Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec

Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của nhân loại, các loại động cơ dần
dần thay thế sức lao động của con người.Trong đó, động cơ đốt trong đóng vai trò
rất quan trọng. Động cơ đốt trong hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số
lượng lẫn chất lượng, nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế,
xã hội, khoa học công nghệ là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như
ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay và các máy động cơ cở nhỏ v.v
Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp luôn luôn đóng một vai trò
rất quan trọng. Nó là kết quả của 5 năm học tập và lao động miệt mài ở ngôi trường
ĐHBK ĐÀ NẴNG. Đề tài tốt nghiệp được giao là” khảo sát và tính toán cơ cấu
phân phối khí trên động cơ DURATEC”. Tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinh
viên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực, nó không những giúp cho em có điều
kiện để chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức
nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế. Cơ cấu phân phối khí của động cơ DURATEC
có nhiều đặc điểm mới lạ. Do đó việc khảo sát và tính toán động cơ này thật sự đã
đem đến cho em nhiều điều bổ ích.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của TS. PHÙNG XUÂN THỌ, các
thầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận
dụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành tốt đề tài này. Tuy nhiên,
do kiến thức của em còn có hạn, lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình
thực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những nhầm lẫn, thiếu sót. Em mong các thầy
cô góp ý, chỉ bảo thêm để em ngày càng hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn "TS.
PHÙNG XUÂN THỌ” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp
đỡ để em có thể hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Trần Quang Vỹ
1
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1. MỤC ĐÍCH, PHÂN LOẠI,YÊU CẦU CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
1.1.1. Mục đích
Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong
động cơ. Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc không
khí mới vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát
huy hết công suất thiết kế.
1.1.2. Yêu cầu
Cơ cấu phối phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn
hảo, nạp đầy thải sạch; đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định;
độ mở lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực; đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo
áp suất nén, không bị cháy do lọt khí; xupáp thải không tự mở trong quá trình
nạp; ít va đập, tránh gây mòn; dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo
thấp.
1.1.3. Phân loại
Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi
trong động cơ đốt trong vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và
giá thành không cao lắm.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như có thể
đảm bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu khá
phức tạp, giá thành cao nên người ta chỉ sử dụng ở các loại xe đặc biệt như động
cơ xe đua.
Cơ cấu phân phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải là loại cơ cấu
phối khí của động cơ hai kì quét vòng hoặc quét thẳng, quét thẳng có thể qua xupáp
xả hoặc cửa xả dung piston đối đỉnh. Cơ cấu phối khí loại này có kết cấu đơn giản,
không phải điều chỉnh, sửa chữa nhưng chất lượng quá trình thay đổi khí không
cao. Trong cơ cấu loại này piston động cơ đóng vai trò như một van trượt, đóng
mở cửa nạp và cửa thải. Loại động cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượt
riêng mà chúng dùng cơ cấu khuỷu trục thanh truyền để dẫn động piston.
Cơ cấu phối khí hỗn hợp dung cửa nạp và xupáp thải: Sử dụng trên động cơ 2

kì quét thẳng.
2
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
1.2. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ HAI KỲ
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động
cơ chỉ chiếm khoảng 120
0
đến 150
0

góc quay trục khuỷu. Quá trình thải trong
động cơ hai kỳ chủ yếu dùng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để
đẩy sản vật cháy ra ngoài. Ở quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa không
khí quét với sản vật cháy, đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanh
không có khí quét tới. Chất lượng các quá trình thải sạch sản vật cháy và nạp đầy
môi chất mới trong động cơ hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm của hệ thống
quét thải.
Theo hướng vận động của dòng khí quét trong động cơ 2 kì phân thành 2 loại:
Quét vòng: là hệ thống quét và thải vận hành theo nguyên lí dòng khí quét
đi đường vòng lúc đầu từ phía dưới men theo thành xilanh đi lên, tới nắp xilanh
dòng khí đổi chiều 180
0
và đi xuống ngược với chiều củ. Các cửa thải và cửa quét
của hệ thống quét vòng đều được đặt ở phía dưới của xilanh và việc đóng, mở các
cửa này đều do piston đảm nhiệm.
Quét thẳng: dòng khí quét đi theo đường thẳng từ dưới lên, vì vậy hành trình
của nó chỉ bằng một nữa so với quét vòng. Các cơ cấu quét và thải của hệ thống
quét thẳng được đặt ở hai đầu của xilanh. Điều kiện đóng mở cửa khí là do piston
hoặc xupáp dùng trục cam.
Ngoài ra hệ thống quét thải trên, động cơ 2 kì còn được phân loại như sau:

*Dựa vào các cửa khí quanh chu vi có:
+ Quét vòng đặt ngang: Các của thải của hệ thống này được đặt ngang đối diện
với cửa quét.
+ Quét vòng một bên: Các cửa thải và cửa quét đều được đặt về một bên của
thành xilanh.
+ Quét vòng đặt xung quanh: Các cửa thải và cửa quét đều đặt khắp chu vi
xilanh của động cơ.
+ Quét vòng đặt hỗn hợp: Là dạng hỗn hợp của các hệ thống quét vòng đặt
ngang, quét vòng đặt một bên, quét vòng đặt xung quanh.
*Dựa vào chiều cao tương đối giữa cửa thải và cửa quét dọc theo đường tâm
xilanh:
+ Mép trên cửa thải cao hơn cửa quét: Trong đó nếu là động cơ tăng áp thì các
cửa thải phải có van xoay để tránh tổn thất khí quét. Nếu là động cơ không tăng áp
thì không cần lắp van xoay để động cơ đỡ phức tạp.
+ Mép trên cửa thải ngang với mép trên cửa quét: Trong trường hợp này phải
lắp van một chiều tự động trong cửa quét để tránh hiện tượng sản vật cháy đi vào
3
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
cửa quét.
+ Mép trên cửa thải thấp hơn mép trên cửa quét: Nếu chỉ có một hang cửa quét
thì tấc cả các cửa quét phải lắp van một chiều. nếu có hai hành cửa quét thì chỉ cần
lắp van một chiều cho hàng cửa quét phía trên.
Thực tế ta gặp rất nhiều cách bố trí phương hướng của các cửa quét, nhưng tất
cả đều dựa trên cơ sở các phương án bố trí sau:
+ Hướng song song: Các cửa quét và cửa thải đều được bố trí song song với
nhau trong mặt cắt ngang của xilanh. Thường được sử dụng cho động cơ 2 kì cỡ
nhỏ.
+ Hướng tâm: Thường được sử dụng trong cửa thải của hệ thống quét vòng đặt
xung quanh hoặc hệ thống quét vòng đặt thẳng.
+ Hướng tiếp tuyến: Đường tâm của các cửa khí là những đường tiếp tuyến với

một đường cong có đường kính nhỏ hơn đường kính xilanh.
+ Hướng lệch tâm: Đường tâm của các cửa thải hoặc cửa quét tập trung vào một
vài điểm lệch tâm so với tâm tâm xilanh nằm bên trong hoặc bên ngoài xilanh.
*Một số hệ thống quét thải được sử dụng nhiều hiện nay:
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:
Sử dụng trên động cơ 2 kì cỡ nhỏ.
Đặc điểm:+ Dùng cacte làm máy
nén khí để tạo ra không khí quét.
+ Cửa quét
thường đặt xiên lên hoặc đỉnh
piston có kết cấu đặc biệt để dẫn
hướng dòng không khí quét trong
xilanh.
Hình 1.1. Cơ cấu dùng hộp cacte để quét khí
1- Piston ; 2- Thanh truyền ; 3- Trục khuỷu
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm :
Thường được sử dụng trên các động cơ 2 kì công suất lớn.
Đặc điểm: cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên xiên và hợp với đường tâm
4
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
xilanh một góc 30
0
, do đó khi dòng không khí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi lên
tới nắp xilanh mới vòng xuống cửa thải.
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:
Đặc điểm: có 2 hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong có
bố trí van một chiều để sau khi đóng kín của thải vẫn có thể nạp them môi chất công
tác mới vào hàng lỗ phía trên.
Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tự động nên phức tạp.
Chiều cao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu

công tác của động cơ.
+ Hệ thống quét vòng đặt một bên:
Chỉ sử dụng cho các động cơ 2 kì tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ tốc độ
trung bình. Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa quét
nghiêng xuống một góc 15
0
. Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thải
sau khi kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét. Hệ số tổn thất khí quét tương
đối lớn, áp suất có ích trung bình nhỏ.
+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:
Dùng rộng rãi trong động cơ ôtô, máy kéo, tàu thủy, tàu hỏa.
Đặc điểm: cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến. Xupáp thải
được đặt trên nắp xilanh.
Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theo xupáp
thải ra ngoài nên dòng khí quét ít bị hòa trộn cới sản vật cháy và khsi thải được đẩy
ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn.
Hình 1-1 Một số phương án quét thải trên động cơ hai kỳ
a) - Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) - Hệ thống quét vòng đặt ngang
theo hướng lệch tâm; c) - Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp; d) - Hệ thống
5
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
quét thẳng qua xupáp thải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên.
1.3. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ BỐN KỲ
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được
thực hiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng.
Tùy theo cách bố trí xupáp 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 xupáp treo,
cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt…
1.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp
+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:

Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục cam
dẫn động xupáp thông qua con đội. Xupáp nạp và xupáp thải của các xilanh có
thể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một.
Khi bố trí từng cặp xupáp cùng tên, các xupáp nạp có thể dùng chung đường nạp
nên làm cho đường nạp trở thành đơn giản hơn.
Hình 1-2 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt
1 – Trục cam; 2 – Thân máy; 3 – Con đội; 4 – Đế lò xo xupáp; 5 – Lò xo
xupáp; 6 – Ống dẫn hướng; 7 – Xupáp; 8 – Bánh răng dẫn động bánh răng
cam;
Ưu điểm của phương án này là chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu của
nắp xilanh đơn giản, dẫn động xupáp cũng dễ dàng.
Tuy vậy có khuyết điểm là buồng cháy không gọn, có dung tích lớn. Một
khuyết điểm nữa là đường nạp, thải phải bố trí trên thân máy phức tạp cho việc
đúc và gia công thân máy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn.
6
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:
Xupáp 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 xupáp.
Khi dùng xupáp treo có ưu điểm: tạo được buồng cháy gọn, diện tích mặt
truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.
Đường nạp, thải đều bố trí trên nắp xilanh, nên có điều kiện thiết kế để
dòng khí lưu thông thanh thoát hơn, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lý nên có
thể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí.
Tuy vậy cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo cũng tồn tại một số khuyết
điểm như: dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấu
của nắp xilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc và gia công.
Để dẫn động xupáp, trục cam có thể bố trí trên nắp xilanh để dẫn động trực
tiếp hoặc dẫn động qua đòn bẩy. Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷu
hoặc ở thân máy, xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy…

Hình 1-3 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo
1 – Trục cam; 2 – Con đội; 3 – Đũa đẩy; 4 – Vít điều chỉnh; 5 – Trục đòn bẩy;
6 – Đòn bẩy; 7 – Đế chặn lò xo; 8 - Lò xo xupáp; 9 - Ống dẫn hướng;
10 – Xupáp; 11 – Dây đai; 12 – Bánh răng trục khuỷu.
Khi bố trí xupáp treo thành hai dãy, dẫn động xupáp rất phức tạp. Có thể sử
dụng phương án dẫn động xupáp dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua các
đòn bẩy, hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp.
7
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
Hình 1-4. Các phương án dẫn động trục cam
a. Các xupáp được đặt xen kẽ trên nắp xilanh;
b. Xupáp được dẫn động trực tiếp;
c. Xupáp được dẫn động thông qua đòn bẩy.
Trong một số động cơ xăng, xupáp có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupáp nạp
đặt trên thân máy còn xupáp 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
thông 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 xupáp đặt và treo
thấy rằng: động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do đó tạo được tỷ số nén cao,
còn động cơ xăng có thể dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường
dùng cơ cấu phân phối khí kiểu treo. Động cơ sử dụng cơ cấu phân phối khí
kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn. Dùng cơ cấu 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. Cơ cấu phân phối khí xupáp treo chiếm ưu thế tuyệt đối
trong động cơ 4 kỳ.
1.3.2. 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 côn hoặc dùng xích răng. Khi dùng hệ thống bánh
8
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
răng côn 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 xupáp, 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. Tuy vậy, khi khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu lớn thì phương án
này phải dùng thêm nhiều bánh răng trung gian. Điều đó làm cho thân máy
thêm phức tạp (vì phải lắp nhiều trục để lắp bánh răng trung gian ) và cơ cấu dẫn
động trở nên cồng kềnh, khi làm việc thường có tiếng ồn.
Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động được
trục cam ở khoảng cách lớn. Tuy vậy phương án này có nhược điểm là đắt tiền vì
giá thành chế tạo của xích đắt hơn bánh răng nhiều. Khi xích bị mòn gây nên
tiếng ồn và làm sai lệch pha phân phối.
Hình 1-5 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;
f) – Dẫn động trục cam dùng đai răng.
9
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
1.4. CÁC CHI TIẾT, CỤM CHI TIẾT CHÍNH TRONG CƠ CẤU PHÂN
PHỐI KHÍ
1.4.1. Trục cam
Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở xupáp
nạp và thải đúng theo chu kì hoạt động của động cơ.

Hình 1-6 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 bôi trơn.
Trên trục cam có các vấu cam nạp và thải cho mỗi xilanh. Thời điểm
đóng mở xupáp 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 còn 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 15X, 15MH, 12XH hoặc thép cacbon có thành phần trung bình như
thép 40 hoặc thép 45. Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trục cam,
của ổ trục, của mặt đầu trục cam…) đều thấm than và tôi cứng.
+ Cổ trục cam: Có hai loại đủ cổ và thiếu cổ. Nếu số cổ trục là Z và số xilanh là i
thì: Số cổ loại đủ cổ là Z = (i + 1) thường dùng ở động cơ điêzen. Số cổ loại trốn
cổ
1
2
i
Z
= +
thường dùng ở động cơ xăng.
Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50 ÷ 60 HRC. Nếu trục cam
lắp luồn thì kích thước cổ phải còn lớn hơn các phần khác của trục cam. Đôi khi
để dễ lắp người ta làm đường kính các cổ khác nhau, cổ có đường kính nhỏ
nhất ở phía cuối trục.
Các ổ trục cam được ép trên thân máy đều là ống thép có tráng hợp kim chịu
mài mòn như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm.
10

Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
Nếu trục cam lắp theo kiểu đặt, phải dùng ổ hai nửa, một nửa đúc trên thân
hay nắp xilanh, nửa kia làm thành nắp ổ rồi lắp lại bằng bulông hay gu giông, kết
cấu này dùng ở động cơ công suất lớn và một số động cơ có trục cam đặt trên nắp
xilanh.
+ 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. Còn 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 không làm
ảnh hưởng đến pha phân phối khí như trường hợp dùng bánh răng nghiêng và
bánh răng côn.
Hình 1-7 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.
1.4.2. Con đội
Nhiệm vụ: Là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động từ trục
cam đến xupáp thông qua đũa đẩy và đòn bẩy.
Điều kiện làm việc: Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực
nén lò xo xupáp và lực quán tính của các chi tiết chuyển động.
11
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
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 xupáp đặt, đôi khi dùng cho xupáp kiểu treo, con
đội được khoét rỗng để lắp với đũa đẩy, phần cầu lõm phải có r
c
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 xupáp
đặt. Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupáp bắt trên phần
đầu của thân.
Hình 1-8 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm.
+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lò xo chặn, chốt và con lăn. Lò xo chặn có tác
dụng không cho con đội xoay. Ngoài ra, còn có bulông bắt trong thân máy để con
đội hoạt động đúng hướng.
12
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
Hình 1-9 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 không còn tồn tại khe hở nhiệt.
Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn 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 xupáp 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 bôi trơn. Vì vậy dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực phải
rất sạch và độ nhớt ổn định, ít thay đổi.
1.4.3. Đũa đẩy
Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupáp treo thường là một thanh
dài,đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy.
Để giảm nhẹ trọng lượng, đủa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng hai
đầu hàn gắn với các đầu tiếp xúc hình cầu hoặc mặt lõm. Đôi khi cả hai đầu tiếp
xúc của đũa đẩy đều là hình cầu.
13
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
Hình 1-10. Các dạng đũa đẩy
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.
1.4.4. Đòn bẩy
Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực truyền động từ đũa đẩy hoặc trục cam để đóng mở
xupáp theo đúng theo pha phân phối khí. Đòn bẩy được gắn trên trục của nó.
Hoạt động của đòn bẩy nhờ vào đũa đẩy hoặc cam. Nhờ có đòn bẩy xupáp đóng
mở theo đúng pha phân phối khí.
Hình 1-11 Kết cấu đòn bẩy.
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 đuôi
xupáp thường có mặt 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
chứa trong phần rỗng của trục. Ngoài ra trên đòn bẩy người ta còn khoan lỗ để
dẫn dầu đến bôi trơn mặt tiếp xúc với đuôi xupáp và mặt tiếp xúc của vít điều
14

Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
chỉnh.
Vât liệu chế tạo: Đòn bẩy đựợc dập bằng thép cácbon thành phần cácbon
trung bình.
1.4.5. Xupáp
Nhiệm vụ của xupáp là: Cho khí nạp vào buồng đốt và xả khí cháy ra ngoài
với thời gian ngắn trong một chu kì làm việc của piston. Xupáp hoạt động được
theo chiều thẳng đứng nhờ vào ống dẫn hướng xupáp.
Miệng xupáp được vát 30
0

hoặc 45
0

để được đóng kín với đế xupáp và dẫn
nhiệt truyền qua xupáp khi xupáp đóng. Xupáp được làm bằng thép chịu nhiệt vì
xupáp nạp phải chịu nhiệt độ khoảng 400
0
C và xupáp xả phải chịu nhiệt độ 500 –
800
0
C.
Kết cấu xupáp 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 đuôi 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 xupáp.
Hình 1-12 Kết cấu xupáp.
a) - Nấm bằng; b) – Nấm lõm; d, đ,e) – Nấm lồi; c) – Nấm xupáp lồi có chứa Natri.
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 xupáp hay đế
xupáp để tăng khả năng chịu nhiệt
15
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
1.4.6. Đế xupáp
Để tránh hao mòn thân máy người ta dùng đế xupáp ép vào họng của
đường ống
nạp và đường ống thải.
Hình 1-13 Kết cấu đế xupáp.
a) Kết cấu đế xupáp nạp; b) Kết cấu xupáp xả.
Đế có mặt ngoài là mặt trụ có tiện rãnh để khi ép kim loại biến dạng vào rãnh
giữ chắc đế xupáp. Có khi mặt ngoài là mặt côn. Loại này có khi không 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.
1.4.7. Ống dẫn hướng
Hình 1-14 Kết cấu ống dẫn hướng.
a) Ống dẫn hướng hình trụ; b) Ống dẫn hướng hình trụ có vai.
Để dễ sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở chỗ lắp
xupáp, người ta lắp ống dẫn hướng trên các chi tiết máy này. Xupáp 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 xupáp.
1.4.8. Lò xo xupáp
Lò xo xupáp có nhiệm vụ giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp không cho
khí nén trong buồng đốt bị lọt ra ngoài. Lò xo xupáp giữ cho các chi tiết làm việc
của xupáp nạp và xả theo sự điều khiển của các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi

xupáp chuyển động do đó đóng mở xupáp chính xác theo biên dạng cam.
16
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ở
ngoài. Mỗi lò xo có độ cứng khác nhau. Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêng
của xupáp khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Lò xo xupáp thường được dùng
là lò xo kín hay lò xo tác động kép. Nó đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao.
Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì vậy
vật liệu chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A…
Hình 1-15 Kết cấu lò xo xupáp.
a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lò xo hình côn.
1.5.MỘT SỐ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ HIỆN ĐẠI
Như chúng ta đã biết, ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của nền khoa
học công nghệ. Các hãng sản xuất ôtô như Honda, Toyota, Ford…đã lần lượt đưa
ra nhiều sản phẩm với nhiều động cơ có những tính năng hiện đại. Một trong
những tính năng đó là việc áp dụng sự điều khiển tự động vào cơ cấu phân phối
khí trong động cơ. Với sự điều khiển này sẽ làm thay đổi được góc phân phối
khí phù hợp với từng dãi tốc độ của động cơ, đảm bảo được yêu cầu của cuộc
sống đặt ra như việc sử dụng động cơ có tính kinh tế cao, tiết kiệm được lượng
nhiên liệu tối thiểu khi sử dụng. Động cơ phải phát huy được hết công suất ở
những dải tốc độ khác nhau. Ngoài ra động cơ khi làm việc cũng đảm bảo nhiều
qui định về mức độ ô nhiễm môi trường của các quốc gia cũng như yêu cầu về
kinh tế của người tiêu dùng. Tuy các biện pháp tiến hành cải tiến của các hãng
sản xuất khác nhau nhưng đều tìm cách điều khiển và chế tạo các cơ cấu để dẫn
động cơ cấu phối khí gần với giá trị tính toán lý thuyết lý tưởng.
1.5.1. Sự khác nhau giữa cơ cấu phân phối khí hiện đại và cổ điển
Ngoài những đặc điểm và cấu tạo giống cơ cấu phối khí cổ điển. Cơ cấu phối
khí hiện đại còn có những bộ phận đóng vai trò điều khiển thay đổi thời điểm
đóng mở của xupáp theo tốc độ của động cơ. Nhờ đó mà cơ cấu phối khí hiện đại
17

Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
luôn luôn làm việc ở điều kiện tối ưu nhất.
Đối với một cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽ khác cơ cấu phối khí cổ điển ở
những bộ phận sau: Bộ cảm ứng tốc độ quay, cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểm
đóng mở xupáp, hệ thống điều khiển điện tử.
Bộ cảm ứng có nhiệm vụ giám sát sự thay đổi tốc độ quay của động cơ và
truyền tín hiệu về bộ điều khiển điện tử.
Cơ cấu thay đổi thời điểm đóng mở của xupáp có nhiệm vụ nhận tín hiệu
từ bộ điều khiển điện tử và thực hiện theo những tín hiệu nhận được.
Bộ điều khiển điện tử có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bộ cảm ứng, xử lí tín hiệu
và truyền tín hiệu đến cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểm đóng mở của xupáp.
1.5.2. Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí thông minh
Một cơ cấu phân phối khí thông thường có cấu tạo gồm các chi tiết chính là trục
cam, cò mổ, xu-páp và hệ thống dẫn động. Đối với cơ cấu phân phối khí thông
minh, cấu tạo của nó rất đa dạng và phong phú, bên cạnh những cải tiến công nghệ
dựa trên cơ cấu truyền thống, đã có rất nhiều kết cấu mới ra đời.
a) Hệ thống EMVT không sử dụng trục cam, cò mổ và hệ thống dẫn động. Việc
đóng mở xu-páp nhờ lực lò xo và các van điện từ tác dụng hai chiều, pha phân phối
khí và độ mở của xu-páp được xây dựng dựa trên một chương trình được lập trình
định sẵn. Thông qua các cảm biến để xác định chế độ làm việc của động cơ, từ đó
lựa chọn các biện pháp điều khiển phù hợp.
Ưu điểm của phương án này là kết cấu nhỏ gọn, hạn chế tối đa mất mát năng
lượng do dẫn động cơ khí, tuy nhiên nhược điểm của nó chính là tiêu hao điện năng
lớn. Bộ điều khiển và chương trình phức tạp.
b) Hệ thống sử dụng trục cam với một loại vấu cam, bổ sung và thay đổi các chi tiết
của hệ thống dẫn động (VANOS - Variable nockenwellen steuerung của BMW),
cấu tạo của cơ cấu phân phối khí loại này thường sử dụng kết hợp với các bộ truyền
cơ khí như cò mổ trung gian, trục lệch tâm, bộ truyền bánh răng, trục vít bánh vít,…
c) Hệ thống có bố trí hai loại vấu cam trên trục cam với 2 biên dạng khác nhau
thường được gọi là vấu cam tốc độ thấp và vấu cam tốc độ cao (VTEC - Variable

Vale Timing and Lift Electronic Control của HONDA, VVTL-i - Variable Vale
Timing – intelligent của TOYOTA hay VVEL - Variable Valve Event and Lift của
Nissan). Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu cam
phù hợp.
Cơ cấu loại này thường được kết hợp với các van điều khiển và bộ chấp hành
thủy lực để xoay trục cam trong một phạm vi nhất định so với góc quay của trục
18
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động
cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến và tín hiệu điều khiển từ ECU.
d) Hệ thống có bố trí trên trục cam với 3 biên dạng cam kích thước khác nhau
(MIVEC - Mitsubishi innovative Valve timing Electronic Control System của
Misubishi và VARIO CAM PLUS của hãng PORSCHE). Biên dạng cam lớn nhất
đặt ở giữa và hai biên dạng cam nhỏ và trung bình đặt ở hai bên.
Mặc dù có 3 biên dạng cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế
độ tốc độ thấp, sử dụng biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng
biên dạng cam lớn. Loại này thường sử dụng bộ dẫn động điều khiển thủy lực hoặc
bánh răng để thay đổi các biên dạng cam làm việc, cho phù hợp với các chế độ của
động cơ.
1.5.3. Cơ cấu phân phối khí dùng hệ thống điều khiển xoay cam
Cùng với hãng Toyota, hãng Ford đã đi đầu trong lĩnh vực chú tâm cải
tiến hệ thông phân phối khí và đã cho ra đời nhiều thế hệ ôtô với tính năng hiện
đại. Trong đó có hệ thống điều khiển xoay trục cam nạp hay gọi là hệ thống điều
khiển VVT – i (tên gọi của hãng Toyota). Với hệ thống này nhằm thay đổi góc
phân phối khí của các xupáp phù hợp với từng dãi tốc độ làm việc của động cơ
được ra đời trong nhưng năm gần đây và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trên các loại
xe như: Camry, Corolla Altis, Vios, Escape, Transit…
VVT-i là hệ thống điều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ làm
việc của động cơ. VVT-i là cụm từ viết tắt từ tiếng anh: Varaible Valve Timing –
intelligent (Thay đổi thời điểm phối khí thông minh).

Đối với các động cơ thông thường thì có thời điểm phối khí là cố định và
thường đựơc tính theo điều kiện sử dụng của động cơ. Vì nó được dẫn động trực
tiếp từ trục khuỷu đến cam thông qua cặp bánh răng hoặc xích. Ngược lại, với các
động cơ có hệ thống VVT-i thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện làm
việc của động cơ. Hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển bằng van
điện từ để xoay trục cam nạp, thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm
phối khí tối ưu .
Hệ thống này có thể xoay trục cam một góc 40
0

tính theo góc quay trục
khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho các chế độ hoạt động của động cơ dựa
vào các tín hiệu từ cảm biến và điều khiển bằng ECU động cơ.
Do đó hệ thống này được đánh giá rất cao vì nó cải thiện quá trình nạp
và thải, tăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường. Đặc
điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống VVT – i sẽ được phân tích ở
19
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
phần 3 (Phần khảo sát cơ cấu phân phối khí trên động cơ Duratec do hãng Ford sản
xuất).
Việc sử dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và qui luật nâng của xupáp,
làm cho cơ cấu phối khí hiện đại luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu. Điều đó đã
làm cho động cơ sử dụng cơ cấu phối khí hiện đại có suất tiêu hao nhiên liệu thấp,
việc gia tốc thay đổi từ tốc độ thấp sang tốc độ cao xảy ra nhanh chóng, ít gây ô
nhiễm và đạt công suất cao. Xe có sử dụng cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽ
chạy êm dịu trong thành phố cũng như trên quốc lộ, dễ dàng chuyển từ tốc độ
thấp sang tốc độ cao. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó thì cơ cấu phối khí
hiện đại có nhược điểm là: Có nhiều chi tiết, cụm chi tiết, cần chế tạo với độ
chính xác cao. Hệ thông điều khiển phức tạp. Việc bảo quản, sửa chữa khó khăn,
giá thành cao.

1.5.4. Cấu tạo cơ bản hệ thống thay đổi pha phân phối khí thông minh
1.5.4.1. Bộ điều khiển (fluted variator)
Bộ điều khiển để điều chỉnh trục cam nạp được lắp đặt trực tiếp trên đầu trục cam.
Nó điều chỉnh trục cam nạp theo tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử của động cơ. Bộ
điều khiển để điều chỉnh trục cam xả được lắp trực tiếp trên đầu trục cam xả. Nó
điều chỉnh trục cam xả theo tín hiệu từ bộ điều khiển động cơ. Cả hai bộ điều khiển
là thủy lực hoạt động và được kết nối với hệ thống dầu động cơ thông qua các hộp
điều khiển điện tử.
Hình 1-16. Bộ điều khiển trục cam.
20
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
1.5.4.2 Hộp điều khiển (control housing)
Hộp điều khiển được gắn trên nắp máy nó chứa cả các đường dầu và bộ điều khiển.
Hình1-17. Hộp điều khiển trục cam.
1.5.4.3. Van diện từ (solenoid valves)
Có hai van điện từ nằm ở hộp điều khiển để cung cấp dầu trực tiếp cho hai
bộ điều khiển theo tin hiệu điều khiển từ bộ điều khiển điện tử của động cơ. Van
N205 điều khiển dầu cung cấp cho bộ điều khiển cam nạp và van N318 điều khiển
dầu cung cấp cho bộ điều khiển cam thải.
Hoạt động của hệ thống thể hiện ở hình sau đây:
Hình 1-18. Nguyên lí hoạt động của cơ cấu điều khiển thông minh.
21
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DURATEC
2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DURATEC
Duratec là loại động cơ xăng được hãng Ford sản xuất và phát triển từ năm
1993 trên dòng xe Ford Mondeo, và hiện nay nó được sử dụng trên hầu khắp các
dòng xe du lịch của Ford như : Ford Focus, Ford Fiesta, Ford Fucsion…. Cũng như
trên nhiều dòng xe của các hãng khác như Volvo, Madza…
Ở đây ta đang khảo sát động cơ Duratec 2.3L được sử dụng trên dòng xe

Ford Focus 2011.Ngoài những đặc điểm chung giống như hầu hết các loại động cơ
duratec khác, thì Duratec 2.3L cũng có một số đặc trưng riêng.
Hình 2-1 Mặt cắt động cơ Duratec.
1 – Các te; 2 – Lọc dầu bôi trơn; 3 - Ống dẫn dầu bôi trơn; 4 – Trục khuỷu;
5 – Bánh xích đầu trục khuỷu; 6 – Buly trục khuỷu; 7 – Xích dẫn động;
8 – Bánh xích dẫn động trục cam; 9 – Trục cam; 10 – Đường dẫn dầu bôi trơn;
11 – Xupáp; 12 – Con đội; 13 – Đĩa chặn lò xo; 14 – Lò xo xupáp;
15 - Ống dẫn hướng; 16 – Xi lanh; 17 – Đế xupáp;18 – Xéc măng; 19 – Chốt
piston; 20 – Thanh truyền; 21 – Phớt chắn dầu; 22 – Đuôi trục khuỷu; 23 – Đai ốc;
24 – Bạc lót; 25 – Chốt khuỷu; 26 – Cổ trục khuỷu.
22
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
Bảng 2.1. Các thông số cơ bản của động cơ DURATEC 2.3L
STT
Hạng mục
Thông số
Đơn vị
1
Đường kính xilanh
87,5
mm
2
Hành trình pittông
94
mm
3
Dung tích xilanh
2261
cc
4

Đường kính cổ trục khuỷu
52
mm
5
Đường kính chốt khuỷu
50
mm
6
Đường kính chốt piston
21
mm
7
Chiều dài chốt piston
60
mm
8
Số vòng quay không tải tối thiểu
650
v/phút
9
Công suất cực đại
106
KW
10
Mômen xoắn cực đại
197
N.m
11
Số xi lanh
4

12
Thứ tự nổ
1 - 3- 4 - 2
13
Cam đóng mở xupáp
DOHC
14
Đường kính cổ trục cam
25
mm
15
Đường kính nấm xupáp nạp
35
mm
16
Đường kính nấm xupáp xả
30
mm
17
Dung tích thùng nhiên liệu
61
Lít
18
Phun xăng điện tử
có
2.2. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
Duratec là động cơ xăng với 4 xilanh được đặt thẳng hàng, 16 xupáp. Các
xupáp đựợc dẫn động trực tiếp từ cam. Cam được đặt trên nắp máy, gồm 2 trục cam
dẫn động xupáp (DOHC). Duratec tích hợp hệ thống điều khiển van biến thiên
VCT (Variable Cam Timing) cho phép tối ưu hóa thời gian, thời điểm, góc đóng

mở của xupáp làm tăng công suất động cơ, tiết kiệm được nhiên liệu.
Bên cạnh đó động cơ còn tích hợp hệ thống lọc khí thải, hệ thống đóng mở
cửa thứ cấp VICS (variable Inertia Charging System ) và hệ thống van điều khiển
tạo vòng xoáy khí nạp TSCV ( Tumble Swirl Control Valve ). Dùng hệ thống phun
xăng điện tử theo chu kì. Những cải tiến này mang lại cho động cơ hoạt động tốt
nhất ở mọi chế độ làm việc (sẽ được trình bày rõ hơn ở Chương 3 ).
23
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
2.3. CƠ CẤU KHUỶU TRỤC - THANH TRUYỀN
2.3.1. Nhóm Piston
Nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston, xécmăng khí, xécmăng dầu
và các chi tiết hãm chốt piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng
với xylanh và nắp xylanh tạo thành buồng cháy.
Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhóm piston có các nhiệm vụ chính sau :
- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy không
lọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng
cháy.
- Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền để
làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trình thải
và hút khí nạp mới trong quá trình nạp.
Kết cấu nhóm piston được thể hiện ở hình 2-2.
Hình 2-2 Kết cấu tổng thể nhóm piston động cơ Duratec
1- Chốt piston ; 2- Vòng hãm ; 3- Xécmăng dầu ;
4- Xécmăng khí thứ hai ; 5- Xécmăng khí thứ nhất.
24
Khảo sát và tính toán cơ cấu phân phối khi trên động cơ Duratec
2.3.1.1. Piston
Piston được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của piston tương
đối nhẹ.
Hình 2-3 Kết cấu piston

1- Đỉnh piston; 2- Đầu piston ; 3- Thân piston ;
4- Rãnh lắp xécmăng khí ; 5- Rãnh lắp xéc măng dầu.
Đỉnh piston có dạng đáy bằng (hình 2-3).
Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong
xylanh, là nơi chịu lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston.
2.3.1.2. Xéc măng
Để bao kín không gian buồng cháy trong xilanh (dùng xécmăng khí) và
ngăn không cho dầu nhờn sục vào buồng cháy (dùng xéc măng dầu).
Xéc măng được chế tạo bằng gang hợp kim. Tiết diện xécmăng khí có dạng hình
chữ nhật, miệng xécmăng được cắt bằng.Trong rãnh xémăng dầu có khoan lỗ thoát
dầu. Kết cấu xécmăng dầu được thể hiện ở hình 2-4.
Hình 2-4 Kết cấu xécmăng dầu
25