Tiểu Luận Hệ Thống Phân Phối Khí CVVT HYUNDAI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN MƠN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THƠNG MINH (CVVT)
TRÊN ĐỘNG CƠ HUYNDAI G4KA
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp: 21DOTA3
Giảng viên hướng dẫn: Võ Anh Tuấn
Sinh viên thực hiện :
Diệp Thành Tấn
Nguyễn Minh Nghĩa
Phan Anh Tuấn
Lý Thuận Quyền
Nguyễn Đức Thành
Trương Vĩnh Thái

MSSV:
MSSV:
MSSV:
MSSV:
MSSV:
MSSV:

2182500917
2182500667
2182501144
2182500854
2182500937
2182500928

TP.HCM, ngày 11 tháng 03 năm 2022


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học công nghệ TP.HCM đã
đưa học phần động cơ đốt trong vào chương trình giảng dạy.Đặc biệt nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến giảng viên hướng dẫn – Thầy Võ Anh Tuấn đã quan tâm giúp đỡ,truyền đạt những kiến thức quý báu
cho chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua.Từ những kiến thức mà thầy truyền tải,chúng em đã
dần có những bài học hay,là hành trang để chúng em vững bước sau này.Học phần động cơ đốt là học
phần thú vị,vơ cùng bổ ích nhằm giúp sinh viên trang bị những tri thức cơ bản về động cơ đốt trong.Giúp
sinh viên hiểu được kết cấu, cấu tạo và cách vận hành của các bộ phận cấu thành động cơ ơ tơ.Có lẽ kiến
thức là vơ hạn mà sự tiếp nhận kiến thức ở bản thân mỗi con người luôn tồn tại những hạn chế nhất định.
Mặc dù nhóm chúng em đã cố gắng hết sức nhưng bài tiểu luận của nhóm chúng em khơng tránh khỏi
những thiếu sót và chưa chính xác. Bản thân nhóm chúng em rất mong nhận được sự nhận xét,ý kiến
đóng góp từ thầy để bài thu hoạch được hoàn thiện hơn.Lời cuối cùng, nhóm chúng em xin kính chúc
thầy sức khỏe,hạnh phúc và thành cơng trong sự nghiệp giảng dạy.Nhóm chúng em xin chân thành cảm
ơn!

LỜI MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp ô tô được đánh giá là một trong những ngành công nghiệp đi đầu,kéo theo sự phát
triển của các ngành công nghiệp khác.Vì vậy, sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơng nghiệp ơ tơ được
xem là nhân tố tác động tích cực thúc đẩy các ngành có liên quan phát triển,tạo động lực xây dựng nền
cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác thì ơ tơ
ln là ngành cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng trong nền cơng nghiệp thế giới. Trong những năm gần
đây thì các hãng ơ tơ vẫn không ngừng đưa ra các mẫu xe mới ngày càng tân tiến hơn,hiện đại hơn với
những công nghệ tối ưu và an toàn ,tiết kiệm nhiên liệu hơn để đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu ,nhằm đáp
ứng nhu cầu sử dụng của khách hàng. Huyndai là hãng xe tiên phong cho lĩnh vực nâng cấp và cải tiến
mẫu mã ,thiết kế phù hợp với thị trường.Sau những lần họp nhóm chúng em cũng tìm được đề tại phù hợp
với nhóm em là đề tài: Tìm hiểu hệ thống phân phối khí thơng minh (CVVT) trên động cơ
HUYNDAI G4KA

1.1. Mục đích, yêu cầu,phân loại hệ thống phân phối khí
1.1.1. Mục đích:
Thực hiện nhiêm vụ điển khiển q trình trao đổi khí trong xilanh động cơ: đẩy khí thải ra khỏi xilanh
và nạp đầy hỗn hợp khí hoặc khơng khí mới vào xilanh động cơ, để động cơ có thể hoạt động được liên
tục.
1.1.2. Yêu cầu:
Cơ cấu phối khí phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Quá trình thay đổi khí như nạp đầy thải sạch.
Đóng mở suppap đúng quy luật và đúng thời gian quy định.
Độ mở lớn để dịng khí dễ dàng lưu thơng.
Đóng suppap phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, cháy khơng bị lọt khí.
Ít mòn và va đập, mòn đều trong điều kiện nhiệt độ cao.
Dễ dàng điều chỉnh, thay thế, sửa chữa, và giá thành chế tạo thấp.
1.1.3. Phân loại:
Cơ cấu phân phối khí dùng suppap: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong động cơ 4 kỳ vì nó có
kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc chính xác hiệu quả, mang lại hiệu suất cao.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như tiết diện lưu thơng lớn, dễ làm
mát, ít tiếng ồn.
Trong một số động cơ hai kỳ nạp thải khí bằng lỗ (qt vịng), piston của chúng làm nhiệm vụ của
van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp. Loại dùng trong động cơ này khơng có cơ cấu dẫn động van trượt
riêng nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền dẫn động piston.
Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xuppap để thải khí.

1.2. Hệ thống phân phối khí trong động cơ 4 kỳ
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy mơi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu cam xupap, cơ cấu cam - xupap được sử dụng rất đa dạng. Tùy theo cách bố trí xuppap và trục cam, người ta
chia cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng
xupap treo, cơ cấu phối khí dùng xupap đặt…
1.2.1. Các phương án bố trí supáp và dẫn động supáp:

1.2.1.1. Phương án bố trí xupap
* Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt:
Suppap được lắp ở một bên thân máy, phía trên trục cam và được trục cam dẫn động xupap thông qua
con đội. Xupap nạp và xupap thải của các xilanh có thể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ
hoặc bố trí theo từng cặp một.


Hình 1-4: Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt.
1 – Ống dẫn hướng suppap; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa lị xo; 4 –Móng ngựa; 5 – suppap; 6 – Đòn bẩy; 7 – Đũa
đẩy; 8 – Đế suppap; 9 – Con đội; 10 - Trục cam;
- Ưu điểm:
o Giảm chiều cao động cơ
Kết cấu của nắp máy đơn giản và dẫn động xupap cũng dễ dàng

o
-

Khuyết điểm:
o Buồng cháy không gọn,
o Việc đúc và gia công phức tạp thân máy, đường thải,
o Diện tích chuyền nhiệt lớn nên tính kinh tế cảu động cơ kém ( tiêu hao nhiên liệu, giảm hệ

số nạp..)
+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo:
xupap đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy hoặc trục
cam dẫn động trực tiếp xupap.
-

Ưu điểm:
o Tạo được buồng cháy gọn,

o

Diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.

o

Tăng ty số nến


o

-

Đường nạp, thải đều bố trí trên nắp xilanh nên có điều kiện thiết kế để dịng khí lưu

thơng thanh thốt hơn, làm cho sức cản khơng khí nhỏ nên tang được hệ số nạp từ 57%
Khuyết điểm:
o Dẫn động xupap phức tạp
o

Làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấu của nắp xilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc
và gia công.

1.2.1.2. Phương pháp dẫn động xupap.
Để dẫn động xupap, trục cam có thể bố trí trên nắp máy hoặt hộp trục khủy, để dẫn động trực tiếp
hoặc dẫn động qua địn bẫy. Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷu hoặc ở thân máy, xupap được
dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, địn bẫy…

Hình 1-5 Cơ cấu phân phối khí dùng suppap treo.
1 – Ống dẫn hướng xupap; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa lị xo; 4 –Móng ngựa; 5 – suppap; 6 – Đòn bẩy; 7 – Đũa

đẩy; 8 – Đế xupap; 9 – Con đội; 10 - Trục cam;
Khi bố trí xupap treo thành hai hàng, dẫn động xupap rất phức tạp. Có thể sử dụng phương án dẫn
động xupap dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua các đòn bẩy, hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn
động trực tiếp.


Hình 1-6 Các phương án dẫn động xupap.
a) – Các xupap được đặt xen kẽ trên nắp xilanh; b) – xupap được dẫn động trực tiếp; c) – xupap
được dẫn động thơng qua địn bẫy.
Trong một số động cơ xăng, xupap có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupap nạp đặt trên thân máy còn
xupap thải lắp chéo trên nắp xilanh. Khi bố trí như thế kết cấu của cơ cấu phân phối khí rất phức tạp
nhưng có thể tăng được tiết diện lưu thơng rất nhiều do đó có thể tăng khả năng cường hóa động cơ. Kết
cấu này thường dùng trong các loại động cơ xăng tốc độ cao.
Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupap đặt và treo thấy rằng: Động cơ
diezel chỉ dùng xupap treo, do tạo được ε cao cịn động cơ xăng có thể dùng xupap treo, hay đặt nhưng
ngày nay thường dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo. Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu
treo có hiệu suất nhiệt cao hơn. Dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rất
phức tạp và dẫn động cũng phức tạp nhưng đạt hiệu quả phân phối khí rất tốt. Hệ thống phân phối khí
xupap treo chiếm ưu thế tuyệt đối trong động cơ 4 kỳ.
1.2.1.3. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam:
Trục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:
Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam. Nếu khoảng cách giữa
trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng. Nếu khoảng cách trục lớn, phải dùng
thêm các bánh răng trung gian hoặc dùng xích răng.
Loại trục cam đặt trên nắp máy. Dẫn động trục cam có thể dùng trục trung gian dẫn động bằng bánh
răng cơn hoặc dùng xích răng. Khi dùng hệ thống bánh răng cơn cần có ổ chắn dọc trục để chịu lực chiều
trục và khống chế độ rơ dọc trục. Khi trục cam dẫn động trực tiếp xupap, trục cam được dẫn động qua
ống trượt, trục cam dẫn động qua đòn quay.

Phương án dẫn động bằng bánh răng có ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản, do cặp bánh răng phân
phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền.
Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động được trục cam ở khoảng cách
lớn.. Khi xích bị mịn gây nên tiếng ồn và làm sai lệch pha phân phối .

a
)

b
)

c
)
d
)

e
)

Hình 1-7 Các phương án dẫn động trục cam.

a, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn; b) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng trung gian
d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích.
1.3. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí:
1.3.1. Trục cam:
Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở xupap hút và thải đúng theo chu kì
hoạt động của động cơ.

Hình 1-9 Kết cấu trục cam.
1 – Đầu trục cam; 2 – Cổ trục cam; 3 – Các vấu cam; 4 – Cam lệch tâm bơm xăng; 5 – Bánh răng dẫn

động bơm dầu bơi trơn.
Trên trục cam có các vấu cam hút và xả cho mỗi xilanh. Thời điểm đóng mở xupap phụ thuộc vào
biên dạng cam. Trục cam bao gồm các phần cam thải, cam nạp và các cổ trục. Ngoài ra trên một số động


cơ trên trục cam cịn có vấu cam dẫn động bơm xăng, bơm cao áp vv…
Hình dạng và vị trí của cam phối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phối khí và số kì của
động cơ. Cam có thể được chế tạo liền trục hoặc có thể làm rời từng cái rồi lắp trên trục bằng then hoặc
đai ốc.
Vật liệu chế tạo: Trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như thép
+ Ổ chắn dọc trục:
Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy hoặc nắp xylanh giãn
nở) khiến cho khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răng nghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm
ảnh hưởng đến pha phân phối khí, người ta phải dùng ổ chắn dọc trục. Trong trường hợp bánh răng dẫn
động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay phía sau bánh răng dẫn
động. Cịn khi dùng bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào trên trục cam vì trong trường
hợp này, trục cam không chịu lực dọc trục và dù trục cam hay thân máy có giãn nở khác nhau cũng khơng
làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí như trường hợp dùng bánh răng nghiêng và bánh răng cơn.

Hình 1-10 Kết cấu đầu trục cam.
1 – Vỏ máy; 2 – Bulông hãm bích; 3 – Bích chắn; 4 – Trục cam; 5 – Vòng chắn; 6 - Ổ đỡ trục cam; 7 –
Đêm vênh; 8 – Bulông cố định bánh răng dẫn động; 9 – Then;
10 – Bánh răng dẫn động trục cam.
1.3.2. Con đội:
Nhiệm vụ: Là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động từ trục cam đến xupap thơng qua đũa
đẩy và địn bẩy.
Điều kiện làm việc: Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực nén lị xo xupap và lực
qn tính của các chi tiết chuyển động.
Vật liệu chế tạo: Con đội được làm bằng gang, bề mặt tiếp xúc với cam phải được tôi cứng bằng cách
xử lý nhiệt bề mặt.

Con đội có thể chia làm 3 loại chính:
+ Con đội hình nấm và hình trụ:


Là loại con đội đáy bằng dùng phổ biến trên các loại động cơ, con đội hình nấm dùng cho hệ thống
phối khí xupap đặt, đơi khi dùng cho suppap kiểu treo, con đội được khoét rỗng để lắp với đũa đẩy, phần
cầu lõm phải có rc lớn hơn r đũa đẩy khoảng (0,2 ¿ 0,3) mm. Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng
mòn vẹt mặt con đội (hoặc mặt cam) khi đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam.
Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, nên tránh được hiện tượng cào
xước.
Loại con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu phân phối khí suppap đặt. Thân con đội
thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở suppap bắt trên phần đầu của thân.

Hình 1-11 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm.
+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lị xo chặn, chốt và con lăn. Lị xo chặn có tác dụng khơng cho con đội
xoay. Ngồi ra, cịn có bulơng bắt trong thân máy để con đội hoạt động đúng hướng.

Hình 1-12 Kết cấu con đội con lăn.
Con lăn được nhiệt luyện để chịu mài mòn. Cơ cấu con đội con lăn có tác dụng làm giảm ma sát vì
vậy làm giảm được mức tiêu nhiên liệu.


+ Con đội thủy lực: Để tránh hiện tượng có khe hở nhiệt gây ra tiếng ồn và va đập, trong các xe du lịch
cao cấp người ta thường dùng loại con đội thủy lực. Dùng loại con đội này sẽ khơng cịn tồn tại khe hở
nhiệt.
Ngồi ra, dùng con đội thủy lực cịn có một ưu điểm đặc biệt là có thể tự động thay đổi trị số thời gian
tiết diện của cơ cấu phân phối khí. Vì khi tốc độ động cơ tăng lên, do khả năng rò rỉ dầu giảm đi, nên
suppap mở sớm hơn khi chạy với tốc độ này, điều đó rất có lợi đối với quá trình nạp của động cơ.
Dùng con đội thủy lực, tuy có nhiều ưu điểm như trên, nhưng điều cần đặc biệt chú ý là con đội thủy
lực làm việc tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dầu bơi trơn. Vì vậy dầu dùng trong động

cơ có con đội thủy lực
phải rất sạch và độ nhớt ổn định, ít
thay đổi.
1.3.3. Đũa đẩy:

Hình 1-13 Các dạng đũa đẩy

Nhiệm vụ: Đũa đẩy là chi tiết trung gian trong cơ cấu phân phối khí dẫn động gián tiếp. Truyền
chuyển động và lực từ con đội đến đòn bẩy.
Kết cấu: Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupap treo thường là một thanh thép nhỏ, dài, đặc
hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy. Để giảm nhẹ trong lượng, đũa đẩy thường làm bằng
ống thép rỗng hai đầu hàn gắn với các đầu tiếp xúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con đội) hoặc mặt cầu lõm
(đầu tiếp xúc với vít điều chỉnh). Đôi khi cả hai đầu tiếp xúc của đũa đẩy đều là hình cầu.
Vật liệu chế tạo: Đũa đẩy thường làm bằng thép cácbon thành phần trung bình, đầu tiếp xúc làm bằng
thép cácbon thành phần cácbon thấp, hàn gắn với đũa đẩy rồi tôi đạt độ cứng HRC 50 ¿ 60.
1.3.4. Đòn bẩy:
Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực truyền động từ đũa đẩy hoặc trục cam để đóng mở xupap theo đúng theo
pha phân phối khí. Địn bẩy được gắn trên trục của nó. Hoạt động của địn bẩy nhờ vào đũa đẩy hoặc cam.
Nhờ có địn bẩy xupap đóng mở theo đúng pha phân phối khí.


Kết cấu: Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh. Sau khi điều chỉnh khe hở nhiệt, vít này
được hãm chặt bằng đai ốc. Đầu tiếp xúc với đi xupap thường có mặt tiếp xúc hình trụ được tơi cứng.
Nhưng cũng có khi dùng vít để khi mịn thay thế được dễ dàng.

Hình 1-14 Kết cấu địn bẩy.
Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên địn bẩy được bơi trơn bằng dầu nhờn chứa trong phần rỗng
của trục. Ngồi ra trên địn bẩy người ta cịn khoan lỗ để dẫn dầu đến bơi trơn mặt tiếp xúc với đi
xupap và mặt tiếp xúc của vít điều chỉnh.
Vật liệu chế tạo: Đòn bẩy đựợc dập bằng thép cácbon thành phần cácbon trung bình.

1.3.5. Xupap:
Nhiệm vụ của xupap là: Cho khí nạp vào buồng đốt và xả khí cháy ra ngồi với thời gian ngắn trong
một chu kì làm việc của piston. Xupap hoạt động được theo chiều thẳng đứng nhờ vào ống dẫn hướng
xupap.
Miệng xupap được vát 300 hoặc 450 để được đóng kín với đế xupap và dẫn nhiệt truyền qua xupap khi
xupap đóng. Xupap được làm bằng thép chịu nhiệt vì xupap nạp phải chịu nhiệt độ khoảng 400 0C và
xupap xả phải chịu nhiệt độ 500 – 8000C.
Kết cấu xupap: được chia làm 3 phần phần nấm, phần thân và phần đuôi. Phần nấm do chịu tác dụng
của áp suất khí thể và chịu tác dụng của lực quán tính nên khi làm việc chịu va đập lớn gây biến dạng.
Phần đi có nhiệm vụ định vị lò xo khi lắp ráp. Để tránh hao mòn thân máy và nắp xilanh người ta
thường ép vào họng đường ống nạp và thải một vòng đế xupap.


Vật liệu chế tạo:Miếng tăng cứng là một hợp kim: Cobalt (Co) Crom (Cr) và Tungsten (W). Hợp kim
này rất cứng, chịu được mài mòn cao và chống lại sự oxy hóa ở nhiệt độ cao. Miếng tăng cứng này được
hàn vào mặt xupap hay đế xupap để tăng khả năng chịu nhiệt

Hình 1-12 Kết cấu suppap.
a) - Nấm bằng; b) – Nấm lõm; d, đ,e) – Nấm lồi; c) – Nấm xupap được làm rỗng.

1.3.6. Đế xupap:
Để tránh hao mòn thân máy người ta dùng đế xupap ép vào họng của đường ống nạp và đường ống
thải.

a)

b)

c)

e)

Hình 1-13 Kết cấu đế suppap.
a) - Đế có mặt ngồi dạng hình trụ; b) - Đế mặt ngồi hình cơn; c) - Đế lắp vào nắp xilanh bằng ren; d) Đế ép khi bị lỏng ra; e) - Đế có ren.


Đế có mặt ngồi là mặt trụ có tiện rãnh để khi ép kim loại biến dạng vào rãnh giữ chắc đế xupap. Có
khi mặt ngồi là mặt cơn. Loại này có khi khơng ép sát đáy mà để khe hở nhỏ hơn 0,04mm để còn ép tiếp
khi bị lỏng ra. Có loại đế lắp vào thân máy hoặc nắp xilanh bằng ren. Loại đế mà sau khi lắp phải cán bề
mặt nắp máy để kim loại biến dạng giữ chặt đế. Loại này ít dùng.
1.3.7. Ống dẫn hướng:
Để dễ sữa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở chỗ lắp xupap, người ta lắp ống
dẫn hướng trên các chi tiết máy này. Xupap được lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng.
Ống dẫn hướng thường chế tạo bằng các loại gang hợp kim có tổ chức peclít. Trong một số động cơ
cao tốc còn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kim đồng thanh nhôm. Loại ống dẫn hướng này dẫn nhiệt rất
tốt, khi thiếu dầu bôi trơn cũng không xảy ra hiện tượng kẹt xupap.

Hình 1-14 Kết cấu ống dẫn hướng.
a) Ống dẫn hướng hình trụ; b) Ống dẫn hướng hình trụ có vai.

1.3.8. Lị xo xupap:
Lị xo xupap có nhiệm vụ giữ cho xupap đóng kín sát với đế xupap khơng cho khí nén trong buồng
đốt bị lọt ra ngồi. Lị xo xupap giữ cho các chi tiết làm việc của xupap nạp và xả theo sự điều khiển của
các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi suppap chuyển động do đó đóng mở xupap chính xác theo biên dạng
cam.
Mỗi suppap thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ở ngồi. Mỗi lị xo có
độ cứng khác nhau. Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêng của xupap khi động cơ hoạt động ở tốc độ
cao. Lò xo xupap thường được dùng là lị xo kín hay lị xo tác động kép. Nó đảm bảo xupap làm việc tốt ở
tốc độ cao.

Hình 1-15 a, b, c) – Lị xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lị xo hình cơn.
Do lị xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì vậy vật liệu chế tạo lị xo
thường dùng là thép C65, C65A…

Chương 1: Khảo sát động cơ G4KA
1.1. Giới thiệu động cơ G4KA:
Động cơ G4KA do hãng HUYNDAI sản xuất, được lắp trên xe ACCENT 2022. Động cơ G4KA là
một trong những động cơ có tính năng vượt trội so với những động cơ đương thời. Động cơ G4KA là
động cơ xăng với 4 xilanh được sếp thẳng hàng, có 16 xupap bao gồm 8 nạp và 8 xả. Các xupap đựợc dẫn
động trực tiếp từ trục cam. Trục cam được đặt trên nắp máy, gồm 2 trục cam dẫn động xupap (CVVT).
G4KA 2.0L tích hợp hệ thống điều khiển van biến thiên lưu lượng dầu OCV (Oil-Flow Control Valve)
cho phép tối ưu hóa thời gian, tiết kiệm được nhiên liệu.
Bên cạnh đó động cơ cịn tích hợp hệ thống cảm biến nhiệt độ dầu OTS (Oil Temperature Sensor) và
dùng hệ thống phun xăng điện tử theo chu kỳ. Với những cải tiến này mang lại cho động cơ hoạt động tốt
nhất ở mọi chế độ làm việc.


Hình 2-3: Hình chiếu đứng động cơ G4KA.
1 – Bơm nước; 2- Bệ đở động cơ hình thang; 3 - Cát te;

19

18

17

16

15

14
13
12

20

11
10

21
9
22

8
7
6
5
4

3
23
2
24

25

26

27

1

Hình 2-4: Mặt cắt động cơ G4KA
1 – Cácte; 2 - Lọc dầu bôi trơn; 3 – Ống dẫn hướng dầu bôi trơn; 4 - Trục khuỷu;
5 – Đĩa xích đầu trục khuỷu; 6 – Buly trục khuỷu; 7 – Xích dẫn động;
8 – Thanh truyền; 9 - Chốt piston; 10 – Xécmăng; 11 – Bánh xích dẫn động trục cam;
12 – Cánh xoay; 13 - Vỏ xoay trục cam; 14 - Trục cam; 15 – Xupáp;
16 – Đĩa chặn lò xo; 17 – Con đội; 18 – Lò xo xupáp; 19 - Ống dẫn hướng;
20 - Đế xupáp; 21 – Xilanh; 22 - Phớt chắn dầu; 23 – Đuôi trục khuỷu;


24 - Bạc lót; 25 – Đai ốc bắt chặt catte và than máy; 26 - Chốt khuỷu;
27 - Cổ trục khuỷu

Bảng 2 - Thông số động cơ:

STT
1
2

Hạng mục
Loại máy
Số xi lanh

3
4
5
6

Cơ cấu xupáp
Cam đóng mở xupáp
Tổng dung tích
Đường kính piston x Hạnh trình

7
8
9
10

Tỷ số nén
Số vịng quay lớn nhất
Cơng suất cực đại
Mơmen xoắn cực đại

11

Thứ tự nổ

12
13

Dung tích thùng chứa nhiên liệu
Phun xăng điện tử

Thông số
G4KA
4 xi lanh
DOHC
CVVT

1998
86 x 86
10,5
6000
104/6000
188/4250

Đơn vị

cc
mm2
v/phút
KW/rpm
N.m/
rpm

1-3-4-2
55
có

Lit

1.1.Hệ thống nạp, thải trong động cơ G4KA:
Cơng suất của động cơ phụ thuộc rất lớn vào khối lượng và chất lượng khí nạp. Lượng khơng khí đi
vào xilanh trong quá trình nạp sẽ phụ thuộc vào việc xilanh của động cơ được thải sạch ở mức độ nào đó
trong chu trình trước. Trong chu trình làm việc của động cơ đốt trong cần thải sạch sản vật cháy của chu
trình trước ra khoải xilanh để nạp đầy mơi chất mới vào xilanh động cơ. Hai quá trình nạp và thải liên
quan với nhau. Vì vậy kết cấu của hệ thống nạp thải phải thiết kế sao cho động cơ làm việc với hiệu quả
cao nhất.
Các quá trình trao đổi khí khơng chỉ có quan hệ với nhau mà việc tạo hướng chuyển động của mồi

mới khí nạp trong thời gian nạp ở xilanh động cơ phụ thuộc vào việc phân bố các xupáp trên nắp xilanh.
Đây là một trong những yếu tố cơ bản có khả năng cải thiện việc tạo thành hỗn hợp và đốt cháy.
Để trao đổi khí tốt hơn xupáp nạp cần được mở sớm trước khi píttơng đến ĐCT cịn xupáp xả cần
đóng muộn sau khi píttơng đến ĐCT.
Như vậy theo những nhận định trên, các hệ thống nạp và thải của động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến
hệ thống phân phối khí của động cơ như: Thời gian đóng mở các xupap, kết cấu các chi tiết trong cơ cấu


phân phối khí cũng như việc bố trí các xupáp…Vì vậy khi phân tích đặc điểm các chi tiết trong cơ cấu
phân phối khí chúng ta cần phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống và nạp thải trong động cơ

1.2.1. Đặc điểm hệ thống nạp trong động cơ G4KA:
Theo nguyên lý động cơ đốt trong, lượng môi chất nạp vào xilanh trong mỗi chu trình động cơ bốn
kỳ phụ thuộc nhiều nhất vào độ chênh áp suất của môi chất trước xupáp nạp (p k) và áp suất môi chất trong
xilanh (pa). Suốt kỳ nạp áp suất trong xilanh đều thấp hơn p k. Sự chênh áp ấy tạo nên dịng chảy của mơi
chất mới đi vào xilanh qua xupáp nạp, nó ảnh hưởng đến trợ lực của xupáp nạp đối với dòng chảy.

η

Hệ số nạp v là một trong những thông số đặc trưng cơ bản của động cơ trong q trình trao đổi
mơi chất. Đó là tỷ số giữa lượng môi chất mới thực tế nạp vào xilanh ở đầu q trình nén khi đã đóng các
cửa nạp và cửa thải so với lượng môi chất mới theo lý thuyết có thể nạp đầy vào thể tích cơng tác của
xilanh ở điều kiện nhiệt độ và áp suất của môi chất trước xupáp nạp. Ảnh hưởng đến hệ số nạp có rất
nhiều yếu tố như: Tỷ số nén, áp suất cuối quá trình nạp, kết cấu đường ống nạp…

Δpp = p − p

Δpp

a

0
a . Tổn thất
a càng lớn
Sức cản của đường nạp: Tổn thất áp suất khi nạp là
thì áp suất pa càng nhỏ và do đó mật độ mồi mới khí nạp trong xilanh và hệ số khí nạp càng nhỏ. Tổn thất
của đường nạp có thể tính theo cơng thức:

Δpp a =(1+ξ Bn ). ρk .

ω2 k
2

ξ

Với Bn là hệ số cản của hệ thống nạp, đặc trưng cho tính chất đường nạp ví dụ như tiết diện lưu
thông qua xupáp nạp.

ωk là tốc độ trung bình của mồi mới khí nạp ở tiết diện đặc trưng của xupáp nạp. Như vậy tốc độ
dòng khí nạp ảnh hưởng rất lớn đến tổn thất áp suất

Δppa .

Một trong những biện pháp làm tăng hệ số nạp là bố trí bốn xupáp cho mỗi xilanh động cơ. Sức cản
của hệ thống nạp phụ thuộc đáng kể vào chỗ ngặt, co thắt và độ nhám bề mặt của xupáp.
Trong hệ thống nạp của động cơ, xupáp nạp là nơi có tiết diện lưu thơng nhỏ nhất nên trở thành bộ
phận quan trọng nhất của lực cản đường nạp. Tăng đường kính xupáp sẽ mở rộng tiết diện lưu thông qua
xupáp, nhưng lại bị hạn chế bởi vị trí và cấu tạo của xupap. Việc tăng hành trình cực đại, tăng tốc độ đóng
mở các xupap, tăng thời gian giữ xupap ở vị trí mở lớn nhất, đều làm tăng khả năng lưu thông qua xupap.
Thế nhưng những vấn đề trên đều bị giới hạn bởi phụ tải động do lực quán tính của cơ cấu phân phối khí
tạo ra. Mặt khác khi xupap đã mở hết hành trình khoảng cách từ mép nấm đến thành cũng gây ảnh hưởng

đến lực cản của dòng chảy. Khoảng cách trên nếu nhỏ sẽ làm giảm hiệu suất lưu thông của tiết diện sát
thành xilanh và làm tăng lực cản.
Ngoài ra trong q trình nạp của động cơ, sóng áp suất trong đường nạp cũng ảnh hưởng rất nhiều
đến việc nạp đầy mơi chất mới vào xilanh. Các sóng này được truyền qua lại trong đường ống nạp tạo nên
hiệu ứng động của dao động áp suất. Nếu sóng nén được truyền đến khu xupap mà xupap chưa đóng sẽ
làm tăng áp suất ở khu vực trước xupap và làm tăng số nạp. Khi tốc độ động cơ tăng thì vận tốc dịng khí
lưu thơng qua xupap nạp cũng tăng theo. Sự dao động của dịng khí nạp phụ thuộc vào sự đóng mở xupap
nạp.

Hình 2-5: Sơ đồ hệ thống nạp khơng khí động cơ G4KA.
1- Buồng cộng hưởng; 2 - Ống lấy gió ngồi; 3 – Lọc gió; 4 – Buồng cộng hưởng; 5 – Cổ nạp; 6 – Cơ cấu
đóng mở van xốy lốc khí nạp; 7 – Cơ cấu đóng mở van biến thiên đường nạp; 8 – Van điện từ biến thiên
đường nạp; 9 – Van điện từ xốy lốc khí nạp; 10 – Buồng chân khơng; 11 – Cụm bướm ga.
* Chức năng của hệ thống biến thiên đường nạp:
Hệ thống biến thiên đường nạp làm tăng mô-men cho động cơ từ dãi tốc độ thấp đến cao. Để làm tăng
hiệu suất trong quá trình nạp. Điều này làm cho động cơ đạt được mômen cao hơn ở mọi dãi tốc.
+ Tác dụng của quá trình nạp mơi chất theo qn tính:
Sự dao động của dịng khí trong cổ nạp phụ thuộc vào sự đóng mở của xupap nạp. Khi xupap nạp
đóng, khơng khí bị nén lại gần phía xupap nạp do lực quán tính. Điều này làm tạo ra một sóng áp suất của
khí nạp dội ngựợc về bề mặt cánh bướm ga và đồng thời sau đó ngược lại sóng áp suất này cũng dội
ngược lại về phía xupap nạp đến khi nó điền đầy vào buồng tích áp. Việc thay đổi chiều dài đường ống
nạp là để làm cho áp suất của dịng khí nạp quay về phía xupap nạp đúng vào kỳ nạp của động cơ. Từ đó
cải thiện được lượng khí nạp mới vào trong xilanh và làm tăng mômen xoắn của động cơ.
+ Khoảng tác động của đường nạp (cổ nạp):


Khoảng tác động cổ nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp.Với sự đóng mở của van biến thiên đường
nạp để thay đổi khoảng tác động chiều dài đường nạp làm cho dịng sóng áp suất khí nạp ln ở trạng thái

sẵn sàng nạp.
* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống biến thiên đường nạp:
- Cấu tạo: Van điện từ, van biến thiên đường nạp, cơ cấu điều khiển và buồng chân không.
- Nguyên lý làm việc của hệ thống:
Khi tốc độ động cơ nhỏ hơn 4.600 (vịng/phút) - Van biến thiên đường nạp đóng. Áp suất chân không
trong cổ nạp được dùng để điều khiển thơng qua hoạt động của van điện từ để đóng van biến thiên đường
nạp. Ở điều kiện này, khoảng tác động của đường nạp là từ xupáp hút đến buồng tích áp. Lúc này đường
ống nạp dài ra, với tác dụng của lực qn tính khí nạp, lượng khơng khí nạp được tăng lên, mô-men xoắn
của động cơ cũng tăng lên ở vịng quay từ thấp đến trung bình.

Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ nhỏ.
1 – Buồng tích áp; 2 – Van biến thiên đường nạp đóng.
Khi tốc độ động cơ ở 4.600 (vòng/phút) hoặc cao hơn - Van biến thiên đường nạp mở. Ở điều kiện
này, chiều dài khoảng tác động đường nạp là từ xupap nạp đến buồng tích áp. Lực quán tính khí nạp đã
đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn lại làm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mơ-men
xoắn của động cơ cũng tăng lên theo ở tốc độ cao.
* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống xoáy lốc khí nạp:
Chức năng của van xốy lốc khí nạp là làm giảm sự phát xạ ơ nhiễm khí xả lúc động cơ còn nguội.
Khi động cơ còn nguội, van xốy lốc khí nạp đóng lại làm hẹp miệng cửa nạp để tăng tốc độ của dịng khí
nạp. Làm cho sự hồ trộn hỗn hợp khí-nhiên liệu được tốt hơn. Ngồi ra, nó cịn tạo được lực xốy lốc
bên trong buồng đốt để làm tơi hỗn hợp khí nhiên liệu. Điều này làm giảm được sự phát xạ ô nhiễm khí
xả.


2

3

1

Hình 2-7: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xốy lốc khí nạp.
1 - Dịng khí bị xốy; 2 – Van xốy lốc khí nạp; 3 – Buồng đốt.
1.2.2. Đặc điểm hệ thống thải trong động cơ G4KA:
Hệ thống thải trong động cơ có nhiệm vụ thải sạch khí cháy ra ngồi qua đó nạp đầy mơi chất mới
vào trong xilanh động cơ. Bên cạnh đó hệ thống xả của động cơ cũng cần đảm bảo cho việc khí xả thốt
ra ngồi mơi trường ít gây ơ nhiễm mơi trường. Thỏa mãn điều kiện này, kết cấu các chi tiết của cơ cấu
phân phối khí cần phải phù hợp. Vì vậy khi phân tích hệ thống phối khí cần phân tích hệ thống xả của
động cơ.
Sản vật cháy chứa đầy thể tích buồng cháy với áp suất p r > pthải (áp suất khí trong đường thải) tạo ra
sự chênh áp. Độ chênh áp này phụ thuộc vào hệ số cản, tốc độ dịng khí qua xupap thải và phụ thuộc vào
trở lực của bản thân đường thải.
Xupap thải thường đóng sau điểm chết trên nhằm làm tăng thêm giá trị “tiết diện thời gian” mở cửa
thải đồng thời để tận dụng độ chênh áp giữa p r và áp suất trong đường thải cùng với quán tính của dịng
khí thải tiếp tục thải sạch khí sót ra ngồi làm tăng hiệu quả cho động cơ.
Ngoài ra hệ thống phải đảm bảo cho khí thải ra mơi trường bên ngồi ít gây ra ơ nhiễm mơi trường,
giảm tiếng ồn.