Khảo sát hệ thống phân phối khí động cơ Mitsubishi 4DQ50

Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

Đồ án:

Khảo sát hệ thống phân phối khí động
cơ Mitsubishi 4DQ50

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Giáo viên hướng dẫn.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Giáo viên duyệt.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Hội đồng bảo vệ.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 2
1. Mục đích đề tài. ........................................................................................ 2
2. Ý nghĩa đề tài. ................................................................................................... 2
NỘI DUNG ......................................................................................................... 3
1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. .................................................................................... 3
1.1. Công dụng. .................................................................................................. 3
1.2. Yêu cầu. ...................................................................................................... 3
1.3. Phân loại. ..................................................................................................... 3
1.3.1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo. ...................................................... 4
1.3.2. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt. ....................................................... 6

1.3.3. Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại. ........................................................ 8
2. KHẢO SÁT CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 4DQ50......... 15
2.1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo có trục cam đặt trong thân máy (HOV )....... 15
2.3.1. Sơ đồ cấu tạo. ............................................................................................ 15
2.3.2. Nguyên lý hoạt động. ................................................................................. 16
2.2. Xupap. ................................................................................................................ 17
2.2.1. Công dụng. ................................................................................................ 17
2.2.2. Kết cấu ....................................................................................................... 18
2.3. Đế xupap. ............................................................................................................ 20
2.4. Ống dẫn hướng xupap. ...................................................................................... 20
2.4.1. Công dụng ................................................................................................. 20
2.4.2. Vật liệu chế tạo. ......................................................................................... 21
2.5. Lò xo xupap. ....................................................................................................... 21
2.5.1. Công dụng. ................................................................................................ 21
2.5.2. Kết cấu. ...................................................................................................... 22
2.5.3. Điều kiện làm việc. .................................................................................... 23
2.6. Con đội. ............................................................................................................... 23
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
2.6.1. Công dụng. ................................................................................................ 23
2.6.2. Điều kiện làm việc. .................................................................................... 23
2.6.3. Vật liệu chế tạo. ......................................................................................... 23
2.6.4. Kết cấu. ...................................................................................................... 23
2.6.5. Phân loại ................................................................................................... 23
2.7. Đòn bẩy. .............................................................................................................. 25
2.7.1. Công dụng. ................................................................................................ 25
2.7.2. Kết cấu. ...................................................................................................... 25
2.7.3. Vật liệu chế tạo. ......................................................................................... 25

2.8. Đũa đẩy. .............................................................................................................. 25
2.8.1. Công dụng. ................................................................................................ 25
2.8.2. Kết cấu. ...................................................................................................... 26
2.8.3. Vật liệu chế tạo. ......................................................................................... 26
2.9. Trục cam. ............................................................................................................ 26
2.9.1. Công dụng. ................................................................................................ 26
2.9.2. Vật liệu chế tạo. ......................................................................................... 26
3. CÁC HƯ HỎNG CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ. ....................................... 27
3.1. Một số dạng hư hỏng chính. .............................................................................. 27
3.2. Xây dựng quy trình kiểm tra sửa chữa, khắc phục hư hỏng cơ cấu phân phối
khí. ............................................................................................................................. 29
3.2.1. Xupap. ....................................................................................................... 29
3.2.2. Ổ đặt. ......................................................................................................... 33
3.2.3. Rà nấm xupap............................................................................................ 35
3.2.4. Ống dẫn hướng.......................................................................................... 37
3.2.5. Lò xo xupap ............................................................................................... 40
3.2.6. Con đội. ..................................................................................................... 41
3.2.7. Móng hãm và đĩa chặn lò xo. .................................................................... 44
3.2.8. Trục cam và bạc lót.................................................................................... 45
3.2.9. Đặt cam và điều chỉnh khe hở nhiệt. ......................................................... 51
3.2.10. Thông số kiểm tra điều chỉnh .................................................................. 53
4. ĐỘNG CƠ SAU ĐẠI TU .............................................................................. 55
KẾT LUẬN....................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh tế kỹ thuật trong cả nước đang phát triển nhanh góp phần tạo ra năng suất lao động
ngày càng cao hơn nhu cầu cuộc sống…
Ngành công nghiệp ôtô của chúng ta cũng không nằm ngoài guồng quay đó.
Hiện tại ngành công nghiệp ôtô không chỉ giữ vị trí quan trọng trong việc thúc đẩy
nền kinh tế quốc dân phát triển thông qua đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải, góp
phần phát triển sản xuất và kinh doanh thương mại mà còn là một ngành kinh tế
mang lại lợi nhuận rất cao nhờ sản xuất ra những sản phẩm có giá trị vượt trội.
Ngành công nghiệp ôtô ngày càng phát triển theo hướng đa dạng về chủng
loại, tiện dụng, tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là thân thiện với môi trường. Đó là
những lý do thúc đẩy các hãng chế tạo ôtô trong và ngoài nước hiện nay phải cải
tiến và nâng cao tính ưu việt của động cơ, làm sao phải sử dụng nhiên liệu một
cách tiết kiệm nhất mà vẫn cho hiệu suất sử dụng cao nhất. Để giải quyết vấn đề
này nhằm nâng cao hiệu suất, cần phải có hệ thống “ Phân Phối Khí ” chính xác,
đúng thời điểm để tạo hiệu suất tối ưu cho động cơ, lại giải quyết được vấn đề
nhiên liệu. Đối với các ôtô hiện đại ngày nay cơ cấu phân phối khí đã được cải
thiện một cách tốt nhất, có thể tự điều chỉnh được quá trình phân phối khí, dựa vào
tình trạng hoạt động của động cơ ở từng thời điểm. Trong quá trình thực hiện làm
đề tài, do trình độ hiểu biết của chúng em còn hạn chế. Nhưng dưới sự chỉ bảo, và
hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn “ NGUYỄN QUỐC HOÀNG ”, và các bạn
cùng lớp nên đề tài của chúng em đã được hoàn thành. Tuy đề tài hoàn thành
nhưng vẫn không tránh khỏi những thiếu sót. Mong các thầy trong khoa hướng
dẫn và chỉ bảo thêm cho em, để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
em xin chân thành cảm ơn!.

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

1


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
MỞ ĐẦU

1. Mục đích đề tài.
Hệ thống phân phối khí trên xe là một hệ thống rất quan trọng, nó ảnh hưởng
rất lớn đến quá trình làm việc của xe. Để cho xe có thể hoạt động ổn định và tiết
kiệm nhiên liệu thì thời điểm phân phối khí phải là lý tưởng. Tuy nhiên góc pha
phối khí là không cố định, nó thay đổi theo từng chế độ hoạt động của động cơ
như: tải trọng, tốc độ. Cùng với sự phát triển của xã hội yêu cầu đối với xe ngày
càng cao: nhiên liệu, khí thải... Đó là những lý do thúc đẩy các hãng chế tạo ôtô
trong và ngoài nước hiện nay phải cải tiến và nâng cao tính ưu việt của động cơ,
làm sao phải sử dụng nhiên liệu một cách tiết kiệm nhất mà vẫn cho hiệu suất sử
dụng cao nhất. Để giải quyết vấn đề này nhằm nâng cao hiệu suất, cần phải có hệ
thống “ Phân Phối Khí ” chính xác, đúng thời điểm để tạo hiệu suất tối ưu cho
động cơ, lại giải quyết được vấn đề nhiên liệu.
Tìm hiểu hệ thống phân phối khí của động cơ sẽ giúp chúng ta thấy rõ sự quan
trọng của hệ thống này. Đồng thời củng cố và bổ sung kiến thức về chuyên
nghành.
Tìm hiểu, nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc, kết cấu...của chi tiết, cụm chi
tiết để từ đó rút ra ưu, nhược điểm và có kiến thức cơ bản để chuẩn đoán, phát
hiện những hư hỏng thường gặp, tìm cách khắc phục, cải tiến, phát triển chúng
ngày càng tốt hơn.
2. Ý nghĩa đề tài.
Hệ thống phân phối khí là một trong những hệ thống quan trọng nhất của động
cơ và cũng là một trong những hệ thống được quan tâm hàng đầu của các nhà

nghiên cứu và chế tạo động cơ, trước các yêu cầu hết sức khắc khe về tiết kiệm
nhiên liệu và giảm lượng khí thải. Nghiên cứu và khảo sát hệ thống phân phối khí
sẽ giúp chúng ta nắm vững những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử
dụng, sửa chữa, cải tiến... Ngoài ra việc tìm hiểu hệ thống phân phối khí còn bổ
sung thêm nguồn tài liệu để phục vụ cho việc học tập cũng như công việc sau này.

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

2


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
NỘI DUNG

1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Công suất động cơ phụ thuộc rất lớn vào thành phần và khối lượng khí nạp. Rõ
ràng rằng lượng không khí đi vào xilanh trong quá trình nạp sẽ phụ thuộc vào việc
xilanh động cơ được thải sạch ở mức độ nào đó trong chu kỳ trước của động cơ.
Trong chu trình làm việc của động cơ cần thải sạch sản phẩm cháy của chu kỳ
trước ra khỏi xilanh để nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ. Hai quá trình
nạp thải này liên quan mật thiết với nhau vì vậy kết cấu của hệ thống phân phối
khí sao cho động cơ làm việc với hiệu quả cao nhất.
1.1. Công dụng.
Hệ thống phân 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 khí 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. Trong quá trình làm việc không khí sạch và nhiên
liệu được cấp vào xilanh động cơ ứng với các thời điểm xác định. Việc nạp không
khí và làm sạch xilanh động cơ 4 kỳ thực hiện thông qua xupap nạp và thải...
1.2. Yêu cầu.

-

Đóng mở xupap đúng thời gian quy định và đúng pha phối khí

-

Độ mở đủ lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực

-

Quá trình trao đổi khí phải hoàn hảo, nạp đầy thải sạch

-

Đóng xupap phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, không bị cháy do lọt khí

-

Làm việc êm dịu, tuổi thọ, độ tin cậy cao

-

Thuận tiện trong việc bảo dưỡng, sửa chữa và giá thành chế tạo hợp lý

1.3. Phân loại.
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
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

3


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
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. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo.
a. Cơ cấu phân phối khí loại trục cam bố trí trên nắp máy.
- Sơ đồ cấu tạo (hình 2.1).

Hình 1.1. cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo
1. Xupap
5. Con đội
2. ống dẫn hướng
6. cam
3. lò xo xupap
7. Móng hãm
4. đĩa lò xo
8. Đế xupap
- Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ làm việc thông qua cơ cấu truyền động đến trục cam 6 làm cho
trục cam 6 quay. Khi bề mặt làm việc của cam 6 tác động vào con đội 5 làm cho
nó chuyển động đi xuống, tác động vào đuôi xupáp 1 làm cho xupáp 1 chuyển
động đi xuống dẫn đến mở thông cửa nạp với bên trong xi lanh nếu như ở xupáp
nạp và bên trong xi lanh với bên ngoài cửa xả nếu như ở xupáp xả, lúc này lò xo
3 bị nén lại. Khi bề mặt làm việc của cam 6 không tác động vào con đội 5 lúc này

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

4

Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
nhờ lực đẩy lò xo 3 làm cho xupáp 1 chuyển động đi lên và đóng kín không cho
thông giữa bên trong xilanh với bên ngoài cửa nạp hoặc cửa xả.
-

Ưu điểm:
+ Kết cấu gọn
+ Làm việc ít tiếng ồn, có độ chính xác cao.
- Nhược điểm:
+ Cơ cấu dẫn động trục cam phức tạp, yêu cầu độ chính xác chế tạo và

lắp ghép
b. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo loại trục cam bố trí trên thân máy.
- Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.2. cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo
1. ống dẫn hướng
5. xupap
9. Đũa đẩy
2. lò xo xupap
6. Đòn bẩy
10. Con đội
3. đĩa lò xo
7. Vít chỉnh xupap 11. cam
4. móng hãm
8. Đế xupap
- Nguyên lý làm việc: Khi động cơ làm việc nhờ sự dẫn động từ trục cơ làm cho
trục cam quay. Khi bề mặt làm việc của vấu cam 11 tác động vào con đội 10 làm

cho con đội chuyển động đi lên, dẫn đến đũa đẩy 9 cũng chuyển động đi lên, khi
đũa đẩy 9 chuyển động đi lên thì sẽ tác động vào đuôi đòn bẩy 6 làm cho đuôi đòn
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

5


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
bẩy 6 chuyển động đi lên và xoay xung quanh trục của nó dẫn đến đầu đòn bẩy 6
chuyển động đi xuống tác động vào đuôi xupáp 5 làm cho xupáp chuyển động đi
xuống lúc này lò xo 2 bị nén lại. Khi xupáp chuyển động đi xuống sẽ mở thông
cửa nạp với bên trong xi lanh (nếu ở xupáp hút) ở bên trong xi lanh với cửa xả
(nếu ở xupáp xả). Khi vấu cam 11 không tác động vào con đội nữa lúc này lò xo 2
dãn ra và làm cho xupáp 5 đóng lại, kết thúc quá trình hút hoặc quá trình thải của
động cơ. Quá trình này diễn ra liên tục trong suốt quá trình làm việc của động cơ.
- Ưu điểm.
+ Buồng cháy nhỏ gọn, diện tích truyền nhiệt nhỏ, giảm được tổn thất
nhiệt
+ Dễ tăng tỷ số nén, đường nạp đường thải thông thoáng, tăng hệ số nạp,
giảm hệ số khí sót. Đảm bảo góc phối khí chính xác hơn. Đối với động cơ xăng có
thể tăng tỉ số nén mà không kích nổ
- Nhược điểm.
+ Dẫn động xupáp phức tạp
+ Tăng chiều cao động cơ
+ Kết cấu nắp xilanh phức tạp, khó chế tạo
+ Độ tin cậy thấp hơn phương án bố trí xupáp đặt
1.3.2. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt.
a. Sơ đồ cấu tạo.(hình 1.3.)
b. Nguyên lý làm việc: Khi động cơ làm việc thông qua dẫn động từ bánh
răng trục khuỷu 10 làm cho trục cam 8 quay, khi trục cam quay vấu cam sẽ tác

động lên con đội 7 làm cho con đội chuyển động đi lên và tác dụng vào đuôi
xupáp 1 làm cho xupáp chuyển động đi lên lúc này lò xo 3 bị nén lại. Khi xupáp
chuyển động đi lên sẽ mở thông cửa nạp với bên trong xilanh (nếu ở xupáp hút) ở
bên trong xilanh với cửa xả (nếu ở xupáp xả). Khi vấu cam 8 không tác động vào
con đội nữa lúc này lò xo 3 dãn ra và làm cho xupáp đóng lại, kết thúc quá trình
hút hoặc quá trình thải của động cơ.
- Ưu điểm: Chiều cao động cơ giảm, kết cấu nắp xilanh đơn giản, dẫn động
xupáp
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

6


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
dễ dàng thuận tiện. Số chi tiết của cơ cấu ít nên lực quán tính của cơ cấu nhỏ, bề
mặt cam và con đội ít bi mòn
- Nhược điểm:
+ Buồng cháy không gọn (V c tăng) làm cho tỉ số nén giảm dẫn đến động cơ
có tỉ số nén thấp.
+ Diện tích làm mát lớn dẫn tới tổn thất nhiệt nhiều, dẫn đến t giảm.
+ Tăng tổn thất khí động. Do có nhiều hạn chế nên người ta chỉ sử dụng
phương án này cho các loại động cơ xăng có tỉ số nén thấp (<7,5) và số vòng quay
không cao lắm.

1.
2.
3.
4.

Hình 1.3. hệ thống phân phối khí dùng xupap đặt

xupap
5. bulong điều chỉnh
9.bánh răng trục cam
ống dẫn hướng 6. Đai ốc điều chỉnh
10. Bánh răng trục cơ
lò xo
7. Con đội
đĩa lò xo
8. Cam.

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

7


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
1.3.3. Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại.
a. Cơ cấu phân phối khí VTEC của Honda.
Hệ thống VTEC của Honda là một trong những công nghệ tiên tiến nằm tối ưu
hóa hiệu quả của động cơ. Được kỹ sư thiết kế động cơ của Honda, Kenichis
Nagahiro sáng tạo.
-

Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.4. Cấu tạo của hệ thống VTEC.
1. Trục cam
4. Cò mổ thứ hai
7. Xupap hút
2. Tấm định vị

5. Piston đồng bộ
3. Cò mổ thứ cấp 6. Piston tác động.
Động cơ bố trí 4 xupáp cho mỗi xylanh, bao gồm 2 xupáp nạp và 2 xupáp xả.
Hai vấu cam nạp có biên độ mở khác nhau, một cam có biên độ mở lớn và một
cam có biên độ mở nhỏ. Các piston lắp đặt bên trong cò mổ sẽ đẩy piston đồng bộ
di chuyển cùng hướng để ép piston chặn và lò xo bị nén lại tạo sự liên kết hai cò
mổ lại với nhau. Khi mất áp lực dầu, dưới sự hoàn lực của lò xo thông qua piston
chặn sẽ đưa piston đồng bộ trở về làm tách 2 cò mổ mở riêng rẽ. Ở tốc độ thấp, hai
cò mổ được tách rời, vì thế xupáp hút thứ nhất điều khiển sự phân phối chính
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

8


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
trong khi đó xupáp hút thứ hai chỉ hé mở để ngăn chặn nhiên liệu tích luỹ ở cửa
nạp. Ở tốc độ cao, hai cò mổ được liên kết thành một khối nhờ vào piston đồng bộ.
Vì vậy tốc độ này cả hai xupáp đều chịu sự tác động của vấu cam có biên độ mở
lớn nhất.
- Nguyên lý hoạt động.
Kỹ thuật thay đổi thời gian phân phối khí và mức độ nâng xupáp được sử dụng
cho động cơ nhằm mục đích tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất nhưng công suất phát ra
vẫn cao. Với hệ thống này, đặc điểm nổi bật là với một tỷ lệ hoà khí tiết kiệm
nhưng vẫn tạo ra một momen lớn ở tốc độ thấp, đồng thời ở tốc độ cao công suất
phát ra lớn tương đương như động cơ bốn xupáp tiêu chuẩn đạt được.

Hình 1.5. Hoạt động của hệ thống VTEC.

Ở tốc độ thấp:
Cò mổ thứ nhất và cò mổ thứ hai được tách rời, do vấu cam A và B điều khiển

riêng biệt hai xupáp, khả năng nâng của cò mổ thứ hai rất nhỏ để hé mở xupáp
(một xupáp điều khiển sự phân phối khí chính).

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

9


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

Hinh 1.6. Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ thấp.
1. Piston tác động
2. Piston đồng bộ
3. Piston chặn

4. Cò mổ thứ nhất
5. Cò mổ thứ hai
6. Cam thứ nhất

7. Cam thứ hai.

Ở tốc độ cao:
Piston tác động được bố trí bên trong cò mổ thứ nhất, nó được tác động bởi áp
lực dầu để di chuyển theo hướng mũi tên như hình (1.7). Cả hai cò mổ thứ 1 và
thứ 2 được liên kết lại bằng piston đồng bộ. Ở tốc độ này, biên độ mở của xupáp


thứ hai giống như biên độ mở của xupáp thứ nhất nhằm đáp ứng cho sự hoạt động
ở tốc độ cao giống như động cơ 4 xupáp thông thường (2 xupáp điều khiển ppk).

Hình 1.7. Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ cao.
1. Áp lực dầu đến
2. Cam thứ nhất
- Ưu điểm của hệ thống:
Tính ưu việt ở loại động cơ này là công suất động cơ cao đồng thời 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 bốn xupáp thông thường, nhưng nó được cải tiến sự
phân phối tốt hơn. Ở tốc độ thấp, lượng hoà khí nạp vào trong xilanh được tiết
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

10


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
kiệm do chỉ mở một trong hai xupáp nhưng ở tốc độ trung bình và cao, công suất
phát ra lớn do mở đồng thời cả hai xupáp hút.
b. Cơ cấu phân phối khí MIVEC của Mitsubishi:
Hệ thống này có khả năng thay đổi hành trình hoặc thời gian đóng mở các
xupáp bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau. Ở dải tốc độ thấp, vấu cam
nhỏ dẫn động các xupáp, động cơ hoạt động ở trạng thái không tải ổn định, lượng
khí thải giảm và mômen xoắn tăng lên ở tốc độ thấp. Khi vấu cam lớn được kích
hoạt, tốc độ tăng lên, các xupáp được mở rộng hơn và thời gian mở xupáp tăng
lên. Bởi vậy làm tăng lượng khí nạp trong buồng cháy, công suất và mômen xoắn
tăng, dải tốc độ động cơ được mở rộng.
- Nguyên lý hoạt động.
Nhằm tối ưu hiệu suất động cơ ở dãi tốc độ thấp và trung bình, mặt khác lại
nâng cao công suất ở vòng tua cao, hệ thống MIVEC đạt được cả hai mục tiêu trên
nhờ chủ động điều khiển cả thời điểm và khoảng thời gian đóng mở xupáp. Hệ
thống MIVEC điều khiển hoán đổi các vấu cam có cùng chức năng. Một số các
loại xe đua thể thao đã áp dụng biện pháp công nghệ này nhằm mục đích sinh ra

nhiều công suất hơn. Việc chuyển đổi vấu cam được thực hiện một cách tự động
nhờ các ECU của hệ thống MIVEC, dựa trên các tín hiệu đầu vào như tốc độ động
cơ, số vòng quay trục khuỷu, nhiệt độ nước làm mát, độ mở bướm ga,…ECU sẽ
đưa ra tín hiệu điều khiển để kích hoạt hoặc hủy chế độ MIVEC.

Hình 1.8. Hoạt động của hệ thống Mivec.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

11


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
Hai cam có hai biên dạng khác nhau được sử dụng ở hai chế độ khác nhau của
động cơ: một cam có biên dạng nhỏ, dùng ở dải tốc độ thấp mà ta gọi tắt là cam
tốc độ thấp và vấu cam còn lại có biên dạng lớn hơn, dùng ở dải tốc độ cao gọi tắt
là cam tốc độ cao. Các vấu cam tốc độ thấp và các trục cò mổ, dẫn động các xupáp
nạp, đặt đối xứng nhau qua cam tốc độ cao ở giữa. Mỗi xupáp nạp được dẫn động
bởi một cam tốc độ thấp và trục cò mổ. Để chuyển sang cam tốc độ cao, một tay
đòn chữ T được ép vào các khe ở đỉnh trục cò mổ của cam tốc độ thấp. Điều này
cho phép các cam tốc độ cao dịch chuyển cùng với cam tốc độ thấp. Lúc này các
xupáp thay đổi hành trình khi được dẫn động bởi cam tốc độ cao. Ở dải tốc độ
thấp, tay đòn chữ T trượt ra khỏi khe một cách tự do, cho phép các cam tốc độ
thấp dẫn động các xupáp. Ở dải tốc độ cao, áp suất thủy lực đẩy piston thủy lực
lên, bởi vậy tay đòn chữ T lại trượt vào các khe cò mổ để chuyển sang vận hành
với các cam tốc độ cao.
Nói chung, chế độ MIVEC được kích hoạt để chuyển sang vấu cam tốc độ cao
khi tốc độ động cơ tăng và chuyển sang vấu cam tốc độ thấp khi tốc độ động cơ
giảm. Ở dải tốc độ thấp, thời gian đóng mở các xu páp nạp và xả trùng nhau tăng
để tăng sự ổn định ở chế độ không tải. Khi tăng tốc, thời điểm xupáp nạp đóng
được làm chậm lại để giảm áp lực ngược đồng thời cải thiện hiệu suất khí nạp,

giúp tăng công suất động cơ cũng như giảm hệ số ma sát.
- Ưu điểm của hệ thống:
Hệ thống MIVEC điều khiển bốn chế độ vận hành tối ưu của động cơ như sau:
+ Trong hầu hết các điều kiện làm việc, để đảm bảo hiệu suất nhiên liệu
cao nhất, thời gian đóng xupáp trùng nhau tăng lên để giảm tổn thất bơm. Thời
điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén, tăng tính kinh tế của
nhiên liệu.
+ Khi cần công suất cực đại (tốc độ và tải trọng cao), thời điểm đóng
xupáp nạp được làm chậm lại để đồng nhất hóa không khí nạp với thể tích nạp là
lớn nhất.
+ Ở dải tốc độ thấp và tải nặng, MIVEC đảm bảo tối ưu mômen xoắn do
thời điểm xupáp nạp đóng được làm trễ hơn để đảm bảo đủ lượng khí nạp. Cùng

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

12


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
lúc đó, thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén và cải thiện
hiệu suất động cơ.
+ Ở chế độ không tải, thời điểm xupáp xả và nạp trùng nhau được loại bỏ
để ổn định quá trình cháy.

Hình 1.9. Cấu tạo của hệ thống Mivec.
c. Cơ cấu phân phối khí VCT của hãng Ford:
Hãng Ford đã đi đầu trong lĩnh vực 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 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 được ra đời trong nhưng năm gần đây và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam
trên các loại xe như: Focus, Mondeo, Escape, Transit…
VCT là hệ thống điều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ làm việc
của động cơ. VCT là cụm từ viết tắt từ tiếng Anh: Variable Cam Timing

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

13


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

Hình 1.10 Hệ thống cơ cấu phân phối khí VTC.
Đối với các động cơ cổ điển thì 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 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 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.


Ưu điểm của cơ cấu phân phối khí hiện đại so với cổ điển:

Việc sử dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và quy 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.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

14


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
 Ưu điểm của VCT so với VTEC và MIVEC:
Đối với động cơ sử dụng VTEC và MIVEC thì mặc dù cho công suất tối đa lớn
nhưng không cải thiện được mô men xoắn cực đại và có cơ chế hoạt động phức
tạp, chỉ hoạt động được 2 hoặc 3 pha và không liên tục. Trong khi đó VCT công
nghệ của Ford giúp tối ưu hoạt động của xupáp nạp và xả trên toàn bộ dãi tốc độ
của động cơ, biến thiên góc quay trục cam cho phép xupáp đóng mở tại các thời
điểm khác nhau trong mỗi chu trình cháy (4 kỳ) để phân bố công suất của động cơ
phù hợp theo tốc độ và tải (chân ga) một cách nhanh chóng.
2. KHẢO SÁT CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 4DQ50.
2.1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo có trục cam đặt trong thân máy(
HOV ).
2.3.1. Sơ đồ cấu tạo.

Hình 2.1. cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo(HOV)
1.ống dẫn hướng
5. xupap
9. Đũa đẩy
2.lò xo xupap
6. Đòn bẩy

10. Con đội
3.đĩa lò xo
7. Vít chỉnh xupap
11. cam
4.móng hãm
8. Đế xupap

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

15


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
2.3.2. Nguyên lý hoạt động.
Khi động cơ làm việc nhờ sự dẫn động từ trục cơ làm cho trục cam quay. Khi
bề mặt làm việc của vấu cam 11 tác động vào con đội 10 làm cho con đội chuyển
động đi lên, dẫn đến đũa đẩy 9 cũng chuyển động đi lên, khi đũa đẩy 9 chuyển
động đi lên thì sẽ tác động vào đuôi đòn bẩy 6 làm cho đuôi đòn bẩy 6 chuyển
động đi lên và xoay xung quanh trục của nó dẫn đến đầu đòn bẩy 6 chuyển động đi
xuống tác động vào đuôi xupáp 5 làm cho xupáp chuyển động đi xuống lúc này lò
xo 2 bị nén lại. Khi xupáp chuyển động đi xuống sẽ mở thông cửa nạp với bên
trong xi lanh (nếu ở xupáp hút) ở bên trong xi lanh với cửa xả (nếu ở xupáp xả).
Khi vấu cam 11 không tác động vào con đội nữa lúc này lò xo 2 dãn ra và làm cho
xupáp 5 đóng lại, kết thúc quá trình hút hoặc quá trình thải của động cơ. Quá trình
này diễn ra liên tục trong suốt quá trình làm việc của động cơ.
Ống dẫn hướng 1 có nhiệm vụ định hướng cho xupap 5 chuyển động tịnh tiến.
móng hãm 4, đĩa tựa lò xo 3 có tác dụng cố định cán xupap với đĩa ép lò xo, không
cho xupap rơi xuống buồng đốt. Lò xo 2 có tác dụng luôn luôn đẩy xupap đóng kín
bệ xupap.
Vít điều chỉnh 7 có tác dụng điều chỉnh khe hở nhiệt của xupap.

Tùy loại xupap nạp hay xả mà ta điều chỉnh khe hở nhiệt của các xupap này.
Sở dĩ cần có khe hở nhiệt là vì khi động cơ hoạt động, dưới tác dụng của nhiệt độ
và áp suất của môi chất công tác trong buồng đốt rất cao, xupap tiếp xúc trực tiếp
với nhiệt độ cao nên giãn nở, làm tăng chiều dài xupap, buồng đốt bị hở, động cơ
hoạt động vói công suất không đạt yêu cầu, hiệu suất không cao. Ngoài ra hệ
thống còn có trục giảm áp dùng để đóng hoặc mở hé xupap để thực hiện việc giảm
áp cho xilanh khi cần.
Thông thường khe hở nhiệt của xupap xả nằm trong khoảng 0,3 ÷ 1,5 mm, còn
xupap nạp nằm trong khoảng 0,1÷ 0,2 mm.
Xupap đặt trong thân máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa
đẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupap.
Khi dùng xupap treo có ưu điểm: Diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ, mặt khác,
dòng khí lưu thông ít bị ngoặt vì vậy giảm được tổn thất nhiệt, tạo điều kiện thải
sạch và nạp đầy hơn.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

16


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
Do xupap bố trí trong phần không gian của xilanh theo dạng treo nên buồng
cháy rất gọn, đây là điều kiện tiên quyết có tỷ số nén cao
Đường nạp, đều bố trí trên nắp xilanh nên dòng khí lưu thông thanh thoát hơn,
đồng thời tăng tiết diện lưu thông của dòng khí.
Tuy vậy, cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo cũng tồn tại một số khuyết
điểm như dẫn động xupap phức tạp, có nhiều chi tiết hơn và được bố trí ở thân
máy và nắp xilanh nên làm tăng chiều cao động cơ. Lực quán tính của các chi tiết
tác dụng lên trục cam và con đội lớn hơn. Nắp máy của động cơ phức tạp hơn nên
khó khăn khi chế tạo, diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém.
2.2. Xupap.

2.2.1. Công dụng.
Cho khí nạp vào buồng đốt và cho khí cháy ra ngoài với thời gian ngắn trong
một chu kỳ làm việc của piston. Xupap hoạt động được theo chiều thẳng đứng nhờ
vào ống dẫn hướng xupap.
Miệng xupap được vát 30 0 hoặc 450 để được đóng kín với đế xupap và dẫn
nhiệt truyền qua xupap khi xupap đóng kín. Xupap được làm bằng thép chịu nhiệt
vì khi xupap nạp phải chịu nhiệt độ khoảng 4000C và xupap xả phải chịu nhiệt độ
500 – 8000C.
Xupap là chi tiết trực tiếp cho dòng khí nạp vào buồng đốt và thảo khí cháy ra
ngoài cới một thời gian ngắn trong một chu kỳ làm việc của piston. Trong quá
trình làm việc xupap chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt.
Về tải trọng cơ học: nấm xupap chiu áp suất khí thể từ 0,6 – 1,5 MN/m2 và
chịu tác động của lực quán tính nên khi làm việc luôn bị va đập mạnh nên rất dễ
gây biến dạng.
Về tải trọng nhiệt: xupap thải làm việc trực tiếp với khí thải có nhiệt độ
khoảng 1000 – 1200 0 C và với tốc độ dòng khí vào cỡ 400 – 600 (m/s), xupap thải
thường quá nóng và bị mòn. Xupap nạp nhờ dòng khí nạp làm mát nên chịu nhiệt
nhỏ hơn xupap xả.

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

17


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.

Ø5.5

Ø 27.8

XUPAÏP NAÛ
P

96.3
45°

3

1.
4

45°

1.
4

97.4

Ø5.5

3

Ø 24.7

XUPAÏP XAÍ

Hình 2.2. kết cấu xupap nạp và xả
Do xupap làm việc trực tiếp với khí cháy nên vật liệu chế tạo xupap là các lá
thép hợp kim chịu nhiệt tốt. Với lớp hợp kim này làm cho xupap ít mòn và chống
được gỉ của mặt nấm xupap thải.

2.2.2. Kết cấu: gồm 3phần chính phần nấm xupap, thân xupap và đuôi xupap.
a. Phần nấm.
Kết cấu của nấm xupap chẳng những ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm mà
còn ảnh hưởng đến độ bền, trọng lượng và tình trạng của dòng khí lưu động qua
họng xupap. Nấm xupap nạp và xả của động cơ mitsubishi 4DQ50 là loại nấm
bằng. Ưu điểm của loại này là dễ chế tạo.
Mặt làm việc quan trọng của nấm là mặt côn, có góc độ a = 450. Điều này vừa
đảm bảo được độ bền của nấm, vừa đảm bảo tiết diện lưu thông khi mở xupap và
vừa đảm bảo dòng khí lưu động dễ dàng. Góc a này càng nhỏ thì tiết diện lưu
thông càng lớn. Tuy nhiên nếu a càng nhỏ thì mặt nấm càng nhỏ, độ cứng vững
của mặt nấm càng kém do đó dễ bị cong vênh, tiếp xúc không kín khít với đế
xupap.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

18


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
Đôi khi góc mặt côn trên nấm xupap còn làm nhỏ hơn góc mặt côn trên đế
xupap từ (0,5 – 1) để xupap có thể tiếp xúc với đế theo vòng tròn ở mép ngoài của
mặt côn. Làm như vậy có thể đảm bảo tiếp xúc được kín khít dù mặt nấm có bị
biến dạng nhỏ.
+ Chiều rộng của mặt côn trên nấm xupap nạp và thải b = 2(mm)
+ Đường kính của nấm xupap nạp Xn = 35(mm)
+ Đường kính của nấm xupap thải Xt = 30(mm)
+ Chiều dày của nấm xupap nạp (0.08 – 0.114). Xn = 0,114.35 = 4
+ Chiều dày của nấm xupap thải (0.08 – 0.12). Xt = 0.12.30 = 4.
b. Phần thân xupap.
Thân xupap có đường kính thích hợp để dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt và chịu
được lực nghiêng khi xupap đóng mở. Để giảm nhiêt độ cho xupap người ta có xu

hướng tăng đường kính cho thân xupap và kéo dài ống dãn hướng đến gần nấm
xupap. Nhưng do đảm bảo tiết diện lưu thông và gọn nhẹ nên thân xupap cũng
không thể làm quá lớn. Vì hệ thống phân phối khí động cơ mitsubushi xupap được
dẫn động từ trục cam nên xupap chịu lực ngang lớn nên đường kính thân xupap
lớn.
Thân xupap nạp và thải có dạng hình trụ dài. Chỗ chuyển tiếp giữa thân và
nấm có góc lượn.
Chiều dài của thân xupap tùy thuộc vào cách bố trí xupap. Nó thường thay đổi
trong phạm vi khá lớn lt = (2,5 – 3,5).X. chiều dài của thân xupap cần lựa chọn đủ
để lắp ống dẫn hướng và lò xo xupap.
c. Đuôi xupap.

Hình 2.3. kết cấu phần đuôi xupap
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

19


Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
Phần đuôi xupap trực tiếp va đập với con đội do đó mặt trên của phần đuôi
phải được tôi cứng. Ở phần đuôi xupap có đoạn khoét rãnh để lắp móng hãm.
Đế chặn lò xo phía trên được lắp với xupap bằng 2 móng hãm hình côn lắp vào
đoạn có đường kính nhỏ trên đuôi. Mặt phía ngoài của móng hãm ăn khớp với mặt
côn của lỗ đĩa lò xo.
Móng hãm được chế tạo dạng hình côn
Kiểu lắp dùng móng hãm có ưu điểm lớn là không gây nên ứng suất tập trung
trên đuôi xupap. Tuy vậy viêc gia công móng hãm rất khó khăn.
2.3. Đế xupap.

a)

b)

Hình 2.4. kết cấu đế xupap.
a. đế xupap nạp
b. Đế xupap xả
Cơ cấu phân phối khí động cơ mitsubishi 4DQ50 dùng xupap treo, đường thải
và nạp được bố trí trên nắp xilanh. Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xilanh
khi chịu lực va đập của xupap, người ta dùng đế xupap ép vào họng đường thải và
đường nạp. Vì thân máy và nắp xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm nên đế
xupap được ép cho cả đường nạp và đường thải.
Kết cấu của đế xupap rất đơn giản. Mặt ngoài của đế là hình trụ nên có vát
mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupap. Đế được chế tạo bằng thép hợp
kim chịu mài mòn.
2.4. Ống dẫn hướng xupap.
2.4.1. Công dụng
Ống dẫn hướng xupap làm nhiệm vụ dẫn hướng thân xupap. Để đảm bảo độ
chính xác thẳng hàng giữa mặt xupap và bệ đỡ, lỗ dẫn hướng phải trùng tâm với
đế xupap. Để dẫn hướng được xupap và để dễ gia công sửa chữa, thay thế cũng
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

20