Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ gì? Phân loại, nguyên lý làm việc

Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ gì là điều mà người dùng nên tìm hiểu. Thực tế, bộ phận này có nhiệm vụ nạp khí vào xi lanh và xả khí thải ra khỏi hệ thống. Đồng thời chịu đựng trong môi trường có nhiệt độ cao và tải trọng va đập lớn. Cơ cấu phân phối khí đóng vai trò quyết định trong quá trình hoạt động của động cơ xe.

Tìm hiểu cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ gì? 

Cơ cấu phân phối khí là một bộ phận quan trọng trong hệ thống động cơ của xe ô tô, có nhiệm vụ quản lý quá trình nạp và xả khí trong xi lanh để đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả. Cụ thể:

• Khi động cơ hoạt động, cơ cấu phân phối khí mở và đóng van để kiểm soát lưu lượng khí vào và ra khỏi xi lanh. Trong giai đoạn nạp khí, van nạp mở để cho phép không khí từ môi trường bên ngoài chảy vào xi lanh. Cùng lúc đó, nó cũng đảm bảo rằng nhiên liệu được phun vào một cách đồng đều và chính xác.

• Sau đó, trong giai đoạn nén, van nạp đóng, động cơ nén hỗn hợp khí - nhiên liệu để tạo điều kiện cho quá trình đốt cháy hiệu quả. Khi đốt cháy xảy ra, cơ cấu phân phối khí tiếp tục quản lý van xả để đưa khí thải ra khỏi xi lanh và vào hệ thống thoát khí.

Câu trả lời cho thắc mắc cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ gì chính là đảm bảo quá trình nạp và xả khí diễn ra 1 cách hiệu quả. Sự chính xác trong việc điều khiển lưu lượng khí và nhiên liệu đồng thời đảm bảo rằng động cơ hoạt động hiệu quả và đáp ứng linh hoạt trên các điều kiện lái khác nhau.

Việc biết được cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ gì rất quan trọng

Phân loại và nguyên lý làm việc cơ cấu phân phối khí 

Khi tìm hiểu về cơ cấu phân phối khí, nhiều người băn khoăn không biết cơ cấu phân phối khí phân thành những loại nào? Thực tế, có nhiều cách phân loại hệ thống phân phối khí trong động cơ xe ô tô, phụ thuộc vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 

Dưới đây đáp án chi tiết cho thắc mắc cơ cấu phân phối khí phân thành những loại nào:

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí dùng xupap

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt:

Cấu tạo:

Hệ thống này được đặt ở phần trên của động cơ và bao gồm lò xo, xupap, con đội, trục cam, cửa nạp và cửa xả. Phía trên của con đội có bu-lông được sử dụng để điều chỉnh khoảng trống giữa các xupap, trong khi lò xo được đặt vào xupap. Một móng hãm đảm bảo rằng chi tiết này được giữ chặt vào đuôi của xupap. Trục cam được kích thích bởi trục khuỷu và truyền động thông qua đĩa xích hoặc cặp bánh răng.

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt:

• Khi đỉnh cam không tác động vào đuôi xupap, lò xo đẩy xupap xuống, đồng thời cửa nạp hoặc cửa xả đóng lại.

• Khi đỉnh cam quay lên, con đội tác động lên xupap, đẩy nó lên. Trong thời điểm này, cửa nạp hoặc cửa xả mở ra dần dần. Khi con đội ở vị trí cao nhất, cửa nạp hoặc cửa xả mở lớn nhất.

• Trục cam tiếp tục quay, khi đỉnh cam quay xuống, lò xo căng và đẩy xupap xuống, đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả. Cửa nạp và cửa xả sẽ đóng hoàn toàn khi con đội ở vị trí thấp nhất.

• Quá trình phân phối khí bằng xupap sẽ lặp lại nếu động cơ tiếp tục làm việc.

Cơ cấu phân phối khí xupap treo:

Cấu tạo:

Cơ cấu này có xupap được đặt trên nắp máy và trục cam có thể đặt trong thân máy hoặc trên nắp máy. Bao gồm các thành phần như đũa đẩy, trục cam, vít điều chỉnh khe hở xupap, con đội, ống dẫn hướng, cần mở, lò xo và xupap. Cơ cấu phối khí xupap treo được dẫn động bằng đai truyền có răng hoặc xích, và không sử dụng đũa đẩy khi trục cam đặt trên nắp máy.

So sánh xupap đặt và xupap treo thì thấy rằng chúng có sự khác biệt khá lớn

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phân phối khí xupap treo:

• Trục khuỷu đưa vào chuyển động quay trục cam. Khi đó, cam trên trục cam đẩy con đội lên qua đũa đẩy và vít điều chỉnh. Điều này khiến đòn mở ấn xupap đi xuống, mở cửa nạp hoặc cửa xả.

• Khi trục cam tiếp tục quay, cam quay xuống, làm cho lò xo căng và đẩy xupap lên để đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả. Cửa nạp hoặc cửa xả sẽ đóng kín khi con đội ở vị trí thấp nhất của cam.

• Nếu động cơ tiếp tục làm việc, trục cam tiếp tục quay và cơ cấu phối khí xupap treo sẽ lặp lại quá trình trên.

Khi so sánh xupap đặt và xupap treo thì thấy rằng chúng có sự khác biệt khá lớn. Trong khi xupap đặt được đặt trực tiếp trên đầu xi-lanh và thường sử dụng trục cam trên đầu động cơ để giúp đơn giản hóa cấu trúc và làm cho việc điều chỉnh khe hở xupap dễ dàng hơn thì xupap treo có thể đặt trên nắp đầu xi-lanh hoặc trong thân máy và thường sử dụng đũa đẩy hoặc cơ cấu treo để mở và đóng xupap, mang tới sự linh hoạt cao hơn trong việc kiểm soát thời điểm mở/đóng xupap, đặc biệt là trong các động cơ hiệu suất cao. 

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí dùng van trượt 

Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt có cấu tạo khá đơn giản, người dùng sẽ không cần phải sửa chữa gì nhiều. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phân phối khí dùng van trượt là áp suất khí được tạo ra trong các te khi piston di chuyển xuống và đẩy khí vào xi lanh. Khi piston đi lên, cửa xả và cửa thổi đóng kín để kết thúc quá trình thay đổi khí.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí hỗn hợp

Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt có sự kết hợp cả van trượt và xupap, thường sử dụng trong động cơ diesel 2 kỳ có cửa thổi và xupap xả.

Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt có sự kết hợp cả van trượt và xupap

Nguyên lý hoạt động: Xupap xả mở và đóng cửa xả, trong khi piston đẩy khí vào xi lanh thông qua cửa thổi. Quá trình này cần sự đồng bộ giữa xupap và van trượt để điều chỉnh lưu lượng khí và nhiên liệu. Tùy thuộc vào yêu cầu và tính chất của động cơ, các cơ cấu phân phối khí hỗn hợp sẽ được lựa chọn để đảm bảo hiệu suất và tiêu thụ nhiên liệu tối ưu.

Cấu tạo của hệ thống cơ cấu phân phối khí 

Trục cam 

Bộ phận này là một trục liền không có chấn nối, bao gồm các rãnh cam nạp và cam thải, cùng với các đầu trục. Thông thường, các rãnh cam được sắp xếp theo thứ tự kích thích của từng loại động cơ hoặc chức năng cụ thể của trục cam.

Xupap 

Xupap đảm nhận nhiệm vụ mở đóng cửa nạp và cửa xả trong xi lanh của động cơ đốt trong. Xupap được tạo thành từ các loại vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao, độ cứng cao và ít bị co giãn.

Lò xo xupap 

Lò xo xupap cũng làm từ vật liệu cứng nhưng lại có khả năng đàn hồi cao. Thường là lò xo trụ với bước xoắn có thể thay đổi, giúp giảm dao động cộng hưởng trong quá trình hoạt động và giảm nguy cơ gãy lò xo.

Các công nghệ hiện đại 

Ngày nay, các công nghệ hiện đại được tích hợp vào cơ cấu phân phối khí của các hãng xe ô tô như:

• Các dòng xe của HONDA và ACURA sử dụng công nghệ thay đổi độ nâng xupap i-VTEC.

• Công nghệ van biến thiên (như VVT-i, dual VVT-i) được áp dụng trên các dòng xe của LEXUS và TOYOTA.

• Hãng BMW trang bị công nghệ thay đổi hành trình của xupap (VALVETRONIC) cùng với công nghệ van biến thiên VANOS cho các dòng xe của mình.

Các công nghệ hiện đại được tích hợp vào cơ cấu phân phối khí của các hãng xe ô tô

>>> Có thể bạn quan tâm: Xéc măng khí dùng để làm gì

Các bước tiến hành tháo lắp cơ cấu phân phối khí 

Những người có kinh nghiệm lái xe và am hiểu về tô tô có thể tự tháo, lắp cơ cấu phân phối khí của động cơ 3A trên xe Toyota theo các bước cụ thể dưới đây.

Quy trình tháo:

• Tháo nắp máy theo quy trình riêng

• Tháo cụm ống xả

• Tháo đường ống dẫn xăng và dẫn khí

• Tháo cụm ống hút

• Tháo tấm che sau nắp máy

• Tháo đường ống thông gió các te

• Tháo các nắp ổ đỡ trục cam

• Tháo trục cam

• Tháo con đội

• Tháo móng hãm, đĩa đệm, lò xo, và tháo xupap

• Tháo bánh đai bơm nước và khớp nối dẫn động quạt gió 

• Tháo máy phát điện

• Tháo bánh răng đầu trục khuỷu

• Tháo nắp hộp đai cam

• Tháo đai cam

Yêu cầu kỹ thuật:

• Chú ý gioăng đệm và vị trí lắp ghép

• Nới dần đều các nắp ổ đỡ trục cam theo chiều từ ngoài vào trong 

• Sắp xếp con đội và xupap theo thứ tự xi lanh

• Dùng dụng cụ hãm cứng trục khuỷu trước khi tháo bánh răng trục khuỷu

• Chú ý các dấu bánh răng cơ và bánh răng cam

• Sử dụng dụng cụ ép lò xo xupap treo.

Các bước tiến hành tháo lắp cơ cấu phân phối khí không quá phức tạp

Quy trình lắp:

• Quy trình ngược lại với quy trình tháo, với sự chú ý đặc biệt vào việc làm sạch các chi tiết.

• Bôi dầu nhờn sạch các chi tiết chuyển động như thân xupap và gối đỡ trục cam.

• Trình tự lắp các chi tiết của cơ cấu xupap:

• Lắp đai cam vào bánh răng trục khuỷu, đảm bảo dấu trên bánh răng trùng với điểm cố định đã đánh dấu trên thân động cơ.

• Đặt đai cam vào bánh răng cam sao cho dấu của bánh răng cam trùng với dấu trên nắp máy.

• Giữ trục cam ở một vị trí cố định, lắp đai cam vào bánh răng cam.

• Kiểm tra bằng cách quay trục khuỷu 2 vòng để đảm bảo dấu trên bánh răng trục khuỷu và bánh răng trục cam vẫn trùng với dấu ban đầu. 

Ngoài ra, đối với cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt thì quy trình tháo lắp sẽ như sau:

Quy trình tháo:

• Tháo nắp máy theo quy trình riêng

• Tháo nắp đậy xupap

• Đánh dấu các xupap theo thứ tự xi lanh

• Lắp kìm ép lò xo xupap vào và ép lò xo lại

• Tháo móng hãm khỏi đuôi xupap

• Tháo kìm ép lò xo ra

• Lần lượt lấy đĩa lò xo, lò xo và xupap ra

• Tháo ống dẫn hướng

• Tháo đế xupap

• Làm sạch các chi tiết để kiểm tra và sửa chữa.

Quy trình lắp:

Quy trình lắp ngược lại quy trình tháo, đảm bảo thực hiện đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật tương tự như tháo lắp cơ cấu phân phối khí xupap treo.

 >>> Bài viết cùng chủ đề: Hệ thống làm mát bằng không khí 

Như vậy bài viết đã phần nào giúp bạn giải đáp thắc mắc cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ gì và chức năng ra sao, phân loại thế nào. Những kiến thức này sẽ giúp bạn rất nhiều trong hành trình sử dụng xe ô tô. Ngoài ra, nếu như bạn muốn thêm về cách tính chi phí vận hành xe hơi hoặc so sánh chi phí giữa các loại xe thì có thể tham khảo tại trang chủ Nuoixe.vn, từ đó lựa chọn được chiếc xe phù hợp với nhu cầu sử dụng của bản thân.