TL HT phân phối khí CVVT

Môn: Động cơ đốt trong

LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay ngành giao thông vận tải đang trên đà phát triển
mạnh mẽ, hoà nhập cùng với tốc độ phát triển sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện
đại hoá đất nước, đáp ứng nhu cầu về phương tiện đi lại và vận chuyển hàng
hoá, phục vụ đời sống sinh hoạt của xã hội.
Xe HYUNDAI là loại xe do Hàn Quốc sản xuất và được sử dụng rất phổ biến
ở nước ta hiện nay. Đó là loại xe có nhiều chủng loại dùng để chở hàng được
thiết kế và chế tạo khá hoàn thiện về mỹ thuật cũng như tính năng hoạt động. Xe
có động cơ hiệu suất, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng vững, gồm nhiều
thiết bị đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong các điều kiện đường sá khác
nhau. Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, giữ vai trò quan
trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải
đường bộ, đường sắt, đường biển, đường không cũng như trong nhiều ngành
công nghiệp khác. Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt
trong nói chung và ngành công nghiệp ôtô nói riêng của các nước rất khác nhau.
Tuỳ thuộc chủ yếu vào năng lực của ngành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá
của từng nước.Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta chia ra trong động cơ
đốt trong cũng như trong ôtô ra nhiều hệ thống như hệ thống nhiên liệu, hệ
thống bôi trơn, hê thống làm mát , mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất
định. Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ. Việc
khảo sát một hệ thống bất kỳ trong động cơ sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại
những kiến thức đã học và biết đi sâu tìm hiểu những hệ thống khác. Do vậy, đề
tài khảo sát hệ thống bôi trơn trên động cơ ôtô là một trong những đề tài đã nói
trên. Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Trần Anh Tuấn em đã
hoàn thành đề tài này.Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều,
tài liệu tham khảo ít nên bài tiểu luận không tránh khỏi những thiếu sót những
1

GVHD:Trần AnhTuấn

Môn: Động cơ đốt trong

vấn đề còn sơ sài. Kính mong được quý thầy cô chỉ bảo để bài tiểu luận của em
được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin gởi đến thầy giáo hướng dẫn và quý thầy cô giáo trong bộ
môn sự biết ơn chân thành nhất.

2

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

Chương I
Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong
1.1. Mục đích, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí.
1.1.1. Mục đích.
Thực hiện quá trình thay đổi khí trong buồng cháy động cơ:Thải sạch khí thải
ra khỏi xilanh và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc không khí mới vào xilanh động cơ
để động cơ làm việc được liên tục.
1.1.2. Yêu cầu.
Cơ cấu phối phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí như nạp
đầy thải sạch. Đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định. Độ mở
lớn để dòng khí dễ dàng lưu thông. 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 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc
chính xác hiệu quả, mang lại hiệu suất cao.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như tiết
diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít tiếng ồn.
Trong một số động cơ hai kỳ nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của
chúng làm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp. Loại dùng trong
động cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượt riêng nên vẫn dùng cơ cấu
khuỷu trục – thanh truyền dẫn động piston.
Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí.

3

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

1.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ.
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉ
chiếm khoảng 1200 đến 1500 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.
Hiện nay trên động cơ hai kỳ thường sử dụng các hệ thống quét thải sau:
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:
1

2

3

Hình 1- 1: Cơ cấu dùng hộp cácte để quét khí
1 – Piston; 2 – Thanh truyền; 3 - Trục khuỷu

4

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

Được sử dụng chủ yếu trên động cơ hai kỳ cỡ nhỏ.
Đặc điểm: Dùng cácte 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.
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm:
Thường dùng trên các động cơ hai kỳ có công suất lớn.
Đặc điểm: Cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên lên và hợp với đường tâm
xilanh một góc 300, do đó khi dòng không khí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi
lên tới nắp xilanh mới vòng xuống cửa thải.
Đây là hệ thống quét thải hoàn hảo nhất, nó cho các chỉ tiêu công tác của
động cơ và áp suất không khí quét lớn.
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:
Đặc điểm: Có hai hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong có
bố trí van một chiều để sau khi đóng kín cửa thải vẫn có thể nạp thêm môi chất
công tác mới vào hàng lổ 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 hai kỳ tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ có tốc
độ trung bình.
Đặc điểm: Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa
quét nghiêng xuống một góc 150. 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 thống quét thẳng qua xupáp thải:

5

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

5

6

4

7
8

3

9

2
1

10

Hình 1–2: Cơ cấu quét thẳng qua xupáp thải
1 – Ống dẫn hướng; 2 - L ò xo xupáp; 3 – Đĩa lò xo; 4 - Móng hãm; 5 – Xupáp;
6 - Đ òn bẩy; 7 - Đ ũa đẩy; 8 - Đế xupáp; 9 – Con đội; 10 - Trục cam.
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 không khí quét ít bị hòa trộn với
sản vật cháy và khí thải được đẩy ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót
nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn.
Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho quá trình nạp hoàn thiện hơn. Cửa
quét đặt theo hướng tiếp tuyến nên dòng không khí quét đi vào xilanh tạo thành
một vận động xoáy do đó quá trình hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy
xảy ra tốt hơn, đồng thời làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức cản
trong quá trình quét khí.

6

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

b)

a)

c)

d)

e)

Hình 1–3: 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 quét qua xupáp thải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên.
1.3. Hệ thống phân phối khí trong 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…
I.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.

7

GVHD:Trần AnhTuấn

Môn: Động cơ đốt trong

5
8
1

2
4
3

9

10

Hình 1-4: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt.
1 – Ống dẫn hướng xupáp; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa lò xo; 4 –Móng ngựa; 5 –
xupáp; 6 – Đòn bẩy; 7 – Đũa đẩy; 8 – Đế xupáp; 9 – Con đội; 10 - Trục 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.
+ 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

8

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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 bẫy. 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
bẫy…
1 2 3 4

5

6

7

8
9

10

Hình 1-5 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo.
1 – Ống dẫn hướng xupáp; 2 – Lò xo; 3 – Đĩa lò xo; 4 –Móng ngựa; 5 –

xupáp; 6 – Đòn bẩy; 7 – Đũa đẩy; 8 – Đế xupáp; 9 – Con đội; 10 - Trục cam;
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.

9

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

Hình 1-6 Các phương án dẫn động xupáp.
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 bẫy.
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 tạo được ε cao còn động cơ
xăng có thể dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng hệ thống
phân phối khí kiểu treo. Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu treo có
hiệu suất nhiệt cao hơn. Dùng hệ thống 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. Hệ thống phân phối khí xupáp treo chiếm ưu thế tuyệt đối trong
động cơ 4 kỳ.

10

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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
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.
Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động được
trục cam ở khoảng cách lớn.. Khi xích bị mòn gây nên tiếng ồn và làm sai lệch
pha phân phối.

11

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

a)

b)

c)

e)

d)

Hình 1-7 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.
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 hút và
thải đúng theo chu kì hoạt động của động cơ.
Hình 1-9 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.

12

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

Trên trục cam có các vấu cam hút và xả 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 Z = (i/2 + 1) 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.
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.
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
13

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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 1-10 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.
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.
14

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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 1-11 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.

Hình 1-12 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.

15

GVHD:Trần AnhTuấn

Môn: Động cơ đốt trong

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.

Hình 1-13 Các dạng đũa đẩy

Nhiệm vụ: Đũa đẩy là chi tiết trung gian trong cơ cấu phân phối khí dẫn động
gián tiếp. Truyền chuyển động và lực từ con đội đến đòn bẩy.
Kết cấu: Đũa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupáp treo thường là một
thanh thép nhỏ, dài, đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy.
Để giảm nhẹ trong lượng, đũa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng hai đầu hàn
gắn với các đầu tiếp xúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con đội) hoặc mặt cầu lõm
(đầu tiếp xúc với vít điều chỉnh). Đôi khi cả hai đầu tiếp xúc của đũa đẩy đều là
hình cầu.
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.
16

GVHD:Trần AnhTuấn

Môn: Động cơ đốt trong

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.
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.

Hình
1-14 Kết cấu đòn bẩy.
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
chỉnh.
Vật 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
17

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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 300 hoặc 450 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 4000C và xupáp xả phải chịu nhiệt độ 500
– 8000C.
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.
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

Hình 1-12 Kết cấu xupáp.
a) - Nấm bằng; b) – Nấm lõm; d, đ,e) – Nấm lồi; c) – Nấm xupáp được làm
rỗng.

18

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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.

a)

b)
e)
c)

Hình 1-13 Kết cấu đế xupáp.
a) - Đế có mặt ngoài dạng hình trụ; b) - Đế mặt ngoài hình côn; c) - Đế lắp vào
nắp xilanh bằng ren; d) - Đế ép khi bị lỏng ra; e) - Đế có ren.
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.
Để dễ sữa 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
19

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

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.
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.

Hình 1-15 Kết cấu lò xo xupáp.
a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lò xo hình côn.
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…
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 HUYNDAI, 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 hệ thống phân phối khí trong động cơ. Với sự điều khiển này sẽ làm

20

GVHD:Trần AnhTuấn

Môn: Động cơ đốt trong

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 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. Đặc điểm cơ cấu phân phối VTEC của hãng Honda:
Cụm từ VTEC (Variable Valve Timing and lift Electronic Control System).
Có nghĩa là: Hệ thống điều chỉnh góc độ phối khí kết hợp với sự thay đổi qui
luật nâng của xupáp bằng điện tử.
Đây là hệ thống đầu tiên trên thế giới sử dụng kết hợp giữa việc điều chỉnh

góc độ phối khí với sự thay đổi qui luật nâng của xupáp phù hợp với chế độ, tốc
độ của động cơ. Nhờ đó nâng cao tính năng của động cơ.
Với cách sử dụng cơ cấu cam đặc biệt đó cho phép động cơ mở rộng vùng
làm việc ở tốc độ thấp và cũng nhờ vậy phát huy tối đa công suất của động cơ.
Cơ cấu phối khí VTEC có hai kiểu sau:
DOHC VTEC: Cơ cấu phối khí điều khiển thời điểm gốc độ nâng của xupáp
21

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

nạp và thải bằng điện tử có hai trục cam dẫn động phía trên.
SOHC VTEC: Cơ cấu phối khí điều khiển thời điểm gốc độ nâng của xupáp
nạp bằng điện tử có một trục cam dẫn động phía trên.
* Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối DOHC VTEC:
Ở số vòng quay thấp: Khi hoạt động ở số vòng quay thấp các piston thủy lực
A và B chưa hoạt động và ở vị trí như hình 1 – 16. Các đòn bẩy thứ nhất và thứ
hai hoạt động riêng lẻ, lúc ấy vấu cam trung tâm ở giữa không tham gia vào hoạt
động đóng mở các xupáp ở chế độ này.
VÁÚU CAM DÁÙN ÂÄÜNG ÅÍ TÄÚC ÂÄÜ THÁÚP

1

2

3

4

5

7

6

Hình1-16 Hoạt động DOHC-VTEC ở số vòng quay thấp.
1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy
trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ thấp.
Ở số vòng quay cao: Khi hoạt động ở số vòng quay cao, dưới áp lực của dầu
sẽ đẩy piston A dịch chuyển về bên phải theo hướng mũi tên trên hình. Làm cho
đòn bẩy thứ nhất, thứ hai và đòn bẩy trung gian được nối với nhau thành một
khối chuyển động thống nhất. Tất cả các đòn bẩy di chuyển bởi cam ở tốc độ
cao. Điều đó có nghĩa là các xupáp được điều chỉnh thời điểm và qui luật nâng
khi hoạt động ở tốc độ cao.

22

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

AÏP SUÁÚT DÁÖU

VÁÚU VAM HOAÛT ÂÄÜNG ÅÍ TÄÚC ÂÄÜ CAO

1

2

3

4

5

7

6

Hình 1-17 Hoạt động của DOHC-VTEC ở số vòng quay cao.
1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy
trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ cao.
Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở
tốc độ cao của DOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn
5300 (vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát phải lớn hơn 600C.
* Nguyên lý làm việc cơ cấu phân phối SOHC VTEC:
Ở số vòng quay thấp: Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp đòn bẩy
thứ nhất và thứ hai hoạt động riêng lẻ, không được liên kết với nhau. Lúc này
các piston thủy lực A và B chưa hoạt động và vấu cam ở giữa không tham gia
vào chuyển động đóng mở các xupáp.
1

Hình 1-18 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số

2

3

7

vòng quay thấp.
1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3

-

Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn
bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò
xo;

4

23

5

6

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

Ở số vòng quay cao: Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay cao, piston thuỷ
lực di chuyển theo hướng mũi tên như trên hình 1 – 19. Kết quả là đòn bẩy thứ
nhất, thứ hai và đòn bẩy trung gian được nối cứng với nhau bởi hai pis ton thủy
lực A và B thành một khối và chuyển động thống nhất. Tất cả các đòn bẩy di
chuyển bởi vấu cam trung tâm ở tốc độ cao, điều đó có nghĩa là tất cả các xupáp

nạp được điều chỉnh thời điểm đóng mở và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ
cao.
Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở
tốc độ cao của SOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn
4800 (vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát là 600C.
1

3

2

7

Hình 1-19 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số
vòng quay cao.
1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B;
3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn
bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;

4

6

5

Hệ thống điều khiển: Cơ cấu DOHC – VTEC và SOHC – VTEC được điều
khiển bởi các máy tính kiểm tra liên tục tình trạng và những thay đổi trạng thái
làm việc của động cơ như tải trọng, nhiệt độ nước làm mát, số vòng quay động
cơ, tốc độ của xe. Những tín hiệu này được truyền đến bộ vi xử lí để xử lí các
tín hiệu rồi từ đó điều khiển một cách chính xác hoạt động của cơ cấu phân phối

khí của động cơ dưới mọi điều kiện.
1.5.3. Cơ cấu phân phối khí dùng hệ thống điều khiển xoay cam.
Bên cạnh hãng Toyota và hãng Ford thì hãng HUYNDAI đã 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 CVVT. 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 những năm
24

GVHD:Trần AnhTuấn


Môn: Động cơ đốt trong

gần đây. CVVT là hệ thống điều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ
làm việc của động cơ. CVVT là cụm từ viết tắt từ tiếng anh: Continusly Varaible
Valve Timing (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 CVVT thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện
làm việc của động cơ. Hệ thống CVVT 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.
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, sữa chữa khó khăn,
giá thành cao.

25

GVHD:Trần AnhTuấn