Giáo trình động cơ đốt trong 1 - Chương 4 pps

Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
59
Chương 4
HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ
I. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI
I.1. Công dụng
Cơ cấu phân phối khí trên động cơ đốt trong có công dụng thực hiện quá trình thay đổi môi
chất: thải sạch sản vật cháy ra khỏi xylanh và nạp đầy môi chất mới (không khí hoặc hòa khí) vào
xylanh giúp cho động cơ làm việc liên tục.
I.2. Phân loại
Trên động cơ đốt trong thường dùng các loại cơ cấu phối khí sau:
- Cơ cấu phân phối khí kiểu supap: dùng supap đóng mở lỗ nạp và lỗ thải.
- Cơ cấu phân phối khí kiểu van trượt: đa số sử dụng trên động cơ hai kỳ, piston đóng vai
trò như một van trượt điều khiển đóng mở lỗ nạp và lỗ thải.
- Cơ cấu phân phối khí kiểu phối hợp: kết hợp hai kiểu trên, vừa có supap vừa có van
trượt, được sử dụng trên các động cơ hai kỳ quét thẳng.
Trong các loại cơ cấu phân phối khí trên, cơ cấu phân phối khí kiểu supap được dùng rộng rãi
nhất hiện nay. Cơ cấu phân phối khí này bao gồm các chi tiết: cặp bánh rang dẫn động, trục cam, con
đội, lò xo supap, supap, ống dẫn hướng (ống kềm supap), hệ thống đũa đẩy,
II. YÊU CẦU
Để đảm bảo tính năng làm việc của động cơ, cơ cấu phân phối khí phải thoả mãn các yêu cầu:
- Đóng mở đúng thời gian quy đònh và đảm bảo độ kín khít.
- Độ mở đủ lớn để dòng khí lưu thông.
- Làm việc êm dòu, tuổi thọ và độ tin cậy cao.
- Thuận tiện trong việc bảo dưỡng, sửa chữa động cơ và giá thành chế tạo hợp lý.
III. CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ SUPAP VÀ DẪN ĐỘNG CƠ CẤU PHỐI KHÍ
III.1. Phương án bố trí supap và dẫn động supap
Các động cơ đốt trong dùng cơ cấu phân phối khí kiểu supap hiện nay đều bố trí supap theo
hai phương án: bố trí supap đặt và bố trí supap treo.
III.1.1. Bố trí supap đặt (hình 4.1).
Cơ cấu phân phối khí supap đặt thường dùng trên động cơ xăng có tỷ số nén thấp và số vòng

quay không lớn lắm.
Ưu điểm
- Giảm được chiều cao động cơ.
- Kết cấu của nắp lylanh đơn giản và dẫn động supap cũng dễ dàng.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
60
Nhược điểm
- Buồng cháy không gọn.
- Diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém (tiêu hao nhiên liệu, giảm
hệ số nạp, ).
Trong cơ cấu phân phối khí supap đặt, supap lắp ở một bên thân máy, phía trên trục cam và
được trục cam dẫn động qua con đội. Supap nạp và supap thải có thể bố trí theo nhiều kiểu khác
nhau: xen kẻ hoặc bố trí từng cặp một.
III.1.2. Bố trí supap treo
Cơ cấu phân phối khí dùng supap
treo dùng rất phổ biến trên động cơ
Diesel và đa số các động cơ xăng hiện
nay (hình 4.2). Do kết cấu của loại này
làm cho buồng cháy nhỏ gọn, giúp động
cơ có thể tăng được tỷ số nén.
Ưu điểm
- Buồng cháy rất gọn.
- Diện tích bề mặt truyền
nhiệt nhỏ nên làm giảm tổn
thất nhiệt.
- Đối với động cơ xăng, khi
dùng cơ cấu này có thể
tăng tỷ số nén thêm từ 0,5
÷ 2 so với bố trí supap đặt.
Con đội con lăn

Supap
Trục cam
Đũa
đẩy
Cò mổ
Hình 4.2.
Cơ cấu phân phối khí bố trí supap treo
1 – đế supap.
2 – supap.
3 – ống dẫn hướng supap.
4 – lò xo supap.
5 – móng hãm hình côn.
6 – đóa chặn lò xo.
7 – bulông điều chỉnh.
8 – đai ốc hãm.
9 – con đội.
10 – trục cam.
Hình 4.1. Cơ cấu phân phối khí bố trí supap đặt.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
61
- Đường nạp và đường thải thông thoáng, làm cho sức cản khí động nhỏ và tăng được hệ
số nạp 5 ÷ 7%.
Nhược điểm
- Dẫn động supap phức tạp và làm tăng chiều cao động cơ.
- Làm cho kết cấu của nắp xylanh trở nên phức tạp gây khó khăn cho gia công chế tạo.
Cơ cấu phân phối khí supap treo có thể bố trí supap theo nhiều kiểu khác nhau. Cách bố trí
phụ thuộc vào hình dạng buồng cháy và kết cấu của cơ cấu phân phối khí. Động cơ có đường kính
xylanh nhỏ (D < 120 mm) thường dùng 2 supap cho một xylanh (một supap nạp và một supap thải),
động cơ có đường kính lớn hơn dùng 3 (hai supap nạp và một supap thải) hoặc 4 supap cho một
xylanh (hai supap nạp và hai supap thải).

III.1.3. Dẫn động supap
Để dẫn động supap, trục cam có thể bố trí trên nắp xylanh hoặc hộp trục khuỷu (OHV:
Overhead Valve – supap đặt trên nắp xylanh) để dẫn động trực tiếp hay dẫn động gián tiếp qua đòn
bẩy (hình 4.2).
Số trục cam đặt trên nắp xylanh có thể một (SOHC: Single Overhead Cam) hoặc hai trục cam
(DOHC: Double Overhead Cam). (hình 4.3).
Ngoài ra trục cam còn bố trí ở thân máy, supap được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa
đẩy,
III.2. Phương án dẫn động trục cam
Trục cam được dẫn động trực tiếp hoặc gián tiếp từ trục khuỷu với tỷ số truyền 1:2 cho động
cơ 4 kỳ và tỷ số truyền 1:1 cho động cơ 2 kỳ. Khi lắp ghép phải chú ý dấu trên bánh răng trục cam và
bánh răng trục khuỷu để không làm sai quy luật phối khí.
Như trên đã đề cập, trục cam có thể bố trí trên thân máy hay hộp trục khuỷu hoặc trên nắp
máy. Tùy theo yêu cầu về mặt kết cấu và khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu, có các phương
án dẫn động trục cam sau:
SOHC
DOHC
DOHC
Hình 4.3.
Cơ cấu phân phối khí có một hoặc hai trục cam trên nắp xylanh
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
62
III.2.1. Dẫn động trục cam bằng bánh răng
Khi trục khuỷu và trục cam gần nhau, trong cơ cấu phân
phối khí có trục cam bố trí trên thân máy hoặc ở hộp trục khuỷu
thường được dẫn động bằng bánh răng. Nếu khoảng cách hai
trục nhỏ thì thường dùng một cặp bánh răng, khi khoảng cách
này lớn phải dùng thêm một hoặc nhiều bánh răng trung gian.
Để giảm tiếng ồn trong quá trình truyền động, cặp bánh
răng trục cam và trục khuỷu thường làm răng nghiêng.

Ưu điểm
- Kết cấu đơn giản.
- Cặp bánh phân phối khí thường dùng bánh răng
nghiêng nên truyền động êm và bền.
Nhược điểm
- Khi khoảng cách trục cam và trục khuỷu lớn,
phương án này phải dùng thêm các bánh răng
trung gian. Điều này làm cồng kềnh và phức tạp
cho cơ cấu.
III.2.2. Dẫn động trục cam bằng xích
Khi trục khuỷu và trục cam đặt xa nhau ta dùng xích để truyền động. Nó có ưu điểm là gọn
nhẹ và dùng cho các trục có khoảng cách lớn (hình 4.3).
Tuy nhiên xích có giá thành lớn hơn so với bánh răng. Mặt khác khi cơ cấu làm việc xích gây
tiếng ồn và dễ bò rung động làm sai lệch pha phân phối khí. Để xích luôn luôn được căng, người ta
phải có cơ cấu căng xích.
III.2.3. Dẫn động trục cam bằng trục
Cò
mổ
Đũa
đẩy
mổ
Trục
cam
supap
Trục
khủyu
Dấu
đònh
vò
Trục cam

Trục khuỷu
Trục dẫn
động
Bánh răng
trục khuỷu
Bánh răng
trục cam
Hình 4.5. Dẫn động trục cam bằng trục.
Hình 4.6.
Dẫn động trục cam bằng đai răng.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
63
Khi trục cam đặt xa trục khuỷu có thể dùng trục trung gian dẫn động trục cam. Việc ăn khớp
giữa trục khuỷu, trục trung gian và trục cam thông qua 2 cặp bánh răng côn, có ổ bi đỡ chặn để trục
trung gian không xê dòch theo chiều trục (hình 4.5).
III.2.4. Dẫn động trục cam bằng đai răng
Đa số các động cơ hiện nay đều dùng cơ cấu phân phối khí dẫn động bằng đai. Ưu điểm lớn
nhất của cơ cấu này là truyền động êm dòu, đai có tuổi thọ khá lớn không cần bảo dưỡng và giá thành
thấp hơn xích nhiều lần.
Để đai luôn căng trong quá trình làm việc, không trượt đai làm sai quy luật phối khí người ta
cũng dùng bánh căng đai (hình 4.6).
IV. KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
IV.1. Supap
IV.1.1. Công dụng, điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo
Trong quá trình làm việc, supap có nhiệm vụ đóng và mở các lỗ nạp và lỗ thải theo đúng thời
điểm qui đònh. Hình thành nên quy luật phối khí trên động cơ.
Khi thực hiện quá trình đóng mở, mặt nấm supap chòu tải trọng va đập, lực khí thể và tải trọng
nhiệt độ rất lớn.
- Lực khí thể tác dụng lên mặt nấm có thể đạt 10.000 ÷ 30.000N.
- Va đập mạnh với đế supap nên rất dễ bò biến dạng.

- Mặt nấm supap thải tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ cao (1.100 ÷ 1.200
o
C
đối với động cơ xăng và 700 ÷ 900
o
C đối với động cơ Diesel) và vận tốc lớn.
- Bò ăn mòn hoá học (lưu huỳnh trong nhiên liệu cháy tạo thành axít ăn mòn mặt nấm).
Do điều kiện làm việc phức tạp như trên nên vật liệu chế tạo supap thải phải có sức bền cơ
học cao, chòu nhiệt tốt và chống được ăn mòn hoá học. Vật liệu thường dùng là thép hợp kim: X9C2,
HX9C2, Ngoài ra để nâng cao tính chống mòn của mặt nấm supap, người ta còn dùng hợp kim cứng
để mạ lên mặt làm việc của nấm một lớp khoảng 1,5 ÷ 2,5mm.
Đối với supap nạp, do được làm mát bởi dòng khí nạp đi vào nên thường dùng các loại vật liệu
có yêu cầu thấp hơn như thép hợp kim crôm hay crôm niken: 4CX, 37XC, 40X, 40X9C2,
IV.1.2. Phân loại supap
Nếu dùng tiêu chuẩn phân loại theo kiểu bố trí, supap có các loại sau:
- Kiểu supap đặt
- Kiểu supap treo, có các loại: OHC, SOHC, DOHC đã được giới thiệu ở phần trên.
- Kiểu supap hỗn hợp: supap vừa treo và vừa đặt.
Giới thiệu hệ thống điều khiển supap trên các xe hiên nay
1) Hệ thống điều khiển phân phối khí thông minh VVT-i.
Hệ thống điều khiển supap trên xe Toyota Corolla Altis: kiểu cơ cấu phân phối phối khí
DOHC, dẫn động bằng xích, không có đệm chỉnh supap, bộ căng xích hoạt động bằng lò xo và áp
suất dầu bôi trơn được giới thiệu trên (hình 4.7) và (hình 4.8).
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
64
Hệ thống điều khiển phân phối khí thông minh VVT-i (VVT-i – Variable Valve Timing with
intelligence): thay đổi góc phối khí của trục cam nạp một cách tối ưu theo các chế độ hoạt động của
động cơ nhằm nâng cao công suất, tính kinh tế nhiên liệu và giảm tối thiểu lượng khí xả gây ô nhiễm.
2) VTEC – Variable Valve Timing and Lift Electronic Control
Hệ thống VTEC là hệ thống điều khiển sự thay đổi thời gian và độ đóng mở supap bằng điện

tử để phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. Đây là kiểu động cơ đầu tiên trên thế giới được
kết hợp giữa hệ thống phân phối khí của động cơ đang sử dụng hiện nay và động cơ tốc độ cao như xe
đua, thông qua việc sử dụng một cơ cấu cam đặc biệt gồm có: cam tốc độ cao và cam tốc độ thấp. Với
sự trang bò cơ cấu cam đặc biệt này, động cơ sẽ tạo ra một phạm vi công suất rộng ở tốc độ thấp và
trung bình để phù hợp cho việc vận hành trong thành phố, đồng thời động cơ cũng phát ra công suất
tối đa khi vận hành ở đường cao tốc. Hệ thống VTEC là một trong những kết quả của sự nỗ lực sáng
tạo củùa các nhà chế tạo ôtô nói chung và của HONDA nói riêng.
Đặc điểm của VTEC
- Vận hành và sử dụng như một động cơ thường.
- Công suất cao phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
- Gia tốc nhanh từ tốc độ thấp đến tốc độ cao.
Bộ căng
xích cam
Guốc tỳ
xích cam
Giảm chấn
xích cam
Vòi phun
dầu
Lò xo hãm
Vấu hãm
Cần đẩy
Lò xo
Con đội supap
Hình 4.7. Hệ thống điều khiển supap trên xe Toyota Corolla Altis
Bơm nhớt
Cảm biến vò
trí trục khuỷu
Bộ điều khiển
phối khí

Cảm biến
nhiệt độ nước
Van điều khiển
phối khí
Cảm biến VVT
ECU
Cảm biến vò
trí bướm ga
Cảm biến lưu
lượng không khí
Hình 4.8.
Hệ thống điều khiển phân phối khí VVT-i
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
65
- Vận hành êm dòu trong thành phố nhờ vào sự hoạt động của cam tốc độ thấp.
- Hiệu suất ưu việt ở tốc độ cao đồng thời với việc tiết kiệm nhiên liệu.
- Đáp ứng nhanh không sử dụng tăng áp nhờ vào khả năng tự hút của nó.
Phân loại động cơ HONDA VTEC
DOHC VTEC: là kiểu động cơ có đặc điểm nổi bật là điều khiển sự thay đổi độ mở và thời
gian phân phối khí của cả supap nạp và supap thải phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
Đây là loại động cơ có hiệu suất cao với khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Tính ưu việt của loại này phù
hợp cho các loại xe du lòch và thể thao (hình 4.9).
Động cơ trang bò hệ thống DOHC VTEC được bố trí 4 supap cho mỗi xylanh bao gồm:2 supap
nạp và 2 supap thải. Mỗi một cặp supap ngoài 2 vấu cam và 2 cò mổ như động cơ thường, nó còn
được trang bò thêm một cò mổ thứ 3 (cò mổ giữa) và một vấu cam thứ ba (vấu cam trung tâm). Hai
vấu cam bên ngoài điều khiển sự hoạt động ở tốc độ thấp, còn vấu cam trung tâm điều khiển sự phân
phối khí ở tốc độ cao. Để có thể chuyển đổi sự phân phối khí này, người ta bố trí 2 piston thủy lực
nằm bên trong cò mổ thứ nhất và cò mổ giữa với nhiệm vụ là kết nối các cò mổ thành một khối duy
nhất hay tách chúng ra riêng rẽ với nhau dưới sự điều khiển của áp lực dầu. Ngoài ra, phía dưới cò
mổ giữa còn được trang bò thêm một lò xo phụ với chức năng giữ cho cò mổ giữa luôn luôn tiếp xúc

với vấu cam trung gian ở tốc độ thấp đồng thời tăng sự êm dòu ở tốc độ cao.
Khi hoạt động ở tốc độ thấp, hai vấu cam bên ngoài tác dụng trực tiếp lên hai cò mổ. Những
vấu cam tốc độ thấp này tối ưu hóa cho hoạt động êm dòu và tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ. Vấu
cam tốc độ cao lúc này tiếp xúc với cò mổ giữa nhưng cò mổ này không nối với chi tiết nào do đó
không xảy ra quá trình truyền công suất (hình 4.10).
Tại các số vòng quay cao, áp suất dầu đẩy một chốt kim loại xuyên qua hai cò mổ và cò mổ
trung tâm, lúc này cả 3 cò mổ được liên kết thành một khối (hình 4.11). Từ vấu cam tốc độ cao đẩy
xa hơn so với vấu cam tốc độ thấp, hai cò mổ bây giờ hoạt động theo biên dạng của vấu cam tốc độ
cao. Biên dạng của vấu cam tốc độ cao được thiết kế sao cho có thể mở các supap rộng hơn, và thời
gian mở lâu hơn, do đó cho nhiều hỗn hợp không khí và nhiên liệu đi vào bên trong xylanh hơn.
Chú ý là có hai trục cam, một điều khiển các supap hút và một điều khiển các supap xả. Mỗi
một cặp supap có 3 vấu cam: 2 vấu cam tốc độ thấp bên ngoài và một vấu cam tốc độ cao ở giữa.
Cả hai supap đều đóng
Vấu cam tốc
thấp
độ thấp
Vấu cam tốc
thấp
độ cao
Cò mổ giữa
Cò mổ
Trục cam
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
66
Với sự cải tiến việc nạp và
thải cho phép động cơ duy trì mômen
xoắn của động cơ khi số vòng quay
tăng, kết quả là công suất đầu ra cao
hơn. DOHC được sử dụng trên các
xe: 160HP Civic Si, 170HP Integra

GS-R, 195HP Integra Type-R,
SOHC VTEC: Sau những thành công của các động
cơ DOHC VTEC, hãng HONDA đã có thêm sự tự tin với
việc sử dụng công nghệ VTEC. Nó đã chứng tỏ được sự
tin cậy và tính kinh tế so với việc tăng dung tích hoặc sử
dụng tăng áp. HONDA quyết đònh áp dụng công nghệ
VTEC rộng hơn với việc giới thiệu hệ thống SOHC
VTEC. Cũng giống như các chức năng của DOHC, SOHC
VTEC việc tăng hỗn hợp không khí và nhiên liệu ở tốc độ
cao trong khi vẫn giữ được tính êm dòu và kinh tế ở tốc độ
thấp. Nhưng thiết kế của nó đơn giản với hiệu quả khiêm
tốn và đặc biệt là công suất đầu ra không cao bằng động
cơ DOHC VTEC (hình 4.12).
Trong động cơ SOHC, bố trí một trục cam cho từng
dãy xylanh. Vì vậy cả các vấu cam hút và cam xả đều
được bố trí giống nhau trên trục cam. Ba vấu cam ở giữa
là vấu cam hút, hai vấu cam tốc độ thấp tiếp xúc với hai
cò mổ, nó xoay và mở các supap hút. Vấu cam tốc độ tiếp
xúc với một cò mổ trung tâm. Có sự giống nhau giữa các vấu cam của các supap hút của hai hệ thống
SOHC VTEC và DOHC VTEC. Tính năng cơ bản để tiến tới kỹ thuật cao ở kiểu động cơ là chỉ điều
khiển sự thay đổi trạng thái của cặp supap hút còn cặp supap thải làm việc bình thường ở tất cả các
Hình 4.12. SOHC VTEC.
Vấu cam tốc
độ thấp
Vấu cam tốc
độ cao
Cò mỗ giữa
Cò mỗ
Chốt nối
Trục cam

Cam không đội
Chốt nối
di chuyển
Cam đội
Áp suất dầu
supap mở
supap đóng
Hình 4.11.
VTEC hoạt động ở tốc độ cao.
Hình 4.10. VTEC hoạt động ở tốc độ thấp.
Vấu cam tốc độ
thấp
độ thấp
Vấu cam tốc độ
thấp
độ cao
Cò mỗ giữa
Cò mỗ
Trục cam
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
67
tốc độ. Hoạt động của các supap hút trong hệ thống này tương tự như trong hệ thống DOHC VTEC.
SOHC VTEC được trang bò trên các loại xe: Civic EX, Accord LX/EX/V6, Odyssey LX/EX,
VTEC-E: Tính ưu việt ở động cơ này là công suất động cơ cao đồng với việc tiết kiệm nhiên
liệu. Cơ cấu phân phối khí của động cơ này gần giống như kiểu phân phối khí của động cơ 4 supap
thông thường, nhưng nó được cải tiến để phân phối khí tốt hơn. Ở tốc độ thấp, lượng hòa khí nạp vào
trong xylanh được tiết kiệm do chỉ mở một trong hai supap hút. Kiểu động cơ VTEC-E được kết
hợp từ 2 loại động cơ SOHC VTEC và DOHC VTEC để tạo thành loại động cơ mang ưu việt của 2
động cơ này.
Các chế độ làm việc của cơ cấu VTEC được thể hiện trên (hình 4.14).

IV.1.3. Kết cấu supap nạp, supap thải và khe hở nhiệt của cơ cấu phân phối khí
Về kết cấu, supap được chia ra 3 phần : nấm supap (đầu), thân supap và đuôi supap.
1) Nấm supap (đầu supap)
Mặt nấm supap tiếp xúc với đế supap, đây là bề mặt làm việc quan trọng nhất của supap có
dạng mặt côn với có góc α = 15 ÷ 45
0
(đa số supap đều dùng góc α = 45
0
). Nếu góc α càng nhỏ thì
Hình 4.13. Bố trí vấu cam trên hệ thống SOHC VTEC.
Cò mỗ supap xả
Vấu cam tốc
độ thấp
Vấu cam tốc
độ cao
Cò mỗ supap nạp
Cò mỗ giữa
Trục cam
Hình 4.14. Các chế độ hoạt động của động cơ VTEC.
Cò mỗ
Cò mỗ
Cò mỗ
Áp suất
dầu
Áp suất
dầu
Biên dạng
cam tốc
độ cao
Biên dạng

cam tốc
độ thấp
Hoạt động
của supap nạp
Hoạt động của
supap nạp
Hoạt động
của supap nạp
Chế độ tốc độ thấp
Chế độ tốc độ trung
bình
Chế độ tốc độ cao
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
68
tiết diện lưu thông càng lớn, tuy nhiên khi α nhỏ thì phần nấm càng mỏng và độ cứng vững càng
kém.
Góc của mặt côn trên nấm thường làm nhỏ hơn góc của mặt côn trên đế supap khoảng 0,5 ÷ 1
0
để đảm bảo kín khít, cho dù mặt nấm có bò biến dạng nhỏ. Kết cấu của nấm supap thường có ba loại:
- Nấm bằng: chế tạo đơn giản, có thể dùng cho cả supap nạp và supap thải. Đa số các
động cơ hiện nay đều dùng loại này (hình 4.15).
- Nấm lõm: kết cấu này cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp vào xylanh và
tăng độ cứng vững cho phần nấm. Tuy nhiên, mặt chòu nhiệt của supap lớn nên dễ bò
quá tải nhiệt và chế tạo khó khăn (hình 4.16a).
- Nấm lồi: tuy kết cấu nấm lồi có cải thiện tình trạng lưu động của dòng khí nhưng nấm
lồi khó chế tạo và mặt chòu nhiệt lớn (4.16b).
Trong một số động cơ cường hoá công suất supap thải thường làm rỗng, bên trong chưa Na (50
÷ 60% thể tích). Tác dụng là để truyền nhiệt tốt, tránh cho supap thải bò quá nhiệt vì Na nóng chảy ở
97
0

C nên khi thành thể lỏng, điều kiện truyền nhiệt sẽ nhanh và supap được giải nhiệt tốt hơn.
2) Thân supap
Thân supap có tác dụng dẫn hướng và tản nhiệt, vì vậy để phát huy vai trò này phần thân
thường có xu hướng làm tăng đường kính. Tuy nhiên phần thân cũng không được làm quá lớn vì
supap có yêu cầu phải gọn nhẹ và dòng khí lưu thông dễ dàng.
- Khi supap được dẫn động bằng con đội, hệ thống đòn bẩy thường là lực điều khiển theo
phương trục supap do đó không có lực nghiêng hoặc lực nghiêng nhỏ thì thân supap có
đường kính: d =(0,16 ÷ 0,25).d
n
với d
n
– đường kính của nấm supap.
-
Khi trục cam trực tiếp dẫn động supap, lực nghiêng xuất hiện ở thân supap lớn nhất
nên có thể tăng cường đường kính thân supap: d =(0,3 ÷ 0,4) d
n
-
Chiều dài thân supap: l
t
=(2,5 ÷ 3,5) d
n
Nấm supap
Thân supap
Phốt supap
Đuôi supap
Ống dẫn
hướng supap
Lò xo supap
Hình 4.15.
Kết cấu supap.

Hình 4.16. Supap đỉnh lõm (a)
và đỉnh lồi (b).
b)
a)
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
69
Để supap không kẹt trong ống dẫn hướng lúc nóng
người ta thường thu nhỏ đường kính thân supap phần đầu nấm
hoặc khoét rộng lỗ ống dẫn hướng một ít ở phần đầu nấm.
3) Đuôi supap
Đuôi supap thường có hình dạng đặc biệt để lắp ghép
với đóa lò xo.
Khi dẫn động supap bằng cơ cấu con đội và đũa đẩy,
đóa lò xo lắp với supap bằng hai móng hãm hình côn lắp vào
phần đuôi supap. Mặt côn phía ngoài của móng hãm ăn khớp
với mặt côn của lỗ đóa lò xo (góc côn 10 ÷ 15
o
). Các rãnh
hãm trên đuôi supap có thể là rãnh hình trụ, hình côn, một
rãnh hoặc nhiều rãnh (hình 4.17).
Kiểu lắp ghép dùng móng hãm được dùng rất rộng rãi
hiện nay. Tuy gia công móng hãm có khó khăn nhưng có ưu điểm lớn là không gây ứng suất tập trung
trên đuôi supap.
Để tăng tuổi thọ của supap và đảm bảo supap làm việc tốt có thể thiết kế cơ cấu xoay supap
quanh đường tâm của nó. Supap vừa chuyển động tònh tiến vừa xoay tròn quanh tâm, làm cho thân
supap lâu mòn và nấm supap tiếp xúc tốt với đế. Tốc độ quay thường nhỏ, vài chục lần đóng mở,
supap mới quay được một vòng.
Nguyên lý làm việc của cơ cấu xoay supap (hình 4.18)
Khi supap đóng (hình b), lực của lò xo (5) không quá lớn, mép ngoài của lò xo đóa (8) cong lên
và mép trong tựa lên vai của thân (1).

Khi supap mở (hình c), lực của lò xo (5) tăng lên, lò xo đóa (8) thẳng ra và nằm tựa lên các
viên bi (2), lực của lò xo (8) truyền tới viên bi (2), các viên bi này trong khi lăn theo rãnh vòng cung
của thân sẽ làm quay lò xo và vòng tựa, do đó làm quay lò xo supap và thân supap.
Khi supap đóng, lực của lò xo supap giảm đi, lò xo đóa (8) cong lên và tựa vào vai của thân,
giải phóng các viên bi (2). Dưới tác dụng của lò xo trở về (9), các viên bi trở về vò trí ban đầu.
Đuôi supap
Móng hãm
Hình 4.17. Đuôi supap và móng
hãm hình côn.
Đóa
chặn
trên
lò xo
a) Supap thải ;
b) Supap đóng ;
c) Supap mở;
d) Các chi tiết của cơ cấu.
1 – thân của cơ cấu xoay;
2 – viên bi; 3 – vòng tựa;
4 – vòng khoá; 5 – lò xo supap;
6 – vòng chặn lò xo;
7 – móng hãm; 8 – lò xo đóa;
9 – lò xo hồi;
10 – ống kềm supap;
11 – natri kim loại.
Hình 4.18.
Cơ cấu xoay supap thải.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
70
4) Khe hở nhiệt của cơ cấu phân phối khí

Giữa đuôi supap và con đội hay đòn by,
múi cam bao giờ cũng có khe hở nhất đònh để
tránh việc supap nóng giãn nở. Khe hở này ở
supap nạp và supap thải thường khác nhau (khe
hở supap thải lớn hơn khe hở supap nạp). Hình
4.19.
Động cơ GAZ – 51A, GAZ – 63, GAZ –
69 ở trạng thái nguội.
- Khe hở supap nạp là 0,23 mm.
- Khe hở supap thải là 0,28 mm.
Động cơ GAZ – 53A ở trạng thái nguội.
- Khe hở supap nạp là 0,25 mm.
- Khe hở supap thải là 0,30 mm.
IV.2. Đế supap, lò xo supap và ống dẫn hướng supap
IV.2.1. Công dụng, điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo
- Đế supap
Trong cơ cấu phân phối khí, đế supap được lắp vào thân máy (cơ cấu phân phối khí dùng
supap đặt) hoặc lắp vào nắp xylanh (cơ cấu phân phối khí dùng supap treo) để giảm mài mòn cho
thân máy và nắp xylanh khi chòu va đập của supap.
Đế supap được chế tạo bằng hợp kim chống mài mòn cao, được ép chặt vào nắp máy hoặc
thân máy. Khi làm việc đế supap chòu va đập với nấm supap và nhiệt độ cao trong buồng cháy.
- Lò xo supap
Lò xo supap dùng để đóng kín supap trên đế supap, không có hiện tượng va đập trên mặt cam
và đồng thời bảo đảm supap chuyển động theo đúng quy luật của cơ cấu phối khí.
Lò xo supap làm việc trong điều kiện tải trọng thay đổi rất đột ngột. Vật việu chế tạo thường
là thép C65 có đường kính 3 ÷ 5 mm.
- Ống dẫn hướng supap
Ống dẫn hướng supap được chế tạo bằng gang hợp kim hoặc bằng hợp kim đồng nhôm.
Ống dẫn hướng supap là một chi tiết rời được lắp vào thân máy hoặc nắp xylanh theo chế độ
lắp lỏng. Chức năng của ống dẫn hướng supap là để dẫn hướng cho supap chuyển động theo một quy

luật nhất đònh, thuận tiện trong quá trình sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xylanh.
IV.2.2. Kết cấu
- Đế supap
Kết cấu của đế supap đơn giản, thường chỉ là vòng tròn hình trụ, trên có vát mặt côn để tiếp
xúc với mặt côn của nấm supap. Một vài loại đế supap được giới thiệu trên (hình 4.20).
Trục cam
Thân máy
Con đội
supap
Đũa
đẩy
Supap
Nắp xylanh
Vít điều chỉnh
Cò mổ
Khe hở nhiệt
Hình 4.19.
Khe hở nhiệt của cơ cấu phối khí.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
71
- Lò xo supap
Lò xo dùng nhiều nhất là loại lò xo xoắn ốc hình trụ, hai vòng ở hai đầu của lò xo quấn sít
nhau và được mài phẳng để lắp ghép. Số vòng công tác của lò xo (không tính hai vòng đầu) từ 4 ÷ 10,
nếu số vòng càng nhỏ thì lò xo chòu ứng suất càng lớn còn số vòng càng lớn thì độ cứng lò xo giảm và
dễ xảy ra dao động cộng hưởng làm cho lò xo bò gẫy và gây va đập trong cơ cấu (hình 4.21).
Các động cơ hiện nay thường dùng lò xo hình trụ có bước xoắn thay đổi hoặc lò xo hình côn.
Các bước xoắn ở giữa thường lớn hơn bước xoắn ở hai đầu hoặc bước xoắn nhỏ dần về phía mặt tựa
cố đònh của lò xo. Trong một số động cơ có tốc độ cao, còn dùng hai đến ba lò xo lồng vào nhau với
chiều xoắn khác nhau để giảm ứng suất xoắn trên mỗi lò xo, tránh hiện tượng cộng hưởng và cơ cấu
vẫn làm việc được trong thời gian ngắn khi có một lò xo bò gẫy (supap không tụt vào xylanh).

Hình 4.20. Các loại đế supap.
a) Mặt ngoài đế supap có dạng mặt trụ.
b) Mặt ngoài có độ côn nhỏ.
c) Đế supap lắp ghép bằng ren.
d) Đế supap lắp ghép có khe hở nhỏ ở mặt đáy.
e) và g) rất ít dùng.
a)
b)
ren
Khe hở < 0,04 mm
M56X1,5
c)
d)
e)
g)
Hình 4.21.
Lò xo supap.
Hình 4.22.
Các loại ống dẫn hướng supap.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
72
- Ống dẫn hướng supap
Ống dẫn hướng supap có dạng trụ, được đóng ép vào thân máy hoặc nắp xylanh đến một
khoảng cách nhất đònh. Loại có vai cũng hay dùng và được đóng lút xuống đến sát vai, do có mặt vai
tuy dễ lắp nhưng tính công nghệ kém. Ngoài hai loại trên đôi khi còn dùng loại ống dẫn hướng mặt
ngoài có độ côn nhỏ đóng ép vào lỗ côn trên thân máy hoặc nắp xylanh (hình 4.22).
Chiều dày của ống dẫn hướng thường vào khoảng 2,5 ÷ 4mm; chiều dài của ống dẫn hướng
phụ thuộc vào đường kính và chiều dài của thân supap, thường có trò số vào khoảng (1,75 ÷ 2,5)d
n
với

– d
n
là đường kính nấm supap.
Cần phải chú ý rằng ống dẫn hướng bao giờ cũng chế tạo dưới hình thức bán thành phẩm, ống
chỉ được gia công chính xác đường kính ngoài. Sau khi ép ống dẫn hướng vào nắp xylanh hay thân
máy, ta phải dùng dao doa để doa lỗ của ống dẫn hướng đến đúng kích thước quy đònh.
IV.3. Trục cam, con đội, cò mổ và đũa đẩy
IV.3.1. Vai trò, điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo
- Trục cam
Trục cam dùng để đóng mở supap theo một quy luật nhất đònh. Trục cam bao gồm các phần:
cam nạp, cam thải và các ổ trục. Ngoài các cam dẫn động supap trên một số động cơ, trục cam còn có
các cam dẫn động bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bộ chia điện,
Trong quá trình làm việc, các bề mặt của trục cam chòu ma sát và mài mòn rất lớn nên các bề
mặt này đều được thấm than và tôi cứng.
Trục cam được chế tạo bằng thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như: 15X, 15MH, hoặc
thép có thành phần cacbon trung bình như thép 40 hay 45.
- Con đội
Con đội là một chi tiết máy truyền lực trung gian đồng thời chòu lực nghiêng do cam gây ra
trong quá trình dẫn động supap, làm cho supap hoàn toàn không chòu lực nghiêng.
Các loại con đội thường làm bằng thép có thành phần cacbon thấp hay trung bình hoặc thép
hợp kim 15X, 20X, Mặt làm việc được thấm than và tôi đạt độ cứng cao. Hiện nay con đội trên một
số động cơ còn được làm bằng gang.
- Cò mổ
Cò mổ là chi tiết truyền lực trung gian từ cam tới supap, một đầu tiếp xúc với đũa đẩy và một
đầu tiếp xúc với đuôi supap. Khi cam nâng con đội, đũa đẩy nâng một đầu đòn bẩy đi lên còn đầu kia
nén lò xo xuống để mở supap.
Đòn bẩy thường được dập bằng thép cacbon có thành phần cabon trung bình như 30, 35, hoặc
45. Trong một vài động cơ xăng cỡ nhỏ, đòn bẩy còn được dập bằng thép tấm.
- Đũa đẩy
Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí kiểu supap treo có dạng thanh thép nhỏ, dài, đặc

hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy.
Đũa đẩy thường làm bằng thép có thành phần cacbon trung bình.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
73
IV.3.2. Kết cấu
- Trục cam
Kết cấu của trục cam gồm có các phần như (hình 4.23).
Trong động cơ ô tô các cam được làm liền với trục, hình dạng và vò trí đặt cam quyết đònh thứ
tự làm việc và góc độ phối khí cũng như số kỳ trên động cơ. Trên động cơ bốn kỳ, cam nạp và cam
thải có thể bố trí trên cùng một trục hoặc hai trục trong đó một trục cam nạp và một trục cam thải.
Trong động cơ tónh tại và tàu thủy cam nạp và cam thải thường làm rời rồi lắp lên trục bằng
then hoặc bằng đai ốc.
Để dẫn động êm dòu, dạng răng trên bánh răng trục cam thường là kiểu răng nghiêng.
Để trục cam không di chuyển theo chiều dọc trục làm ảnh hưởng đến pha phối khí, người ta
phải dùng ổ chắn dọc trục.
- Con đội
Kết cấu của con đội gồm hai phần: phần dẫn hướng và phần tiếp xúc với mặt cam phối khí.
Thân con đội đều có dạng hình trụ còn phần mặt tiếp xúc có nhiều dạng khác nhau. Có ba loại
con đội sau:
1) Con đội hình nấm và hình trụ (hình 4.24)
Đây là loại có cấu tạo đơn giản và được sử dụng nhiều nhất. Con đội hình nấm được dùng
nhiều trong cơ cấu phân phối khí supap đặt. Gần đây, con đội hình nấm thường được làm rỗng. Phần
tiếp xúc với đầu đũa đẩy thường có bán kính lớn hơn bán kính đầu đũa đẩy khoảng 0,2 ÷ 0,3 mm.
Để thân con đội và mặt nấm mòn đều, ta thường lắp con đội lệch với mặt cam một khoảng e =
1 ÷ 3 mm. Như thế trong quá trình làm việc con đội vừa chuyển động tònh tiến vừa chuyển động quay
tròn chung quanh đường tâm của nó.
2) Con đội con lăn
Do con đội tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn nên ma sát giữa con đội với cam là ma sát lăn.
Chính vì vậy con đội này có ưu điểm là ma sát nhỏ khi truyền động, nhưng nhược điểm là kết cấu
phức tạp (hình 4.25a).

3) Con đội thủy lực
Trong hai kiểu con đội trên bao giờ cũng tính đến sự giãn nở của cơ cấu phân phối khí do chòu
nhiệt độ cao khi làm việc nên người ta phải để khe hở trong khâu dẫn động cơ cấu supap.
Trục cam nạp
Trục cam thải
Cam
Bánh
răng kép
Cổ trục cam
Hình 4.23.
Kết cấu của trục cam.
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
74
Cũng chính do có khe hở này mà trong cơ cấu truyền lực từ cam, con đội đến supap có sự va
đập. Để khắc phục hiện tượng này người ta dùng con đội thủy lực, trong cơ cấu phân phối khí dùng
con đội thủy lực không tồn tại khe hở nhiệt do đó khắc phục được tiếng gõ (hình 4.25b).
Nguyên lý làm việc của con đội thủy lực
Khi cam không đội: các supap đóng, dưới tác dụng của lực lò xo làm cho piston của con đội đi
lên, đồng thời áp lực từ bơm dầu sẽ đẩy dầu bôi trơn vào xylanh, qua piston, đẩy van một chiều mở.
Lượng dầu này qua van một chiều điền đầy vào khoang dưới của piston, dưới tác dụng của áp suất
nhớt và lực lò xo làm cho piston của con đội đi lên để làm mất khe hở trong cơ cấu phân phối khí.
Khi cam đội: cam sẽ ép cò mổ hoặc con đội đi xuống làm cho piston con đội nén dầu ở bên
dưới, van một chiều đóng lại. Do vậy ở trường hợp này piston và xylanh con đội trở thành một khối
cứng, dưới tác dụng của cam làm cho supap mở ra.
Do tồn tại khe hở lắp ghép giữa xylanh và piston con đội, cho nên một lượng nhớt nhỏ trong
khoang bên dưới piston sẽ thoát ra ngoài khi cam đội. Lượng nhớt này sẽ được bù lại khi cam không
đội, để bảo đảm cho khe hở của cơ cấu phối khí bằng không.
a)
b)
c)

d)
e)
f)
Hình 4.24. Con đội hình nấm a) và
các loại con đội hình trụ c), d), e), f).
Lò xo
Xylanh
Piston
Lỗ thoát dầu
Van bi
Thân van
Thân con đội
Rãnh
dầu
Hình 4.25.
Con đội con lăn a) và con đội thủy lực b).
a)
b)
Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng
75
- Cò mổ và đũa đẩy
Đũa đẩy có dạng một thanh thép nhỏ, đặc hoặc rỗng có công dụng truyền lực từ con đội đến
cò mổ. Đầu tiếp xúc có dạng hình cầu hoặc hình lõm.
Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh khe hở nhiệt, vít này được hãm chặt bằng
đai ốc. Đầu tiếp xúc với đuôi supap thường có dạng hình trụ được tôi cứng. Trên đòn bẩy, một số
trường hợp người ta còn khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn cho mặt tiếp xúc với đuôi supap và mặt tiếp xúc
của vít điều chỉnh.

Cò mổ
Đũa đẩy

Con đội
Cam
Vít điều chỉnh
Supap
Đầu đũa đẩy có dạng cầu
Hình 4.26. Cò mổ và đũa đẩy