Nguyễn Thanh Nhàn
Chương 1
Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong:
1.1. Mục đích, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí:
1.1.1. Mục đích:
Hệ thống 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 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.
1.1.2. Yêu cầu:
Cơ cấu phối phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo,
nạp đầy thải sạch. Đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định. Độ mở
lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực. Đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén,
không bị cháy do lọt khí. Xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp. Ít va đập, tránh
gây mòn. Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp.
1.1.3. Phân loại:
Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong
động cơ 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc chính
xác hiệu quả, mang lại hiệu suất cao.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu tuy có nhiều ưu điểm như có thể
đảm bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu khá phức
tạp, giá thành cao nên rất ít được dùng.
Trong một số động cơ hai kỳ, việc nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của
chúng làm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp. Loại dùng trong động
cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượt riêng nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục –
thanh truyền dẫn động piston.
Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí.
1.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ:
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉ
chiếm khoảng 120
0
cao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu công tác của
động cơ.
+ Hệ thống quét vòng đặt một bên:
Chỉ sử dụng cho các động cơ hai kỳ tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ có tốc độ
trung bình.
Đặc điểm: Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa quét
nghiêng xuống một góc 15
0
. Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thải sau
khi kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét.
+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:
Đặc điểm: Cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến. Xupáp thải
được đặt trên nắp xilanh. Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh
rồi theo xupáp thải ra ngoài nên dòng không khí quét ít bị hòa trộn với sản vật cháy và
khí thải được đẩy ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí
nạp lớn.
Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho quá trình nạp hoàn thiện hơn. Cửa quét
đặt theo hướng tiếp tuyến nên dòng không khí quét đi vào xilanh tạo thành một vận
động xoáy do đó quá trình hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy xảy ra tốt hơn,
đồng thời làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức cản trong quá trình quét khí.
2
Nguyễn Thanh Nhàn
Hình 1-1 Một số phương án quét thải trên động cơ hai kỳ.
a) - Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) - Hệ thống quét vòng đặt ngang theo
hướng lệch tâm; c) - Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp; d) - Hệ thống quét thẳng
qua xupáp thải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên.
1.3. Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ:
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. Tùy theo
cách bố trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳ
Để dẫn động xupáp, trục cam có thể bố trí trên nắp xilanh để dẫn động trực tiếp
hoặc dẫn động qua đòn bẫy. Trường hợp trục cam bố trí ở hộp trục khuỷu hoặc ở thân
máy, xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, đòn bẫy…
4
Nguyễn Thanh Nhàn
Hình 1-3 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo.
1 – Trục cam; 2 – Con đội; 3 – Đũa đẩy; 4 – Vít điều chỉnh; 5 – Trục đòn bẫy; 6 –
Đòn bẫy; 7 – Đế chặn lò xo; 8 - Lò xo xupáp; 9 - Ống dẫn hướng; 10 – Xupáp; 11 –
Dây đai; 12 – Bánh răng trục khuỷu.
Khi bố trí xupáp treo thành hai dãy, dẫn động xupáp rất phức tạp. Có thể sử dụng
phương án dẫn động xupáp dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua các đòn bẩy,
hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp.
Hình 1-4 Các phương án dẫn động xupáp.
a) – Các xupáp được đặt xen kẽ trên nắp xilanh; b) – Xupáp được dẫn động trực
tiếp; c) – Xupáp được dẫn động thông qua đòn bẫy.
5
Nguyễn Thanh Nhàn
Trong một số động cơ xăng, xupáp có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupáp nạp đặt
trên thân máy còn xupáp thải lắp chéo trên nắp xilanh. Khi bố trí như thế kết cấu của
cơ cấu phân phối khí rất phức tạp nhưng có thể tăng được tiết diện lưu thông rất nhiều
do đó có thể tăng khả năng cường hóa động cơ. Kết cấu này thường dùng trong các
loại động cơ xăng tốc độ cao.
Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt và treo thấy
rằng: Động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do tạo được
ε
cao còn động cơ xăng có thể
dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng hệ thống phân phối khí kiểu
treo. Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn.
Dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rất phức tạp và dẫn
động cũng phức tạp nhưng đạt hiệu quả phân phối khí rất tốt. Hệ thống phân phối khí
răng trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích.
1.4. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí:
1.4.1. Trục cam: Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở
xupáp hút và thải đúng theo chu kì hoạt động của động cơ.
Hình 1-6 Kết cấu trục cam.
1 – Đầu trục cam; 2 – Cổ trục cam; 3 – Các vấu cam; 4 – Cam lệch tâm bơm xăng; 5 –
Bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn.
Trên trục cam có các vấu cam hút và xả cho mỗi xilanh. Thời điểm đóng mở
xupáp phụ thuộc vào biên dạng cam. Trục cam bao gồm các phần cam thải, cam nạp
và các cổ trục. Ngoài ra trên một số động cơ trên trục cam còn có vấu cam dẫn động
bơm xăng, bơm cao áp vv…Hình dạng và vị trí của cam phối khí quyết định bởi thứ
7
Nguyễn Thanh Nhàn
tự làm việc, góc độ phối khí và số kì của động cơ. Cam có thể được chế tạo liền trục
hoặc có thể làm rời từng cái rồi lắp trên trục bằng then hoặc đai ốc.
Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như
thép 15X, 15MH, 12XH hoặc thép cacbon có thành phần trung bình như thép 40
hoặc thép 45. Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trục cam, của ổ trục, của
mặt đầu trục cam…) đều thấm than và tôi cứng.
+ Cổ trục cam: Có hai loại đủ cổ và thiếu cổ. Nếu số cổ trục là Z và số xilanh là i thì:
Số cổ loại đủ cổ là Z = (i + 1) thường dùng ở động cơ điêzen. Số cổ loại trốn cổ Z =
(i/2 + 1) thường dùng ở động cơ xăng.
Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50
÷
60 HRC. Nếu trục cam lắp luồn
thì kích thước cổ phải còn lớn hơn các phần khác của trục cam. Đôi khi để dễ lắp
người ta làm đường kính các cổ khác nhau, cổ có đường kính nhỏ nhất ở phía cuối
trục.
Các ổ trục cam được ép trên thân máy đều là ống thép có tráng hợp kim chịu mài
mòn như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm.
khoét rỗng để lắp với đũa đẩy, phần cầu lõm phải có r
c
lớn hơn r đũa đẩy khoảng (0,2
÷
0,3) mm. Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt mặt con đội (hoặc mặt
cam) khi đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam.
Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, nên tránh được
hiện tượng cào xước.
Loại con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu phân phối khí xupáp đặt.
Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupáp bắt trên phần đầu của
thân.
9
Nguyễn Thanh Nhàn
Hình 1-8 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm.
+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lò xo chặn, chốt và con lăn. Lò xo chặn có tác dụng
không cho con đội xoay. Ngoài ra, còn có bulông bắt trong thân máy để con đội hoạt
động đúng hướng.
Hình 1-9 Kết cấu con đội con lăn.
Con lăn được nhiệt luyện để chịu mài mòn. Cơ cấu con đội con lăn có tác dụng
làm giảm ma sát vì vậy làm giảm được mức tiêu nhiên liệu.
+ Con đội thủy lực: Để tránh hiện tượng có khe hở nhiệt gây ra tiếng ồn và va đập,
trong các xe du lịch cao cấp người ta thường dùng loại 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 đặc biệt 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 xupáp 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 như trên, nhưng điều cần đặc biệt chú
ý là con đội thủy lực làm việc tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dầu
10
11
Hình 1-10 Các dạng đũa đẩy
Nguyễn Thanh Nhàn
Mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôi trơn bằng dầu nhờn chứa
trong phần rỗng của trục. Ngoài ra trên đòn bẩy người ta còn khoan lỗ để dẫn dầu đến
bôi trơn mặt tiếp xúc với đuôi xupáp và mặt tiếp xúc của vít điều chỉnh.
Vât liệu chế tạo: Đòn bẩy đựợc dập bằng thép cácbon thành phần cácbon trung
bình.
1.4.5. Xupáp:
Nhiệm vụ của xupáp là: Cho khí nạp vào buồng đốt và xả khí cháy ra ngoài với
thời gian ngắn trong một chu kì làm việc của piston. Xupáp hoạt động được theo chiều
thẳng đứng nhờ vào ống dẫn hướng xupáp.
Miệng xupáp được vát 30
0
hoặc 45
0
để được đóng kín với đế xupáp và dẫn nhiệt
truyền qua xupáp khi xupáp đóng. Xupáp được làm bằng thép chịu nhiệt vì xupáp nạp
phải chịu nhiệt độ khoảng 400
0
C và xupáp xả phải chịu nhiệt độ 500 – 800
0
C.
Kết cấu xupáp được chia làm 3 phần: Phần nấm, phần thân và phần đuôi. Phần
nấm do chịu tác dụng của áp suất khí thể và chịu tác dụng của lực quán tính nên khi
làm việc chịu va đập lớn gây biến dạng. Phần đuôi có nhiệm vụ định vị lò xo khi lắp
ráp. Để tránh hao mòn thân máy và nắp xilanh người ta thường ép vào họng đường
ống nạp và thải một vòng đế xupáp.
Vật liệu chế tạo:Miếng tăng cứng là một hợp kim: Cobalt (Co) Crom (Cr) và
Tungsten (W). Hợp kim này rất cứng, chịu được mài mòn cao và chống lại sự oxy hóa
e)
Nguyễn Thanh Nhàn
1.4.7. Lò xo xupáp:
Lò xo xupáp có nhiệm vụ giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp không cho khí
nén trong buồng đốt bị lọt ra ngoài. Lò xo xupáp giữ cho các chi tiết làm việc của
xupáp nạp và xả theo sự điều khiển của các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi xupáp
chuyển động do đó đóng mở xupáp chính xác theo biên dạng cam.
Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ở
ngoài. Mỗi lò xo có độ cứng khác nhau. Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêng của
xupáp khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Lò xo xupáp thường được dùng là lò xo
kín hay lò xo tác động kép. Nó đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao.
Hình 1-15 Kết cấu lò xo xupáp.
a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lò xo hình côn.
Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì vậy vật
liệu chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A…
1.5. Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại:
Như chúng ta đã biết, ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của nền khoa học
công nghệ. Các hãng sản xuất ôtô như Honda, Toyota, Ford…đã lần lượt đưa ra nhiều
sản phẩm với nhiều động cơ có những tính năng hiện đại. Một trong những tính năng
đó là việc áp dụng sự điều khiển tự động vào hệ thống phân phối khí trong động cơ.
Với sự điều khiển này sẽ làm thay đổi được góc phân phối khí phù hợp với từng dãi
tốc độ của động cơ, đảm bảo được yêu cầu của cuộc sống đặt ra như việc sử dụng
động cơ có tính kinh tế cao, tiết kiệm được lượng nhiên liệu tối thiểu khi sử dụng.
Động cơ phải phát huy được hết công suất ở những dải tốc độ khác nhau. Ngoài ra
động cơ khi làm việc cũng đảm bảo nhiều qui định về mức độ ô nhiễm môi trường của
các quốc gia cũng như yêu cầu về kinh tế của người tiêu dùng. Tuy các biện pháp tiến
hành cải tiến của các hãng sản xuất khác nhau nhưng đều tìm cách điều khiển và chế
tạo các cơ cấu để dẫn động cơ cấu phối khí gần với giá trị tính toán lý thuyết lý tưởng.
14
Nguyễn Thanh Nhàn
B chưa hoạt động và ở vị trí như hình 1 – 16. Các đòn bẩy thứ nhất và thứ hai hoạt
động riêng lẻ, lúc ấy vấu cam trung tâm ở giữa không tham gia vào hoạt động đóng
mở các xupáp ở chế độ này.
15
Nguyễn Thanh Nhàn
VÁÚU CAM DÁÙN ÂÄÜNG ÅÍ TÄÚC ÂÄÜ THÁÚP
1
2
3
4
5
6
7
Hình1-16 Hoạt động DOHC-VTEC ở số vòng quay thấp.
1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung
gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ thấp.
Ở số vòng quay cao: Khi hoạt động ở số vòng quay cao, dưới áp lực của dầu sẽ
đẩy piston A dịch chuyển về bên phải theo hướng mũi tên trên hình. Làm cho đòn bẩy
thứ nhất, thứ hai và đòn bẩy trung gian được nối với nhau thành một khối chuyển
động thống nhất. Tất cả các đòn bẩy di chuyển bởi cam ở tốc độ cao. Điều đó có nghĩa
là các xupáp được điều chỉnh thời điểm và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ cao.
5
7
6
2
VÁÚU VAM HOAÛT ÂÄÜNG ÅÍ TÄÚC ÂÄÜ CAO
AÏP SUÁÚT DÁÖU
1
3
4
đóng mở và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ cao.
Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độ
cao của SOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 4800
(vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát là 60
0
C.
17
Nguyễn Thanh Nhàn
5
4
6
7
3
2
1
Hình 1-19 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay cao.
1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn
bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;
Hệ thống điều khiển: Cơ cấu DOHC – VTEC và SOHC – VTEC được điều khiển
bởi các máy tính kiểm tra liên tục tình trạng và những thay đổi trạng thái làm việc của
động cơ như tải trọng, nhiệt độ nước làm mát, số vòng quay động cơ, tốc độ của xe.
Những tín hiệu này được truyền đến bộ vi xử lí để xử lí các tín hiệu rồi từ đó điều
khiển một cách chính xác hoạt động của cơ cấu phân phối khí của động cơ dưới mọi
điều kiện.
1.5.3. Cơ cấu phân phối khí dùng hệ thống điều khiển xoay cam:
Cùng với hãng Toyota, hãng Ford đã đi đầu trong lĩnh vực chú tâm 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 VVT – i (tên
gọi của hãng Toyota). 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
Việc bảo quản, sữa chữa khó khăn, giá thành cao.
2. Khảo sát và tính toán hệ thống phân phối khí trong động cơ Duratec:
2.1. Giới thiệu động cơ Duratec:
Động cơ Duratec do hãng Ford sản xuất, được lắp trên xe Escape 2.3L. Escape
2.3L là xe du lịch một phiên bản hoàn toàn mới của làn xe Escape nói chung. Xe được
thiết kế 2 cầu chủ động (4 x 4). Cùng với các trang thiết bị tiêu chuẩn là những cải tiến
về các trang thiết bị nội, ngoại thất làm cho Escape 2.3L có những tính năng vượt trội
so với các dòng xe đương thời. Về ngoại thất, cụm đèn pha theo dạng chóa đèn màu
đen mới mang lại tầm nhìn tốt hơn cho người điều khiển. Bên trong cabin, bảng điều
khiển trung tâm với vòng tròn bạc viền quanh cụm đồng hồ cùng với ánh sáng xanh
của các nút điều khiển giúp người lái dễ dàng quan sát đảm bảo tính an toàn khi điều
khiển xe. Hệ thống phanh đĩa bốn bánh kết hợp với hệ thống chống bó cứng ABS
cùng với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD. Hai túi khí cùng dây đai an toàn
đảm bảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách khi xảy ra va chạm…
Hơn hết xe được trang bị động cơ Duratec, một trong những động cơ có tính năng
vượt trội so với những động cơ đương thời. Duratec là động cơ xăng với 4 xilanh
được đặt thẳng hàng, 16 xupáp. Các xupáp đựợc dẫn động trực tiếp từ cam. Cam được
19
Nguyễn Thanh Nhàn
đặt trên nắp máy, gồm 2 trục cam dẫn động xupáp (DOHC). Duratec 2.3L tích hợp hệ
thống điều khiển van biến thiên VCT (Variable Cam Timing) cho phép tối ưu hóa thời
gian, thời điểm, góc đóng mở của xupáp làm tăng công suất động cơ, tiết kiệm được
nhiên liệu.
Bên cạnh đó động cơ còn tích hợp hệ thống xúc tác lọc khí thải, hệ thống đóng mở
cửa gió thứ cấp VICS (Variable Inertia Charging System) và hệ thống van điều khiển
tạo xoáy dòng khí nạp TSCV (Tumble Swirl Control Valve). Dùng hệ thống phun
xăng điện tử theo chu kỳ. Với những cải tiến này mang lại cho động cơ hoạt động tốt
nhất ở mọi chế độ làm việc.
Bảng 2 - Thông số động cơ:
20
26
10
9
25
23
24
19
20
21
22
18
8
6
7
4
5
3
Hình 2-1 Mặt cắt động cơ Duratec.
1 – Các te; 2 – Lọc dầu bôi trơn; 3 - Ống dẫn dầu bôi trơn; 4 – Trục khuỷu; 5 – Bánh
xích đầu trục khuỷu; 6 – Buly trục khuỷu; 7 – Xích dẫn động; 8 – Bánh xích dẫn động
trục cam; 9 – Trục cam; 10 – Đường dẫn dầu bôi trơn; 11 – Xupáp; 12 – Con đội; 13 –
Đĩa chặn lò xo; 14 – Lò xo xupáp; 15 - Ống dẫn hướng; 16 – Xi lanh; 17 – Đế xupáp;
18 – Xéc măng; 19 – Chốt piston; 20 – Thanh truyền; 21 – Phớt chắn dầu; 22 – Đuôi
trục khuỷu; 23 – Đai ốc; 24 – Bạc lót; 25 – Chốt khuỷu; 26 – Cổ trục khuỷu.
2.2. Hệ thống nạp, thải trong động cơ Duratec:
Công nhận rằng công suất của động cơ phụ thuộc rất lớn vào khối lượng và thành
phần khí nạp. Rõ ràng rằng lượng không khí đi vào xilanh trong quá trình nạp sẽ phụ
thuộc vào việc xilanh của động cơ được thải sạch ở mức độ nào đó trong chu trình
trước. Trong chu trình làm việc của động cơ đốt trong cần thải sạch sản vật cháy của
chu trình trước ra khoải xi lanh để nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ. Hai quá
là một trong những thông số đặc trưng cơ bản của động cơ trong
quá trình trao đổi môi chất. Đó là tỷ số giữa lượng môi chất mới thực tế nạp vào
xilanh ở đầu quá trình nén khi đã đóng các cửa nạp và cửa thải so với lượng môi chất
mới theo lý thuyết có thể nạp đầy vào thể tích công tác của xilanh ở điều kiện nhiệt độ
và áp suất của môi chất trước xupáp nạp. Ảnh hưởng đến hệ số nạp có rất nhiều yếu tố
như: Tỷ số nén, áp suất cuối quá trình nạp, kết cấu đường ống nạp…
Sức cản của đường nạp: Tổn thất áp suất khi nạp là
aa
ppp −=∆
0
. Tổn thất
a
p∆
càng lớn thì áp suất p
a
càng nhỏ và do đó mật độ mồi mới khí nạp trong xilanh và hệ
số khí nạp càng nhỏ. Tổn thất của đường nạp có thể tính theo công thức:
2
.).1(
2
k
p
kBna
ω
ρξ
+=∆
Với
Bn
ξ
là hệ số cản của hệ thống nạp, đặc trưng cho tính chất đường nạp ví dụ
thiện hệ thống nạp để hiệu suất của động cơ là cao nhất ở mọi dãi tốc độ. Hệ thống
nạp trong động cơ Duratec được thiết kế với hình dạng đường nạp là tốt nhất. Đường
nạp được làm bằng nhựa cứng làm giảm trọng lượng cho động cơ. Cùng với những cơ
cấu điều khiển dòng khí nạp sao cho phù hợp như: Cơ cấu biến thiên đường nạp, có
thể làm cho đường nạp dài thêm hoặc ngắn lại làm tăng mômen xoắn của động cơ từ
dãi tốc độ thấp lên tốc độ cao. Cơ cấu đóng mở van xoáy lốc khí nạp khi đi vào trong
xilanh động cơ điều này cải thiện được sự phát xạ ô nhiễm của nhiên liệu cháy. Bộ
phận cộng hưởng làm giảm tiếng ồn trong quá trình nạp. Những tính năng này làm
cho động cơ Duratec luôn tạo ra được hiệu suất làm việc cao ở mọi chế độ làm việc.
23
Nguyễn Thanh Nhàn
6
7
8
9
10
11
5
4
3
2
1
Hình 2-2 Sơ đồ hệ thống nạp không khí động cơ Duratec.
1- Buồng cộng hưởng; 2 - Ống lấy gió ngoài; 3 – Lọc gió; 4 – Buồng cộng hưởng; 5 –
Cổ nạp; 6 – Cơ cấu đóng mở van xoáy lốc khí nạp; 7 – Cơ cấu đóng mở van biến thiên
đường nạp; 8 – Van điện từ biến thiên đường nạp; 9 – Van điện từ xoáy lốc khí nạp;
10 – Buồng chân không; 11 – Cụm bướm ga.
* Chức năng của hệ thống biến thiên đường nạp:
Hệ thống biến thiên đường nạp làm tăng mô-men cho động cơ từ dãi tốc độ thấp
Hình 2-3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ nhỏ.
1 – Buồng tích áp; 2 – Van biến thiên đường nạp đóng.
Khi tốc độ động cơ ở 4.600 (vòng/phút) hoặc cao hơn - Van biến thiên đường nạp
mở. Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng
tích áp (B―C). Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp
ngắn lại làm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mô-men xoắn của động cơ cũng
tăng lên theo ở tốc độ cao.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©