Khóa luận tốt nghiệp
Phần mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay với sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật đã đem lại
nhiều ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội.
Năm 1860, Giăng Êchiên Lơnoa đã chế tạo thành công một động cơ đốt
trong (ĐCĐT) 2 kì đầu tiên chạy bằng khí thiên nhiên. Kể từ đó ĐCĐT ngày
càng hoàn thiện và phát triển hơn, phục vụ đắc lực cho nông nghiệp, công
nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng và quốc phòng,
Nhưng trong quá trình sử dụng các loại động cơ này sẽ không tránh
khỏi những hư hỏng, sự cố có thể xảy ra, trong đó có cơ cấu phân phối khí
(CCPPK).
Yêu cầu đặt ra là chúng ta phải tìm được những triệu chứng biểu hiện
các hư hỏng ở CCPPK. Trên cơ sở đó để tìm ra nguyên nhân, biện pháp kiểm
tra và xử lí nó góp phần làm tăng tuổi thọ cho động cơ, mang lại lợi ích kinh tế
cho người sử dụng.
Vì vậy tôi đã mạnh dạn quyết định chọn đề tài cho luận văn là: Phân
tích những Pan của cơ cấu phân phối khí và giải pháp xử lí.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu lý thuyết tổng quan về CCPPK.
- Nghiên cứu về cấu tạo và hoạt động của CCPPK.
- Phân tích những Pan của CCPPK và giải pháp xử lí.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu chu trình tổng quát của ĐCĐT.
- Tìm hiểu những kiến thức cơ bản về CCPPK.
- Tìm những hư hỏng thường xảy ra ở CCPPK, nguyên nhân và cách sửa
chữa chúng.

Trần Thị Huế

1

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Cơ cấu phân phối khí trong ĐCĐT.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Kết hợp 2 phương pháp nghiên cứu: lý thuyết và thực hành.
- Thảo luận chuyên môn.
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến ĐCĐT.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Làm rõ và hiểu được một cách sâu sắc về kết cấu và hoạt động của
CCPPK.
- Giúp người sử dụng biết rõ hơn nguyên nhân các sự cố thường xảy ra
với CCPPK, để lựa chọn biện pháp sửa chữa tối ưu nhất, nâng cao hiệu suất
nhiệt và kéo dài thời gian làm việc cho động cơ.
7. Kết cấu nội dung
Chương 1: Chu trình làm việc của động cơ đốt trong
1. Chu trình tổng quát của ĐCĐT
1.1. Đặc điểm của chu trình lí tưởng
1.2. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp
2. Chu trình thực tế của ĐCĐT
2.1. quá trình nạp, thải của động cơ 4 kì
2.2. quá trình nạp, thải của động cơ 2 kì
Chương 2: Cơ cấu phân phối khí
1. Nhiệm vụ, phân loại CCPPK trong ĐCĐT
1.1. Nhiệm vụ
1.2. Phân loại
2. CCPPK dùng xupap

2.1. CCPPK kiểu xupap đặt
2.2. CCPPK kiểu xupap treo

Trần Thị Huế

2

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
2.3. Kết cấu các chi tiết
3. CCPPK dùng lỗ
Chương 3: Phân tích những Pan và biện pháp xử lí của cơ cấu phân
phối khí
1. Chẩn đoán những Pan thường gặp của CCPPK và nguyên nhân
1.1. Xupap
1.2. Đế xupap
1.3. ống dẫn hướng xupap
1.4. Lò xo xupap
1.5. Trục cam và hệ thống dẫn động trục cam
1.6. Con đội
1.7. Đũa đẩy (thanh đẩy, ống đẩy, cần đẩy)
1.8. Cần bẩy (đòn bẩy, đòn gánh hoặc cò mổ)
2. Chiến lược kiểm tra tình trạng kĩ thuật các chi tiết của CCPPK và biện
pháp xử lí
2.1. Xupap
2.2. ống dẫn hướng xupap
2.3. Lò xo xupap
2.4. Trục cam

2.5. Con đội
2.6. Đũa đẩy và cần bẩy

Trần Thị Huế

3

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
PHầN NộI DUNG
Chương 1
Chu trình làm việc của động cơ đốt trong

1. Chu trình tổng quát của động cơ đốt trong
1.1. Đặc điểm của chu trình lí tưởng
Động cơ đốt trong (ĐCĐT) là một loại động cơ nhiệt biến một phần
nhiệt năng do nhiên liệu cháy tỏa ra thành cơ năng, trong đó quá trình đốt
cháy nhiên liệu và quá trình giãn nở sinh công của môi chất công tác được
thực hiện ngay trong buồng công tác của động cơ.
Trong quá trình làm việc, xuất hiện nhiều tổn thất trung gian do: nhiên
liệu cháy không kiệt, không kịp thời, tản nhiệt cho môi chất làm mát, tổn thất
bơm khí Vì vậy, chu trình làm việc thực tế của ĐCĐT là một chu trình hở,
không thuận nghịch, rất phức tạp.
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu từng quá trình của chu trình, nhằm
đưa ra những giải pháp nâng cao hiệu suất và công suất cho động cơ, người ta
khảo sát chu trình lí tưởng với các giả thiết sau:
- Chu trình diễn biến với số lượng môi chất làm việc không đổi nên có
thể bỏ qua tổn thất khí nạp và khí thải cũng như sự hao hụt khí trong xilanh.

Coi nó là một chu trình kín, thuận nghịch (nạp đầy môi chất mới vào xilanh và
thải sạch sản vật cháy ra khỏi xilanh).
- Thành phần hóa học của môi chất công tác là không đổi trong suốt
chu trình, do đó không cần xét đến quá trình cháy của nhiên liệu. Quá trình
cháy sẽ thay bằng quá trình truyền nhiệt cho nguồn lạnh.
- Quá trình nén và quá trình cháy- giãn nở được coi là hai quá trình
đoạn nhiệt, do đó không tính đến tổn thất nhiệt trong 2 quá trình này.
Từ những giả thiết trên, ta có thể tính được hiệu suất nhiệt và tìm được
mối quan hệ giữa các thông số đặc trưng. Bằng thực nghiệm và kết hợp với
Trần Thị Huế

4

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
phép hiệu chỉnh, ta có thể áp dụng cho chu trình thực tế của ĐCĐT. Giữa chu
trình thực tế và chu trình lí thuyết chỉ có sự chênh lệch về hiệu suất của chu
trình.
1.2. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp
Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp được đặc trưng bởi sự cấp nhiệt ban đầu
'

Q1 với thể tích không đổi, tương ứng với đường thẳng cz.

Sau đó, được cấp nhiệt lượng Q1" với P = const, tương ứng với đường
thẳng zz. Vậy tổng nhiệt lượng cấp cho môi chất là: Q1 = Q1' + Q1"
P


z

Q1"


z

Q1
Q 0

c

Q 0

d
Q2
a
V

O
Hình 1.1. Đồ thị công của chu trình hỗn hợp
Trong suốt chu trình cấp nhiệt này ta coi như là một lần nhận nhiệt, cụ
thể:
Tại thời điểm a, môi chất có các thông số đặc trưng là: ( Va , Ta , Pa ).
Tiếp theo môi chất thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt theo con đường
ac và tại c có các thông số là: ( Vc , Tc , P c ).
Tiếp theo môi chất nhận được một nhiệt lượng Q1' trong quá trình đẳng
tích theo cz và tại z: ( V z ' Vc , Tz ' , Pz ' ).

Trần Thị Huế


5

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Sau đó, môi chất nhận một nhiệt lượng nữa là Q1" theo zz trong quá
trình đẳng áp. Tại z: ( Vz , Tz , Pz Pz ' ).
Tiếp theo, môi chất lại thực hiện giãn đoạn nhiệt theo zd và tại d:
( Vd Va , Td , Pd ).
Rồi môi chất thực hiện truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng Q2 trong
điều kiện đẳng tích, rồi trở về trạng thái ban đầu.
2. Chu trình thực tế của động cơ đốt trong
Qua nghiên cứu trên, ta thấy rằng chu trình lí thuyết là một chu trình
kín chỉ dùng một lượng môi chất nhất định để tiến hành. Nhưng trong thực tế,
động cơ muốn làm việc được liên tục cần phải thay đổi môi chất, nghĩa là sản
vật cháy sau khi đã giãn nở sinh công xong cần thải hết ra ngoài và nạp khí
nạp mới vào xilanh (tức là dùng môi chất mới) để thực hiện chu trình tiếp
theo.
Chu trình thực tế của đcđt là tổng hợp các quá trình: nạp, nén, cháygiãn nở, thải.
Tuỳ theo loại động cơ mà 4 quá trình ấy được hoàn hành sau mấy hành
trình của piston. Với động cơ 4 kì: 4 hành trình, động cơ 2 kì: 2 hành trình.
Nhưng ở đây ta chỉ đi nghiên cứu kĩ về 2 quá trình nạp và thải của động
cơ 4 kì, động cơ 2 kì.
2.1. quá trình nạp, thải của động cơ 4 kì

Trần Thị Huế

6


K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Xupap
Xupap
thải
hút bugi
(vòi phun)
ĐCT

ĐCD
Hình 1.2.
động cơ 4 kì

R

O

2.1.1. Quá trình nạp
Khi piston đi từ ĐCT ĐCD, van nạp (xupap nạp) mở, van thải (xupap
thải) đóng, môi chất mới được nạp vào trong xilanh qua van nạp.
Khi piston xuống đến ĐCD kết thúc hành trình nạp (lí thuyết kết thúc
quá trình nạp).
Trong quá trình nạp, áp suất trong xilanh luôn nhỏ hơn áp suất bên
ngoài.
Cụ thể, nếu gọi: P0 - áp suất bên ngoài; Pa - áp suất trong xilanh.
động cơ xăng: Pa = ( 0,7 0,9) P0
động cơ điêzen: Pa = ( 0,8 0,9) P0


Vậy áp suất trong quá trình nạp của động cơ xăng nhỏ hơn động cơ
điêzen (do với động cơ điêzen khí nạp là không khí, còn với động cơ xăng khí
nạp là hòa khí).
Trong thực tế, để nạp được nhiều, van nạp bao giờ cũng mở sớm và
đóng muộn, điều này được thể hiện trên đồ thị công P- V và sơ đồ phân phối
khí (hình 1.3).
Hành trình nạp được diễn ra từ 1 2.
Quá trình nạp được diễn ra từ 1 3.

Trần Thị Huế

7

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
P

1'1 ĐCT

PO
23

. 1

3

1


2
V

O
ĐCT

ĐCD
Sơ đồ pha phân phối khí

ĐCD

Đồ thị công P-V

Hình 1.3. Quá trình nạp của động cơ 4 kì
Nếu như tính theo góc quay của trục khuỷu:



1 '1

: là góc mở sớm của van nạp (



23

: là góc đóng muộn của van nạp ( 23 40 ).

1 '1


< 100).
0

Quá trình nạp tương ứng với 1 góc là: (1800 +

1 '1



23

).

Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình nạp:
- áp suất cuối quá trình nạp (Pa)
Pa = P 0 -

P với:

P0: áp suất khí nạp bên ngoài
P : là độ tổn hao áp suất

Coi dòng chảy của môi chất mới qua xupap nạp vào xilanh là dòng chảy
dừng, không chịu nén, nên theo định luật Bernoullie, ta có:

P ~ v2 (v là vận tốc dòng khí).
Vậy muốn Pa lớn thì

P phải nhỏ <=> vận tốc dòng khí nạp (v) phải


nhỏ.
Trần Thị Huế

8

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Nên thực tế thường van nạp lớn hơn van thải, chế tạo đường nạp có hình
dạng khí động tốt, tiết diện lưu thông lớn, phương hướng lưu động được thay
đổi một cách từ từ, ít chỗ ngoặt. Để tăng tiết diện lưu thông qua xupap nạp
(van nạp) thì dùng xupap có đường kính lớn hoặc dùng nhiều xupap. Qua đó
sẽ giảm được lực quán tính và nâng cao độ tin cậy của cơ cấu phân phối khí. ở
một số động cơ xăng, xupap được đặt nghiêng.
- Lượng khí sót
Cuối quá trình thải, trong xilanh còn lưu lại một ít sản vật cháy, được
gọi là khí sót. Trong quá trình nạp số khí sót trên sẽ giãn nở, chiếm chỗ trong
xilanh và trộn với khí nạp mới, làm giảm lượng khí nạp vào xilanh.
Lượng khí sót phụ thuộc vào kết cấu buồng cháy, đường ống thải, hệ
thống quét thải khí.
- Nhiệt độ sấy nóng môi chất mới ( T )
Đi trên đường nạp và vào xilanh, môi chất mới tiếp xúc với các bề mặt
nóng của động cơ, được sấy nóng và tăng nhiệt độ lên một lượng là T .
T phụ thuộc vào tốc độ lưu động, thời gian tiếp xúc với bề mặt nóng

và chênh lệch nhiệt độ của môi chất so với vật nóng.
Nếu T tăng, làm giảm mật độ và khối lượng môi chất mới nạp vào
xilanh, nạp càng khó đầy.

Trong thực tế, ĐCĐT nào cũng có hệ thống làm mát để chuyển nhiệt độ
dư thừa ra và nạp khí mới tốt.
- Tốc độ vòng quay của trục khuỷu
Vòng quay càng lớn thì P lớn và nạp không đầy (piston lên xuống
nhanh).
ở những động cơ siêu tốc trong quá trình nạp người ta sử dụng máy nén
khí hỗ trợ quá trình nạp.
- Kích thước của xilanh, bố trí các van, thời điểm đóng mở của van cũng
ảnh hưởng tới quá trình nạp.
Trần Thị Huế

9

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
2.1.2. Quá trình thải
Theo lí thuyết, quá trình thải diễn ra khi piston đi từ ĐCD ĐCT.
Lúc này van thải mở, van nạp vẫn đóng, khí thải bị ép ra ngoài và khi
piston đến ĐCT thì kết thúc kỳ thải.
Trong thực tế, van thải bao giờ cũng mở sớm và đóng muộn. Mở sớm ở
cuối quá trình cháy- giãn nở và đóng muộn ở đầu quá trình nạp.
Quá trình thải được chia làm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: khí thải tự thoát ra ngoài. Tính từ khi van thải mở đến
khi piston đến ĐCD (5 6).
+ Giai đoạn 2: khi piston đi từ ĐCD đến ĐCT, khí thải bị dồn ép ra
ngoài (6 1).
+ Giai đoạn 3: từ khi piston ở ĐCT đến khi van thải đóng. Khí thải tiếp
tục ra ngoài là nhờ lực quán tính lưu động của dòng khí thải (1 7).

Đồ thị công P - V biểu diễn quá trình thải (hình 1. 4):
+ Quá trình thải: 5 7
+ Hành trình thải: 6 1
+ 56 : góc mở sớm van thải 450
+ 17 : góc đóng muộn van thải < 100

Trần Thị Huế

10

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

ĐCT
P
17

5
56

6

1

Po

7


V

ĐCT

ĐCD

ĐCD

Đồ thị công P-V

Sơ đồ pha phân phối khí

Hình 1.4. Quá trình thải của động cơ 4 kì

Xupap thải đóng muộn (sau ĐCT) nhằm làm tăng thêm giá trị tiết
diện- thời gian mở cửa thải, đồng thời tận dụng chênh áp và quán tính của
dòng khí thải tiếp tục thải sạch khí sót ra ngoài.
Quá trình thải = ( 1800 56 17 ) > 1800 .
Yêu cầu đặt ra là thải càng sạch càng tốt nên nhiệm vụ của CCPPK là
đóng (mở) các van đúng thời điểm qui định.

Trần Thị Huế

11

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
2.2. Quá trình nạp, thải của động cơ 2 kì


Hình 1.5. Động cơ 2 kì
1. bugi (vòi phun); 2. piston; 3. cửa thải; 4. cửa nạp;
5. thanh truyền; 6. trục khuỷu; 7. cacte;
8. đường thông cacte với cửa quét; 9. cửa quét; 10. xilanh.
Điểm khác biệt cơ bản của động cơ 2 kì với động cơ 4 kì: động cơ 2 kì
không có các hành trình thải và nạp riêng rẽ nên quá trình nạp và quá trình
thải thực hiện cùng một lúc, trong một thời gian rất ngắn.
* Quá trình nạp (tính từ khi mở đến khi đóng cửa quét).
Đây là quá trình khí nạp được đẩy vào xilanh động cơ từ cacte qua cửa
quét.
Chú ý: Khí nạp trước khi vào xilanh động cơ phải có các quá trình
không thuộc vào chu trình làm việc của động cơ như:
- Khi cửa nạp mở, khí nạp vào cacte do sự chênh lệch áp suất.

Trần Thị Huế

12

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
- Khi piston làm kín cửa nạp, khí nạp được nén trong cacte để có áp suất
cao.
* Quá trình thải (diễn ra khi cửa thải mở).
Quá trình thải gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn thải tự do
+ Giai đoạn quét- thải khí
- Giai đoạn thải tự do

Diễn ra khi cửa thải mở, cửa quét còn đóng. Lúc này sản vật cháy từ
xilanh ra đường ống thải do sự chênh áp trong xilanh với đường thải.
- Giai đoạn quét - thải khí
Diễn ra khi cả cửa thải và cửa quét cùng mở. Khi đó đồng thời xảy ra 2
quá trình: khí quét từ cacte đi vào xilanh chiếm chỗ và đẩy khí thải ra ngoài.
Ngoài ra còn có giai đoạn thất thoát khí mới nạp diễn ra khi cửa quét đã
đóng và cửa thải vẫn còn mở, một phần khí nạp trong xilanh bị thất thoát qua
cửa thải ra ngoài. Đây chính là nguyên nhân làm hao hụt lượng khí nạp trong
động cơ (tốn nhiên liệu).
Đồ thị P- V của quá trình nạp và quá trình thải
+ Quá trình nạp (6-1-2)
+ Quá trình thải (5-6-1-2-3)

Trần Thị Huế

13

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
P
5
6
2

3

1


Po

V

0
ĐCT

ĐCD
Hình 1.6. Đồ thị P- V

ĐCT

O
2
3

1

6

5
Nạp

Thải

ĐCD

Hình 1.7. Sơ đồ pha phân phối khí
- Phân loại hệ thống quét thải của động cơ hai kì
Dựa theo phương hướng chuyển động của dòng khí quét: quét vòng và

quét thẳng.
+ Phương pháp quét vòng: nắp xilanh và đỉnh piston phải có dạng hình
cầu. Dòng khí quét theo đường vòng, lúc đầu từ ĐCD của piston men theo
Trần Thị Huế

14

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
thành xilanh đi lên, đến nắp xinlanh đổi chiều 180o, rồi đi ngược với chiều cũ.
Các cửa thải và cửa quét đặt ở phần dưới của xilanh và được đóng (mở) nhờ
piston điều khiển.
+ Phương pháp quét thẳng: Khí quét theo đường thẳng từ dưới đi lên, vì
vậy hành trình của nó trong xilanh bằng một nửa so với quét vòng.

Trần Thị Huế

15

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Chương 2
cơ cấu phân phối khí

1. Nhiệm vụ, phân loại CCPPK trong ĐCĐT
1.1. Nhiệm vụ

CCPPK có nhiệm vụ điều khiển quá trình thay đổi khí trong xilanh
động cơ bằng cách đóng, mở các cửa nạp, cửa thải đúng thời điểm để nạp đầy
khí nạp mới vào xilanh và thải sạch sản vật cháy ra ngoài.
1.2. Phân loại
CCPPK gồm 3 loại chính:
- CCPPK dùng xupap (van)
Loại này được dùng phổ biến trong các loại ĐCĐT, đặc biệt là động cơ
4 kì. Tuy kết cấu không đơn giản nhưng điều chỉnh dễ dàng, giá thành chế tạo
và sửa chữa tương đối thấp.
- CCPPK dùng lỗ
Piston đóng vai trò là van trượt thực hiện đóng (mở) cửa nạp hoặc cửa
thải của động cơ. Loại này không phải điều chỉnh, ít sửa chữa nhưng chất
lượng của quá trình trao đổi khí không cao và sử dụng ở động cơ 2 kì.
- CCPPK hỗn hợp (sử dụng xupap và lỗ)
Chỉ sử dụng ở động cơ 2 kì, có một xupap thải và lỗ là cửa quét để nạp
khí vào xilanh động cơ. Loại này có chất lượng trao đổi khí tốt nhưng chế tạo
phức tạp, giá thành đắt nên ít sử dụng.
2. CCPPK dùng xupap
Có 2 loại CCPPK dùng xupap là CCPPK xupap đặt và CCPPK xupap
treo.

Trần Thị Huế

16

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Hình 2.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap


1. Trục cam và cam
2. Con đội
3. Lò xo xupap
4. Xupap
5. Nắp máy
6. Trục khuỷu
7. Đũa đẩy
8. Trục cò mổ
9. Cò mổ
10.Bánh răng phân
phối

b)

a)

2.1. CCPPK kiểu xupap đặt
2.1.1. Sơ đồ cấu tạo (hình 2.1a)
2.1.2. Nguyên lí làm việc
Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay, dẫn động trục cam quay, các
vấu cam quay đến vị trí tì lên con đội, đẩy con đội đi lên, tác động vào đuôi
xupap làm xupap đi lên, lò xo bị nén lại và cửa hút (cửa thải) mở ra, khí thể
lưu thông qua cửa.
Trục cam tiếp tục quay, khi cam qua vị trí đỉnh cao, con đội đi xuống,
lò xo giãn ra đẩy xupap đi xuống dần để đóng kín cửa van, kết thúc lưu thông
khí.
2.2. CCPPK kiểu xupap treo
2.2.1. Sơ đồ cấu tạo (hình 2.1b)
2.2.2. Nguyên lí làm việc

Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay, dẫn động trục cam quay, các
vấu cam quay lên, đẩy con đội và đũa đẩy đi lên, tác động lên đuôi đòn gánh
làm đòn gánh quay quanh trục và tì lên đuôi xupap, ép lò xo và đẩy xupap đi
xuống (mở xupáp) thực hiện quá trình nạp hoặc thải khí. Lúc này, lò xo xupap
bị nén lại.
Khi đỉnh vấu cam trượt qua đáy con đội, lò xo giãn và đẩy xupap đi lên
đóng cửa van.
Trần Thị Huế

17

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Như vậy lực đẩy mở xupap là lực đẩy của vấu cam còn lực đóng xupap
là lực đàn hồi của lò xo.
2.3. Kết cấu các chi tiết
2.3.1. Xupap
a. Vai trò
Thông thường mỗi xilanh có một xupap nạp và một xupap thải có nhiệm
vụ đóng (mở) các đường nạp và thải để thực hiện quá trình trao đổi khí.
b. Điều kiện làm việc
Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupap chịu áp lực rất lớn,
nhiệt độ cao, bôi trơn và làm mát khó, nhất là đối với xupap thải.
( P 120kG / cm 2 )
Nhiệt độ xupap thải của động cơ xăng khoảng: 800 850 0 C
Nhiệt độ xupap thải của động cơ điêzen: 500 600 0 C
Vận tốc dòng khí thải lớn: 400 600 (m/s)
Xupap nạp nhờ có dòng khí nạp làm mát nên nhiệt độ của nó

300 400 0 C .

Vận tốc lưu động của môi chất qua xupap rất lớn.
c. Kết cấu
Cấu tạo xupap gồm 3 phần chính: nấm, thân và đuôi (hình 2.2).
Đuôi

Thân

Nấm
Hình 2.2. Sơ đồ kết cấu các phần của xupap

Trần Thị Huế

18

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Nấm xupap (hình 2.3)

a)

c)

b)

d)


Hình 2.3. Sơ đồ kết cấu nấm xupap

Phần quan trọng nhất của nấm là bề mặt làm việc với góc vát . Góc
càng nhỏ, tiết diện thông qua của xupap càng lớn nhưng làm tăng sức cản lưu
động của dòng khí. Hầu hết xupap thải có 45 0 , còn với xupap nạp thì
nằm trong khoảng ( 30 0 45 0 ).
Chiều rộng b của nấm phụ thuộc tương quan giữa độ cứng của đế xupap
và nấm xupap.
Góc vát ảnh hưởng đến 2 yếu tố là tiết diện thông qua của xupap và
độ cứng vững của nấm. Nấm xupap có 3 dạng: nấm bằng (hình 2.3a), nấm lõm
(hình 2.3b) và nấm lồi (hình 2.3c).
Một số động cơ có xupap thải rỗng (hình 2.3d), 50 60 % thể tích chứa
natri. Khi động cơ làm việc, natri nóng chảy ( 97 0 C ) mà xupap lại chuyển
động lên xuống liên tục nên Na lỏng sẽ sóng sánh trong lỗ rỗng và do đó sẽ có
tác dụng tản nhiệt từ nấm xupap lên phần thân rồi truyền qua ống dẫn hướng
xupap ra nước làm mát.
Thân xupap
Thân xupap có nhiệm vụ dẫn hướng và tản nhiệt cho nấm xupap. Nó
chịu tác dụng của lực nghiêng khi xupap đóng mở.
Trần Thị Huế

19

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Thân xupap dịch chuyển trong ống dẫn hướng làm việc ở nhiệt độ cao
nên điều kiện bôi trơn và làm mát khó dẫn tới chóng bị mài mòn.
Đuôi xupap (hình 2.4)


a)

c)

b)

d)

Hình 2.4. Sơ đồ kết cấu đuôi xupap

Đuôi xupap là phần cuối cùng của xupap để lắp đĩa lò xo xupap. Cấu
tạo đuôi xupap thường có dạng côn (hình 2.4a) hoặc rãnh vòng (hình 2.4b) để
lắp móng hãm. Kết cấu đơn giản nhất để lắp lò xo xupap là dùng chốt (hình
2.4c) nhưng tạo tập trung ứng suất.
Đối với xupap được cam dẫn động trực tiếp không qua chi tiết trung
gian như đòn gánh, cò mổthì đuôi xupap thường có ren để lắp lò xo xupap
(hình 2.4d).
2.3.2. Đế xupap
a. Vai trò
Đế xupap tiếp xúc với nấm xupap khi xupap đóng.
b. Kết cấu (hình 2.5)

Trần Thị Huế

20

K31C - SPKT



Khóa luận tốt nghiệp

Hình 2.5. Kết cấu đế xupap
Đế xupap được hãm trong thân máy hoặc nắp xilanh nhờ các rãnh vòng
và kim loại biến dạng khi ép (hình 2.5a), nhờ tính tự hãm của bề mặt côn
(hình 2.5b) hoặc nhờ kết cấu khóa do nong ống sau khi lắp (hình 2.5c). Bề mặt
tiếp xúc với nấm xupap thường có 3 góc khác nhau (hình2.5d) để đế và nấm
xupap tiếp xúc tốt ( 45 0 ).
2.3.3. ống dẫn hướng xupap
a. Vai trò
Để dẫn hướng xupap dịch chuyển tịnh tiến, đảm bảo việc đóng kín cửa
nạp hoặc cửa xả.
b. Kết cấu (hình 2.6)

Trần Thị Huế

21

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Hình 2.6. Kết cấu ống dẫn hướng
ống dẫn hướng xupap có dạng hình trụ rỗng, vát mặt đầu để dễ lắp, mặt
trong được gia công nhẵn bóng, mặt ngoài hình côn hoặc có gờ định vị và
được ép chặt vào lỗ ở nắp xilanh hoặc thân xilanh.
Khe hở lắp ghép giữa xupap và ống dẫn hướng rất nhỏ ( 0,01 0.05mm )đối với xupap nạp và ( 0.1mm )- đối với xupap thải. Điều này nhằm ngăn cản
dầu quá mức đi vào trong buồng đốt.
2.3.4. Lò xo xupap

a. Vai trò và điều kiện làm việc
Lò xo có tác dụng giữ cho xupap đóng kín, mở đường nạp hoặc đường
xả theo một trình tự nhất định.
Lò xo xupap ngoài chịu sức căng ban đầu còn chịu tải trọng thay đổi
đột ngột và tuần hoàn trong quá trình xupap đóng mở.
b. Kết cấu

Trần Thị Huế

22

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

a)
Hình 2.7. Các dạng lò xo xupap
Lò xo xupap thường là lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa
xupap và đế lò xo (hình 2.7a ). Mỗi lò xo có thể lắp một, hai hoặc ba lò xo. Số
vòng của lò xo thường từ 4 10 . Lò xo có dạng xoắn ốc, hình trụ hoặc hình
côn (hình 2.7b).
2.3.5. Trục cam (trục phân phối khí)
a. Vai trò
Trục cam mang các vấu cam trên suốt chiều dài trục để dẫn động
CCPPK.
b. Kết cấu (hình 2.8)
Cổ trục

Vấu cam


Hình 2.8. Trục cam

Trần Thị Huế

23

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp
Trục cam bao gồm các bộ phận chủ yếu sau:
- Cổ trục cam: có dạng trụ để đỡ cho trục cam quay trong các gối trục.
Trên cổ trục có rãnh xoắn để chứa dầu bôi trơn. Số cổ trục cam ( Zc ) phụ thuộc
vào số xilanh Z.
- Cam nạp và cam xả: các cam được làm lệch tâm có dạng quả đào. Các
dạng cam: cam lồi (hình 2.9a và 2.9b), cam tiếp tuyến (hình 2.9c) cam lõm
(hình 2.9d) và phổ biến là cam lồi.

Hình 2.9. Các dạng cam
- Đầu trục cam: được làm dạng trụ trên mặt có rãnh then để định vị
bánh răng cam.
- Bạc cổ trục cam thường được làm ở dạng vòng liền hoặc bạc 2 nửa.
2.3.6. Con đội
a. Vai trò
Con đội là chi tiết trung gian truyền chuyển động từ cam đến xupap.
b. Kết cấu (hình 2.10)
Trong CCPPK, thường sử dụng con đội hình nấm (hình 2.10a), con đội
hình trụ (hình 2.10b), con đội con lăn (hình 2.10c), hoặc con đội thủy lực
(hình 2.10d).


Trần Thị Huế

24

K31C - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

c)

d)
Hình 2.10. Kết cấu con đội

2.3.7. Đũa đẩy và cần bẩy
Đũa đẩy và cần bẩy chỉ dùng ở CCPPK có xupap treo và trục cam đặt
trong thân máy.
a. Đũa đẩy (thanh đẩy, cần đẩy)
Đũa đẩy thường có dạng thanh thép tròn và rỗng để giảm trọng lượng,
đầu dưới có hình bán cầu tì lên con đội, đầu trên có thể có hình bán cầu để tì
lên cần bẩy hoặc có hình bán cầu lõm làm mặt tì cho đầu vít điều chỉnh.

Trần Thị Huế

25

K31C - SPKT