Trục cam và hệ thống phối khí thông minh (VVT-i) – Phần 1

Nếu bạn đã tìm hiểu về động cơ, hẳn các bạn đã biết về các xu páp điều khiển việc đưa hỗn hợp không khí/nhiên liệu vào động cơ và thoát ra ngoài qua hệ thống xả.

Trục cam sử dụng các vấu cam tỳ lên các xu páp để mở chúng ra khi trục cam quay, các lò xo trên xu páp có nhiệm vụ đẩy chúng trở về vị trí cũ để đóng lại. Đây là một nhiệm vụ quyết định và có thể tạo ra ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của động cơ ở tốc độ khác nhau.

Trục cam

Thông qua một số hình ảnh động trong bài các bạn sẽ thấy sự khác nhau của các động cơ với một trục cam đặt trên (SOHC) và động cơ có hai trục cam đặt trên (DOHC). Bên cạnh đó chúng tôi cũng hướng dẫn các bạn cách điều chỉnh trục cam của động cơ một cách hết sức ngắn gọn để động cơ hoạt động hiệu quả hơn ở những tốc độ khác nhau.

Khái niệm cơ bản về trục cam.

Bộ phận chính của một trục cam là các vấu cam. Khi trục cam quay tròn, các vấu cam sẽ điều khiển đóng mở các các xu páp nạp và xả ở thời điểm phù hợp với sự di chuyển của piston. Hình dạng của các vấu cam có liên quan trực tiếp đến cách thức động cơ làm việc ở các dải tốc độ khác nhau.

Để hiểu rõ điều này bạn hãy tưởng tượng rằng động cơ của chúng ta đang chạy vô cùng chậm chỉ khoảng từ 10 đến 20 vòng/phút (RPM) bởi vậy sẽ mất khoảng vài giây để piston hoàn thành một chu kỳ chuyển động. Nhưng trên thực tế thì một động cơ bình thường không thể chạy chậm như vậy được. Ở tốc độ thấp này, chúng ta có thể hiểu các vấu cam thực hiện chu trình như sau:

• Chỉ khi piston bắt đầu chuyển động đi xuống trong hành trình nạp (từ điểm chết trên, TDC), xu páp nạp mới bắt đầu mở ra. Xu páp nạp sẽ đóng lại ngay khi piston đến điểm dưới cùng.
• Xu páp xả sẽ mở ra ngay khi piston đến điểm dưới cùng (gọi là điểm chết dưới, BDC) ở cuối quá trình cháy và sẽ đóng lại khi piston hoàn thành quá trình xả khí.

Với thứ tự làm việc như vậy sẽ rất tốt cho động cơ chừng nào nó còn chuyển động ở tốc độ thấp như vậy. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu tốc độ vòng quay tăng lên. Chúng ta hãy xem.

Khi tăng số vòng quay động cơ ở lên khoảng 4000 vòng/phút, các xu páp sẽ phải mở và đóng 2000 lần mỗi phút hoặc 33 lần mỗi giây. Ở tốc độ này, piston di chuyển cực nhanh. Bởi vậy hỗn hợp không khí/nhiên liệu cũng lưu thông trong xilanh với tốc độ rất nhanh.

Khi xu páp nạp mở ra và piston bắt đầu hành trình nạp, hỗn hợp nhiên liệu/không khí bắt đầu gia tăng trong xilanh. Đúng lúc piston đến điểm cuối của hành trình nạp, hòa khí chuyển động vào xilanh với tốc độ khá nhanh. Nếu van nạp bất ngờ đóng lại, toàn bộ lượng hòa khí sẽ ngừng di chuyển và không đi vào xilanh nữa. Bằng cách để cho xu páp nạp đóng lại muộn hơn một chút, đà di chuyển nhanh của hòa khí vẫn còn duy trì sẽ đẩy hòa khí thêm vào trong xilanh đến khi piston bắt đầu hành trình nén. Bởi vậy động cơ chạy càng nhanh, hỗn hợp nhiên liệu/không khí cũng di chuyển càng nhanh và bởi vậy chúng ta càng phải để cho xu páp mở càng lâu hơn. Chúng ta cũng phải để cho xu páp nạp mở rộng hơn ở tốc độ cao, thông số này được gọi là khoảng đội của xu páp, nó bị chi phối bởi dạng hình học của vấu cam.

Hình ảnh động dưới đây đã cho thấy sự khác nhau ra sao về cách điều chỉnh thời điểm đóng mở xu páp đối với cam thông thường và cam đã có sự điều chỉnh. Chú ý kỳ xả (đường cong mầu đỏ) và kỳ nạp (đường cong mầu xanh) có sự trùng khớp nhiều hơn khi điều chỉnh trục cam. Bởi vậy trong trường hợp này, động cơ xe có xu hướng nổ to và đều hơn ở trạng thái không tải.

Có một vài kiểu trục cam khác nhau được lắp trên động cơ. Ở đây chúng ta để cập đến một vài kiểu trục cam phổ biến mà bạn đã từng nghe nói:

• Loại có một trục cam đặt trên (SOHC)
• Loại có hai trục cam đặt trên (DOHC)
• Loại trục cam có đũa đẩy

Phần tiếp theo, chúng tôi sẽ đề cập đến từng loại trục cam này.

Các loại trục cam trong động cơ

Động cơ với một trục cam đặt trên

Loại trục cam này chỉ có một cam duy nhất được lắp ở nắp xilanh. Bởi vậy, nếu động cơ có 4 xilanh hoặc 6 xilanh thẳng hàng thì nó sử dụng chung một cam duy nhất; nếu là động cơ với 6 hoặc 8 xilanh xếp chữ V thì sẽ có 2 trục cam lắp ở trên nắp mỗi dãy xilanh.

Trục cam đẩy cò mổ tỳ lên đuôi các xu páp và mở chúng ra. Các lò xo có tác dụng đẩy các xu páp trở về vị trí đóng. Các lò xo này rất khỏe bởi ở tốc độ động cơ cao, các xu páp được đẩy xuống rất nhanh và chúng phải giữ cho các xu páp luôn tỳ sát vào các cò mổ. Nếu các lò xo không đủ khỏe thì các xu páp có thể không tiếp xúc với các cò mổ và phát ra tiếng lách cách. Đây là tình trạng xấu và dễ khiến cho các xu páp và cò mổ chóng mòn.

Ở động cơ có một cam hay hai cam đặt trên đều được dẫn động bởi trục khuỷu, dây curoa hoặc xích (gọi là dây curoa cam và xích truyền động trục cam). Các curoa cam hay xích cam đều cần phải được thay thế hay điều chỉnh thường xuyên định kỳ. Nếu dây curoa cam bị đứt, trục cam sẽ không làm việc và piston sẽ va vào các xu páp, làm hỏng bề mặt piston.

Hư hỏng khi piston va chạm với xu páp

Động cơ có hai trục cam đặt trên.

Loại này có hai trục cam đặt trên nắp xilanh. Bởi vậy, ở động cơ có xilanh đặt thẳng hàng có hai trục cam ở trên và động cơ có xilanh đặt chữ V có bốn trục cam đặt trên. Thông thường ở động cơ có hai cam đặt trên thường có 4 xu páp hoặc nhiều hơn ở mỗi xilanh.

Động cơ với xilanh đặt chữ V

Lý do chính để sử dụng loại hai trục cam đặt trên bởi nó cho phép bố trí được nhiều xu páp nạp và xả hơn ở mỗi xilanh. Số xu páp nhiều hơn nghĩa là hòa khí được nạp vào nhiều hơn bởi các cửa lưu thông sẽ lớn hơn. Điều này giúp tăng đáng kể công suất của động cơ.

Cuối cùng chúng ta sẽ đề cập đến loại cam có đũa đẩy.

Trục cam có đũa đẩy.

Giống như động cơ SOHC và DOHC, các xu páp cũng được lắp trên đỉnh xilanh nhưng sự khác nhau chính ở đây là trục cam ở động cơ này lại nằm bên trong block động cơ mà không nằm trên nắp các xilanh.

Các đũa đẩy của động cơ

Trục cam tác động lực đẩy lên các trục dài đặt thông qua block động cơ vào nắp xilanh để làm dịch chuyển các cò mổ. Các đũa đẩy dài này làm tăng khối lượng và thể tích của hệ thống động cơ, đồng thời cũng tăng lực đẩy lên các lò xo xu páp.

Các trục cam trong động cơ sử dụng đũa đẩy thường được dẫn động bằng các bánh răng hoặc xích. Các trục cam dùng bánh răng dẫn động thường ít hỏng hơn so với dẫn động bằng xích và thường được dùng trong động cơ với trục cam đặt ở nắp máy.

Một điều đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế trục cam cho hệ thống là có thể thay đổi thời điểm đóng mở các xu páp (hay còn gọi là điều khiển thời điểm phối khí). Chúng ta sẽ đề cập đến vấn đề này trong kỳ tới.

Bản tin xe – ( Nguồn Caronline )

Các đũa đẩy của động cơ, dong co, hai truc cam dat tren, he thong, he thong xa, Hư hỏng khi piston va chạm với xu páp, khai niem co ban ve truc cam, Loại có hai trục cam đặt trên (DOHC), Loại có một trục cam đặt trên (SOHC), nhien lieu, ô tô, phan phoi khi, piston, truc cam, Trục cam có đũa đẩy., truc khuyu, xe hơi, xi lanh dat chu V, xu pap, Động cơ có hai trục cam đặt trên., Động cơ với xilanh đặt chữ V

Download Tài liệu hướng dẫn tập huấn đào tạo lái xe
- Cẩm nang An toàn giao thông qua hoạt hình
- Tổng hợp tất cả các link hay nhất ôn luyện thi lái xe