(TIỂU LUẬN) báo cáo NHÓM môn học điện điện tử ô tô VARIABLE VALVE TIMING CONTROL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO NHĨM Mơn học: Điện- điện tử tơ VARIABLE VALVE TIMING CONTROL Nhóm 12 SVTH: LÂM HUỲNH LỘC MSSV: 20145090 TRẦN ĐỨC MẠNH MSSV: 20145551 Khóa : 2020 Ngành: CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ GVHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO NHĨM Mơn học: Điện- điện tử tơ VARIABLE VALVE TIMING CONTROL Nhóm 12 SVTH: LÂM HUỲNH LỘC MSSV: 20145090 TRẦN ĐỨC MẠNH MSSV: 20145551 Khóa : 2020 Ngành: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ GVHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2022 BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: VARIABLE VALVE TIMING CONTROL STT ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN ….………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………… Tranng Ngày…….tháng…….năm…… Chữ ký giáo viên Tranng MỤC LỤC ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN MỤC LỤC CHƯƠNG PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Khái niệm 2.2 Lịch sử 2.3 Nguyên lý sở 2.4 Các phương pháp điều khiển van biến thiên 2.4.1 Cam Switching hay Cam-changing VVT - VVT chuyển đổi cam 2.4.2 Cam Phasing VVT - VVT định pha cam 2.4.3 Cam changing + Cam Vhasing VVT- Hệ thống kết hợp chuyển đổi định pha cam 10 2.4.4 Dẫn động cam lệch tâm 15 2.4.5 Cam dao động hay nâng biến thiên liên tục (CVVL) 17 2.4.6 Điều khiển van điện thủy lực 20 2.4.7 Camless hay Freevalve - Công nghệ không cam 21 KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Tranng CHƯƠNG PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Trước thực trạng nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường từ khí xả động đốt ngày trầm trọng, thiết bị tiện nghi trang bị ô tô ngày nhiều nhằm phục vụ nhu cầu ngày cao người sử dụng ô tô, điều địi hỏi cơng suất động ngày cao Chính vậy, việc tính tốn thiết kế ô tô ngày phải đối mặt với hai vấn đề nâng cao cơng suất động phải đảm bảo an tồn với mơi trường đồng thời tiết kiệm ngng nhiên liệu sử dụng động Để giải vấn đề này, năm gần đây, ngành công nghiệp ô tô có tiến vượt bậc cơng nghệ tính toán, thiết kế điều khiển hệ thống điều khiển động đốt Một tiến thay đổi phương thức nạp nhiên liệu truyền thống với góc phối khí cố định phương pháp nạp nhiên liệu mà hóc phối khí thay đổi tốc độ tải trọng động thay đổi, hệ thống van biến thiên (Variable Valve Timing) hay gọi hệ thống phân phối khí điện tử Hệ thống tối ưu hóa góc phối khí trục cam dựa chế độ làm việc động phối hợp với cảm biến điều khiển chủ động như: cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát,… Trong q trình hoạt động tín hiệu từ cảm biến gửi ECU, ECU định đóng mở van điều khiển dầu phân phối khí trục cam để để tác động lên điều khiển VVT làm cho trục cam xoay tương đối góc so với vị trí chuẩn nhằm làm thay đổi thời điểm phân phối khí Với thiết kế làm tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường khí thải động gây Xuất phát từ cải tiến có ích trên, chúng em định nhiên cứu chủ đề “Variable Valve Timing” để tìm hiểu sâu cấu tạo nguyên lý ứng dụng hệ thống 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Nhằm hiểu rõ hệ thống điều khiển van biến thiên VVT 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại hệ thống VVT số hãng xe 1.4 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống điều khiển van biến thiên (Variable Valve Timing) động xe ô tô 1.5 Phương pháp nghiên cứu Tranng Dựa kiến thức học trường, sách tài liêu liên quan Internet Tranng CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Khái niệm VVT viết tắt Variable Valve Timing – dịch Định thời (thời gian) Van Biến Thiên hay Thay đổi thời điểm van Hệ thống VVT hiểu rộng Hệ thống điều khiển van biến thiên VVT trình thay đổi thời gian/thời điểm kiện nâng van (sự kiện van lần xảy q trình đóng mở van – kiện đóng kiện mở), thường sử dụng để cải thiện hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu tối ưu khí thải Trong ứng dụng mở rộng, VVT kết hợp với hệ thống nâng van biến thiên (Variable Valve Lift – VVL) tạo thành hệ thống điều khiển van biến thiên – lý mà tiêu đề viết đặt Định nghĩa mở rộng VVT trình thay đổi thời điểm, lực nâng, khoảng, khoảng thời gian kiện nâng van Có nhiều cách để đạt điều này, từ thiết bị khí đến hệ thống điện thủy lực không cam 2.2 Lịch sử Động nước Nói lịch sử hệ thống VVT phải quay lại trở lại thời kì đầu động nước thời gian mở van gọi “cắt hơi” Bánh van Stephenson - sử dụng động đầu xe lửa đời đầu- để hỗ trợ việc cắt, bánh van thay đổi thời gian nạp nước vào xy lanh trình sinh cơng động Máy bay Một Clerget V-8 200 mã lực thử nghiệm ban đầu từ năm 1910 sử dụng trục cam trượt để thay đổi thời gian van Một số phiên động hướng tâm Bristol Jupiter đầu năm 1920 kết hợp bánh điều khiển van biến thiên, chủ yếu để thay đổi thời gian van đầu vào liên quan đến tỷ số nén cao Động Lycoming R-7755 có hệ thống Định van biến thiên bao gồm hai cam lựa chọn phi công Một để cất cánh, truy đuổi trốn thốt, cịn lại để bay tiết kiệm Ô tô Hệ thống điều khiển van biến thiên sử dụng Cadillac Runabout Tonneau năm 1903 tạo Alanson Partridge Brush Khoảng thời gian trước năm 1919, Thiết kế trưởng Vauxhall, thiết kế động 4,4l gọi H-type Trong động này, trục cam cao di chuyển theo chiều dọc phép thùy trục cam khác tham gia Năm 1958, Porsche sử dụng cam dao động để tăng lực nâng thời gian hoạt động van Cam desmodromic điều khiển thông qua đẩy / kéo từ Tranng trục lệch tâm chắn gió Khơng biết liệu có ngun mẫu hoạt động thực hay không FIAT hãng xe giới phát minh hệ thống thay đổi thời điểm phối khí bao gồm thay đổi độ nâng van Được phát triển Giovanni Torazza vào cuối năm 1960, hệ thống sử dụng áp suất thủy lực để làm thay đổi điểm tựa cam cho phù hợp Áp suất thủy lực thay đổi tuỳ theo tốc độ động áp suất van nạp Độ mở van thay đổi tới 37% Vào tháng năm 1975, hãng General Motor phát minh hệ thống có ý định thay đổi độ nâng van GM ý đến họng van nạp nhằm giảm bớt lượng nhiệt thoát Bằng cách giảm đến mức tối thiểu lượng nâng van tải trọng thấp mà giữ tốc độ nạp cao, làm nhỏ lại họng nạp GM không giải vấn đề hoạt động, độ nâng van thấp nên dự án bị bỏ dở Hãng Alfa Romeo hãng sãn xuất xe sử dụng hệ thống thay đổi thời điểm độ nâng van sản xuất xe Chiếc xe Alfa Romeo Spider 2.0L năm 1980 sử dụng hệ thống VVT với hệ thống phun xăng Spica bán Mỹ Về sau cịn sử dụng model xe Alfetta 2.0 Quandrifoglio Oro vào năm 1983 loại xe khác Nissan phát triển hệ thống VVT riêng với động VG30DE(TT) cho loại xe Concept Mid-4 họ Nissan tập trung vào việc sản xuất hệ thống NVCS (Nissan Valve- Timing Control System) tốc độ momen xoắn nhỏ trung bình, phần lớn động không hoạt động nhiều tốc độ cao Hệ thống NVCS đáp ứng hai yêu cầu tốc độ cầm chừng êm dịu hoạt động nhiều tốc độ thấp trung bình Mặc dù hoạt động tốt tốc độ cao, hệ thống tập trung phạm vi tốc độ thấp trung bình Động VG30DE loại động áp dụng lắp ráp model xe 300ZX(Z31)300ZR vào năm 1987, loại ô tô sử dụng kỹ thuật điều khiển VVT điện tử Vào năm 1989, Honda với hệ thống VTEC (Variable Valve Timing And Lift Electronic Control) nhằm làm cho động có khả hoạt động chế độ cam khác nhau, cách điều chỉnh lại việc thiết kế Một chế độ thiết kế để mở van tốc độ động thấp, quy định phương pháp có lợi cần tiêu hao nhiên liệu thấp phát công suất nhỏ Ở chế độ nâng cao, chế độ thời gian hoạt động dài, hoạt động suốt tốc độ cao nhằm gia tăng công suất đầu Vào năm 1992 hãng BMW giới thiệu hệ thống VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) Nó tương tự hệ thống NVCS Nissan, cung cấp thay đổi thời gian cho trục cam nạp theo bước theo giai đoạn Tranng Xe máy Hệ thống điều khiển van biến thiên sử dụng xe máy lần đầu vào cuối năm 2004, xem kỹ thuật vơ ích hình phạt khối lượng hệ thống thời điểm Về sau hệ thơng VVT trang bị Kawasaki 1400GTR / Concours 14 (2007), Ducati Multistrada 1200 (2015), BMW R1250GS (2019) Yamaha YZF-R15 V3.0 (2017), Suzuki GSX-R1000R 2017 L7 2.3 Nguyên lý sở Trong động đốt trong, van (xupap) sử dụng để điều khiển dịng khí nạp khí thải vào khỏi buồng đốt, với mong muốn nạp đầy xả Vì động hút xả giống thở nên sau gọi ngắn gọn thở (tức hút xả) Các thời điểm thở động xác định biên dạng cam góc pha cam Do để tối ưu hóa nhịp thở động cơ, yêu cầu thời điểm, khoảng thời gian độ nâng van khác tốc độ điều kiện tải khác Thời điểm, khoảng thời gian độ nâng kiện van có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, tiêu hao nhiên liệu tính kỹ thuật khác động Nếu động khơng có hệ thống điều khiển van biến thiên nâng van biến thiên, thời điểm nâng, khoảng nâng van giống tất tốc độ điều kiện làm việc động Do đó, vịng tua động tăng, thời gian hút xả giảm khí nạp khơng đủ nhanh để vào buồng đốt, khí thải khơng đủ nhanh để khỏi buồng đốt Vì vậy, giải pháp tốt mở van nạp sớm đóng van xả muộn Nói cách khác, chồng chéo thời điểm nạp thời điểm xả cần tăng lên vòng quay tăng lên, cho phép cải thiện hiệu suất phạm vi hoạt động động 2.4 Các phương pháp điều khiển van biến thiên 2.4.1 Cam Switching hay Cam-changing VVT - VVT chuyển đổi cam Phương pháp Cam switching hay VVT Chuyển Đổi Cam sử dụng nhiều biên dạng cam (thường hai biên dạng cam), với truyền động để hoán đổi biên dạng (thường làm việc tốc độ động cụ thể) Việc chuyển đổi cam thay đổi độ nâng thời gian van, nhiên việc điều chỉnh rời rạc thay liên tục 2.4.1.1 Honda VTEC Honda tiên phong việc sử dụng VVT vào ô tô từ cuối năm 1980 với hệ thống VTEC tiếng (Valve Timing Electronic Control – Điều khiển điện tử thời gian van) Lần xuất Civic, CRX NSX, sau trở thành tiêu chuẩn hầu hết mẫu xe sản xuất hãng VTEC thay đổi áp suất thủy lực để tác động chốt Tranng Rất giống với hệ thống Honda, cam phải cam trái có cấu hình giống Ở tốc độ thấp, hai cò mổ điều khiển độc lập cam phải trái có thời gian chậm, nâng thấp Ở tốc độ cao, cị mổ khóa lại với để chúng điều khiển cam có thời gian nhanh, nâng cao Đây hệ thống giai đoạn: • Giai đoạn (tốc độ thấp): van nạp van xả cấu hình chậm • Giai đoạn (tốc độ trung bình): cấu hình nạp nhanh + cấu hình xả chậm • Giai đoạn (tốc độ cao): van nạp van xả cấu hình nhanh 2.4.2 Cam Phasing VVT - VVT định pha cam Cam Phasing VVT dịch VVT Định Pha Cam Về bản, thay đổi thời gian van cách dịch chuyển góc pha trục cam Ví dụ, vịng tua cao, trục cam nạp quay trước 30 ° phép nạp sớm Chuyển động điều khiển hệ thống quản lý động theo nhu cầu truyền động bánh van thủy lực Lưu ý Cam Phasing VVT thay đổi khoảng thời gian mở độ nâng van Nó cho phép mở van sớm muộn Tất nhiên, việc mở cửa sớm dẫn đến việc đóng sớm Tuy nhiên, Cam Phasing VVT dạng VVT đơn giản rẻ trục cam cần truyền động pha thủy lực, không giống hệ thống khác sử dụng cấu riêng lẻ cho xi lanh Hệ thống Cam Phasing VVT đơn giản cung cấp góc pha cố định, chẳng hạn 0° 30° Hệ thống cải tiến tốt thay đổi góc pha liên tục – biến thiên liên tục, điều cung cấp thời điểm đóng mở van phù hợp vòng quay nào, nâng cao đáng kể tính linh hoạt động Hơn nữa, trình chuyển đổi diễn liền mạch, góp phần tinh chỉnh tối ưu 2.4.2.1 BMW Vanos / Double Vanos Tranng 11 Nguyên lý hoạt động VANOS VANOS viết tắt Variable Nockenwellensteuerung – tiếng Anh Variable Camshaft Timing – nghĩa Điều khiển thời điểm trục cam biến thiên Cấu tạo Vanos tuân theo nguyên lý: đĩa xích liên kết với trục cam thông qua bánh răng, bánh răng thẳng nghiêng, bên bánh rãnh then hoa, then hoa thẳng nghiêng tùy thuộc thiết kế có phải nghiêng, nghiêng then hoa nghiêng Bánh liên kết cứng với piston, piston bánh di chuyển dọc theo trục cam áp suất thủy lực Nhìn vào hình, nguyên lý hoạt động đơn giản ECU nhận tín hiệu cần thiết từ cảm biến, sau điều chỉnh van điện từ để mở đường dầu có áp suất vào bên cụm xilanh – piston VANOS Độ mở khác van điện từ cung cấp áp suất dầu khác Điều dịch chuyển piston lượng tùy theo độ mở Ví dụ van điện từ mở đường dầu cấp vào phía bên ngồi piston, áp suất dầu đầy piston di chuyển phía trục cam, cấu trúc liên kết chéo (then hoa chéo) làm cho trục cam xoay lượng bên trước, thay đổi thời điểm mở van Tương tự mở đường dầu cấp phía piston bị đẩy ngoài, đồng thời xoay trục cam phía sau Lưu ý lượng dầu ln tràn đầy hai khoang hai phía piston Hệ thống Vanos thường lắp cam nạp, số động sử dụng cho cam xả gọi Double Vanos Bi-Vanos 2.4.2.2 Toyota VVT-I Tranng 12 VVT-i (Variable Valve Timing – Intelligent có nghĩa Thời gian van biến thiên – thông minh) Toyota áp dụng rộng rãi hầu hết mẫu xe hãng Cơ chế nhiều giống với BMW Vanos Nó thiết kế biến đổi liên tục Khác chỗ VVT-i biến thiên thông qua van xoay tác động trực tiếp đến trục cam, thay vi piston chạy dọc BMW Vanos Tuy nhiên, từ “Intelligent” nhấn mạnh đến chương trình điều khiển thông minh Không thay đổi thời gian theo vịng tua động cơ, cịn xem xét thơng số khác khả tăng tốc, lên dốc hay xuống dốc 2.4.3 Cam changing + Cam Vhasing VVT- Hệ thống kết hợp chuyển đổi định pha cam Đây hệ thống kết hợp hai loại Việc kết hợp VVT chuyển đổi cam VVT định pha cam đáp ứng yêu cầu sức mạnh tối đa tính linh hoạt tồn dải vịng tua, điều khiến chắn phức tạp 2.4.3.1 Toyota VVTL-I giai đoạn làm việc hệ thống VVTL-I Toyota VVTL-i thiết kế VVT tinh vi Các chức mạnh mẽ bao gồm: Điều khiển thời gian van biến thiên pha cam liên tục; Nâng van biến thiên giai đoạn cộng với khoảng thời gian mở van; Áp dụng cho van nạp van xả Tranng 13 Hệ thống coi kết hợp VVT-i có VTEC Honda, chế nâng biến thiên khác với Honda 2.4.3.2 Porsche Variocam Plus Variocam Plus Porsche cho phát triển từ Variocam dành cho Carrera Boxster Tuy nhiên, chế chúng khơng chia sẻ Variocam lần giới thiệu 968 vào năm 1991 Nó sử dụng xích định thời để thay đổi góc pha trục cam, cung cấp thời gian van biến thiên giai đoạn 996 Carrera 986 Boxster sử dụng hệ thống tương tự Thiết kế cấp sáng chế, thực so với pha cam thủy lực nhà sản xuất ô tơ khác ưa chuộng, đặc biệt khơng cho phép thay đổi nhiều đến góc pha Nguyên lý hoạt động Variocam Plus Variocam Plus sử dụng 996 Turbo theo xu hướng công nghiệp sử dụng cam pha thủy lực thay xích Tuy nhiên, thay đổi có ảnh hưởng “Plus” việc bổ sung nâng van biến thiên Nó thực cách sử dụng đội thủy lực biến đổi Như hình, van phục vụ thùy cam – thùy rõ ràng có độ nâng (chỉ mm) thời gian mở van ngắn Nói cách khác, cam “chậm” Hai thùy cam bên hoàn toàn giống nhau, với định thời nhanh độ nâng cao (10 mm) Lựa chọn thùy cam thực đội biến đổi, bao gồm đội bên đội bên ngồi Chúng khóa lại với chốt vận Tranng 14 hành thủy lực qua chúng Bằng cách này, thùy cam “nhanh” kích hoạt van, cung cấp độ nâng cao thời gian mở dài Nếu đội khơng khóa với nhau, van kích hoạt thùy cam “chậm” thông qua đội bên Con đội bên di chuyển độc lập với nâng van Như thấy, chế nâng van biến thiên đơn giản tiết kiệm không gian Các đội biến đổi nặng chút so với đội thông thường gần không tốn thêm khơng gian bố trí 2.4.3.3 Honda i-VTEC Cấu tạo hệ thống sơ đồ momen xoắn i-VTEC kết hợp biến thiên pha cam chuyển đổi cam Honda i-VTEC giống VVTL-i Toyota: Định thời van biến thiên pha cam liên tục Nâng van biến thiên giai đoạn cộng với khoảng thời gian mở van Có thể áp dụng cho van nạp van xả Về bản, trục cam hoàn toàn VTEC – với thùy cam khác để thực nâng định thời biến đổi giai đoạn Mặt khác, trục cam chuyển pha cấu truyền động thủy lực cuối trục cam, đó, thời gian van thay đổi liên tục tùy theo nhu cầu Tranng 15 I-VTEC lần giới thiệu Stream MPV, có phía cửa nạp áp dụng i-VTEC Về mặt lý thuyết, áp dụng cho nạp xả, Honda không sử dụng kết hợp 2.4.3.4 Audi Valvelift Hệ thống Valvelift loại VVT chuyển đổi cam, Audi mắt lần động V6, phun xăng trực tiếp 2.8 lít cơng ty dự kiến mở rộng để sử dụng cho nhiều thành viên khác gia đình động V6/V8 90 độ Về chất thuộc kiểu VVT chuyển đổi cam, tối ưu vượt trội với hệ thống loại, nên xếp vào phân nhóm kết hợp Nguyên lý hoạt động giai đoạn So sánh với chế Honda hay Toyota, Audi đơn giản hiệu Nó hoạt động nâng thay đổi mà không cần sử dụng phận trung gian phức tạp (ví dụ cánh tay địn khóa hoạt động thủy lực), đó, tiết kiệm khơng gian trọng lượng giảm tổn thất ma sát mặt lý thuyết, cải thiện khả quay vịng Làm Audi làm điều đó? câu trả lời là: hệ thống Valvelift, miếng cam trượt theo hướng dọc trục để thay đổi cam dẫn động 2.4.3.5 Mercedes Camtronic Tranng 16 Cấu tạo hệ thống Camtronic Mercedes Mercedes giới thiệu hệ thống nâng van biến thiên riêng động bốn xilanh M270 series vào năm 2012 Với tên gọi Camtronic, mục tiêu khơng phải tăng cường sức mạnh mà giảm mức tiêu thụ nhiên liệu Ở mức nhẹ bán tải, Camtronic chuyển sang cam nâng thấp để hạn chế lượng khí nạp, bướm ga mở rộng giảm tổn thất bơm Nguyên tắc tương tự hệ thống Valvetronic BMW, Camtronic hệ thống giai đoạn biến thiên liên tục Mercedes lập luận đạt 80% lợi ích hệ thống liên tục chi phí phần, bao gồm phận Camtronic tiết kiệm 4% nhiên liệu thử nghiệm chu trình hỗn hợp Châu Âu Cơ chế hoạt động Camtronic đơn giản Trục cam nạp phục vụ với cấu chấp hành định pha cam biến thiên thông thường đầu phận nâng van biến thiên Camtronic Trục cam cấu tạo từ trục rỗng mang cam, liên kết then hoa với trục đặc bên trong, trục phục vụ cho xi lanh liền kề Mỗi cam có biên dạng (nâng thấp nâng cao), biên dạng số chúng tham gia phụ thuộc vào vị trí dọc trục cam rỗng Khi động cần chuyển đổi biên dạng cam, truyền động gắn trung tâm áp dụng chốt thép vào rãnh trục cam rỗng, đó, quay trục cam làm cho trục cam rỗng trượt theo hướng dọc gắn kết biên dạng cam thay vòng quay 2.4.4 Dẫn động cam lệch tâm Tranng 17 Hệ thống truyền động cam lệch tâm hoạt động thông qua cấu đĩa lệch tâm làm chậm tăng tốc độ góc thùy cam q trình quay Sắp xếp thùy làm chậm thời gian mở tương đương với việc kéo dài khoảng thời gian Ưu điểm hệ thống thời lượng thay đổi độc lập với độ nâng (tuy nhiên hệ thống không thay đổi độ nâng) Hạn chế cần có hai truyền động lệch tâm điều khiển cho xi lanh (một cho van nạp cho van xả), điều làm tăng độ phức tạp chi phí Hệ thống VVC độc đáo Rover Nhà sản xuất ô tô Anh Quốc Rover giới thiệu hệ thống VVT riêng có tên VVC (Variable Valve Control – Điều khiển van biến thiên) MGF vào năm 1995 Nhiều chuyên gia đánh giá hệ thống VVT tốt vào thời điểm VVC liên tục thay đổi khoảng thời gian mở van nạp từ tối thiểu 220 độ (góc tay quay) đến tối đa 295 độ Điều không giống hệ thống VVT định pha cam, thay đổi điểm mở van phía trước phía sau khơng liên quan đến khoảng thời gian mở Kết là, VVC cho phép dòng chảy vào buồng đốt cao vịng tua cao, mang lại cơng suất tối đa cao Mặt khác, không giống hệ thống chuyển đổi cam, việc điều chỉnh khoảng thời gian mở van liên tục, mơ-men xoắn tầm trung tối ưu hóa Điều làm cho có tối ưu, cân đối tốt sức mạnh tính linh hoạt so với hệ thống định pha chuyển cam Để tạo thay đổi liên tục thời gian mở van thách thức kỹ thuật lớn Ở vòng quay cao, thời gian mở van nạp kéo dài, thời gian đóng van nạp rút ngắn Do đó, trục cam nạp phải quay chậm cam tác động lên van nạp Khi van đóng, trục cam phải tăng tốc độ để rút ngắn thời gian đóng van Trong chu kỳ tiếp theo, trục cam lại phải giảm tốc độ van nạp mở, Hệ thống Rover VVC sử dụng chế phức tạp để thực điều Khó hiểu chất sử dụng tính chất đặc biệt bánh xe dẫn động lệch tâm Bởi bánh xe dẫn động lệch tâm quay quanh trục lệch tâm, bạn quay vịng truyền động ngồi với tốc độ khơng đổi, trục quay không liên tục, giống dao động Chênh lệch tốc độ phụ thuộc vào khoảng cách trục tâm bánh xe, tức khoảng cách dài chênh lệch tốc độ quay lớn VVC sử dụng trục trượt để thay đổi khoảng cách có khác biệt tốc độ Tranng 18 Cấu tạo hệ thống trục cam lệch tâm VVC Vấn đề là, trục cam phục vụ nhiều xi lanh, có u cầu trái ngược Ví dụ, xi lanh làm việc giai đoạn nạp xi lanh khác đóng van nạp Giả sử động chạy vòng tua cao, xi lanh cần trục cam nạp quay chậm xi lanh khác cần quay nhanh Do đó, VVC khơng thể sử dụng trục cam nạp đơn động thơng thường Trong thực tế, cần trục cam cho động xi-lanh! Hình bên phải cho thấy trục cam xếp thành nhóm Mỗi nhóm có trục cam cứng (đối với xi lanh trong) chạy bên trục cam rỗng (đối với xi lanh ngồi) Mỗi nhóm dẫn động truyền động VVC kép có vịng truyền động để dẫn động trục cam Bởi hai nhóm trục cam hồn tồn khơng kết nối, dây đai truyền động bổ sung phải đưa vào Để tiết kiệm không gian trọng lượng, Rover cần sử dụng trục cam xả để dẫn động nhóm trục cam nạp khác VVC loại kỹ thuật phức tạp So sánh động Rover 1.8 VVC với phiên khơng sử dụng VVC, cơng suất nâng từ 120 mã lực lên 145 mã lực, mô-men xoắn cực đại cải thiện từ 122 lên 128 lbft Mặt khác, phức tạp có nghĩa chi phí cao Một động bốn xi lanh cần truyền động VVC Một động V6 chí cần truyền động VVC Tiếp trục cam dây đai truyền động phức tạp Những nhược điểm ngăn cản trở nên phổ biến 2.4.5 Cam dao động hay nâng biến thiên liên tục (CVVL) Thiết kế sử dụng chuyển động dao động rung chuyển thùy cam phần tác động lên lăn cò mổ Cị mổ sau mở đóng van Một số hệ thống cam dao động sử dụng thùy cam thông thường, số hệ thống khác sử dụng thùy cam lệch tâm nối Tranng 19 CVVL – Hệ thống nâng van biến thiên liên tục (Continuous Variable Valve Lift) có khả thay đổi độ nâng van liên tục theo vòng quay, tức là, vịng tua máy cao độ nâng cao Ở vòng tua máy thấp, độ nâng van giảm làm tăng tốc độ dịng khí, cải thiện hỗn hợp khơng khí/nhiên liệu, giúp tiết kiệm nhiên liệu tốt khí thải Hơn nữa, nhà sản xuất tơ sử dụng CVVL để điều chỉnh công suất động cơ, loại bỏ cần thiết bướm ga giảm “tổn thất bơm” Ưu điểm thiết kế việc điều chỉnh độ nâng thời lượng liên tục Tuy nhiên, hệ thống này, độ nâng tỷ lệ thuận với thời lượng, đó, lực nâng thời lượng điều chỉnh riêng biệt 2.4.5.1 BMW Valvetronic Ra mắt BMW 316ti Compact vào năm 2001, Valvetronic cấu nâng van biến thiên liên tục đưa vào sản xuất Thay tăng cường sức mạnh, mục tiêu Valvetronic giảm tiêu thụ nhiên liệu Theo vị trí bàn đạp ga, điều chỉnh cơng suất động cách thay đổi độ sâu nâng van Điều có nghĩa bướm ga thơng thường vơ hiệu hóa giảm tổn thất bơm Nhìn chung, BMW giảm 10% mức tiêu thụ nhiên liệu với Valvetronic Động sử dụng Valvetronic bổ sung thêm động điện, trục lệch tâm van nạp cánh tay đòn (cò mổ) trung gian Trục cam nạp tác dụng lên tay địn trung gian thơng qua ổ lăn Khi u cầu thêm công suất, động điện làm quay trục lệch tâm, điều đẩy tay đòn trung gian đẩy van để mở sâu Mặc dù Valvetronic có hiệu để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu chạy phần tải, hồn tồn khơng mang lại lợi ích cho cơng suất cuối, thành phần bổ sung dẫn đến ma sát quán tính bổ sung, hạn chế khả quay vịng động Đây lý BMW chưa áp dụng Valvetronic cho động M-power hiệu suất cao Một nhược điểm kích thước, chiếm nhiều diện tích phía đầu xi lanh 2.4.5.2 Nissan VVEL Nissan giới thiệu hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) – Nâng kiện van biến thiên vào năm 2007 với tư cách hệ thống CVVL thứ hai giới Ứng dụng động VQ37VHR V6 Skyline Coupe (Infiniti G37) So với Valvetronic BMW, hệ thống Nissan nhỏ gọn hơn, phận lượng hơn, phù hợp với động hiệu suất cao Tranng 20 Cấu tạo hệ thống VVEL Mặc dù VVEL sử dụng phận hơn, thiết kế phức tạp Các sơ đồ cho thấy cấu tạo bên nó, trơng khơng giống bánh van thơng thường VVEL không sử dụng trục cam nạp thông thường Mỗi van kích hoạt cam xoay – không cố định vào trục cam Trong cam truyền thống quay quanh trục cam, cam VVEL xoay lên xuống qua lại, lý khơng cần cấu hình đối xứng 2.4.5.3 Toyota Valvematic Toyota gia nhập câu lạc CVVL vào năm 2008 với công nghệ Valvematic So sánh với BMW Valvetronic Nissan VVEL, Valvematic tốt nhiều mặt: cấu tạo tương đối đơn giản; Nó nhỏ gọn khơng làm tăng chiều cao đầu xi lanh; Quan trọng nhất, thêm qn tính ma sát, khơng ảnh hưởng đến cơng suất đầu cuối Toyota tun bố cải thiện 10% công suất giảm 5-10% mức tiêu thụ nhiên liệu lái xe thường xuyên Valvematic sử dụng trục trung gian để đạt độ nâng van biến thiên liên tục Trục trung gian có phận dẫn động cho xi lanh Mỗi phận dẫn động làm hai phận cò mổ dẫn ghép lại với phận ổ lăn Các cị mổ dẫn quay liên quan đến phận lăn nhờ then hoa bên động điện gắn vào cuối trục trung gian Lưu ý then hoa phận lăn cị mổ có hướng ngược Điều có nghĩa trục quay, phận lăn cò mổ di chuyển theo hướng ngược lại, di chuyển xa gần Bằng cách này, góc trục chúng thay đổi vô hạn động điện Tranng 21 Nguyên lý hoạt động Toyota Valvematic Van nạp dẫn động trục cam thông qua trục trung gian Nói cách xác hơn, trục cam tác động lên phận lăn trục trung gian, truyền chuyển động cho hai phận cò mổ dẫn, sau hướng tới cị mổ lăn cuối đến van nạp Khi cò mổ dẫn đặt góc hẹp so với phận lăn, dẫn đến độ nâng van thấp Khi tăng góc bổ cị mổ dẫn, độ nâng van tăng lên Bằng cách này, Valvematic thay đổi độ nâng van cách điều chỉnh góc cò mổ dẫn Trong động Valvematic 2.0 lít đầu tiên, độ nâng thay đổi từ 0,97mm đến 11mm Độ nâng van cao cho phép công suất đầu cuối mạnh Động Valvematic 2.0 lít, tạo công suất tối đa 158 mã lực, tăng từ 143 mã lực phiên VVT-i kép thông thường 2.4.6 Điều khiển van điện thủy lực Hệ thống sử dụng dầu bôi trơn động để điều khiển việc đóng mở van nạp Cơ cấu mở van nạp kết hợp phận điều chỉnh van piston bên buồng Một van điện từ điều khiển hệ thống điều khiển động cơ, cung cấp lượng cung cấp dầu thông qua van chiều thời gian cam nâng dầu lấp đầy khoang kênh trở lại bể chứa bị chặn phận van Trong trình chuyển động xuống cam, thời điểm cụ thể, đường hồi mở áp suất dầu giải phóng đến bể chứa động FIAT Multiair Tranng 22 Thông thường, việc mở van động lượng khơng khí vào xi lanh điều khiển tác động trực tiếp từ trục cam Với Multiair, việc mở thực tế van nạp điều khiển cách sử dụng chất lỏng thủy lực chạy qua đoạn hẹp điều khiển van điện từ điện tử tác động kép Khi van điện từ đóng hồn toàn, tốc độ đường cao tốc tăng tốc tối đa, Multiair cho phép hệ thống van nạp hoạt động giống động truyền thống Tuy nhiên, van điện từ mở, dầu qua đường dẫn, tách van Van nạp khơng cịn điều khiển tác động trực tiếp trục cam mà chịu tác động lò xo van Multiair giúp động trì cách thức điều khiển van tối ưu trình khởi động động thơng qua tuần hồn khí xả bên Bằng cách mở lại van nạp trình xả, lượng khí thải giảm xuống – tới 40% hydrocacbon carbon dioxide, lên đến 60% oxit nitơ 2.4.7 Camless hay Freevalve - Công nghệ không cam Freevalve/Camless – dịch có nghĩa Động khơng có cam động van xupap tự động có Xupap (Poppet valve) đóng/mở cấu truyền động điện từ, thủy lực khí nén kết hợp thay sử dụng cam thơng thường Bộ truyền động sử dụng để mở đóng van, để mở van cịn việc đóng đóng đàn hồi lò xo biện pháp khác Khái niệm Freevalve gọi truyền động van biến thiên hoàn toàn, cung cấp khả độc để kiểm soát độc lập van nạp van xả động đốt Tranng 23 Hệ thống khơng cam có lẽ loại VVT hồn chỉnh nhất, điều chỉnh, kiểm sốt đóng mở van cách độc lập, tùy ý, theo nhu cầu Hệ thống phân nhiều loại khác Hiện bật Công nghệ Freevalve Koenigsegg Freevalve Koenigsegg sử dụng truyền động điện-thủy lực-khí nén kết hợp với kỹ thuật cảm biến tiên tiến Với điều kiện tải động nào, thời điểm hút xả lập trình độc lập Sử dụng trí thơng minh nhân tạo, hệ thống điều khiển van “quyết định” cách thông minh dựa điều kiện lái xe nhận biết sử dụng điều kiện để tối đa hóa hiệu suất giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu khí thải Điều cho phép mức độ kiểm soát lớn động cơ, mang lại lợi ích hiệu suất đáng kể Tranng 24 KẾT LUẬN Hệ thống van biến thiên VVT đóng vai trị quan trọng việc đóng mở van giúp tăng hiệu q trình nạp xả động từ tăng cơng suất giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu giảm lượng CO thải môi trường Xã hội ngày phát triển đồng nghĩa với nhu cầu ô tô vừa mạnh vừa tiết kiệm lại vừa thân thiện với môi trường người ngày tăng, mà hãng xe nỗ lực ngày để cải tiến để đáp ứng nhu cầu Bài báo cáo chúng em cịn nhiều thiếu xót, em mong nhận xét góp ý thầy chúng em hồn thiện Chúng em xin cảm ơn thầy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] Fields Nguyễn, “Tìm hiểu hệ thống VVT”, 2022 Wikipedia Vivek Shah, “Tech Through Time: How Variable Valve Timing Works” Tranng 25 ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO NHĨM Mơn học: Điện- điện tử tơ VARIABLE VALVE TIMING CONTROL Nhóm 12 SVTH: LÂM HUỲNH LỘC... (Variable Valve Timing) động xe ô tô 1.5 Phương pháp nghiên cứu Tranng Dựa kiến thức học trường, sách tài liêu liên quan Internet Tranng CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Khái niệm VVT viết tắt Variable Valve. .. 300ZX(Z31)300ZR vào năm 1987, loại ô tô sử dụng kỹ thuật điều khiển VVT điện tử Vào năm 1989, Honda với hệ thống VTEC (Variable Valve Timing And Lift Electronic Control) nhằm làm cho động có khả