BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÌM HIỂU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH (CVVT) TRÊN ĐỘNG CƠ HUYNDAI G4KA NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN MƠN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THƠNG MINH (CVVT) TRÊN ĐỘNG CƠ HUYNDAI G4KA NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Lớp: 21DOTA3 Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực : TP.HCM, ngày 11 tháng 03 năm 2022 LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp ô tô đánh giá ngành công nghiệp đầu,kéo theo phát triển ngành cơng nghiệp khác.Vì vậy, phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp ô tô xem nhân tố tác động tích cực thúc đẩy ngành có liên quan phát triển,tạo động lực xây dựng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước.Cùng với phát triển ngành cơng nghiệp khác tơ ln ngành cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng công nghiệp giới Trong năm gần hãng tơ khơng ngừng đưa mẫu xe ngày tân tiến hơn,hiện đại với công nghệ tối ưu an toàn ,tiết kiệm nhiên liệu để đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu ,nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng khách hàng Huyndai hãng xe tiên phong cho lĩnh vực nâng cấp cải tiến mẫu mã ,thiết kế phù hợp với thị trường.Sau lần họp nhóm chúng em tìm đề phù hợp với nhóm em đề tài: Tìm hiểu hệ thống phân phối khí thơng minh (CVVT) động HUYNDAI G4KA Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 1.1 Mục đích: .6 1.2 Yêu cầu: .6 1.3 Phân loại: .6 1.4 Hệ thống phân phối khí động kỳ 1.4.1 Các phương án bố trí supáp dẫn động supáp: 1.5 Các chi tiết, cụm chi tiết cấu phân phối khí: 10 1.5.1 Trục cam: 10 1.5.2 Con đội: 12 1.5.3 Đũa đẩy: 13 1.5.4 Đòn bẩy: 14 1.5.5 Suppap: 15 1.5.6 Đế suppap: 15 1.5.7 Ống dẫn hướng: 16 1.5.8 Lò xo xupap: 17 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ G4KA .18 2.1 Giới thiệu động G4KA: 18 2.2Hệthống nạp, thải động G4KA: .20 2.3 Đặc điểm hệ thống nạp động G4KA: 21 2.3 Đặc điểm hệ thống thải động G4KA: 24 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI KHÍ THƠNG MINH CVVT (CONTINUOUSLYVARIBLE VALVE TIMING) 25 3.1 Giới Thiệu chung hệ thông phối khí động G4KA: 25 3.1.1 Cơ cấu dẫn động trục cam: 25 3.1.2 Sơ đồ bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí: 26 3.2 Đặc điểm , cấu tạo hệ thống thay đổi góc phân phối khí: 27 3.2.1 Bộ điều khiển hệ thống: 29 3.2.2 Van điều khiển phối khí: 30 3.2.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống xoay trục cam nạp: 31 3.2.4 Cảm biến vị trí trục cam: 33 CHƯƠNG 4:KẾT LUẬN 35 4.1 Những hư hỏng 35 4.2 Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết .35 Danh mục hình Hình 1-1: Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt Hình 1-2: Cơ cấu phân phối khí dùng suppap treo Hình 1-3: Các phương án dẫn động xupap Hình 1-4: Các phương án dẫn động trục cam Hình 1-5: Kết cấu trục cam Hình 1-6: Kết cấu đầu trục cam Hình 1-7: Kết cấu đội hình trụ hình nấm Hình 1-8: Kết cấu đội lăn Hình 1-9: Các dạng đũa đẩy Hình 1-10: Kết cấu địn bẩy Hình 1-11: Kết cấu suppap Hình 1-12: Kết cấu đế suppap Hình 1-13: Kết cấu ống dẫn hướng Hình 1-14: kết cấu lị xo xupap Hình 2-1: Hình chiếu đứng động G4KA Hình 2-2: Mặt cắt động G4KA Hình 2-3: Sơ đồ hệ thống nạp khơng khí động G4KA Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tốc độ động nhỏ Hình 2-7: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xốy lốc khí nạp Hình 3-1: Hệ thống dẫn động trục cam Hình 3-2: Sơ đồ bố trí xupáp Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CVVT Hình 3-4: Sơ đồ điều khiển điện tử Hình 3-5: Cấu tạo điều khiển Hình 3-6: Cấu tạo van điều khiển phối khí (OCV) Hình 3-7: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ muộn Hình 3-8: Cảm biến vị trí trục cam Hình 3-9: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam CHƯƠNG 1: Khái quát hệ thống phân phối khí 1.1 Mục đích: Thực nhiêm vụ điển khiển q trình trao đổi khí xilanh động cơ: đẩy khí thải khỏi xilanh nạp đầy hỗn hợp khí khơng khí vào xilanh động cơ, để động hoạt động liên tục 1.2 Yêu cầu: Cơ cấu phối khí phải đảm bảo yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí nạp đầy thải Đóng mở suppap quy luật thời gian quy định Độ mở lớn để dịng khí dễ dàng lưu thơng Đóng suppap phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, cháy khơng bị lọt khí Ít mịn va đập, mịn điều kiện nhiệt độ cao Dễ dàng điều chỉnh, thay thế, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp 1.3 Phân loại: Cơ cấu phân phối khí dùng suppap: Là loại cấu sử dụng rộng rãi động kỳ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh làm việc xác hiệu quả, mang lại hiệu suất cao Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cấu có nhiều ưu điểm tiết diện lưu thơng lớn, dễ làm mát, tiếng ồn Trong số động hai kỳ nạp thải khí lỗ (quét vòng), piston chúng làm nhiệm vụ van trượt, đóng mở lỗ thải lỗ nạp Loại dùng động khơng có cấu dẫn động van trượt riêng nên dùng cấu khuỷu trục – truyền dẫn động piston Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng van trượt để nạp xuppap để thải khí 1.4 Hệ thống phân phối khí động kỳ Trên động bốn kỳ việc thải khí thải nạp đầy mơi chất thực cấu cam - xupap, cấu cam - xupap sử dụng đa dạng Tùy theo cách bố trí xuppap trục cam, người ta chia cấu phân phối khí động bốn kỳ thành nhiều loại khác cấu phối khí dùng xupap treo, cấu phối khí dùng xupap đặt… 1.4.1 Các phương án bố trí supáp dẫn động supáp: 1.4.1.1 Phương án bố trí xupap * Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt: Suppap lắp bên thân máy, phía trục cam trục cam dẫn động xupap thông qua đội Xupap nạp xupap thải xilanh bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ bố trí theo cặp Hình 1-1: Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt – Ống dẫn hướng suppap; – Lò xo; – Đĩa lị xo; –Móng ngựa; – suppap; – Đòn bẩy; – Đũa đẩy; – Đế suppap; – Con đội; 10 - Trục cam; Ưu điểm: Giảm chiều cao động Kết cấu nắp máy đơn giản dẫn động xupap dễ dàng Khuyết điểm: Buồng cháy không gọn, Việc đúc gia công phức tạp thân máy, đường thải, Diện tích chuyền nhiệt lớn nên tính kinh tế cảu động ( tiêu hao nhiên liệu, giảm hệ số nạp ) + Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo: xupap đặt nắp máy trục cam dẫn động thơng qua đội, đũa đẩy, địn bẩy trục cam dẫn động trực tiếp xupap Ưu điểm: Tạo buồng cháy gọn, Diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ giảm tổn thất nhiệt Tăng ty số nến Đường nạp, thải bố trí nắp xilanh nên có điều kiện thiết kế để dịng khí lưu thơng hơn, làm cho sức cản khơng khí nhỏ nên tang hệ số nạp từ 5-7% Khuyết điểm: Dẫn động xupap phức tạp Làm tăng chiều cao động cơ, kết cấu nắp xilanh phức tạp, khó đúc gia cơng 1.4.1.2 Phương pháp dẫn động xupap Để dẫn động xupap, trục cam bố trí nắp máy hoặt hộp trục khủy, để dẫn động trực tiếp dẫn động qua địn bẫy Trường hợp trục cam bố trí hộp trục khuỷu thân máy, xupap dẫn động gián tiếp qua đội, đũa đẩy, đòn bẫy… Hình 1-2 Cơ cấu phân phối khí dùng suppap treo – Ống dẫn hướng xupap; – Lò xo; – Đĩa lị xo; –Móng ngựa; – suppap; – Đòn bẩy; – Đũa đẩy; – Đế xupap; – Con đội; 10 - Trục cam; Khi bố trí xupap treo thành hai hàng, dẫn động xupap phức tạp Có thể sử dụng phương án dẫn động xupap dùng trục cam dẫn động gián tiếp qua địn bẩy, dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp Hình 1-3 Các phương án dẫn động xupap a)– Các xupap đặt xen kẽ nắp xilanh; b) – xupap dẫn động trực tiếp; c) – xupap dẫn động thơng qua địn bẫy Trong số động xăng, xupap có bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupap nạp đặt thân máy xupap thải lắp chéo nắp xilanh Khi bố trí kết cấu cấu phân phối khí phức tạp tăng tiết diện lưu thơng nhiều tăng khả cường hóa động Kết cấu thường dùng loại động xăng tốc độ cao Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm hai phương án bố trí xupap đặt treo thấy rằng: Động diezel dùng xupap treo, tạo đượccao động xăng dùng xupap treo, hay đặt ngày thường dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo Động sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao Dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo làm cho kết cấu quy lát phức tạp dẫn động phức tạp đạt hiệu phân phối khí tốt Hệ thống phân phối khí xupap treo chiếm ưu tuyệt đối động kỳ 1.4.1.3 Phương án bố trí trục cam dẫn động trục cam: Trục cam đặt hộp trục khuỷu hay nắp máy: Loại trục cam đặt hộp trục khuỷu dẫn động bánh cam Nếu khoảng cách trục cam với trục khuỷu nhỏ thường dùng cặp bánh Nếu khoảng cách trục lớn, phải dùng thêm bánh trung gian dùng xích Loại trục cam đặt nắp máy Dẫn động trục cam dùng trục trung gian dẫn động bánh dùng xích Khi dùng hệ thống bánh cần có ổ chắn dọc trục để chịu lực chiều trục khống chế độ rơ dọc trục Khi trục cam dẫn động trực tiếp xupap, trục cam dẫn động qua ống trượt, trục cam dẫn động qua đòn quay Phương án dẫn động bánh có ưu điểm lớn kết cấu đơn giản, cặp bánh phân phối khí thường dùng bánh nghiêng nên ăn khớp êm bền Truyền động xích có nhiều ưu điểm gọn nhẹ, dẫn động trục cam khoảng cách lớn Khi xích bị mịn gây nên tiếng ồn làm sai lệch pha phân phối Hình 1-4 Các phương án dẫn động trục cam a, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh côn; b) – Dẫn động trục cam dùng bánh trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích 1.5 Các chi tiết, cụm chi tiết cấu phân phối khí: 1.5.1 Trục cam: Nhiệm vụ trục cam dẫn động điều khiển việc đóng mở xupap hút thải theo chu kì hoạt động động 10 Khi tốc độ động nhỏ 4.600 (vịng/phút) - Van biến thiên đường nạp đóng Áp suất chân không cổ nạp dùng để điều khiển thông qua hoạt động van điện từ để đóng van biến thiên đường nạp Ở điều kiện này, khoảng tác động đường nạp từ xupáp hút đến buồng tích áp Lúc đường ống nạp dài ra, với tác dụng lực quán tính khí nạp, lượng khơng khí nạp tăng lên, mơ-men xoắn động tăng lên vòng quay từ thấp đến trung bình Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tốc độ động nhỏ – Buồng tích áp; – Van biến thiên đường nạp đóng Khi tốc độ động 4.600 (vịng/phút) cao - Van biến thiên đường nạp mở Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động đường nạp từ xupap nạp đến buồng tích áp Lực quán tính khí nạp đạt tốc độ động cao nên cổ nạp ngắn lại làm tăng lượng khí nạp vào xilanh mơ-men xoắn động tăng lên theo tốc độ cao * Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống xốy lốc khí nạp: Chức van xốy lốc khí nạp làm giảm phát xạ nhiễm khí xả lúc động cịn nguội Khi động cịn nguội, van xốy lốc khí nạp đóng lại làm hẹp miệng cửa nạp để tăng tốc độ dịng khí nạp Làm cho hồ trộn hỗn hợp khí-nhiên liệu tốt Ngồi ra, cịn tạo lực xoáy lốc bên buồng đốt để làm tơi hỗn hợp khí nhiên liệu Điều làm giảm phát xạ nhiễm khí xả 23 Hình 2-7: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xốy lốc khí nạp - Dịng khí bị xốy; – Van xốy lốc khí nạp; – Buồng đốt 2.3 Đặc điểm hệ thống thải động G4KA: Hệ thống thải động có nhiệm vụ thải khí cháy ngồi qua nạp đầy môi chất vào xilanh động Bên cạnh hệ thống xả động cần đảm bảo cho việc khí xả ngồi mơi trường gây nhiễm mơi trường Thỏa mãn điều kiện này, kết cấu chi tiết cấu phân phối khí cần phải phù hợp Vì phân tích hệ thống phối khí cần phân tích hệ thống xả động Sản vật cháy chứa đầy thể tích buồng cháy với áp suất pr > pthải (áp suất khí đường thải) tạo chênh áp Độ chênh áp phụ thuộc vào hệ số cản, tốc độ dịng khí qua xupap thải phụ thuộc vào trở lực thân đường thải Xupap thải thường đóng sau điểm chết nhằm làm tăng thêm giá trị “tiết diện thời gian” mở cửa thải đồng thời để tận dụng độ chênh áp pr áp suất đường thải với quán tính dịng khí thải tiếp tục thải khí sót ngồi làm tăng hiệu cho động Ngồi hệ thống phải đảm bảo cho khí thải mơi trường bên ngồi gây nhiễm môi trường, giảm tiếng ồn 24 CHƯƠNG 3: Hệ thống điều khiển phân phối khí thơng minh CVVT (ContinuouslyVarible Valve timing) 3.1 Giới Thiệu chung hệ thơng phối khí động G4KA: Hệ thống phân phối khí động G4KA dùng xupap treo Gồm trục cam dẫn động trực tiếp xupap (cam nạp cam thải) Trục cam dẫn động xupáp đặt nắp máy Ở đầu trục cam lắp bánh xích dẫn động Các bánh xích trục cam dẫn động xích Để thuận tiện cho việc căng xích, hệ thống phân phối khí động lắp tự động căng xích thủy lực Mỗi xilanh động bố trí bốn xupáp đỉnh buồng đốt (2 xupap nạp xupap thải) Các xupáp khác tên đặt nghiêng góc chúng 390 Các đường ống nạp thải động bố trí sang bên động Để cấu phân phối khí làm việc đạt hiệu suất cao dãi tốc độ Ở đầu trục cam nạp lắp thêm phận xoay cam nhằm đáp ứng pha phân phối xupap phù hợp với tốc độ hoạt động 3.1.1 Cơ cấu dẫn động trục cam: Hình 3-1: Hệ thống dẫn động trục cam – Lò xo vấu hãm; - Vấu hãm;3 – Piston; – Lò xo; – Van bi; – Đĩa xích dẫn động trục cam nạp; – Đĩa xích dẫn động trục cam thải; - Bộ xích; – Đĩa xích chủ động ;10 – Đĩa xích chủ động dẫn động bơm ; 11 –xích dẫn động; 12 cần căng xích Trong động G4KA trục cam bố trí phía nắp xi lanh dây xích dùng để dẫn động trục cam thường loại xích cao tốc làm thép hợp kim có sức bền cao chuyển động gây tiếng động mức thấp Khi xích ăn khớp dễ bị rung 25 động sau thời gian sử dụng xích thường bị rão gây tiếng ồn sai lệch pha phân phối khí phải tăng cường sức bền cho sên cam để làm việc đạt hiệu qủa tốt Dùng hệ thống điều tiết thời điểm mở xupáp lúc cho momen đạt giá trị nhỏ tốc độ trung bình hiệu suất nhiên liệu tăng lên Bánh dẫn động xích lắp đầu trục khuỷu Phía đầu trục khuỷu có biên độ dao động xoắn lớn lắp theo kiểu làm cho hệ thống phân phối khí chịu dao dộng xoắn làm sai lệch pha phân phối chịu tải trọng phụ dao động gây nên Ngồi trục cam bị ảnh hưởng dao động xoắn góc phun sớm góc đánh lửa sớm bị ảnh hưởng Tuy lắp bánh đuôi trục khuỷu làm cho kết cấu dẫn động trở nên phức tạp * Nguyên lý làm việc căng xích: Khi động bắt đầu hoạt động, xích dẫn động làm việc căng theo Trong trình hoạt động lâu dài mắt xích bị mịn làm cho độ chùng xích tăng lên vượt giới hạn cho phép Khi xích chùng đến giới hạn dầu có áp suất cao đưa vào qua van bi Dưới áp lực dầu, piston bị ép phía bên trái đẩy dẫn hướng xích theo xích căng Trên piston có khía rãnh, khía rãnh ăn khớp với rãnh chốt hãm Nhờ piston giữ lại vị trí có độ chùng cho phép áp lực dầu khơng cịn tác dụng Muốn cho piston trở lại vị trí ban đầu ta nới lỏng chốt hãm cho piston trượt rãnh chốt hãm nhờ vào lực lị xo 3.1.2 Sơ đồ bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí: Cơ cấu phân phối khí động dùng xupap treo Với kiểu bố trí làm cho buồng cháy động gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ nên giảm tổn thất nhiệt Khả chống kích nổ cải thiện nhiều Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo làm cho đường thải đường nạp làm cho sức cản khí động giảm nhỏ Mỗi xilanh động bố trí xupap (2 hút, xả) làm tăng diện tích tiết diện lưu thơng giảm đường kính nấm xupap, khiến cho xupap khơng bị q nóng tăng sức bền Các xupap bố trí thành dãy (một dãy xupap nạp dãy xupap thải) Các đường ống nạp ống thải bố trí hai phía Theo cách bố trí động xupap đặt nghiêng góc 19,50 so với đường tâm xilanh dễ dàng bố trí đường thải đường nạp nắp xilanh Tuy nhiên phương án lại làm cho việc dẫn động xupap trở nên phức tạp nhiều Để khắc phục nhược điểm động G4KA dùng hai trục cam (cam nạp cam thải) để dẫn động trực tiếp xupap * Nguyên lý làm việc: Nguyên lý làm việc cấu phân phối khí chia làm hai q trình sau: Quá trình vấu cam đẩy mở xupap q trình lị xo giãn đóng kín xupap 26 Hình 3-2: Sơ đồ bố trí xupáp – Ống dẫn hướng; – Lò xo; – Đĩa chặn lò xo; – Con đội; Xupáp; – Trục cam; – Bu lông cố định bánh cam; – Cánh xoay; – Đĩa xích dẫn động trục cam; 10 – Xích dẫn động trục cam; 11 – Xéc măng; 12 – Piston; 13 – Đế xupáp; 14 – Vấu cam nạp; 15 – Đế chặn lò xo dưới; 16 – Đường ống nạp; 17 – Đường ống thải; 18 – Vấu cam thải ; 19 - Nắp cổ trục cam Q trình vấu cam đóng mở xupap: Động làm việc làm trục khuỷu quay làm cho đĩa xích dẫn động cấu phân phối khí lắp đầu trục khuỷu thong qua xích dẫn động trung gian (10) làm cho đĩa xích (9) lắp đầu trục cam làm cho trục cam đống mở xupáp quay theo Vấu cam tiếp xúc với đội (4) ép lò xo (2) nén lại đòng thời xupap chuyển xuống mở cửa nạp nạp môi chất vào buồng đốt Cửa thải thực q trình thải khí cháy ngồi mơi trường Q trình lị xo giãn đóng kín xupap: Khí trục cam quay dẫn tới vấu cam di chuyển khí đỉnh vấu cam vượt qua đường tâm đội lúc đội (4) với móng hãm đẩy xupap tịnh tiến ban đầu thực trình đóng kin xupap Như thực chu kỳ liên tục 3.2 Đặc điểm , cấu tạo hệ thống thay đổi góc phân phối khí: Hệ thống làm thay đổi góc phân phối khí phù hợp q trình làm việc đọng cho phù hợp với điều kiện làm việc động Hệ thống sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển van điện từ để xoay trục cam nạp thay đổi thời điểm phối khí để đạt 27 thời điểm phối khí tối ưu cải thiện động để giảm bớt tiêu hao nhiên liệu Hệ thống xoay trục cam góc 400 tính theo góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho chế độ hoạt động động dựa vào tín hiệu nhận từ cảm biến điều khiển ECU động Do hệ thống đánh giá cao cải thiện q trình nạp thải, tăng cơng suất động cơ, tăng tính kinh tế giảm ô nhiễm môi trường * Cấu tạo: Cấu tạo hệ thống gồm: Bộ điều khiển (CVVT), ECU động cơ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam Trong hai phận quan trọng hệ thống van điều khiển phối khí (OCV) điều khiển Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CVVT - Bộ điều khiển CVVT; - Trục cam nạp; - Bộ cảm ứng góc cam; - Trục cam thải; - Trục khuỷu; - Đường truyền tín hiệu; 7- Bộ cảm ứng góc quay trục khuỷu; - Đường dầu Bộ điều khiển CVVT: Điều khiển thời điểm đóng mở xupáp theo chế độ tải tốc độ động ECU: Nhận tín hiệu từ cảm ứng, xử lý tín hiệu truyền tín hiệu van điều chỉnh dầu OCV OCV: nhiệm vụ nhận tín hiệu từ ECU thực theo tín hiệu nhận để bơm dầu vào điều khiển CVVT 28 Bộ phận chấp hành hệ thống dùng để điều khiển xoay trục cam nạp, với áp suất dầu dùng làm xoay điều khiển xác định thời điểm mở sớm mở muộn xupáp, van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường dầu * Nguyên lý điều khiển điện tử: Hình 3-4: Sơ đồ điều khiển điện tử ECU động tính tốn thời điểm phối khí tối ưu dựa tín hiệu từ cảm biến, sau so sánh với thời điểm phối khí thực tế (nhận biết từ tín hiệu cảm biến CVVT) điều khiển van dầu làm xoay trục cam góc cần điều chỉnh Cảm biến vị trí trục khuỷu cảm biến vị trí trục cam làm nhiệm vụ nhận biết thời điểm phối khí thực tế động nhờ ECU động Ngồi cảm biến vị trí trục khuỷu cịn nhận biết tốc độ động Cảm biến vị trí bướm ga cảm biến vị trí lưu lượng khí nạp cho biết tải động hoạt động, tín hiệu nhận từ cảm biến đưa ECU động để xử lý Bộ xử lý ECU động nhận tín hiệu cảm biến xử lý để đưa tín hiệu điều khiển để điều khiển van phối khí đóng mở phù hợp với chế độ làm việc động 3.2.1 Bộ điều khiển hệ thống: Bộ điều khiển gắn trục cam nạp làm nhiệm vụ quay trục cam nạp theo điều khiển ECU động Bộ điều khiển bao gồm vỏ dẫn động xích cam cánh quay gắn cố định trục cam nạp bulông chốt định vị Trong cánh quay có đường dẫn dầu thông với trục cam để dẫn dầu vào khoang bên điều khiển Lúc động làm việc khoảng 40 ± 20 ứng với góc quay trục cam 200 ± 10 Do áp suất dầu phải tăng lên khoảng ÷ 1000 (KPa), gửi từ phía làm sớm hay phía làm muộn trục cam nạp xoay cánh gạt điều khiển hệ thống theo hướng tương ứng để thay đổi thời điểm phối khí xupap 29 Hình 3-5: Cấu tạo điều khiển – Trục cam; – Đĩa trục cam; – Cánh quạt của CVVT; - Chốt khoá; - Vỏ điều khiển; – Bulông đầu trục cam; - Đệm lót; – Bulơng bắt vào vỏ trục cam; - Phớt chắn dầu Quá trình làm việc nhiệt độ dầu tăng lên không hoạt động nước nhiệt độ giảm xuống 00C nhiệt thay đổi khoảng từ - 400C ÷ +1300C ngồi cánh quay cịn có lắp chốt khố để cố định cánh quay với đĩa xích động chưa làm việc Khi động ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn để trì khả khởi động Khi động làm việc với tốc độ động dao động khoảng 650 ÷ 6000 (v/p), trục cam nạp mở sớm phù hợp chế độ Khi áp suất dầu không đến điều khiển hệ thống sau động khởi động, chốt khoá hãm cấu hoạt động điều khiển hệ thống xoay cam nạp để tránh tiếng gõ 3.2.2 Van điều khiển phối khí: Khi nhận tín hiệu từ ECU động qua khớp nối điều khiển van điện từ đóng mở đường đến điều khiển phía mở sớm hay muộn tuỳ theo tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào chế độ làm việc động Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến điều khiển tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động Bộ điều khiển quay trục cam nạp tương ứng với vị trí đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn trì thời điểm phối khí ECU động tính tốn thời điểm đóng mở xupáp tối ưu điều kiện hoạt động khác theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van phối khí trục cam Hơn nữa, ECU dùng tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu để tính tốn thời điểm phối khí thực tế thực điều khiển phản hồi để đạt thời điểm phối khí chuẩn 30 Khi nhận tín hiệu từ ECU động qua khớp nối điều khiển van điện từ đóng mở đường đến điều khiển phía mở sớm hay muộn tuỳ theo tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào chế độ làm việc động Hình 3-6: Cấu tạo van điều khiển phối khí (OCV) - Vỏ van ; - Lò xo ; - Đường dầu về; - Đường dầu đi; - Phớt chắn dầu; - Cuộn dây điện từ; – Piston; – Dắt cắm; – Đến điều khiển (phía mở muộn); 10 – Đến điều khiển (phía mở sớm) 3.2.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống xoay trục cam nạp: * Nguyên lý làm việc điều khiển chế độ xupap mở muộn nhất: Bộ điều khiển chế độ mở muộn ứng với trường hợp động chế độ khởi động, động dừng, động chạy chế độ không tải động chạy chế độ nhiệt độ thấp Các chế độ yêu cầu yêu cầu hỗn hợp phải đậm để động dễ khởi động, chạy không tải ổn định hơn… Đồng thời chế độ bướm ga thường mở nhỏ nên độ chân không trước xupáp nạp thấp Do độ chênh áp áp suất trước sau xupap nạp nhỏ khí nạp khó vào xilanh Hệ số khí sót xilanh chế độ lớn có xu thuế quay lại đường nạp Để giảm lượng khí sót cần phải mở trể xupáp nạp Khi áp suất khí sót đủ nhỏ độ chênh áp áp suất trước sau xupáp nạp đủ lớn, lúc việc mở xupap nạp phù hợp để khí nạp nạp đầy vào xilanh Lúc van điều khiển chỉnh vị trí xoay trễ tần số tín hiệu trễ từ điều khiển điện tử ECU, áp suất dầu tương ứng ép vào buồng cánh gạt phía mở trễ để làm quay trục cam theo hướng điều chỉnh trễ Bộ điều khiển giữ chế độ muộn nhờ chốt hãm cánh quay lắp chặt với trục cam Trong truờng hợp đường dầu phía muộn thơng với cate làm áp suất giảm, đường dầu phía sớm bơm dầu vào Do điều khiển giữ chế độ mở muộn 31 Tóm lại chế độ thời điểm phối khí trục cam nạp cần trễ lại độ trùng lặp phối khí giảm để làm giảm hệ số nạp lượng khí sót chạy lại đường nạp, trường hợp ta cần phun vào đường nạp lượng nhiên liệu đảm bảo hỗn hợp đậm Vì làm cho động hoạt động chế độ ổn định hơn, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu khởi động Hình 3-7: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ muộn - Vỏ van ; - Lò xo ; - Đường dầu về; - Đường dầu đi;5- Phớt chắn dầu; - Cuộn dây điện từ; – Piston; – Dắt cắm; - Đường dầu ; 10 – Đường dầu về.; 11 – Trục cam; 12 – Đĩa điều khiển; 13 – Cánh quạt CVVT; 14 – Chốt chặn; 15– Vỏ diều khiển; 16 – Bulông đầu trục cam; 17 - Phớt chắn dầu * Nguyên lý làm việc điều khiển chế độ giữ: Khi tăng tốc độ tải ECU động điều khiển van cung cấp dầu vào điều khiển quay trục cam phía xupap nạp mở sớm dần lên phù hợp với chế độ hoạt động động Lúc góc trùng điệp tăng lên để tăng lượng hồi lưu khí xả để giảm nồng độ khí thải độc hại cải thiện tính kinh tế nhiên liệu, đồng thời xupap nạp đóng sớm để tránh cho hỗn hợp khí nhiên liệu quay lại đường nạp để tăng hệ số nạp Khi tăng tốc, tải đến mức u cầu hỗn hợp nhạt dần để đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu Do đó, ECU động điều khiển van cung cấp dầu cho điều khiển phối khí quay trục cam thời điểm tính tốn ECU Lúc van điều khiển dịch sang trái dầu vào đường mở muộn với áp suất cao đẩy chốt hãm thắng lực lị xo mở khố chốt hãm Mặt khác, dầu vào khoang mở sớm đẩy cánh quay lắp chặt với trục cam ngược chiều kim đồng hồ làm xupap nạp mở sớm lên Đồng thời, dầu đường dầu thông với khoang mở muộn cate Đến thời điểm cam nạp quay góc mà ECU tính tốn với chế độ làm việc động thời điểm nhờ tín hiệu phản hồi từ cảm biến trục khuỷu Lúc ECU động điều khiển van phân phối khí đóng đường dầu thông với cate không cho dầu vào điều khiển hệ thống Khi 32 điều khiển trạng thái giữ Nếu có thay đổi tải hay tốc độ động ECU điều khiển lại trạng thái giữ cho phù hợp với chế độ làm việc động * Nguyên lý làm việc điều khiển chế xupáp nạp mở sớm nhất: Trường hợp ứng với động hoạt động tốc độ thấp đến trung bình tải nặng Động thường xuyên hoạt động dãy tốc độ Khi tăng tải trọng độ mở bướm ga lớn làm cho sức cản dịng khí giảm nên độ giảm áp đường nạp nhỏ làm cho áp suất trước xupap nạp cao Do thời điểm phối khí phải sớm lên sớm trường hợp 100% tải để tận dụng dịng khí nạp vào xilanh áp suất xilanh nhỏ áp suất trước xupap nạp Hơn xupáp nạp mở sớm để tăng lượng hồi lưu khí xả nội để giảm tổn thất khí động cải thiện tính kinh tế nhiên liệu giảm nồng độ khí thải độc hại Ngồi ra, lúc xupap nạp đóng sớm để giảm tượng hỗn hợp khí quay ngược lại đường nạp Để điều khiển ECU động nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục cam để nhận biết chế độ làm việc động Lúc ECU điều khiển van phối khí dịch sang trái, áp suất dầu tương ứng cấp vào buồng cánh gạt phía mở sớm để đẩy cánh quay phía mở sớm đồng thời mở thơng với cate đường dầu phía muộn Do cánh quay quay đến vị trí xupap mở sớm 3.2.4 Cảm biến vị trí trục cam: Hình 3-8: Cảm biến vị trí trục cam - Cuộn dây; - Thân cảm biến ; - Lớp cách điện; - Giắc cắm + Nguyên lý làm việc: Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam đĩa tín hiệu G có Khi trục cam quay, khe hở khơng khí vấu nhô trục cam cảm biến thay đổi Sự thay đổi khe hở tạo điện áp cuộn nhận tín hiệu gắn vào cảm biến này, sinh tín hiệu G Tín hiệu G truyền thông tin góc chuẩn trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết kì nén xy lanh để đánh lửa 33 phát góc quay trục khuỷu ECU động dùng thông tin để xác định thời gian phun thời điểm đánh lửa Hình 3-9: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam - Rơto tín hiệu ; - Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam 34 Chương 4:Kết Luận *Những hư hỏng phương pháp kiểm tra, sửa chữa chi tiết cấu phân phối khí 4.1 Những hư hỏng Hệ thống phân phối khí thông minh (CVVT) dẫn động từ trục cam đến xupap làm việc điều kiện chịu nhiệt độ cao, chịu lực ma sát lớn làm việc chịu nhiều va đập nên thường bị mòn Sự mài mòn chi tiết cấu dẫn đến tượng xupap đóng mở khơng yêu cầu, gây ảnh hưởng xấu đến trình làm việc động Khi làm việc hệ thống phân phối khí tiết cấu thường xảy hư hỏng sau: Xupap đế xupap chi tiết làm việc điều kiện khắc nghiệt vừa chịu lực ma sát lại vừa chịu va đập Thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao đặt biệt xupap thải Do bề mặt làm việc xupap đế xupap bị mòn mà bị cháy rỗ dẫn đến đóng khơng kín gây lọt khí làm giảm cơng suất, tăng lượng tiêu hao nhiên liệu động Ống dẫn hướng xupáp mòn nhiều gây va đập xupap làm tăng mài mòn thân xupap đồng thời gây lọt dầu vào xilanh động làm tang tiêu hao dầu bôi trơn kết muội than buồng đốt Các chi tiết dẫn động xupap đòn bấy, lăn, lò xo chi tiết lắp ghép chúng bị mòn biến dạng ảnh hưởng đến làm việc xupap Đối với trục cam vấu cam phân phối khí ln tiếp xúc tỳ vào đế đội nên bị mòn nhiều bị biến dạng ma sát Nếu vấu cam bị mịn nhiều làm giảm hành trình đội làm giảm độ mở xupap Con đội bị mòn nhiều phần thân đáy: Nếu bôi trơn cưỡng khe hở phần thân phần dẫn hướng làm giảm áp lực dầu bơi trơn Nếu đội khí mài mòn bề mặt tiếp xúc làm giảm khe hở miệng xupáp Bộ phận dẫn động trục cam: Các gân bánh răng, bánh xích, bi dây đai bị mài mịn làm sai lệch pha phân phối khí động tức thời điểm đóng mở xupap không yêu cầu đồng thời gây nên tiếng ồn gõ trình làm việc 4.2 Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết Khi tháo rửa sạch, chi tiết kiểm tra, phân loại để xác định phương án xử lý Các chi tiết phân làm nhóm: Các chi tiết dùng lại sữa chữa, chi tiết cần phục hồi, sữa chữa chi tiết hư hỏng bỏ 35 Việc kiểm tra phân loại chi tiết bao gồm công việc đo đạc, quan sát, kiểm tra chi tiết so sánh kết đo với tiêu chuẩn kĩ thuật kiểm tra để định phương án xử lý Việc kiểm tra chi tiết cần phải vào đặc điểm kết cấu, điều kiện làm việc tiêu chuẩn kỹ thuật chi tiết Việc kiểm tra thực quan sát dùng dụng cụ đo phải tiến hành theo quy trình định Đối với chi tiết cần có phương án kiểm tra định Kiểm tra chi tiết dạng trục: bao gồm trục khuỷu, trục cam động Hư hỏng thường gặp chi tiết mòn cổ trục, cổ biên, mòn rảnh then, cong xoắn trục Công việc kiểm tra chi tiết địi hỏi phải có dụng cụ chuyên dùng, phù hợp với hư hỏng chi tiết Kiểm tra kích thướt lỗ: Kiểm tra kích thướt xilanh, bạc cam bạc lót cổ trục Chủ yếu việc kiểm tra xác định đường kính lớn nhất, nhỏ trung bình, độ van, độ côn Dụng cụ để kiểm tra chi tiết dụng cụ đo lỗ, phổ biến loại panme đo lỗ, đồng hồ đo lỗ đồng hồ so Kiểm tra chi tiết tỉnh: Hư hỏng thường gặp chi tiết nứt vỡ, biến dạng gối đỡ trục cam, khuỷu đường tâm ổ đỡ không trùng nhau, tâm xilanh khơng thẳng góc với tâm trục khuỷu Công việc kiểm tra hư hỏng chi tiết phải sử dụng đồng so bàn máp, bàn rà Kiểm tra vòng bi, bánh răng:Đối với chi tiết không sữa chữa mà chỉkiểm tra, quan sát để phát hư hỏng nứt, vỡ, tróc rỗ, xướt bề mặtđường lăn Để đánh giá xác vịng bi phải đo độ rơ dọc trục độ rơ hướng kính so với tiêu chuẩn cho để định việc tái sử dụng hay thay Dụng cụ để kiểm tra vòng bi chủ yếu đồng hồ so bàn máp kết hợp với giá đỡ Kiểm tra bánh răng: Đối với bánh không sửa chữa mà thay hư hỏng Các hư hỏng thường gặp bánh mài mịn, nứt vỡ, tróc rỗ mòn rảnh then 36 Tài liệu tham khảo Giáo trình động đốt Trường ĐH Cơng Nghệ TP.HCM- Biên Soạn: ThS Nguyễn Văn Bản Tài liệu Hệ thống điều khiển phân phối khí thơng minh CVVT (ContinuouslyVarible Valve timing) 37