Cấu tạo các chi tiết cơ bản của cơ cấu phối khí

Hệ thống phân phối khí trong động cơ ô tô bao gồm các xu-páp và một hệ cơ khí điều khiển chúng đóng mở đúng thời điểm. Hệ thống đóng, mở được gọi là trục cam, trục cam có các vấu cam đẩy các xu-páp lên và xuống. Các xu-páp hút và xả cần phải được mở ra đúng thời điểm để lượng không khí nạp vào xilanh nhiều nhất và thải sạch lượng khí cháy trong xilanh ra đường xả. Các xu-páp nạp và thải đều đóng ở kỳ nén và nổ để buồng cháy được bịt kín.

Vui lòng click chuột vào nút play để xem mô phỏng.

Trục cam

Trục được làm bằng thép, cấu tạo bởi các các vấu cam và các cổ trục. Số lượng cam đúng bằng số xu páp, chúng được bố trí sao cho đảm bảo thứ tự nổ của các xi lanh của động cơ. Số cổ trục được tính toán, thiết kế tuỳ theo số lượng xi lanh và cách bố trí các xi lanh, sao cho đảm bảo độ cứng vững cho trục.

Bài viết liên quan:  GM tiết lộ gia đình động cơ Ecotec mới

Biên dạng cam quyết định thời điểm đóng, mở các xu páp, vì vậy nó phải được tính toán sao cho đảm bảo được các pha phối khí của động cơ theo như thiết kế, còn chiều cao của đỉnh cam thì quyết định độ mở của xu páp. Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn cả là các cam có biên dạng đối xứng, nó đảm bảo đóng, mở xu páp một cách êm dịu và dứt khoát.

Thông thường các cam được chế tạo liền với trục. Để giảm ma sát và mài mòn khi làm việc, bề mặt của cam phải được gia công kỹ lưỡng: tôi thấm các bon, thấm ni tơ và mài bóng.

Các cổ của trục cam là vị trí lắp lên các gối đỡ trục, các gối này thường là các ổ trượt .

Dẫn động trục cam

Trên các động cơ đốt trong hiện nay phổ biến 3 phương pháp dẫn động trục cam: bằng bánh răng, bằng dây đai răng và bằng xích. Việc lựa chọn phương pháp dẫn động phụ thuộc vào vị trí bố trí trục cam, loại động cơ và truyền thống của hãng chế tạo. Chẳng hạn, các động cơ diezel công suất lớn thường sử dụng dẫn động bằng bánh răng với các trục cam bố trí dưới (trong thân máy). Các động cơ cỡ nhỏ, đặt trên các xe ôtô con thường sử dụng dẫn động xích hoặc đai răng.

Bài viết liên quan:  Volvo giới thiệu bị túi khí bảo vệ người đi đường

Bánh răng chủ động được lắp ở đầu trục khuỷu của động cơ và truyền động cho bánh răng (hoặc các bánh răng) trên trục cam. Tỷ số truyền của các cặp bánh răng này bằng 2 đối với các động cơ 4 kỳ và bằng 1 đối với các động cơ 2 kỳ. Trong một số trường hợp các bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn, bơm nhiên liệu, bộ chia điện, … cũng ăn khớp với bánh răng dẫn động cam, tạo thành một cụm và thường được bố trí trong một hộp nằm ở phía đầu động cơ. Để đảm bảo độ êm dịu và giảm độ ồn khi làm việc, các bánh răng dẫn động trục cam thường là các bánh răng nghiêng. Khi lắp các bánh răng này cần lưu ý đặt đúng theo dấu đã đánh trên các bánh răng.

Ưu điểm của dẫn động bằng bánh răng là có độ bền và tuổi thọ cao mà kết cấu lại đơn giản, tuy nhiên nó có nhược điểm lớn là ồn. Hiện nay, dẫn động trục cam bằng bánh răng chỉ còn được sử dụng chủ yếu trên các động cơ lớn, còn trên các động cơ ôtô con, nó được thay thế bằng dẫn động đai răng và dẫn động xích.

Bài viết liên quan:  Nissan Rogue thế hệ mới chính thức trình làng

Động cơ có trục cam kiểu SOHC.

Đối với các động cơ có trục cam bố trí trên, ký hiệu OHC (overhead camshaft) và các động cơ có 2 trục cam bố trí trên, ký hiệu DOHC (dual overhead camshaft) thì trục cam nằm trên nắp máy, do vậy dẫn động bằng đai và xích thuận lợi hơn nhiều so với dẫn động bánh răng. Hơn nữa, các dạng dẫn động này làm việc có độ ồn ít hơn nhiều so với dẫn động bánh răng.

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

Dẫn động đai răng được sử dụng ngày càng nhiều trong thời gian gần đây và chiếm số nhiều trên các động cơ ôtô con. Điều này được lý giải bởi các ưu điểm nổi bật của dẫn động đai là: ít ồn hơn cả dẫn động xích, không cần bôi trơn và không đòi hỏi phải điều chỉnh độ căng trong quá trình sử dụng. Hơn nữa, dây đai nhẹ hơn nhiều so với các bánh răng hay xích. Tuy nhiên, để chế tạo được các dây đai đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao thì cần phải có công nghệ cao.

Bài viết liên quan:  So sánh Hyundai Sonata và Kia Optima

Xu páp

Các xu páp được cấu tạo gồm 2 phần: đầu và thân. Đầu xu páp có hình đĩa, mặt làm kín (tỳ lên đế xu páp) được chế tạo vát hình côn (thường có góc nghiêng là 45° ). Đế xu páp nằm trên nắp máy và cũng có mặt vát tương tự. Đế có thể được gia công trực tiếp trên nắp máy (nếu nắp máy đúc bằng gang) hoặc chế tạo thành chi tiết rời rồi ép vào nắp máy. Các mặt tỳ của xu páp và đế phải được mài rà với nhau kỹ lưỡng trước khi lắp để đảm bảo độ kín. Thân xu páp di chuyển trong ống dẫn hướng, ống này thường được chế tạo độc lập sau đó ép vào nắp máy.

Nó vừa có nhiệm vụ dẫn hướng vừa làm kín. Do vậy, phần thân xu páp trượt trong ống phải được gia công với độ chính xác và độ bóng cao. Đuôi của xu páp thường là nơi bố trí chi tiết hãm. Kết cấu của khoá hãm tương đối đa dạng, nhưng phổ biến hơn cả là loại khoá hãm 2 nửa: mặt ngoài côn, mặt trong trụ và có gờ ăn vào rãnh tiện trên đuôi xu páp. Khoá này chặn đĩa đỡ phía trên của lò xo, nhờ nó mà lực đẩy của lò xo được truyền sang thân xu páp, đảm bảo cho mặt tỳ của xu páp luôn tỳ chặt lên đế, nghĩa là đảm bảo độ kín cho buồng đốt khi xu páp ở trạng thái đóng.

Bài viết liên quan:  Dầu nhớt – Người bạn đồng hành của động cơ

Trong quá trình làm việc của động cơ, xu páp xả phải chịu nhiệt độ rất cao do luồng khí cháy đi qua nó ở kỳ xả. Vì vậy, xu páp xả thường được chế tạo bằng thép hợp kim chịu nhiệt, còn xu páp hút được chế tạo bằng thép crôm. Đôi khi phần đầu và thân của xu páp được chế tạo rời từ các loại vật liệu khác nhau và ghép lại với nhau bằng mối hàn. Trong một số trường hợp, thân và đầu xu páp được làm rỗng, trong đó chứa các loại muối nóng chảy hay natri kim loại (nóng chảy ở nhiệt độ 97° C). Khi gặp nhiệt độ cao, các chất này nóng chảy, làm tăng khả năng điều hoà nhiệt độ trên toàn thân xu páp (dẫn nhiệt nhanh từ vùng nóng sang vùng nhiệt độ thấp hơn) và làm giảm nhiệt độ cho khu vực chịu nhiệt cao của xu páp.

Bài viết liên quan:  Subaru ra mắt Ascent - đối thủ mới của Toyota Highlander

Lò xo xu páp có nhiệm vụ ép chặt mặt tỳ của xu páp lên đế của nó để đảm bảo giữ cho xu páp luôn đóng kín. Để định vị cho xu páp nằm chính xác trên đế của nó, trong nhiều trường hợp, người ta sử dụng 2 lò xo lồng vào nhau và có hướng xoắn ngược nhau.

Các chi tiết khác

Đối với các động cơ có xu páp trên (OHC) và trục cam đặt dưới thì các cam điều khiển các xu páp đóng mở theo đúng pha phối khí nhờ một hệ thống dẫn động cơ khí bao gồm con đội, đũa đẩy và đòn mở .

Con đội thường có dạng cốc hình trụ, mặt dưới của nó tỳ lên vấu cam, còn trong cốc chứa đầu dưới của đũa đẩy. Phía dưới của con đội có thể lắp con lăn hoặc có dạng hình nấm để giảm ma sát tiếp xúc trong quá trình làm việc.

Bài viết liên quan:  Hình dáng xe quyết định điều gì?

 

Mô phỏng hệ thống phối khí dùng đũa đẩy.

Đũa đẩy có dạng đũa, làm bằng thép đặc hoặc rỗng, các đầu của nó có các mặt cầu để tỳ lên con đội (đầu dưới) hay đế của vít chỉnh ở đầu đòn mở (đầu trên). Các đầu tỳ này được tôi thấm các bon để đảm bảo độ bền chống mài mòn trong quá trình làm việc.

Đòn mở có dạng đòn quay quanh một trục với 2 nửa đòn có độ dài không bằng nhau. Các đòn được chế tạo từ thép bằng công nghệ dập, chúng được lắp lên trục của giàn xu páp thông qua các bạc bằng đồng. Đầu dài của đòn mở có mặt cầu để tỳ lên đuôi của xu páp.

Đối với các động cơ có trục cam đặt ở trên nắp máy (OHC và DOHC) thì cơ cấu phối khí không có đũa đẩy, các cam có thể tác động trực tiếp lên các xu páp hoặc thông qua các đòn mở đặc biệt.

Bài viết liên quan:  Lốp ôtô tự bơm

Trên một số động cơ của ôtô du lịch hiện đại, người ta sử dụng con đội thuỷ lực với mục đích đảm bảo cho đầu dài đòn mở luôn tỳ sát vào đuôi của xu páp (không có khe hở nhiệt), nhờ nó mà trong quá trình sử dụng không cần phải điều chỉnh xu páp. Hơn nữa con đội thuỷ lực giúp cho cơ cấu làm việc êm dịu và ít ồn hơn.

Theo oto-hui

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *