(2024) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động các loại hệ thống phân phối khí

1. Hệ thống phân phối khí dùng xu páp

1.1 Hệ thống phân phối khí loại xu páp đặt bên

a. Cấu tạo:

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối khí loại xu páp đặt bên — **Hình 1.3**: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối khí loại xu páp đặt bên

1- Trục cam;	4- Móng hãm	7- Xu páp
2- Con đội;	5- Lò xo xu páp;	8- Ổ đặt xu páp
3- Bu lông chỉnh khe hở nhiệt;	6- Bạc dẫn hướng;	9- Khe hở nhiệt

Thông thường, hệ thống phân phối khí loại xu páp đặt bên thường chia ra các bộ phận sau:

– Bộ phận đóng kín: để đóng kín cửa hút và cửa xả, đóng kín gồm: ổ đặt xu páp, lò xo, đĩa tựa, móng hãm và bạc hướng dẫn;
– Bộ phận truyền lực: Truyền lực từ trục phân phối đến các xu páp: con đội.; – Bộ phận trục phân phối: Điều khiển sự đóng mở của các xu páp;
– Bộ phận truyền động cho trục phân phối: Truyền chuyển động quay từ trục cơ đến trục phân phối, bộ phận truyền động thường dùng bánh răng, đai và xích.

b. Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay thông qua cặp bánh răng phân phối (hình 1.3) làm quay trục cam 1. Tới lúc đỉnh vấu cam tì và đẩy con đội đi lên, qua con đội đẩy xu páp 7 đi lên mở cho hỗn hợp nhiên liệu vào buồng đốt, lúc đó đĩa lò xo 4 cũng ép lò xo 5 ngắn lại.

Khi vấu cam trượt qua đáy con đội thì lực đàn hồi của lò xo 5, thông qua đĩa 4, đẩy xu páp đi xuống đóng cửa thông đồng thời cũng đẩy con đội đi xuống tiếp xúc với mặt cam. Bu lông con đội dùng để điều chỉnh khe hở nhiệt giữa con đội và đuôi xu páp tránh làm kênh khi đóng kín xu páp.

Hệ thống điều khiển mở xu páp là do vấu cam 1 thực hiện, điều khiển đóng xu páp là lực đàn hồi của lò xo xu páp 5 thông qua đĩa lò xo 4 thực hiện.

Hiện nay, chỉ dùng hệ thống phân phối khí dùng xu páp đặt bên trên các động cơ xăng 4 kì kiểu cũ, có tỉ số nén thấp hoặc trên động cơ 4 kì chạy bằng dầu hoả.

1.2 Hệ thống phân phối khí loại xu páp treo

a. Cấu tạo:

Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối khí loại xu páp treo

1– Ổ đặt	6– Móng hãm	11– Đũa đẩy
2– Xu páp	7– Đòn gánh	12– Con đội
3– Bạc dẫn hướng	8– Trục đòn gánh	13– Trục cam
4– Lò xo	9– Vít điều chỉnh	14– BR phân phối
5– Đĩa tựa	10– Giá đỡ

Thông thường, hệ thống phân phối khí loại xu páp treo cũng thường chia ra các bộ phận sau:

– Bộ phận đóng kín: để đóng kín cửa hút và cửa xả, đóng kín gồm: ổ đặt xu páp, lò xo, đĩa tựa, móng hãm và bạc hướng dẫn;
– Bộ phận truyền lực: Truyền lực từ trục phân phối đến các xu páp, gồm: cụm đòn gánh, thanh đẩy, con đội;
– Bộ phận trục phân phối: Điều khiển sự đóng mở của các xu páp;
– Bộ phận truyền động cho trục phân phối: truyền chuyển động quay từ trục cơ đến trục phân phối, bộ phận truyền động thường dùng bánh răng, đai và xích.

b. Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay làm cho trục cam 13 quay khiến các vấu cam quay theo. Vấu cam đẩy con đội 12, đũa đẩy 11 đi lên ép cần bẩy 7 quay quanh trục 8 tì ép đuôi xu páp, qua đĩa lò xo 5 ép lò xo 4 để đẩy xu páp 2 đi xuống mở cửa thông. Khi đỉnh vấu cam trượt qua đáy con đội thì lò xo xu páp 4, thông qua đĩa lò xo 5 đẩy xu páp đi lên đóng cửa thông đồng thời qua cần bẩy 7 ép đũa đẩy 11 và con đội 12 đi xuống để đẩy con đội tiếp xúc với mặt cam.

Như vậy, lực mở xu páp là lực đẩy của vấu cam, còn lực đóng kín xu páp là lực dãn của lò xo tác dụng lên đĩa lò xo 5.

Ngày nay, toàn bộ động cơ diesel và hầu hết động cơ xăng 4 kì đều dùng hệ thống phân phối khí loại xu páp treo vì có nhiều ưu điểm:

– Buồng cháy gọn;
– Ít cản đối với đường nạp giúp nạp nhiều môi chất mới;
– Dễ kiểm tra điều chỉnh khe hở nhiệt của các xu páp.

So sánh ưu, nhược điểm giữa hệ thống phân phối khí loại xu páp treo và hệ
thống phân phối khí loại xu páp đặt bên:

– Dùng hệ thống phân phối khí xu páp đặt bên chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu nắp xy lanh đơn giản, dẫn động xu páp cũng dễ dàng hơn;
– Hệ thống phân phối khí xu páp treo thì buồng cháy gọn;
– Hệ thống phân phối khí xu páp treo thì việc bố trí xu páp hợp lý hơn.

1.3 Hệ thống phân phối khí loại trục cam đặt trên nắp máy

Đa số các động cơ hiện đại sử dụng trục cam trên nắp máy, tức là trục cam được đặt trên các xu páp. Các vấu cam trên trục cam tác động trực tiếp lên các xu páp hoặc thông qua một vật liên kết ngắn. Có một số cơ cấu thông dụng như SOHC, DOHC,…

Hình 1.5 Cơ cấu phân phối khí loại trục cam đặt trên nắp máy — **Hình 1.5** Cơ cấu phân phối khí loại trục cam đặt trên nắp máy

1. Trục cam;

2. Xu páp

a. Cơ cấu SOHC

Cơ cấu SOHC (viết tắt từ tiếng Anh: Single Over Head Camshaft) dùng để chỉ cơ cấu phối khí một trục cam trên đỉnh. Trong cơ cấu này, trục cam được bố trí trong cụm đầu xy lanh (trên đỉnh piston), được dẫn động bởi xích cam và điều khiển xu páp thông qua mỏ cò.

Ưu điểm của cơ cấu là do giảm nhiều chi tiết dẫn động nên nó hoạt động ổn định hơn, ngay cả ở tốc độ cao.

Tuy nhiên, cơ cấu này cũng có nhược điểm là khả năng đáp ứng của xu páp không nhanh bằng cơ cấu DOHC.

b. Cơ cấu DOHC

DOHC (viết tắt từ tiếng Anh: Double Over Head Camshaft) dùng để chỉ cơ cấu phối khí hai trục cam trên đỉnh. Trong cơ cấu này, xu páp nạp và xu páp xả được điều khiển bởi hai trục cam riêng biệt. Có 2 loại cơ cấu phối khí hai trục cam: loại có sử dụng mỏ cò và loại không sử dụng mỏ cò.

Cơ cấu DOHC cho phép thiết kế dạng buồng đốt ưu việt hơn loại SOHC. Khả năng đáp ứng và hoạt động của xu páp cũng nhanh hơn và chính xác hơn so với loại SOHC. Do vậy, cơ cấu này được áp dụng cho các loại động cơ cần tính năng cao, tốc độ cao (xe thể thao, xe hơi).

Hình 1.6 Phân biệt SOHC và DOHC — **Hình 1.6** Phân biệt SOHC và DOHC

2. Hệ thống phân phối khí dùng van trượt

Đa số sử dụng trên động cơ hai kỳ, pít tông đóng vai trò như một van trượt điều khiển đóng mở lỗ nạp và lỗ xả.

Hình 1.7: Hệ thống phân phối khí dùng van trượt — **Hình 1.7:** Hệ thống phân phối khí dùng van trượt

1- Bugi;	4- Họng khuếch tán bộ chế hoà khí;	7- Buồng cháy.
2- Cửa xả;	5- Hộp trục khuỷu;
3- Van cấp nhiên liệu;	6- Cửa hút;