TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ MỚI VTEC TRÊN XE Ô TÔ HONDA Sinh viên thực hiện: 1... TÓM TẮTTên đề tài nghiên cứu:
Lịch sử phát triển
Vào những năm đầu thập niên 1980, thị trường môtô bắt đầu đặt ra yêu cầu về một động cơ môtô thể thao công suất lớn Honda đã cố gắng nghiên cứu một loại động cơ có thể vừa tạo ra công suất lớn, vừa có khả năng dẫn động trong toàn bộ dải vòng tua Với mục tiêu này, nhóm kỹ sư của Honda đã cố gắng tập trung phát triển một loại động cơ công suất 200 mã lực/1 lít và có độ ổn định cao ở các vòng tua khác nhau Trong quá trình nghiên cứu, họ phát hiện ra rằng, để chế tạo được một động cơ như vậy, họ phải tìm ra một phương pháp để chống lại việc ngăn cản dòng không khí đi vào từ các vòng tua thấp đến các vòng tua trung bình Và vấn đề đó đã được giải quyết nhờ hệ thống dừng van REV (Revolution-modulated valve control) Hệ thống này sẽ cưỡng chế các van dừng lại nếu cần, để tối ưu hóa dòng không khí, giúp động cơ hoạt động êm dù ở vận tốc thấp hay vận tốc trung bình Chiếc môtô đầu tiên được trang bị hệ thống REV này là chiếc CBR400F sản xuất năm 1983.
Từ hệ thống REV được sử dụng cho động cơ của môtô, Honda tiếp tục phát triển hệ thống VTEC dành cho ôtô Hệ thống VTEC gồm một thiết bị điều khiển thời gian mở van và hai chế độ trục cam: một cam được thiết kế để động cơ hoạt động tốt ở vòng tua thấp còn một cam khác đảm nhiệm vai trò ở vòng tua cao Chiếc ôtô đầu tiên của Honda được trang bị hệ thống VTEC là chiếc JDM-spec Integra sản xuất năm 1989 và chiếc Civic CRX SiR sử dụng động cơ B16A DOHC 160 mã lực Năm 1991, hệ thống này đã đi vào thị trường Mỹ khi nó được thiết kế cho siêu xe thể thao Acura NSX sử dụng cụm động cơ DOHC VTEC V6 công suất 270 mã lực tại 7.100 vòng/phút.
Hình 1 2 Chiếc ÔTÔ HONDA năm 1991 Acura
VTEC trên động cơ có trục cam kép (DOHC) được giới thiệu vào năm 1989 trên chiếc Honda Integra bán ở Nhật Nó có công suất 160 mã lực Khách hàng Mỹ làm quen với VTEC từ 1991 trên Acura NSX, sử dụng động cơ DOHC VTEC V6.
VTEC trên động cơ trục cam đơn SOHC Để tăng sự phổ biến và giá trị của VTEC,Honda tích hợp hệ thống này trên động cơ trục cam đơn SOHC Trên động cơ trục cam đơn, người ta chỉ sử dụng một trục cam để điều chỉnh cả van nạp lẫn van xả Trên thực tế,động cơ sử dụng SOHC chỉ hiệu quả khi hệ thống VTEC áp dụng trên van nạp Lý do là ở động cơ SOHC, bu- gi đặt nghiêng với trục cam và nó nằm giữa hai van xả nên việc ứng dụng VTEC ở van xả là không thể.
Công nghệ VTEC
VTEC là thuật ngữ viết tắt từ cụm từ "Variable valve Timing and lift Electronic Control" Là hệ thống biến thiên pha phân phối khí và điều khiển độ nâng van bằng điện tử được phát triển bởi hãng HONDA VTEC cải thiện hiệu suất thể tích của động cơ đốt trong 4 thì, mang lại hiệu suất cao hơn ở tốc độ vòng tua cao và mức tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn ở vòng tua thấp VTEC của Honda là một trong nhiều công nghệ điều van biến thiên trên thế giới như VVT-i của Toyota hay VarioCam plus của Porsche VTEC hệ thống sử dụng hai hoặc đôi khi là ba biên dạng trục cam và lựa chon giữa các biến dạng bằng thủy lực nó được phát minh bở kỹ sư IKUO KAJITANI của HONDA
Hình 1 3 Động cơ VTEC DOHC
Nó khác hẳn với các hệ thống VVT điều phối van biến thiên tiêu chuẩn chỉ thay đổi điều phối van mà không thay đổi biên dạng trục cam hoặc độ nâng van theo bất kỳ cách nào.
Một trong những ý tưởng được các kỹ sư đưa ra là tìm cách tác động để thời điểm mở van, độ mở và khoảng thời gian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ để lấy đầy hòa khí vào buồng đốt.Trên thực tế, điều chỉnh một cách hoàn toàn cả 3 thông số của van là điều rất khó. Để làm điều này, có thời kỳ người ta sử dụng một cuộn cảm để điều chỉnh van thay vì sử dụng cam Tuy nhiên, kỹ thuật trên không được sản xuất do quá phức tạp và rất đắt. Cách tiếp cận ngược lại là điều chỉnh van sao cho động cơ hoạt động tốt ở vòng tua cao. Điều này có nghĩa xe sẽ hoạt động rất yếu ở khi tốc độ vòng tua thấp (trạng thái mà hầu hết các xe luôn có) và hoạt động tốt ở vòng tua cao.
Hệ thống điều khiển van biến thiên VTEC của Honda là một trong những công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu quả của động cơ VTEC sẽ điều khiển các thông số của van nạp, xả hoặc cả hai sao cho hòa khí đi vào buồng đốt hay khí xả đi ra một cách thích hợp nhất Đối với hệ thống nạp, biến đổi độ dài của các đường ống nạp được áp dụng có thể điều khiển được chiều dài tối ưu của đường ống nạp, nghĩa là làm cho độ dài của đường ống nạp lớn hơn.
Hình 1 4 VTEC cho phép động cơ chuyển đổi giữa hai biên dạng cam khác nhau Ở công nghệ VTEC động cơ bố trí 4xupap cho mỗi xylanh, bao gồm 2 xupap nạp và 2 xupap thải Điều khác biệt là trên mỗi trục cam có 3 vấu cam 2 vấu cam điều khiển cho động cơ làm việc ở chế độ thấp còn vấu cam còn lại đều khiển ccho động cơ làm việc với tốc độ hai vấu cam làm việc với dãi tốc độ thấp có biên độ mở nhỏ, còn cam làm việc với dãi vòng quay lớn thì có biên độ mở lớn Các piston lắp đặt 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 mô mở riêng rẽ.
Trong các động cơ đốt trong 4 kỳ thông thường, các van nạp và van xả được điều khiển thông qua các con đội trên trục cam Hình dáng của các con đội sẽ xác định thời điểm (timing), độ nâng (lift) và khoảng thời gian mở (duration) của từng van Thuật ngữ timing dùng để chỉ khi nào van được mở/đóng so với chu trình của piston Từ lift dùng để chỉ van được mở ở mức độ như thế nào và duration thể hiện van ở trạng thái mở trong thời gian bao lâu.
Do tính chất của hòa khí và sau khi cháy mà 3 thông số thời điểm, độ nâng và thời gian mở của các van ở vòng tua thấp và vòng tua cao rất khác nhau Thông thường, khi thiết kế động cơ, các kỹ sư phải lưu ý tới điều kiện làm việc của từng xe và xác định chúng cần công suất và mô-men xoắn cực đại ở vòng tua nào Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu của các van ở vòng tua thấp thì quá trình đốt nhiên liệu lại không hiệu quả khi động cơ ở trạng thái vòng tua cao, khiến công suất chung của động cơ bị giới hạn Ngược lại, nếu đặt điều kiện tối ưu ở số vòng tua cao thì động cơ lại hoạt động không tốt ở vòng tua thấp.
Hình 1 5 Hình ảnh những con đội lên Supap
Việc chuyển đổi giữa chế độ cam thấp và chế độ cam cao được thực hiện bằng cách sử dụng dòng dầu để điều khiển chốt cò mổ giúp liên kết hoặc tách riêng các cò mổ với nhau ECU (bộ điều khiển điện tử) nhận biết và theo dõi sự biến thiên của tốc độ động cơ, tải động cơ, tốc độ xe và nhiệt độ nước, để từ đó gửi các mệnh lệnh thích hợp.
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, trục liên kết được nhả ra giúp tách kết nối giữa chốt cò giữa và các chốt cỏ còn lại Hệ thống van xả và nạp được vận hành bởi trục cam thấp ở phía ngoài cho độ mở của hệ thống van thấp Ở chế độ hoạt động ở tốc độ cao, áp lực dầu được tăng lên đẩy chốt liên kết, giúp kết nối chốt cò giữa với các chốt còn lại Hệ thống van được điều khiển bởi trục cam cao ở giữa cho độ mở của hệ thống van cao.
Hình 1 6 Vấu cam tốc độ thấp và cao
Phân loại
DOHC VTEC
Hệ thống VTEC HONDA là hệ thống đầu tiên trên thế giới mà thời điểm phân phối khí có sự thay đổi khi cần thiết, tạo nên một sự khả thi về kỹ thuật điều khiển supap tối ưu.
Cấu tạo
Động cơ trang bị hệ thống DOHC VTEC được bố trí bốn supap cho mỗi xylanh bao gồm : hai supap nạp và hai supap xả Ngoài hai vấu cam và hai cò mổ như động cơ thông thường, nó còn được trang bị thêm một cò mổ thứ ba (cỏ mổ giữa) và một vấu cam thứ ba (vấu cam trung tâm) Hai vấu cam bên ngoài diều khiển sự hoạt động ở tốc độ thấp, còn vấu cam trung tâm điều khiển sự phân phối khi ở tốc độ cao Để có thể chuyển dổi sự phân phối khí này, người ta bố trí hai piston thủy lực nằm bên trong cò mổ thứ nhất và cò mổ giữa với nhiệm vụ là kết nối các cò mô thành một khối duy nhất hay tách chúng riêng rẽ với nhau dưới sự diều khiển của áp lực dầu Ngoài ra, phía dưới cò mổ còn được trang bị thêm một lò xo phụ với chức năng giữ cho cò mổ giữa luôn luôn tiếp xúc với vấu cam trung tâm ở tốc độ thấp dồng thời tạo ra sự êm dịu hơn ở tốc độ cao.
Hình 1 7 cấu tạo bên trong VTEC
1 – Trục cam 7 — Piston thủy lực A.
2 – Vấu cam tốc độ thấp 8 – Piston thủy lực B.
3 – Vấu cam tốc độ cao 9 – Chốt chặn.
4 – Cò mổ thứ nhất 10 – Lò xo phụ.
5 – Cò mổ giữa 11 — Supap thải.
6 – Cò mổ thứ hai 12 – Supap hút.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt đông chung của hệ thống cam biến thiên VTEC là sử dụng các vấu cam có kích thước khác nhau để điều khiển xupap Một xupap có thể điều khiển bởi nhiều vấu cam có kích thước khác nhau, từ đó làm thay đổi hành trình của xupap Giúp động cơ hoạt động tối ưu hơn ở nhiều chế độ làm việc khác nhau
Hình 1 8 Cách Làm Việc Vòng Tua Khác Nhau
Khi động cơ hoạt động ở vòng tua thấp, lúc này lượng hòa khí đưa vào xylanh chưa cần nhiều Chốt cố định 4 chưa được đưa vào, ba cò mổ 5 6 7 hoạt động động lập, không liên kết với nhau Hai xupap luc này chịu sự điều khiển của hai vấu cam 1 và 2 là vấu cam có kích thước nhỏ nên hành trình của xupap (độ mở của xupap) lúc này cũng nhỏ, lượng hòa khí đi vào trong xylanh ít, phù hợp với động cơ đang hoạt động vở vòng tua thấp.
Khi động cơ hoạt động ở vòng tua cao hơn ECU nhận tín hiệu từ cảm biến và điều khiển đưa chốt định vị 4 vào trong, khóa các còn mổ lại vơi nhau Hai cò mổ chính 5 6 lúc này chịu sự tác dụng của của vấu cam lớn 3 thông qua cò mổ trung gian 7 Sử dụng vấu cam có kích thước lớn hơn giúp cho hành trình của xupap (độ mở xupap) lúc này tăng lên, hòa khí lúc này được đưa vào trong xylanh nhiều hơn giúp tăng công suất động cơ, đảm bảo động cơ hoạt động ở vòng tua cao.
Trên thực tế, để các cò mổ có thể kết hợp, hoặc tách nhau ra hoạt động độc lập một cách trơn tru hơn Chốt cố đinh thường được chia thành nhiều phần khác nhau như trên hình Điều này giúp gi khoảng thời gian khóa định vị hoặc tách các cò mổ Tránh làm hư hỏng các chi tiết khi trục cam quay ở tốc độ cao
SOHC VTEC
SOHC VTEC là công nghệ sử dụng trục cam đơn trên động cơ Để tăng sự phổ biến và giá trị của VTEC, Honda tích hợp hệ thống này trên động cơ trục cam đơn SOHC.
Hình 2 1 Trục cam đơn SOHC
Trên động cơ trục cam đơn, người ta chỉ sử dụng một trục cam để điều chỉnh cả van nạp lẫn van xả Trên thực tế, động cơ sử dụng SOHC chỉ hiệu quả khi hệ thống VTEC áp dụng trên van nạp.
Quá trình hoạt động của SOHC cũng tương tự như DOHC
CÔNG NGHỆ MỚI I-VTEC
Tổng quan về công nghệ I-VTEC
Hình 2.2 Sự phát triển của i-VTEC
I-VTEC là một sự cải tiến và phát triển của VTEC, theo các kỹ sư đã thiết kế thêm Hệ Thống Điều Khiển Biến Thiên Theo Thời Gian – Variable Timing Control – VTC, động cơ có thiết kế trục cam đặc biệt, cho phép điều khiển thời điểm đóng/mở cam nạp 1 cách liên tục theo toàn dải tốc độ động cơ, nó còn có thể xoay trục cam một góc tương đối khi đang vận hành Nhờ vào sự phối hợp giữa nhiều yếu tố khác nhau như vị trí trục cam, thời điểm đánh lửa, thông tin từ cảm biến Oxy và vị trí bướm gas, các trạng thái của trục cam được máy tính điều khiển dựa trên các dữ liệu về tải trọng và tốc độ động cơ, thời gian mở của van có thể kéo dài đến 50 độ Tác dụng của i-VTEC là nâng mô-men xoắn của động cơ, đặc biệt khi ở tốc độ vòng tua trung bình Về bản chất, nó là sự kết hợp giữa VTEC và VTC, nó có thể áp dụng cho trục cam đơn và trục cam kép.
Hệ thống i-VTEC hoạt động dựa trên 3 nguyên tắc: ổn định chạy không tải, cân bằng sự tiêu hao nhiên liệu và đầu ra lớn. i-VTEC cho phép điều khiển rất chính xác thời điểm mở van, độ nâng và toàn bộ các hoạt động của động cơ để đạt được sự cân bằng, công suất tối đa, tiết kiệm nhiên liệu và đạt được hiệu suất về khí xả Nhờ kết quả đó mà nâng cao được sự ổn định khi chạy không tải, mang lại một công suất lớn ở tốc độ thấp và trung bình, kể cả ở tốc độ cao i- VTEC tạo cho 1 động cơ tốt hơn cho quá trình nạp ở mọi tốc độ.
Năm 2004, Honda giới thiệu công nghệ i-VTEC trên động cơ V6 Tuy nhiên, không giống như ở động cơ I4, i-VTEC áp dụng trên động cơ V6 có khả năng ngắt một nửa số xi-lanh khi xe có tải trọng nhẹ và vận tốc thấp nhằm giảm mức tiêu hao nhiên liệu Công nghệ i-VTEC V6 được Honda tích hợp trên các mẫu Honda Odyssey và hiện tại có thể thấy công nghệ này trên Honda Accord Hybrid và Honda Pilot 2006.
Một phiên bản i-VTEC khác được Honda giới thiệu trên Civic R-series 2006 lắp động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng Khi ở vận tốc thấp, tải trọng nhẹ, i-VTEC điều khiển van nạp sao cho có khoảng mở nhỏ và mở hết bướm ga nhằm giảm mức tiêu hao nhiên liệu bằng cách giảm mất mát năng lượng ở bơm. 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 sử dụng thiết bị điều chỉnh thời gian van 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 Bên cạnh việc nâng cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu, tối ưu công suất, động cơ này còn thân thiện với môi trường hơn Động cơ i-VTEC sử dụng đồng hồ đo luồng khí và bộ cảm ứng luồng khí, cùng với công nghệ điều khiển mới nhất nhằm đạt được sự kiểm soát tuyệt đối chính xác đối với tỉ lệ khí và nhiên liệu Liên tục duy trì tỉ lệ khí nạp tối ưu đóng góp đáng kể vào việc nâng cao khả năng đốt cháy và lượng khí thải sạch hơn Đồng thời, đầu xi lanh tích hợp mới được cải tiến và đường ống khí thải được trang bị hai bộ biến đổi xúc tác định vị ngay sau đường ống Ngoài ra, việc đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao trong bộ biến đổi xúc tác làm gia tăng nhiệt độ một cách nhanh chóng giúp tối ưu hóa tính năng làm sạch ngay khi động cơ khởi động Những cải tiến này giúp động cơ sử dụng công nghệ i-VTEC đạt được mức hiệu suất khí thải sạch hàng đầu thế giới.
Cấu tạo I-VTEC
Động cơ i-VTEC có cấu tạo tổng hợp của hệ thống VTC (Variable Timing Control mechanism) và VTEC.
Cấu tạo VTC ( Variable overlap timing control)
Hình 2 4 Cấu Tạo Hệ Thống I-Vtec
Bộ dẫn động VTC gồm có cánh quạt, chốt khóa, lò xo chốt và hộp bánh rang đóng mở cam Nó được lắp đặt ở phần cuối của trục cam nạp Khi cánh quạt bộ dẫn động VTC quay đến vị trí sớm hoặc trễ, thời điểm trục cam được thay đổi.
Khi động cơ dừng, cánh quạt bị khóa ở vị trí ban đầu bằng chốt khóa, vì vậy động cơ sẽ khởi động êm Sau khi động cơ khởi động, cánh quạt quay tự do vì chốt đã khóa đã được đẩy ngược về phía lò xo nén bởi áp suất đầu.
Hình 2 5 Cấu Tạo Van VTC
Hình 2.6 Cấu Tạo Van VTC
Van từ điều khiển dầu VTC
Để điều khiển góc trục cam liên tục, van từ điều khiển dầu VTC điều khiển áp suất dầu đến buồng sớm/buồng muộn của bộ dẫn động VTC theo tín hiệu từ PCM Van từ có bộ lọc để tránh nhiễm bẩn từ vật thể lạ.
Hình 2 7 Van Từ Điều Khiển dầu VTC 2.4.1 Nguyên lý hoạt động của Van VTC :
PCM tăng hoặc giảm thời gian đóng mở van dựa vào dữ liệu từ các cảm biến khác nhau, và thực hiện điều khiển phản hồi tới các van từ điều khiển dầu VTC.
Hình 2 8 Sơ Đồ Vận Hành VTC
Khi khoang sớm được thay đổi bằng áp suất dầu từ van từ điều khiển dầu VTC, trục cam quay theo bên sớm Trong trường hợp trạng thái không bị nén dầu (động cơ dừng), bộ dẫn động B VTC bị khoá ở hầu hết vị trí sớm bằng lò xo hồi vị và chốt khoá.
Bên nạp (bộ dẫn động A VTC, van từ A điều khiển dầu VTC).
Hình 2 9 Vận Hành Quay Sớm
Bộ dẫn động B VTC, van từ B điều khiển dầu VTC
Hình 3 Vận hành quây sớm
Khi khoang muộn được thay đổi bằng áp suất dầu từ van từ điều khiển dầu VTC, trục cam quay theo bên muộn Trong trường hợp trạng thái không bị nén dầu (động cơ dừng), bộ dẫn động A VTC bị khoá ở hầu hết vị trí muộn bằng chốt khoá.
Bên nạp (Bộ dẫn động B VTC, van từ B điều khiển dầu VTC)
Hình 3.1 Vận hành qây trễ
Hình 3 2 Sơ đồ mạch điện hệ thống VTEC-VTC
Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ I-VTEC
Hệ thống VTEC và I-VTEC tạo nên sự phân pha phối khi linh hoạt tạo nên thời gian mở sớm đóng muộn của các xupap theo những vấu cam biến thiên, giúp cho động cơ hoạt động ở các tốc độ khác nhau mà mỗi tốc độ lại tương ứng với một pha phân phối khí tối ưu để đảm bảo cho hệ số nạp cực đại Việc hệ thống cam biến thiên có thể tự điều chỉnh hoạt động của các van nạp và xả giúp cho động cơ hoạt động tối ưu hơn ở các chế độ hoạt động khác nhau Cung cấp ít hòa khí giúp động cơ tiết kiệm nhiên liệu khi hoạt động ở vòng tua thấp và cung cấp nhiều hòa khí giúp tăng công suất động cơ khi hoạt động ở vòng tua cao Cung cấp lượng hòa khí phù hợp cũng giúp cho động cơ thải ít lượng khí thải ra môi trường hơn Tính ưu việt ở loại động cơ này là công suất động cơ cao đồng thời với việc tiết kiệm nhiên liệu Động cơ VTEC ưu việt được tiếp tục phát triển thêm Một lần nữa, Honda đã chứng minh rằng động cơ có thể cùng một lúc vận hành đầy sức manh, tiết kiệm nhiên liệu, và sạch Hiện nay, Honda kết hợp VTC mới với sáng tạo VTEC lừng lanh để tiến đến cuộc cách mạng về sức vận hành VTEC thông minh (i-VTEC).VTC (hay còn gọi là khả năng điều khiển thời gian đóng mở van) thay đổi trật tự quan hệ giữa trục cam và bánh răng vận hành của nó Sự hiệu quả chính là ở chỗ nó thay đổi mối quan hệ thời gian giữa cam nạp vào và cam xả, nhờ đó có khoảng trùng lặp của van Không giống như thời điểm đóng mở van, độ nâng và thời thời gian đóng mở hết của van có thể thay đổi được Duy nhất mà VTC hoạt động đó là khoảng trùng lặp của van. Động cơ VTEC ưu việt được tiếp tục phát triển thêm Một lần nữa, Honda đã chứng minh rằng động cơ có thể cùng một lúc vận hành đầy sức manh, tiết kiệm nhiên liệu, và sạch Hiện nay, Honda kết hợp VTC mới với sáng tạo VTEC lừng lanh để tiến đến cuộc cách mạng về sức vận hành VTEC thông minh (i-VTEC).
VTC (hay còn gọi là khả năng điều khiển thời gian đóng mở van) thay đổi trật tự quan hệ giữa trục cam và bánh răng vận hành của nó Sự hiệu quả chính là ở chỗ nó thay đổi mối quan hệ thời gian giữa cam nạp vào và cam xả, nhờ đó có khoảng trùng lặp của van Không giống như thời điểm đóng mở van, độ nâng và thời thời gian đóng mở hết của van có thể thay đổi được Duy nhất mà VTC hoạt động đó là khoảng trùng lặp của van.
Ở tốc độ vòng quay thấp và tải bình thường, van nạp mở một góc vừa bằng van xả đóng, cho phép khí xả quay lại.
Ở tốc độ vòng quay thấp và tải lớn, van nạp bắt đầu mở thì van xả đóng, do vậy không tạo ra khoảng trùng lặp Cho phép 1 phần khí xả quay lại.
Ở tốc độ vòng quay lớn và tải lớn, cả van nạp và van xả đều mở và đóng luân phiên nhau, vì vậy không có khoảng trùng lặp, giúp cho quá trình đốt cháy được ổn định.
Trong khi công tắc điện tử VTEC kích hoạt làm thay đổi thời gian đóng mở và độ nâng van trong giải tốc độ thấp và cao thì VTC tiếp tục điều khiển pha của van nạp tùy vào tải của động cơ Thêm vào đó, VTC cho phép khoảng trùng lặp của van có thể thay đổi một cách liên tục dựa vào tiêu chuẩn từ hệ thống VTEC nhằm đạt được sự vận hành tốt nhất.Với động cơ i-VTEC mới, thời gian đóng của van nạp bị trễ để điều chỉnh lượng hỗn hợp khí nạp, cho phép van bướm duy trì mở rộng ngay cả trong điều kiện tải thấp. Như vậy làm giảm đáng kể hiện tượng hẫng động cơ Kết hợp với các phương pháp giảm ma sát, do vậy nó sẽ làm tăng hiệu suất nhiên liệu cho động cơ Hơn nữa, động cơ ưu việt mới này còn nhẹ hơn, nhỏ hơn và vận hành yên tĩnh hơn.
Vì hệ thống có khả năng giúp động cơ hoạt động tốt hơn so với các loại động cơ thông thường nên giá thành của nó cũng sẽ cao hơn Ngoài ra vì có kết cấu phức tạp hơn nên việc sửa chữa và bảo dưỡng cũng sẽ khó khăn hơn.
Cho đến thời điểm hiện tại công nghệ VTEC và I-VTEC của HONDA đã trả qua rất nhiều sự nâng cấp và rất nhiều các biến thể khác nhau
Ứng dụng của vam VTC trên động cơ VTEC 1.5L TURBO
VTEC TURBO được gọi là Kỷ nguyên mới, vừa cho công suất cao vừa có tính kinh tế khi tiết kiệm nhiên liệu đáng kinh ngạc thông qua ba công nghệ quan trọng: Dual
VTEC (Valve Timing Electronic Control) cho cửa nạp và xả, Hệ thống phun trực tiếp GDI, và Turbo tăng áp có độ nhạy cao với cổng xả bằng điện.
Cùng với việc ra đời của động cơ 1.5L VTEC hoàn toàn mới lần đầu tiên xuất hiện tại Việt Nam trên chiếc Civic, Honda đã chính thức mở đầu cho kỷ nguyên hoàn toàn mới tại Việt Nam.
Hình 3.3 hình ảnh công nghệ mới
công nghệ quan trọng xuất hiện trong VTEC TURBO 1.5L
2.7.1 Hệ thống phun trực tiếp
VTEC TURBO sử dụng hệ thống GDI phun nhiên liệu trực tiếp vào xilanh, hạ nhiệt độ trong xilanh bằng nhiệt hóa hơi của xăng Nhiên liệu được phun trực tiếp vào xy-lanh và vì thế làm giảm nhiệt độ sinh ra do nhiên liệu bay hơi trong xy-lanh Họng nạp với áp suất cao khiến cho hỗn hợp khí, nhiên liệu nhanh chóng được hòa trộn, nâng cao hiệu quả đốt cháy giúp động cơ hoạt động trơn tru và nhạy bén.Các cổng nạp lớn giúp tăng cường luồng khí nạp và pít-tông duy trì dòng chảy, cho phép nhiên liệu được đốt cháy nhanh chóng và hiệu quả Bằng hiệu quả làm mát của phun trực tiếp và đốt cháy nhanh bằng lưu lượng dòng chảy cao, vấn đề kích nổ được giải quyết.
2.7.2 Dual VTEC cho cổng nạp và xả
Hệ thống điều chỉnh thời gian đóng mở của cả van nạp và van xả (Variable
Timing Control – VTC) có chức năng thay đổi thời gian hoạt động ở cả van nạp và van xả, kiểm soát thời gian khi cả hai van cùng mở song song, đảm bảo cho động cơ luôn được cung cấp lượng không khí tối ưu ở vòng tua cao và cho phép động cơ tăng áp hiệu quả ngay cả ở số vòng tua thấp.
2.7.3 Bộ tăng áp với cổng xả điện tử
Bộ tăng áp (turbo) với đường khí thải điện tử: Bộ tăng áp với đường khí thải điện tử được trang bị các tuabin đường kính nhỏ giúp quay hiệu quả với năng lượng khí xả nhỏ. Kết quả là động cơ tăng áp nhạy bén, có thể dễ dàng phản hồi tương ứng khi nhấn chân ga tăng tốc.
SO SÁNH GIỮA I-VTEC VÀ VTT-I
Trong các động cơ đốt trong 4 kỳ thông thường, các van nạp và van xả được điều khiển thông qua các con đội trên trục cam Hình dáng của các con đội sẽ xác định thời điểm (timing), độ nâng (lift) và khoảng thời gian mở (duration) của từng van Thuật ngữ timing dùng để chỉ khi nào van được mở/đóng so với chu trình của piston Từ lift dùng để chỉ van được mở ở mức độ như thế nào và duration thể hiện van ở trạng thái mở trong thời gian bao lâu.
Do tính chất của hòa khí và sau khi cháy mà 3 thông số thời điểm, độ nâng và thời gian mở của các van ở vòng tua thấp và vòng tua cao rất khác nhau Thông thường, khi thiết kế động cơ, các kỹ sư phải lưu ý tới điều kiện làm việc của từng xe và xác định chúng cần công suất và mô-men xoắn cực đại ở vòng tua nào Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu của các van ở vòng tua thấp thì quá trình đốt nhiên liệu lại không hiệu quả khi động cơ ở trạng thái vòng tua cao, khiến công suất chung của động cơ bị giới hạn Ngược lại, nếu đặt điều kiện tối ưu ở số vòng tua cao thì động cơ lại hoạt động không tốt ở vòng tua thấp.
Từ những hạn chế đó, một ý tưởng được các kỹ sư đưa ra là tìm cách tác động để thời điểm mở van, độ mở và khoảng thời gian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ để lấy đầy hòa khí vào buồng đốt. Trên thực tế, điều chỉnh một cách hoàn toàn cả 3 thông số của van là điều rất khó.Trong các động cơ đốt trong 4 kỳ thông thường, các van nạp và van xả được điều khiển thông qua các con đội trên trục cam Hình dáng của các con đội sẽ xác định thời điểm (timing), độ nâng (lift) và khoảng thời gian mở (duration) của từng van Thuật ngữ timing dùng để chỉ khi nào van được mở/đóng so với chu trình của piston Từ lift dùng để chỉ van được mở ở mức độ như thế nào và duration thể hiện van ở trạng thái mở trong thời gian bao lâu.
Từ những hạn chế đó, một ý tưởng được các kỹ sư đưa ra là tìm cách tác động để thời điểm mở van, độ mở và khoảng thời gian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ để lấy đầy hòa khí vào buồng đốt. Trên thực tế, điều chỉnh một cách hoàn toàn cả 3 thông số của van là điều rất khó.
Hệ thống VVT-i là thiết kế 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, VVT-i (variable valve timing with intelligence).
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 (loại bỏ sự hỗ trợ bằng khí) 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 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh, còn các đầu đo VVT và vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình trạng phối khí thực tế. 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 Lệnh này được tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết định đóng (mở) các van điện của hệ thống thủy lực Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu-páp nạp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp. 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.
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.
Hệ thống điều khiển van biến thiên VTEC của Honda : "Variable valve Timing and lift Electronic Control" Hệ thống này được phát triển nhằm cải thiện hiệu quả của các động cơ đốt trong tại các dải vòng tua động cơ khác nhau.
Hệ thống VTEC của Honda là phương pháp khá đơn giản nhằm đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả ở dải vòng tua rộng, thông qua trục cam kép đa trạng thái đã được tối ưu hóa Thay vì mỗi con đội phục trách một van, sẽ có 2 con đội điều khiển Một con đội được thiết kế để động cơ hoạt động tốt ở vòng tua thấp còn một con khác đảm nhiệm vai trò ở vòng tua cao.Sự thay đổi trạng thái giữ hai con đội này được điều khiển bằng máy tính sau khi thu thập các thông số như áp suất dầu động cơ, nhiệt độ máy, vận tốc xe và vòng tua động cơ Khi vòng tua động cơ tăng, máy tính sẽ kích hoạt con đội thiết kế cho vòng tua cao hoạt động Từ lúc này, van sẽ được đóng mở theo chế độ vòng tua cao như khoảng mở rộng hơn, thời gian mở dài hơn nhằm cung cấp đủ hòa khí cho buồng đốt Hệ thống VTEC trên động cơ trục cam kép sẽ điều khiển cả van xả và van nạp.
Công nghệ mới i-VTEC (chữ i lấy từ từ Intelligent) là công nghệ điều van biến thiên liên tục trên van nạp ở các động cơ của Honda, ở i-VTEC, trục cam điều khiển van nạp có thể thay đổi một góc trong khoảng từ 25 đến 50 độ (tùy thuộc vào cấu trúc động cơ) khi đang vận hành Các trạng thái của trục cam được máy tính điều khiển dựa trên các dữ liệu về tải trọng xe và vòng tua máy Tác dụng của i-VTEC là nâng mô-men xoắn của động cơ, đặc biệt khi ở tốc độ vòng tua trung bình Trên mẫu Civic bán tại Việt Nam, Honda trang bị i-VTEC ở cả động cơ I4 trục cam kép DOHC và I4 trục cam đơn SOHC
Như vậy mục đích của hai công nghệ trên là như nhau : tối ưu hóa góc mở, thời điểm mở của các valve để từ đó tăng hiệu quả hoạt động quá trình nạp thải của động cơ dẫn tối tối ưu động cơ tăng công suất, hiệu quả trên từng chế độ hoạt động.
QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN KHẮC PHỤC HƯ HỎNG
Thiết bị chuẩn đoán mã lỗi
Denso sản xuất riêng cho Honda
Máy tính có cài phần mềm i-HDS của Honda
Hình 3 5 Máy tính cài phần mềm i-HDS
Quy trình quét lỗi
Bước 1 : Kết nối máy quét lỗi với xe bằng cổng OBD2.
Bước 2 : Khởi động máy quét lỗi
Bước 3 : Khởi động phần mềm i-HDS.
Hình 3 8 Khởi động phần mềm i-HDS
Bước 4 : Đây là màn hình giao diện của phần mềm i-HDS sau khi khởi động, để tiến hành quét lỗi ta nhấn vào ô các DTC.
Hình 3 9 Giao diện phần mềm i-HDS với dòng xe Honda
Bước 5: Để tiến hành quét lỗi ta thực hiện các yêu cầu sau Xe dừng lại.
Vị trí ở số P hoặc N Động cơ dừng
Bước 6: Giao diện khi quét lỗi
Hình 4 Giao diện khi quét lỗi
Bước 7: Giao diện hoàn thành khi không có lỗi
Hình 4 1 Giao diện khi không có lỗi
Hình 4 2 Giao diện khi không có lỗi
Bảng mã lỗi các lỗi cơ bản trên động cơ Honda
Bảng 3 1 Mã lỗi các lỗi cơ bản trên động cơ Honda
DTC*(1) Đèn báo vị trí sang số MIL Hạng mục Dò tìm
P0501(36)*(2) Nhấp nháy ON Phạm vi/Hiệu suất Mạch Cảm biến Tốc độ CVT
P0502(36)*(2) Nhấp nháy ON Cảm biến Tốc độ CVT Hở mạch/Đoản mạch
P0600(94)*(2) Nhấp nháy OFF Liên lạc Chuỗi
P0602(0) Nhấp nháy ON Chế độ Khởi động(Lỗi Lập trình)
P062F (0) *(2) Nhấp nháy OFF Lỗi Mô-đun Điều khiển Bên trong TCM
P0641(183)*(2) Nhấp nháy OFF Sự cố Mạch 1 Điện áp Tham chiếu của
P0651(184)*(2) Nhấp nháy OFF Sự cố Mạch 2 Điện áp Tham chiếu của
P06A8 (0)*(2) Nhấp nháy OFF Sự cố Nguồn VCC Bên trong
P0705(5)*(2) Nhấp OFF Đầu vào Đa Vị trí Sang số của Công tắc Dải nháy số
P0706(6)*(2) Nhấp nháy OFF Hở mạch Công tắc Dải Số
P0712(28) *(2) Nhấp nháy OFF Cảm biến Nhiệt độ Dầu ATF (Đoản mạch)
P0713(28)*(2) Nhấp nháy OFF Cảm biến Nhiệt độ Dầu CVT (Hở mạch)
Phạm vi/Hiệu suất Mạch A Cảm biến Tốc độ
Trục Đầu vào CVT (Puli Truyền động) / Phạm vi/Hiệu suất Mạch A Cảm biến tốc độ Tuabin/Đầu vào
Không có Tín hiệu Mạch A Cảm biến Tốc độ
Trục Đầu vào CVT (Puli Truyền động)/ Không có Tín hiệu Mạch A Cảm biến Tốc độ Tuabin/Đầu vào
Nhấp nháy OFF Hiệu Suất Mạch Ly hợp Bộ biến Mô
P0746(104) Nhấp nháy OFF Van từ Điều khiển Áp suất Puli Truyền động CVT Ngừng hoạt động ở OFF
P0777(105) Nhấp nháy OFF Van từ Điều khiển Áp suất Puli Bị động
CVT Ngừng hoạt động ở ON
P0792(34)*(2) Nhấp nháy OFF Phạm vi/Hiệu suất Mạch A Cảm biến Tốc độ trục giữa
P0793(34)*(2) Nhấp nháy OFF Phạm vi/Hiệu suất Mạch A Cảm biến Tốc độ trục giữa
P0796(106) Nhấp nháy OFF Hiệu suất Van từ C Điều khiển Áp suất hoặc ngừng hoạt động ở OFF
P0797(106) Nhấp nháy OFF Van từ C Điều khiển Áp suất Ngừng hoạt động ở ON
P0842(56)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch Thấp Công tắc A/Cảm biến Áp suất Dầu Hộp số
P0843(56)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch Cao Công tắc A/Cảm biến Áp suất
P0962(38)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch thấp Van Điều khiển Áp suất Pu-li
P0963(38)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch Cao Van Điều khiển Áp suất Pu-li
P0966(39)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch Thấp Van Điều khiển Áp suất Pu- li bị động CVT
P0967(39)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch Cao Van Điều khiển Áp suất Pu-li Bị động CVT
P0970(50)*(2) Nhấp nháy OFF Mạch Thấp Điều khiển Van từ C Điều khiển Áp suất
Tầm quan trọng của hệ thống VTEC.
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