Báo cáo chuyên đề hệ thống vtec, i vtec trong động cơ hãng honda

  TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG VTEC, i-VTEC TRONG ĐỘNG CƠ HÃNG HONDA SVTH: NGUYỄN MINH TÂM MSSV: 20845141 SVTH: PHẠM DUY MSSV: 20845126 SVTH: NGUYỄN HUỲNH TRUNG TÍN MSSV: 20645002 Biên Hịa, ngày 13 tháng 11 năm 2022   LỜI NĨI ĐẦU Trong ngành công nghiệp ô tô nước ta nói riêng tồn giới nói chung Mục tiêu phát triển sản xuất xe có cơng suất ưu việt, vượt trội, mạnh mẽ, đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng giá thành tương đối phù hợp với người sử dụng Từ có nhiều hãng xe phát triển cho đời dịng xe có cơng suất cao, tiện nghi, body đẹp, đại,…  Nhưng bên cạnh việc sản xuất, lắp ráp xe phục vụ cho nhu cầu người việc bảo vệ môi trường ưu tiên hàng đầu Hướng tới xe không gây phát thải cho môi trường Đồng thời hãng xe nghiên cứu phát triển hệ thống để giảm phát thải xe vận hành hệ thống tuần hồn khí xả (EGR), hệ thống trục cam biến thiên (VVT-i), cơng nghệ xử lí khí xả (SCR),… Cũng điều mà hãng xe HONDA nghiên cứu thiết kế, lắp đặt hệ thống VTEC, i-VTEC động xe Điều giúp cho xe hoạt động có hiệu suất cao hơn, tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời giảm phát thải lượng nhiên liệu trình sinh cơng Và hệ thống trình bày chuyên đề   NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN   MỤC LỤC I LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG VTEC: II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VTEC: III NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG IV CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG VTEC .8 V NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 15 VI CẤU TẠO HỆ THỐNG I-VTEC: 18 TỔNG QUAN .22 HỆ THỐNG I-VTEC (VTC) .24 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I-VTEC (VTC): 28 HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ CHẤP HÀNH .29 VI HÌNH ẢNH THỰC TẾ MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG: 33 Hình Hộp điều khiển hệ thống VTEC 33 Hình Hộp điều khiển hệ thống VTEC 34 Hình Trục cam hệ thống VTEC 35 Hình Con đội hệ thống VTEC 36 Hình Van solenoid hệ thống VTEC 37 Hình Trục cam hệ thống I-VTEC 38 Hình Hệ thống I-VTEC .38   I LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG VTEC:   Vào năm đầu thập niên 1980, thị trường môtô bắt đầu đặt yêu cầu động môtô thể thao công suất lớn Honda cố gắng nghiên cứu loại động vừa tạo cơng suất lớn, vừa có khả dẫn động tồn dải vịng tua Với mục tiêu này, nhóm kỹ sư Honda cố gắng tập trung phát triển loại động cơng suất 200 mã lực/1 lít có độ nghỉ ổn định Trong q trình nghiên cứu, họ phát rằng, để chế tạo động vậy, họ phải tìm phương pháp để chống lại việc ngăn cản dịng khơng khí vào từ vịng tua thấp đến vịng tua trung bình Và vấn đề giải nhờ Hệ thống dừng van REV (Revolution-modulated valve control) Hệ thống cưỡng chế van dừng lại, cần, để tối ưu hóa dịng khơng khí, đạt độ nghỉ ổn định, giúp động hoạt động êm dù vận tốc thấp hay vận tốc trung bình Chiếc mơtơ trang bị hệ thống REV CBR400F sản xuất năm 1983 Từ hệ thống REV sử dụng cho động môtô, Honda tiếp tục  phát triển hệ thống VTEC dành cho ôtô Hệ thống VTEC gồm thiết bị điều khiển thời gian mở van hai chế độ trục cam: cam thiết kế để động hoạt động tốt vòng tua thấp cam khác đảm nhiệm vai trò vòng tua cao Chiếc ôtô Honda trang bị hệ thống VTEC JDM-spec Integra sản xuất năm 1989 Civic CRX SiR sử dụng động cơ  B16A DOHC 160 mã lực Năm 1991, hệ thống vào thị trường Mỹ thiết kế cho siêu xe thể thao Acura NSX sử dụng cụm động DOHC VTEC V6 công suất 270 mã lực 7.100 vòng/phút     Ban đầu, VTEC thiết kế cho động trục cam kép DOHC Hệ thống có nhiệm vụ chuyển đổi trạng thái tiết kiệm nhiên liệu sang trạng thái hoạt động động Khi động hoạt động vận tốc thấp, thời gian mở van ngắn chế độ cam thiết kế cho vòng tua thấp sử dụng để giảm mức tiêu hao nhiên liệu tăng khả cháy nhiên liệu Mặt khác, động cơ  cần nhiều lượng để hoạt động vận tốc cao, hệ thống VTEC tăng thời gian mở van chế độ cam thiết kế cho vòng tua cao sử dụng cho  phép khoảng mở van rộng thời gian mở van lâu Việc chuyển từ cam thiết kế cho vòng tua thấp để giảm tiêu hao nhiên liệu sang cam thiết kế cho vòng tua cao để tăng công suất thực thông qua chốt khóa nối hai vấu cam độc lập tốc độ động định Dựa vào đặc điểm động cơ, hệ thống nâng dải vòng tua động giảm dải vòng tua động để tăng mô men xoắn tiết kiệm nhiên liệu Ở kỳ trở lại, động chuyển từ cam thiết kế cho vòng tua thấp sang cam thiết kế cho vịng tua cao, chốt khóa thụt vào tốc độ động thấp so với khởi động để tránh tượng động chuyển động xung quanh đường biên hoạt động hệ thống VTEC Hệ thống VTEC hoạt động giống thiết bị nén hay tuốc bin tăng áp cách tạo khả cao hiệu suất tiếp nhiên liệu hiệu để tạo công suất lớn Trong năm qua, Honda phát triển vài hệ thống dựa VTEC, thay đổi chút hệ thống van để phù hợp với công suất động khác yêu cầu khác lượng tiêu thụ nhiên liệu VTEC áp dụng cho động trục cam đơn SOHC Tuy nhiên, động sử dụng SOHC hiệu hệ thống VTEC áp dụng van nạp có trục cam điều khiển độ nâng van xả van nạp Do đó,   có cải biến, động SOHC tận dụng ưu điểm hệ thống VTEC van xả van nạp II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VTEC:  Ngành công nghiệp ô tô ngày phải đối mặt với thử thách quan trọng chưa có việc sản xuất loại động giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu ô nhiễm mang lại công suất cao Hệ thống điều khiển điện tử thời điểm đóng mở độ nâng xupap biến thiên (VTEC) Honda công nghệ đáp ứng nhu cầu mâu thuẫn Hệ thống điều khiển van biến thiên (VTEC) có đặc trưng kỹ thuật mà thay đổi thời gian mở van độ nâng van phụ thuộc vào thông số tốc độ động Khả cho phép đặc tính cháy đáp ứng điều kiện hoạt động động cơ, vừa tiết kiệm nhiên liệu vừa đạt hiệu suất cao  Nói cách đơn giản, van động điều khiển số mấu cam với profin riêng biệt Tất cam lắp đặt trục cam, hệ thống điều khiển điện tử điều khiển hoạt động chúng dựa điều kiện hoạt động động cách dùng máy nén thủy lực Nhờ ta thu đặc điểm ưu việt động Vào thời điểm viết tài liệu xe Honda sử dụng loại hệ thống VTEC đây: - DOHC VTEC Ứng dụng cơng nghệ VTEC có trục cam tốc độ cao tốc độ thấp với profin khác nhau, áp dụng trục cam nạp trục cam xả tốc độ động thấp trung bình, van nạp van xả điều khiển cam tốc độ thấp Các cam tốc độ cao điều khiển van tốc độ động cao Sự phối hợp hoạt động cam cho phép động tạo momen lớn tốc độ vòng tua thấp cơng suất cao tốc độ vịng tua cao   - SOHC VTEC Các cam tốc độ cao tốc độ thấp với profin khác áp dụng động SOHC VTEC Cũng DOHC, cam tốc độ thấp điều khiển van tốc độ động thấp trung bình, cam tốc độ cao điều khiển tốc độ động cao – với SOHC điều áp dụng cho van nạp Kỹ thuật cho phép động có cơng suất cao tiết kiệm nhiên liệu - New VTEC  Như SOHC VTEC, cam tốc độ cao tốc độ thấp với profin khác áp dụng với trục cam nạp, cam tốc độ cao dùng tốc độ động vòng tua cao cam tốc độ thấp dùng tốc độ vịng tua thấp trung bình Trong áp dụng van nạp thứ cấp giữ cố định tốc độ xe thấp van nạp cung cấp khơng khí cho xilanh Kết hợp với tinh tế hình dáng buồng đốt đường dẫn, việc tạo vịng chuyển động xốy buồng đốt để làm cho cháy hiệu Động New VTEC tạo cơng suất momen lớn tiết kiệm nhiên liệu - VTEC giai đoạn Ba giai đoạn khác hệ thống VTEC tương ứng cho tốc độ thấp (1 van điều khiển cam tốc độ thấp), tốc độ trung bình (tất van điều khiển cam tốc độ cao) Sự thiết kế cho phép động sử dụng nhiên liệu hiệu tốc độ vòng tua thấp, tạo momen lớn tốc độ vịng tua trung bình, cơng suất cao tốc độ vòng tua cao - VTEC E Trục cam van nạp có tốc độ thấp trung bình với profin riêng  biệt Ở tốc độ vòng tua thấp, van thứ cấp điều khiển cam tốc độ thấp (mặc dù thực tế không chuyển động); Tất van điều khiển cam tốc độ trung bình tốc độ vịng tua trung bình Kết động tiêu thụ nhiên liệu cách hiệu đặc biệt trì khả điều khiển mức cao   - I –VTEC Mặc dù vận hành hệ thống guống thay đổi theo mục đích chúng – nghĩa , số phù hợp với kiểu lái động, kiểu lái thể thao số khác lại hỗ trợ tiết kiệm nhiên liệu Do đó, phận khác sử dụng hệ thống khác Sau giới thiệu tổng quan hệ thống VTEC sử dụng loại hệ thống III NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG Hệ thống VTEC áp dụng xupap hút động xupap xilanh Trong hệ thống VTEC, hai vấu cam có biên dạng cam khác – nghĩa dành cho vận hành tốc độ thấp vận hành tốc độ cao – cung cấp cho xupap hít Ở điều kiện định trước định hệ thống thủy lực điều khiển điện tử vận hành, làm thay đổi cam vận hành xupap Theo phương pháp này, hệ thống VTEC cung cấp độ nâng xupap thời điểm đóng mở xupap tối ưu tất phạm vi tốc độ, làm tăng tối đa hiệu suất đốt cháy Kết là, hệ thống VTEC giảm tiêu thụ nhiên liệu tăng công suất 10   a) Bộ chấp hành VTC (Chốt khoá) Bộ chấp hành VTC bao gồm chất khoá, buồng đánh lửa muộn một buồng đánh lửa sớm được phân chia bởi cảnh quạt LƯU Ý: Hình minh hoạ để giải thích cấu tạo của bộ chấp hành VTC không sử dụng để tháo rời hệ thống KHÔNG tháo rời chấp hành VTC b) VTC OCV VTC OCV lắp ngay bên dưới bánh điều phối điều khiển  bởi CM/PCM 26   Yêu cầu hoạt động tối thiểu VTC ECM/PCM tính tốn xác định tín hiệu được phát từ cảm biến sau sử dụng phản hồi để điều khiển VTC OCV Khi động khởi động áp suất dầu đạt mức định, đường dẫn nhỏ cổng muộn VTC OCV dẫn đến bộ chấp hành VTC đầy áp suất dầu, bộ chấp hành VTC hoạt động để nhả chốt khoá Chỉ sau động chạy lúc OCV mới bắt đầu hoạt động Việc kích hoạt OCV xác định từ hai điều kiện; nhiệt độ dầu động cơ phải -5 độ C (23 độ F) tốc độ động đạt số vòng/ phút định. Nhiệt độ dầu động ước tính từ ECT (nhiệt độ nước làm mát động cơ ) IAT (nhiệt độ khí nạp) Đồng thời, nếu phát 27    bất kỳ lỗi hệ thống i-VTEC, hoạt động VTC dừng chất khố cố định pha cam vị trí thời điểm muộn ECM/PCM xác định trạng thái hoạt động VTC bằng cách tính tín hiệu từ cảm biến IAT cảm biến ECT, sau ECM/PCM gửi tín hiệu đến VTC OCV, Cảm biến ECT ước tính nhiệt độ dầu động cơ  ECM/PCM đánh giá tình trạng động  bằng tín hiệu từ cảm biến CKP, cảm biến MAP, cảm biến TP cảm biến BARO, sau ECM/PCM tính góc pha cam đích ECM/PCM so sánh góc pha cam mục tiêu với góc pha cam thực tế tín hiệu phản hồi được phát từ cảm biến CMP cảm biến TDC, sau tinh gửi tín hiệu cơng suất đến VTC OCV 28   NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I-VTEC (VTC): Góc pha cam biến thiên (i-VTEC cò mổ) Hệ thống VTC thiết kế để hoạt động với trục cam nạp để thay đổi pha cam liên tục, Hệ thống hoạt động với hệ thống VTEC để tăng hiệu suất Cị mổ chính, phụ Thời điểm đóng mở xu-páp nạp điều chỉnh liên tục, sớm muộn để điều chỉnh theo tình trạng động khác Những sơ đồ hiển thị độ nâng xu páp độ chênh lệch thời điểm đóng mở xu-páp giai đoạn tốc độ thấp tốc độ cao VTC OCV hướng luồng dầu từ bơm dầu đến buồng sớm hoặc buồng muộn của bộ chấp hành VTC tuỳ thuộc vào buồng thích hợp số hai buồng 29   HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ CHẤP HÀNH MỞ KHOÁ: Khi động khơng chạy, lị xo chốt khố khiến chốt khố chấp hành VTC vị trí thời điểm muộn Khi động cơ bắt đầu chạy, áp suất dầu động tạo từ bơm dầu tăng chuyển đến bộ chấp hành VTC Khi áp suất dầu đạt mức độ định, chốt mở khoá cho phép VTC hoạt động Khi áp suất dầu giảm xuống mức khơng an tồn động cơ  ngừng, bộ chấp hành VTC khóa vị trí thời điểm muộn nhất bằng chốt khoá 30   SỚM: Khi ECM/PCM định làm sởm thời điểm nâng hạ cam, gửi tín hiệu đến VTC ocv, sau VTC OCV mở đường dẫn phía sớm cho phép dầu chảy vào buồng sớm của bộ chấp hành VTC Áp suất dầu đẩy cánh quạt về phía  bên chuyển pha cam thành sớm MUỘN: Khi ECM/PCM định làm muộn thời điểm nâng hạ cam, gửi tín hiệu đến VTC OCV, sau VTC OCV mở đường dẫn phía muộn cho phép dầu chảy vào buồng muộn của bộ chấp hành VTC Áp suất dầu đẩy cánh quạt phía bên chuyển pha cam thành muộn hơn.  31   Ổn định • Hệ thống VTC tinh độ chênh lệch góc pha cam mục tiêu góc pha cam thực tế điều khiển VTC OCV để trì góc pha cam tối ưu bằng cách thay đổi tín hiệu cơng suất Áp suất dầu ln tác dụng vào hai phía buồng chênh lệch góc pha cai mục tiêu góc pha cam thực tế liên tục điều chỉnh Vị kiểm soát phản hồi lặp lại nhiều lần giây, bộ chấp hành cố định 32   VII HÌNH ẢNH THỰC TẾ MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG: Hình 1: Hộp điều khiển hệ thống VTEC 33   Hình 2: Hộp điều khiển hệ thống VTEC 34   Hình 3: Trục cam hệ thống VTEC 35   36   Hình 4: Con đội hệ thống VTEC 37   Hình 5: Van Solenoid hệ thống VTEC 38   Hình 6: Trục cam hệ thống I-VTEC Hình 7: Hệ tống I-VTEC 39   LỜI CẢM ƠN Toàn giới nói chung Việt Nam nói riêng, ngành cơng nghiệp ô tô ngày phát triển, ngày đại cho công nghệ tiên tiến  phù hợp tiện nghi phục vụ cho người Bởi lẽ đó, mà sinh viên tụi em ngày phải học hỏi, tìm tịi thêm cơng nghệ mới, phát triển, tiên tiến giới Và công nghệ Trục cam biến thiên VTEC, i- VTEC hãng xe Honda ví dụ điển hình cho ngành cơng nghiệp tơ Các hãng xe có cơng nghệ khác mục đích chung hướng tới hiệu suất động tối ưu, tiết kiệm nhiên liệu, không gây  phát thải, bảo vệ môi trường Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Xuân Dung định hướng, hướng dẫn giảng dạy cho tụi em mở mang thêm kiến thức ngành công nghiệp ô tô, sau tụi em trường không e ngại trước vấn đề khó khăn trình làm việc Tiểu luận hệ thống VTEC, i-VTEC chúng em có vài chỗ chưa hoàn chỉnh chu đáo tầm hiểu biết hạn hẹp chúng em Mong thầy hướng dẫn đóng góp ý kiến bảo để tụi em học hỏi tiếp thu sửa đổi Em xin chân thành cảm ơn! 40