Nghiên cứu hệ thống Động cơ vc turbo trên infiniti qx50

LỜI CẢM ƠNHọc phần chuyên đề nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư của ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, khoa Cơ khí Động Lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long.Trong thời gian hoàn

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI －

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

20001016 Lê Nhật Duy Đăng Tìm tài liệu

chương 45

20001018 Nguyễn Trí Đạt

Làmpowerpoint,thuyết minh,thuyết trình6

20001023 Nguyễn Xuân Đạt Tìm tài liệu

chương 37

20001027 Quách Thị Thùy

Dương

Tìm tài liệuchương 28

20001043 Trần Khánh Hưng Tìm tài liệu

chương 39

20001066 Nguyễn Đăng Khoa Tìm tài liệuchương 4

10

20001070 Võ Nguyễn Anh Khoa

Tìm tài liệuchương 1,thuyết trình

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

T

ĐIỂM THUYẾT MINH

ĐIỂM VẤN ĐÁP

9 20001066 Nguyễn Đăng Khoa

10 20001070 Võ Nguyễn Anh Khoa

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

ĐỘNG CƠ VC TURBO TRÊN INFINITI QX50 3

I Vài nét về hãng xe Infiniti và Infiniti QX 50 3

1 Khó khăn bước đầu 3

2 Chất lượng xe sang đã khẳng định 4

II Tổng quan về động cơ VC-Turbo 5

1 Động cơ Infiniti VC-Turbo 5

2 Công nghệ biến đổi tỉ số nén Variable Compression Ratio (VCR) 6

3 Các thông số kỹ thuật động cơ Infiniti VC-Turbo 7

4 Cấu tạo động cơ Infiniti VC-Turbo 8

5 Nguyên lý hoạt động của Infiniti VC-Turbo 9

III.Ưu - Nhược điểm của động cơ VC-Turbo của INFINITI QX50 10

1.Ưu điểm 10

2.Nhược điểm 11

IV Một vài công nghệ khác sử dụng trên động cơ VC-Turbo 12

1.Turbo tăng áp 12

1.1 Tuabin khí-Máy nén 13

1.2 Khoang trung tâm 15

2 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp GDI 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

LỜI CẢM ƠN

Học phần chuyên đề nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư của ngành Công nghệ

Kỹ thuật Ô tô, khoa Cơ khí Động Lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long.Trong thời gian hoàn thành báo cáo, nhóm em đã nhận được sự hỗ trợ, sự giúp đỡ tậntình của thầy Nguyễn Thành Trường Giang theo từng tiến độ cũng như phần nội dung

và trình bày bài báo cáo của nhóm em

Trước hết nhóm em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Thành Trường Giangkhoa Cơ khí động lực đã quan tâm và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em học tạitrường Nhờ những kiến thức thầy truyền đạt cho nhóm em trong suốt quá trình họctập, đến nay nhóm em đã hoàn thành báo cáo của mình

Đặc biệt, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thành TrườngGiang, giảng viên khoa Cơ khí động lực đã hướng dẫn, truyền đạt cho nhóm em nhữngkiến thức và kỹ năng vô cùng bổ ích trong suốt quá trình thực hiện báo cáo

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên báo cáo không tránhkhỏi những sai sót nhất định, kính mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô đểnhóm em có thể bổ sung, nâng cao kiến thức của mình và phục vụ tốt hơn vào côngviệc thực tế sau này

Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy cô, gia đình và bạn bè, đã luôn tạođiều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên nhóm em trong suốt quá trình học tập và hoànthành bài báo cáo này

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ô tô phát triển không ngừng, không dừng lại ở vai trò là một phương tiện

di chuyển, mà còn phải cung cấp và đáp ứng nhiều tiện ích, nhằm mang lại một trảinghiệm lái thoải mái và trọn vẹn, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà ngànhcông nghiệp ô tô ngày càng phát triển và hoàn thiện, mang đến cho người tiêu dùngnhững công nghệ hiện đại nhất

Từ đó, các hãng xe trên thế giới không ngừng phát triển những công nghệ, tiện nghitrên những chiếc ô tô để cạnh tranh trên một thị trường ô tô đang cực kỳ khóc liệt, và

từ đó mà hệ thống điện trên xe đã được tối ưu và đạt được sự thoải mái và an tâm chongười dùng qua những tiện nghi và các hệ thống an toàn mà những chiệc ô tô mang lại.Xong, đi kèm với sự phát triển của công nghệ thì cũng phải đòi hỏi người thợ, người

kỹ sư phải biết bổ sung kiến thức mới, trang bị cho mình một tâm thế sẳn sàng với sựphát triển không ngừng của ngành công nghiệp ô tô

Từ đề tài “ Động cơ VC - Turbo trên infiniti QX50 ”

Em thấy đây là một đề tài tuy không mới, nhưng thực tế và mang lại cho em nhiềulợi ích và phát triển tư duy tự tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân, trong quá trình tìmhiểu và nghiên cứu đề tài tuy gặp nhiều khó khăn nhưng nhờ có sự hướng dẫn, chỉbảo tận tình của thầy Nguyễn Thành Trường Giang đã giúp em hoàn thành để tài củamình Do kiến thức bản thân còn hạn chế, nên đề tài khi hoàn thành sẽ còn nhiều saisót và hạn chế trong cách trình bày, nội dung Em rất mong nhận được sự nhận xét,đóng góp từ thầy Nguyễn Thành Trường Giang

Em xin chân thành cảm ơn!

ĐỘNG CƠ VC TURBO TRÊN INFINITI QX50

I Vài nét về hãng xe Infiniti và Infiniti QX 50

Hình 1.1 Logo Infiniti Hình 1.2 Xe Infiniti QX50 Hãng được thành lập vào năm 1989, Infiniti mang theo tham vọng củaNissan nhằm cạnh tranh với thương hiệu xe cao cấp đến từ Nhật Bản như Acura vàLexus cũng như các hãng xe châu Âu như BMW, Audi, Mercedes-Benz Cónhững khó khăn và thuận lợi, có thất bại và thành công, nhưng từ đó Infiniti dầntạo ra một mạng lưới toàn cầu và khẳng định vị trí thương hiệu của mình

Ra mắt vào cuối năm 2017, thế hệ thứ 2 của Infiniti QX50 mang phong cáchthiết kế cao cấp và hiện đại nhờ vào ngôn ngữ thiết kế ‘’Powerful Elegance’’ mớicủa Infiniti Phần đầu xe gây ấn tượng với người đối diện khi trang bị đèn phaLED sắc sảo nối liền cụm lưới tản nhiệt hình ‘’mắt cáo’’, đường chrome quanh cửa

sổ và ốp viền tối màu, nắp ca-pô và thân xe đầy những đường cong mềm mại kéodài là điểm hấp dẫn tạo nên một tổng thể nổi bật mang tính thanh lịch mạnh mẽcho QX50 Đặc biệt Infiniti QX50 được trang bị động cơ Infiniti VC-Turbo được

ra mắc trước đó 2 năm tại triển lãm Paris Motor Show 2016

1 Khó khăn bước đầu.

Là một phần của làn sóng đến từ phương Đông, Infiniti tấn công thị trường

Mỹ với tốc độ chóng mặt nhưng lại không đủ sức để lay động thị trường khó tính

3

này vào khoảng thời gian đầu Vì là thương hiệu còn non trẻ nên Infiniti khônggây được tiếng vang, ngoài ra chiến lược quảng cáo lúc đầu của hãng cũng dở tệkhiến cho người tiêu dùng thờ ơ với hãng Điều này khiến cho sản phẩm đầu tiêncủa hãng là chiếc Q45, có doanh số bán ra thật thảm hại.

Chiến dịch quảng cáo đầu tiên của công ty hướng vào việc phổ biếnthương hiệu qua những địa danh Phật giáo và yếu tố Thiền, khiến cho hình ảnhcủa nhân vật chính là chiếc xe Infiniti trở nên mờ nhạt và không có đất diễn.Người tiêu dùng không nhận diện được thương hiệu và họ cũng không muốnmua sản phẩm của hãng xe Nhật này

Thấy được sai lầm trong nước đi đầu tiên, Infiniti đã thay đổi chiến lược.Hãng tập trung nhiều công sức vào chiến dịch quảng cáo lần 2 và thay đổicácmẫu xe chất lượng cao hơn xứng đáng với số tiền người tiêu dùng bỏ ra hơn.Chính bước thay đổi đúng lúc đã khiến cho nhãn hàng lấy lại danh tiếng và bánđược nhiều sản phẩm hơn

Thời điểm này, các dòng xe của Infiniti đều dựa trên nền tảng khung gầmcủa Nissan và được thiết kế lại theo phong cách sang trọng hơn Tuy nhiên nỗlực này không thay đổi được tính cách “hạng trung” phản phất trong các dòng xeInfinity cho tới khi hãng này quyết định xây dựng loại khung gầm riêng biệtdành cho mình

Xuất hiện trong dòng xe thể thao G37 và SUV hạng sang FX, khung gầmmới của Infiniti đã đánh dấu bước tiến mới trong nỗ lực tạo nên dấu ấn riêng củamình

2 Chất lượng xe sang đã khẳng định

Và dù chiến lược quảng cáo của Infiniti tốt hay dở thì cũng không thể nàoche dấu được giá trị của những chiếc xe đến từ hãng này Chiếc Q45 là một ví dụtốt cho cỗ máy được trang bị động cơ V8 có công suất 278 mã lực, hệ dẫn động

4 bánh và hệ thống treo linh động Tất cả những yếu tố này tạo nên đẳng cấphàng đầu so với những chiếc xe cùng phân khúc với nó Infiniti Q45 có thể cạnh

tranh với các dòng xe hạng sang như Mercedes S-Class, BMW 7 Series, Jaguar

XJ và Cadillac Fleetwood Và doanh số cực khủng đã nói lên điều đó

Ra đời sau chiếc sedan Q45 là mẫu xe coupe 2 cửa M30 Dòng xe nàyđược đi vào sản xuất chỉ sau 3 năm để có thể đối đầu với chiếc Lexus SC M30

có trọng lượng khá nhẹ, khoảng 1,540 kg và được trang bị động cơ VG30E cócông suất 162 mã lực cùng hộp số tự động

Infiniti giới thiệu model thứ 3 là mẫu Infiniti G20 được thiết kế dựa trênmodel Nissan Primera - vốn là phiên bản hạng sang của chiếc Nissan Sunny vớigói nội thất bằng da và động cơ SR20DE DOHC 150 mã lực cùng hệ thống phunnhiên liệu đa cổng giúp cải thiện hiệu suất vận hành

Tiếp đó Infiniti lại cho ra mắt mẫu J30 Mẫu xe này sử dụng động cơ đơn,

222 mã lực được vay mượn từ các model Nissan 300ZX, Credric, Gloria vàCima, và là phiên bản của chiếc Nissan Leopard thế hệ thứ 3 tại Bắc Mỹ

Tại Việt Nam, Infiniti cũng không còn xa lạ với người tiêu dùng bởi cácmẫu xe G37, FX35, QX56 đã được các showroom nhập khẩu nhập về và phânphối tại Việt Nam từ lâu

II Tổng quan về động cơ VC-Turbo.

1 Động cơ Infiniti VC-Turbo.

Động cơ VC-T(Variable Compression Turbo ) là khối động cơ tăng áp biếnthiên tỉ số nén linh hoạt nhờ cơ cấu trục khủy thông minh ứng dụng công nghệVCR(Variable Compression ratio)

Công nghệ biến đổi tỉ số nén VCR đại diện cho một bước đột phá trong thiết

kế động cơ đốt trong, nhằm tối ưu hóa để đảm bảo cả 2 yếu tố là hiệu năng cao vàtính tiết kiệm nhiên liệu cho xe, tùy thuộc vào từng điều kiện vận hành

5

Hình2.1 Động cơ VC-Turbin

2 Công nghệ biến đổi tỉ số nén Variable Compression Ratio (VCR)

Hình 2.2 Biến đổi tỷ số nénCông nghệ VCR lần đầu tiên trên thế giới cho phép một khối động cơ có 2 tỉ

số nén hoàn toàn khác nhau đã được sản xuất hàng loạt Điểm đặc biệt nhất củaQX50 là khối động cơ VC-Turbo hoàn toàn mới, ứng dụng công nghệ biến đổi tỉ sốnén Variable Compression ratio (VC)

Chúng ta có thể thấy là cụm xi lanh (piston) và tay biên của động cơ VC-T

có 2 vị trí hoạt động khác nhau Một vị trí cao để tạo ra mức tỉ số nén cao 14:1 vàmột vị trí thấp hơn để tạo ra mức tỉ số nén thấp hơn 8:1 Dù ở vị trí nào thì hànhtrình xi lanh cũng phải đảm bảo được giữ nguyên

Với nhu cầu công suất lớn trong điều kiện tải cao như lúc chạy nước rút thìđộng cơ sẽ hoạt động ở mức tỉ số nén thấp 8:1 Mức tỉ số nén này cũng hạn chếtình trạng hỗn hợp cháy nổ sớm hơn mong muốn trên động cơ tăng áp Còn vớinhu cầu sử dụng hiệu quả nhiên liệu ở điều kiện tải thấp như lúc chạy đường dàiphải sử dụng hiệu quả năng lượng, động cơ VC-T của Infiiniti sẽ chuyển sang hoạtđộng ở mức tỉ số nén cao 14:1

3 Các thông số kỹ thuật động cơ Infiniti VC-Turbo.

Bảng Các thông số kỹ thuật động cơ Infiniti VC-Turbo:

turbocharged có tỷ số nén biến thiên

Dung tích xi-lanh 1.997 cc (tỷ số 8:1); 1.970cc (tỷ số nén

14:1)

Bơm nhiên liệu Kim phun xăng với nhiều vòi phun

sàn)

Thời gian tăng tốc từ 0-90 km/h 6,3 giây(AWD)6,7 giây(FWD)

Khoan chứa hành lí 890 lít (thường),1048 lít( gặp ghế sau) Tiết kiệm nhiên liệu (nọi thành/ đường cao

tốc/hỗn hợp)

11,2/7,59/9,8 lít/100km

4 Cấu tạo động cơ Infiniti VC-Turbo.

7

Hình 2.3 Động cơ VC-TurboĐộng cơ này cũng không khác mấy so với các động cơ đốt trong truyềnthống ngoại trừ cụm piston – thanh truyền – trục khuỷu đã được các kỹ sư củaInfiniti thiết kế lại Ngoài trục khuỷu và thanh truyền, còn có thêm một cánh tayđòn được điều khiển bằng điện để thay đổi hành trình piston

Bên cạnh turbo tăng áp, động cơ này còn được nâng cấp thêm đáng kể ở hệthống phun nhiên liệu trực tiếp, hệ thống làm mát van (xuppap), hệ thống làm mátbốn mạch và động cơ điện tác động trực tiếp vào trục khuỷu nhằm thay đổi hànhtrình di chuyển của piston tăng tỉ số nén

Hình 2.4 Cấu tạo cụm piston – thanh truyền – trục khuỷu

5 Nguyên lý hoạt động của Infiniti VC-Turbo

Trong quá trình làm việc, động cơ điện được nối cơ cấu Harmonic Drivethông qua một cánh tay điều khiển Khi cơ cấu Harmonic Drive quay, trục điềukhiển ở đáy của động cơ quay, di chuyển hệ thống liên kết đa điểm bên trong động

cơ Khi góc của cánh tay đa liên kết thay đổi, nó sẽ điều chỉnh vị trí trung tâm củapiston và thay đổi tỷ số nén Một trục điều khiển bất thường làm thay đổi tỉ số néncủa tất cả các xi lanh cùng một lúc

Khi hệ thống máy tính nhận thấy xe cần thêm công suất, bộ điều khiển sẽxoay cánh tay đòn để thay đổi vị trí của piston bên trong xilanh Lúc này piston hạthấp xuống hơn so với điểm chết trên vì vậy tỉ số nén giảm xuống chỉ còn 8:1,động cơ sẽ sản sinh ra nhiều momen xoắn hơn

Khi xe cần hiệu suất cao thì bộ điều khiển sẽ xoay cánh tay đòn để di chuyểnpiston lên gần điểm chết trên hơn Từ đó làm tăng tỉ số nén lên 14:1 Tùy thuộc vàođiều kiện di chuyển mà các chế độ sẽ được thay đổi theo sự điều khiển của hệthống máy tính

Khi tỷ số nén giảm xuống, động cơ sẽ quay trở lại chu trình đốt thường.Động cơ VC-Turbo kết hợp một số công nghệ INFINITI hiện có để nhận ra tínhchất biến thiên của nó Động cơ sử dụng cả MPI (phun xăng đa điểm) và GDI(phun xăng trực tiếp) để cân bằng hiệu quả và sức mạnh trong mọi điều kiện: Đốivới phun xăng trực tiếp GDI giúp động cơ cải thiện hiệu suất đốt và hiệu suất làmviệc, và cho phép động cơ tránh được va đập với tỷ lệ nén cao hơn Còn đối vớikiểu phun xăng đa điểm MPI trộn nhiên liệu và không khí sớm hơn, cho phép đốthoàn toàn trong buồng để đạt hiệu suất cao hơn với tải trọng thấp Động cơ nàycho phép chuyển đổi giữa hai tốc độ động cơ thông thường, với cả hai bộ phun cóthể làm việc kết hợp dưới tải cao hơn

Kết hợp cùng một turbo tăng áp đơn duy nhất tăng tối đa hiệu năng và hiệusuất, cho phép phản ứng ga ngay tại bất kỳ tốc độ hoặc tỷ lệ nén nào Hệ thống ống

xả được tích hợp trong đầu xi lanh nhôm nhằm tăng cường khả năng trao đổi và

9

thải khí hiệu quả Điều này đảm bảo hiệu quả sử dụng nhiên liệu và hiệu suất trongkhi giảm thiểu phát thải

Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động động cơ VC Turbo

III.Ưu - Nhược điểm của động cơ VC-Turbo của INFINITI QX50

Ngoài khả năng vận hành linh hoạt, động cơ VC-Turbo cũng chạy mượt mà hơn

so với động cơ truyền thống, với độ ồn và độ rung thấp hơn động cơ V6 truyềnthống

Do liên kết đa điểm Harmonic Drive trong đó các thanh truyền piston gần như

di chuyển thẳng đứng trong suốt quá trình đốt cháy chứ không phải di chuyển tịnh

tiến theo chiều ngang và theo chiều dọc trục khuỷu, vì thanh truyền không quayvòng quanh trục khuỷu như động cơ truyền thống Kết quả là độ rung động cơ thấphơn

Theo nhà sản xuất, động cơ VC-Turbo còn được trang bị hệ thống giảm chấnđộng đầu tiên trên thế giới được gọi là Rod Active Torque (ATR) nhằm giảm tiếng

ồn động cơ Infiniti QX50 2018 là chiếc xe duy nhất trong phân hạng của nó được

áp dụng loại công nghệ này

Tích hợp vào block máy phía trên, nơi có tiếng ồn và độ rung cao nhất, hệthống ATR có một cảm biến G phát hiện rung động và nó tạo ra các rung động đốinghịch nhằm triệt tiêu tiếng ồn phát ra, từ đó làm giảm độ ồn động cơ VC-Turbo.Theo phân tích, độ ồn của động cơ VC-Turbo đã giảm tới 9dB so với động cơ tiềnnhiệm Điều này giúp làm cho VC-Turbo trở thành một trong những động cơ êm

và linh hoạt nhất trong phân khúc SUV cao cấp

2.Nhược điểm.

-Động cơ nóng nhanh hơn

-Tốc độ vòng quay lớn

- Khó sửa chữa do được điều khiển hoàn toàn bằng ECU

- Chi phí bảo dưỡng khá đắt, các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao

IV Một vài công nghệ khác sử dụng trên động cơ VC-Turbo.

1.Turbo tăng áp.

Turbo tăng áp là một hệ thống bơm không khí cưỡng bức vào buồng đốtđộng cơ, vận hành bằng cách lợi dụng luồng khí xả ra từ kì nén trước đó để làmquay cánh tua-bin Nhờ vậy không khí được nén ép vào trong xi lanh nhiều hơn,khiến nhiên liệu cũng được đưa vào nhiều hơn nên ở mỗi kỳ nổ, động cơ sẽ sảnsinh công suất lớn hơn Một động cơ trang bị turbo tăng áp (gọi tắt là động cơ tăngáp) có thể tạo ra công suất tương đương với động cơ hút khí tự nhiên có dung tích

xi lanh lớn gấp đôi

11