Bài giảng cấu tạo ĐCĐT - Đại học - CHương 4 cơ cấu phân phối khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
MÔN “CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG”
MÔN “CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG”
Sinh viên thực hiện: Vũ Thạch Bá
Đồng Việt Giang
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Văn Cường
Khổng Văn Nguyên
Chương VII
NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC
Chương VI
Chương V
Chương IV
Chương II
Chương III
Chương I
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.1. Chức năng, yêu cầu, phân loại hệ thống phối khí.
4.2 Pha phối khí.
4.3. Kết cấu và hoạt động
4.3.1. Dẫn động xupáp
4.3.2. Dẫn động trục cam
4.3.3. Cơ cấu phân phối khí xupáp treo
4.3.4. Các chi tiết chính
4.4. HÖ thèng ®iÒu khiÓn VVT-i.
4.5.5. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).
4.5.4. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).
4.5.3. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).

4.5.2. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).
4.5.1. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).
4.5. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I).
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.1. Chức năng, yêu cầu, phân loại hệ thống phối khí.
4.1.1. Chức năng:
Cơ cấu phân phối khí dùng thực hiện quá trình trao đổi khí.
4.1.2. Yêu cầu:

Đảm bảo chất lượng của quá trình trao đổi khí.

Độ mở lớn.

Đóng mở đúng thời điểm quy định.

Đảm bảo đóng kín buồng cháy.

Độ mòn của chi tiết ít nhất và tiếng kêu nhỏ nhất.

Dễ điều chỉnh và sửa chữa.

Giá thành thấp.
4.1.3. 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 mở cửa nạp và cửa thải.
- Cơ cấu phối khí hiện đại điều khiển điện tử : VVT-I,
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ

4.2 Pha phối khí.
Hình 4.1. Đồ thị công và sơ đồ pha phối khí của động cơ 4 kỳ.
1: Vị trí mở xuppáp nạp 4: Vị trí cuối 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
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
Các góc φ thể hiện giá trị:
φ
1
: Góc mở sớm xuppáp nạp
φ
2
: Góc đóng muộn xuppáp nạp
φ
1-2
: Toàn bộ góc mở của xuppáp nạp
φ
3
: Góc phun sớm
φ
2-3
: góc ứng với quá trình nén
φ
3-4-5
: Góc ứng với quá trình cháy và quá trình giãn nở
φ
5
: Góc mở sớm xuppáp thải
φ

6
: Góc đóng muộn xuppáp thải
φ
5-6
: Toàn bộ góc mở của xuppáp thải
φ
1
+ φ
6
: Góc trùng điệp của xuppáp thải và xuppáp nạp.
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3. Kết cấu và hoạt động
4.3.1. Dẫn động xupáp
Hình 4.2. Dẫn động xupáp
a. Dẫn động xupáp kiểu gián tiếp
thông qua cơ cấu trung gian
(cò mổ).
b. Dẫn động xupáp kiểu gián
tiếp thông qua cơ cấu trung
gian (con đội).
c. Dẫn động xupáp kiểu gián tiếp
thông qua cơ cấu trung gian
(con đội, đũa đẩy, cò mổ).
d. Dẫn động xupáp kiểu trực
tiếp.
a b
c d
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
a. Dẫn động bằng bánh răng
Hình 4.3. Dẫn động bằng bánh răng

1. Bánh răng cam
2. Bánh răng cơ
3. Mặt bích
4. Dấu của bánh răng cam và bánh răng cơ
4.3.2. Dẫn động trục cam
b. Dẫn động bánh răng trung gian.
1. Bánh răng trục cơ
2. Bánh răng trung gian
3. Bánh răng trục cam
Hình 4.4. Dẫn động bằng bánh răng trung gian
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
c. Dẫn động bằng xích
Hình 4.5. Dẫn động bằng xích
1. Trục khuỷu
2. Bánh răng cơ
3. Xích
3. Guốc căng xích
4. Cơ cấu căng xích
5. Bánh răng cam
6. Trục cam
7. Đòn bẩy xupáp
8. Xupáp
9. Bạc của bulông điều chỉnh
10. Bulông điều chỉnh
11. Cơ cấu đỡ xích
12. Bánh răng dẫn động bơm dầu
13. Bánh răng dẫn động bơm dầu
d. Dẫn động bằng đai
Hình 4.6: Dẫn động bằng đai
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ

C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
1. Bánh răng trục khuỷu
2. Bánh căng đai
3. Bánh răng trục cam
4. Đai răng
5. Trục cam
6. Xupáp nạp
7. Xupáp hút
8. Trục cam xả`
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.3. Cơ cấu phân phối khí xupáp treo
1.Bánh răng cơ
2. Cam xả
3. Cam nạp
4.Gối đỡ
5.Con đội
6. Xupáp
7. ống dẫn hướng
Hình 4.7. Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo
a. Sơ đồ cấu tạo.
11. Lò xo xupáp
12. Vít điều chỉnh
13. Bạc gối đỡ
8. Đũa đẩy
9. Trục đòn gánh
10 . Cò mổ
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
b. Sơ đồ nguyên lý
Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt
1. Trục cam

2. Con đội
3. Lò xo xupáp
4. Xupáp
5. Nắp máy
6. Thân máy.
7. Đũa đẩy
8. Đòn gánh
9. Cò mổ
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4. Các chi tiết chính
4.3.4.1. Xu páp
a. Công dụng
Xupáp làm nhiệm vụ đóng mở đường nạp và đường thải để thực hiện quá trình
trao đổi khí.
b. Điều kiện làm
việc

Quá trình làm việc mặt nấm xupáp chịu phụ tải động.

Chịu phụ tải nhiệt lớn.

Chịu ăn mòn do các tạp chất hoá học.
c. Vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo xupáp thường dùng các loại thép hợp kim.

Để tiết kiệm thép chịu nhiệt

Để nâng cao tính chống mòn.


Chế tạo xupáp nạp thường dùng các loại thép hợp kim Crôm, Măng gan 37XC,
40XH, 50XH.
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
d. Kết cấu
Theo kết cấu người ta chia xupáp ra thành 3 phần là: Đế (nấm), thân và
đuôi xupáp (hình 4.9).
Hình 4.9. Kết cấu xupáp
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ

Kết cấu nấm xupáp
Hình 4.10 : Kết cấu nấm xupáp
a. Nấm bằng

b. Nấm lõm
•
Mặt côn có góc α từ 15 ÷ 45 độ.
•
Chiều rộng của mặt côn trên nấm xupáp thường bằng ( 0,05 ÷ 0,12) dn
Trong đó : dn là đường kính nấm xupáp.
•
Kết cấu của nấm xupáp thường có 3 loại chính :
•
Nấm bằng, Nấm lõm, Nấm lồi.
c. Nấm lồi
d. Nấm chứa nát ri (Na).
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ

Thân xupáp
a. Thân xupáp
b. Thân xupáp có chứa Na

Hình 4.11 : Kết cấu thân xupáp

Đường kính d = (0,15 ÷ 0,25)dn
Trong đó:
d: Đường kính thân xupáp.
dn: Đường kính của nấm xupáp.

Chiều dài của thân xupáp
lt =( 2,5 ÷ 3,5 )dn
Trong đó :
Lt: Chiều dài của thân xupáp
dn: Đường kính của nấm xupáp

Thân xupáp có thể làm liền , hoặc có thể làm rời hoặc đúc lại.

Thân xupáp có thể làm rỗng và chứa Na như phần trên đã trình bày
(hình 5.24b).
ba
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ

Đuôi xupáp
a. Đuôi xupáp có mặt hình côn
b. Đuôi xupáp có rãnh vòng
c. Đuôi xupáp có lỗ để lắp chốt
d. Đuôi xupáp chế tạo bằng thép ostenit và được tôi cứng.
Hình 4.12. Kết cấu đuôi xupáp
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4.2. Đế xuppáp
a. Công dụng
Cùng với xupáp thực hiện nhiệm vụ đóng mở cửa nạp, cửa xả.

b. Kết cấu
Hình 4.13. Kết cấu đế xupáp.

Đế xupáp được hãm trong thân máy hoặc nắp xi lanh (hình 4.13.a).

Tính tự hãm của bề mặt côn (hình 4.13.b) và kết cấu khoá do nòng ống (hình
4.13.c).

Bề mặt tiếp xúc của bề mặt nấm xupáp thường có 3 góc khác nhau (hình 4.13.d).
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4.3. Ống dẫn hướng xupáp
a. Công dụng
Để dẫn hướng cho thân xupáp chuyển động lên xuống.
b. Điều kiện làm việc

Ống dẫn hướng chịu mài mòn và bị ăn mòn của các tạp chất hóa học.

Ngoài ra ống dẫn hướng của xupáp xả còn chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn.
c. Vật liệu chế tạo

Động cơ thông thường thường dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện

Đối với động cơ cao tốc, vật liệu chế tạo được dùng là đồng thanh hoặc
kim loại được tẩm dầu.
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
d. Kết cấu
a b c
a. Ống dẫn hướng hình trụ có mặt vát đầu
b. Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có độ côn
c. Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có vai và cữ

Hình 4.14. Kết cấu ống dẫn hướng xupáp
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4.4. Lò xo xupáp
a. Công dụng

Tác dụng giữ cho xupáp ép kín với mặt đế xupáp.

Cùng các cơ cấu của phân phối khí thực hiện quá trình đóng mở cửa nạp,
cửa xả.
b. Điều kiện làm
việc

Chịu sức căng ban đầu.

Chịu tải trọng thay đổi đột ngột và tuần hoàn.
c. Vật liệu chế tạo

Thép lò xo dây có đường kính 3=> 5 mm.

Sơn bằng lớp sơn đặc biệt, mạ kẽm.
d. Kết cấu
Hình 4.15. Kết cấu lò xo xupáp
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4.5. Móng hãm
a.Công dụng
Móng hãm cùng với đĩa chặn giữ cho lò xo tránh bị bật khỏi xupáp.
b.Điều kiện làm việc
Chịu mài mòn, chịu va đập và nhiệt độ cao.
c. Vật liệu chế tạo
Vật liệu chế tạo móng hãm thường là thép các bon.

d. Kết cấu
Hình 4.16. Các loại móng hãm
1. Móng côn có vấu
2. Móng côn
3. Móng ngựa
4. Chốt dẹt
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4.6. Đĩa chặn
a. Công dụng
Đĩa chặn cùng móng hãm giữ cho lò xo tránh bật ra khỏi xupáp.
b. Điều kiện làm việc

Chịu tải trọng động, chịu va đập.

Chịu mài mòn ở nhiệt độ cao.
c. Vật liệu chế tạo
Đĩa chặn thường được làm bằng thép.
d. Kết cấu
Hình 4.17. Đĩa chặn lò xo xupáp

Có dạng hình vành khuyên một mặt phẳng,

Mặt tiếp xúc với lò xo có gờ.

Giữ với đuôi xupáp bằng chốt hoặc móng
hãm.
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
4.3.4.7. Trục cam
a. Công dụng


Điều khiển sự phân phối, đóng mở xupáp.

Dẫn động cho bơm dẫn dầu bôi trơn, bộ chia điện và bơm xăng.
1. Các ổ trục
2. Các vấu cam
3. Bánh răng
4. Bánh lệch tâm
Hình 4.18. Cấu tạo trục cam
C¬ cÊu ph©n phèi khÝ
b. Điều kiện làm việc

Trong quá trình làm việc trục cam chịu uốn và xoắn.

Bị ma sát và mài mòn bề mặt.

Chịu va đập và điều kiện bôi trơn khó khăn.
c. Vật liệu chế tạo

Sử dụng thép ít các bon như thép 30, thép các bon trung bình như thép 40, 45
hoặc thép hợp kim như thép 15 Cr, 15Mn

Các bề mặt làm việc của cam và các cổ trục được thấm các bon và tôi cứng
với độ thấm tôi khoảng 0,7 ÷ 2 mm đạt độ cứng 52 ÷ 65 HRC.

Những bề mặt còn lại có độ cứng đạt từ 30 ÷ 40 HRC.
d. Cổ trục và ổ trục
Có dạng hình tròn kích thước đường kính của trục là lớn nhất.Trên cổ trục có
chứa dầu bôi trơn.

Bánh răng cam


Một số bánh răng có dạng hình côn (dẫn động trục vít).

Bánh răng được lắp với trục cam thông qua then bán nguyệt.