Bài thuyết trình Cơ cấu phối khí Kết cấu tính toán động cơ đốt trong

DA NANG UNIVERSITY
OF TECHNOLOGY
TRANSPORTATION MECHANICAL ENGINEERING

HỌC PHẦN: KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
LỚP 14C4A – NHÓM 14NH17


CƠ CẤU PHỐI KHÍ


I. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM
VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:
• 1.1 Nhiệm vụ:
Điều khiển quá trình thay đổi môi chất công tác trong
động cơ. Cụ thể:
• Thải sạch khí ra khỏi xylanh.
• Nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí mới vào xylanh
động cơ.


I. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM
VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:
• 1.2 Yêu cầu:
 Đảm bảo thải sạch và nạp đầy
 Các xupap phải đóng mở đúng thời điểm quy định
 Độ mở phải lớn để dòng khí dễ lưu thông
 Các xupap phải kín khít để tránh lọt khí trong quá
trình nén và giãn nở.
 Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, chi phí thấp.

I. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM
VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:
• 1.3 Điều kiện làm việc:
 Tải trọng cơ học cao.
 Nhiệt độ cao.
 Tải trọng va đập lớn.
 Chịu ăn mòn hóa học.


I. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, ĐIỀU KIỆN LÀM
VIỆC VÀ PHÂN LOẠI:
• 1.4 Phân loại:
Để đảm bảo nhiệm vụ và yêu cầu, cơ cấu phối khí
được phân thành các loại sau:
 Cơ cấu phối khí dùng cam-xupap.
 Cơ cấu phối khí dùng van trượt.
 Cơ cấu phối khí dùng dung piston đóng mở cửa nạp
và cửa thải.
 Cơ cấu phối khí dùng cửa nạp và xupap thải.


II. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHỐI
KHÍ:
• 1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
Việc thải sạch và nạp đầy môi chất mới được thực
hiện bởi cơ cấu Cam-xupap. Các cách bố trí xupap:
• Cơ cấu phối khí xupap treo.
• Cơ cấu phối khí xupap đặt.
• Cơ cấu phối khí hỗn hợp.

II. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHỐI
KHÍ:
• 1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:

Sơ đồ pha phối khí của động cơ 4 kỳ

• Giai đoạn 1-2: Cả 2 xupap cùng mở,
gọi là khoảng trùng lặp xupap.
• Giai đoạn 2-3: Xupap thải đóng, xupap
nạp mở, giai đoạn hút nhiên liệu vào
xilanh.
• Giai đoạn 3-4: Cả 2 xupap cùng mở,
khoảng trùng lặp xupap.
• Giai đoạn 4-1: Xupap xả mở, xupap
nạp đóng, giai đoạn thải sản phẩm
cháy.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:
a. Xupap treo:


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:
a. Xupap treo:
Ưu điểm:

• Kết cấu buồng đốt gọn do vậy tỉ số nén lớn.
• Khả năng thải khí nhanh, ít gây kích nổ.
Nhược điểm:

• Kết cấu phức tạp, số lượng chi tiết nhiều.
• Khoảng cách truyền động cam dài hoặc dẫn động xupap xa.
• Dễ xảy ra hiện tượng xupap chạm đỉnh piston.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:
b. Xupap đặt:


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.1 Phương pháp bố trí xupap trên đỉnh piston:
b. Xupap đặt:
Ưu điểm:

• Kết cấu dẫn động cam đơn giản, chiều cao máy nhỏ.
• Khoảng cách truyền động cam ngắn.
• Xupap không xảy ra hiện tượng chạm đỉnh piston.
Nhược điểm:

• Thể tích buồng đốt lớn, do vậy tỉ số nén nhỏ.
• Khả năng thải khí cháy chậm và còn sót lại nhiều.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.2 Phương pháp dẫn động trục cam:

a. Dẫn động trục cam bằng đai:
Dùng cho các động cơ có trục cam
đặt ở nắp máy, khoảng cách giữa các trục
lớn.
Đặc điểm:
• Chuyển động êm, ít tiếng ồn.
• Không cần phải bôi trơn.
• Dễ chế tạo, giá thành giảm.
• Phải thay định kỳ dây đai dẫn động.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.2 Phương pháp dẫn động trục cam:
b. Dẫn động trục cam bằng xích:
Dùng trên các động cơ có khoảng
cách giữa hai trục khá lớn, trục cam có thể
đặt ở thân máy hoặc nắp máy.
Đặc điểm:
• Quá trình truyền động gây tiếng ồn.
• Phải bôi trơn thường xuyên cho xích và
bánh xích.
• Phải chăm sóc thường xuyên bộ truyền
động.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.2 Phương pháp dẫn động trục cam:
c. Dẫn động trục cam bằng bánh răng:
Dùng cho những động cơ có
trục cam đặt ở thân máy, khoảng

cách giữa các trục không lớn.
Đặc điểm:
• Quá trình truyền động gây tiếng
ồn.
• Phải bôi trơn thường xuyên cho
bánh răng.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:

Xupap


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
a. Nấm xupap:
Nấm bằng:
Đặc điểm:
• Chế tạo đơn giản
• Có thể dung cho cả xupap nạp và thải.
• Đa số các động cơ thường dung loại
này.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
a. Nấm xupap:
Nấm lồi:

Đặc điểm:
Thường khoét lõm phía trên phần
nấm
Ưu điểm:
• Cải thiện tình trạng lưu thông của
dòng khí thải.
Nhược điểm:
• Khó chế tạo.
• Bề mặt chịu nhiệt lớn.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
a. Nấm xupap:
Đặc điểm:
Nấm lõm:

• Bán kính góc lượn giữa phần
thân xupap và phần nấm rất lớn.
Ưu điểm:
• Cải thiện tình trạng lưu thông của
dòng khí nạp vào xylanh.
• Tăng độ cứng vững cho phần
nấm xupap.
Nhược điểm:
• Khó chế tạo.
• Mặt chịu nhiệt của xupap lớn,
xupap dễ bị quá nóng.

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
b. Thân xupap:
• Nhiệm vụ dẫn hướng xupap, tản
nhiệt cho nấm xupap và chịu lực
nghiêng khi đóng mở.
• Đường kính thân xupap:

dt = (0,16 ÷ 0, 25).d n
• Chiều dài thân xupap (phụ thuộc
cách bố trí xupap) thường thay
đổi trong khoảng.

lt = (2,5 ÷ 3,5).d n


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
c. Đuôi xupap:

Đuôi xupap phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo
• Hình a: Đuôi có mặt côn.
• Hình b: Đuôi có rãnh vòng.
• Hình c: Đuôi có lỗ để lắp chốt (là dạng kết cấu đơn giản nhất).
• Hình d: Đuôi chế tạo bằng thép và được tôi cứng.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
d. Đế xupap:

Nhiệm vụ:

Đế xupap nằm trong khối xylanh (thân
máy) hoặc nắp máy thực hiện nhiệm
vụ đóng mở cửa nạp, cửa xả.
• Đế xupap được hãm trong thân máy
hoặc nắp xylanh (hình a).
• Tính tự hãm của bề mặt côn (hình
b) và kết cấu khóa nòng ống (hình
c).
• Bề mặt tiếp xúc của bề mặt nấm
xupap thường có 3 góc khác nhau
(hình d).


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
e. Ống dẫn hướng xupap:
Nhiệm vụ:
Dẫn hướng thân xupap chuyển động lên xuống và tạo
điều kiện bôi trơn cho thân xupap.
Cấu tạo:
Kết cấu đơn giản, hình trụ rỗng có vát mặt đầu để lắp.
Ống dẫn hướng lắp với thân máy hoặc nắp xylanh có
độ dôi.
a. Ống dẫn hướng hình trụ có mặt vát đầu.
b. Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có độ côn.
c. Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có vai và vát mặt
đầu.

1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.3 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí:
f. Lò xo xupap:
Nhiệm vụ:
• Đóng kín xupap trên đế xupap.
• Đảm bảo xupap chuyển động theo
đúng quy luật.
Cấu tạo:
• Lò xo xupap thường là lò xo trụ, hai
đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa và
đế lò xo. Số vòng lò xo thường là 4-10.
• Lò xo được làm chai cứng bề mặt, sơn
bề mặt, mạ kẽm mạ cát mịn.


1.1 Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ:
1.1.4 Kết cấu trục cam: