Tài liệu Khảo sát hệ thống phân phối khí động cơ mitsubishi 4dq50

Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel. MỤC LỤ 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 2.6.1. Công dụng...................................................................................................23 2.6.2. Điều kiện làm việc.......................................................................................23 2.6.3. Vật liệu chế tạo...........................................................................................23 SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel. 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. 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. Đ ó 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. SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 3 Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel. 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. 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 d ụng phương án này cho các loại động cơ xăng có tỉ số nén thấp (<7,5) và số vòng quay không cao lắm. Hình 1.3. hệ thống phân phối khí dùng xupap đặt 1. xupap 5. bulong điều chỉnh 9.bánh răng trục cam 2. ống dẫn hướng 6. Đai ốc điều chỉnh 10. Bánh răng trục cơ 3. lò xo 7. Con đội 4. 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 4. Cò mổ thứ nhất 7. Cam thứ hai. 2. Piston đồng bộ 5. Cò mổ thứ hai 3. Piston chặn 6. Cam thứ nhất  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 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.  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 45 0 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 400 0C và xupap xả phải chịu nhiệt độ 500 – 800 0C. 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 pi ston. 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/m 2 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 0C 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 96.3 97.4 Ø5.5 3 Ø 27.8 XUPAÏP NAÛ P 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 = 45 0. 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 c ứng 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