MỤC LỤC

MỤC LỤC..............................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................3

1. Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong.........................4

1.1. Mục đích, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí...................................4

1.1.1. Mục đích.....................................................................................................4

1.1.2. Yêu cầu......................................................................................................4

1.1.3. Phân loại....................................................................................................4

1.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ.....................................4

1.3. Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ.............................................6

1.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp.....................................6

1.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam....................................9

1.4. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí cổ điển............11

1.4.1. Trục cam................................................................................................11

1.4.2. Con đội ..................................................................................................12

1.4.3. Đủa đẩy....................................................................................................14

1.4.4. Đòn bẩy....................................................................................................15

1.4.5. Xupáp...................................................................................................16

1.4.6. Đế xupáp.................................................................................................16

1.4.7. Ống dẫn hướng:.......................................................................................17

1.4.7. Lò xo xupáp: .........................................................................................18

1.5. Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại ........................................................19

1.5.1. Các cơ cấu phân phối khí hiện đại .........................................................19

1.5.2. Sự khác nhau giữa cơ cấu phân phối khí hiện đại và cổ điển.................30

2. Khảo sát và tính toán hệ thống phân phối khí trong động cơ Skoda6l-350...31

2.1 Giới thiệu động cơ Skoda6l-350..................................................................31

2.2. Hệ thống nạp, thải trong động cơ Skoda6l-350.........................................36

2.2.1. Đặc điểm hệ thống nạp trong động cơ Skoda6l-350..............................36

2.2.2. Đặc điểm hệ thống thải trong động cơ Skoda6l-350..............................40

2.3. Hệ thống phân phối khí của động cơ Skoda6l-350....................................45

2.3.1 Sơ đồ bố trí và phương án dẫn động xupap............................................48

2.3.2 Xupáp...................................................................................................50

2.3.3 Đế xupáp.................................................................................................52

2.3.4 Ống dẫn hướng xupáp............................................................................53

2.3.5. Lò xo xupáp........................................................................................54

2.3.6. Kết cấu con đội .....................................................................................56

2.3.7. Kết cấu trục cam....................................................................................57

2.3.8. Đủa đẩy.................................................................................................58

2.3.9. Đòn bẩy.................................................................................................59

2.3.10 Pha phân phối khí trong động cơ.........................................................59

3. Hệ thống đảo chiều quay .......................................................................... 60

3.2.1 Đảo chiều trực tiếp ............................................................................... 62

3.2.2 Đảo chiều gián tiếp.................................................................................65

4. Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu phân phối khí .........................71

4.1. Xác định tỷ số truyền của cơ cấu phân phối khí .....................................71

4.2. Xác định kích thước của  tiết diện lưu thông  ..........................................72

4.3. Phân tích chọn dạng cam........................................................................75

4.3.1. Yêu cầu................................................................................................75

4.3.2. Phương pháp thiết kế cam...................................................................75

4.4. Dựng hình cam lồi ..................................................................................76

4.5.1. Động học con đội đáy bằng trong giai đoạn I (cung AB) .....................81

4.4.2. Động học con đội đáy bằng trong giai đoạn II (cung BC)....................82

5.Tính kiểm nghiệm các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí động cơ...........84

5.1. Quy dẫn khối lượng các chi tiết máy trong cơ cấu phối khí...................84

5.3. Tính toán kiểm nghiệm trục cam ...........................................................90

5.4. Tính toán sức bền con đội..................................................................... 93

5.5. Tính toán sức bền xupáp........................................................................93

6. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi tiết ...........95

6.1 Những hư hỏng và nguyên nhân gây nên...............................................95

6.2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết............................... .........96

6.3. Phương pháp kiểm tra sửa chữa các chi tiết của cơ cấu phân phối .....97

6.3.1 Khe hở nhiệt xupáp thay đổi ................................................................97

6.3.2. Hư hỏng và kiểm tra sửa chữa xupáp.................................................98

6.3.3. Kiểm tra sửa chữa ống dẫn hướng...................................................100

6.3.4. Kiểm tra sửa chữa đế xupáp.............................................................101

6.3.5. Kiểm tra sửa chữa lò xo xupáp.........................................................102

6.3.6. Kiểm tra sửa chữa con đội xupáp ....................................................103

6.3.7. Kiểm tra sửa chữa trục cam .............................................................104

6.3.8. Kiểm tra dắt cắm van dầu OCV........................................................105

7. Kết luận...................................................................................................106

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................107

LỜI NÓI ĐẦU

          Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số lượng lẫn chất lượng, nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ... Là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay v.v..

         Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng một vai trò rất quan trọng. Đề tài tốt nghiệp được thầy giao cho em là khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ SKODA6L-350. Tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinh viên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực, nó không những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiến thức đã  học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế. Hệ thống phân phối khí của động cơ SKODA6L-350 có nhiều đặc điểm mới lạ. Do đó việc khảo sát động cơ này thật sự đã đem đến cho em nhiều điều hay và bổ ích.

        Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy:....................., các thầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành đề tài này. Mặc dù vậy, do kiến thức của em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn thầy:....................., cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em có thể hoàn thành đồ án này.                                                 

                                            ........ngày...tháng....năm 20.....

                                             Sinh viên thực hiện

                                              .........................

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:

.................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

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 thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupáp treo, cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt…

I.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp:

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:

Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục cam dẫn động xupáp thông qua con đội. Xupáp nạp và xupáp thải của các xilanh có thể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một. Khi bố trí từng cặp xupáp cùng tên, các xupáp nạp có thể dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạp trở thành đơn giản hơn.

.......................................................................................................

Hình 1-2 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt.

1 – Trục cam; 2 – Thân máy; 3 – Con đội; 4 – Đế lò xo xupáp; 5 – Lò xo xupáp; 6 – Ống dẫn hướng;

7 – Xupáp; 8 – Bánh răng dẫn động bánh răng cam;

Ưu điểm của phương án này là chiều cao động cơ giảm xuống, kết cấu của nắp xilanh đơn giản, dẫn động xupáp cũng dễ dàng.

Tuy vậy có khuyết điểm là buồng cháy không gọn, có dung tích lớn. Một khuyết điểm nữa là đường nạp, thải phải bố trí trên thân máy phức tạp cho việc đúc và gia công thân máy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn.

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:

      Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupáp.

      Khi dùng xupáp treo có ưu điểm: Tạo được buồng cháy gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.

      Đường nạp, thải đều bố trí trên nắp xilanh nên có điều kiện thiết kế để dòng khí lưu thông thanh thoát hơn, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lý nên có thể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí.

      Tuy vậy cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo cũng tồn tại một số khuyết điểm như dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ, kết cấu của nắp xilanh hết sức phức tạp, rất khó đúc và gia công.

.................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

1.4.2. Con đội:

Nhiệm vụ: Là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động từ trục cam đến xupáp thông qua đũa đẩy và đòn bẩy.

Điều kiện làm việc: Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực nén lò xo xupáp và lực quán tính của các chi tiết chuyển động.

Vật liệu chế tạo: Con đội được làm bằng gang, bề mặt tiếp xúc với cam phải được tôi cứng bằng cách xử lý nhiệt bề mặt.

Con đội có thể chia làm 3 loại chính:

+ Con đội hình nấm và hình trụ:

Là loại con đội đáy bằng dùng phổ biến trên các loại động cơ, con đội hình nấm dùng cho hệ thống phối khí xupáp đặt, đôi khi dùng cho xupáp kiểu treo, con đội được 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.

.......................................................................................................

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 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.

1.4.3. Đủa đẩy:

Nhiệm vụ: Đủa đẩy là chi tiết trung gian trong cơ cấu phân phối khí dẫn động gián tiếp. Truyền chuyển động và lực từ con đội đến đòn bẩy.

Kết cấu: Đủa đẩy dùng trong cơ cấu phân phối khí xupáp treo thường là một thanh thép nhỏ, dài, đặc hoặc rỗng dùng để truyền lực từ con đội đến đòn bẩy. Để giảm nhẹ trong lượng, đủa đẩy thường làm bằng ống thép rỗng hai đầu hàn gắn với các đầu tiếp xúc hình cầu (đầu tiếp xúc với con đội) hoặc mặt cầu lõm (đầu tiếp xúc với vít điều chỉnh). Đôi khi cả hai đầu tiếp xúc của đủa đẩy đều là hình cầu.

Vật liệu chế tạo: Đủa đẩy thường làm bằng thép cácbon thành phần trung bình, đầu tiếp xúc làm bằng thép cácbon thành phần cácbon thấp, hàn gắn với đủa đẩy rồi tôi đạt độ cứng HRC 50 - 60.

1.4.4. Đòn bẩy:

Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực truyền động từ đũa đẩy hoặc trục cam để đóng mở xupáp theo đúng theo pha phân phối khí. Đòn bẩy được gắn trên trục của nó. Hoạt động của đòn bẩy nhờ vào đũa đẩy hoặc cam. Nhờ có đòn bẩy xupáp đóng mở theo đúng pha phân phối khí.

.................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

1.5.1.3 Cơ cấu VVT-i của Toyota.

Cùng với hãng Honda, hang Toyota 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 gần đây và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trên các loại xe như: Camry, Corolla Altis, Vios, .…

VVT-i là hệ thống điều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. VVT-i là cụm từ viết tắt từ tiếng anh: Varaible Valve Timing –intelligent (Thay đổi thời điểm phối khí thông minh).

Đối với các động cơ thông thường thì có thời điểm phối khí là cố định và thường đựơc tính theo điều kiện sử dụng của động cơ. Vì nó được dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu đến cam thông qua cặp bánh răng hoặc xích. Ngược lại, với các động cơ có hệ thống VVT-i thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện làm việc của động cơ. Hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục cam nạp, thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm phối khí tối ưu . Hệ thống này có thể xoay trục cam một góc 40⁰  tính theo góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho các chế độ hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ cảm biến và điều khiển bằng ECU động cơ.

Do đó hệ thống này được đánh giá rất cao vì nó cải thiện quá trình nạp và thải, tăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường.

Việc sử dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và qui luật nâng của xupáp, làm 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. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó thì cơ cấu phối khí hiện đại có nhược điểm là: Có nhiều chi tiết, cụm chi tiết, cần chế tạo với độ chính xác cao. Hệ thống điều khiển phức tạp. Việc bảo quản, sữa chữa khó khăn, giá thành cao.

.......................................................................................................

Hình 1.21 Hệ thống VVT-i của động cơ Toyota

     Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm.

.......................................................................................................        

 Hình 1.22 Sơ đồ hệ thống VVT-i

    Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40⁰ 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.

.......................................................................................................
Hình 1.23 Sơ đồ thời điểm phối khí.

    Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khi tải nhẹ.Thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trể lại và độ trùng lặp xupáp giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp. Điều này làm ổn định chế độ không tải và cả thiện tính tiết kiệm nhiên liệu và tính khởi động. Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng hoặc khi tốc độ cao và tải nặng. Thời diểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng EGR (tuần hoàn khí thải) nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiểm khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupáp nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.                                                                                                            

       Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm phối khí xupáp nạp thực tế ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam.

.................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

Hình 4-7  Động học con đội đáy bằng trong giai đoạn I.

a) Chuyển vị của con đội:

Khi con đội trượt đến một vị trí bất kì tương ứng với cam quay một góc ...., con đội tiếp xúc với cam tại M thì chuyển vị của con đội có thể xác định theo quan hệ sau:

            ..................................................................................................

            ................................................                                                                  (4 – 10)

Trong đó:       ....................(mm); R₁ = 42 (mm).

Vậy:    ............ = (425,8 – 42).(1 - cos........) = 383,8.(1 - cos...........).                        (4 – 11)

Khi ............................. ta có: .....................1,35 (mm).

b) Vận tốc con đội:

Lấy đạo hàm 2 vế của phương trình (4 – 7) theo thời gian ta có công thức tính vận tốc con đội.

                        .....................................................................

            Vận tốc trục cam:

                        .....................................................................20,2 (rad/s).

            Nên:    ...................................................                                        (4 – 12)

            Khi ................................. thì  ....................................... = 0,648 (m/s).

c) Gia tốc của con đội:

 .................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

                                 m_lx - khối lượng lò xo (180 g)

                                 m_đđ - khối lượng đũa đẩy (210 g)                 

                                  l_xp  - chiều dài cánh tay đòn về phía xupap (115 mm)

                                  l_c   - chiều dài cánh tay đòn về phía đũa đẩy (83 mm)

     thay vào (4-2) trên ta có: 

          m_ok= 0,3+ 0,024+ 0,009+....0,18+ 0,82.10^-8.......+ (0,21+ 0,24)............

= 0,6274  (kg)

Tương tự như trên ta quy dẫn khối lượng của cơ cấu phân phối khí về đường tâm con đội.

     m_ot= (m_xp + m_dl + m_mh + .........).......... + m_cđ+ m_dd+ I_{đb.............}

     m_ot= (0,3+ 0,024 + 0,009+........0,18).........+ 0,24+ 0,21+ 0,82.10^{-8...........}

     m_ot= 0,6547172   (kg)

Từ trên ta tính được lực quán tính tác dụng trên cơ cấu phân phối khí quy dẫn về đường tâm xupáp:

Tương tự lực quán tính tác dụng trên cơ cấu phân phối khí quy dẫn vễ đường tâm con đội:         

                                                P_jt= - m_ot.j_t

5.2. Tính toán lò xo xupáp:

      Ta tính cho trường hợp con đội và xupáp ở phía cam nạp vì tại đó khối lượng quy dẫn sẽ nhỏ hơn khối lượng quy dẫn về tâm con đội ở cam thải do khối lượng xupap thải lớn hơn xupap nạp mà khối lượng các chi tiết khác của cơ cấu thì như nhau.

Lò xo xupáp có nhiệm vụ đóng kín xupáp trên đế và đảm bảo cho xupáp đóng mở theo đúng quy luật của cam, nhất là trong giai đoạn chuyển động của con đội có gia tốc âm

      Giai đoạn mà con đội có gia tốc âm (giai đoạn 2), xupáp và các chi tiết khác trong cơ cấu phối khí có xu hướng rời khỏi mặt cam. Do đó lực lò xo phải lớn hơn lực quán tính P_ik ở mọi chế độ tốc độ.

Vì vậy:                       P_lx = k.P_jk        

Trong đó: k – Hệ số an toàn. ( k=2.3 - 2.35 với động cơ không có điều tốc hạn chế tốc độ, k = 1.25 - 1.6 đối với động cơ có điều tốc).

 .................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

Với d và l – đường kính và chiều dài thân xupáp

            D = 16,5 (mm) và l = 320 (mm).

                        .......................0,14.10⁶ (MN/m²).

6. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí:

6.1 Những hư hỏng và nguyên nhân gây nên.

   Cơ cấu phân phối khí được dẫn động từ trục cam đến xupáp làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao, chịu lực ma sát lớn khi làm việc và chịu nhiều va đập nên thường bị mòn. Sự mài mòn của bất kỳ chi tiết nào trong cơ cấu đều có thể dẫn đến hiện tượng xupáp đóng mở không đúng yêu cầu, gây ảnh hưởng xấu đến quá trình làm việc của động cơ.

Do điều kiện làm việc của cơ cấu phối khí như vậy nên các chi tiết của cơ cấu thường xảy ra các hư hỏng chính sau:

+ Xupáp và đế xupáp là các chi tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nhất vừa chịu lực ma sát lại vừa chịu va đập. Thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao đặt biệt là xupáp thải. Do đó bề mặt làm việc của xupáp và đế xupáp không những bị mòn mà còn bị cháy rỗ dẫn đến đóng không kín gây lọt khí làm giảm công suất, tăng lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ.

+ Ống dẫn hướng xupáp nếu mòn nhiều sẽ gây va đập xupáp làm tăng mài mòn thân xupáp đồng thời sẽ gây lọt dầu vào trong xilanh động cơ do đó làm tăng tiêu hao dầu bôi trơn và kết muội than trong buồng đốt.

+ Các chi tiết dẫn động xupáp như đòn bấy, con lăn, lò xo và các chi tiết lắp ghép chúng đều bị mòn hoặc biến dạng cũng ảnh hưởng đến sự làm việc của xupáp.

+ Đối với trục cam các vấu cam phân phối khí luôn tiếp xúc và tỳ vào đế con đội nên bị mòn nhiều hoặc bị biến dạng do ma sát. Nếu vấu cam bị mòn nhiều sẽ làm giảm hành trình của con đội do đó làm giảm độ mở của xupáp.

.................................................................................................................

................................................................................................................

...............................................

6.2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết:

Sau khi tháo và rửa sạch, các chi tiết được kiểm tra, phân loại để xác định phương án xử lý. Các chi tiết được phân làm 3 nhóm: Các chi tiết được dùng lại không phải sửa chữa, các chi tiết cần được phục hồi, sửa chữa và các chi tiết hư hỏng bỏ đi.

Việc kiểm tra phân loại các chi tiết bao gồm các công việc đo đạc, quan sát, kiểm tra chi tiết và so sánh kết quả đo với các tiêu chuẩn kĩ thuật kiểm tra để quyết định phương án xử lý.

Việc kiểm tra các chi tiết cần phải căn cứ vào đặc điểm kết cấu, điều kiện làm việc và tiêu chuẩn kỹ thuật của chi tiết. Việc kiểm tra được thực hiện bằng quan sát và dùng dụng cụ đo và phải tiến hành theo quy trình nhất định. Đối với mỗi chi tiết cần có một phương án kiểm tra nhất định.

* Kiểm tra chi tiết dạng trục: bao gồm trục khuỷu, trục cam của động cơ. Hư hỏng thường gặp của các chi tiết này là mòn cổ trục, cổ biên, mòn rãnh then, cong và xoắn trục. Công việc kiểm tra các chi tiết này đòi hỏi phải có dụng cụ chuyên dùng, phù hợp với từng hư hỏng của chi tiết.

* Kiểm tra kích thước lỗ: Kiểm tra kích thước xilanh, bạc cam và bạc lót cổ trục. Chủ yếu việc kiểm tra này là xác định đường kính lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình, độ ô van, độ côn. Dụng cụ để kiểm tra các chi tiết này là dụng cụ đo lỗ, phổ biến nhất là các loại panme đo lỗ, đồng hồ đo lỗ hoặc các đồng hồ so.

* Kiểm tra các chi tiết tỉnh: Hư hỏng thường gặp ở các chi tiết này là nứt vỡ, biến dạng của các gối đỡ các trục cam, khuỷu hoặc đường tâm của các ổ đỡ không trùng nhau, tâm xilanh không thẳng góc với tâm trục khuỷu. Công việc kiểm tra hư hỏng các chi tiết này phải sử dụng đồng so và bàn máp, bàn rà.

* Kiểm tra các vòng bi, bánh răng:

- Kiểm tra vòng bi: Đối với những chi tiết này chúng ta không sửa chữa mà chỉ kiểm tra, quan sát để phát hiện các hư hỏng như nứt, vỡ, tróc rỗ, xướt bề mặt đường lăn. Để đánh giá chính xác vòng bi thì phải đo độ rơ dọc trục và độ rơ hướng kính rồi so với tiêu chuẩn đã cho để quyết định việc tái sử dụng hay thay thế. Dụng cụ để kiểm tra vòng bi chủ yếu là đồng hồ so và bàn máp kết hợp với giá đỡ.

- Kiểm tra các bánh răng: Đối với các bánh răng cũng không sửa chữa mà thay mới nếu hư hỏng. Các hư hỏng thường gặp của bánh răng là mài mòn, nứt vỡ, tróc rỗ hoặc mòn ránh then. Dụng cụ để kiểm tra các hiện tượng hư hỏng của bánh răng là thướt cặp đo răng, calíp. Ngoài ra cần phải kiểm tra độ rơ ăn khớp giữa các cặp bánh răng.

6.3. Phương pháp kiểm tra sửa chữa các chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ Skoda6l-350:

6.3.1 Khe hở nhiệt xupáp thay đổi:

       Khi khe hở nhiệt thay đổi sẽ làm góc xupáp thương đóng hay thường mở, làm cho pha phân phối khí trong động cơ thay đổi, góc nạp khí và góc thải khí trong động cơ thay đổi, góc nạp khí và góc thải khí không đúng yêu cầu.

       Đối với các động cơ Diezel sau một thời gian hoạt động nhất định, hoặc tại mỗi lần dừng tàu đều phải kiểm tra khe hở nhiệt xupáp có thay đổi gì không(thông thuờng thời gian này được quy định trong lí lịch máy và sổ tay vận hành). Khe hở nhiệt kiểm tra khi cả 2 xupáp đều đóng kín.

      Cách kiểm tra: Lúc dừng máy để cho máy nguội rồi dùng căn lá đưa vào khe hở giữa đầu đòn gánh với đuôi xupáp. Giá trị căn lá biểu thị khe hở xupáp. Nếu các giá trị đo được mà nằm trong giới hạn thì không cần điều chỉnh. Nếu không nằm trong giới hạn cho phép thì phải điều chỉnh lại. Cách điều chỉnh như sau:

.......................................................................................................

Hình 6.1 Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt.

     - Dùng tuốc lô vít giữ chặt vít (3)

     - Dùng cờ lê thích hợp nới lỏng đai ốc (2)

     - Dùng căn lá có chiều dày đúng bằng khe hở nhiệt yêu cầu cho trong lí lịch máy đưa vào khe hở (a) (khe hở giữa cán xupáp và đầu đòn gánh).

     - Vừa đưa căn lá vào vừa xoay vít (3) khi nào dịch chuyển căn lá trong khe (a) thấy “sít trượt” thì thôi không chỉnh vít (3) nữa.

     - Giữ nguyên vít (3) dùng cờ lê văn chặt đai ốc (2) lại.

6.3.2.Hư hỏng và kiểm tra sửa chữa xupáp:

6.3.2.1 Hư hỏng xupáp:

        a- Sự cong vênh, đóng không kín của đế được kiểm tra bằng phương pháp phấn và dầu hỏa.

          Sau khi kiểm tra nếu thấy độ cong vênh mà lọt khí ít, thì tiến hành rà trực tiếp với bệ xupáp. Nếu lọt khí nhều có thể nắn lại đế, rồi đêm mài lại mặt côn. Sau khi mài đem rà trực tiếp với bệ của nó trên nắp xilanh. Quy trình rà được tiến hành như sau (có thể thực hiện rà bằng tay hoặc bằng máy).

          - Bước 1 rà thô: Lồng vào cán xupáp 1 lò xo nhẹ, để ngừa nắp xilanh rồi thả xupáp và lò xo vào. Bôi một lớp bột thô (AL₂O₃; Cr₂O) lên bề mặt côn của nấm trước khi lắp xupáp vào xilanh, sau đó dùng tuốc lơ vít hoặc nấm ra để rà. Ấn nhẹ xupáp xuống bệ, vừa ấn đồng thời xoay xupáp quanh tâm góc 40÷60⁰, việc nâng xupáp lên khỏi bệ nhờ lực lò xo. Cứ làm như vậy đến khi quan sát bề mặt côn có sự mài đều trên toàn bộ chu vi với một chiều rộng 2÷5 mm thì kết thúc việc rà thô. (Chú ý: Lúc bôi bột rà không để rơi vào phần cán xupáp, bột rà thô được hòa vào dầu hỏa hoặc dầu thực vật).

           - Bước 2 rà tinh: Dùng bột rà Crôm, bột này có 3 loại phụ thuộc vào kích thước của hạt ôxit Crôm, mà nó cho phép mài mòn lớp kim loại từ 1÷7 Mm.

           Cách rà cũng tiến hành như rà thô, cho tới khi dải rộng 2÷5 mm của mặt côn có màu trắng đục, mịn kết thúc rà tinh.

           - Bước 3, rà bằng dầu nhờn (rà bóng): Vệ sinh sạch sẽ xupáp và bệ rồi dùng dầu nhờn rà bóng bề mặt làm việc.

- Sửa chữa và thay bạc trục cam: Bạc trục cam thường được chế tạo theo kích thước cổ trục. Khi trục sửa chữa người ta ép các bạc cũ ra kiểm tra bề mặt lắp ghép và dùng trục dẫn để ép bạc mới vào.

+ Trước khi thay bạc cần kiểm tra và thực hiện các bước:

Vệ sinh sạch bạc cần ép.

Kiểm tra kích thước lỗ cần lắp bạc, kiểm tra mật độ xướt, đảo của bề mặt so với đường tâm chung.

Xác định chính xác thứ tự các bạc vì kích thước cổ trục cam khác nhau và nhỏ dần từ ổ đầu tiên đến ổ cuối cùng, chọn trục dẫn có kích thướt phù hợp để lắp bạc.

Chú ý ép bạc vào vị trí sao cho các lỗ dầu trùng với các lỗ dầu trên thân máy.

Sau khi lắp xong cần kiểm tra độ thẳng tâm của chúng.

6.3.8. Kiểm tra dắt cắm van dầu OCV:

+ Kiểm tra dắt cắm van điều khiển OCV: Ngắt nguồn điện van OCV. Dùng ôm kế đo điện trở tại 2 điểm A và B của van. Nếu các giá trị điện trở đo được không nằm trong khoảng cho phép là (6,9 – 7,9) ôm, thì phải thay thế.

7. Kết luận:

   Sau thời gian hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài "Khảo sát cơ cấu phối khí trên động cơ Skoda6l-350" đến nay em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô trong khoa.

   Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động và khảo sát cơ cấu phân phối khí trong động cơ Skoda6l-350. Ở mục 1 của đồ án em đã trình bày tổng quan về cơ cấu phối khí của động cơ đốt trong đồng thời giới thiệu cơ cấu phân phối khí thay đổi được góc phân phối khí. Ở mục 2, mục trọng tâm của đồ án em đi sâu phân tích kết cấu các chi tiết, phương án bố trí và dẫn động xupáp, phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam. Đồng thời cũng ở mục này em đi sâu nghiên cứu kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống thay đổi góc phân phối khí trong cơ cấu phân phối khí động cơ Skoda6l-350. Mục 3 giới thiệu về hệ thống đảo chiều của động cơ Skoda6l-350. Mục 4 và 5 là mục tính toán các thông số cơ bản cũng như kiểm nghiệm sức bền của các chi tiết trong hệ thống phân phối khí động cơ Skoda6l-350. Mục 6 của đồ án em nêu ra một số hư hỏng và phương pháp sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí.

   Thông qua đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu sâu hơn về tầm quan trọng của cơ cấu phối khí và điều đó cũng đã được các nhà chuyên môn luôn nghiên cứu và tìm cách nâng cao tính năng của động cơ nhằm phục vụ cho nhu cầu của đời sống. Do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường, tài liệu tham khảo còn hạn chế và chưa cập nhật đủ thông tin nên cần phải hoàn thiện thêm.

   Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành động cơ đốt trong, hiểu sâu về động cơ Skoda6l-350 đặc biệt là hệ thống phân phối khí Skoda6l-350 là động cơ được trang bị bởi nhiều cơ cấu, đặc biệt động cơ này có trang bị hệ thống đảo chiều quay trục chân vịt nên thuận tiện cho việc di chuyển tàu tiến hoặc lùi … Những điều đó làm cho động cơ luôn hoạt động tối ưu ở mọi chế độ làm việc. Sau cùng em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy cô giáo để em được hoàn thiện hơn về kiến thức cũng như đề tài này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết Cấu Và Tính Toán Động Cơ Đốt Trong”. Hà Nội: NXB Đại học trung học chuyên nghiệp; 1979.

[2]. Phạm Minh Tuấn. “Động Cơ Đốt Trong”. Hà Nội: NXB Khoa học và kỹ thuật; 1999.

[3]. Trần Thanh Hải Tùng. “Giáo Trình Động Cơ Đốt Trong ”. Đà Nẵng: Đại học bách khoa Đà Nẵng.

[4]. Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong ”. Hà Nội: NXB Giáo dục; 2000.

[5]. Nguyễn Khắc Tùng. “Giáo Trình Động Cơ Diezel ”. Sài Gòn: Xí nghiệp toa xe Sài Gòn; 2006.

[6]. Lê Viết Lượng. “Lý Thuyết Động Cơ Diezen”. NXB Giáo Dục; 2000.

[7]. Trường Kỹ Thuật Và Nghiệp Vụ GTVT – II “Giáo Trình Cấu Tạo Và Công Nghệ Sửa Chữa Động Cơ Diezen – Hệ Trục Tàu Thủy”. Hà Nội: NXB Giao Thông Vận Tải; 1994.

[8]. Khiếu Hữu Triển, Lưu Thành Công, Nguyễn Đình Hùng. “Máy Tàu Thủy”.Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam. 1999

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"