầu lọ c dầu ..................................................................................................... 32 2.3.2.1. Bầu lọ c thô ................................ ................................ ............................... 32 2.3.2.2. Bầu lọ c tinh .............................................................................................. 32 2.4. Dầu bôi trơn .......................................................................................................... 34 2 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  3. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 2.4.1. Yêu cầu ........................................................................................................... 34 2.4.2. Các chỉ tiêu đánh giá dầu bôi trơn ................................................................... 35 Chương 3: HỆ THỐNG LÀM MÁT ................................ ................................ ................. 36 3.1. Công dụ ng, yêu cầu và phân lo ại............................................................................ 36 3.1.1. Công dụ ng ...................................................................................................... 36 3.1.2. Yêu cầu ........................................................................................................... 36 3.1.3. Phân lo ại ......................................................................................................... 36 3.2. Kết cấu và ho ạt độ ng của hệ thố ng làm mát. ................................ .......................... 37 3.2.1. Hệ thố ng làm mát bằng nước........................................................................... 37 3.2.1.1. Hệ thố ng làm mát kiểu bốc hơi ................................................................. 37 3.2.1.2. Hệ thố ng làm mát kiểu đối lưu tự nhiên .................................................... 37 3.2.1.3. Hệ thố ng làm mát tu ần hoàn cưỡng b ức.................................................... 38 3.2.2. Kết cấu các chi tiết trong hệ thố ng làm mát ..................................................... 40 3.2.2.1. Két nước .................................................................................................. 40 3.2.2.2. Bơm nước ................................................................................................ 41 3.2.2.3. Van hằng nhiệt ......................................................................................... 42 3.2.3. Hệ thố ng làm mát bằng không khí ................................................................... 43 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU..................................................... 45 4.1 . Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng ........................................................... 45 4.1.1. Công dụ ng, yêu cầu và phân lo ại ..................................................................... 45 4.1.1.1. Công dụng................................................................................................ 45 4.1.1.2. Yêu cầu ................................................................ ................................ .... 45 4.1.1.3. Phân lo ại .................................................................................................. 45 4.1.2. Hệ thố ng cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí (ch ế hai cấp ).......................... 45 4.1 .3. Hệ thống phun xăng ........................................................................................ 50 4.1.3.1 Đặc điểm và p hân loại ............................................................................... 50 5.1 .3.2. Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp ....................................................... 50 b ). Các khối điều khiển của hệ thống phun xăng điện tử g ián tiếp. ........................ 53 *). Khối cấp xăng.................................................................................................. 53 Khối này có nhiệm vụ cung cấp cho các vòi phun xăng chính và vòi phun khởi đ ộng lạnh. Mạch cung cấp xăng thực hiện từ thùng xăng, bơm xăng, lọc thô, bộ điều áp, bộ triệt xung áp suất, qua ố ng dẫn tới các vòi phun. Xăng được cấp cho các vòi p hun qua các phần tử của b ầu lọ c tinh. Trong đường dẫn sau bơm xăng, áp suất xăng có thể đạt tới 220 kPa, luôn ổn đ ịnh. Vòi phun chính và vòi phun khởi độ ng lạnh chỉ phun xăng cấp cho xy lanh đ ộng cơ khi có tín hiệu củ a ECU. .................. 53 Lượng phun củ a vòi phun chính đ ược quyết định bởi áp su ất nhiên liệu khi phun, thời gian phun, do ECU điều khiển theo trạng thái làm việc củ a độ ng cơ. ............. 53 *). Khối cấp gió ................................................................ ................................ .... 54 *). Khối điều khiển điện tử ................................................................................... 54 Phần điện trong hệ thống có nhiệm vụ cung cấp thông tin của độ ng cơ tới bộ điều khiển trung tâm (ECU), thực hiện cấp tín hiệu cho các bộ phận thừa hành, các bộ p hận cảnh báo. Các thông tin cần thu thập phản ánh trạng thái làm việc tức thời củ a động cơ gồ m: Nhiệt độ máy, nhiệt độ khí nạp, lượng O2 trong khí xả, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tín hiệu thời điểm đánh lửa, tín hiệu khởi độ ng, số vòng quay trụ c khu ỷu, hiện tượng kích nổ, …. Các thông tin được thực hiện nhờ các cảm biến và đưa về ECU. ECU xử lý các thông tin, tính toán các trạng thái thực tế và đưa ra các tín hiệu tối ưu điều khiển các cơ cấu chấp hành: Vòi phun khởi động lạnh, các vòi phun chính, điều chỉnh chế độ mở van khí đường không tải. Các cảm biến của hệ thố ng phun xăng thường được tổ hợp với các hệ thống điều khiển tự động khác (nếu có) trên xe. ................................................................ ................................ .... 54 4.1 .3.3. Hệ thống phun xăng điện tử trực tiếp(GDI và ESI) ................................... 56 3 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  4. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 4.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel ......................................................... 58 4.2.1. Chức năng yêu cầu nhiệm vụ .......................................................................... 58 4.2.1.1. Chức năng ................................................................................................ 58 4.2.1.2. Yêu cầu ................................................................ ................................ .... 58 4.2.1.3. Phân lo ại .................................................................................................. 59 4.2.2. Hệ thố ng nhiên liệu dùng bơm cao áp thường.................................................. 59 4.2.2.1. Hệ thố ng nhiên liệu với bơm d ãy (Bơm PE) ................................ ............. 59 *). Cấu tạo ................................ ............................................................................ 59 4.2.2.2. Hệ thố ng nhiên liệu với bơm phân phối VE .............................................. 61 4.2.3. Hệ thố ng nhiên liệu với bơm cao áp điều khiển điện tử ................................... 65 4.2.3.1. Hệ thố ng nhiên liệu với bơm cao áp dãy PE đ iều khiển điện tử (điều khiển b ằng cơ cấu ga điện từ) ......................................................................................... 65 4.2.3.2. Hệ thố ng nhiên liệu với bơm VE điều khiển điện tử (đ iều khiển bằng cơ cấu đ iều ga điện từ) ..................................................................................................... 66 Hệ thống nhiên liệu với bơm VE điều khiển điện tử có một số loại chính như sau: 67 - Bơm VE điện từ đ iều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ ..................................... 67 - Loại bơm VE điện tử đ iều khiển bằng van xả ..................................................... 67 + Bơm VE điện tử một piston hướng trục ............................................................. 67 + Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính ................................ .......................... 67 Cấu tạo:................................................................................................................ 67 4.2.4. Hệ thố ng nhiên liệu với ống phân phối (COMMOONRAIL –CRS-i) .............. 68 4.2.4.1. Cấu tạo chung ................................ ................................ .......................... 68 4.2.4.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................ 69 4.2.4.3. Các cụm chi tiết trong hệ thố ng ................................................................ 69 4.2.5. Hệ thố ng cung cấp nhiên liệu với bơm – vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và HEUI ). ...................................................................................................... 76 4.2.5.1. Hệ thố ng nhiên liệu Diesel EUI. ................................ ............................... 76 4.2.5.2. Hệ thố ng nhiên liệu Diesel HEUI. ............................................................ 80 s ........................................................................................................................................... 83 4 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  5. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Chương 1: HỆ THỐNG PHỐI KHÍ 1 .1. C hức năng, yêu cầu và phân loại. 1 .1.1. Chức năng Cơ cấu phân phối khí dùng th ực hiện quá trình trao đổ i khí, th ải khí đã cháy (khí th ải) ra khỏi xylanh và nạp hỗn hợp khí (động cơ xăng) hoặc không khí sạch (động cơ d iesel) vào xylanh để động cơ làm việc liên tục. 1 .1.2. Yêu cầu - Đảm bảo ch ất lượng củ a quá trình trao đổi khí. - Độ mở lớn. - Đóng mở đúng thời điểm quy định. - Đảm bảo đóng kín buồng cháy. - Độ mòn củ a chi tiết ít nhất và tiếng kêu nhỏ nhất. - Dễ điều chỉnh và sửa chữa. - Giá thành thấp. 1 .1.3. Phân loại: - Cơ cấu phối khí dùng xuppáp. + Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp đặt + Cơ cấu phân phối khí dùng xu páp treo - Cơ cấu phối khí dùng van trượt. - Cơ cấu phối khí dùng piston đóng m ở cửa nạp và cửa thải. - Cơ cấu phối khí hiện đ ại điều khiển điện tử : VVT-I 1 .2. Pha phối khí động cơ đốt trong (động cơ xăng và diezel). Khi giới thiệu về động cơ, chúng ta cho rằng thời điểm đóng mở các xuppáp khi p iston lên đ ến ĐCT ho ặc xuống ĐCD trên thực tế khi muốn xả sạch khi thải và nạp đ ầy khí m ới vào xylanh để tăng công suất động cơ cần phải mở sớm, đóng muộn các xuppáp nạp, xuppáp xả. Xuppáp nạp cần mở sớm vào cuối quá trình xả khi piston còn đ i lên để khi piston lên đến ĐCT bắt đ ầu đi xuống thì thực hiện quá trình hút thì xuppáp nạp đ ã đ ược mở, tạo ra tiết diện lưu thông tương đối lớn giúp khí m ới d ễ d àng đ i vào xylanh. Xuppáp nạp cũng cần đóng muộn sau khi piston tới ĐCD để tận dụng chênh áp và quán tính của dòng khí hút được nhiều khí mới vào xylanh. Giai đo ạn từ lúc mở đến lúc đóng tính bằng góc quay của trục khu ỷu đư ợc gọi là pha phối khí. Dưới đ ây giới thiệu về sơ đồ pha phối khí động cơ 4 kỳ. 5 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  6. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Hình 1.1. Đồ thị công và sơ đồ pha phố i khí của động cơ 4 kỳ. 1 : Vị trí mở xuppáp nạp 4: Vị trí cuố i quá trình cháy 2 : VỊ trí đóng xuppáp nạp 5 : Vị trí mở xuppáp thải 3 ’: Vị trí phun nhiê liệu; 6: Vị trí đóng xuppáp thải 3 : Vị trí điểm chết trên Các góc φ thể hiện giá trị: φ1: Góc mở sớm xuppáp nạp, φ2: Góc đóng muộn xuppáp nạp, φ1-2: Toàn bộ góc mở của xuppáp n ạp, φ3: Góc phun sớm, φ2-3: góc ứng với quá trình nén, φ3-4-5: Góc ứng với quá trình cháy và quá trình giãn nở, φ5: Góc m ở sớm xuppáp th ải, φ6: Góc đóng muộn xuppáp thải, φ5-6: Toàn bộ góc m ở của xuppáp th ải, φ1+ φ6: Góc trùng điệp của xuppáp thải và xuppáp nạp. 1 .3. Kết cấu và hoạt động của hệ thống phối khí. 1 .3.1. Cơ cấu phối khí cơ bản. Kết cấu cơ cấu phân phối khí cơ bản gồ m: Trục cam, xuppáp, đ ế xuppáp , lò xo xuppáp , con đội, đòn gánh..v.v. 1 .3.1.1. Xuppáp. Hình 1.2. Xuppáp 6 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  7. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Theo kết cấu của xuppáp ngư ời ta chia xuppáp thành ba ph ần: Nấm xuppáp, thân xuppáp, và đuôi xuppáp. a ). Nấm xuppáp Mặt làm việc quan trọng của nấm xuppáp là mặt côn, có góc độ α = 1 5÷ 45o. Góc α càng nhỏ tiết diện lưu thông càng lớn, tuy nhiên α càng nhỏ mặt nấm càng mỏng, độ cứng vững càng kém do đó d ễ bị cong vênh, tiếp xúc không kín khít với đế xup páp. Góc củ a m ặt côn trên n ấm xuppáp thường làm nhỏ hơn góc mặt côn trên đế xuppáp khoảng 0,5 - 1o để xuppáp có th ể tiếp xúc với đ ế theo vòng tròn ở m ép ngoài của mặt côn (nếu mặt đế xuppáp nhỏ hơn mặt côn của xup páp). Làm như th ế có th ể b ảo đảm tiếp xúc đư ợc kín khít dù bề mặt n ấm có thể b ị biến dạng nhỏ. Hình 1.3. Kết cấu nấm xuppáp. a : Nấm bằng b: Nấ m lõm c: Nấm lồi d : Nấm chứa natri Kết cấu của nấm xuppáp thường có ba lo ại chính sau đây: - Nấm bằng: Ưu điểm là chế tạo đơn giản, có th ể dùng cho cả xuppáp thải và xuppáp nạp. Vì vậy đa số động cơ thường dùng loại n ấm này. - Nấm lõm: Đặc điểm là bán kính góc lượn giữa ph ần thân xup páp và phần nấm rất lớn nh ằm cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp, tăng được độ cứng vững cho nấm xuppáp. Mặt dưới củ a nấm được khoét lõm sâu để giảm trọng lư ợng. Nhược đ iểm là ch ế tạo khó và m ặt chịu nhiệt củ a xuppáp lớn, xuppáp dễ bị quá nóng. - Nấm lồi: Cải thiện được tình trạng lưu động củ a dòng khí th ải. Chính vì vậy xuppáp thải của tất cả các động cơ cường hóa đều làm theo dạng nấm lồi. Để giảm trọng lượng của nấm lồi, người ta thường khoét lõm phía trên ph ần nấm. Nhược điểm là khó chế tạo và b ề mặt chịu nhiệt của nấm lớn. b ). Thân xuppáp. Dùng để d ẫn hướng xuppáp. Thân xuppáp có đường kính khoảng dt = ( 0,3 ÷ 0 ,4)d n. Trong đó dn là đường kính của nấm xuppáp. Chiều dài của xuppáp phụ thuộ c vào cách b ố trí xuppáp: lt = (2,5 ÷ 3,5)d n . 7 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  8. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Hình 1.4. Kết cấu thân xuppáp. b: Thân xuppáp chứa natri. a: Thân xup páp. Để tránh xuppáp bị mắc kẹt trong ống d ẫn hướng khi bị đố t nóng, đường kính của thân xup páp ở phần nối tiếp với nấm xuppáp thường làm nhỏ đ i mộ t ít hoặc khoét rộng lỗ của ống d ẫn hướng xuppáp ở phần này. c). Đuôi xuppáp Đuôi xuppáp phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo xuppáp. Thông thường đuôi xuppáp có m ặt côn (như hình 1.5.a) hoặc rãnh vòng (như hình 1.5 .b) để lắp móng hãm. Kết cấu đơn giản nh ất đ ể lắp đ ĩa lò xo là dùng chố t (hình 1.5.c) nhưng có nhược điểm là tạo ứng su ất tập trung. Hình 1.5. Kết cấu đuôi xuppáp a: Đuôi xuppáp có mặt hình côn. c: Đuôi xuppáp có lỗ để lắp chốt. b: Đuôi xuppáp có rãnh vòng. d: Đuôi xuppáp bằng thép o stenis Đuôi xuppáp phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo xuppáp. Thông thường đuôi xuppáp có m ặt côn (như hình 1.5.a) hoặc rãnh vòng (như hình 1.5 .b) để lắp móng hãm. Kết cấu đơn giản nh ất đ ể lắp đ ĩa lò xo là dùng chố t (hình 1.5.c) nhưng có nhược điểm là tạo ứng su ất tập trung. 8 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  9. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Để tăng khả năng chịu mòn, b ề m ặt đuôi xuppáp ở mộ t số động cơ được tráng lên một lớp thép hợp kim cứng (thép stenlit) hoặc chụp vào phần đuôi một nắp b ằng thép hợp kim cứng (như hình 1.5.d). 1 .3.1.2. Đế xuppáp. Hình 1.6. Kết cấu đế xuppáp. Kết cấu đế xuppáp chỉ là một vòng hình trụ rỗng trên có vát mặt côn đ ể tiếp xúc với m ặt côn của nấm xuppáp. Mộ t vài lo ại đ ế xuppáp thường dùng giới thiệu trên hình Mặt ngoài của đế xuppáp có thể là: - Hình trụ trên có tiện rãnh đàn hồ i. - Có khi mặt ngoài có độ côn nhỏ (kho ảng 12o). - Một số loại đế được lắp ghép bằng ren. Đế xuppáp thường được làm từ thép hợp kim hay gang hợp kim (gang trắng). Chiều dày của đ ế nằm trong khoảng (0,08 ÷ 0,15)do. Chiều cao của đ ế nằm trong khoảng (0,18 ÷ 0,25)do (d o là đường kính họ ng đế). Đế xuppáp bằng thép hợp kim thư ờng được ép vào thân máy hoặc n ắp xylanh với độ dôi 0,0015 ÷ 0,0035 đường kính ngoài của đế. 1 .3.1.3 Ống dẫn hướng xuppáp. 9 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  10. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Hình 1.7. Kết cấu ống dẫn hướng xuppáp. a : Ống dẫn hướng có mặ t vát đầu. b: Mặt ngoài của ống dẫn hướng có độ côn. c: Mặt ngoài của ống dẫn hướng có vai và Ống d ẫn hướng xuppáp nh ằm tránh sử a chữa và tránh h ao mòn cho thân máy hoặc n ắp xylanh ở chỗ lắp xuppáp. - Xuppáp được lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng. - Bôi trơn ống dẫn hướng và thân xuppáp có thể dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức b ằng dầu nhờn do bơm dầu cung cấp dư ới mộ t áp suất nhất định, bôi trơn b ằng cách nhỏ d ầu vào ống d ẫn hướng hoặc tiện rãnh hứng dầu đ ể bôi trơn bằng dầu vung té. - Để n găn bớt dầu nhờn, đôi khi ph ải n ắp mũ che dầu ở phần đuôi xuppáp. Kết cấu của các loại ống dẫn hướng thường dùng giới thiệu trên hình 1.15. 1 .3.1.4. Lò xo xuppáp. Hình 1.8. Lò xo xu páp - Lò xo xuppáp đ ể đóng kín xuppáp trên đế xuppáp. - Đảm bảo xuppáp chuyển động đúng quy luật của cam phân phối khí. - Đảm bảo quá trình mở, đóng xuppáp không có hiện tượng va đập trên mặt cam. - Lo ại lò xo thường dùng nhất là lò xo xo ắn ốc hình trụ, hai vòng ở hai đ ầu lo xo quấn xít nhau và mài phẳng để lắp ghép. - Trong động cơ cường hóa và cao tốc, mỗ i xuppáp thường lắp một đ ến ba lò xo lồng vào nhau. Các lò xo này có chiều xoắn ngược nhau để khi làm việc khỏi kẹt vào nhau. 1 .3.1.5. Trục cam. Trục cam thường bao gồm các phần cam nạp, cam xả và các cổ trục có thể còn có cam d ẫn động bơm xăng, bơm cao áp và bánh răng d ẫn động bơm dầu, bộ chia đ iện .v.v. 10 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  11. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên . Hình 1.9. Cam xuppáp. 1. Các cổ trụ c. 3. Bánh răng. 2. Các vấu cam. 4. Bánh lệch tâm a ). Cam thả i và cam nạp: Trong động cơ ô tô trục cam thường sử dụng các cam làm liền trụ c. Trong các động cơ tĩnh tại và tàu thủ y, cam nạp và cam thải thường làm rời từng cái rồ i lắp trên trụ c b ằng then ho ặc đai ố c. Hình dạng và thứ tự của cam phối khí được quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phân phối khí và số kỳ của động cơ, kích thước xy lanh. Kích thước của cam chế tạo liền trục thường nhỏ hơn đường kính cổ trục. Ngược lại các cam lắp rời thường có kích thước lớn hơn cổ trụ c. Hình 1 .10. Trụ c cam 1 . Đầu trục cam. 4. Cam lệch tâm bơm xăng 2 . Cổ trụ c cam. 5. Cam bánh răng dẫn động bơm dầ u bôi trơn. 3 . Cam nạp và cam thải. a ). Cổ trục cam: Trục cam của cơ cấu phân phố i khí d ẫn động gián tiếp thường lắp trong ổ trục trong thân máy, số cổ trục thường là: +1 hoặc Z = i + 1; Z= Với: i – số x y lanh. 11 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  12. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên - Để giữ cho trụ c cam không bị d ịch chuyển theo chiều dọc trục làm ảnh hưởng đ ến pha phối khí. Người ta phải dùng ổ chắn dọc trục. + Trong trường h ợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay sau bánh răng dẫn động. + Trong trường hợp dùng bánh răng th ẳng, ổ ch ắn có thể đặt tại b ất kì vị trí nào trên trụ c cam vì trong trư ờng hợp này trục cam không chịu lực dọc trục. + Ổ chắn dọc trục lợi dụng các mặt bên của của cổ trục cam tỳ lên các bích chắn b ằng thép hoặc bằng đồng để khống chế khe hở dọc trục và chịu lực chiều trục. + Loại ổ chắn của động cơ xăng (hình 1.20a) là một kết cấu điểm h ình của ổ chắn dọc trục cam của loại ô tô máy kéo. Ổ ch ắn gồm 2 mặt bích bằng thép cố định trên mặt đ ầu của thân máy bằng hai bu lông 3. Một mặt của mặt bích 2 tiếp xúc với mặt bên của cổ trục cam 5. Mặt kia cách mặt đầu của ổ bánh răng cam 1 khe hở khoảng 0,1- 0,2 mm. Trị số khe hở dọc trục này do chiều dày c ủa vòng chắn 4 quyết định. Vòng ch ắn 4 lắp trên đầu trục cam và b ị bánh răng cam ép sát vào m ặt bên của cổ trục cam. Hình 1.11. Cơ chế hạn chế dịch chuyển dọc trục cam. 1. Cổ đỡ trước trục phân phối. 2. Mặt biên. 3. Bạ c của bánh răng phân phố i. 4. Vòng hãm. 5. Mặt trước khố i xylanh 1 .3.1.6. Con đội Là chi tiết truyền lự c trung gian và thay thế xuppáp ch ịu lực nghiêng do cam phối khí gây ra. Kết cấu con đội gồm hai phần: Ph ần dẫn hướng (thân con đ ội) và ph ần mặt tiếp xúc với cam phố i khí. Thân con đội có dạng hình trụ, còn phần mặt tiếp xúc thường có nhiều d ạng khác nhau. Con độ i có thể chia làm ba lo ại chính: Con đội hình nấm và hình trụ: con độ i lăn; con độ i thủ y lự c. a ). Con đội hình nấm và hình trụ Khi dùng loại con đội này, lo ại cam phối khí phải dùng cam lồ i. Đường kính của m ặt nấm tiếp xúc với trục cam ph ải lớn đ ể tránh hiện tượng kẹt. 12 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  13. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Hình 1.12. Con đội hình nấ m và con đội hình trụ. Loại con đội hình nấm được sử dụng nhiều trong cơ cấu phân phối khí kiểu xuppáp đặt. thân con đội thường nhỏ, đ ặc, vít điều chỉnh khe hở xup páp bắt trên phần đ ầu củ a thân. b ). Con đội lăn Hình 1.13. Con độ i con lăn. Con đội lăn có th ể dùng cho tất cả các d ạng cam, nhưng thường dùng với d ạng cam tiếp tuyến và cam lõm. Ưu điểm là ma sát nhỏ và phản ánh chính xác quy luật chuyển động nâng hạ củ a cam tiếp tuyến và cam lõm. Nh ược điểm là kết cấu phức tạp. c). Con đội thủy lực Khi trụ c cam quay đến vị trí nâng cao con độ i, thân con đội 7 và xylanh 8 được cam đẩy lên. Dầu nhờn được chứa trong khoang dưới của piston b ị lén lại, Bi 5 của van mộ t chiều đóng kín trên đế van của ống 4. Do đó piston 1 được đẩy lên mở xuppáp ra. Do lực củ a lò xo xuppáp tác dụng lên đ ầu piston 1 nên trong quá trình con đội đi lên d ầu trong khoang chứa phía dưới piston 1 bị n én lại, mộ t ph ần dầu sẽ rỉ ra qua khe h ở giữ a piston và xylanh 8 ra ngoài. Trong quá trình xuppáp đóng, con đội đi xuống, khi xupp áp đóng kín trên đ ế xuppáp con đội đi xuống vị trí thấp nhất. lúc này lỗ dầu 3 trên thân con đội trùng với lỗ dầu trên thân máy. Đồ ng thời lò xo 2 đ ẩy piston 1 đi lên cho tới khi đ ầu piston chạm vào đuôi xuppáp. Do đó trong cơ cấu phân phố i khí không 13 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  14. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên có khe hở nhiệt, khi piston 1 bị lò xo 2 đẩy lên, trong khoan chứa d ầu phía piston có độ chân không. Dầu nh ờn đi qua lỗ 3 và ống đế van 4 đầy b ị 5 mở ra bổ xung vào khoang chứa dầu này. Hình 1.14. Con đội thủy lực 1: Piston 2: Lòng dẫn hướng 3: Lồ xo 4: Van bi 5: Thân con đội 6: Đường dầu vào 7: Lò xo van bi 8: Xylanh Loại con độ i thủ y lự c dùng trong cơ cấu phân phối khí lo ại xuppáp treo giới thiệu trên hình 1.23b có nguyên lý làm việc tương tự. - Ưu điểm của con độ i thủ y lực là có thể thay đ ổi tự động trị số thời gian, tiết d iện củ a cơ cấu phân phố i khí rất có lợi trong quá trình nạp khi động cơ ch ạy ở tố c độ cao. - Nhược điểm của con độ i thủ y lự c là: Chất lượng quá trình làm việc của con độ i thủ y lực phụ thuộc vào ch ất lượng dầu nhờn. 1 .3.1.7. Đũa đẩy: Hình 1.15. Đũa đẩ y a: Đầu đũa đẩy dạng lồi b: Đầu đũa đẩy dạng lõm Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phố i khí xuppáp treo thường là một thanh dài, đ ặc ho ặc rỗng dùng để truyền lực từ con độ i đến đòn bẩy. Để giảm nhẹ trọng lượng, đũa đẩy thường làm bằng ống thép rỗ ng hai đ ầu hàn gắn với các đầu tiếp xúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con độ i) hoặc m ặt cầu lõm (đầu tiếp xúc với vít điều chỉnh như trên hình 1.15b). 14 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  15. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 1 .3.1.8. Đòn bẩy Hình 1.16. Kết cấu đòn gánh trong cơ cấu xuppáp treo. Đòn bẩy là chi tiết truyền lực trung gian một đầu tiếp xúc với đũa đẩy mộ t đầu tiếp xúc với đuôi xuppáp. Khi trục cam nâng con đội lên, đũa đẩy đẩy một đầu của đòn b ẩy lên, đầu kia của đòn bẩy nén lò xo xuppáp xống và mở xuppáp. Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thư ờng có vít điều chỉnh. Sau khi điều ch ỉnh khe hở nhiệt, vít này được hãm chặt bằng đai ốc. Đầu tiếp xúc với đuôi xuppáp thường có m ặt tiếp xúc hình trụ được tôi cứng. Nhưng cũng có khi dùng vít để khi mòn thay thế được dễ dàng. Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôi trơn bằng dầu nhờn ch ứa trong ph ần rỗng của trục. Ngoài ra trên đòn b ẩy người ta còn khoan lỗ đ ể d ẫn dầu đ ến bôi trơn mặt tiếp xúc với đuôi xuppáp và mặt tiếp xúc của vít điều chỉnh. Chiều dài củ a hai cánh tay đòn của đòn bẩy thường khác nhau, cánh tay đòn phía trên trục cam lc thường ngắn hơn phía bên xuppáp lxp tỷ số truyền : lxp =1,2 ÷1,8lc Sở d ĩ làm như vậy đ ể làm giảm hành trình của con đội, do đó có thể làm giảm gia tố c và lực quán tính củ a cơ cấu phối khí. 1 .3.2. Cơ cấu điều khiển pha phối khí (hệ thống điều khiển thời điểm phối k hí VVT-I). Thông thường th ời điểm phố i khí được cố định nhưng hệ thống VVT-I dùng áp suất dầu thủ y lự c làm soay trục cam d ẫn đ ến thay đổ i thời điểm phố i khí. Làm tăng công suất và giảm ô nhiễm. 15 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  16. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Hình 1.17. Hệ thống VVT-I. a ). Hoạt động của hệ thống VVT-I - Khi ở nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp và tả i nhẹ, khi tải nh ẹ: Th ời điểm phối khí của trục cam nạp đư ợc làm trễ lại và độ trùng lặp xuppáp đư ợc làm giảm đi để làm giảm lượng khí xả ch ạy ngược lại phía n ạp. - Khi tải trung bình hay ở tốc độ thấp và trung bình ở tả i nặng: Th ời điểm phố i khí đư ợc làm sớm lên và độ trùng lặp xuppáp tăng lên, thời điểm đóng xuppáp nạp cũng được làm sớm lên. - Khi chạy ở tốc độ cao và tải nặng: Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp tăng lên, thời điểm đóng xuppáp nạp cũng được đẩy sớm lên. 16 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  17. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên b ). Cấu tạo Hình 1.18. Cấu tạo hệ thống VVT-I. - Bộ điều khiển VVT-I: Bao gồm mộ t bộ vỏ được dẫn động bằng xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam. Áp su ất d ầu được gửi từ phía làm sớm hay làm muộn làm quay các cánh gạt điều khiển trục cam thay đ ổi liên tụ c thời điểm phố i khí của trục cam nạp. Khi động cơ ngừng hoạt động trục cam nạp sẽ chuyển độ ng đến th ời điểm muộn nhất đ ể duy trì kh ả n ăng khởi động. Chốt hãm có tác dụng hãm các cơ cấu của hệ thống VVT-I làm giảm tiếng gõ khi hệ thống ngừng hoạt động. - Van điều khiển phố i khí trục cam: Theo sự điều khiển của ECU điều khiển vị trí của van ống phân phố i áp suất d ầu cấp cho VVT-I. c). Hoạt động Hệ thống VVT-I gồm ba ho ạt động chính:làm sớm thời điểm phố i khí, làm muộn th ời điểm phối khí, và giữ nguyên vị trí trụ c cam. - Làm sớm thời điểm phối khí: Khi van điều khiển d ầu phố i khí ở vị trí như trên h ình vẽ áp suất dầu tác dụ ng lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí. 17 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  18. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Hình 1.19. Làm sớm thời điểm phối khí. - Làm muộ n thời điểm phối khí: Khi van điều khiển dầu phối khí ở vị trí như trên h ình vẽ áp suất dầu tác dụ ng lên khoang cánh gạt phía làm muộn th ời điểm ph ối khí Hình 1.20. Làm muộn th ời điểm phối khí. - Giữ n guyên thời điểm phối khí: Hình 1.21. Giữ thời điểm phối khí 18 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  19. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Khi ECU tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng làm việc hiện hành. Van đ iều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường d ầu đóng 1 .3.3. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I). Hệ thống này dự a trên hệ thống VVT-I và áp dụng cơ cấu đổ i vấu cam để thay đổi hành trình xuppáp. Điều này cho phép đạt được công suất cao mà không ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu cũng như ô nhiễm khí xả. Hình 1.22. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp. 1 .3.3.1. Cấu tạo - Van điều khiển dầu cho VVTL-I: Van điều khiển d ầu cho VVTL-I điều khiển áp suất d ầu cung cấp đ ến phía cam tố c độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam. - Trục cam và cò mổ : Để thay đổ i hành trình Xuppáp trục cam có hai loại vấu cam , vấu cam tố c độ cao và vấu cam tố c độ th ấp cho mỗ i xylanh. Cơ cấu chuyển vấu cam được lắp bên trong cò mổ giữ a xup páp và vấu cam. Áp suất d ầu từ van điều khiển dầu của VVT-L đ ến lỗ dầu trong cò mổ, và áp suất này đẩy ch ốt hãm bên dưới chố t đệm. Nó cố định chốt đệm và ấn khớp cam tốc độ cao. Khi áp su ất d ầu ngừng tác dụng, chốt hãm được trả về b ằng lực củ a lò xo và chốt đ ệm được tự do và có thể di chuyển tự do theo phương thẳng đứng, vấu cam tố c độ cao b ị vô hiệu hóa. 19 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
  20. Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 1 .3.3.2. Hoạt động Trục cam nạp và xả có các vấu cam với hai hành trình khác nhau cho từng x ylanh, và ECU độn g cơ chuyển những vấu cam hoạt động bằng áp su ất dầu. - Tố c đ ộ thấp và trung bình (Vđc< 6000v/p): Van điều khiển dầu m ở p hía xả. Do đó áp xu ất d ầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam. Chốt hãm có thể chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa, xu páp được dẫn động b ằng vấu cam tố c độ thấp và trung bình. Hình 1.23. Hoạt động tại tốc độ thấp - Tốc độ cao(Vđc> 6000v/p, nhiệt độ n ước làm mát cao hơn 60oc): Phía xả của van điều khiển d ầu được đóng lại, áp suất dầu tác dụng lên phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam. Áp su ất d ầu ấn chố t hãm bên d ưới chố t đệm và cò mổ giữ chố t đ ệm và cò m ổ. Cam tốc độ cao tác dụng cò mổ trước khi cam tốc độ thấp và trung bình tác dụng đ ến con lăn. Lúc này xup páp được dẫn động bằng cam tốc độ cao. 20 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường