1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên học phần ĐỘNG CƠ DỐT TRONG Đề tài ĐỘNG CƠ TỈ SỐ NÉN BIẾN THIÊN VC Turbo trên Infiniti QX50 2018 Giảng viên hướng dẫn[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC Tên học phần: ĐỘNG CƠ DỐT TRONG Đề tài: ĐỘNG CƠ TỈ SỐ NÉN BIẾN THIÊN VC-Turbo Infiniti QX50 2018 Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THÀNH SANG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THÀNH CHIẾN 1199255530_19DOTD2 NGUYỄN VŨ HOÀNG HUY 1911255686_19DOTD2 NGUYỄN VĂN PHƯỚC 1911255832_19DOTD2 NGUYỄN VĂN PHÁP 1911252973_19DOTD2 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ Khoa/Viện: VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Tp.HCM, ngày19 tháng 12 năm2021 MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU 1.Lịch sử công nghệ……………………………………………………………2 2.Lý sử dụng cơng nghệ……………………………… ……………………………5 3.Mơ hình động cơ………………………………………………………………………7 Chương CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ĐỘNG CƠ INFINITI VC TURBO 1.Cấu tạo……………………………………………………………………… 10 2.Nguyên lý hoạt động………………………………………………………….11 A.Thay đổi tỉ số nén…………………………………………………………………… 12 B.Cách thức hoạt động………………………………………………………………… 14 C.Tối ưu hóa bố cục liên kết…………………………………………………………… 15 3.Cơ chế hệ thống……………………………………………………………….15 Chương ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ INFINITI VC-TURBO Ưu điểm……………………………………………………………………………… 16 Nhược điểm…………………………………………………………………………….18 Khả ứng dụng…………………………………………………………………… 19 Chương GIỚI THIỆU 1.Lịch sử công nghệ: Infiniti QX50 2018 mẫu xe thương mại Thế giới trang bị động tỉ số nén biến thiên Mẫu xe vừa mắt triển lãm Los Angeles Động tỉ số nén biến thiên (VCR) chế tạo thử nghiệm Harry Ricardo vào năm 1920 chân dung Harry Ricardo Trong nhiều thập kỉ sau đó, phức tạp việc chế tạo, động VCR có mặt phịng thí nghiệm cho mục đích nghiên cứu q trình đốt cháy Những thiết kế thường có piston điều chỉnh thứ hai đặt đầu đối diện với piston làm việc Với động thì, từ cuối năm 90 trở đi, mơ hình mở rộng ý tưởng có sẵn, chẳng hạn từ Yamaha, thay đổi linh hoạt kích thước buồng đốt Vào cuối năm 2000, công nghệ nhận thấy số lợi ích mới, đốt cháy nhiều loại nhiên liệu (ví dụ rượu) Lotus Omnivore Về mặt lý thuyết, động VCR thiết kế đáng để nhà sản xuất quan tâm thử nghiệm Tuy nhiên để thực hóa ý tưởng điều không dễ dàng, thực tế có vài nhà sản xuất FEV, Ford, Sabb, Nissan đưa động mẫu thử nghiệm Điểm đặc biệt QX50 khối động VC-Turbo trang bị hệ thống thay đổi tỉ số nén biến thiên Đây loại động sản xuất hàng loạt Thế giới sử dụng công nghệ này, với khả thay đổi tỉ số truyền khoảng từ 8:1 tới 14:1 Lợi ích động đảm bảo yếu tố hiệu cao tính tiết kiệm nhiên liệu cho QX50, tùy thuộc điều kiện vận hành Mức tiêu thụ nhiên liệu cho loại hệ dẫn động cầu trước – bánh 8,7 9,04l/100 km Infiniti QX50 trang bị động VC-Turbo 2.0l xi-lanh công suất 268 mã lực mômen xoắn 380 Nm, kết hợp hộp số X-Tronic tự động vô cấp, thiết kế để “giả lập” hộp số cấp truyền thống Tùy phiên bản, xe trang bị hệ dẫn động cầu trước bánh Điều làm nên khác biệt động VC động turbo nén biến thiên sản xuất giới Cơng nghệ có 20 năm phát triển bước đột phá thiết kế động đốt liên tục điều chỉnh tỷ số nén để tối ưu hóa cơng suất hiệu sử dụng nhiên liệu Nó dự đốn cung cấp mức tăng tỷ lệ phần trăm hai số tính kinh tế nhiên liệu Lý sử dụng công nghệ: Một thông số thiết kế quan trọng động đốt tỉ số nén Đó tỉ số thể tích tồn phần xylanh thời điểm piston điểm chết (BDC) thể tích buồng đốt piston điểm chết (TDC) Với động thông thường, thông số thiết lập không thay đổi Tuy nhiên, tỉ số nén sử dụng tốt cho điều kiện riêng biệt Chẳng hạn, tỉ số nén cao giúp động chạy tiết kiệm hiệu quả, không cho hiệu suất cao Ngược lại, để tăng hiệu suất cho khối động cơ, nhà sản xuất thường trang bị hệ thống siêu nạp (supercharger) hay tăng áp (turbocharger) Nhưng hệ thống này, động khơng thể có tỉ số nén cao dễ xảy kích nổ làm hư hỏng động giảm tuổi thọ chi tiết Còn với tỉ số nén thấp, động siêu nạp hay tăng áp hoạt động ì tốc độ vịng tua thấp Nhìn chung, ơtơ phải vận hành nhiều điều kiện khác nhau: dừng đỗ đèn xanh đèn đỏ, với tốc độ thấp di chuyển đô thị hay ln trì tốc độ cao đường cao tốc…Tuy nhiên thành phố thường trì với tốc độ thấp, tải trọng nhẹ nên làm giảm giảm hiệu suất trình cháy dẫn đến tăng mức tiêu thụ nhiên liệu Lúc mong muốn động có tỷ số nén cao để phát huy hiệu suất trình cháy Ngược lai, di chuyển với tốc độ cao, tải trọng lớn dễ dẫn đến tượng kích nổ động lúc tỷ số nén thấp lựa chọn tối ưu Tỷ số nén cao hay thấp mang đến lợi theo bất lợi điều kiện khác Biểu đồ đặc tính làm việc động tỷ số nén khác Vì vậy, giải pháp động có tỷ số nén biến thiên theo điều kiện làm việc (VCR Engine) bước ngoặt cho động đốt giá xăng dầu có xu hướng tăng cao, tiêu chuẩn khí thải ngày bị giới hạn Mơ hình động cơ: Suốt kỉ nay, kĩ sư sản xuất xe ô tô không ngừng nghiên cứu cách thức chế tạo động với tỉ số nén phù hợp Và nay, Infiniti hãng xe tìm lời giải cho tốn khó với khối động VC-Turbo Infiniti VC-Turbo cho mắt lần triễn lãm Paris Motor Show 2016 Sau đó, hãng lắp đặt động Infiniti QX50 2018, động thương mại giới thay đổi tỉ số nén linh hoạt nhờ cấu trục khuỷu thông minh 10 Với 300 sáng chế không ngừng phát triển, 20 năm việc chế tạo, động VC-Turbo phát triển cảm hứng dung hịa khía cạnh Nó kết hợp hiệu suất mạnh mẽ động 2.0 lít với mơ men xoắn hiệu hệ thống truyền động diesel tiên tiến Có thể nói động VC-Turbo đến từ INFINITI động đốt vượt bậc Sự xuất vô số động nén thiết lập tiêu chuẩn - cho hiệu suất, hiệu thiết bị thải khí - hệ thống truyền động tương lai định lượng Bởi tính đột phá nó, tiếp đây, luận sâu vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động đồng thời phân tích ưu điểm, nhược điểm động INFINITI VC TURBO 11 CHƯƠNG CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ĐỘNG CƠ INFINITI VC TURBO Cấu tạo 12 Về mặt cấu tạo, động không khác so với động đốt truyền thống ngoại trừ cụm piston – truyền – trục khuỷu kỹ sư Infiniti thiết kế lại Ngoài trục khuỷu truyền, hãng nghiên cứu chế tạo thêm hệ thống liên kết đa điểm để nối trục khủyu, truyền, thông qua cấu bánh lệch tâm mà nhà sản xuất gọi Harmonic Drive Cơ cấu Harmonic Drive nối với động điện thông qua cánh tay điều khiển Nguyên lý hoạt động: A.Thay đổi tỉ số nén Hiệu suất trình cháy phụ thuộc lớn vào tỉ số nén, tỷ số nén cao trình cháy diễn triệt để, nhiên động xăng hoạt động mức tỷ số nén cao liên tục dẫn đến tượng kích nổ gây hư hỏng động lúc hỗn hợp hịa khí cháy trước bugi đánh lửa Với động thơng thường, piston trục khuỷu kết nối trực tiếp truyền nên tỉ số nén cố định Tỉ số nén thấp 8:1 phù hợp cho nhu cầu tạo 13 công suất lớn điều kiện động tải cao (lúc tăng áp hoạt động), tỉ số nén cao 14:1 lý tưởng cho việc sử dụng hiệu nhiên liệu điều kiện động tải thấp (lúc tăng áp chưa hoạt động) Động VC-Turbo sử dụng hệ thống “đa liên kết” thay cho truyền truyền thống, để xoay trục khuỷu mơ tơ từ thay đổi hành trình piston thay đổi tỷ số nén Điều cho phép thay đổi tỷ số nén liên tục cần phạm vi 8:1 đến 14:1 Tỉ số nén tối ưu thiết lập liên tục để phù hợp diều khiển tải trọng vị trí bàn đạp ga người lái điều khiển B.Cách thức hoạt động: 14 (1) Khi cần thay đổi tỷ số nén, mô tơ di chuyển cánh tay chấp hành (2) Cánh tay chấp hành quay trục điều khiển (3) Vòng quay trục điều khiển di chuyển làm thay đổi góc L-link từ xoay trục khuỷu (4) Hệ thống “đa liên kết” điều chỉnh vị trí thẳng đứng hành trình piston xylanh từ thay đổi tỉ số nén C.Tối ưu hóa bố cục liên kết: Vì thay đổi góc U- Link, hành trình piston nhỏ, U- Link thẳng đứng di chuyển xuống Điều làm giảm ma sát với thành xylanh, giảm công suất tiêu tốn ma sát từ góp phần cải thiện khả tiết kiệm nhiên liệu Chuyển động tịnh tiến piston điểm chết điểm chết trở nên đối xứng từ giúp giảm rung 15 Cơ chế hệ thống Động VC-Turbo sử dụng hệ thống hiệu suất cao với tăng áp cổng xả điện Điều cho phép kiểm sốt xác áp suất độ trễ turbo để tạo công suất theo yêu cầu Khi tải thấp, hệ thống VTC (Valve Timing Control) liên tục điều chỉnh thời gian van để giảm tổn thất bơm nhiên liệu chu trình đốt Atkinson từ Đó tạo hiệu nhiên liệu cao với tỉ số nén cao 16 Nghiên cứu VC-Turbo bắt đầu vào năm 1998 Một số phương pháp sử dụng để thực hóa VC-Turbo Phát triển động với tỉ số nén biến đổi chế liên kết, tối ưu hóa bố cục liên kết, sử dụng phân tích nâng cao để tạo hình dạng xác tạo xử lý nhiệt có độ xác cao vài trở ngại cơng nghệ Ưu điểm Động VC-TURBO có khả làm xê dịch khoảng cách pít tơng di chuyển xilanh lên tới mm, điều khiển tỉ số nén biến thiên từ 8:1 đến 14:1 Theo Infiniti, động xăng VC-Turbo dung tích 2.0 lít xi-lanh thẳng hàng cung cấp công suất 268 mã lực vịng tua 5.600 vịng/phút mơ-men xoắn cực đại 380Nm vịng tua máy 4.400 vịng/phút Với cơng suất 268 mã lực sức kéo 380Nm động VC-Turbo hiệu động xăng tăng áp thơng thường dung tích cơ, chí cạnh tranh với động xăng V6 (dung tích lớn hơn), đồng thời mạnh 100 mã lực so với CX-5 2.0L sử dụng động SkyActiv – X Mazda mang lại tỉ số nén tương tự 14:1 công suất 162 mã lực Động VC-TURBO hoạt động hiệu với mức tiêu thụ nhiên liệu cho loại hệ dẫn động cầu trước bánh 8,7 9,04 lít/100 km Với số này, QX50 2018 tiết kiệm nhiên liệu 35% so với động xăng V6 QX50 hệ trước với hệ dẫn động cầu trước 30% so với phiên dẫn động bánh Bên cạnh đó, so với động “đàn anh” VQ V6 3,5 lít Infiniti, động 2.0 lít VC-Turbo nhẹ 18kg địi hỏi khoảng trống khoang động hơn, sức mạnh hiệu suất không thua 17 So sánh sơ Infiniti QX50 đối thủ: X3, GLC, NX, Q5, XC60 Tiết kiệm nhiên liệu lên đến 27%, giảm độ ồn 20db so với động thông thường khác Một ưu điểm khác động VC-Turbo moment hiệu tiêu thụ nhiên liệu động diesel xi-lanh tăng áp cao cấp mà lượng khí thải đảm bảo Giúp động hoạt động êm dịu nhờ mối liên kết trục khủy truyền “mềm” Vì thay đổi góc U- Link, hành trình piston nhỏ, U- Link thẳng đứng di chuyển xuống Điều làm giảm ma sát với thành xylanh, giảm công suất tiêu tốn ma sát từ góp phần cải thiện khả tiết kiệm nhiên liệu tăng tuổi thọ chi tiết Chuyển động tịnh tiến piston điểm chết điểm chết trở nên đối xứng từ giúp giảm rung 18 Cải thiện đáng kể hiệu suất q trình cháy từ giảm đáng kể kích thước động cơ, giảm lượng khí thải độc hại môi trường Nhược điểm Động có kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết nên gây khó khăn bố trí thiết kế, chế tạo Chi phí sản xuất đắt động thơng thường Độ trễ Turbo phản ứng chậm trễ ngắn sau nhấn ga, xảy động khơng tạo đủ khí xả để quay tuabin nạp đủ nhanh Điều thực xảy xe đánh lái mạnh từ vị trí bướm ga đóng Để xe hiệu suất cao, nhà sản xuất ngăn chặn độ trễ Turbo cách bổ sung hai tăng áp có hình dạng khác nhau, thay lớn có tuabin Động đòi hỏi phải sử dụng loại xăng cao cấp, với giá trung bình 70.000 VND / thùng Theo AAA, mức giá đắt khoảng 12.000/ thùng so với thường lệ 19 Khả ứng dụng Động VC-TURBO Infiniti mang tính đột phá bước ngoặt cho công nghệ tỷ số nén biến thiên, cụ thể sản phẩm Infiniti QX50 2019 thành cơng hãng Tơi dự đốn tương lai, nhiều hãng xe khác ý nghiên cứu phát triển công nghệ VCR Theo tôi, động VC-TURBO Infiniti có khả ứng dụng Châu Âu Châu Mỹ nhiều Châu Á động có khả đáp ứng tiêu chuẩn ngày nghiêm ngặt khí thải châu lục Không nghi ngờ, động VC-Turbo Infiniti đời kéo dài tuổi thọ động đốt với xu hướng mà giới dần quan tâm tới động điện nhiều Ở Việt Nam, khơng có tiêu chuẩn nghiêm ngặt khí thải, đồng thời giá thành sản xuất yếu tố định nên động VC-TURBO khơng có khả ứng dụng q nhiều TÀI LIỆU THAM KHẢO https://news.oto-hui.com/dong-co-co-ti-so-nen-bien-thien-vc-turbo/ 20 ... hoạt động đồng thời phân tích ưu điểm, nhược điểm động INFINITI VC TURBO 11 CHƯƠNG CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ĐỘNG CƠ INFINITI VC TURBO Cấu tạo 12 Về mặt cấu tạo, động không khác so với động. .. chế tạo, động VC- Turbo phát triển cảm hứng dung hịa khía cạnh Nó kết hợp hiệu suất mạnh mẽ động 2.0 lít với mô men xoắn hiệu hệ thống truyền động diesel tiên tiến Có thể nói động VC- Turbo đến... nghệ……………………………………………………………2 2.Lý sử dụng cơng nghệ……………………………… ……………………………5 3.Mơ hình động cơ? ??……………………………………………………………………7 Chương CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ĐỘNG CƠ INFINITI VC TURBO 1.Cấu tạo………………………………………………………………………