Cấu tạo các chi tiết cơ bản của cơ cấu phối khí
1- 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.
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 .
2- 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 (hình 3.4). 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.
Hình minh họa.
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.
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.
3- 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 (xem các hình 3.4 và 3.1- d). 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.
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.
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.
4- Các chi
tiết khác
Đối với các động cơ có xu páp trên
(OHV) 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.
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.
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.
0 nhận xét:
Post a Comment