ĐỀ tài KHẢO sát hệ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ XE CAMRY 20

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT HỆ THỐNG
PHÂN PHỐI KHÍ XE CAMRY 2017

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu
Sinh viên thực hiện: Đinh Văn Hiếu
Mã sinh viên: 1711504210212
Lớp: 17OTO2

Đà Nẵng, ngày 18, tháng 01, năm 2021


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

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 khơng 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 ơtơ trong và
ngồi 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...


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Chương 1. 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:
Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện q trình thay đổi khí trong

động cơ. Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc khơng 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 khơng khí sạch và nhiên liệu được cấp
vào xilanh động cơ ứng với các thời điểm xác định.
1.1.2. Yêu cầu:
Các cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo nạp đầy và thải sạch, muốn vậy xupáp cần mở sớm và đóng muộn
tùy theo kết cấu của từng loại động cơ.
Đảm bảo đóng kín buồng cháy của động cơ trong các kỳ nén và nổ.
Đóng mở đúng thời gian quy định.
Độ mở lớn để dịng khí dễ lưu thơng.
Làm việc êm dịu, ít mòn.
Dễ điều chỉnh, sữa chữa và giá thành chế tạo rẻ.
1.1.3. Phân loại:
Trong động cơ đốt trong thường sử dụng các 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. Gồm cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp đặt và
xupáp treo.
Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu tuy có nhiều ưu điểm như
có thể đảm bảo tiết diện lưu thơng lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng loại này có
kết cấu khá phức tạp, giá thành cao nên rất ít được dùng.
Cơ cấu phối khí hỗn hợp: Là loại cơ cấu vừa có xu páp vừa có van trượt.
Trong cơ cấu phân phối khí hỗn hợp, pittơng có tác dụng như một van trượt để đóng
mở cửa nạp, cịn cửa xả được đóng mở bằng xu páp.
1.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ:


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Trong động cơ hai kỳ, q trình nạp đầy mơi chất mới vào xilanh động cơ chỉ
chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu. Q trình thải trong động cơ hai
kỳ chủ yếu dùng khơng khí qt có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sản vật
cháy ra ngồi. Ở q trình này sẽ xảy ra sự hịa trộn giữa khơng khí qt với sản vật
cháy, đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanh khơng có khí qt tới. Chất
lượng các q 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 hai kỳ phân thành hai
loại: - Quét vòng
- Quét thẳng
1.2.1. Hệ thống quét vòng
Là hệ thống quét và thải vận hành theo nguyên lý dòng khơng khí qt đi
đường vịng lúc đầu từ phía dưới men theo thành xilanh đi lên, tới nắp xilanh dịng
khí quay đổi chiều 180o và đi xuống ngược với chiều cũ. Các của thải và cửa quét
của hệ thống đều đặt ở phần dưới của xilanh và việc đóng, mở các của này đều do
piston đảm nhiệm.
- Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:
Được sử dụng chủ yếu trên động cơ hai kỳ cỡ nhỏ.
Đặc điểm: Dùng cácte làm máy nén khí để tạo ra khơng khí quét. Cửa quét
thường đặt xiên lên hoặc đỉnh piston có kết cấu đặc biệt để dẫn hướng dịng khơng
khí qt 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 dịng khơng khí qt 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 cơng tác của động
cơ và áp suất khơng khí qt lớn.
- Hệ thống qt vịng 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.
1.2.2. Hệ thống quét thẳng :


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Đặc điểm: Dịng khí qt đi theo đường thẳng từ dưới lên, vì vậy hành trình
của nó trong xi lanh chỉ bằng một nữa so với quét vòng. Các cơ cấu quét và thải của
hệ thống quét thẳng được đặt ở hai đầu xi lanh. Điều khiển đóng mở của khí là do
piston hoặc xu páp dùng trục cam.
Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho q trình nạp hoàn thiện hơn. Cửa
quét đặt theo hướng tiếp tuyến nên dịng khơng khí qt đi vào xilanh tạo thành một
vận động xốy do đó q trình hình thành hỗn hợp khí và q trình cháy xảy ra tốt
hơn, đồng thời làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức cản trong q trình
qt khí.

Hình 1.1 Các phương án qt thải của động cơ hai kỳ
a) Qt vịng: cửa khí đặt ngang theo hướng song song
b) Qt vịng: cửa khí đặt ngang theo hướng lệch tâm
c) Quét thẳng
d) Quét thẳng qua của xả dùng piston đối đỉnh
1. Cửa quét; 2. Cửa xả; 3. Piston; 4. Xupáp xả
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 mơi 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. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam:
Trục cam thường được đặt trong hộp trục khuỷu hoặc trên nắp máy.
Dẫn động bằng bộ truyền đai: Bộ truyền đai thường được sử dụng khi trục
cam được đặt phía trên nắp máy và phổ biến ở các dòng xe du lịch, xe tải nhỏ. Ưu
điểm của dẫn động đai là làm việc êm dịu, không cần bôi trơn. Dây đai có giá thành
thấp, nhẹ hơn nhiều so với các bánh răng hay xích. Tuy nhiên, tuổi thọ và độ bền
của dây đai thấp hơn so với bộ truyền bánh răng và bộ truyền xích nên cần thay mới
sau một thời gian sử dụng.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Dẫn động bằng bộ truyền xích: Được sử dụng để dẫn động cho trục cam ở nắp
máy hoặc trong thân máy. Ưu điểm của bộ truyền xích là kết cấu gọn nhẹ và truyền
động dễ dàng ở khoảng cách trục lớn. Nhưng nhược điểm của nó là dễ bị rung động
khi thay đổi tải và gây ra tiếng ồn. Giá thành khá cao, làm việc lâu dài thường dẫn
đến hiện tượng rão do mịn con lăn, chốt xích dẫn đến phải thay mới bộ truyền. Q
trình làm việc bộ truyền xích cần được bôi trơn và sử dụng bộ phận dẫn hướng,
giảm chấn.
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 nhiên, khi khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu lớn thì phương án
này phải dùng thêm nhiều bánh răng trung gian. Cơ cấu dẫn động trở nên cồng
kềnh, khi làm việc thường có tiếng ồn.

a)
b)
c)
Hình 1. Các phương án dẫn động trục cam

a) Dẫn động trục cam bằng bánh răng côn;
b) Dẫn động trục cam bằng bánh răng trung gian;
c) Dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích
1.3.2. Phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp
a) 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


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

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: chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu của nắp xilanh đơn giản, dẫn
động xupáp cũng dễ dàng.
Nhược điểm: là buồng cháy khơng gọn, có dung tích lớn. Đường nạp, thải
được bố trí trên thân máy nên việc đúc và gia cơng thân máy phức tạp. Đường thải,
nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn.
b) Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:
Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thơng qua con đội, đũa
đẩy, địn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupáp.
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 dịng khí
lưu thơng thanh thốt hơn, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lý nên có thể tăng

được tiết diện lưu thơng của dịng khí.
Nhược điểm: 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 cơng.
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…


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

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 địn
bẫy;6 – Đòn bẫy; 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 địn
bẩy, hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Hình 1-4 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 địn 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 thơng 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 điểm và nhược điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt
và treo thấy rằng: 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.
1.4. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí cổ điển:
1.4.1. Trục cam:
Trục cam dùng để dẫn động xu páp làm việc đúng các pha phối khí theo thứ tự
làm việc của các xilanh một cách chính xác và kịp thời.

Hình 1-6 Kết cấu trục cam.
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 cịn 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


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

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 cịn 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 mịn như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm.
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 cơng suất lớn và một số động cơ có trục cam đặt trên nắp
xilanh.
+ Ổ chặn dọc trục cam: 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. Cịn 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 khơng 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
cơn.

Hình 1-7 Kết cấu đầu trục cam.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

1 – Vỏ máy; 2 – Bulơng hãm bích; 3 – Bích chắn; 4 – Trục cam;
5 – Vịng 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:
Con đội là chi tiết trung gian biến chuyển động quay trịn của cam phân phối khí
thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của đũa đẩy(xu páp) để điều khiển xu páp

đóng mở cửa nạp,cửa xả cho động cơ.
Con đội là bộ phận tựa trên vấu cam, nó hoạt động trong một đường dẫn hướng
và chịu lực nghiêng do cam phối khí gây ra, chịu ma sát, mịn trong q trình dẫn
động chuyển động cho xu páp.
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 chia làm 3 loại chính sau:
+ 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, con đội được khoét rỗng để lắp với đũa đẩy.
Phần đường kính (rỗng) phía trong tiếp xúc với đầu đũa đẩy thường có đường kính
lớn hơn đường kính của đầu đũa đẩy khoảng 0,2 - 0,3mm. Sở dĩ làm như vậy là để
tránh hiện tượng mòn vẹt mặt con đội (hoặc mặt cam) khi đường tâm con đội khơng
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, trên đầu có vít điều chỉnh khe hở nhiệt.
Con đội hình trụ có kích thướcthân vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc. Mặt tiếp
xúc với cam của con đội hình nấm và hình trụ thường không phải là mặt phẳng mà
là mặt cầu có bán kính khá lớn R = 500 - 1000mm.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

a)

b)
Hình 1.6. Con đội hình nấm và hình trụ
a) Con đội hình nấm; b) Con đội hình trụ

+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lị xo chặn, chốt và con lăn. Lị xo chặn có tác
dụng khơng cho con đội xoay. Ngồi ra, cịn có bulơng bắt trong thân máy để con
đội hoạt động đúng hướng.
Con đội con lăn thường dùng với dạng cam tiếp tuyến và cam lõm. Do con đội
tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn nên ma sát giữa con đội với cam là ma sát lăn.

Hình 1.7. 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 khơng cịn tồn tại khe hở nhiệt.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Con đội thủy lực cịn 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 nên khả năng rị rỉ dầu ít đi, do đó
xupáp mở sớm hơn khi chạy với tốc độ này, do đó quá trình nạp của động cơ được
thuận lợi hơn.
Dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực cần phải rất sạch và độ nhớt ổn
định, ít thay đổi.
1.4.3. Đũa đẩy:
Nhiệm vụ: Đủa 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 địn bẩy.

Hình 1. 10 Các dạng đũa đẩy
Kết cấu: Đủa 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, đủa 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). Đơi khi cả hai đầu tiếp xúc của đủa đẩy đều là hình cầu.
Vật liệu chế tạo: Đủa đẩy thường làm bằng thép cácbon thành phần trung bình,
đầu tiếp xúc làm bằng thép cácbon thành phần cácbon thấp, hàn gắn với đủa đẩy rồi
tôi đạt độ cứng HRC 50 ¿ 60.
1.4.4. Cò mổ:


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Nhiệm vụ: Là chi tiết trong cơ cấu phân phối khí xu páp treo dùng để truyền lực
trung gian từ đũa đẩy hoặc trục cam đến xupáp, giúp xupáp đóng mở 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 đi xupáp
thường có mặt tiếp xúc hình trụ được tơi cứng. Nhưng cũng có khi dùng vít để khi
mịn thay thế được dễ dàng.

Hình 1-11 Kết cấu cị mổ.
1. Vít điều chỉnh; 2. Cị mổ; 3. Giá đỡ trục cị mổ; 4. Bạc lót; 5. Truc cị mổ
Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên địn bẩy được bơi trơn bằng dầu nhờn
chứa trong phần rỗng của trục. Ngồi ra trên địn bẩy người ta cịn khoan lỗ để dẫn
dầu đến bơi trơn mặt tiếp xúc với đuôi xupáp và mặt tiếp xúc của vít điều chỉnh.
Vât liệu chế tạo: Cị mổ thường làm bằng thép rèn (Dập định hình ),có loại đúc
bằng gang hợp kim.
1.4.5. Xupáp:
Nhiệm vụ của xupáp : Dùng để đóng mở của hút và cửa xả theo thứ tự các kỳ
làm việc của động cơ. Xupáp hoạt động được theo chiều thẳng đứng nhờ vào ống
dẫn hướng xupáp.

Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

a)

b)
c)
d)
Hình 1-12 Kết cấu xupáp.
a) - Nấm bằng; b) – Nấm lõm; c) – Nấm lồi; d) – Xupáp rỗng.
Kết cấu xupáp được chia làm 3 phần: Phần nấm, phần thân và phần đuôi.
Nấm xupáp: Mặt làm việc quan trọng của nấm xupáp là mặt cơn, có độ cơn α từ
15 – 45o. Góc α càng nhỏ tiết diện lưu thơng càng lớn, tuy nhiên khi α nhỏ, mặt
nấm càng mỏng, độ vững của mặt nấm càng kém nên dễ bị cơng vênh, tiếp xúc
khơng kín thít với đế xupáp.
Thân xupáp có nhiện vụ dẫn hướng xupáp. Để tránh hiện tượng xu páp mắc kẹt
trong ống dẫn hướng khi bị đốt nóng, đường kính của thân xu páp ở phần nối tiếp
với nấm xu páp thường làm nhỏ đi một ít hoặc khoét rộng lỗ của ống dẫn hướng ở
phần này.
Đuôi xu páp phải có kết cấu để lắp đĩa lị xo xu páp. Thơng thường đi xu páp
có rãnh vịng hoặc rãnh cơn để lắp móng hãm.
o

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)
c)
Hình 1-13 Kết cấu đế xupáp.

a) - Đế có mặt ngồi dạng hình trụ; b) - Đế mặt ngồi hình côn;
c) - Đế lắp vào nắp xilanh bằng ren; d) - Đế ép khi bị lỏng ra; e) - Đế có ren.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Đế có mặt ngồi là mặt trụ có tiện rãnh để khi ép kim loại biến dạng vào rãnh
giữ chắc đế xupáp. Có khi mặt ngồi là mặt cơn. Loại này có khi khơng 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 cịn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kim đồng thanh
nhơm

a)

b)

Hình 1-14 Kết cấu ống dẫn hướng.
a) Ống dẫn hướng hình trụ; b) Ống dẫn hướng hình trụ có vai.
1.4.7. Lị xo xupáp:
Lị xo xupáp có nhiệm vụ giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp khơng cho
khí nén trong buồng đốt bị lọt ra ngồi. Lị 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.

Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ở
ngồi. Mỗi lị 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 lị xo
kín hay lị xo tác động kép. Nó đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao.

a)

b)

c)

Hình 1-15 Kết cấu lò xo xupáp.
a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lị xo hình cơn.
Do lị 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, nền khoa học và công nghệ đang phát triển rất mạnh mẽ.
Các hãng sản xuất ôtô như Honda, Toyota, Huyndai, Audi… đã nghiên cứu thành
công và cho ra đời nhiều hệ thống có những tính năng hiện đại vượt trội. 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 thay đổi được góc phân phối khí
phù hợp với từng dãi tốc độ của động cơ. Điều này đã tạo điều kiện cho động cơ
phát huy được hết công suất ở những dải tốc độ khác nhau. Ngoài ra, khi động cơ
đang làm việc giảm một lượng lớn khí độc hại phát thái ra môi trường, tiết kiệm
một lượng lớn nhiên liệu so với những động cơ cổ điển. Tuy các biện pháp cải tiến
của các hãng sản xuất ô tô 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 tốn lý thuyết lý tưởng. Dưới
đây là một số hệ thống phân phối khí hiện đại đang được sử dụng trên các động cơ
ngày nay:
1.5.1. Hệ thống phân phối khí 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.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

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 góc độ nâng của xupáp nạp
và thải bằng điện tử có hai trục cam dẫn động phía trên.
SOHC VTEC: Cơ cấu phối khí điều khiển thời điểm góc 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 – 17. Các đòn bẩy thứ nhất và thứ hai
hoạt động riêng lẻ, lúc ấy vấu cam trung tâm ở giữa khơng tham gia vào hoạt động
đóng mở các xupáp ở chế độ này.
VÁÚ
U CAM DÁÙ
N ÂÄÜ
NG ÅÍTÄÚ

C ÂÄÜTHÁÚ
P

1

2

3

4

5

6

7

Hình1-17 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.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

ẠP SÚ
T DÁƯ
U

VÁÚ
U VAM HOẢ
T ÂÄÜ
NG ÅÍTÄÚ
C ÂÄÜ
CAO

1

2

3

4

6

5

7

Hình 1-18 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 khơng tham gia vào chuyển
động đóng mở các xupáp.
1

4

2

5

3

7

6

Hình 1-19: Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vịng quay thấp.
1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;
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 địn 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

4

2

5

3

7

6

Hình 1-20 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;
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.

1.5.2 Hệ thống phân phối khí MIVEC của hãng Mitsubishi:


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Vào năm 1992 MIVEC được Mitsubishi giới thiệu lần đầu tiên. Thế hệ công
nghệ này ra đời với tên gọi “Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic
Control”
Van điều khiển
dầu

Cảm biến vị
trí trục cam

Cảm biến vị
trí trục khuỷu
Bộ chấp
hành trục
cam xả
Bộ chấp
hành trục
cam hút

Hình Cấu trúc hệ thống VIMEC
 Cấu tạo
- Hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Hình 3.42 Cấu tạo bánh răng VVT và van điều khiển dầu
- Bánh răng đai

Bánh răng VVT

Hình 3.43 Cấu tạo bánh răng đai
- Van điều khiển dầu (OCV)


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Hình 3.44 Cấu tạo van điều khiển dầu OCV

3.7.3 Nguyên lý hoạt động
Van điều khiển dầu

CKP
MAP

ECU

Hướng góc làm trễ

Hướng di
chuyển ti van
Ti van

TP
Đường hồi

CMP

Từ bơm
Đường hồi

Hướng góc làm sớm
Tới khoang làm trễ
Tới khoang làm sớm

Lị xo
Hình 3.45 Hệ thống điều khiển
ECU động cơ xác định tình trạng của động cơ bằng sự phản hồi từ các tín
hiệu cảm biến, gởi tín hiệu nhiệm vụ đến van điều khiển cung cấp dầu cho sự phản
hồi của tình trạng động cơ và điều khiển vị trí của van ống. Khi động cơ dừng lại,
van ống sẽ đặt góc trễ lớn nhất nhờ áp suất thủy lực. Van điều khiển cung cấp dầu
phân phối áp suất thủy lực để làm chậm lại hoặc đẩy nhanh góc cháy, hoặc thay đổi
liên tục pha phối khí của trục cam hút trong từng giai đoạn từ góc sớm đến góc trễ.
 Điều khiển thơng tin phản hồi
ECU động cơ nhận biết các tín hiệu cảm biến khác nhau và tính tốn cân
chỉnh thích hợp nhất cho tình trạng hoạt động, và chỉ đạo van điều khiển cung cấp


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

dầu. Việc thời điểm đóng mở thực sự được nhận biết từ tín hiệu cảm biến vị trí trục
cam nạp, và điều khiển thông tin phản hồi cho phù hợp với mục đích điều chỉnh thời
điểm đóng mở xupap.
 Góc quay sớm
Van điều khiển cung cấp dầu qua van ống làm tăng sớm góc quay nhờ một
tín hiệu điều khiển góc quay từ ECU động cơ. Áp suất thủy lực từ thân máy được

cung cấp cho buồng bánh răng góc quay sớm, cánh rơto di chuyển về phía góc quay
sớm, và góc quay của trục cam hút tăng.

Hình 3.46 Góc quay sớm
 Góc quay trễ
Dầu từ van điều khiển qua van ống điều khiển sẽ đi vào trong buồng hướng
góc trễ nhờ một tín hiệu điều khiển góc quay từ ECU động cơ. Áp suất thủy lực từ
thân máy được đặt vào buồng hướng góc trễ bánh răng V.V.T, cánh rơto di chuyển
về phía góc quay trễ, và góc quay của trục cam hút bị giảm lại.


Khảo sát hệ thống phân phối khí xe Camry 2017

Hình 3.47 Góc quay trễ

 Khi trục cam ở vị trí giữ
Khi mà góc pha thực tế đạt đến góc pha đích, góc buồng góc quay sớm và
góc buồng quay trễ với áp suất thủy lực được duy trì, như góc pha của trục cam nạp.
Khi điều này xảy ra, dầu được van điều khiển cung cấp điều khiển sao cho góc pha
thực tế giống như góc pha đích (góc pha lý thuyết).

Hình 3.48 Vị trí giữ
3.5.6 Ưu điểm của MIVEC