Giáo trình môn Hệ thống phân phối khí

m khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Ngành công nghiệp ô tô là một ngành công nghiệp nặng với công nghệ cao. Đòi hỏi các nhà nghiên cứu, thiết kế cũng như vận hành, sửa chữa có sự tích luỹ và không ngừng tìm hiểu, trau rồi kiến thức. Để trang bị những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành về ô tô nói chung và hệ thống phân phối khí nói riêng, chúng tôi biên soạn giáo trình “Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phân phối khí”. Giáo trình nhằm phục vụ: - Các học sinh học ngành Công nghệ ô tô trong trường cũng như các bạn yêu thích nghề cần có tài liệu tham khảo, chắc rằng sẽ tìm thấy trong cuốn sách nhiều điều bổ ích. - Các thầy giáo, cô giáo dạy chuyên ngành Công nghệ ô tô làm tài liệu chính để giảng dạy. Nội dung giáo trình bao gồm sáu bài: Bài 1:Tổng quan về hệ thống phân phối khí Bài 2: Bảo dưỡng, sửa chữa cụm xupáp Bài 3: Bảo dưỡng, sửa chữa trục cam Bài 4: Bảo dưỡng, sửa chữa bộ phận dẫn động Bài 5: Đặt cam và điều chỉnh khe hở nhiệt Bài 6: Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống phân phối khí thông minh Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo nội dung trong chương trình khung năm 2010 của Tổng cục Dạy nghề, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phân phối khí đến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy trình thực hành sửa chữa. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn cho lần xuất bản sau. Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, Trường Cao đẳng Cao Đẳng Cơ Điện Hà Nội và các bạn đồng nghiệp đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này. Hà Nội, ngàytháng năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Ngô Thế Hưng 2. Đinh Văn Nhì 3 Tên mô đun: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ Mã số mô đun: 27 Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ (Lý thuyết: 29 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập 28 giờ; Kiểm tra: 3 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun - Vị trí: Được bố trí dạy sau các môn học/mô đun: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ 18, MĐ 19, MĐ 20, MĐ 21 - Tính chất: Là mô đun chuyên môn. II. Mục tiêu mô đun Trình bày đúng nhiệm vụ, yêu cầu, ph n loại hệ thống ph n phối khí Mô tả đúng cấu tạo và nguyên l hoạt động của hệ thống ph n phối khí dùng trên động cơ h n tích đúng hiện tượng, nguyên nh n hư hỏng, phương pháp kiểm tra, ửa chữa hư hỏng của hệ thống phân phối khí Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và ửa chữa được hệ thống ph n phối khí đúng uy trình, uy phạm và đúng tiêu chu n kỹ thuật trong bảo dưỡng, ửa chữa ử dụng đúng các dụng cụ tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng, ửa chữa hệ thống ph n phối khí bảo đảm chính ác và an toàn + Chấp hành đúng uy trình, uy phạm trong ngànhcông nghệ ô tô + Rèn luyện tính kỷ luật, c n thận, tỉ mỉ của học viên. 4 Bài 1:Tổng quan về hệ thống phân phối khí I. Mục tiêu bài học: - hát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu, ph n loại của hệ thống ph n phối khí. - Nhận dạng được các loại hệ thống phân phối khí. - Chấp hành đúng uy trình, uy phạm trong ngành công nghệ ô tô. - Rèn luyện tính kỷ luật, c n thận, tỉ mỉ của học viên. II ủa bài: 1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu Cơ cấu phân phối khí dùng để đóng mở cửa nạp và cửa xả đúng thời điểm. Để nạp đầy hỗn hợp khí(động cơ ăng) hoặc không khí sạch (động cơ Điêzel) vào ylanh ở kỳ nạp và thải sạch khí cháy ra ngoài ở kỳ xả. 1.3. Phân loại * Phân loại cơ cấu phân phối khí căn cứ vào cách thức đóng mở cửa nạp và cửa xả: - Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt; - Cơ cấu phân phối khí dùng pi ton đóng cửa nạp và cửa xả (động cơ 2 kỳ); - Cơ cấu phân phối khí dùng upáp (cơ cấu phân phối khí xupáp treo “loại này có hai loại loại trục cam trong thân máy và trục trên nắp máy” và upáp đặt). 2. Cấu tạo chung của hệ thống phân phối khí 2.1 Cơ ấu phân phố khí x páp đặt Hình : Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt 1. Trục cam; 2. Con đội; 3. Lò xo xupáp; 4. Xupáp; 5. Nắp máy; 6. Thân máy. 5 + Nguyên lý làm việc: Khi động cơ làm việc trục khuỷu quay dẫn động trục cam quay. Khi phần cao của cam tác dụng vào đáy con đội, đ y con đội đi lên, tác dụng vào đuôi upáp làm cho upáp đi lên, lò xo bị nén lại cửa nạp hoặc cửa xả được mở ra để nạp hỗn hợp vào xilanh hoặc xả khí thải ra ngoài. Khi phần cao của cam rời khỏi đáy con đội, dưới tác dụng của lò o đ y upáp đi uống để đóng kín cửa nạp và cửa xả. + Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý xupáp đặt: Hình : Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phân phối khí xupáp đặt 1. Đế xupáp; 2. Xupáp; 3. ống dẫn hướng;4. Lò xo; 5. Móng hãm; 6. Đĩa chặn; 7. Bulông điều chỉnh; 8. Đai ốc hãm; 9. Con đội; 10. Cam. 2.2 Cơ ấu xupáp treo Hình . Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo 1.Trục cam; 2. Con đội; 3. Lò xo xupáp; 4. Xupáp; 5.Nắp máy; 6. Thân máy; 7. Đũa đẩy; 8. Đòn gánh; 9. Cò mổ 6 + Nguyên lý làm việc: Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay dẫn động trục cam uay. Khi đỉnh cao của cam tác động vào đáy con đội, đ y con đội đi lên. Qua thanh đ y tác động vào vít điều chỉnh đuôi đòn gánh đi lên, đầu đòn gánh đi uống tác dụng và đuôi upáp làm cho upáp đi uống, loxo bị nén lại cửa nạp hoặc cửa xả được mở ra để nạp hỗn hợp hoặc không khí vào xilanh hoặc xả khí thải ra ngoài. Khi phần cao của cam rời khỏi đáy con đội, upáp được đóng lại nhờ lòxo, đòn gánh,thanh đ y con đội chở về vị trí ban đầu. + Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý xupáp treo: Hình . Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phân phối khí xupáp treo 1.Bánh răng cam; 2. Cam xả; 3. Cam nạp; 4.Gối đỡ; 5.Con đội; 6. Xupáp; 7. Ống dẫn hướng; 8. Đũa đẩy; 9. Trục đòn gánh; 10 . Cò mổ; 11. Lò xo xupáp; 12. Vít điều chỉnh;13.Bạc gối đỡ. + Các dạng cơ cấu phân phối khí Xupáp treo thường gặp : 7 Hình . Các dạng cơ cấu phân phối khí xu páp treo thường gặp 1- Xupap, 2- Cần bẩy, 3 - Đũa đẩy, 4- Con đội, 5- Trục cam a) Trục cam đặt trên thân máy dẫn động xupáp qua con đội, đũa đẩy và cần bẩy b)Trục cam đặt trên nắp xylanh, dẫn động xupáp qua con dội và cần bẩy c, d)Trục cam đặt trên nắp xylanh và dẫn động xupáp qua cần bẩy e)Trục cam đặt trên nắp xylanh và dẫn động trực tiếp xupáp. 2.3. So sá h ư hượ đ ểm của ơ ấu phân phối khí dùng xupáp treo và x páp đặt - Khi dùng cơ cấu phân phối khí upáp đặt, chiều cao của động cơ giảm xuống kết cấu nắp i lanh đơn giản, dẫn động xupáp càng dễ dàng hơn. - Nhưng do buồng cháy không gọn, diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém: Tiêu hao nhiều nhiên liệu ở tốc độ cao, hệ số nạp giảm làm giảm mức độ cường hoá của động cơ. - Đồng thời khó tăng tỷ số nén, nhất là khi tỷ số nén của động cơ cỡ lớn, rất khó bố trí buồng cháy. Vì vậy cơ cấu phân phối khí upáp đặt thường chỉ dùng cho một số động cơ ăng có tỷ số nén thấp, số vòng quay nhỏ. - Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupáp treo, buồng cháy rất gọn diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt. 8 - Đối với động cơ ăng khi dùng cơ cấu phân phối khí xupáp treo, do buồng cháy nhỏ gọn, nên có thể tăng tỷ số nén so với khi dùng cơ cấu phân phối khí upáp đặt. 3. Quy trình tháo lắp các chi tiết của hệ thống phân phối khí 3.1. Các bước tháo - Chu n bị dụng cụ, giẻ lau, giá chuyên dùng; - Tháo các chi tiết liên uan đến nắp máy: Như các đường ống nạp, các đường ống xả.; - Tháo trục dàn đòn gánh, cò mổ đặt lên giá chuyên dùng không để lẫn các chi tiết khác; - Cạo sạch nấm upáp em ét đã có dấu chưa, nếu chưa thì phải đánh dấu lại bằng chấm đánh dấu - Tháo nắp máy đưa ra ngoài đặt lên giá chuyên dùng (lưu tháo nắp máy đúng trình tự kỹ thuật); - Dùng vam tháo chuyên dùng để tháo móng hãm xupáp, móng hãm tháo ra phải gói lại c n thận; Hình . Dùng vam nén lò xo xupáp - Đưa upáp ra ngoài đặt lên giá chuyên dùng (để từng cặp tránh để lẫn lộn); - Dùng tuốc nơ vít đ y lấy lò o và vòng đệm xupáp ra ngoài; - Tháo đũa đ y, con đội ra ngoài (tránh để cùng với các vật có trọng lượng); Hình. Tháo bu lông bắt gối đỡ trục cam - Dùng clê tháo bánh tì và tháo lấy đai răng ra ngoài; 9 - Dùng tuýp tháo bulông bắt mặt bích của trục bánh răng cam rồi đưa bánh răng cam, trục cam ra ngoài. Trước khi tháo phải kiểm tra dấu ăn khớp của hai bánh răng trục cam và bánh răng trục cơ đã có dấu chưa nếu chưa thì phải đánh dấu lại (dấu trùng ở vạch “0” Hình 1.9). Hình . Kiểm tra dấu trên bánh răng trục cơ và trục cam. 3.2. Các bước lắp. Sau khi bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phân phối khí ta tiến hành lắp ráp theo trình tự sau: - Làm sạch kỹ các chi tiết cần lắp; - Bôi dầu bôi trơn ạch vào các chi tiết quay, chuyển động; - Lắp các phớt chắn dầu mới vào ống dẫn hướng xupáp; Đ y phớt chắn dầu vào đúng vị trí cần lắp; + Xoay các phớt chắn dầu em đã lắp đúng chưa; - Lắp xupáp + Kiểm tra thứ tự của các xupáp theo dấu; + Bôi dầu vào th n upáp, đưa upáp vào ống dẫn hướng; + Kiểm tra em upáp đã lắp đúng thứ tự chưa; + Lắp đĩa lò o, lò o vào nắp máy; + Dùng vam nén lò xo xupáp lại; + Lắp móng hãm vào đuôi upáp; Tháo vam ra, lật nghiêng nắp máy, dùng búa nhựa gõ nhẹ vào đuôi upáp em móng hãm có nằm chắc chắn trong rãnh không. Nếu móng hãm chưa nằm đúng rãnh, khi gõ nó ẽ bị bật ra. Hình . Kiểm tra móng hãm sau khi lắp 10 - Lắp cụm cò mổ, trục cò mổ và gối đỡ vào nắp máy + Lắp các cò mổ, gối đỡ, lò xo vào trục cò mổ; + Lắp chốt hãm đầu trục; Đưa cụm cò mổ, trục cò mổ và gối đỡ vào nắp máy, bắt các bu lông gối đỡ; + iết chặt các bu lông lắp gối đỡ trục cò mổ theo thứ tự ngược với khi tháo và đúng mô men uy định. Mô men siết ốc quy định 210Kg.cm - Lắp trục cam + Lau thật sạch bề mặt cổ trục và gối đỡ; + Bôi dầu bôi trơn mới vào cổ trục cam và gối đỡ; + Đặt trục cam lên nắp máy và lắp các nắp gối đỡ trục. Chú ý: Lắp đúng thứ tự và đúng chiều các nắp gối đỡ trục + Lắp các bu lông bắt gối đỡ với nắp máy; + Siết chặt đều các bu lông theo thứ tự và đúng mô men uy định; Mô men siết ốc quy định 200Kg.cm Hình . Thứ tự siết bu lông bắt gối đỡ trục cam - Lắp nắp máy lên động cơ theo trình tự ; - Đặt cam theo trình tự ; - Điều chỉnh khe hở nhiệt xupáp; - Lắp nắp che dàn cò mổ, xupáp. 11 Bài 2: Bảo dưỡng, sửa chữa cụm xupáp I. Mục tiêu bài học : - Trình bày được nhiệm vụ, ph n loại, cấu tạo, hiện tượng, nguyên nh n hư hỏng và phương pháp kiểm tra bảo dưỡng lò o, ống dẫn hướng u páp của u páp. - Kiểm tra, bảo dưỡng và ửa chữa được hư hỏng của các chi tiết đúng phương pháp và đạt tiêu chu n kỹ thuật do nhà chế tạo uy định - Chấp hành đúng uy trình, uy phạm trong ngành công nghệ ô tô - Rèn luyện tính kỷ luật, c n thận, tỉ mỉ của học viên. Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. II bài học : 1. Bảo dưỡng, sửa chữa xupáp 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, vật liệu chế tạo, điều kiện làm việc 1.1.1. Nhiệm vụ Xupáp là một bộ phận của cơ cấu phân phối khí. Các xupáp có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và xả để thực hiện uá trình trao đổi khí của động cơ. 1.1.2. Phân loại Theo kết cấu gồm có Xupáp hút và xupáp xả, 2 loại này giống nhau nhưng kích thước và vật liệu chế tạo khác nhau. Xupáp nạp thường có đường kính nấm xupáp lớn hơn xupáp xả. 1.1.3. Điều kiện làm việc Trong quá trình làm việc xupáp chịu tải trọng tĩnh, tải trọng động và tải trọng nhiệt lớn: - Tải trọng tĩnh: chịu sức căng của lò xo xupáp. - Tải trọng động: lực khí thể tác dụng vào bề mặt làm việc của xupáp, sự va đập của xupáp với đế xupáp dẫn đến hiện tượng biến dạng xupáp. - Tải trọng nhiệt: trong quá trình làm việc, xupáp trực tiếp tiếp xúc với khí cháy nên chịu nhiệt độ rất cao đặc biệt là xupáp xả. + Nhiệt độ của xupap xả : Động cơ ăng: 8000C - 8500C Động cơ điezen: 5000C - 6000C Nhất là trong thời kỳ thải, xupáp trực tiếp tiếp xúc với luồng khí thải, tốc độ luồng khí thải đạt 400 - 600 m/s nên nhiệt độ cuả xupáp xả rất cao. Động cơ ăng: 11000C - 12000C Động cơ điezen: 8000C- 9000C + Nhiệt độ của xupáp hút: 3000C - 4000C 12 Ngoài ra, ở nhiệt độ cao và tiếp xúc với khí cháy nên xupáp cũn bị ăn mòn hoá học(nhất là tán nấm) do lưu huỳnh và các axit sinh ra trong khí cháy. 1.4. Vật liệu chế tạo Để đáp ứng được điều kiện làm việc của xupápvật liệu chế tạo xupáp cần chịu được nhiệt độ cao, có sức bền cơ học tốt, có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, không bị ăn mòn hoá học ở nhiệt độ cao - Đối với xupáp xả: thường sử dụng thép hợp kim chịu nhiệt có thành phần như: ilic, crôm, măngan Để tiết kiệm vật liệu có thể chỉ chế tạo nấm bằng hợp kim chịu nhiệt rồi hàn với thân xupáp làm bằng thép thông thường Để chống mòn và gỉ, người ta mạ lên bề mặt làm việc của xupáp một lớp mỏng hợp kim cô ban . - Đối với xupáp hút: cũng ử dụng thép hợp kim crôm, măngan hoặc hợp kim chịu nhiệt độ có thêm thành phần silic. Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt không cần cao như đối với xupáp xả. 1.2. Cấu tạo xupáp Theo kết cấu người ta chia xupáp ra thành 3 phần là: nấm, th n và đuôi xupáp Hình: Kết cấu của xupáp 1- Đuôi xu páp; 2- Thân xupáp; 3- Nấm xupáp a. Nấm xupáp Có dạng hình nấm, phần chuyển tiếp giữa th n và đầu có góc lượn để hạn chế sự cản trở dòng khí nạp. Mặt tiếp úc đế xupáp là mặt côn được mài nhẵn, góc côn thường 450.( Động cơ TOYOTA 5 -FE: 44.50) Kết cấu của nấm upáp thường có 3 loại chính : - Nấm bằng - Nấm lõm - Nấm lồi 1 2 3 13 - Nấm rỗng Hình: Kết cấu nấm xupáp a. Nấm bằng; b. Nấm lõm; c. Nấm lồi; d. Nấm chứa natri (Na) (nấm rỗng). + Nấm bằng: Kết cấu của loại nấm bằng là chế tạo đơn giản, có thể dùng cho xupáp nạp và thải. Vì vậy đa ố các động cơ dùng loại xupáp này (hình 2.2a). + Nấm lõm: Xupáp có dạng nấm lõm (hình 2.2b) có đặc điểm là bán kính góc lượn giữa phần thải xupáp và phần nấm rất lớn. Kết cấu này có thể cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp vào ylanh, đồng thời có thể tăng được độ cứng vững cho phần nấm upáp. Để giảm trọng lượng của upáp khi tăng bán kính góc lượn, mặt dưới của nấm xupáp làm lõm sâu vào. Nhược điểm của loại này là khó chế tạo, mặt chịu nhiệt lớn, xupáp dễ bị nóng. Loại xupáp có dạng nấm lõm thường dùng cho xupáp nạp trong động cơ máy bay. +Nấm lồi: Xupáp có dạng nấm lồi (hình 2.2c) loại này cải thiện được tình trạng lưu động của dòng khí thải (vì mặt nấm lồi, nên hạn chế khu vực tạo thành xoáy lốc khi thải khí). Chính vì vậy xupáp thải của động cơ cường hoá sử loại dạng nấm lồi. Để giảm trọng lượng nấm người ta khoét lõm phía trên phần nấm. Nhược điểm của loại upáp này tương tự dạng nấm lõm : khó chế tạo, bề mặt chịu nhiệt lớn. + Nấm rỗng: Ở một số động cơ có upáp thải rỗng với 50%-60% thể tích chứa natri (hình 2.2d). Khi động cơ làm việc natri nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy của natri là 97 0 C ) Mặt khác khi xupáp chuyển động lên xuống liên tục nên natri a b c d 14 lỏng sẽ bị sóng sánh trong lỗ rỗng và do đó có tác dụng tải nhiệt từ đầu xu páp lên phần thân rồi truyền qua ống dẫn hướng upáp ra nước làm mát. b. Thân xupáp Hình. Kết cấu của thân xupáp Là phần dẫn hướng cho xupáp có dạng hình trụ được gia công nhẵn và lắp vào ống dẫn hướng ở một số động cơ để làm mát xupáp xả phần nấm và phần th n được làm rỗng trong có chứa natri (Na). Thân xupáp còn có nhiệm vụ tản nhiệt cho nấm xupáp. Phần nối tiếp giữa nấm và th n được làm nhỏ lại để dễ gia công và tránh bị kẹt xupáp trong ống dẫn hướng vì phần dưới của thân xupáp có nhiệt độ cao hơn phần trên. Để hạ thấp nhiệt độ của upap người ta có u hướng làm tăng đường kính và chiều dài th n upáp. Nhưng khi tăng đường kính và chiều dài thân xupáp làm cho trọng lượng upáp tăng. Vì vậy chỉ tăng đường kính và chiều dài đến một lượng nhất định với: dth = (0,25  0,40)dn lth = (2,5 3,5)dn Trong đó: dth là đường kính thân xupap dn là đường kính tán nấm lth là chiều dài thân xupap Một số xupáp có thân mạ crôm và đuôi xupáp được hàn một mảnh hợp kim cứng để giảm sự mài mòn. c. Đuôi xupáp Thân xupáp 15 Hình: Kết cấu đuôi xupáp a. Đuôi xupáp có mặt hình côn; b. Đuôi xupáp có rãnh vòng; c. Đuôi xupáp có lỗ để lắp chốt. d. đuôi xupáp có ren. Đuôi upáp phải có kết cấu để lắp đĩa lò o upáp. Thông thường đuôi xupáp có mặt côn (hình 2.4a) hoặc rãnh vòng (hình 2.4b) để lắp móng hãm. Đuôi upáp có kết cấu đơn giản là đuôi có lỗ để lắp chốt (hình 2.4c) nhưng tạo tập trung ứng suất. Để bảo đảm an toàn, chốt phải được chế tạo bằng vật liệu có sức bền cao. Để tăng khả năng chịu mòn, bề mặt đuôi xupáp ở một số động cơ được chế tạo bằng thép hợp kim và được tôi cứng rồi hàn với thân. Đối với xupáp được cam dẫn động trực tiếp không qua chi tiết trung gian như đòn gánh, cò mổ thì đuôi upap thường có ren để lắp lò xo xupáp (hình 2.4d). Khe hở giữa đuôi upáp và cam được điều chỉnh bằng cách xoay đĩa phía trên. au khi điều chỉnh, do có kết cấu hãm răng nên đĩa trên được ghép thành một khối với đĩa dưới. Để tăng tuổi thọ và đảm bao độ kín khít cho upáp khi đóng, ở một số động cơ upáp được thiết kế sao cho có thể oay uanh đường tâm khi làm việc. 16 Hình: Kết cấu xupáp tự xoay 1. Lò xo xupáp; 2. Thân xupáp; 3. Ống dẫn hướng xupáp; 4. Lò xo đĩa; 5. Bi trượt; 6. Vỏ bọc; 7. Nắp xylanh; 8. Đế; 9. Lò xo; 10. Rãnh trượt. Khi xupáp mở, lò xo xupáp bị nén lại. Lực của lò xo xupáp thông qua vỏ bọc ép vành ngoài của lò o đĩa 4 uống phía dưới. au khi lò o đĩa tỳ lên các viên bi 5, mặt đầu bên trong của lò xo dần dần thoát khỏi mặt tỳ trên đế 8. Khi đó các viên bi ẽ trượt trên rãnh 10. Do ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của bi 5 và lò o đĩa 4 nên đĩa cùng với vỏ bọc 6, lò xo xupáp 1 và xupáp oay đi một góc. Đồng thời các lò xo hồi vị 9 (có độ cứng rất nhỏ) bị nén lại. Khi upáp đóng dần lực ép của lò xo 1 giảm, lò o đĩa dần dần được giải phóng trở về trạng thái ban đầu. Đầu tiên, mặt đầu bên trong tỳ trở lại lên đế 8. Sau một thời gian làm việc upáp được oay uanh t m. Do đó th n upáp sẽ lâu mòn và nấm xupáp tiếp xúc khít với đế hơn, nên upáp ít bị cong, mòn lệch. 1.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng phương pháp kiểm tra a. Hư hỏng. - Bề mặt làm việc của upáp bị mòn, rỗ do ma át,va đập, chịu nhiệt độ cao, chịu ói mòn và ăn mòn hoá học của dòng khí, làm upáp đóng không kín và giảm công uất động cơ. - Nấm upáp bị nứt, vỡ, cháy do va đập, chịu nhiệt độ cao, upáp đóng không kín, lò o yếu, ống dẫn hướng mòn, nước làm mát kém... - Th n upáp bị mòn do ma át, bị cong, kẹt trong ống dẫn hướng do khe hở lắp ghép lớn, nhớt bị cháy, nhiều muội than. - Đuôi upáp mòn do ma át, va đập. 17 . Hình : Cơ cấu oay cưỡng bức upáp b. Kiểm tra - Quan át các vết nứt, vỡ, gờ mòn, cháy rỗ của nấm upáp (hình 4.216 ). - Kiểm tra độ kín của bề mặt làm việc với ổ đặt, bằng vạch chì, dùng dầu hoặc dụng cụ thử áp uất. + Kiểm tra bằng vạch chì (hoặc bột màu): dùng bút chì vạch cách đều 5mm theo đường inh ung uanh bề mặt côn làm việc ( hoặc bôi bột màu ), lắp upáp vào bệ đỡ và oay 45  600, kiểm tra vết tiếp úc nếu các vạch chì bị cắt hết và vết tiếp úc ở chính giữa mặt côn, độ rộng vết từ 1,2  1,6 mm là độ kín tốt. (hình 4.217) + Kiểm tra bằng dầu: Lắp upáp và đế có đầy đủ lò o, móng hãm. lật nghiêng nắp máy và đổ dầu hoả hay dầu điezen đầy đường nạp, để khoảng 1 phút, nếu không thấy dầu rò rỉ ra bề mặt upáp là upáp kín. + Kiểm tra bằng dụng cụ áp lực:( hình 4.218) Đặt upáp kiểm tra (4) lên đế, chụp vỏ chụp (2) phủ kín mặt upáp, dùng tay đè chặt dụng cụ và bơm không khí vào ( bằng bóng bơm cao u lắp vào lỗ 18 (3) áp uất nén khoảng 0,3 at. Để khoảng 1 phút nếu kim áp kế không đổi là được. - Kiểm tra độ cong: dùng đồng hồ o. Độ cong cho phép ≤ 0,03 mm. - Kiểm tra độ mòn th n: dùng panme đo đường kính thân xupáp và so với kích thước tiêu chu n ( hình 4.219). Nếu độ mòn thân  0,1 mm thì thay mới. Hình . Quan sát các Hình . Kiểm tra độ kín của hư hỏng của u páp upáp với đế bằng vết tiếp úc. Hình . Kiểm tra độ kín Hình . Đo đương kính th n upáp a) b) Hình. Đo đường kính lỗ ống dẫn hướng a. Đo đường kính lỗ bằng cữ đo lỗ nhỏ 19 b. Dùng pan me ác định trị ố cỡ đo - Kiểm tra khe hở giữa th n và ống dẫn hướng: + Đo đường kính lỗ ống dẫn hướng bằng đồng cữ đo lỗ nhỏ và pan me + Tính trị ố khe hở . Trị ố khe hở cho phép: Đối với upáp hút là 0,025  0,060 mm, tối đa: 0,08 mm Đối với upáp hút là 0,030  0,065 mm, tối đa: 0,10 mm - Theo kinh nghiệm: Bịt một đầu, rút nhanh upáp ra, nếu có tiếng kêu là tốt. - Kiểm tra độ mòn đuôi upáp: dùng thước cặp đo chiều dài upáp , nếu chiều dài  0,5 mm so với tiêu chuẩn thì thay mới. Kiểm tra chiều dày mép trụ . Chiều dầy cho phép ≥ 0,8 mm Hình Đo chiều dài upáp Hình . Đo chiều dày mép trụ c. Sửa chữa: - Thân mòn: mài theo kích thước ửa chữa, thay ống dẫn hướng có đường kính phù hợp. - Xupáp bị cong  0,03mm phải nắn lại bằng búa tay. - Nấm mòn ít thì rà với ổ đặt, dùng bột rà thô, rà tinh và dầu nhờn rà oáy với ổ đặt bằng tay, máy khoan tay hoặc máy rà dùng khí nén. Khi rà thực hiện hai chuyển động oáy 450  600 và dập upáp uống đế au đó n ng upáp lên cao cách mặt đế khoảng 5 10 mm để chu n bị lần rà kế tiếp. 20 Hình . Mài bề mặt làm việc của tán nấm Hình . Mài đuôi upáp - Bề mặt làm việc của nấm upáp mòn nhiều thì mài lại trên máy mài chuyên dùng, au đó rà lại với ổ đặt, góc mài 450 hay 300 - Đuôi upáp mòn thì mài lại tổng độ mòn và chiều dài ửa chữa không quá 0,5 mm. ( hình 4.223) - Thay mới upáp khi độ mòn thân  0,1 mm, bề dày mép trụ  0,8mm. * Chú : Bề mặt làm việc tiếp úc với đế upáp quá rộng  2mm thì phải ửa, mài lại bề mặt làm việc của đế upáp và thay upáp mới. 21 1.4. Tháo, lắp kiểm tra sửa chữa xupáp Làm sạch nấm xupáp: Dùng dao cạo hết muội than và dùng bàn chải sắt làm sạch Hình: Làm sạch xupáp. - Kiểm tra bề mặt làm việc của xupáp có bị cháy rỗ, cào ước, chiều rộng bề mặt tiếp úc có vượt quá 2mm không? Nếu có các hiện tượng trên, mà nằm trong giới hạn tiêu chu n thì phải mài trên thiết bị chuyên dùng, rà cùng với ổ đặt. * Nguyên tắc của rà là: vừa xoay xupáp vừa dập trên ổ dặt góc xoay 90 120 0 , chiều cùng với ổ đặt. Rà thô: ta bôi bôi bột mài lên mặt nón xupáp (không cho bột mài dính vào thân, ống dẫn hướng xupáp) Rà tinh: Lau sạch xupáp và ổ đặt, ống dẫn hướng, bôi bột rà tinh để rà khi nào thấy bề mặt tiếp xúc mờ đều thì ta đem thử độ kín. Khi mài phải chú đến góc của bề mặt làm việc. Nhưng au khi mài rà chiều dày của vành trụ nấm không được nhỏ hơn 0,5mm. Rà bóng: Lau sạch xupáp và ổ đặt, ống dẫn hướng bôi một lớp dầu vào bề mặt làm việc của upáp au đó tiến hành rà đến khi nào bóng thì dừng lại. Các bước rà xupáp: TT Nội dung Minh hoạ Yêu cầu 1 - Dùng giẻ lau sạch thân và nấm xupap. Tránh bụi làm ước thân và bề mặt nấm. 22 TT Nội dung Minh hoạ Yêu cầu 2 Bôi một ít bột rà thô vào bề mặt làm việc của xupap và bôi một ít dầu bôi trơn vào thân của xupap. Chú ý bôi bột đều khắp bề mặt làm việc của xupap. -Không để bột rà bắn vào thân xupap. 3 Lắp xupap và lò so cần rà vào ổ đặt của nó. - Đặt nhẹ nhàng. - Tránh thả tay. 4 Ấn và xoay khi xupap tiếp xúc với ổ đặt. -Lực ấn và oay đều tay. - Tránh va chạm manh với ổ đặt. - Dùng tuôcnơvit phải có lò xo. 5 - Nhấc xupap ra kiểm tra xem bề mặt làm việc của xupap sau khi rà còn vết ước không. - Rửa xupap sau khi rà thô bằng ăng sạch, au đó Nhấc xupap nhẹ nhàng đều tay. 23 TT Nội dung Minh hoạ Yêu cầu lau bằng giẻ sạch. 6 Bôi một ít bột rà tinh vào bề mặt làm việc của xupáp và bôi một ít dầu bôi trơn vào thân xupap sau khi đã rà bằng bột rà thô. - Bôi bột rà đều khắp bề mặt làm việc của xupáp - Tránh bột rà bắn vào thân xupap. 7 Đưa upap cần rà vào ổ đặt . Đưa upáp vào từ từ. 8 - Tiến hành ấn và xoay xupap như rà thô. - Trong khi rà thỉnh thoảng oay upap đi một góc 90o - Xoay và ấn phải đều tay - Dùng tuôcnơvit phải có lò xo. - Sau khi rà xong phải vệ sinh sạch sẽ Các bước mài xupáp: - Tháo xupap khỏi động cơ. - Kẹp xupap trên mâm cặp máy mài và cố định ở 1 góc mài trùng với góc ở mặt nghiêng tán xupáp (300 hoặc 450 cho phần lớn các xupáp, một số là 47 0 ). 24 - Dịch chuyển xupáp tiến, lùi cùng với đá mài (Hình 2.17). Xupáp mài đạt yêu cầu khi mọi vết ước rỗ trên mặt tán nghiêng upap đã khử hết, mặt nghiêng và bệ đỡ xupap phải trùng tâm với thân. Tiến hành mài bóng xupáp trên thiết bị chuyên dùng theo đúng góc nghiêng uy định. Nếu các vết cháy rỗ hoặc mòn sâu thì phải mài thô au đó mới mài bóng Sau khi mài phải rà xupáp với bệ đỡ để đảm bảo cho upáp đóng kín. 2. Bảo dưỡng, sửa chữa ổ đặt, ống dẫn hướng 2.1. Ổ đặt xu páp 1. Nhiệm vụ Ổ đặt xu páp cùng với xu páp thực hiện nhiệm vụ đóng mở cửa nạp và cửa xả trong quá trình làm việc của động cơ. 2 Đ ề k ệ làm v ệ - Chịu nhiệt độ cao của buồng đốt, chịu mài mòn, ăn mòn hoá học và bị ói mòn của dòng khí, khả năng bôi trơn kém. - Vật liệu: chế tạo bằng vật liệu có khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn cao. Thường làm bằng hợp kim Crôm, i lích, Ni ken hoặc hợp kim gang. 3 Cấ tạo - Có dạng ống mỏng, được ép chặt với nắp máy ( nắp máy bằng nhôm ) hoặc làm liền nắp máy ( động cơ cũ ) có bề mặt làm việc vát nghiêng 450 hay 30 0 tương ứng với mặt vát ở nấm upáp và bề rộng khoảng từ 1,2 đến 2 mm. Hai phía trên và dưới bề mặt làm việc được mài vát, hợp với bề mặt nằm ngang các góc 30 0 , 15 0 và 60 0 hay 75 0 để tạo điều kiện cho upáp đóng kín. Hình : Cấu tạo đế u páp 4. Hư hỏ , k ểm tra, sửa hữa a. Hư hỏng - Bề mặt làm việc bị mòn thành gờ, mòn méo, rạn, nứt, rỗ do chịu nhiệt độ cao, bị va đập và ma át khi upáp đóng, mở. - Bị mất độ găng lắp ghép do biến dạng, chế tạo không đảm bảo kỹ thuật hoặc nứt, vỡ. 25 - Sự mài mòn upáp và ổ đặt dẫn đến upáp đóng không kín, lọt hơi, công suất động cơ giảm. b. Kiểm tra - Quan át các vết nứt, vỡ, rỗ, mòn thành gờ. - Kiển tra độ kín upáp và ổ đặt bằng bút chì, dầu hoặc dụng cụ áp lực( em mục kiểm tra upáp ). - Kiểm tra vết tiếp úc của upáp với đế u páp bằng bột màu về chiều rộng và vị trí vết tiếp úc , để phát hiện hư hỏng của đế upáp do mài mòn hay hư hỏng khi mài ữa chữa đế. Hình : Hư hỏng của đế upáp c. ửa chữa - Trước khi ửa chữa ổ đặt phải ửa chữa ống dẫn hướng upáp trước. - Nếu bề mặt mòn ít, vết rỗ nông, độ thụt u của upáp còn nằm trong phạm vi cho phép thì tiến hành rà upáp và ổ đặt bằng bột rà theo 3 bước: rà thô, rà tinh, rà bằng dầu bôi trơn. 26 - Nếu bề mặt làm việc mòn nhiều, vết ước u thì mài trên máy mài chuyên dùng, ( hoặc dao doa tay) rồi rà cùng với upáp như các bước trên. ( hình 4.227) - Góc cắt của đá mài ( hoặc dao doa tay ): 300, 450, 750 hoặc 600 và 150, với hai loại đá mài thô và tinh. Khi mài hoặc doa cần thực hiện góc cắt làm việc trước 450 , tiếp theo thực hiện góc cắt 150 và 750 hoặc 600, sau đó ửa lại lần cuối bằng góc cắt 450 để đảm bảo chiều rộng vết tiếp úc từ 1,21,6 mm. ( hình 4.228) - Mài lại ổ đặt khi bề mặt làm việc rộng uá 2 mm. - Nếu ổ đặt mòn tụt u uá giới hạn thì thay ổ đặt mới. Khi thay dùng đục có mũi nhọn cong, thanh kéo để tháo ổ đặt cũ khỏi nắp máy( hình 4.229 ) và ép ổ đặt mới đảm bảo độ găng  0,01 mm. au khi ép phải doa và rà lại ổ đặt như trên. 2.3. Ống dẫn hướng 2.3.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, điều kiện làm việc a. Nhiệm vụ - Ống dẫn hướng upáp dùng để dẫn hướng cho thân xupáp chuyển động tịnh tiến và tạo điều kiện bôi trơn cho th n upáp. b. Vật liệu chế tạo - Người ta thường dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện để chế tạo ống dẫn hướng upáp cho động cơ thông thường. Đối với động cơ cao tốc vật liệu được dùng là đồng thanh hoặc kim loại bột được t m dầu nhằm tăng khả năng chịu nhiệt và dễ thích ứng với điều kiện bôi trơn khó khăn. c. Điều kiện làm việc - Ống dẫn hướng chịu mài mòn (do tiếp xúc với thân xupáp) và bị ăn mòn của các tạp chất hóa học. Ngoài ra ống dẫn hướng của xupáp xả còn chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn và các tạp chất ăn mòn hóa học. 27 2.3.2. Cấu tạo Về mặt kết cấu của ống dẫn hướng xupáp có kết cấu đơn giản hình trụ rỗng có vát mặt đầu để lắp. Ống dẫn hướng lắp với thân máy hoặc nắp i lanh có độ dôi. Đường kính trong của ống dẫn hướng được gia công chính xác sau khi lắp ghép vào thân máy hoặc nắp máy. Khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng ở xupáp thải lớn hơn upáp nạp do xupáp thải tiếp xúc trực tiếp với khí cháy. Hình . Kết cấu ống dẫn hướng xupáp a. Ống dẫn hướng hình trụ có mặt vát đầu; b. Bề mặt ngoài của ống dẫn hướng có vai và cữ. 2.3.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng - Bề mặt làm việc bị mòn, cào ước do muội than, cặn b n và làm việc l u ngày - Ống dẫn hướng có thể bị long ra hoặc nứt vỡ do tháo lắp không đúng kỹ thuật. 2.3.4. Phương pháp kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa -Quan át để phát hiện các vết rỗ, nứt, vỡ. Nếu có các hư hỏng trên thì phải thay ống dẫn hướng upáp - Dùng chổi và dung dịch làm sạch ống dẫn hướng. 28 Hình : Kiểm tra và sửa chữa ống dẫn hướng 1. Dụng cụ sửa; 2. Ống dẫn hướng xupáp. - Dưỡng kiểm tra được điều chỉnh theo lỗ đo, au đó dùng panme đo kích thước dưỡng để ác định đường kính lỗ. Dưỡng có thể được điều chỉnh đến kích thước kiểm tra lớn hơn đường kính thân xupáp một lượng 0.1mm và nếu cho lọt được vào lỗ dẫn hướng xupáp thì cần phải thay ống dẫn hướng. - Người ta cũng có thể kiểm tra bằng cách lắp hết thân xupáp vào ống dẫn hướng và lắc ngang nấm xupáp, nếu cảm thấy có độ rơ ta kiểm tra bằng đồng hồ so thấy vượt quá 0,1mm thì phải thay ống dẫn hướng. Khe hở tiêu chuẩn: Xupáp hút: 0,025 mm ,Xupáp xả: 0,035 mm Khe hở tối đa cho phép: Xupáp hút: 0,08 mm, ...ên vị trí trục khuỷu và trục cam rồi lắp bánh răng cam hoặc xích vào. - Đánh dấu vị trí ăn khớp trên bánh răng hoặc đĩa ích theo uy ước chung của nhà chế tạo. Kiểm tra lại: Bằng cách uay trục khuỷu 2 vòng đến khi các dấu ăn khớp của bánh răng trùng nhau và 2 u páp của i lanh ố 1 chấp chênh là được. 1.3. Thực hiện đặt cam 2. Điều chỉnh khe hở nhiệt xupáp 2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu a. Nhiệm vụ - Khe hở nhiệt u páp là khe hở giữa đuôi u páp với đầu đũn mở (cơ cấu u páp treo) hoặc với đầu bu lông điều chỉnh của con đội (cơ cấu u páp đặt) hay cần mở với con đội (trục cam đặt trên nắp máy). b. Ý nghĩa - Là khe hở giữa đuôi upáp và đầu cò mổ. Khe hở này rất cần thiết để đảm bảo cho upáp đóng kín hoàn toàn. Nếu không có khe hở hoặc khe hở uá nhỏ thì khi động cơ làm việc, nhiệt độ cao làm các chi tiết trong dẫn động upáp bị giãn nở, đ y upáp tách khỏi đế upáp và bản th n upáp cũng giãn nở làm upáp càng đóng không kín với đế upáp. Trong uá trình làm việc các chi tiết dẫn động và upáp bị mòn làm khe hở nhiệt bị thay đổi, nên yêu cầu phải định kỳ kiểm tra và điều chỉnh khe hở nhiệt. Nếu khe hở uá nhỏ làm upáp đóng không kín ( kênh upáp ) g y hở hơi, động cơ khó chạy không tải 60 và giảm công uất, tiêu hao nhiên liệu. Nếu khe hở lớn ẽ g y tiếng gõ, thay đổi góc phối khí ( mở muộn ) làm giảm công uất động cơ, nếu uá lớn thì chi tiết bị va đập mạnh, g y hư hỏng ... - Điều chỉnh khe hở nhiệt thực hiện bằng vít điều chỉnh bố trí trên con đội hoặc đầu đòn gánh. Tuỳ theo từng động cơ uy định trị ố khe hở nhiệt khác nhau: + Xupáp hút: khe hở nhiệt thường 0.1  0.2 mm. + Xupáp ả : khe hở nhiệt thường 0.2  0.4 mm. 2.2. Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt xupáp 2.2.1. Phương pháp hiệu chỉnh khe hở xupáp treo + Quay trục khuỷu ở đầu kỳ nổ. + Nới lỏng đai ốc hãm. + Chèn căn lá có kích thước cần điều chỉnh vào đuôi upáp và đầu cò mổ. + Xoay vít chỉnh vào hay ra cho vừa ít căn lá ( kéo chặt tay ). + Giữ vít, iết chặt ốc hãm. Đối với upáp đặt cách làm tương tự nhưng dùng hai cờlê để nới, hãm vít điều chỉnh a)Xupáp kiểu đặt b)Xupáp treo Hình 4.31 Chỉnh khe hở nhiệt Xupáp 2.2.2. Điều chỉnh nhanh khe hở nhiệt xupáp: Đối với động cơ có nhiều máy, để điều chỉnh nhanh các khe hở ở các upáp của các i lanh có hai phương pháp. a. hương pháp 1: Dựa trên nguyên tắc: - Chỉnh upáp khi upáp đang đóng. - Chỉnh đồng thời 2 upáp cho một máy au một lần uay trục khuỷu. - Chỉnh lần lượt theo thứ tự làm việc của các máy cho tới hết ( máy chỉnh đầu tiên không nhất thiết phải là máy ố 1). 61 Như vậy cần uay trục khuỷu tới thời điểm đầu kỳ nổ ( cuối nén- đầu nổ ) của máy cần chỉnh để tiến hành chỉnh upáp. au đó uay trục khuỷu để ác định máy cần điều chỉnh tiếp theo và lần lượt điều chỉnh cho tới hết. Có thể ác định đầu kỳ nổ ở một máy nào đó thông ua đầu kỳ hút của máy tương ứng. Kỳ hút của máy tương ứng có thể ác định được khi uay trục khuỷu nhờ uan át ự chấp chênh của hai upáp ở kỳ hút. Các máy tương ứng nhau trong mỗi động cơ được ác định theo thứ tự làm việc của động cơ như au: Giả ử động cơ 4 i lanh có thứ tự làm việc: 1-2- 4-3 và động cơ 6 i lanh có thứ tự làm việc: 1- 5- 3- 6- 2- 4  Ta lập được tỷ ố: ; . Và ố máy trên tử ố ẽ tương ứng( ong hành) với ố máy ở mẫu ố Nghĩa là đối với động cơ 4 máy: máy 1 ở kỳ hút thì máy 4 ở kỳ nổ, máy 4 ở kỳ hút thì máy 1 ở kỳ nổ v.v. Đối với động cơ 6 i lanh các cặp i lanh tương ứng là 1- 6; 2- 5 ; 3- 4 . Chú : Có thể ác định đầu kỳ nổ của máy ố 1 hay của máy nào đó bằng nhiều cách khác nhau, phương pháp nêu trên thường được ứng dụng khi điều chỉnh upáp. b. hương pháp 2 Dựa trên nguyên tắc: - Chỉnh khe hở khi upáp đang đóng. - Chỉnh các upáp đang đóng của các máy ở các kỳ khác nhau dựa vào thứ tự làm việc của động cơ au một lần uay trục khuỷu: + Kỳ nổ: chỉnh cả hai upáp hút, ả. + Kỳ nén: chỉnh upáp ả. + Kỳ ả: chỉnh upáp hút. + Kỳ hút: không chỉnh upáp nào. Như vậy để chỉnh cho các upáp chỉ cần uay trục khuỷu hai lần và phải dựa vào bảng thứ tự làm việc của động cơ để biết được uá trình đang ảy ra ở các i lanh như thế nào để tiến hành chỉnh cho upáp thích hợp.Ví dụ để chỉnh khe hở upáp cho động cơ 4 máy có thứ tự làm việc 1-2-4-3 thực hiện như au: + Quay trục khuỷu để pi ton máy ố 1 ở ĐCT đầu kỳ nổ. + Chỉnh khe hở hai upáp hút, ả máy 1( kỳ nổ ); chỉnh upáp ả máy ố 2 ( kỳ nén ); chỉnh upáp hút máy ố3 ( kỳ ả ); không chỉnh upáp của máy ố 4. + Quay trục khuỷu một vòng. + Chỉnh khe hở của các upáp còn lại. 34 21   426 351   62 Bài 6: Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống phân phối khí thông minh 1. Mục tiêu bài học - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí thông minh. - Tháo lắp, cơ cấu phân phối khí thông minh đúng theo yêu cầu kỹ thuật - Giải thích được hiện tượng, nguyên nh n hư hỏng và phương pháp kiểm tra bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phân phối khí thông minh. - Chấp hành đúng uy trình, uy phạm trong ngành công nghệ ô tô - Rèn luyện tính kỷ luật, c n thận, tỉ mỉ của học viên. 2. Nội dung bài học 1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống VVT-I a. Tổng quan về hệ thống VVT-i Hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing - intelligent) là hệ thống điều khiển pha phối khí thông minh được phát triển bởi TOYOTA. Hệ thống VVT-i đã thay cho thế hệ thống VVT đơn giản vào năm 1991 trên động cơ 4A-GE 20 van. Hệ thống VVT-i được giới thiệu vào năm 1996, có tác dụng điều khiển biến thiên thời điểm mở van nạp bằng cách dùng khớp dầu ở đầu trục cam nạp để xoay trục cam nạp lệch đi một góc so với bánh đai cam (hoặc xích cam). Năm 1998 hệ thống Dual VVT-i có tác dụng điều chỉnh cho cả van xả và van nạp, được giới thiệu trên động cơ RS2000 Altezza’s 3S- GE. Dual VVT-i còn được sử dụng trên động cơ V6 mới 3.5L2GR-FE V6. Động cơ này được sử dụng trên các loại xe như Avalon, RAV4 và Camry ở Mỹ, Aurion ở Australia và một vài model ở Nhật, có cả xe Estima. Những động cơ Dual VVT-i được giới thiệu trên các model mới của TOYOTA, bao gồm cả động cơ 4 xy lanh mới trên loại xe Corolla 2007/2008. Cũng giống như sự nổi tiếng trên động cơ 2UR-FSE D-4S của loại xe Lexus LS600h L 5.0L V8. Thông thường, thời điểm phối khí của động cơ đều được cố định, nhưng với hệ thống VVT-i việc sử dụng khớp dầu thủy lực để xoay trục cam nạp đã làm thay đổi thời điểm phối khí để tăng công suất, tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả gây ô nhiễm môi trường. Hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động cung cấp nhiên liệu. Hệ thống điều khiển pha phối khí thông minh VVT-i được thiết kế với mục đích nâng cao mômen xoắn của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải độc hại. Các bộ phận của hệ thống gồm: Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit, bộ chấp hành VVT với các van điện từ OVC, các 63 cảm biến: VVT, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nước làm mát. Ngoài ra, hệ thống VVT-i thường được thiết kế đồng bộ với hệ thống bướm ga điều khiển điện tử ECTS-i, hệ thống phun ăng điện tử EFI, và hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS. Trong quá trình hoạt động, các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính đưa về ECU để tính toán thời điểm phối khí mục tiêu. Các cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh, còn cảm biến vị trí trục cam và vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về thời điểm phối khí thực tế. Hình. Tổng quan hệ thống VVT-i. Trên cơ ở các yếu tố mục tiêu, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tính toán thời điểm phối khí tối ưu và đưa ra tín hiệu điều khiển van điện từ. Tín hiệu này được ECU đưa ra trong vài phần nghìn giây quyết định sự đóng (mở) van điện từ điều khiển dòng dầu bôi trơn tới bộ chấp hành VVT. Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ chấp hành VVT, khi đó làm thay đổi vị trí tương đối của trục cam để mở các xupáp nạp vào thời điểm thích hợp. Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xupáp không đổi, VVT-i đã điều khiển biến thiên thời điểm phân phối khí. Thời điểm mở biến thiên theo sự phối hợp các thông số về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ và nhiệt độ động cơ. Ngoài ra, còn một cảm biến độ nồng độ oxi dư đặt ở cụm xả cho biết nồng độ o i còn dư trong khí ả từ đó cho biết hỗn hợp không khí nhiên liệu là giàu hay nghèo. Thông tin từ này được gửi về ECU và cũng được phối hợp xử lý khi hiệu chỉnh chế độ nạp tối ưu nhằm tiết kiệm ăng và bảo vệ môi trường 64 Hình. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của hệ thống VVT-i. b. ECU điều khiển thời điểm phối khí tối ưu - ECU điều khiển thời điểm mở van biến thiên dựa trên 4 chế độ hoạt động của động cơ. 65 Hình. ECU điều khiển thời điểm phối khí tối ưu. + Khi khong tai, khoi dong, tai nho (Khi nhiệt độ thấp, tốc độ động cơ thấp): Hình. ECU điều khiển làm muộn thời điểm phối khí. Thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm muộn lại và góc trùng điệp của xupáp giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía đường nạp gây nổ ngược. Điều này làm ổn định quá trình cháy ở chế độ không tải, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giúp cho việc khởi động động cơ dễ dàng. 66 + Khi tải trung bình: Hình. ECU điều khiển làm sớm thời điểm phối khí Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng điệp xupáp tăng lên để tăng lượng khí xả luân hồi nội bộ và giảm tổn thất công suất cho quá trình nạp do đó cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm nồng độ khí xả độc hại. + Khi tốc độ thấp hoặc trung bình và tải nặng: Hình. ECU điều khiển làm sớm thời điểm phối khí. Điều khiển xupáp nạp mở sớm khi đó ẽ làm xupáp nạp đóng ớm nhằm làm giảm hiện tượng khí nạp quay ngược lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp. Và xupáp thải mở muộn để sử dụng hết áp suất đ y của kỳ cháy. + Khi tốc độ cao và tải nặng: 67 Hình. ECU điều khiển làm sớm thời điểm phối khí. Thời điểm mở van nạp được làm muộn lại đồng thời van xả mở sớm nhằm tăng hiệu quả nạp và giảm tổn thất công suất cho quá trình xả. Thời điểm mở xupáp nạp thay đổi thực tế dựa trên tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và được điều khiển bằng ECU. c. Cấu tạo của bộ chấp hành VVT. Hình. Bộ chấp hành VVT. Hệ thống VVT-i bao gồm bộ chấp hành VVT lắp trên đầu trục cam nạp dùng để xoay trục cam nạp lệch đi một góc (trong giới hạn cho phép) so với vị trí tương đối của đĩa cam. Áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ chấp hành VVT. Van điện từ dùng để điều khiển dòng dầu tới bộ chấp hành. Bộ chấp hành VVT- trên e INNOVA có đặc điểm là vỏ và đĩa ích cam rời nhau, bộ phận cánh van chỉ có 3 cánh. 68 Hình. Cấu tạo của bộ chấp hànhVVT-i trên xe INNOVA. Bộ điều khiển bao gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp. Áp suất dầu đi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ chấp hành VVT để thay đổi liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp.Ngoài ra còn có một số bộ chấp hành có vỏ liền với đĩa ích cam và cánh van có 4 cánh: Hình. Bộ chấp hành VVT-i có vỏ liền với đĩa xích cam. Khi động cơ dừng, chốt khóa sẽ khóa bộ chấp hành VVT với đĩa cam. Tại vị trí khóa thời điểm phối khí của van nạp là muộn nhất để duy trì khả năng khởi động động cơ, và tránh tiếng ồn bộ chấp hành gây ra khi áp suất dầu chưa đủ để truyền tới bộ chấp hành ngay lập tức. 69 a) Vành răng rời vỏ b) vành răng liền vỏ. Hình. Vỏ bộ chấp hành VVT-i. d. Cấu tạo và hoạt động của van điện từ OCV. + Cấu tạo của van điện từ OCV: Hình 3.12. Cấu tạo của van điện từ OCV. Van điện từ có nhiệm vụ điều khiển dòng dầu áp suất cao tới buồng làm hay buồng làm muộn thời điểm phối khí, đồng thời cũng điều khiển dòng dầu áp suất thấp trở về cácte theo mạch dầu trong nắp máy và thân máy. Cấu tạo van điện từ bao gồm cuộn d y điện từ, píttông van, lò xo hồi vị píttông, giắc kết nối với ECU động cơ, đệm cao su chắn dầu. + Nguyên lý hoạt động của van điện từ OCV. Van điện từ hoạt động theo sự điều khiển từ ECU động cơ để điều khiển vị trí của ống van phân phối áp suất dầu cấp đến bộ điều khiển VVT để làm sớm hay làm muộn thời điểm mở của xupáp nạp. Khi động cơ ngừng hoạt động, trục cam nạp được giữ ở vị trí ứng với thời điểm phối khí muộn nhất. Van điện từ điều khiển áp suất dầu đến bộ điều khiển VVT tương ứng với độ lớn của dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí. ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupáp tối ưu dưới các điều kiện hoạt động khác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga 70 và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điện từ OCV. Hơn nữa ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chu n. e. Nguyên l làm việc của hệ thống VVT-i. Thay đổi thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam: Hình. Nguyên lý hoạt động của 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 tính theo góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoat động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến. a. ECU điều khiển làm sớm thời điểm phối khí. Khi van điện từ được đặt ở vị trí như trên hình vẽ, ECU của động cơ điều khiển áp suất dầu tác động lên cánh gạt phía buồng làm sớm làm cho trục cam nạp quay theo hướng làm sớm thời điểm phối khí. 71 Hình. ECU điều khiển trục cam làm sớm thời điểm phối khí. Hình. Trục cam quay về phía làm sớm thời điểm phối khí. b. ECU điều khiển làm muộn thời điểm phối khí. Khi ECU điều khiển van điện từ OCV ở vị trí như trong hình vẽ, áp suất dầu tác động lên cánh gạt phía buồng làm muộn làm cho trục cam nạp theo hướng làm muộn thời điểm phối khí. 72 Hình. ECU điều khiển trục cam làm muộn thời điểm phối khí. Hình. Trục cam quay về phía làm muộn thời điểm phối khí. c. Giữ ổn định thời điểm phối khí. ECU động cơ tính toán thời điểm phối khí tối ưu theo tình trạng vận hành của động cơ. Sau khi đạt thời điểm phối khí tối ưu van ECU điều khiển van điện từ OCV đóng các cửa dầu như hình vẽ, để giữ thời điểm phối khí hiện tại. 73 Hình. ECU điều khiển ổn định thời điểm phối khí. Hình. Trục cam được cố định. Tham khảo: i-VTEC của Honda. ) Quá trình điều khiển pha phối khí. Hình. Các chế độ điều khiển pha phối khí. 1- Không tải ổn định., 74 2- Tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. 3- Cho công suất tối đa. Giai đoạn điều khiển làm chậm pha phối khí làm giảm thời gian mở van trùng lặp, kết quả đạt được là mức độ ô nhiễm trong tuần hoàn khí xả thấp và quá trình cháy ổn định. Áp dụng cho tốc độ thấp, không tải Hình. Thời điểm mở muộn nhất. Giai đoạn điều khiển sớm pha phối khí làm tăng thời gian trùng lặp, tạo hiệu ứng lối cuốn khí xả. Tăng hiệu quả tuần hoàn khí xả và giảm tổn thất cho bơm. Hình. Thời điểm mở sớm nhất. Việc điều chỉnh liên tục sự trùng lặp pha phối khí nhằm tối ưu hóa lực quán tính của khí nạp để công suất đ u ra lớn nhất. Hình. Thời điểm mở biến thiên. ) Cấu tạo của hệ thống i-VTEC. Hệ thống i-VTEC (VTC) bao gồm các cảm biến khác nhau được sử dụng kết hợp giữa các bộ phận của VTEC và các bộ phận của VTC. 75 Hình. Sơ đồ tổng quan cấu tạo của hệ thống i-VTEC. a. Bộ chấp hành VTC. Bộ chấp hành VTC bao gồm một chốt hãm, buồng áp suất điều khiển mở muộn, buồng áp suất điều khiển mở sớm, hai buồng được phân chia bởi cánh gạt. Hình. Bộ chấp hành VTC. 76 1- Lò xo chốt khóa, 2- Chốt khóa, 3- Đĩa xích cam 4- Cánh gạt, 5- Đệm làm kín, 6- Lò xo b. Van điện từ OCV. Van điện từ OCV được lắp ở dưới vành răng bộ chấp hành, và được điều khiển bởi ECM/PCM. Hình. Van điện từ VTC OCV 1- Giắc kết nối, 2- Cuộn dây, 3- Về các te, 4- Tới buồng làm muộn, 5- Tới buồng làm sớm, 6- Ống van, 7- Lò xo, 8- từ bơm dầu, 9- Vòng đệm làm kín ) Nguyên l điều khiển hoạt động của hệ thống i-VTEC. ECM/ CM ác định và tính toán các tính toán các tín hiệu từ mỗi cảm biến gửi về và đưa ra tín hiệu phản hồi điều khiền VTC OCV. Khi động cơ được khởi động và áp suất dầu đạt đến một giá trị nhất định một mạch dầu nhỏ từ mạch dầu điêu khiển làm chậm trong van điện từ VTC OCV dẫn dầu lên bộ chấp VTC với một áp lực tác dụng lên chốt hãm giải phóng rotor cánh gạt. au khi động cơ đã chạy được một thời gian van điện từ OCV mới hoạt động. OCV được kích hoạt dựa trên 2 điều kiện: Nhiệt độ dầu bôi trơn trên 5 0 C (23 0 F) và tốc độ động cơ ở một giá trị ác định. Nhiệt độ dầu bôi trơn được ác định từ ETC (Nhiệt độ nước làm mát động cơ) và IAT (Nhiệt độ khí nạp). Đồng thời, nếu i-VTEC phát hiện được lỗi trong hệ thống, VTC sẽ ngừng hoạt động, chốt khóa sẽ giữ pha phối khí ở vị trí muộn nhất. 77 Hình. Hệ thống điều khiển pha phối khí thông minh i-VTEC. Hình. Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển hệ thống i-VTEC. ECM/PCM tính toán trạng thái hoạt động của VTC thông qua tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp IAT và cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT. Từ tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECU tính toán nhiệt độ dầu động cơ. ECM/PCM nhận biết tình trạng động cơ từ các cảm biến CPK, cảm biến MAP, cảm biến TP, và cảm biến BARO au đó ECM/C M tính toán góc phối khí tối ưu cho trục cam. ECM/PCM so sánh góc phối khí tối ưu với góc phối khí thực tế nhờ các tín hiệu phản hồi từ cảm biến CM và TDC au đó nó ẽ gửi tín hiệu điều khiển tới VTC OCV sau khi tính toán. a. Điều khiển biến thiên pha phối khí (i-VTEC 3 cò mổ). Hệ thống VTC được thiết kế trên trục cam nạp thay đổi liên tục pha phối khí của trục cam. Hệ thống này làm việc với hệ thống VTEC nhằm nâng cao hiệu quả của cò mổ ơ cấp, thứ cấp và trung gian. Thời điểm mở van được điều khiển biến thiên liên tục, mở sớm hoặc muộn để phù hợp với từng chế độ 78 hoạt động của động cơ. ơ đồ dưới đ y cho thấy độ nâng van và thời điểm nâng van biến thiên ở phạm vi tốc độ động cơ thấp và tốc độ động cơ cao. VTC hiệu chỉnh pha 50° VTC hiệu chỉnh pha 50° 7 .1 m m 6 .9 m m 7 .2 m m 7 .0 m m TDC XẢ NẠP VTC hiệu chỉnh pha 50° 1 0 .7 m m 1 2 .0 m m VTC hiệu chỉnh pha 50° TDC XẢ NẠP a) Khi tốc độ động cơ thấp b) Khi tốc độ động cơ cao. Hình. Hệ thống i-VTEC 3 cò mổ thay đổi thời điểm nâng và độ nâng van. b. Điều khiển biến thiên pha phối khí (i-VTEC 2 cò mổ). Tương tự như i-VTEC 3 cò mổ, nhưng trên trục cam được thiết kế với 2 vấu cam có độ cao chênh lệch lớn. VTC hiệu chỉnh pha 50° TDC 9 .5 m m 9 .2 m m chỉnh pha 50° XẢ NẠP VTC hiệu chỉnh pha 50° TDC VTC hiệu chỉnh pha 50° XẢ NẠP 9 .5 m m 9 .2 m m VTC hiệu 1 .8 m m a) Khi tốc độ động cơ thấp. b) Khi tốc độ động cơ cao Hình. Hệ thống i-VTEC 2 cò mổ thay đổi thời điểm nâng và độ nâng van. ) ECM điều khiển hoạt động của hệ thống i-VTEC. Khi động cơ không hoạt động, lò o đ y chốt khóa khóa bộ chấp hành với đĩa cam lúc này trục cam ở vị trí phối khí muộn nhất. 79 Khi động cơ bắt đầu khởi động, áp suất dầu bôi trơn từ bơm dầu tăng lên và truyền dẫn tới bộ chấp hành VTC. Khi áp suất dầu tăng tới một giá trị nhất định chốt khóa sẽ mở và cho phép bộ chấp hành VTC hoạt động. Bộ chấp hành VTC sẽ bị khóa tại vị trí mà trục cam phối khí muộn nhất khi áp suất dầu giảm xuống tới một giá trị uy định hoặc khi động cơ không hoạt động. 1. Chốt hãm 2. Dầu tới buồng làm sớm 3. Lọc dầu VTC 4. Bơm dầu 5. Van VTC OCVđiện 6. Dầu tới buồng làm muộn 6 3 5 2 4 1 Mở khóa Khóa Lò xo đẩy chốt hãm Áp suất dầu Sớm Muộn Hình. Van điện từ OCV cung cấp dầu tới bộ chấp hành. a. Điều khiển làm sớm thời điểm phối khí. Khi ECM/CM tính toán và đưa ra nhiệm vụ làm sớm thời điểm phối khí, nó sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến van điện từ OCV điều khiển ống van mở cửa dầu phía sớm cho phép dầu áp suất cao tác dụng vào buồng làm sớm của bộ chấp hành VTC. Áp lực dầu sẽ đ y cánh gạt quay theo chiều kim đồng hồ đồng thời làm trục cam oay đi một góc so với đĩa cam ua đó làm sớm thời điểm phối khí. 80 Hình. ECM điều khiển hệ thống i-VTEC làm sớm thời điểm phối khí. b. Điều khiển làm muộn thời điểm phối khí. Khi ECM/CM tính toán và đưa ra nhiệm vụ làm muộn thời điểm phối khí, nó sẽ gửi tín hiệu đến van điện từ OCV điều khiển ống van mở cửa dầu phía muộn cho phép dầu áp suất cao tác dụng vào buồng làm muộn của bộ chấp hành VTC. Áp lực dầu sẽ đ y cánh gạt uay theo ngược chiều kim đồng hồ đồng thời làm trục cam quay lệch đi một góc so với đĩa cam ua đó làm muộn thời điểm phối khí. Hình. ECM điều khiển hệ thống i-VTEC làm muộn thời điểm phối khí. c. Điều khiển ổn định thời điểm phối khí. 81 Hình. ECM điều khiển hệ thống i-VTEC giữ thời điểm phối khí tối ưu. ECM sẽ tính toán sự khác nhau giữa góc phối khí mục tiêu và góc phối khí thực tế, điều khiển van điện từ OCV duy trì góc phối khí tối ưu bằng cách thay đổi các tín hiệu điều khiển. Áp suất dầu tác dụng lên cả 2 buồng áp suất là như nhau, và ự khác nhau giữa góc phối khí mục tiêu và góc phối khí thực tế liên tục được điều chỉnh để đạt được góc phối khí tối ưu. 1.2.2. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp (Hệ thống VVTL-I). (Hệ thống VVTL-I của TOYOTA; VVEL của NISSAN; VTEC của HONDA; MIVEC của Mitsubishi; Dual VANOS của BMW,). Hình 1.11. Giữ thời điểm phối khí Hệ thống VVTL –i có thể điều khiển hành trình uppap thay đổi theo tốc độ và tải trọng của động cơ, ua đó làm tăng hệ số nạp , làm tăng công suất của động cơ mà không làm ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu cũng như ô nhiễm khí xả. Hình trên thể hiện sự thay đổi hành trình xuppap theo tốc độ và tải trọng của động cơ. Theo đó, khi động cơ chạy ở tốc độ thấp hoặc trung bình, 82 hệ thống sẽ điều khiển vấu cam tốc độ thấp và trung bình là cam có biên dạng nhỏ tham gia điều khiển xuppap. Khi động cơ chạy ở tốc độ cao hay tải lớn, hệ thống VVTL-i sẽ điều khiển cam tốc độ cao tham gia điều khiển uppap, cam này được thiết kế có biên dạng lớn hơn o với cam tốc độ thấp, vì thế làm thay đổi hành trình uppap, ua đó làm tăng hệ số nạp. Hình. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp. Các hãng e khác nhau như Toyota, Honda, BMW... đưa ra các cách khác nhau để điều khiển hành trình xuppap ( tham khảo cấu tạo động cơ), nhưng đều có mục đích là thay đổi đặc tính của động cơ ao cho đạt được công suất cao nhất và lượng tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất. Hệ thống này dựa trên hệ thống VVT-I và áp dụng cơ cấu đổi vấu cam để thay đổi hành trình uppáp. Điều này cho phép đạt được công suất cao mà không ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu cũng như ô nhiễm khí xả. 1.2.2.1. Sơ đồ cấu tạo Cấu tạo của hệ thống VVTL-i tương tự như hệ thống VVT-i. Bao gồm ECU điều khiển, van điện từ VVTL, và các cảm biến : Vị trí trục cam, vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp, tốc độ bánh xe, và cảm biến áp suất dầu bôi trơn, và nhiệt độ nước làm mát. Ngoài ra còn có trục cam được cấu tạo tương ứng với hệ thống VVTL-i. a. Van điều khiển dầu cho VVTL-i. Van điện từ điều khiển dầu tới trục cam có cấu tạo đơn giản gồm có cuộn d y điện từ, giắc kết nối với ECU, và ống van. b. Trục cam và cò mổ. 83 Để thay đổi hành trình xupáp, trục cam có 2 loại vấu cam, vấu cam tốc độ thấp và vấu cam tốc độ cao, cho mỗi xy lanh. Hình. Trục cam trên động cơ 2ZZ-GE sử dụng hệ thống VVTL-i. Cơ cấu chuyển vấu cam được lắp bên trong cò mổ giữa xupáp và vấu cam. Áp suất dầu từ van điều khiển dầu của VVTL đến lỗ dầu trong cò mổ, và áp suất này đ y chốt hãm bên dưới chốt đệm. Khi đó cam tốc độ cao tác động lên cò mổ thông qua chốt đệm đã được cố định. Hình. Trục cam với vấu cam tốc độ thấp và vấu cam tốc độ cao. Khi áp suất dầu ngừng tác dụng, chốt hãm được trả về bằng lực của lò xo tạo ra một khoảng trống dưới chốt đệm. Lò o trên đầu chốt đệm luôn đ y chốt đệm tác dụng với cam tốc độ cao. Điều này làm cho chốt đệm luôn di chuyển tự do theo hướng thẳng đứng và vô hiệu hóa vấu cam tốc độ cao. Chốt đệm chuyển động tịnh tiến liên tục nhờ cam tốc độ cao và lò xo hồi vị để áp suất dầu có thể đ y chốt hãm vào cố định chốt đệm. 1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống VVTL-i. Trục cam nạp và xả có các vấu cam với 2 hành trình khác nhau cho từng y lanh, và ECU động cơ chuyển những vấu cam này thành vấu cam hoạt động bằng áp suất dầu. a. Tốc độ thấp và trung bình (tốc độ động cơ: Dưới 6000 v/p) 84 Như trong hình minh họa bên dưới, van điều khiển dầu mở cửa xả. Do đó, áp suất dầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam. Như trong hình minh họa ở dưới, áp suất dầu không tác dụng lên chốt hãm. Do đó, chốt hãm bị lò xo hồi vị tác động theo hướng nhả khóa. Như vậy, chốt đệm chuyển động tịnh tiến lên xuống do có là xo hồi vị khi đó cam tốc độ cao không có tác dụng. Do đó, trục cam sẽ dẫn động xupáp bằng cam tốc độ thấp và trung bình. Hình. ECU điều khiển nâng van bằng vấu cam thấp. 85 b. Tại tốc độ cao (Tốc độ động cơ: Trên 6,000 v/p, nhiệt độ nước làm mát: Trên 600 0 C). Như trong hình vẽ bên trên, phía xả của van điều khiển dầu được đóng lại sao cho áp suất dầu tác dụng lên phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam. Lúc này, như trong hình minh họa bên dưới, bên trong cò mổ, áp suất dầu đ y chốt hãm bên dưới chốt đệm cố định chốt đệm với cò mổ. Do đó, cam tốc độ cao tác dụng vào cò mổ trước khi cam tốc độ thấp và trung bình tiếp xúc với con lăn. Lúc này trục cam dẫn động các xupáp bằng cam tốc độ cao. ECU động cơ nhận biết rằng vấu cam tốc độ thấp đã được chuyển sang vấu cam tốc độ cao dựa trên tín hiệu từ công tắc áp suất dầu. Hình. ECU điều khiển nâng van bằng vấu cam cao. 86 *) Hệ thống VTEC của HONDA. Hình. Đường đặc tính ngoài của động cơ sử dụng VTEC. +) Giới thiệu về hệ thống VTEC. Hệ thống điều khiển điện tử độ nâng của van (VTEC) được thiết kế đặc trưng để thay đổi độ n ng van đáp ứng yêu về đặc điểm tốc độ động cơ. Nó tính toán chu trình nạp - xả và tạo ra khả năng đốt cháy nhiên liệu hoàn hảo phù hợp với điều kiện vận hành của động cơ, vì vậy có hiệu suất và hiệu quả cao. Đơn giản hơn, mỗi van trong động cơ ứng dụng hệ thống VTEC được lắp đặt một số lượng vấu cam có hình dạng riêng. Tất cả các vấu cam được xếp trên cùng một trục cam và nhờ việc ứng dụng điều khiển điện tử chúng được đóng ngắt bằng áp suất dầu bôi trơn tùy theo điều kiện hoạt động của động cơ. ECM nhận biết đặc tính động cơ thông ua áp uất dầu bôi trơn. Hiện nay có 5 loại hệ thống VTEC như au: - DOHCVTEC (Dual Cverhead Camshaft): Việc ứng dụng công nghệ VTEC cho thấy rõ các cam tốc độ chậm hoặc nhanh với chiều cao cam khác nhau trên cả các trục cam nạp hoặc xả. Khi tốc độ động cơ dao động ở phạm vi thấp và trung bình, các van xả và nạp sẽ được vận hành bởi các cam tốc độ thấp. Ở tốc độ cao, động cơ được vận hành bởi cam tốc độ cao. Kết hợp các hoạt động này cho phép động cơ tăng mômen xoắn và làm linh hoạt ở các tốc độ ổn định và đưa ra phản ứng nhanh và công suất ra lớn ở các tốc độ cao. - SOHCVTEC (single over head camshaft): Về cấu tạo SOHC khác DOHC ở chỗ chỉ có duy nhất một trục cam điều khiển cho cả van nạp và van xả. Trên trục cam cũng bố trí các cam nạp tốc độ thấp và cam nạp tốc độ cao và uá trình điều khiển tương tự DOHC, cam tốc độ chậm điều khiển các van có vận tốc ở trong khoảng từ thấp đến trung bình, và các cam có vận tốc lớn điều khiển phạm vi tốc độ lớn (chỉ áp dụng với van 87 nạp). Công nghệ này cho phép động cơ đưa ra điều kiện kết hợp tốt nhất cho khả năng lái dễ dàng ở phạm vi tốc độ thực tế, công suất lớn và tiết kiệm nhiên liệu. - New VTEC (VTEC mới): Dựa trên cấu tạo của SOHC VTEC, các cam nạp tốc độ cao và thấp có biên dạng khác nhau được lắp vào trục cam, cơ cấu điều khiển ở phạm vi tốc độ cao và tốc độ từ thấp đến trung bình. Với ứng dụng này, các van nạp thứ cấp cho phép khí vào các xylanh. Kết hợp với sự chọn lọc khuôn hình phù hợp của các buồng đốt và các ống dẫn, tác động này tạo lực xoáy vào mỗi buồng đốt để đảm bảo việc đốt cháy hiệu quả hơn. Động cơ VTEC mới có thể cung cấp công suất và mômen ổn định mà lại tiết kiệm năng lượng. - VTEC 3 - stage (VTEC - 3 chế độ): 3 chế độ của VTEC này tương ứng với các tốc độ thấp (1 van được vận hành do cam tốc độ thấp), và các tốc độ cao (tất cả các van được vận hành do cam tốc độ cao). Kết cấu này cho phép động cơ có thể chạy tiết kiệm nhiên liệu ở phạm vi tốc độ thấp, có đầu ra mômen lí tưởng ở phạm vi tốc độ trung bình, và công suất sinh ra lớn trong phạm vi tốc độ cao. - VTEC - E: Trục cam van nạp có hình dạng không phụ thuộc vào các cam tốc độ thấp và trung bình. Ở các tốc độ thấp, van thứ cấp được vận hành nhờ cam tốc độ thấp (mặc dù thực tế nó hầu như không chuyển động); cả 2 van đều được vận hành nhờ cam tốc độ trung bình ở trong khoảng tốc độ trung bình. Do vậy, động cơ ẽ vẫn giữ được khả năng chuyển động tốt mà lại tiết kiệm nhiên liệu. +) Hệ thống VTEC trên động cơ DOHC. a. Cấu tạo của DOHC VTEC. Trong khi ở hệ thống SOHC VTEC chỉ trục cam nạp được điều khiển bởi các bộ phận VTEC, thì đối với DOHC VTEC công nghệ này được ứng dụng cho cả trục cam nạp và xả. Vì vậy cho phép cả 2 đặc tính nạp và xả được điều khiển phù hợp với tốc độ của động cơ. 88 Hình. Cấu tạo chung của hệ tthống DOHC VTEC. 1- Trục cam 7- íttông đồng bộ A 2- Cam tốc độ thấp 8- íttông đồng bộ B 3- Cam tốc độ cao 9- Píttông hãm 4- Cò mổ ơ cấp 10- Cơ cấu hồi vị 5- Cò mổ giữa 11- Van nạp 6- Cò mổ thứ cấp 12- Van ả - Cò mổ: Cò mổ ơ cấp, giữa và thứ cấp không được tổ chức thành một cơ cấu. Cò mổ ơ cấp và thứ cấp dùng để nối với các van. Mỗi cò mổ bao gồm các píttông đồng bộ, píttông hãm và lò xo. Các bộ phận này hoạt động giúp cho chuyển động của từng cò mổ có