HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ VVT-I
-
Upload
nguyenthanhtuye018cd -
Category
Documents
-
view
5.397 -
download
35
Transcript of HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ VVT-I
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT
TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề Tài :
HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH VVT – I
( VARIABLE VALVE TIMING INTELLIGENT SYSTEM )
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI
SVTH: NGUYỄN THANH TUYẾN
MSSV: 008306018
TP. MỸ THO , tháng 6 ,năm 2011
NHẬN XÉT CỦA CÁN HƯỚNG DẪN BỘ
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN1
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Thanh Tuyến
Ngành : Cơ Khí Động Lực
Lớp: Cao Đẳng Cơ Khí 08
Tên đề tài : Hệ Thống Phân Phối Khí Thông Minh VVT-I Trên ÔTÔ
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
Kết luận:
Mỹ Tho , ngày …,tháng…..,năm 2011
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN2
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN3
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
NỘI DUNG
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG
MINH
Sau một thời gian thực hiện , với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Huỳnh
Thi , đến nay đề tài của tôi đã được hoàn thành . Mặc dù có nhiều nguồn tài liệu
đặt biệt như là trên Internet rất nhiều , nhưng do kiến thức và thời gian có hạn
khó tránh khỏi những say lầm thiếu sót , rất mong sự đóng góp ý kiến của quý
thầy cô và các bạn để bài tiểu luận của tôi được hoàn thiện hơn .
Qua đây em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Huỳnh Thi đã gới thiệu đề tài
rất hay để chúng em học và nghiên cứu .
Mỹ Tho , tháng 06/2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Tuyến
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN4
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
MỤC LỤC
Lời nói đầu..........................................................................................................
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Nhiệm vụ :................................................................................
1.2 Yêu cầu : ..................................................................................
1.3 Phân loại cơ cấu phân phối khí của động cơ đốt trong .......
1.4 Một số hệ thống phân phối khí ở động cơ đốt trong …….
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG
MINH.
2.1 Giới thiệu sơ lựơc :
2.2 Hệ thống phối khí VVT-I :.....................................................
2.2.1 Lịch sử hình thành hệ thống phân phối khí VVT..............................
2.2.2 Cấu tạo : ..........................................................................................
2.2.3Nguyên lý hoạt động. .........................................................................
2.2.4 Trục cam và hệ thống phối khí thông minh (VVT-i):........................
2.3 Công nghệ VVTL-I của HONDA .........................................
2.3.1 Cấu tạo ............................................................................................
2.3.2 Nguyên lý hoạt động:........................................................................
2.4 Cấu tạo và hoạt động của hệ thống VTEC (VARYABLE
VALVE TIMING AND LIFT ELECTRONIC CONTROL )
công nghệ VTEC của HONDA :................................................
2.4.1 Cấu tạo................................................................................................
2.4.2 Nguyên lý hoạt dộng ..........................................................................
2.5 Tìm hiểu MVEC trên xe MISUBISHI :...............................
2.5.1 Cấu tạo.............................................................................................
2.5.2 Nguyên lý hoạt động. ........................................................................
2.6 Cơ cấu VARIO CAM PLUS của hang PORSCHE :..........
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN5
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
2.6.1 Cấu tạo:............................................................................................
2.6.2 Nguyên lý hoạt động :. .....................................................................
2.7 Cơ cấu EMVT : Điều khiển xuppap bằng điện : ..................
2.8 Cơ cấu EVHS : điện _ thủy lực : ...........................................
CHƯƠNG III : CÁC HƯ HỎNG , PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA
CHỬA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ .
3.1 Hư hong của cơ cấu phối khí thường do 2 nguyên nhân :
Xu pap đong không kín và Xu pap làm việc co tiếng go :.........
3.2 Cac hư hổng của cac bộ phận tay dổi hành trình xupap :
3.3 Phưong phap kiểm tra hư hổng và cơ cấư phân phối khí :
3.4 Kiểm tra cảm biến : ................................................................
Kết luận .........................................................................................................
Tài liệu tham khảo .......................................................................................
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN6
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
LỜI NÓI ĐẦU
******
Trong thời điểm vật giá leo thang hiện nay , đặt biệt là giá xăng , dầu đang
ngất ngưỡng .Thì trong việc chọn mua một phương tiên giao thông đi lại đặt biệt
là ô tô thì người tiêu dùng hướng tới một loại xe vừa phải tiện nghi vừa tiết kiệm
được nhiên liệu . Hệ thống phân phối khí thông minh VVT-I đã giải quyết được
vấn đề trên. Chẳng những vừa tiết kiệm được vấn đề nhiên liệu mà còn vừa giảm
bớt gây ô nhiễm môi trường .
Với một đích củng cố và mở rộng kiếm thức chuyên môn , đồng thời làm
quen với phong cách nhiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu quả phối khí
trên động cơ dốt trong . Tôi đã chọn đề tài này làm tiểu luận tốt nghiệp .
Người thực hiện
NGUYỄN THANH TUYẾN
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN7
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN8
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
CHƯƠNG I :
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ
ĐỐT TRONG .
1.1 Nhiệm vụ :
Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí.thải
sạch khí ra khỏi xylanh và nạp dầy hỗn hợp hoặc khí mới vào xylanh để động cơ
làm việc liên tục.
1.2 Yêu cầu :
Đảm bảo thải sạch và nạp đầy.
Các xupap phải đống mở đúng theo thời điểm quy định.
Độ mở phải lớn để dòng khí dể lưa thông.
Cá c xupap phải kín khít , tránh lọt khí trong quá trình nén va giản nở.
Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy công chi phí thấp.
Yêu cầu đối vói hệ thống nạp:
Các đường dẫn khí phải được thiết kế đặc biệt để điền khiển lưu lượng , tốc
độ và chiều dẫn không khí tốt nhất.
Cung cấp không khí để quét .
Cung cấp khí sạch cho từng xylanh theo yêu cầu cháy hoàn hảo.
Giảm tiếng ồn dòng khí lưu động.
Sáy nóng hỗn hợp khí _nhiên liệu đi vào các xylanh
Yêu cầu đối vói hệ thống xả:
Dẫn khí xả của động cơ ra ngoài không khí và giảm tiến ồn .
Lộc và tiêu hủy khí xả độc .
1.3 Phân loại cơ cấu phân phối khí của động cơ đốt trong :
1) Cơ cấu phân phối khí dùng cam – xupap .
2) Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt.
3) Cơ cấu dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa xả cửa dộng cơ 2 kỳ.
4) Cơ cấu phân phối khí dùng bộ phận điều khiển điện tử (ECM) tín hiệu
đến cuộn solenoid ,các cuộn solenoid điện có nhiệm vụ mở các xupap.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN9
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Động cơ Diezen sử dụng cơ cấu xupap treo vì dung tích buồn cháy và tỉ số
nén cao .
Động cơ xăng có thể dùng xupap treo hay đặt.
Ngày nay thường dùng cơ cấu xupap treo vì cơ cấu này có nhiều ưa điểm
hơn so với dùng xupap đặt. Cuấ tạo làm cho buồn cháy gọn, đây là điều kiện
tiên quyết để có tỷ số nén cao và giảm khả năng kích nổ cưa động cơ xăng.các
dòng khí lưu thông ít bị ngoặc tổn thất nhỏ tạo điều kiện cho việc thải sạch và
nạp đầy hơn.
1.4 Một số hệ thống phân phối khí ở động cơ đốt trong
Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay khí: xả khí thải ra khỏi
xilanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí mới vào xilanh trong quá trình làm
việc của động cơ, đảm bảo đóng kín các cửa nạp, cửa xả trong quá trình.
1. Cơ cấu phân phối khí co xu pap treo:
Hình 1.1 Cơ cấu phân phối khí có xupáp treo.
Cơ cấu phân phối khí có xu páp treo (Hình 1), các xupáp được bố trí ở phía
trên của nắp máy. Hệ thống nạp xả này được dùng hầu hết trong động cơ diesel
và động cơ cơ xăng có tỷ số nén cao. Cơ cấu xupáp treo gồm:
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN10
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
trục cam, con đội, đũa đẩy, đòn gánh, lò xo, ống đẫn hướng và đế xupáp.
Đối với cơ cấu xupáp treo có trục cam đặt ở phía trên nắp máy. Thì có thể không
có đũa đẩy mà thay vào đó là xích hoặc bánh răng. Và có thể có hoặc không có
đòn gánh.
Khi trục cam quay, cam sẽ truyền chuyển động tịnh tiến cho con đội làm
cho đũa đẩy chuyển động tịnh tiến do đó làm cho đòn gánh quay quanh trục đòn
gánh. Đầu đòn gánh sẽ đè lên đuôi xupáp làm cho xupáp chuyển động tịnh tiến
đi xuống mở cửa nạp và xả để thực hiện quá trình trao đổi khí. Vào lúc cam
không đôi con đội thì lò xo xupáp sẽ giãn ra, làm cho xupáp chuyển động đi lên
đóng cửa nạp và xả lại để thực hiện quá trình nén, cháy, giãn nở và sinh công. Ở
tư thế này, lúc máy còn nguội, giữa đầu đòn gánh và đuôi xupáp sẽ có khe hở,
gọi là “khe hở nhiệt”. Nhờ nó, khi máy làm việc, do nóng lên, xupáp có giãn nở,
buồng đốt cũng không bị hởn hiệt.
2.Cơ cấu phân phối khí co xu pap đứng (xupap đặt):
Hình1. 2. Cơ cấu phân phối khí co xu pap đứng.
1 –đế xupap; 2 – xupap; 3- ống dẫn huớng xupap; 4 – lò xo xupap;
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN11
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
5 – móng hãm hình côn; 6 – đĩa chặn lò xo; 7 – bulông điều chỉnh;
8 – đai ốc hãm;9 – con đội; 10 – trục cam.
Cơ cấu phân phối khí có xupáp đứng trình bầy trên (Hình 1.2), loại này
thường dùng ở máy xăng. Ở đây không có đũa đẩy, đòn gánh, con đội 9 trực tiếp
truyền động cho xupap 2. Thay đổi chiều cao tuyệt đối của con đội bằng bu lông
7 và ốc hãm 8 sẽ điều chỉnh được khe hở nhiệt. Loại hệ thống nạp xả có xupáp
đứng này làm tăng diện tích buồng đốt nhưng ít chi tiết hơn so với loại xupáp
treo do đó độ tin cậy khi làm việc của loại này cao hơn hệ thống nạp xả có
xupáp treo. Và an toàn hơn loại xupáp treo, vì giả sử móng hãm xupáp có tuột
ra, xupáp cung không rơi vào xylanh, không gây hư hỏngcho piston, xy lanh đặc
biệt khi khi động cơ đang làm việc.
3. Cơ cấu phân phối khí co trục cam truyền động trực tiếp cho xupap:
Hình 1.3. Cơ cấu phân phối khí có xupáp treo, trục cam đặt trên nắp xupáp.
1–xupáp xả; 2–lò xo xupáp; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulông điều chỉnh;
6–thân xupáp rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ; 9–đĩa tựa lò xo;
Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupáp thể
hiện trên hình vẽ (Hình 1.3). khi trục cam đặt trên nắp xylanh, và cam trực tiếp
điều khiển việc đóng, mở xupáp, không qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh……
Tuy nhiên hệ trục và hai cặp bánh răng côn có phức tạp, chế tạo khó, nhưng nó
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN12
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
có ưu điểm là làm việc êm hơn, ít gây tiếng ồn. Bởi vì cơ cấu này không có chi
tiết làm việc theo chuyển động tịnh tiến có điểm dừng như trường hợp có đòn
gánh và đũa đẩy. Loại này có xupáp rỗng, ghép. Bulông 5 giúp ta điều chỉnh
chiều dài xupáp, sẽ cho phép điều chỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa của cam và
đuôi xupáp). Tuy nhiên, đối với xupáp xả thường làm việc ở nhiệt độ tới (300 –
400)0C. vì vậy các đường ren dễ bị kẹt do han rỉ, điều chỉnh bu lông 5 rất
khó. Lò xo xupáp ở đây có hai chiếc có độ cứng khác nhau, chiều quấn nguợc
nhau và có chiều dài bằng nhau. Nhờ vậy tránh được sự cộng hưởng nên bền lâu
hơn. Với máy nhỏ đôi khi người ta đúc liền một khối, như vậy không điều chỉnh
được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này, nhà chế tạo để khe hở nhiệt lớn một
chút, khi mòn càng lớn hơn, nên có thể có tiếng gõ khi máy làm việc, nhưng cấu
tạo đơn giản, àm việc an toàn.
4 Cơ cấu phân phối khí co trục cam đặt trên nắp xylanh nhưng vẫn co
đòn ganh:
Hình 1.4 .Sơ đồ cơ cấu phân phối khí co trục cam đặt trên nắp xylanh
nhưng vẫn co đòn ganh.
Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt trên nắp xylanh nhưng vẫn có đòn
gánh được thể hiện trên hình vẽ (Hình 4). Trục cam đặt trên nắp xylanh, nhưng
cam không trực tiếp tỳ vào xupáp mà thông qua đòn gánh số. Chuyển động từ
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN13
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
trục khuỷu cho trục cam bằng xích. Điều chỉnh khe hở nhiệt được thực hiện nhờ
vít điều chỉnh và ốc hãm ở đầu đòn gánh.
5.Cơ cấu phân phối khí điều khiển điện tử:
a. Sơ đồ nguyên lý tổng quat:
Hệ thống điều khiển đông cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến
kiểm soát liên tục tình trạng hoạt đông của động cỏ, một bộ ECU tiếp nhận tín
hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp
hành. Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu
phản hồi từ các cả biến. Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự
chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng
như lượng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ
hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoán khi có sự cố xảy ra. Điều khiển đông cơ
bao gồm điều khiển phun nhiên liệu, điều khiển đánh lửa, điều khiển góc phối
cam, điều khiển ra tự động.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN14
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình1. 5 : Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình
b. Sơ đồ cấu tạo:
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN15
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 1.6:Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển kiểu Valvetronic.
1:Mô tơ bước; 2:Bộ truyền trục vít bánh vít; 3:Cần dẫn hướng
4:Trục nắp cần dẫn hướng; 5: Đòn gánh; 6:Lò xo xupap; 7: Xupap.
Hê thống cung cấp nhiên liệu kiểm soát số lượng không khí đi qua cổ họng
bướm ga và quyết định số lượng nhiên liệu tương ứng mà động cơ yêu cầu.
Bướm ga mở càng rộng thì lượng không khí đi vào buồng đốt càng
nhiều. Tại vùng họng bướm ga, bướm ga đóng một phần thậm chí gần như đóng,
nhưng những piston vẫn còn hoạt động, không khí được lấy vào từ một phần của
ống thông của đường ống phân phối đầu vào, ống thông nằm giữa vị trí bướm ga
và buồng đốt có độ chân không thấp ngăn cản tác động của sự hút vào và bơm
vào của những piston, làm lãng phí năng lượng.Các kỹ sư ô tô nói đến hiện
tượng này như sự bỏ phí năng lượng khi có sự bơm. Động cơ hoạt động càng
chậm thì các bướm ga đóng càng nhiều, và sự lãng phí năng lượng càng lớn.
Valvetronic giảm tối thiểu mất mát khi bơm bằng sự giảm bớt sự tăng lên của
trục van và số lượng không khí đi vào buồng cháy. So với những động cơ cam
đôi kiểu cũ với sự xuất hiện của bánh con lăn có bộ phận định hướng,
valvetronic sử dụng thêm một trục lệch tâm, một mô tơ điện và một số cần đẩy
(đòn gánh) trung gian, mà lần lượt dẫn động sự đóng và mở của các xupáp. Nếu
đòn gánh đẩy xuống sâu, những van nạp sẽ bị đẩy xuống ở vị trí mở xupáp lớn
nhất và làm cho tiết diện lưu thông qua các van là lớn nhất. Như vậy, valvetronic
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN16
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
có khả năng nạp nhiều, thời gian nạp dài (hành trình van lớn) và quá trình nạp
được đầy hoàn toàn, tiết diện lưu thông nhỏ (hành trình van ngắn) tuỳ thuộc vào
vị trí định trước trên động cơ.
Cơ cấu phối khí trục cam trên đỉnh
Hình 1.7 : Phối khí trục cam trên đỉnh, trong DOHC.
Cơ cấu phối khí trục cam trên đỉnh là thuật ngữ trong nghệ ô để chỉ cơ cấu điều
hành sự chuyển động của các trong động cơ ô tô, nhờ vào các đặt trên đỉnh động
cơ.Có một số cơ cấu thông dụng như SOHC, DOHC,...SOHC
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN17
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 1.8 : Cơ cấu SOHC
Một cơ cấu SOHC SOHC (viết tắt cho từ Single Over Head Camshaft)
dùng để chỉ cơ cấu phối khí một trục cam trên đỉnh. Trong cơ cấu này, được bố
trí trong cụm đầu xylanh (trên đỉnh piston), được dẫn động bởi xích cam và điều
khiển xupap thông qua .
Ưu điểm của cơ cấu là do giảm nhiều chi tiết dẫn động nên nó hoạt động
ổn định hơn, ngay cả ở tốc độ cao.
Tuy nhiên cơ cấu này cũng có nhược điểm là khả năng đáp ứng của xupap
không nhanh bằng cơ cấu DOHC.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN18
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 1.9 : Cơ cấu DOHC
Cơ cấu DOHC của một động cơ của OHC (viết tắt cho từ tiếng Anh
Double Over Head Camshaft) dùng để chỉ cơ cấu phối khí hai trục cam trên
đỉnh. Trong cơ cấu này, xupap nạp và xupap xả được điều khiển bởi hai trục
cam riêng biệt. Có 2 loại cơ cấu phối khí hai trục cam: loại có sử dụng cò mổ và
loại không sử dụng cò mổ.
Cơ cấu DOHC cho phép thiết kế dạng buồng đốt ưu việt hơn loại SOHC.
Khả năng đáp ứng và hoạt động của xupap cũng nhanh hơn và chính xác hơn so
với loại SOHC. Do vậy, cơ cấu này được áp dụng cho các loại động cơ cần tính
năng cao, tốc độ cao (thể , xe hơi).
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN19
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CÁC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH
2.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC
Hình 2.1 : Xupap thông minh
Xu hướng phát triển của ô tô hiện đại ngày nay là gia tăng tốc độ cực đại
từ 180-250 km đến 250-330 km/h và giảm tiêu hao nhiên liệu. Các giải pháp
được đưa ra nhằm tăng tốc độ động cơ là điều khiển pha phối khí hoặc thay đổi
hành trình xupáp thông minh. Tiếp theo đó nhiều hãng xe lớn trên thế giới đã và
đang áp dụng giải pháp thứ hai vào mục đích trên. Các công nghệ như VVTL-i
của Toyota; VTEC của Honda; MIVEC của Mitsubishi; VALVETRONIC của
BMW; VVEL của Nissan lần lượt xuất hiện đã khẳng định tầm quan trọng của
vấn đề nêu trên. Bài viết kỳ này chúng tôi sẽ lần lượt giới thiệu với các bạn về
các công nghệ này.
Hiện nay trên động cơ ôtô có nhiều ký hiệu chữ cái viết tắt như: HONDA
gọi là VTEC hay i-VTEC, VVT-i và VVTL-i của Toyota…Chúng nhằm quảng
bá cho các công nghệ mới nhất và tiên tiến của hãng nhưng bên cạnh đó khiến
người tiêu dùng không thể hiểu hết được các kí hiệu phức tạp đó.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN20
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.2 : Hệ thống điền khiển bằng thủy lực .
Dưới đây chúng tôi đưa ra một số giải thích cơ bản như sau:
- Trên ôtô, các loại động cơ 4 kỳ hiện đại ngày nay sử dụng cơ cấu phối khí
thông minh ( cơ cấu điều khiển trục cam thông minh) nhằm điều chỉnh thời điểm
đóng mở xupap, pha phối khí một cách tự động hoặc làm thay đổi độ nâng của
xupáp tự động tùy thuộc vào chế độ làm việc của động cơ.
Hình 2.3 : Động cơ VVT-I .
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN21
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
- HONDA có động cơ VTEC ( Variable Vale Timing and Lift Electronic
Control ): Pha phối khí và độ mở van điều kiển điển tử , Hệ thống VTEC hoạt
động giống như một thiết bị nén hay một tuốc bin tăng áp bằng cách tạo ra khả
năng cuốn cao và hiệu suất tiếp nhiên liệu hiệu quả để tạo ra công suất lớn.
Hình 2.4 : Hệ thống VTEC
- Ngoài ra HONDA còn có các thế hệ động cơ như :VTEC-E: là hệ thống
bộ truyền động van trong đó hai chế độ cam điều khiển van có kích thước khác
nhau. Cam ngắn hơn cho phép một van mở với độ mở ít và điều này làm giảm
mức tiêu hao nhiên liệu. Giống hệ thống VTEC ban đầu, khi động cơ đạt số
vòng/phút lớn hơn, chốt khóa khóa cam thiết kế cho vòng tua cao và thời gian
mở van được tăng lên để đạt được công suất lớn hơn.
3STAGE VTEC: Hệ thống này sử dụng 3 chế độ cam khác nhau hoạt động
ở 3 pha. Mỗi cam điều khiển một pha thời gian mở và nâng van khác nhau.
i-VTEC: (Intelligent VTEC) là hệ thống điều khiển van thành công nhất từ
trước tới nay của hãng HONDA và được ứng dụng trên nhiều mẫu xe. Hệ thống
i-VTEC được giới thiệu năm 2001 và sử dụng thiết bị điều chỉnh thời gian van
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN22
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
nạp biến thiên liên tục và hệ thống quản lý do máy tính điều khiển để tối ưu hóa
mô men xoắn và hiệu suất sử dụng nhiên liệu.
AVTEC: Advanced VTEC được hãng HONDA giới thiệu năm 2006. Hệ
thống này kết hợp những lợi thế của hệ thống i-VTEC với hệ thống điều khiển
pha biến thiên liên tục. Hãng HONDA cho biết hệ thống AVTEC sẽ cho phép
tiết kiệm 13% nhiên liệu so với hệ thống i-VTEC và giảm tới 75% khí thải so
với tiêu chuẩn năm 2005. Tuy vậy, cho đến nay, hệ thống này vẫn chưa được
trang bị cho các mẫu xe ô tô mới được sản xuất.
Hệ thống VTEC của HONDA là dấu mốc quan trọng trong việc nghiên cứu
và phát triển động cơ đốt trong vì nó đã góp phần giải quyết thành công một vấn
đề đã được đặt ra từ lâu. Đó là vấn đề về hiệu suất hoạt động của động cơ. Hệ
thống VTEC ra đời không chỉ giúp tăng hiệu suất của động cơ đốt trong mà còn
mang đến cho khách hàng một chiếc xe công suất cao và tiết kiệm nhiên liệu.
- Hãng xe Nhật TOYOTA thì có VVT-i (Variable Vale Timing –
intelligent): thời điểm phối khí thay đổi – thông minh hay VVTL-i (Variable
Valve Timing and Lift – intelligent) thời điểm phối khí và hành trình xupáp thay
đổi – thông minh.
Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i sử
dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí.
Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí
xả ô nhiễm.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN23
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.5 : Hệ thống VVTL-i
Hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách
xoay trục cam trong một phạm vi 400 so với góc quay của trục khuỷu để đạt
được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên
tín hiệu từ các cảm biến, còn hệ thống VVTL-i dựa trên hệ thống VVT-i và áp
dụng một cơ cấu đổi vấu cam để thay đổi hành trình của xupáp nạp và xả. Điều
này cho phép được được công suất cao mà không ảnh hưởng đến tính kinh tế
nhiên liệu hay ô nhiễm khí xả.
- Cũng như thế BMW gọi công nghệ này phức tạp hơn là VANOS
(Variable nockenwellen steuerung ) Hệ thống VANOS làm việc dựa trên nguyên
tắc là điều khiển các cơ cấu của hệ thống, mà việc điều chỉnh đó có thể lam thay
đổi vị trí tương đối của trục cam nạp đối với trục khuỷu
Hệ thống điều chỉnh kiểu VANOS giúp cho việc điều khiển hệ thống phân
phối khí ở chế độ tối ưu nhất. Hệ thống này điều chỉnh cả trục cam nạp và trục
cam xả, điều chỉnh được thời điểm đóng, mở các xupáp nạp và xupáp xả theo
từng chế độ yêu cầu của động cơ. Nhờ việc điều chỉnh hợp lý cơ cấu xuppáp nạp
và xuppáp xả do đó để tiết kiệm được lượng nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở
các chế độ khác nhau và lượng nhiên liệu thất thoát ra ngoài theo khí thải trong
quá trình xả của động cơ kết quả là đã giảm được chi phí nhiên liệu khi vận hành
động cơ. Làm tăng công suất định mức của động cơ do đó hiệu quả kinh tế khi
sử dụng động cơ tăng.
- Ngoài ra còn một số hãng khác như:
Mitsubishi có động cơ MIVEC ( Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic
Control system ): hệ thống điều khiển van bằng hệ thống kiểm soát thời gian
bằng điện tử
Nissan có động cơ VVL ( Variable Valve Lift and Timing): độ mở van và thời
gian
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN24
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Porsche goi là VarioCam Plus: van biến thời gian
GM gọi là VVT,
Subaru cũng không chịu kém phần đặt luôn cái tên là Dual AVCS. Cập nhật
2:30pm 9/8/2010)......Hiện nay trên động cơ ôtô có nhiều ký hiệu chữ cái viết tắt
như: HONDA gọi là VTEC hay i-VTEC, VVT-i và VVTL-i của Toyota….
Chúng nhằm quảng bá cho các công nghệ mới nhất và tiên tiến của hãng nhưng
bên cạnh đó khiến người tiêu dùng không thể hiểu hết được các kí hiệu phức tạp
đó.
2.2 Hệ thống phân phối khí VVT
2.2.1 Lịch sử hình thành hệ thống phân phối khí VVT
FIAT là hãng xe hơi trên thế giới phát minh ra hệ thống có thể thay đổi thời
điểm phối khí bao gồm sự thay đổi về độ nâng van.
FIAT là hãng xe hơi trên thế giới phát minh ra hệ thống có thể thay đổi thời
điểm phối khí bao gồm sự thay đổi về độ nâng van.
Được phát triển bởi Giovanni Torazza vào cuối những năm 1960, hệ
thống này đã sử dụng áp suất bằng thủy lực để làm thay đổi điểm tựa của cam
cho phù hợp ( phát minh US 3.641.988 ).Áp suất thủy lư này thay đổi tuỳ theo
tốc độ động cơ và áp suất của van nạp. Độ mở của van có thể thay đổi tới 37%.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN25
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.7: Cơ cấu thay dổi thời điểm của hãng FIAT- Distribution Torazza
(1970).
Hình 28 : . Các loại cơ cấu thay đổi cổ điển.
Vào tháng 9 năm 1975, hãng General Motor phát minh ra hệ thống có ý
định là thay đổi độ nâng van. GM đã chú ý đến họng của van nạp nhằm giảm bớt
lượng nhiệt thoát ra. Bằng cách giảm đến mức tối thiểu lượng nâng van tại tải
trọng thấp mà vẫn giữ được tốc độ nạp cao, do đó làm nhỏ lại họng nạp. GM đã
không giải quyết được vấn đề khi hoạt động ở độ nâng rất thấp nên dự án đã bị
bỏ dở. Hãng Alfa Romeo là hãng sãn xuất xe đầu tiên đã sử dụng hệ thống thay
đổi thời điểm độ nâng van trong sản xuất xe (phát minh US 4.231.330). Chiếc xe
Alfa Romeo Spider 2.0L năm 1980 đã sử dụng hệ thống VVT với hệ thống phun
xăng Spica và được bán ở Mỹ. Về sau nó cũng còn được sử dụng trên model xe
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN26
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Alfetta 2.0 Quandrifoglio Oro vào năm 1983 cũng như các loại xe khác. Nissan
cũng phát triển hệ thống VVT riêng của họ vớiđộng cơ VG30DE(TT) cho loại
xe Concept Mid-4 của họ. Nissan đã tậptrung chính vào việc sản xuất hệ thống
NVCS của mình (Nissan Valve- Timing Control System) tại tốc độ momen xoắn
nhỏ và trung bình, bởi vì phần lớn động cơ không hoạt động nhiều ở tốc độ cao.
Hệ thống NVCS này có thể đáp ứng được cả hai yêu cầu là tốc độ cầm chừng
êm dịu và hoạt động nhiều ở tốc độ thấp và trung bình. Mặc dù vậy nó vẫn hoạt
động tốt được ở tốc độ cao, nhưng hệ thống vẫn tập trung chính là phạm vi tốc
độ thấp và trung bình. Động cơ VG30DE là loại động cơ đầu tiên áp dụng và
được lắp ráp trên model xe 300ZX(Z31)300ZR vào năm 1987, đây là loại ôtô
đầu tiên sử dụng kỹ thuật điều khiển VVT bằng điện tử.
Hình 2.9 : Cơ cấu trên động cơ Nissan Maxima.
Với bước tiếp theo là vào năm 1989, Honda với hệ thống VTEC (Variable
Valve Timing And Lift Electronic Control). Honda bắt đầu sản xuất hệ thống
này nhằm làm cho động cơ có khả năng hoạt động trên các chế độ của cam khác
nhau, bằng cách điều chỉnh lại trong việc thiết kế. Một chế độ được thiết kế để
mở van tại tốc độ động cơ thấp, được quy định bởi một phương pháp có lợi khi
cần sự tiêu hao nhiên liệu thấp và phát ra công suất nhỏ. Ở chế độ nâng cao, chế
độ thời gian hoạt động dài, và hoạt động suốt khi tốc độ cao nhằm gia tăng công
suất đầu ra. Vào năm 1992 hãng BMW đã giới thiệu hệ thống VANOS (Variable
Nockenwellen Steuerung). Nó cũng tương tự như hệ thống NVCS của Nissan,
nó có thể cung cấp sự thay đổi về thời gian cho trục cam nạp theo từng bước
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN27
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
hoặc theo từng giai đoạn. Hệ thống VANOS này có sự khác biệt là nó có thể
cung cấp thêm một bước cho cả ba giai đoạn.
Hình 2.10 : Cơ cấu của hãng BMW.
Sau đó vào năm 1998, hệ thống Double VANOS được giới thiệu, nó có thể
điều khiển sự tăng mức độ đốt cháy nhiên liêu một cách to lớn, tăng công suất,
mômen xoắn và đưa ra mức độ không tải tốt hơn,tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Hệ thống Double VANOS này là hệ thống đầu tiên điều khiển bằng điện tử, điều
khiển sự hoạt động liên tục của cả van nạp và van xả
Hình 2.11 : Cơ cấu Double VANOS của hãng BMW.
N
Năm 2001, hãng BMW giới thiệu hệ thống Valvetronic,đây là hệ thống duy nhất
có thể làm thay đổi độ nâng van nạp một cách liên tục, cộng thêm thời gian cho
cả hai van nạp và xả. Hệ thống điều khiển chính xác đã chú ý nhiều hơn đến
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN28
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
nhiệm vụ của van nạp để điều khiển hoàn toàn van nạp, chú ý đến sự cần thiết
của van tiết lưu và giảm sự tổn thất lớn của bơm.
Khi tính toán để giảm được tổn thất của bơm, có thể tăng công suất đầu ra thêm
10% và tiết kiệm nhiên liệu.
Hãng Ford đã trở thành nhà sản xuất đầu tiên sử dụng hệ thống thay đổi thời
điểm phối khí trên xe tải pick-up, với loại xe được bán chạy là model F-series
vào năm 2004. Động cơ được sử dụng là động cơ 5.4L 3 valve Triton.
Vào năm 2005 hãng General Motor đã đưa ra hệ thống Variable Valve Timing
cho động cơ I-head V6, gồm có LZE và LZ4.
I
2.2.2. Cấu tạo :
i
Trên mỗi chiếc xe Toyota, chúng ta luôn thấy có dòng chữ VVT-i nằm ở vị
trí hai bên cửa xe. Dòng chữ viết tắt này có ý nghĩa là gì ? Chúng ta cùng tìm
hiểu VVT-i.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN29
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
VVT-i là chữ viết tắt của từ Variable Valve Timing with intelligence - một
hệ thống thiết kế phun xăng của hãng Toyota theo nguyên lý điện – thủy lực. Cơ
cấu này tối ưu hóa góc phối khí của trục cam nạp dựa trên chế độ làm việc của
động cơ phối hợp với các thông số điều khiển chủ động.
Hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động cung cấp
nhiên liệu. Hệ thống điều khiển hệ thống van nạp biến thiên VVT-i được thiết kế
với mục đích nâng cao mô men xoắn của động cơ, cắt giảm tiêu thụ nhiên liệu
và khí thải độc. Các bộ phận của hệ thống gồm: Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit,
bơm và đường dẫn dầu, bộ điều khiển phối khí (VVT) với các van điện, các cảm
biến: VVT, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nước.
Ngoài ra, VVT-i thường được thiết kế đồng bộ với cơ cấu bướm ga điện tử
ETCS-i, đầu phun nhiên liệu 12 lỗ và bộ chia điện bằng điện tử cùng các bugi
đầu iridium.
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 về ECU để tính toán thông số phối
khí theo yêu cầu chủ động. Trên cơ sở các yếu tố chủ động, hiệu chỉnh và thực
tế, ECU sẽ tổng hợp được lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt. Như vậy, thay cho
hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xu-páp không đổi, VVT-i đã điều chỉnh vô cấp
hoạt động của các van nạp. Độ mở và 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 đo nồng độ oxy dư đặt ở cụm góp xả cho biết tỉ lệ %
nhiên liệu được đốt. Thông tin từ đây được gởi về ECU và cũng được phối hợp
xử lý khi hiệu chỉnh chế độ nạp tối ưu nhằm tiết kiệm xăng và bảo vệ môi
trường.
Hiện nay, VVT-i được áp dụng rộng rãi trên các mẫu xe hạng trung của
Toyota, đặc biệt với thiết kế động cơ 4 xi-lanh cỡ vừa và nhỏ
**VVT-I Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống
VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN30
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
phối khí. Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và
giảm khí xả ô nhiễm.Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để
điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi so
vưới góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưucho các điều
kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến. Thời điểm phối
khí được điều khiển như sau.
Hình 2.12 :Hệ thống VVT-i
• Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khi tải nhẹ:
Thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xupáp
giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp. Điều này làm ổn định chế độ
không tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động.
• Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng
Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng
EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN31
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
kinh tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thười điểm đóng xupáp nạp đượcđẩy
sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu
quả nạp.
• Khi tốc độ cao và tải nặng
Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để
tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và
tính kinh tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng đường nạp và cải
thiện hiệu quả nạp. Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm
phối khí xupáp nạp thực tế ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục
cam.
Hinh 2.13: Biều đồ thề hiện thời điểm phối khí Cấu tạo
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN32
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để
xoay trục cam nạp, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i, và
van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường đi của dầu.
Hình 2.14 : Bộ điều khiển VVT -I
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN33
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
1. Bộ điều khiển VVT-i
Hình 2.15 : Bộ điều khiển VVT-i
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 gửi từ phía làm sớm hay làm muộn
trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i theo hướng chu vi
để thay đổi liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp. Khi động cơ ngừng,
trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn nhất để duy trì khả năng khởi
động. Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi động
cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i
để tránh tiếng gõ.
Ngoài loại trên, cũng có một loại mà píttông dọc chuyển theo hướng trục
giữa các then xoắn của bánh răng bên ngoài (tương ứng vưới vỏ) và bánh răng
trong (gắn trực tiếp vào trục cam) để làm xoay trục cam.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN34
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
2. Van điều khiển dầu phối khí trục cam
Hình 2.16 : Van điều khiển phối khí trục cam VVT - i
Van điều khiển dầu phối khí trục cam hoạt động theo sự điều khiển (Tỷ lệ
hiệu dụng) từ ECU động cơ để điều khiển vị trí của van ống và phân phối áp
suất dầu cấp đến bộ điều khiển VVT-i đế phía làm sớm hay làm muộn. Khi động
cơ ngừng hoạt động, thời điểm phối khí xupáp nạp được giữ ở góc muộn tối đa.
Hoạt động
Van điều khiển dầu phối khí trục cam chon đường dầu đến bộ điều khiển
VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT-i
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 và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối
khí trục cam. 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
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN35
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn.Hệ thống VVT-i là
thiết kế phun xăng của hãng Toyota theo nguyên lý điện - thủy lực.
Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i sử dụng
áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều
này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ô
nhiễm.Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời
điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 400 so với góc quay
của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt
động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến.
2.2.3. Nguyên lý hoạt động:
1. Làm sớm thời điểm phối khí
Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằng
ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm
phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN36
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.17 :Van điều phối dầu ở vị trí phía làm sớm .
2. Làm muộn thười điểm phối khí
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN37
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ra
trong hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời
điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm
phối khí.
Hình 2.19 :Van điều phối dầu ở vị trí phía làm muộn
3. Giữ ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành. Sau
khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì
đường dầu đóng như được chỉ ra trên hình vẽ, để giữ thời điểm phối khí hiện tại.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN38
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.20 :Van điều phối dầu ở vị trí ổn định .
2.2.4 Trục cam và hệ thống phối khí thông minh (VVT-i)
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN39
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
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
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN40
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Trong bài viết này, CarOline đề cập đến sự ảnh hưởng của trục cam đến
hiệu suất của động cơ. 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.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN41
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
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.
Sự khác nhau ở kỳ nạp và kỳ xả khi điều chỉnh trục cam
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:
o Loại có một trục cam đặt trên (SOHC)
o Loại có hai trục cam đặt trên (DOHC)
o Loại trục cam có đũa đẩy
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN42
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
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.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN43
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
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.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN44
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
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 co
thể thay đổi thời điểm đong mở cac xu pap (hay còn gọi là điều khiển thời
điểm phối khí). Chúng ta sẽ đề cập đến vấn đề này trong kỳ tới.
2.3 Công nghệ VVTL-i của Toyota.
2.3.1 Cấu tạo
Hệ thống VVTL-i dựa trên hệ thống VVT-i và áp dụng một cơ cấu chuyển đổi
vấu cam để thay đổi hành trình của xupáp nạp và xả. Điều này cho phép đạt
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN45
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
được công suất cao mà không ảnh hưởng đến tính kinh tế của nhiên liệu hay ô
nhiễm khí xả.
Hình 2.21 : Hệ thống VVTL-i
Cấu tạo và hoạt động của hệ thống VVTL-i về cơ bản giống như hệ thống VVT-
i. Việc chuyển đổi giữa hai vấu cam có biên dạng khác nhau dẫn đến làm thay
đổi hành trình của xupáp.
Trong cơ cấu chuyển vấu cam, ECU động cơ điều khiển chuyển đổi giữa 2 vấu
cam nhờ van điều khiển dầu VVTL dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ
nước làm mát và cảm biến vị trí trục khuỷu.
Các bộ phận cấu thành hệ thống VVTL-i gần giống như những bộ phận của hệ
thống VVT-i. Đó là van điều khiển dầu cho VVTL, các trục cam và cò mổ.
Van điều khiển dầu cho VVTL điều khiển áp suất dầu cấp đến phía cam tốc độ
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN46
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
cao của cơ cấu chuyển vấu cam bằng thao tác điều khiển vị trí van ống do ECU
động cơ thực hiện.
Trục cam và cò mổ
Để thay đổi hành trình xupáp, người ta chế tạo trên trục cam 2 loại vấu cam,
một loại vấu cam ứng với tốc độ thấp và vấu cam tốc độ cao cho mỗi xilanh.
Hình 2.22 : Trục cam của hệ thống VVTL.
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
đẩy chốt hãm bên dưới chốt đệm. Nó cố định chốt đệm và ấn khớp cam tốc độ
cao.
Khi áp suất dầu ngừng tác dụng, chốt hãm được trả về bằng lực của lò xo và
chốt đệm được tự do. Điều này làm cho chốt đệm có thể di chuyển tự do theo
hướng thẳng đứng và vô hiệu hóa vấu cam tốc độ cao.
Trục cam nạp và xả có các vấu cam với 2 hành trình khác nhau cho từng xylanh,
và ECU động cơ chuyển những vấu cam này thành vấu cam hoạt động bằng áp
suất dầu.
2.3.2 Nguyên lý hoạt động
Tốc độ thấp và trung bình (tốc độ động cơ: dưới 6000 vòng/phút)
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN47
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.23 : Van điều khiển dầu VVTL, van điều khiển dầu mở phía xả.
Như trong hình minh họa ở trên, van điều khiển dầu mở phía xả. Do đó, áp suất
dầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam.
Áp suất dầu không tác dụng lên chốt chặn. Do đó, chốt chặn bị đẩy bằng lò xo
hồi theo hướng nhả khóa. Như vậy, chốt đệm sẽ lặp lại chuyển động tịnh tiến vô
hiệu hóa. Nó sẽ dẫn động xupáp bằng cam tốc độ thấp và trung bình.
Tốc độ cao (Tốc độ động cơ: trên 6000 vòng/phút, nhiệt độ nước làm mát: cao
hơn 6000C).
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN48
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.24 : Van điều khiển dầu VVTL, van điều khiển dầu đóng phía
xả.
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 bên trong cò mổ, áp suất dầu đẩy chốt chặn đến dưới chốt đệm để giữ
chốt đệm và cò mổ. Do đó, cam tốc độ cao ấn xuống cò mổ trước khi cam tốc
độ thấp và trung bình tiếp xúc với con lăn. Nó dẫn động các xupáp bằng cam
tốc độ cao. ECU động cơ đồng thời phát hiện rằng vấu cam đã được chuyển
sang vấu cam tốc độ cao dựa trên tín hiệu từ công tắc áp suất dầu.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN49
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
2.4 Cấu tạo và hoạt động của hê thống VTEC (Variable valve Timing and
lift Electronic Control ) Công nghệ VTEC của Honda
2.4.1 Cấu tạo
Hình 2.26 : Động cơ tích hợp i-VTEC của Honda Civic.
Hệ thống VTEC nhằm cải thiện hiệu suất động cơ ở tốc độ thấp và cao
bằng cách bố trí hai loại vấu cam ở mỗi xilanh, vấu cam tốc độ thấp và vấu cam
tốc độ cao. Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu
cam phù hợp.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN50
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.27 : Cấu tạo I-VTEC
Ở dải tốc độ thấp, thời gian mở xupáp được tối ưu hóa nhằm đạt được mômen
xoắn cần thiết để xe có thể di chuyển tốt nhất ở vòng tua thấp, đồng thời tiết
kiệm nhiên liệu.
Ở dải tốc độ cao, độ mở xupáp và thời gian mở xupáp được tăng lên, không khí
được nạp vào nhiều hơn. Hệ thống cung cấp cho xe khả năng di chuyển tốt ở tốc
độ thấp và tăng hiệu suất động cơ khi tốc độ xe tăng lên.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN51
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Qua nhiều năm phát triển, các động cơ của Honda đã sử dụng qua năm loại hệ
thống VTEC khác nhau gồm: (1) VTEC có một trục cam đặt trên gọi là SOHC;
(2) VTEC-E tiết kiệm nhiên liệu; (3) VTEC có hai trục cam đặt trên DOHC; (4)
VTEC có xilanh không tải và (5) công nghệ i-VTEC thông minh. Kết cấu của 5
modun trên khác nhau nhưng nói chung chúng giống nhau về mặt nguyên lý vì
tất cả đều sử dụng loại trục cam có vấu kép, một vấu dùng khi tốc độ thấp và
một vấu dùng ở tốc độ cao. Ở dải tốc độ thấp, các xupáp mở ít và thời gian mở
ngắn lại do tốc độ của vấu cam giảm.
Hệ thống VTEC của Honda là một trong những công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu
hóa hiệu quả của động cơ. Được kỹ sư thiết kế động cơ của Honda, Kenichis
Nagahiro sáng tạo
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN52
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
a./.Cấu tạo hệ thống:
Hình 2.28 :Cấu tạo của hệ thống VTEC.
1 : Trục cam ; 2 : Tấm định vị ; 3 :cò mổ thứ cấp ; 4 :Cò mổ thứ hai ;
5 : Piston đồng bộ ; 6 :Piston tác động ; 7 :Xupap hút.
Động cơ bố trí 4supap cho mỗi xylanh, bao gồm 2 supap nạp và 2 xupap thải.
Điều khác biệt của kiểu này so với kiểu SOHC VTEC là chỉ bố trí hai vấu cam
nạp có biên độ mở khác nhau, một cam có biên độ mở lớn và một cam có biên
độ mở nhỏ. Các piston lắp đat bên trong cò mổ sẽ đẩy piston đồng bộ di chuyển
cùng hướng để ép piston chặn và lò xo hoàn lực lại tạo sự liên kết hai cò mổ lại
với nhau. Khi mất áp lực dầu, dưới sự hoàn lực của lò xo thông qua piston chặn
sẽ được piston đồng bộ trở về làm tách 2 cò mổ mở riêng rẽ.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN53
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
2.4.2 Nguyên lý hoạt dộng :
Hình 2.29 : Quá trình hoạt động.
Ở tốc độ thấp, hai cò mổ được tách rời, vì thế supap hút thứ nhất điều khiển sự
phân phối chính trong khi đó supap hut thứ hai chỉ hé mở để ngăn chặn nhiên
liệu tích luỹ ở cửa nạp. Ở tốc độ cao, hai cò mổ được liên kết thành một khối
nhờ vào piston đồng bộ. Vì vậy tốc độ này cả hai supap đều chịu sư tác động của
vấu
cam có biên độ mở lớn nhất.
b.Quá trình hoạt động:
Kỹ thuật thay đổi thời gian phân phối khí và mức độ nâng supap được sử dụng
cho động cơ nhằm mục đích tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất nhưng công suất phát
ra van cao. Với hệ thống này, đặc điểm nổi bật là với một tỷ lệ hoà khí tiết kiệm
nhưng vẫn tạo ra một momen lớn ở tốc độ thấp, đồng thời ở tốc độ cao công suất
phát ra lớn tương đương như động cơ bốn supap tiêu chuẩn đạt được.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN54
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
HìnH 2.30 : Hoạt động của hệ thống VTEC.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN55
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Ở tốc độ thấp:
Cò mổ thứ nhất và cò mổ thứ hai được tách rời, do vấu cam A và B điều
khiển riêng biệt hai supap, khả năng nâng của cò mổ thứ hai rất nhỏ để hé
mở supap(một supap điều khiển sự phân phối khí chính).
Hình 2.31: Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ thấp.
1:Piston tác động , 2: Piston đồng bộ , 3: Piston chặn , 4:Cò mổ thứ nhất ,5: Cò
mổ thứ hai , 6: Cam thứ nhất , 7: Cam thứ hai.
Ở tốc độ cao:
Ở dải tốc độ cao, PCM/ECM kích hoạt để VTEC hoạt động, các piston
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN56
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
nối dưới tác động của dầu thủy lực sẽ di chuyển để nối các cò mổ tốc độ
thấp và tốc độ cao với nhau thành mối khối. Lúc này, các xu páp mở ra
nhiều hơn và thời gian mở tăng lên. Không khí được nạp vào nhiều hơn,
công suất động cơ tăng lên nhanh chóng.
Piston tác động được bố trí bean trong cò mổ thứ nhất, nó được tác động
bở áp lực dầu để di chuyển theo hướng mũi tên như hình (4). Cả hai cò
mổ thứ 1 và thứ 2 được liên kết lại bằng piston đồng bộ. Ơ tốc độ này,
biên độ mở của supap thứ hai giống như biên đo mở của supap thứ nhất
nhằm đáp ứng cho sự hoạt động ở tốc độ cao giống như động cơ 4 supap
thông thường (2 supap điều khiển phân phối khí).
Hình 2.32 : Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ cao.
1: Áp lực dầu đến, 2: Cam thứ nhất.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN57
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
c./.Động cơ DOHC:
Hình 2.32 : Thời điểm xupap biến đổi và hệ thống nâng xupap trên độngcơ
DOHC.
1.Trục cam , 2.Vấu cam cho tốc độ thấp v/p, 3. Vấu cam cho tốc độ cao v/p, 4.
Cò mổ sơ cấp, 5. Cò mổ trung gian, 6. Cò mổ thứ cấp, 7. Piston
thuỷ lực A, 8. Piston thuỷ lực B, 9. Chốt chặn , 10. Lò xo lam mat sự
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN58
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
chuyển động ,11. Xupap thải, 12. Xupap nạp.
Hình 6 cho thấy hệ thống nâng và thời điểm xupap biến đổi được điều khiển
bằng điện tử. Nó có thể thay đổi cả hai thời điểm và sự nâng xupap. Điều này sẽ
cho động cơ chạy cầm chừng êm dịu của một động cơ xe ca chở khách và hiệu
suất tốc độ cao của một động cơ xe đua. Động cơ DOHC bốn xupap dùng trục
đỡ các cò mổ để truyền sự
chuyển động vấu cam đến các thân xupap. Trục cam có 3 vấu cam cho mỗi cặp
xupap nạp và xupap thải, cò mổ thứ 3 là co mổ trung gian (ở hình 6). Nó ở giữa
mỗi cặp xupap, mỗi cò mổ được gắn một piston thuỷ lực. Sự hoạt động của
piston ăn khớp hay không ăn khớp với cò mổ này. Sự khác nhau ở sự thực hiện
xảy ra bởi vì mỗi vấu cam thì khác nhau, vấu cam ở giữa thì cho tốc độ cao v/p.
Các vấu cam thứ cấp và sơ cấp thì cho tốc độ thấp. Các cảm biến ở động cơ gởi
tín hiệu tốc độ động cơ, tải động cơ, tốc độ xe, và nhiệt độ nước làm mát đến
ECM. Tại một thời điểm trên công tắc định trước , ECM sẽ gởi tín hiệu điện thế
tới cuộn solenoid. Khi cuộn dây solenoid mơ và đóng , áp lực dầu đon g cơ được
gởi đến các piston trong các cò mổ được lựa chọn. Khi đó các cò mổ ăn khớp
hay không ăn khớp. Điều này làm thay đổi mà các vấu cam đang hoạt động các
xupap. Sự thay đổi từ sự nâng thấp của các vấu gắn ở ngoài đến sự nâng cao hơn
và sự cảm ứng của vau ở giữa sẽ tiếp nhận khoảng 0,1 giây. Hệ thống không ăn
khớp tại tốc độ thấp hay khi động cơ ở không tải.
Hệ thống điều khiển:
Hệ thống điều khiển cho cơ cấu này được trình bày bên dưới. Các cảm biến liên
tục nhận sự thay đổi bên trong động cơ như : tải, nhiệt độ nước, số vòng quay
động cơ và tốc độ xe. Những tín hiệu này sẽ được chuyển đến ECU để ECU
điều khiển chính xác áp lực dầu đến các piston thuỷ lực.
* Các điều kiện chuyển đổi:
Số vòng quay động cơ : 2500 v/p.
Nhiệt độ nước : 530C
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN59
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Tốc độ xe : 5 Km/h.
Tải động cơ : Dựa vào áp thấp ở đường ống nạp
Hình 2.32 : Sơ đồ Hệ thống điều khiển cơ cấu phân phối khí bằng điện tử
d./.Ưu điểm của hệ thống:
Tính ưu việt ở loại động cơ này là công suất động cơ cao đồng thời với việc tiết
kiệm nhiên liệu. Cơ cấu phân phối khí của động cơ này gần giống như kiểu phân
phối khí của động cơ bốn xupap thông thường, nhưng nó được cải tiến sư phân
phối tốt hơn. Ơ tốc độ thấp, lượng hoà khí nạp vào trong xylanh được tiết kiệm
do chỉ mở moat trong hai supap, nhưng ở tốc độ trung bình và cao, công suất
phát ra lớn do mở đồng thời cả hai supap hút. Kiểu động cơ VTEC –E được kết
hợp từ hai loai động cơ hai supap và bốn supap để chế tạo thành loại động cơ
mang ưu điểm
của hai loại này.
Nguồn oto-hui.com
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN60
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
2.5 Tìm hiểu công nghệ MIVEC trên xe Misubishi :
2.5.1 Cấu tạo :
Mivec của hãng Mitsubishi.
MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) là tên
viết tắt của công nghệ động cơ với xupáp nạp biến thiên được phát triển bởi
hãng Mitsubishi. Cũng tương tự như các hệ thống với xupáp nạp biến thiên được
đề cập kỳ trước, hệ thống này cũng có khả năng thay đổi hành trình hoặc thời
gian đóng mở các xupáp bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau. Ở dải
tốc độ thấp, vấu cam nhỏ dẫn động các xupáp, động cơ hoạt động ở trạng thái
không tải ổn định, lượng khí thải giảm và mômen xoắn tăng lên ở tốc độ thấp.
Khi vấu cam lớn được kích hoạt, tốc độ tăng lên, các xupáp được mở rộng hơn
và thời gian mở xupáp tăng lên. Bởi vậy làm tăng lượng khí nạp trong buồng
cháy, công suất và mômen xoắn tăng, dải tốc độ động cơ được mở rộng.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN61
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Động cơ 4G92 đầu tiên của Mitsubishi sử dụng công nghệ MIVECMIVEC được
Mitsubishi giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992 trên động cơ 4G92, dung tích
1597 cc, DOHC không tăng áp, 4 xilanh thẳng hàng, mỗi xilanh gồm hai xupáp
nạp và hai xupáp xả. Thế hệ công nghệ này ra đời với tên gọi “Mitsubishi
Innovative Valve timing and lift Electronic Control”. Chiếc xe đầu tiên sử dụng
công nghệ này là chiếc hatchback Mitsubishi Mirage và chiếc sedan Mitsubishi
Lancer.
Trong khi một động cơ 4G92 thông thường sinh ra công suất 145 mã lực ở tốc
độ 7000 vòng/phút thì một động cơ được trang bị công nghệ MIVEC có thể sinh
ra tới 175 mã lực ở vòng tua 7500 vòng/phút. Một số các cải tiến về công nghệ
khác cũng được ứng dụng khi công nghệ này được áp dụng rộng rãi vào năm
1994 trên xe Mitsubishi FTO. Mặc dù vậy các thiết kế mới nhằm nâng cao hiệu
suất vẫn phải đảm bảo tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí thải ở dòng
xe Mitsubishi.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN62
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.35 : Chiếc Mitsubishi Grandis sử dụng công nghệ MIVEC
Vào năm 1993, hãng Mitsubishi bắt đầu đưa vào sản xuất loại động cơ có ứng
dụng công nghệ MIVEC (Mitsubishi innovative Valve timing Electronic
Control System). Vào thời điểm đó, MIVEC đứng đầu trong hàng ngũ những
công nghệ giúp tiết kiệm nhiên liệu với mức tiêu thụ nhiên liệu vào khoảng 16
km cho 1 lít xăng khi đi trong thành phố.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN63
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Đây là một trong những công nghệ đầu tiên trong các giải pháp nhằm nâng cao
công suất và bảo vệ môi trường bằng cách tác động vào hệ thống nạp nhiên liệu,
và công nghệ này hiện nay vẫn được ứng dụng. Trên thị trường ô tô Việt Nam
hiện nay, hãng Mitsubishi ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe GRANDIS.
Trong công nghệ MIVEC sử dụng các biên dạng cam khác nhau để mở xupap
nạp theo hai chế độ động cơ: tốc độ thấp và tốc độ cao, nó sẽ nâng cao hơn công
suất lớn nhất và và tăng mô men xoắn trong trong các chế độ làm việc của động
cơ. Khi động cơ ở số vòng quay thấp MIVEC sẽ chọn biên dạng cam nhỏ và
cung cấp hỗn hợp cháy ổn định, ít khí xả. Khi bướm ga được mở rộng, tốc độ
động cơ tăng lên, MIVEC sẽ cho phép tăng thời gian và hành trình mở của
xupap nạp, vì vậy nó sẽ cung cấp cho động cơ công suất và mômen lớn hơn hẳn
so với các động cơ không cử dụng công nghệ này.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN64
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Điểm đặc biệt của công nghệ MIVEC là việc bố trí trên trục cam với 3 biên
dạng cam có kích thước khác nhau. Biên dạng cam lớn nhất đặt ở giữa và hai
biên dạng cam nhỏ và trung bình đặt ở hai bên (như hình 2), mặc dù có 3 biên
dạng cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế độ tốc độ thấp, sử
dụng biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng biên dạng
cam to. Ở chế độ tốc độ thấp, các xupap nạp được dẫn động bởi hai biên dạng
cam nhỏ và trung bình và sẽ được điều khiển độc lập bởi hai cò mổ riêng biệt,
còn biên dạng cam to này được dẫn động trực tiếp cần chữ T, cần này sẽ điều
khiển cả thời gian và khoảng mở của cả hai xupap nạp khi động cơ chạy ở chế
độ tốc độ cao.
Khi động cơ chạy ở chế độ tốc độ thấp, cần chữ T vẫn kết nối với biên dạng
cam to, nhưng lúc này chỉ chuyển động tự do và không tiếp xúc với cò mổ của
xupap nạp. Khi đó vấu cam nhỏ và trung bình được dẫn động từ trục cam sẽ
điều khiển khoảng nâng và thời điểm mở thích hợp cho xupap nạp. Bên trong cò
mổ có các piston được nén lại nhờ các lò xo, khi đó cần T chỉ chuyển động tự
do và không điều khiển các cò mổ. Ngoài ra, việc sử dụng hai biên dạng cam
khác nhau để mở xupap nạp khi ở chế độ tốc độ thấp giúp tạo ra sự xoáy lốc cho
dòng khí nạp đi vào bên trong xilanh,làm quá trình cháy ổn định và giảm lượng
khí thải.
Khi động cơ ở chế độ tốc độ cao: MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu làm tăng áp
suất dầu tới piston, khiến cho piston được nâng lên và tiếp xúc với cần chữ T,
khi đó biên dạng cam lớn thông qua cần chữ T tác động vào cả hai cò mổ và
điều khiển đóng mở xupap nạp. Nhờ biên dạng cam lớn hơn nên sẽ tăng thời
gian và độ mở của xupap nạp, vì vậy sẽ làm tăng được công suất và mô men của
động cơ.
Ở động cơ 4G69 của hãng Mitsubishi (lắp trên xe Grandis), khi tốc độ động cơ
đạt khoảng 3600 vòng/phút thì hệ thống MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu để
động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ cao, và khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới
3600 vòng/phút van dầu sẽ đóng lại và động cơ lại hoạt động ở chế độ tốc độ
thấp.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN65
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hiện nay hãng Mitsubishi đã ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe Grandis 2.4
và trên xe Colt với động cơ 1.3L và 1.5L. Với việc ứng dụng công nghệ này sẽ
giúp giảm được đáng kể chi phí nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Đây là một trong những công nghệ đầu tiên trong các giải pháp nhằm nâng cao
công suất và bảo vệ môi trường bằng cách tác động vào hệ thống nạp nhiên liệu,
và công nghệ này hiện nay vẫn được ứng dụng. Trên thị trường ô tô Việt Nam
hiện nay, hãng Mitsubishi ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe GRANDIS.
Trong công nghệ MIVEC sử dụng các biên dạng cam khác nhau để mở xupap
nạp theo hai chế độ động cơ: tốc độ thấp và tốc độ cao, nó sẽ nâng cao hơn công
suất lớn nhất và và tăng mô men xoắn trong trong các chế độ làm việc của động
cơ. Khi động cơ ở số vòng quay thấp MIVEC sẽ chọn biên dạng cam nhỏ và
cung cấp hỗn hợp cháy ổn định, ít khí xả. Khi bướm ga được mở rộng, tốc độ
động cơ tăng lên, MIVEC sẽ cho phép tăng thời gian và hành trình mở của
xupap nạp, vì vậy nó sẽ cung cấp cho động cơ công suất và mômen lớn hơn hẳn
so với các động cơ không cử dụng công nghệ này.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN66
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.37 : Công suất và mô men của động cơ đạt được khi sử dụng MIVEC
ở 2 chế độ
Điểm đặc biệt của công nghệ MIVEC là việc bố trí trên trục cam với 3 biên dạng
cam có kích thước khác nhau. Biên dạng cam lớn nhất đặt ở giữa và hai biên
dạng cam nhỏ và trung bình đặt ở hai bên (như hình 2), mặc dù có 3 biên dạng
cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế độ tốc độ thấp, sử dụng
biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng biên dạng cam to.
Ở chế độ tốc độ thấp, các xupap nạp được dẫn động bởi hai biên dạng cam nhỏ
và trung bình và sẽ được điều khiển độc lập bởi hai cò mổ riêng biệt, còn biên
dạng cam to này được dẫn động trực tiếp cần chữ T, cần này sẽ điều khiển cả
thời gian và khoảng mở của cả hai xupap nạp khi động cơ chạy ở chế độ tốc độ
cao.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN67
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.38 : Bố trí dẫn động xupap nạp
2.5.2 Nguyên lý hoạt động :
Khi động cơ chạy ở chế độ tốc độ thấp, cần chữ T vẫn kết nối với biên dạng cam
to, nhưng lúc này chỉ chuyển động tự do và không tiếp xúc với cò mổ của xupap
nạp. Khi đó vấu cam nhỏ và trung bình được dẫn động từ trục cam sẽ điều khiển
khoảng nâng và thời điểm mở thích hợp cho xupap nạp. Bên trong cò mổ có các
piston được nén lại nhờ các lò xo, khi đó cần T chỉ chuyển động tự do và không
điều khiển các cò mổ. Ngoài ra, việc sử dụng hai biên dạng cam khác nhau để
mở xupap nạp khi ở chế độ tốc độ thấp giúp tạo ra sự xoáy lốc cho dòng khí nạp
đi vào bên trong xilanh,làm quá trình cháy ổn định và giảm lượng khí thải.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN68
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN69
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hinh 2.39 : Cấu trúc của hệ thống MIVEC
Khi động cơ ở chế độ tốc độ cao: MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu làm tăng áp
suất dầu tới piston, khiến cho piston được nâng lên và tiếp xúc với cần chữ T,
khi đó biên dạng cam lớn thông qua cần chữ T tác động vào cả hai cò mổ và
điều khiển đóng mở xupap nạp. Nhờ biên dạng cam lớn hơn nên sẽ tăng thời
gian và độ mở của xupap nạp, vì vậy sẽ làm tăng được công suất và mô men của
động cơ. Hệ thống MIVEC điều khiển bốn chế độ vận hành tối ưu của động cơ
như sau:
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN70
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Trong hầu hết các điều kiện làm việc, để đảm bảo hiệu suất nhiên liệu
cao nhất, thời gian đóng xupáp trùng nhau tăng lên để giảm tổn thất
bơm. Thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén,
tăng tính kinh tế của nhiên liệu.
o Khi cần công suất cực đại (tốc độ và tải trọng cao), thời điểm đóng
xupáp nạp được làm chậm lại để đồng nhất hóa không khí nạp với thể tích nạp là
lớn nhất.
o Ở dải tốc độ thấp và tải nặng, MIVEC đảm bảo tối ưu mômen xoắn
do thời điểm xupáp nạp đóng được làm sớm hơn để đảm bảo đủ lượng khí nạp.
Cùng lúc đó, thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén và cải
thiện hiệu suất động cơ.
o Ở chế độ không tải, thời điểm xupáp xả và nạp trùng nhau được
loại bỏ để ổn định quá trình cháy.
Ở động cơ 4G69 của hãng Mitsubishi (lắp trên xe Grandis), khi tốc độ động cơ
đạt khoảng 3600 vòng/phút thì hệ thống MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu để
động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ cao, và khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới
3600 vòng/phút van dầu sẽ đóng lại và động cơ lại hoạt động ở chế độ tốc độ
thấp.
Hiện nay hãng Mitsubishi đã ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe Grandis 2.4
và trên xe Colt với động cơ 1.3L và 1.5L. Với việc ứng dụng công nghệ này sẽ
giúp giảm được đáng kể chi phí nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
2.6 Cơ cấu VARIO CAM PLUS của hãng PORSCHE :
2.6.1 Cấu tạo :
Những chiếc xe thể thao mang nhãn hiệu PORSCHE luôn nổi tiếng trên thế
giới. Động cơ của xe PORSCHE 911 sau xilanh nằm ngang tăng ap sử dụng
hệ thống VARIO CAM PLUS. Cơ cấu này cho phép thay đổi chẳng những
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN71
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
goc làm việc của xupap mà cả hành trình của xupap theo chế độ tải của
động cơ.
Hình 2.40 Cấu tạo hệ thống phân phối khí kiểu VARIO CAM PLUS .
1: Xupap; 2: Lò xo xupap; 3: Đĩa chặn; 4: Lò xo điều khiển đuôi xupap;
5:Đuôi xupap; 6: Bulông; 7: Cơ cấu điều khiển; 8: Đĩa xích.
2.6.2 Nguyên lý hoạt động :
Cơ cấu thay đổi góc làm việc của xupap cũng dựa tren nguyên lý dịch chuyển sự
ăn khớp giữa các bánh răng. Khi bánh răng nghiêng phía trong dưới tác dụng
của piston thủy lực chuyển động dọc trục buộc bánh răng nghiêng phía ngoài
chuyển động quay tương đối mot góc làm cho trục cam có xu hươn g mở xupap
sớm hơn. Trục cam có hai cam lớn và một cam nhỏ có tác dụng trực tiếp vào
con đội kép. Mỗi xupap của cơ cấu VARIO CAM PLUS dẫn động bởi một con
đội kép gồm hai con đội lắp lắp đồng tâm và có thể trượt tương đối với nhau.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN72
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Hình 2.41 :Quá trình hoạt động của cơ cấu Vario Cam Plus.
Con đội tiếp xúc với cam hành trình nhỏ được lắp phía trong và con đội tiếp xúc
với cam hành trình lớn lắp ở phía ngoài. Khi chốt thuỷ lực có đường kính 11mm
ở vị trí tháo ( dịch chuyển sang trái ) thìa cam có hành trình nhỏ tác dụng vào
con đội phía trong, lúc này hai con đội có chuyển động tương đối và xupap làm
việc với hành trình nhỏ. Khi chốt ở vị trí cài ( dịch chuyển sang phải ) con đoi
nhỏ và lớn được cài chặt và lúc này xupap làm việc với hành trình lớn. Cơ cấu
dùng trục cam thời điểm biến đổi đe mở các xupap nạp sớm tại tốc độ cao (hình
2). Nó có một sự nối mềm giữa đĩa răng trục cam và trục cam. Sự nối bao gồm
piston thuỷ lực được hoạt động bởi áp lực dầu động cơ và một van điều khiển
dầu được hoat động bởi cuộn solenoid. Khi bộ phận đieu khiển điện tử (ECM)
chuyển tín hiệu đến cuộn solenoid để đóng van, áp lực dầu ép piston hướng tới
trước (hướng về trục cam). Khi piston chuyển động, bánh răng trong của piston
trượt lên trên đường răng của bánh răng xoắn. Điều này làm dịch chuyển dầu
trục cam và lam tăng thời điểm trục cam khoảng 100, các xupap nạp mở sớm
hơn. Cách khác để thay đổi thời điểm là thay vì dùng một trục cam, các cuộn
solenoid điện mở các xupap. Mỗi solenoid được đặt để piston của nó tì vào đầu
của xupap. Các cảm biến gởi thông tin ở tốc độ tải và các biến đổi khác của
động cơ đến ECM động cơ. Khi đó nó quyết định khi nào và thời điểm bao lâu
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN73
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
để mở xupap. Tại một thời điểm chính xác, ECM gởi một tín hiệu điện đến cuộn
solenoid. Điều này tiếp thêm năng lượng cho cuộn solenoid vì vậy piston của nó
kéo dài ra và mở xupap. Tại các tốc độ động cơ cao hơn, ECM mở các xupap
sớm hơn và có thể giữ chúng mở lâu hơn.
2.7 Cơ cấu EMVT : ĐIỀU KHIỂN XUPPAP BẰNG ĐIỆN
Hình 2.42 : Cơ cấu phân phối khí EMVT
Cơ cấu phân phối khí EMVT là cơ cấu điều khiển xupap bằng diện . Nó không
giống các cơ cấu điều khiển khác , việc thay đổi hành trình xupap và pha phối
khí hoàn toàn bằng điện thong qua ECU .Cơ này không sử dụng bướm tiết lưu
( bướm ga) để thay dổi lượng hỗn hợp trong xylanh .Ở hệ thống này người ta
không cần trục cam , con đội , đòn gánh ,… và cơ cấu truyền động từ trục khuỷu
đến trục cam .
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN74
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Việc đóng mở xupap nhờ lực lò xo và từ trường nam châm điện .Như vậy thời
gian đóng mở phụ thuộc vào chương trình định sẵn và lực dống mở phụ thuộc
vào khối lượng chuyển động của xupap . Cơ cấu có hai từ trường nhằm đảm bảo
sự đống mở của xupap được hoàng chỉnh .
Để ứng dụng EMVT vào động cơ phải giải quyết hang loạt nhiệm vụ như:
Tính năng của bộ ECU phỉ có phạm vi hoạt động rộng , hệ thống cng cấp điện
năng cho cơ cấu phối khí EMVT có công suất 1.7-2KW , cần thiết kế cơ cấu
Valve Control Unit thích hợp
2.8 Cơ cấu EVHS : điện _ thủy lực
Hệ thống phối khí EVHS sử dụng nguyên lý điều khiển điện – thuỷ lực được hãng Daim Benz sử dụng trên các xe thế hệ mới của hãng này . Nó cho phép thay đổi hành trình và pha phối khí của xupap theo chế độ tải của động cơ ,
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN75
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Ưu điểm nổi bật của hệ thống là chuyển động của xupap được thực hiện bởi van từ trưòng và áp suất theo một chương trình được tính toán sẵn và được điều khiển bởi ECU
CHƯƠNG III : CÁC HƯ HỎNG , PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA CHỬA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 3.1 Hư hong của cơ cấu phối khí thường do 2 nguyên nhân : Xu pap đong không kín và Xu pap làm việc co tiếng go
Các hư hỏng của các bộ phận thay đổi hành trình xupap:
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN76
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
1. Xu páp đóng không kín:
Trong khi làm việc xu páp đóng không kín và bị rò hơi là do rà xu páp không tốt, khe hở xu páp quá nhỏ, lò xo xu páp quá yếu hoặc bị gãy v.v… Nếu khe hở xu páp quá nhỏ thì cơ cấu phối khí làm việc chịu nhiệt độ cao bị giãn nở, đầu đòn gánh sẽ luôn đội vào thân xu páp làm cho xu páp đóng không kín và bị rò hơi.2. Xu páp làm việc có tiếng gõ:
Khe hở xu páp quá lớn: khi chạy với tốc độ thấp thì ở nắp đậy xu páp có tiếng kêu lách tách rõ ràng, liên tục.
Nếu lò xo bị gãy thì khi làm việc sẽ phát ra tiếng gõ nhẹ.
Trường hợp khe hở giữa thân xu páp và ống dẫn quá lớn ta có thể nghe thấy tiếng gõ nhẹ với âm điệu trung bình.
Con đội bị kẹt trong ống dẫn làm cho xu páp đi xuống không được linh hoạt, khi rơi xuống sẽ va đập vào trục cam khi máy chạy với tốc độ thấp hoặc trung bình sẽ phát ra tiếng gõ yếu nhưng rất rõ.
3.2 Cac hư hổng của cac bộ phận tay dổi hành trình xupap
Lò xo hồi vị : lò xo yếu ảnh hưởng đến sự làm việc cửa động cơ khi ở tốc độ cao , xupap phải đống mổ nhanh dể bi gẫy hoặc yếu lò xo .m không đủ lực hồi vị laị vị trí ban đầu .
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN77
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Nguyên nhân : do làm việc trong điều kiện tốc độ cao , làm việc ở thời giang dài dẩn ra hư hỏng trên. Trục cam : Trục cam nứt ngầm, bị công , gãy do làm việc lau dài trong điều kiện nhiệt độ cao , không đảm bảo dưỡng dinh kỳ , dầu bôi trơn bẩn làm nghẹt hoạc là không được bôi trơn dầu trong quá trình lam việc.Cốc trượt: cóc trược có thể bị các vết cào, xước trong mặt hoặt là ngoài cóc trược . do đế và van bị có các vết cào xước , có vết mõm của kim loại lò so bị giảm độ đàng hồi . Nguyên nhân: do trong lúc làm việc ở nhiệt độ cao , làm việc liên tục pittông chuyển động len xuống nhiều lần làm mòn và ma xác với than cóc trượt làm các mạc kim loại bị văng ra hoà với dầu làm cho sự boi trơn không được tốt màm chuyễn động lên xuông theo thắng lò xo và bị làm cóc trượt mau mòn cào xước lo xo yếu hơn, van bị cào xước Cò mổ: ít khi bị hư hỏng nhưng có thể bị gãi do làm việc lâu dài trong điều kiện nhệt độ cao, chiệu súc nén lớn Chốt hảm : do chuyển động trong cò mổ nên xãy ra hiện tượng ma sác làm mòn chi tiết gây ra sai góc lệch phun sớmCác cảm biến : ngoài ra các hư hổng của công tắt áp xuất dầu và các cảm biến và van điều khiển dầu như bị tắt , đường dây nối từ ECU, bị lỗi…. gây nên hoạt động kém của hệ thống vì áp suất dầu không đủ điều khiển chuyễn trục cam hoặt là vấu cam sang chế độ khác hoặt gây nên điều kiện sai hành trình đống mở của suppapCảm biến vị trí bướm ga: được lắp trên cổ họng gió cảm biến nầy biến đổi góc mở bướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động cơ như tính hiệu mở bướm ga ( VTA). Ngoài ra một số thiết bị truyền một tính hiệu IDL riêng biệt . các bộ phận khác xác định nó lúc tại thời điểm chạy không tảikhi điện áp VTA này dưói giá trị chuẩn.Cảm biến vị trí trục khuỷu ( bộ tạo tín hiệu tới NE) : tín hiệu NE đựơc ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc độ của động cơ. ECU của động cơ dung tín hiệu NE để tín toán thời gian phun cơ bản và góc dánh lửa sớm cơ bản . Đối với tín hiệu NE đựoc tạo ra bởi khe không khí giửa cảm biến trục khuỷu và các răng trên chu vicủa roto tín hiệu NE đựoc lắp trên trục khuỷu.Cảm biến nhiệt độ nứoc làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp : cảm biến nhiệt độ nứoc làm mát đựoc gắn các nhiệt điện trở bên trong , nhiệt trở cang thấp , trị số điện trở càng cao , ngựoc lại nhiệt độ càng cao, trị số điện trở càng thấp . và sự thay đổi về giá trị điện trở cửa nhiệt điện trở này đựoc sử dụng để các thay đổi nhiệt độ nứoc làm mát và không khí nạp .Cảm biến luư lưọng khí nạp : là một trong những cảm biến quan trọng nhất nó đuọc sử dụng trong EFI kiểu L để phát hiện khối lưọng hoặc thể tích không khí nạp . tín hiệu cửa khối lưọng hoặc không khí nạp đựoc dùng để tính hthời lưọng khí nạp chủ yếu dựoc chia thành hai loại Kiểu cánh và kiểu gian phun cơ bản và góc dánh lửa sớm cơ bản .Cảm biến giá xoay quan học Karman .Hiện nay hầu hết các loại xe sửa dụng cảm biến luư lưọng khí nạp kiểu dây và nó đo chính xát hơn , trọng lưọng nhẹ hơn và độ bền cao hơn.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN78
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Cảm biến tốc độ : cảm biến tốc dộ đựoc gắn ở hộp số và đựoc dẫn động ở bánh răng chủ động cửa công tơ mét .Cảm biến tốc độ bao gồm một mạch tích hợp hoạt động nhờ từ trở và cảm biến HALL gắn bên trong một nam châm bốn cực. Khi xe bắt đuẩ hoạt dộng thì các vững nan châm bắt đầu quay , cảm biến tốc độ sẽ phát ra ccá tín hiệu xung . Có hai kiểu mạch ra :+ kiểu điện áp phát ra .+Kiểu điện trở thay đổi . 3.3 Phưong phap kiểm tra hư hổng và cơ cấư phân phối khí .Lò xo hồi vị :Dùng dụng cụ để đo ép với lực , né lò xo lại .D9ối chiếu khoảng dịch chuyển đến khi lò xo nén lại với lực ép trên, so với khoang cách tiê chuẩn . Nếu lớn hơn lò xo yếu phải thay .Kiểm tra đọ vuông gốc cu lo xo: Dùng e ke thép để kiểm tra .D9ặt thứoc trên một tắm phẳng .dựng dứng lò xo trên một đầu của nó trên tấm phẳng và dịch chuểy lò xo lên trên theo thước . Xoay lò xo và chú ý khoảng cách giữa vòng dây lò xo trên cùng với thứơc . Nếu độ vuông góc vượt quá cho phép .Phải thay mới .Cốc truợc ( con đội) :Kiểm tra mặt trong , mặt ngoài than cốc trựơt , các vết cào xước nhìn bằng mắt thuòng . Dùng kính lúc để phát hiện ccá khuyết tật của pitông tay pittông nếu mặt ngoài của nó bị cào xước có cảm nậhn bằng ngón tay .Kiểm tra mức rò rỉ dấu trên bộ gá chuyên dùng , con đội nhúng ngập trong bình chứa đầy dầu trên bộ gá , dùng bơm có tay bơm .Không khí bị dồn hết ra khổi con đội.M ức lọt dấu chỉ trên đồng hồ ( thời gian giữa các diểm trên đồng hồ ) trong khoảng 12 dến 40s để đảm bảo sự làm việc của con đội.Trục cam :Đặt trục cam lên khối V.Sử dụng đồng hồ so kế đô độ đảo tại cỏ trịc giữa.Xay trục cam một vòng , độ xê dịch cửa kim đồng hồ so kế biểu thị đồ cong của trục.Độ công lớn nhất 0.06 mm nếu có độ cong lớn hơn giá trị lớn nhất thay trục cam hoặc nắn lại trục cam .Kiểm tra độ xoắn : Trong quá trinh làm việc trục cam có thể bị xoắn , khi bị xoắn thì phải thay mới trục cam.Kiểm tra khe hởi dọc trục : Trị số khe hởi trục cam rất bế nó đảm bảo cho trục cam chuyển động trong quá trình làm việc Bắt trục cam vào than máy xiếc chặt tấn chận ở đầu trục cam .rường hợp trục cam lắp trên nắp máy thì phải xiếc chặt các ở đỡ .Đẩy trục cam hết về một phía.Đặt so kế tùy vào trục cam.Kéo trục cam ngược lại độ xê dịch của kim đồng hồ so kế chính là trị số khe hở.Khe hởi tiêu chuẩn : 0.08 đến 0.19 mm Khe hởi lớn nhất : 0.3 mm.Nếu jhe hởi lớn hơn giá trị lớn nhất thay trục cam . Nếu cần thiết thay nắp ở trục và nắp quy lát .
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN79
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Kiểm tra chiều cao của vấu cam : Nếu như vấu cam bị mòn thì lượng khí nạp vào xi lanh sẽ không đầy và khi cháy sẽ không được thảy sạch .Phương pháp kiểm tra :Dùng panme đo chiều cao của các vấu cam sau đó so sánh trị số của nhà chế tạo Chiều cao vấu cam tiêu chuẩn :Cam nạp từ : 35.21 - 35.31 mm .Cam xả từ : 34.91- 35.013 mm.Nếu chiều cao vấu cam nhỏ hơn 34,51 mm thì thay thế trục cam. Các cảm biến . 3.4 Kiểm tra cảm biến .Cảm biến trục khuỷu :Kiểm tra khe hởi không khí , dung thước lá đô khe hởi giữa rô to tín hiệu và vấu lồi trên cuộn dây tín hiệu .Khe hở không khí : 0.2 - 0.4 mm . Nếu khe hở này không đúng thì thay bộ chia điện . Kiểm tra điện trở cuộn dây tín hiệu , dung ôm kế đo điện trở giữa cực NE + và NE ,điện trở cuộn dây tín hiệu :140 – 180 . nếu điện trở không đúng tiêu chuẩn , thay cuộn dây cản biến .Cảm biến bướm ga :Bước 1 : ngắt giắc cấm của cảm biến .Bước 2: Đặt thước lá vào giữa vít chận bướm ga và cần hạn chế .Bước 3 : Dùng ôm kế đô diện trớ giữa các cực .Điều chỉnh cảm biến bướm ga :Bước 1: nới lỏng 2 dai ốc cảm biến .Bước 2: Đặt thước lá vào giữa vít chận bướm ga và cần hạn chế bướm ga .Bước 3: Nối đầu dò của ôm kế vào cực IDL và È của cảm biến bướm ga .Bước 4: xoay từ từ cảm biến bướm ga theo chiều kim đồng hồ cho đến khi kim của ôm kế bắt đầu dịch chuyển vả giữa chặt bướm ga bằng vít. Bước 5: Kiểm tra tính thong mạch giữa IDL và E2 .Cách sửa chữa hư hỏng của cơ cấu phân phối khí :Lò xo hồi vị : Được thay thế bằng cách láy móng hãm ra và lấy đĩa lò xo ra , khi ép lò xo xuống rồi lấy lò xo xupáp ra , cách lắp thì ngược lại .Trục cam : nếu trục cam cong quá 0.05 mm được nắn lại cho thẳng .Đặt trục cam lên hai khối V ở cổ trục chính đầu và đuôi giữa trục có đồng hồ so để kiểm tra độ biến dạng . Thiết bị ép dung kích thủy lực bằng tay với áp kế chỉnh thủy lực nắn .Khi nắn phải ép trục cong theo hướng ngược lại với chiều công ban đầu một lượng biến dạng dư mới làm cho trục thẳng lại , đồng thời không gây công theo chiều mới và không làm gẫy trục .Trục cam bằng thép hợp kim , lượng biến dạng khi nắn có thể gấp 10_- lần độ công mới đạt hiệu quả nên chia nhiều lần ép để trục từ từ thẳng , ở lần ép cuối cùng duy trùy lực ép trong nhiều giờ nhằm tạo ra ứng suất dư , khử hết ứng suất biến dạng ban đầu .Cốc trượt ( con đội ) : khi con dội bị hư hỏng nên thay mới .Cò mổ : Cò mỏ bị gãy nên thay mới .Chốt hãm : khi bị mày mòn sứt mẻ thì nên thay mới.
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN80
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
Cảm biến : khi bị hổng hay lỗi thay mới .
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN81
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu đề tài ‘’ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ
THÔNG MINH’’ có thể rút ra một số kết luận sau:
Qua tìm hiểu thì hệ thống phân phối khí đựơc trang bị trên ô tô rất phong phú
và đa dạng tuỳ theo hãng xe khác nhau mà các hệ thống phân phối khí đựoc
trang bị củng khác nhau.
Tất cả các cơ cấu đó diều hưóng đến một đích tiết kiệm nhiân liệu , động cơ
chạy dạt công xuất cao hơn.
Mặc dù cũng có sự tham gia của diều khiển bằng điện nhưng chua hoàn toàn ,
vẫn còn nhiều phần điều khiển bẳng cơ khí . Các cơ cấu đó điều lấy mất di một
phần nào đó công xuất của dộng cơ .
Đáp ứng đưọc nhu cầu về phân phối khí có hiệu quả nhưng nó tiêu hao công
suất của động cơ quá nhiều , cơ cấu quá nhiều chi tiết , giá thành mắt thí cơ cấu
đó cũng khó chấp nhận .
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật , em mong rằng nghành
công nghệ ô tô sẽ cho ra nhiều cơ cấu tốt hơn , hiệu quả hơn , đặt biệt là về
nhiên liệu thay thế nhiên liệu hoá thạch ngày càng cạn kiệt .
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN82
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
T
2
T
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiểu luận tốt nghiệp : HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH VVT-I
TRÊN Ô TÔ : SV : NGUYỄN VĂN THƠM.
Trang wep:
www,oto-hui.com
www.thuvienoto.com
www.baigiang.com
www.oto365.com
………………..
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN83
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
GVHD: NGUYỄN HUỲNH THI SVTH : NGUYỄN THANH TUYẾN84