Bài giảng Kết cấu động cơ đốt trong: Chương 3 - Cơ cấu phối khí

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

1

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.1 COÂNG DUÏNG – YEÂU CAÀU VAØ PHAÂN LOAÏI

3.1.1 Coâng duïng.

2

Cô caáu phaân phoái khí duøng duøng ñeå naïp ñaày hoãn hôïp khí (ñoäng cô xaêng) hay khoâng khí saïch (ñoäng cô diezel) vaøo caùc xy lanh ôû kyø naïp vaø thaûi saïch khí chaùy trong caùc xy lanh ra ngoaøi ôû kyø xaû

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.1.2 Yeâu caàu.

Caùc cô caáu phaân phoái khí caàn ñaùp öùng caùc yeâu caàu sau:

- Ñaûm baûo naïp ñaày vaø thaûi saïch, muoán vaäy xupap caàn môû

sôùm vaø ñoùng muoän tuøy theo keát caáu cuûa töøng loaïi ñoäng cô.

- Ñaûm baûo ñoùng kín buoàng chaùy cuûa ñoäng cô trong caùc kyø

neùn, noå.

- Ñoùng môû ñuùng thôøi gian quy ñònh. - Ñoä môû lôùn ñeå doøng khí deã löu thoâng.

Ít moøn, tieáng keâu beù.

- Deã ñieàu chænh vaø söûa chöõa, giaù thaønh cheá taïo reû.

3.1.3 Phaân loaïi.

Trong ñoäng cô ñoát trong thöôøng söû duïng caùc loaïi:

3

- Cô caáu phaân phoái khí kieåu xupap ñaët. - Cô caáu phaân phoái khí kieåu xupap treo. - Cô caáu phaân phoái khí kieåu keát hôïp (vöøa ñaët vöøa treo).

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.2 SÔ ÑOÀ VAØ NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CUÛA CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ.

3.2.1 Cô caáu phaân phoái khí kieåu xupap ñaët.

3.2.1.1 Caùc sô ñoà boá trí 3.2.1.2 Nguyeân lyù laøm vieäc.

4

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

5

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.2.2 Cô caáu phaân phoái khí kieåu xupap treo.

3.2.1.1 Caùc sô ñoà boá trí

3.2.1.2 Nguyeân lyù laøm vieäc.

6

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.3 CAÁU TAÏO CAÙC CHI TIEÁT CHUÛ YEÁU CUÛA CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ.

3.3.1 Truïc cam.

3.3.1.1 Coâng duïng.

- Truïc cam duøng ñeå ñieàu khieån vieäc ñoùng môû caùc xupap theo ñuùng thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xy lanh. ÔÛ moät soá ñoäng cô, truïc cam coøn coù nhieäm vuï daãn ñoäng bôm daàu, bôm nhieân lieäu (ñoäng cô diezel) boä chia ñieän (ñoäng cô xaêng).

- Coù hai phöông phaùp daãn

ñoäng cho truïc cam :

1. Phöông phaùp daãn ñoäng

tröïc tieáp.

2. Phöông phaùp daãn ñoäng giaùn tieáp. (trong phöông phaùp naøy ngöôøi ta coù theå söû duïng daây seân hoaëc daây curoa)

7

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

8

1. Phöông phaùp daãn ñoäng tröïc tieáp.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

2. Phöông phaùp daãn ñoäng giaùn tieáp. (trong phöông phaùp naøy

9

ngöôøi ta coù theå söû duïng daây seân hoaëc daây curoa)

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

10

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

11

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

12

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

13

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

14

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.3.1.2 Caáu taïo

Truïc cam bao goàm caùc boä phaän chuû yeáu sau:

3.3.1.2.1 Coå truïc vaø oå truïc cam:

- Coù daïng hình truï ñeå ñôõ cho truïc cam quay trong caùc goái truïc.

Truïc cam cuûa cô caáu phaân phoái khí daãn ñoäng giaùn tieáp thöôøng laép

Treân coå truïc coù raõnh xoaén ñeå chöùa daàu boâi trôn. - trong oå truïc treân thaân maùy. Soá oå truïc thöôøng laø:

Z = i/2 + 1 hoaëc Z = i + 1, trong ñoù i laø soá xy lanh. Loaïi ñoäng cô xaêng hay duøng truïc cam ít coå truïc coøn ñoäng cô diezel hay duøng truïc cam nhieàu coå truïc (so vôùi soá xy lanh cuûa ñoäng cô).

Kích thöôùc vaø keát caáu cuûa coå truïc vaø ôû truïc cam tuøy thuoäc vaøo

15

phöông phaùp laép truïc cam.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

16

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

17

Truïc cam cuûa ñoäng cô oâ toâ vaø maùy keùo thöôøng laép theo kieåu ñuùt luoàn töø phía ñaàu ñeán cuoái phía thaân maùy, vì vaäy ñöôøng kính cuûa coå truïc phaûi lôùn hôn baát kyø boä phaän naøo treân truïc (cam, baùnh raêng daãn ñoäng bôm daàu hoaëc boä chia ñieän, cam leäch taâm daãn ñoäng bôm xaêng….) ñeå khi laép truïc cam khoâng bò vöôùng caùc boä phaän aáy. Trong moät vaøi kieåu keát caáu, ñeå deã laùp truïc cam, caùc coå truïc cam thöôøng coù ñöôøng kính nhoû daàn keå töø ñaàu ñeán cuoái truïc cam. Tuy nhieân do kích thöôùc caùc coå khaùc nhau neân oå cuõng khaùc nhau khieán cho vieäc söûa chöõa, cheá taïo vaø thay theá truïc cam vaø oå truïc cam thaønh phöùc taïp.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

18

-Khi truïc cam laép theo kieåu treân, oå truïc cam thöôøng duøng baïc oáng baèng theùp, maët trong traùng hôïp kim babít, hoaëc oáng baèng hôïp kim nhoâm eùp vaøo thaân maùy. Tuy vaäy ñoäi khi baïc loùt oå truïc cam cuõng phaân laøm hai nöûa roài oáp leân coå truïc. Hai nöûa baïc loùt ñöôïc coá ñònh vôùi nhau baèng vít hoaëc baèng voøng loø xo.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

19

-Trong cô caáu phaân phoái khí duøng truïc cam daãn ñoäng tröïc tieáp xupap, caùc giaù ñôõ oå truïc cam thöôøng laøm rôøi roài laép leân naép xy lanh. Nhöng cuõng coù khi laøm thaønh oå truïc cam rieâng roài laép leân phía treân naép xy lanh. Laøm nhö theá coù theå khieán cho keát caáu naép xy lanh ñôn giaûn hôn, laép gheùp deã daøng vaø deã boâi trôn baùnh raêng daãn ñoäng truïc cam. Khe hôû öôùng kính giöõa coå truïc cam vaø baïc loùt phaûi naèm trong khoaûng 0,03 – 0,1mm.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Cam thaûi vaø cam naïp:

20

Trong ñoäng cô oâ toâ maùy keùo truïc cam thöôøng khoâng phaân ñoaïn, caùc cam laøm lieàn truïc. Trong caùc ñoäng cô tónh taïi vaø taøu thuûy cam thaûi vaø cam naïp thöôøng laøm rôøi töøng caùi roài laép leân truïc baèng then hoaëc baèng ñai oác. Hình daïng vaø vò trí cuûa cam phaân phoái khí quyeát ñònh bôûi thöù töï laøm vieäc, goùc ñoä phaân phoái khí vaø soá kyø cuûa ñoäng cô. Trong ñoäng cô boán kyø, cam thaûi vaø cam naïp coù theå boá trí cuøng treân moät trí cuûa caùc xupap, theo vò truïc vaø nhöng cuõng coù trí caùc cam theå boá cuøng teân treân moät truïc (moät truïc toaøn cam thaûi vaø moät truïc toaøn cam naïp). Trong ñoäng cô hai kyø, cam phaân phoái khí ñeàu laø cam thaûi.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

21

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

- Kích thöôùc cuûa caùc cam cheá taïo lieàn vôùi truïc thöôøng nhoû hôn ñöôøng kính côû truïc vì loaïi truïc naøy thöôøng laép theo kieåu ñuùt luoàn qua caùc oå truïc treân thaân maùy. Ngöôïc laïi caùc loaïi cam rôøi thöôøng coù kích thöôùc lôùn hôn côû truïc vì loaïi naøy thöôøng laép theo kieåu ñaët vaøo caùc oå truïc (oå truïc laøm thaønh hai nöûa) ôû beân hoâng thaân maùy.

- Cam rôøi caàn phaûi laép treân ruïc vaø ñònh vò chính xaùc. Vì vaäy thöôøng duøng caùch coá ñòng cam baèng then, then hoa, vít ñònh vò, bu loâng, .... - Khi caàn thieát phaûi xoay cam ñeå ñieàu chænh pha phaân phoái khí, cam rôøi khoâng laép laép treân tröïc tieáp leân truïc maø oáng loùt sau ñaáy duøng ñai oác ñeå haõm chaët cam vôùi oáng loùt. Oáng loùt naøy duøng then ñeå ñònh vò.

22

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

23

-Trong ñoäng cô moät haøng xy lanh, goùc leäch ñænh cam cuûa hai truïc cam cuøng teân ñöôïc xaùc ñònh bôûi soá xy lanh vaø soá kyø cuûa ñoäng cô coøn vò trí cuûa cam cuøng teân quyeát ñònh bôûi thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xy lanh vaø chieàu quay cuûa truïc cam.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

OÅ chaën doïc truïc cam.

- Ñeå giöõ cho truïc cam khoâng dòch chuyeån theo chieàu truïc (khi truïc cam, thaân maùy hoaëc naép xy lanh giaõn nôû) khieán khe hôû aên khôùp cuûa baùnh raêng coân vaø baùnh raêng nghieâng daãn ñoäng truïc cam thay ñoåi laøm aûnh höôûng ñeán pha phaân phoái khí, ngöôøi ta phaûi duûng oå chaén doïc truïc. Trong tröôøng hôïp baùnh raêng daãn ñoäng truïc cam laø baùnh raêng coân hoaëc baùnh raêng nhieâng, oå chaén phaûi boá trí ngay sau baùnh raêng daãn ñoäng. Coøn khi duøng baùnh raêng raêng thaúng, oå chaën coù theå boá trí ôû baát kyø vò trí naøo treân truïc cam vì trong tröôøng hôïp naøy, truïc cam khoâng chòu löïc doïc truïc vaø duø truïc cam hoaëc thaân maùy coù giaõn nôû khaùc nhau cuõng khoâng laøm aûnh höôûng đeán pha phaân phoái khí nhö trong tröôøng hôïp duøng baùnh raêng nghieâng vaø baùnh raêng coân.

24

- Cuõng gioáng nhö oå chaén doïc truïc cuûa truïc khuyûu, oå chaén doïc truïc cuûa truïc cam cuõng lôïi duïng caùc maët beân cuûa coå truïc cam tyø leân caùc bích chaén baèng theùp hoaëc ñoàng ñeå khoáng cheá khe hôû doïc truïc vaø chòu löïc chieàu truïc.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.3.1.3 Vaät lieäu cheá taïo vaø phöông phaùp taïo phoâi.

Vaät lieäu cheá taïo truïc cam thöôøng laø theùp hôïp kim thaønh phaàn cacbon thaáp nhö theùp 15X, 15MX, 12XH 3A 18XBHA ... hoaëc theùp cacbon thaønh phaàn cacbon trung bình nhö theùp 40 hay theùp 45.

thaám than vaø thaám than thöôøn

Caùc maët ma saùt cuûa truïc cam (maët laøm vieäc cuûa cam, cuûa coå truïc, cuûa maët ñaàu truïc cam...) toâi cöùng. Ñoä ñuø saâu vaøo khoaûng 0,7 – 2mm, ñoä cöùng ñaït HRC 52 – 65. caùc beà maët khaùc vaø ruoät truïc cam ñoä cöùng thaáp hôn, thöôøng vaøo khoaûng HRC 30 – 40.

Truïc cam thöôøng ñöôïc taïo

25

phoâi baèng phöông phaùp reøn.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.3.2 Con ñoäi.

3.3.2.1 Coâng duïng.

- Con ñoäi laø moät chi tieát maùy truyeàn löïc trung gian, ñoàng thôøi con ñoäi chòu ñöïng löïc nghieâng do cam phoái khí gaây ra trong quaù trình daãn ñoäng xupap, khieán cho xupap coù theå hoaøn toaøn khoâng chòu löïc nghieâng (trong cô caáu phaân phoái khí xupap ñaët).

3.3.2.2 Caáu taïo vaø vaät lieäu.

26

- Keát caáu con ñoäi goàm hai phaàn: phaàn daãn höôùng (thaân con ñoäi) vaø phaàn maët tieáp xuùc vôùi cam phoái khí. Thaân con ñoäi ñeàu coù daïng hình truï coøn phaàn maët tieáp xuùc thöôøng coù nhieàu daïng khaùc nhau.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

- Caùc loaïi con ñoäi thöôøng laøm baèng theùp cacbon thaønh phaàn cacbon thaáp hoaëc trung bình (theùp 15 – 30) hoaëc theùp hôïp kim 15X, 20X, 12XH3A, 18XHBA. Maët laøm vieäc ñöôïc thaám than, toâi ñaït ñoä cöùng HRC 52 – 65.

- Hieän nay, con ñoäi thöôøng laøm baèng gang, maët naám thöôøng baèng gang traéng hoaëc coù khi ñuùc gaén moät lôùp gang traéng leân maët naám cuûa con ñoäi baèng theùp.

27

Con laên cuûa con ñoäi con laên thöôøn laøm baèn theùp III X6, III X9 vaø III X15. toâi ñaït ñoä cöùng HRC 58 – 62. khe hôû giöõa phaàn thaân con ñoâi vaø loã treân thaân maùy thöôøng vaøo khoaûng 0,01 – 0,08mm.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

3.3.2.3 Phaân loaïi.

Con ñoäi coù theå chia laøm ba loaïi chính sau: con ñoäi hình naám vaø

hình truï, con ñoäi con laên, con ñoäi thuûy löïc.

Con ñoäi hình naám vaø hình truï.

- Con ñoäi hình naám vaø hình truï ñöôïc duøng raát nhieàu. Khi duøng con ñoäi naøy, daïng cam phaân phoái khí phaûi duøng cam loài. Ñöôøng kính cuûa maët naám tieáp xuùc vôùi cam phaûi lôùn ñeå traùnh hieän töôïng keït.

28

- Con ñoäi hình naám ñöôïc duøng raát nhieàu trong cô caáu xupap ñaët. Thaân con ñoäi thöôøng nhoû, ñaëc, vít ñieàu chænh khe hôû xupap baét treân phaàn ñaàu cuûa thaân. Nhöõng naêm gaàn ñaây, cô caáu phaân phoái khí xupap treo raát phaùt trieån neân con ñoäi hình naám thöôøng laøm roãng. Thaân con ñoäi to, maët tieáp xuùc vôùi loã daãn höôùng lôùn neân ít moøn. Phaàn loõm tieáp xuùc vôùi ñaàu ñuõa ñaåy thöôøng coù baùn kính lôùn hôn baùn kính caáu cuûa ñaàu ñuõa ñaåy khoaûng 0,2 – 0,3mm.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

- Caùc con ñoäi hình truï ñeàu coù keát caáu raát ñôn giaûn, nheï vaø deã cheá taïo. Thaân con ñoäi hình truï coù kích thöôùc vöøa baèng ñöôøng kính maët tieáp xuùc. - Maët tieáp xuùc cuûa con ñoäi hình naám vaø hình truï thöôøng khoâng phaûi laø maët phaúng maø laø maët caàu coù baùn kính khaù lôùn (R = 500 – 1000mm) neân khoù nhaän ra. Sôû dó laøm nhö vaäy laø ñeå traùnh hieän töôïng moøn veït con ñoäi (hoaëc maët cam) khi ñöôøng taâm con ñoäi khoâng thaúng goùc vôùi ñöôøng taâm truïc cam. Khi maët tieáp xuùc laø maët caàu, con ñoäi tieáp xuùc vôùi maët cam toát hôn neân traùnh ñöôïc hieän töôïng caøo xöôùc.

29

Ngoaøi ra, ñeå thaân con ñoäi vaø maët naám troøn ñeàu, ta thöôøng laép con ñoäi leäch vôùi maët cam moät khoaûng e = 1 – 3mm. Nhö theá trong quaù trình laøm vieäc, con ñoäi vöøa chuyeån ñoäng tònh tieán vöøa chuyeån ñoäng quay chung quanh ñöôøng taâm cuûa noù. Neáu maët naám con ñoäi laøm hôi loài, maët laøm vieäc cuûa cam phaân phoái khí thöôøng coù ñoä coân töø 4’ – 10’.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Con ñoäi con laên.

Con ñoäi con laên coù theå duøng cho taát caû caùc daïng cam, nhöng

- thöôøng duøng vôùi daïng cam tieáp tuyeán vaø cam loõm.

30

Do con ñoäi tieáp xuùc vôùi maët cam baèng con laên neân ma saùt giöõa con ñoäi vôùi cam laø maø saùt laên. Vì vaäy öu ñieåm cô baûn cuûa loaïi con ñoäi naøy laø ma saùt nhoû vaø phaûn aûnh chính xaùc quy luaät chuyeån ñoäng naâng haï cuûa cam tieáp tuyeán vaø cam loõm. - Nhöôïc ñieåm cuûa con ñoäi loaïi naøy laø keát caáu phöùc taïp.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Con laên ñöôïc laép treân truïc ôû phaàn döôùi cuûa con ñoäi, ñoâi khi coøn

duøng caû oå bi ñeå giaûm hao moøn cho choát laép con laên.

31

Traùi vôùi con ñoäi hình naám vaø hình truï, trong quùa trình laøm vieäc con ñoäi con laên khoâng quay ñöôïc quanh truïc taâm cuûa noù ñeå traùnh hieän töôïng keït con laên. Vì vaäy con ñoäi thöôøng ñöôïc ñònh vò baèng then, baèng raõnh phay laép con ñoäi treân oå hoaëc baèng baûn choáng quay.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Con ñoäi thuûy löïc (con ñoäi daàu).

- Trong quùa trình laøm vieäc, xupap vaø caùc chi tieát maùy khaùc cuûa cô caáu phaân phoái khí giaõn nôû do chòu nhieät ñoä cao. Vì vaäy ñeå traùnh hieän töôïng keânh xupap ngöôøi ta thöôøng phaûi ñeå khe hôû nhieät trong khaâu daãn ñoäng cô caáu xupap.

32

Chính vì coù khe hôû nhieät naøy neân trong quùa trình môû ñoùng xupap maët naám con ñoäi luoân luoân va ñaäp vôùi cam phaân phoái khí, gaây leân tieáng goõ va ñaäp giöõa xupap vôùi con ñoäi (trong cô caáu phaân phoái khí xupap treo). Ñeå traùnh hieän töôïng treân, trong caùc xe du lòch cao caáp ngöôøi ta thöôøng duøng loaïi con ñoäi thuûy löïc. Duøng loaïi con ñoäi naøy cô caáu phaân phoái khí khoâng toàn taïi khe hôû nhieät neân khoâng gaây va ñaäp giöõa caùc chi tieát maùy trong cô caáu phaân phoái khí do ñoù traùnh ñöôïc tieáng goõ. Loaïi con ñoäi thuûy löïc duøng trong cô caáu phaân phoái khí xupap ñaët

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Ngoaøi ra, duøng con ñoäi thuûy löïc coøn coù moät öu ñieåm ñaëc bieät laø coù theå töï ñoäng thay ñoåi trò soá thôøi gian tieát dieän cuûa cô caáu phaân phoái khí. Vì khi toác ñoä ñoäng cô taêng leân, do khaû naêng roø ræ daàu giaûm ñi neân xupap môû sôùm hôn khi chaïy toác ñoä thaáp, ñieàu ñoù raát coù lôïi ñoái vôùi quùa trình naïp ñoäng cô.

33

Ñeå giaûm tieáng va ñaäp cuûa cô caáu phoái khí, trong moät soá ñoäng cô coøn duøng loø xo baûn hình chöõ U. Moät ñaàu loø xo laép vaøo con ñoäi, ñaàu kia laép vaøo ñeá loø xo xupap. Loø xo baûn luoân luoân eùp con ñoäi tyø saùt vaøo maët cam. Khi cam ñaåy con ñoäi leân, loø xo chöõ U khieán cho con ñoäi tieáp xuùc töø töø vôùi ñuoâi xupap neân giaûm ñöôïc hieän töôïng va ñaäp.

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

Con ñoäi thuûy löïc.

1: Beä tyø 2: Naép piton 3: Ñöôøng daàu töø block maùy 4: Loã daàu 5: Thaân con ñoäi (xylanh) 6: Bi caàu 7: khung giöõ 8: Loø xo döôùi piston 9: Truïc cam 10: Loø xo 1 chieàu 11: Piston 12: Loã daàu vao piston 13: Loã van 1 chieàu 14: Loã daàu 15: Block maùy 16: vaáu cam

34

CHÖÔNG III : CÔ CAÁU PHOÁI KHÍ

35

CHÖÔNG I : KHAÙI QUAÙT CHUNG VEÀ OÂTOÂ

CUÛNG COÁ

KQ

36