bài thuyết trình hệ thống phân phối khí trên xe ford focus ( động cơ z6 )

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Nam
Định
Bộ môn: Cơ khí động lực
 Trưởng nhóm: Nguyễn Đình Phú


BÀI THUYẾT TRÌNH
Hệ thống phân phối khí
trên xe Ford Focus


Cơ cấu phân phối khí của
động cơ Z6 trên xe Ford
Focus dùng xupáp treo.
Cơ cấu phân phối khí VCT
của hãng Ford: hệ thống
điều khiển xoay trục cam
nạp hay gọi là hệ thống điều
khiển VCT. 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.

Variable Cam
Timing


các động cơ có hệ thống
VCT thì góc phân phối
có thể thay đổi theo

điều kiện làm việc của
động cơ. Hệ thống VCT
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 400 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


STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
16
17
18

Hạng mục
Đường kính xilanh
Hành trình piston
Dung tích xilanh
Tỷ số nén ÷
Số vòng quay
Công suất cực đại
Mômen xoắn cực đại
Góc mở sớm xupáp nạp
Góc đóng muộn xupáp nạp
Góc mở sớm xupáp xả
Góc đóng muộn xupáp xả
Thứ tự nổ
Cam đóng mở xupáp
Đường kính cổ trục cam
Đường kính nấm xupáp nạp
Đường kính nấm xupáp xả
Số xilanh
Phun xăng điện tử

Thông số
78
83,6
1598
10
6000
77
145
-3 37
13 53
53
3
1 - 3- 4 - 2
DOHC
25
27,8
24,7
4
có

Đơn vị
mm
mm
cc
v/phút
KW
N.m
độ
độ
độ

độ

mm
mm
mm


Trục cam được sẽ được dẫn động bằng
xích:

Xích được làm bằng thép hợp kim có sức bền rất cao và khi
hoạt động không gây nên tiếng ồn. Loại dẫn động này có
nhiều ưu điểm như: Kết cấu gọn nhẹ, có thể dẫn động được
trục cam ở khoảng cách lớn


1 - Lò xo vấu
hãm
2 – Vấu hãm
3 – Piston
4 – Lò xo
5 – Van bi
6 – Đĩa xích dẫn
động trục cam
nạp
7 – Đĩa xích dẫn
động cam thải
8 – Bộ căng xích
9 – Đĩa xích chủ
động

10– Xích dẫn
động
11 – Thanh dẫn
hướng
Dẫn động xích cũng cần phải được bôi trơn giống như dẫn động bánh răng. Để
đảm bảo cho xích luôn có độ căng nhất định trong quá trình làm việc thì cần phải
có cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được. Ngoài ra, để tránh rung
động quá mạnh của xích thì phải có bộ phận giảm chấn.


Kết cấu xupáp: Do xupáp làm việc trực tiếp với khí cháy nên
vật liệu chế tạo xupáp là các thép hợp kim chịu nhiệt tốt
Xupap nạp dung thép hợp kim Crom hay crom-niken
Xupap thải dung thép hợp kim: X9C2



Ø5.5

96.3
3

1.4

1.4

45°

3

45°

97.4

Ø5.5

Ø 27.8

XUPAÏP NAÛP

Ø 24.7

XUPAÏP XAÍ

kết cấu của xupap nạp
và xả

Kết cấu của xupáp gồm 3 phần chính:
Phần nấm xupáp, thân xupáp và phần
đuôi.
- phần nấm: kết cấu của nấm xunap chẳng
những ảnh hưởng tới giá thành chế tạo
mà còn ảnh hưởng tới độ bền, trọng
lượng và tình trạng của dòng khí lưu
động qua họng đế xunap. Nấm xunap của
động cơ Z6 là chọn loại nấm bằng. Ưu
điểm là đơn giản, dễ cấu tạo, dùng được
cả cho xunap xả và nạp. Mặt làm việc quan
trọng của phần nấm là mặt côn có góc độ =
15 450 Điều này vừa đảm bảo được độ bền

của nấm, vừa đảm bảo tiết diện lưu thông khi
mở xupáp và vừa đảm bảo dòng khí lưu động
dễ dàng. Góc này càng nhỏ thì tiết diện lưu
thông càng lớn.
- Phần thân: Thân xupáp nạp và thải có dạng
hình trụ dài. Chỗ chuyển tiếp giữa thân và
nấm có góc lượn.
- Phần đuôi: Phần đuôi xupáp trực tiếp va đập
với con đội do đó mặt trên của phần đuôi
phải được tôi cứng. Ở phần đuôi xupáp có
đoạn khoét rãnh để lắp móng hãm.


a)

Đế xupáp: Vì thân máy và nắp xilanh
được chế tạo bằng hợp kim nhôm nên đế
xupáp được ép cho cả đường nạp và
đường thải.Đế xupap được làm bằng gang
hoặc hợp kim.Mặt ngoài của đế là hình trụ
trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt
côn của nấm xupap.

b)

a) Kết cấu đế xupáp nạp
b) Kết cấu đế xupáp xả


Ống dẫn hướng xupáp: Ống dẫn hướng xupáp làm nhiệm vụ dẫn

hướng thân xupáp. Ống dẫn hướng được chế tạo bằng loại gang
hợp kim CH21-40 có tổ chức péclit. Bôi trơn ống dẫn hướng và
thân xupáp bằng cách tiện rãnh hứng dầu để bôi trơn bằng dầu
vung té .Ống dẫn hướng có kết cấu hình trụ được dùng do tính
công nghệ đơn giản

3

Ø5.5

a)

53.1

55.6

Một đầu của ống dẫn hướng
được vát côn để việc lắp ghép
được dễ dàng.

Ø5.5

3

b)

a) Ống dẫn hướng xupáp nạp
b) Ống dẫn hướng xupáp xả.

Lò xo xupáp: Lò xo xupáp
dùng để đóng kín xupáp trên
đế xupáp và đảm bảo xupáp
chuyển động theo đúng quy
luật của cam phân phối khí,
do đó trong quá trình mở
đóng xupáp không có hiện
tượng va đập trên mặt cam.
Lò xo chịu tải trọng thay đổi
theo chu kỳ và chịu dao
động.Vật liệu chế tạo lò xo
xupáp thường dùng dây thép
có đường kính 3 – 5 (mm), ta
chọn 3 (mm) loại thép C65.
Kết cấu lò xo của xupáp nạp
và xả trong động cơ là giống
nhau. Lò xo có tổng cộng 8
vòng. Số vòng công tác là 6
(không kể 2 vòng đầu của lò
xo).


Kết cấu con đội:là phần tiếp xúc trực tiếp với trục cam. Động cơ Z6
ta chọn loại con đội hình trụ vì loại con đội hình nấm dược dùng
chủ yếu trong cơ cấu phân phối xupáp đặt. Khi dùng con đội hình
trụ này thì dạng cam phân phối khí phải là cam lồi. . Đường kính
mặt tiếp xúc với cam phải có đường kính lớn để tránh hiện tượng
kẹt.

Kết cấu trục cam: Trục cam chịu hầu hết
các lực của cơ cấu phân phối khí như: lực
lò xo xupáp, lực quán tính con đội, lực khí
thể bắt đầu thải, chịu mài mòn,… Vì vậy
đòi hỏi trục cam phải có độ cứng vững, độ
bền tốt.
Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép
có thành phần cácbon thấp. Các mặt làm
việc của cam được thấm than và tôi cứng
để giảm sự mài mòn.


Cò mổ : vật liệu chế tạo là
thép cacbon trung bình như
thép 30,35,40…


Hệ thống thay đổi góc phân phối khí
1. Pha phân phối khí trong động cơ
Để thải sạch sản vật cháy ra khỏi xilanh, xupáp xả không đóng tại
vị trí ĐCT mà đóng chậm hơn một chút (khi trục khuỷu đã quay
quá ĐCT vào khoảng 5-30 độ góc góc quay trục khuỷu, nghĩa là
khi bắt đầu kỳ một).
Để giảm cản cho quá trình nạp, có nghĩa là đảm bảo cho đường
thông qua xupáp nạp đã được mở rộng dần trong khi piston đi
xuống trong kỳ một, xupáp nạp cũng được mở sớm hơn một chút
(trước khi piston đến ĐCT khoảng 10-40 độ góc quay trục khuỷu)
Như vậy vào cuối kỳ bốn và đầu kỳ một cả xupáp nạp và xả đều
mở. Giai đoạn cùng mở của các xupáp nạp và xả được gọi là thời
kỳ trùng điệp của các xupáp. Thời kỳ này có tác dụng tốt đến việc

thải sạch khí xả và nạp đầy môi chất mới vào xilanh nhờ tác dụng
hút của dòng khí xả trên đường ống thải.
Giai đoạn tính từ lúc mở đến lúc đóng các xupáp (tính bằng góc
quay trục khuỷu) được gọi là pha phân phối khí.


Pha phân phối khí

1. Vị trí mở xupáp nạp

ĐCT
1

4

3

2
ĐCD

3. Vị trí đóng xupáp
nạp.
5. Vị trí mở xupáp xả
4. Vị trí đóng xupáp xả.



Hệ thống làm thay đổi góc phân phối khí sao cho phù hợp
với điều kiện làm việc của động cơ. Hệ thống sử dụng áp
suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục cam

nạp và thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm
phối khí tối ưu

Cấu tạo hệ thống gồm: Bộ điều khiển phối khí, van điều khiển phối khí,
ECU động cơ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp
và cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ
nước làm mát. Trong đó hai bộ phận quan trọng nhất của hệ thống là
van điều khiển phối khí (OCV) và bộ điều khiển


Bộ điều khiển của hệ thống:
Bộ điều khiển làm nhiệm vụ quay trục cam nạp theo sự điều
khiển của ECU động cơ.


Van điều khiển phối khí:
Van điều khiển phối khí làm nhiệm vụ điều khiển đường dầu đến
bộ điều khiển theo tín hiệu điều khiển của ECU
10

11

9

1

2

3

4

5

6

7

8

Cấu tạo của van điều khiển phối khí (OCV).
1 - Vỏ van
2 - Lò xo
3 - Đường dầu về;
4 - Đường dầu đi
5 – Đường dầu về
6 - Phớt chắn dầu
7 - Cuộn dây điện từ
8 – Piston
9 – Dắt cắm
10 – Đến bộ điều khiển (phía mở muộn);
11 – Đến bộ điều khiển (phía mở sớm).


Cảm biến vị trí bướm ga: bướm ga loại tuyến tính (cảm biến Hall) vì
nó có ưu điểm như sau: nó nhận biết góc mở bướm ga một cách liên
tục (và phát ra dữ liệu này từ tín hiệu VTA), do đó loại này nhận biết
góc mở bướm ga chính xác hơn.

Cảm biến vị trí bướm ga

1: Các IC Hall
2: Các nam châm
3: Bướm ga


Hệ thống nhiên liệu động
cơ xăng
hệ thống phun xăng trực
tiếp GDI (Gasonline
Direct Injection)


Công nghệ phun
xăng trực tiếp GDI:

Điểm khác biệt cơ bản nhất giữa hệ thống phun
nhiên liệu trực tiếp GDI và hệ thống phun xăng
điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) là vị trí
của vòi phun nhiên liệu. Trong khi hệ thống EFI
phun nhiên liệu bên ngoài buồng cháy, ngay
trước xupap - phun gián tiếp thì GDI sử dụng
vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng
cháy với áp suất lớn. Như vậy hệ thống GDI,
hỗn hợp nhiên liệu và không khí sẽ được hình
thành và hòa trộn bên trong buồng cháy, còn
EFI, hỗn hợp sẽ hình thành bên ngoài rồi mới
qua xupap nạp vào bên trong buồng cháy, đay là
một sự cải tiến lớn so với bộ chế hòa khí – hỗn
hợp xăng và không khí được hòa trộn ở bộ chế
hòa khí và qua đường ống nạp để đi vào bên

trong buồng đốt. GDI điều khiển chính xác lưu
lượng và thời điểm phun
Chính nhờ áp suất cao của vòi phun, độ chính
xác thời điểm phun và lưu lượng phun giúp
động cơ tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm
được lượng khí thải ra môi trường