Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Cơ cấu phân phối khí điều khiển điện tử được biên soạn nhằm giúp các bạn nắm được những kiến thức về: . giới thiệu chung về cơ cấu phân phối khí trên động cơ đốt trong, cơ cấu phân phối khí thông minh, hệ thống phân phối khí Vtec của honda. Chúng tôi hy vọng,bài giảng này sẽ là một tài liệu quý giúp ích cho các bạn sinh viên,thầy cô giáo chuyên nghành kỹ thuật
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUANG TRUNG BÀI GIẢNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Đà Nẵng - 2013 1 Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1. Cụng dụng và phân loại 1.1.1. Công dụng Cơ cấu phân phối khí trên động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa hòa khí (đối với động cơ xăng) hay không khí (đối với động cơ dầu) vào xylanh động cơ và thải khí cháy ra ngoài đúng lúc, đúng thì và đúng thứ tự nổ của động cơ. 1.1.2. Phân loại: Trên động cơ đốt trong dùng các loại cơ cấu phân phối khí sau: 1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap: Dùng xupap đóng mở cửa nạp và xả. Có 2 loại: + Cơ cấu dùng xupap đặt + Cơ cấu dùng xupap treo 2 1: bánh răng cam; 2: mấu cam; 3: bạc lót; 4:xupap;5: ống dẫn hướng ; 6: đũa đẩy; 7: cò mổ; 8: đĩa chặn lò xo 2. Cơ cấu phối khí kiểu van trượt: Đa số sử dụng trên động cơ 2 kỳ, piston đóng vai trị như một van trượt điều khiển đóng mở cửa nạp và cửa thải 3 3. Cơ cấu phân phối khí kiểu phối hợp: Kết hợp 2 kiểu trên, vừa có xupap, vừa có van trượt thường được sử dụng trên động cơ Diesel 2 kỳ, động cơ 2 kỳ quét thẳng. 1.2. Yêu cầu - Đóng mở xupap đúng thời gian quy định và đảm bảo độ kín khít - Độ mở đủ lớn để dòng khí lưu thông - Làm việc êm dịu, tuồi thọ và độ tin cậy cao - Thuận tiện trong việc bảo dưỡng, sửa chữa động cơ và giá thành chế tạo hợp lý 1.3. Các phương án bố trí xupap và dẫn động cơ cấu phối khí Các động cơ đốt trong dùng cơ cấu phối khí kiểu xupap hiện nay đều bố trí xupap theo hai cách: Bố trí xupap đặt và bố trí xupap treo. 1. Bố trí xupap đặt: Cơ cấu phân phối khí loại xupap đặt có xupap đặt bên hông động cơ, cơ cấu gồm các bộ phận sau: trục cam, con đội, đế tựa, lị xo, bạc dẫn hướng, xupap, vít điều chỉnh và cơ cấu truyền động. 4 Cơ cấu phối khí dùng xupap đặt thường dùng trên động cơ xăng có tỷ số nén thấp và số vòng quay không lớn * Ưu điểm: - Giảm được chiều cao động cơ - Kết cấu nắp xylanh đơn giản và dẫn động xupap cũng dễ dàng. * Nhược điểm: - Buồng đốt lớn - Diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém ( tiêu hao nhiên liệu, giảm hệ số nạp,…) 2. Bố trí xupap treo: Có hai phương pháp dẫn động xupap: - Kiểu OHV: Trục cam bố trí trên thân my. - Kiểu OHC: Trục cam bố trí trên nắp my. * Kiểu OHV (overhead valve) 1: Bánh răng cam; 2: mấu cam; 3: bạc lót; 4:xupap; 5: ống dẫn hướng; 6: đũa đẩy; 7: cò mổ; 8: đĩa chặn lò xo; 9: lò xo; 10: cổ trục cam. * Kiểu OHC (overhead camshaft) 5 . * Ưu điểm: - Buồng cháy gọn - Diện tích bề mặt truyền nhiệt nhỏ nên làm giảm tổn thất nhiệt - Đối với động cơ xăng khi dùng cơ cấu này có thể tăng tỷ số nén từ 0.5 – 2 so với xupap đặt - Đường nạp và đường thải thoáng, tăng được hệ số nạp. * Nhược điểm: - Dẫn động xupap phức tạp, làm tăng chiều cao động cơ - Làm cho kết cấu nắp máy phức tạp, gây khó khăn cho việc gia cơng chế tạo - Diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém (tiêu hao nhiên liệu, giảm hệ số nạp,…) 3. Dẫn động xupap 6 Trục cam có thể bố trí trên nắp máy hoặc ở hộp trục khuỷu để dẫn động trực tiếp hay gián tiếp xupap. Số trục cam trên nắp máy có thể là một hoặc hai trục cam. 4. Phương án dẫn động trục cam a. Dẫn động trục cam bằng bánh răng * Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản - Truyền động êm và bền do sử dụng bánh răng nghiêng * Nhược điểm: Khi khoảng cách giữa trục cam và trục khuỷu lớn phải dùng thêm các bánh răng trung gian, điều này làm cồng kềnh và phức tạp. b. Dẫn động bằng xích: Khi trục khuỷu v trục cam đặt xa nhau. * Ưu điểm: Dùng cho các trục có khoảng cách lớn * Nhược điểm: - Giá thành xích cao hơn so với bánh răng - Gây tiếng ồn khi làm việc - Dễ bị sai lệch pha phối khí - Để cho xích luôn được căng phải dùng cơ cấu căng xích. c. Dẫn động trục cam bằng trục: Khi trục cam và trục khuỷu đặt xa nhau thì có thể dùng trục trung gian để dẫn động d. Dẫn động trục cam bằng đai răng: 7 Đa số các động cơ hiện nay sử dụng cách này. Ưu điểm lớn nhất của cơ cấu này là truyền động êm dịu, đai có tuổi thọ lớn không cần bảo dưỡng, giá thành thấp hơn xích. 1.4. Kết cấu các chi tiết chính của cấu phân phối khí 1.4.1. Xupap a. Công dụng, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo * Công dụng: Xupap có nhiệm vụ đóng và mở các lổ nạp và thải theo đúng thời điểm làm việc của động cơ * Điều kiện làm việc: Chịu nén, kéo do tác dụng của áp suất môi chất trong buồng cháy, lực kéo của lò xo và lực mở của đòn mở hoặc cam; đồng thời chịu ăn mòn của khí cháy và mài mòn. * Vật liệu chế tạo: Thép hợp kim Mỗi xylanh động cơ có ít nhất hai xupap, một xupap nạp dùng mở cửa nạp và một xupap thải dùng mở cửa thải. 8 b. Cấu tạo: Xupap được chia làm 3 phần: nấm, thân và đuôi xupap. Nấm xupap dạng hình nón cụt, bề mặt xupap dùng để làm kín. Góc nghiêng xupap là 45 0 , đôi khi 30 0 hoặc 60 0 . khi góc nghiên càng bé thì tiết diện mở càng lớn nhưng độ cứng vững của xupap càng giảm. Đường kính nấm xupap nạp thường lớn hơn xupap thải. Thân xupap chuyển động trong ống dẫn hướng, thân xupap có dạng hình trụ, khe hở lắp ghép giữ xupap và ống dẫn hướng phải lớn. Để đảm bảo sự chuyển động chính xác của xupap và ngăn ngừa nhớt vào buồng đốt, cũng như khí cháy vào buồng đốt làm hỏng dầu bôi trơn. 9 Đuôi xupap nhận lực tác động từ cò mổ hoặc con đội, ngoài ra nó còn dùng để giữ lò xo xupap. 1.4.2. Đế xupáp: Đế xupap được ép chặt vào nắp máy, khi xupap đóng bề mặt của nấm xupap ép chặt vào bề mặt của đế để làm kín. Đế xupap còn có tác dụng truyền nhiệt từ đầu xupap ra nắp máy. Góc lệch của đế xupap được chế tạo lệch so với bề mặt xupap từ ½ đến 1 o . Vết tiếp xúc giữa bệ và bề mặt xupap từ 1,2 đến 1,3 mm. Có loại đế xupap là một chi tiết rời được lắp chặt vào nắp máy (loại này được sử dụng phổ biến hiện nay) và có loại được đúc liền với nắp máy. 10 [...]... hướng cây xupap Cấu tạo: 13 Chương 2 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH 2.1 Pha phân phối khí Động cơ H6 của Porsche được áp dụng công nghệ điều khiển pha phối khí thông minh để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, nồng độ khí thải và tăng khả năng tăng tốc của xe Chức năng chính của cơ cấu phối khí (CCPK) là điều khiển quá trình nạp đầy hỗn hợp (hoặc không khí mới) vào xy-lanh và thải sạch khí thải ra khỏi... (solenoid valves) Có hai van điện từ nằm ở hộp điều khiển để cung cấp dầu trực tiếp cho hai bộ điều khiển theo tin hiệu điều khiển từ bộ điều khiển điện tử của động cơ Van N205 điều khiển dầu cung cấp cho bộ điều khiển cam nạp và van N318 điều khiển dầu cung cấp cho bộ điều khiển cam thải 19 Hoạt động của hệ thống thể hiện ở hình sau đây: 20 21 Chương 3 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ VTEC CỦA HONDA 3.1 Introduction... cơ thông thường, lượng khí cacbondioxit được giảm xuống nhờ hỗn hợp cháy hoàn toàn, giảm lượng khí độc (CO2, NO, HC) thải ra môi trường 2.4 Cấu tạo cơ bản hệ thống thay đổi pha phân phối khí thông minh a) Bộ điều khiển (fluted variator) Bộ điều khiển để điều chỉnh trục cam nạp được lắp đặt trực tiếp trên đầu trục cam Nó điều chỉnh trục cam nạp theo tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử của động cơ Bộ điều. .. động cơ Bộ điều khiển để điều chỉnh trục cam xả được lắp trực tiếp trên đầu trục cam xả Nó điều chỉnh trục cam xả theo tín hiệu từ bộ điều khiển động cơ Cả hai bộ điều khiển là thủy lực hoạt động và được kết nối với hệ thống dầu động cơ thông qua các hộp điều khiển điện tử 18 b) Hộp điều khiển (control housing) Hộp điều khiển được gắn trên nắp máy nó chứa cả các đường dầu và bộ điều khiển c) Van diện... của Nissan) Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu cam phù hợp Cơ cấu loại này thường được kết hợp với các van điều khiển và bộ chấp hành thủy lực để xoay trục cam trong một phạm vi nhất định so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến và tín hiệu điều khiển từ ECU d) Hệ thống... với ngoại tuần hoàn là tăng tính phản ứng và phân bố đồng đều 16 2.2 Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí thông minh Một CCPK thông thường có cấu tạo gồm các chi tiết chính là trục cam, cò mổ, xu-páp và hệ thống dẫn động Đối với CCPPKTM, cấu tạo của nó rất đa dạng và phong phú, bên cạnh những cải tiến công nghệ dựa trên cơ cấu truyền thống, đã có rất nhiều kết cấu mới ra đời a) Hệ thống EMVT không sử dụng... các van điện từ tác dụng hai chiều, pha phân phối khí và độ mở của xu-páp được xây dựng dựa trên một chương trình được lập trình định sẵn Thông qua các cảm biến để xác định chế độ làm việc của động cơ, từ đó lựa chọn các biện pháp điều khiển phù hợp Ưu điểm của phương án này là kết cấu nhỏ gọn, hạn chế tối đa mất mát năng lượng do dẫn động cơ khí, tuy nhiên nhược điểm của nó chính là tiêu hao điện năng... cứ vào sơ đồ pha phân phối khí này a) Pha phân phối khí ở chế độ tải nhỏ: Trường hợp khi tải nhỏ, động cơ hoạt động ở vòng quay thấp và trung bình Thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễ lại do đó góc trùng điệp xu-páp được tăng lên, lượng khí thải sẽ dễ dàng thoát ra khỏi xy-lanh, mặt khác thời gian các xu-páp nạp mở cũng được rút ngắn để ngăn hỗn hợp nhiên liệu - không khí chảy ngược lại... cấp nhanh chóng lượng khí nạp có mật độ cao giúp cho quá trình tăng tốc diễn ra nhanh hơn - Tăng công suất động cơ Khi động cơ cần công suất lớn, xu-páp nạp được điều chỉnh mở sớm hơn và lớn hơn làm tăng lượng khí nạp, giúp tăng công suất đầu ra của động cơ Đồng thời xu-páp thải cũng được điều khiển để mở sớm nhằm thải sạch khí thải, tăng thêm mật độ của khí nạp - Giảm lượng khí xả độc hại Thời gian... tuy nhiên nhược điểm của nó chính là tiêu hao điện năng lớn Bộ điều khiển và chương trình phức tạp b) Hệ thống sử dụng trục cam với một loại vấu cam, bổ sung và thay đổi các chi tiết của hệ thống dẫn động (VANOS - Variable nockenwellen steuerung của BMW), cấu tạo của cơ cấu phân phối khí loại này thường sử dụng kết hợp với các bộ truyền cơ khí như cò mổ trung gian, trục lệch tâm, bộ truyền bánh răng, . cơ. Cả hai bộ điều khi n là thủy lực hoạt động và được kết nối với hệ thống dầu động cơ thông qua các hộp điều khi n điện tử. 18 b) Hộp điều khi n (control housing) Hộp điều khi n được gắn trên. dầu và bộ điều khi n. c) Van diện từ (solenoid valves) Có hai van điện từ nằm ở hộp điều khi n để cung cấp dầu trực tiếp cho hai bộ điều khi n theo tin hiệu điều khi n từ bộ điều khi n điện tử. bộ điều khi n điện tử của động cơ. Van N205 điều khi n dầu cung cấp cho bộ điều khi n cam nạp và van N318 điều khi n dầu cung cấp cho bộ điều khi n cam thải. 19 Hoạt động của hệ thống thể hiện