Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Giáo viên hướng dẫn.

2. Giáo viên duyệt.

3. Hội đồng bảo vệ.

MỤC LỤC
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01

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 3
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
NỘI DUNG
1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

a. Cơ cấu phân phối khí loại trục cam bố trí trên nắp máy.
- Sơ đồ cấu tạo (hình 2.1).
8
7
1
2
3
6
4
5
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 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.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 5
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
- Ưu điểm:
+ Kết cấu gọn
+ Làm việc ít tiếng ồn, có độ chính xác cao.
- 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
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:
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 7
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
+ 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 η
t
giảm.
+ Tăng tổn thất khí động. Do có nhiều hạn chế nên người ta chỉ sử dụng
phương án này cho các loại động cơ xăng có tỉ số nén thấp (<7,5) và số vòng

SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 9
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
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).
Hinh 1.6. Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ thấp.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 10
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
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

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
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 12
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
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
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.

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 15
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 16
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

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
0
C và xupap xả phải chịu nhiệt độ
500 – 800
0
C.
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 piston. 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

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 19
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
Đôi khi góc mặt côn trên nấm xupap còn làm nhỏ hơn góc mặt côn trên đế
xupap từ (0,5 – 1) để xupap có thể tiếp xúc với đế theo vòng tròn ở mép ngoài của
mặt côn. Làm như vậy có thể đảm bảo tiếp xúc được kín kh ít dù mặt nấm có bị
biến dạng nhỏ.
+ Chiều rộng của mặt côn trên nấm xupap nạp và thải b = 2(mm)
+ Đường kính của nấm xupap nạp X
n
= 35(mm)
+ Đường kính của nấm xupap thải X
t
= 30(mm)
+ Chiều dày của nấm xupap nạp (0.08 – 0.114). X

Móng hãm được chế tạo dạng hình côn
Kiểu lắp dùng móng hãm có ưu điểm lớn là không gây nên ứng suất tập trung
trên đuôi xupap. Tuy vậy viêc gia công móng hãm rất khó khăn.
2.3. Đế xupap.
a)
b)
Hình 2.4. kết cấu đế xupap.
a. đế xupap nạp b. Đế xupap xả
Cơ cấu phân phối khí động cơ mitsubishi 4DQ50 dùng xupap treo, đường thải
và nạp được bố trí trên nắp xilanh. Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xilanh
khi chịu lực va đập của xupap, người ta dùng đế xupap ép vào họng đường thải và
đường nạp. Vì thân máy và nắp xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm nên đế
xupap được ép cho cả đường nạp và đường thải.
Kết cấu của đế xupap rất đơn giản. Mặt ngoài của đế là hình trụ nên có vát
mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupap. Đế được chế tạo bằng thép hợp
kim chịu mài mòn.
2.4. Ống dẫn hướng xupap.
2.4.1. Công dụng
Ống dẫn hướng xupap làm nhiệm vụ dẫn hướng thân xupap. Để đảm bảo độ
chính xác thẳng hàng giữa mặt xupap và bệ đỡ, lỗ dẫn hướng phải trùng tâm với
đế xupap. Để dẫn hướng được xupap và để dễ gia công sửa chữa, thay thế cũng
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 21
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
như có thể dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng được chế tạo rời
rồi lắp vào nắp xilanh.
a)
b)
Ø5.5
3
Ø5.5

mm.
Kết cấu lò xo của xupap nạp và thải trong động cơ là giống nhau. Có chiều dài
lớn nhất là l
lx
= 47.31. Lò xo có tổng công 8 vòng. Số vòng công tác là 6 (không
kể 2 vòng đầu của lò xo). Nếu số vòng công tác của lò xo càng ít thì mỗi vòng của
lò xo sẽ biến dạng càng nhiều vì vậy lò xo chịu ứng suất xoắn càng lớn. Ngược lại
nếu số vòng công tác quá nhiều, lò xo quá dài, độ cứng của lò xo giảm, tầng số
dao động tự do thấp dễ bị cộng hưởng, sinh va đập với mặt cam.
Đa số một cây xupap dùng một lò xo, một số động cơ người ta dùng hai lò xo
cho một cây xupap. Để tránh lò xo bị gãy do cộng hưởng ở số vòng quay cao,
người ta chế tạo lò xo xupap có bước thay đổi. Lực đàn hồi của lò xo phải đủ lớn
để giữ cho xupap làm việc chính xác. Nếu lực đàn hồi quá lớn sẽ làm cho các chi
tiết mau mòn. Ở một số động cơ, cơ cấu xoay xupap thay thế cho đế chặn lò xo.
Cơ cấu này làm cho xupap xoay để đảm bảo cho xupap đóng kín trên bệ do muội
than hoặc chì bám trên bề mặt tiếp xúc.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 23
Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ diesel.
2.5.3. Điều kiện làm việc.
Lò xo xupap làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì
vậy vật liệu chế tạo lò xo thường là dây thép có đường kính 3mm.
2.6. Con đội.
27,5
29,96Ø
27,5
29,96Ø
a)
b)
Hình 2.7. kết cấu con đội.
a. con đội xupap nạp b. Con đội xupap xả

+ Con đôi thủy lực: để tránh hiên tượng có khe hở nhiệt gây ra tiếng ồn và va
đập, trong các xe du lịch cao cấp người ta thường dùng con đội thủy lực. Dùng
loại con đội này sẽ không còn tồn tại khe hở nhiệt.
Ngoài ra, dùng con đội thủy lực còn có một ưu điểm đặt biệt đó là 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, do khả năng rò rỉ dầu giảm đi, nên xupap mở sớm hơn khi chạy
với tốc độ này điều đó rất có lợi đối với quá trình nạp của động cơ
Dùng con đội thủy lực tuy có nhiều ưu điểm trên, nhưng một điều cần đặt biệt
lưu ý là con đội thủy lực làm việc tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng
dầu bôi trơn. Vì vậy, dầu dùng trong động cơ có con đội thủy lực phải rất sạch và
độ nhớt ổn định, ít thay đổi.
Động cơ mitsubishi 4DQ50 dùng con đội hình trụ. Khi dùng loại con đội này
thì dạng cam phân phối khí là cam lồi. Đường kính tiếp xúc với mặt cam phải có
đường kính lớn nhất để tránh hiện tượng bị kẹt
Loại con đội này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, gọn nhẹ. Đường kính thân
con đội thường có kích thước bằng đường kính mặt tiếp xúc.
Mặt tiếp xúc giữa con đội không phải là mặt phẳng mà là mặt cong có đường
kính khá lớn nên khó nhận ra. Làm như vậy để tránh hiện tượng mòn vẹt con đội
khi mà đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam.
SVTH: TRẦN MINH NGỮ - 11CDOT01 25