ĐIỀU KHIỂN đặc TÍNH ĐỘNG cơ

ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ 1. Mục đích của việc điều khiển đặc tính động cơ: Ngày nay, để cải thiện các tính năng kinh tế, kĩ thuật và giảm ô nhiễm môi trường, hệ thống điều khiển động cơ đã được điện tử hóa, tin học hóa. Trong đó hệ thống phối khí có rất nhiều thay đổi, như: tạo ra thời điểm đóng, mở các xupap biến thiên thông minh (VVT-I, VTEC ), thay đổi hành trình xupap thông minh (VVTL-I, MIVEC, VVEL, Vavetronic ) để tạo ra các vùng đặc tính tối ưu của động cơ (được gọi là loại động cơ 2,3 trong một). Góc mở sớm đóng muộn của xupap có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nạp thải. Góc mở sớm, đóng muộn của các xupap lớn làm tăng tiết diện và thời gian mở xupap, qua đó làm giảm tổn thất nạp, thải và tăng khả năng nạp của động cơ. Ngoài ra, góc đóng muộn xupap có tác dụng tận dụng quán tính nạp thêm khí nạp mới cũng làm tăng hệ số nạp. Với các động cơ thông thường, thời điểm phối khí được cố định. Nhưng với động cơ có hệ thống VVT-I, VTEC pha phối khí có thể thay đổi được trong quá trình làm việc của động cơ tùy theo các chế độ làm việc của động cơ. Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khi tải nhẹ Thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xupap giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp. Điều này làm ổn định chế độ không tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động. Các thời điểm pha phối khí 1. Chế độ không tải ổn định 2. Chế độ tiết kiệm nhiện liệu và giảm khí thải 3. Chế độ cho công suất tối đa. Thời điểm phối khí của xupap nạp Hình 1. Chế độ điều khiển pha phối khí Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp. Khi tốc độ cao và tải nặng Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp. 2. Một số giải pháp điều khiển cụ thể: 2.1. Điều khiển pha phối khí Đặc điểm/ mô tả Hình minh họa Hệ thống sử dụng một cơ cấu căng đai hoặc xích cam kiểu thủy lực để thay đổi sườn căng đai, xích cam và làm thay đổi thời điểm phối khí. Thay đổi sườn căng đai, xích cam Hệ thống có một khớp dầu lắp ở đầu trục cam, sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều này có thể làm tăng công suất động cơ, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường. Tức là làm thay đổi đặc tính của động cơ. Hệ thống VVT-I có thể điều khiển góc phối khí của xupap nạp thay đổi trong phạm vi 50 o so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí thích hợp cho từng chế độ của động cơ. Cơ cấu khớp dầu ở đầu trục cam Một số kiểu điều khiển khác: Khớp dầu có bốn cánh độc lập của hãng BMW, có thể tạo ra góc mở sớm xupap nạp 60 o , góc đóng muộn xupap xả 60 o , tức là góc trùng điệp có thể đạt tới 120 o . Khớp dầu của hãng BMW Một kiểu khác là sử dụng một mô tơ điện truyền động qua một bộ giảm tốc xycloit để xoay trục cam, làm thay đổi thời điểm phối khí. Cơ cấu điều khiển bằng mô tơ điện 2.2. Điều khiển hành trình xupap Phương pháp thay đổi hành trình xupap thường kết hợp với cơ cấu thay đổi pha phối khí làm tăng hệ số nạp,tăng công suất động cơ mà không làm ảnh hưởng tới tính kinh tế nhiên liệu cũng như ô nhiễm khí xả. Cách này cũng có một số kiểu, tùy theo hang. Dưới đây là một số kiểu tiêu biểu: + Hãng Toyota Cơ cấu điều chỉnh hành trình xupap của Toyota gồm 2 vấu cam khác nhau cho xupap nạp mỗi xy lanh. Một chốt thép được lắp ở cò mổ, có thể di chuyển tự do hoặc bị hãm lại bởi một chốt hãm( chốt chèn), phụ thuộc vào việc điều khiển cấp dầu nhớt để đẩy chốt hãm hoặc xả dầu nhớt để chốt hãm không chèn vào đáy chốt thép. Hình 2. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp. Cấu tạo - Van điều khiển dầu cho VVTL-I: Van điều khiển dầu cho VVTL-I điều khiển áp suất dầu cung cấp đến phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam. - Trục cam và cò mổ: Để thay đổi hành trình Xuppáp trục cam có hai loại vấu cam, vấu cam tốc độ cao và vấu cam tốc độ thấp cho mỗi xylanh. Cơ cấu chuyển vấu cam được lắp bên trong cò mổ giữa xup páp và vấu cam. Áp suất dầu từ van điều khiển dầu của VVT-L đến lỗ dầu trong cò mổ, và áp suất này đẩy chốt hãm bên dưới chốt đệm. Nó cố định chốt đệm và ấn khớp cam tốc độ cao. Khi áp suất dầu ngừng tác dụng, chốt hãm được trả về bằng lực của lò xo và chốt đệm được tự do và có thể di chuyển tự do theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa. Hoạt động Trục cam nạp và xả có các vấu cam với hai hành trình khác nhau cho từng xylanh, và ECU động cơ chuyển những vấu cam hoạt động bằng áp suất dầu. - Tốc độ thấp và trung bình (V đc < 6000v/p): Van điều khiển dầu mở phía xả. Do đó áp xuất dầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam. Chốt hãm có thể chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa, xu páp được dẫn động bằng vấu cam tốc độ thấp và trung bình. Hình 3. Hoạt động tại tốc độ thấp - Tốc độ cao(V đc > 6000v/p, nhiệt độ nước làm mát cao hơn 60 o c): Phía xả của van điều khiển dầu được đóng lại, áp suất dầu tác dụng lên phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam. Áp suất dầu ấn chốt hãm bên dưới chốt đệm và cò mổ giữ chốt đệm và cò mổ. Cam tốc độ cao tác dụng cò mổ trước khi cam tốc độ thấp và trung bình tác dụng đến con lăn. Lúc này xup páp được dẫn động bằng cam tốc độ cao. Hình 4. Hoạt động tại tốc độ cao. + Hãng Honda Hãng Honda sử dụng 3 vấu cam tại một xy lanh ( một xy lanh có tới 6 vấu cam). Vấu cam giữa cao hơn và là vấu cam tốc độ cao. Tương ứng với 3 vấu cam có 3 cò mổ, chúng có thể tách rời nhau hoặc liên kết với nhau thành một khối nhờ 2 chốt liên động lắp trong cò mổ. Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu cam phù hợp. Ở dải tốc độ thấp, thời gian mở xupáp được tối ưu hóa nhằm đạt được mômen xoắn cần thiết để xe có thể di chuyển tốt nhất ở vòng tua thấp, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu. Ở dải tốc độ cao, độ mở xupáp và thời gian mở xupáp được tăng lên, không khí được nạp vào nhiều hơn. Hệ thống cung cấp cho xe khả năng di chuyển tốt ở tốc độ thấp và tăng hiệu suất động cơ khi tốc độ xe tăng lên. Qua nhiều năm phát triển, các động cơ của Honda đã sử dụng qua năm loại hệ thống VTEC khác nhau gồm: (1) VTEC có một trục cam đặt trên gọi là SOHC; (2) VTEC-E tiết kiệm nhiên liệu; (3) VTEC có hai trục cam đặt trên DOHC; (4) VTEC có xilanh không tải và (5) công nghệ i-VTEC thông minh. Kết cấu của 5 modun trên khác nhau nhưng nói chung chúng giống nhau về mặt nguyên lý vì tất cả đều sử dụng loại trục cam có vấu kép, một vấu dùng khi tốc độ thấp và một vấu dùng ở tốc độ cao. Ở dải tốc độ thấp, các xupáp mở ít và thời gian mở ngắn lại do tốc độ của vấu cam giảm. Hiệu quả thực tế của công nghệ VTEC phụ thuộc vào điều kiện chạy xe và kiểu xe. Bộ điều khiển trung tâm ECM/PCM liên tục theo dõi sự thay đổi tình trạng hoạt động của động cơ như tải trọng, số vòng quay và tốc độ chạy xe. Dựa vào các thông số đầu vào này, ECM/PCM sẽ xác định và tính toán để kích hoạt hoặc hủy bỏ chế độ VTEC. Khi tốc độ động cơ tăng lên, lượng không khí và nhiên liệu cần thiết cũng tăng lên. Nếu các điều kiện như nhiệt độ nước làm mát động cơ, áp suất đường ống nạp, tốc độ động cơ và tốc độ di chuyển của xe đạt đến một giá trị nào đó, hệ thống sẽ chuyển từ vấu cam tốc độ thấp sang vấu cam tốc độ cao. Nhờ vậy, độ mở xupáp và thời gian xupáp mở tăng lên. PCM/ECM điều khiển hoạt động của VTEC nhờ tín hiệu điện. Khi PCM/ECM kích hoạt VTEC, công tắc áp suất dầu được bật lên, dầu qua van trượt theo đường ống dẫn đến tác động vào piston nối, piston này sẽ dịch chuyển sang phải để nối hai cụm cò mổ lại với nhau, chuyển động đồng thời. Chúng ta hãy quan sát hình ảnh hoạt động của một hệ thống VTEC với một trục cam đặt trên, mỗi cụm cò mổ gồm hai cò mổ tốc độ thấp ở hai bên và một cò mổ tốc độ cao ở giữa. Ở dải tốc độ thấp, các cò mổ tốc độ thấp và tốc độ cao chuyển động riêng rẽ. Các xu páp mở ra ít và thời gian mở ngắn. Ở dải tốc độ cao, PCM/ECM kích hoạt để VTEC hoạt động, các piston nối dưới tác động của dầu thủy lực sẽ di chuyển để nối các cò mổ tốc độ thấp và tốc độ cao với nhau thành mối khối. Lúc này, các xu páp mở ra nhiều hơn và thời gian mở tăng lên. Không khí được nạp vào nhiều hơn, công suất động cơ tăng lên nhanh chóng. Hình ảnh động dưới đây sẽ giúp các bạn dễ hình dung hơn hoạt động của một hệ thống VTEC kiểu SOHC. + Hãng Mitsubishi. MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) là tên viết tắt của công nghệ động cơ với xupáp nạp biến thiên được phá triển bởi hãng Mitsubishi. Cũng tương tự như các hệ thống với xupáp nạp biến thiên được đề cập kỳ trước, hệ thống này cũng có khả năng thay đổi hành trình hoặc thời gian đóng mở các xupáp bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau. Ở dải tốc độ thấp, vấu cam nhỏ dẫn động các xupáp, động cơ hoạt động ở trạng thái không tải ổn định, lượng khí thải giảm và mômen xoắn tăng lên ở tốc độ thấp. Khi vấu cam lớn được kích hoạt, tốc độ tăng lên, các xupáp được mở rộng hơn và thời gian mở xupáp tăng lên. Bởi vậy làm tăng lượng khí nạp trong buồng cháy, công suất và mômen xoắn tăng, dải tốc độ động cơ được mở rộng. [...]... ACIS từ ECU động cơ, VSV điều khiển chận không, đóng vai trò nguồn động lực để vận hành bộ chấp hành của van điều khiển khí nạp c Bình chân không Bình chân không có lắp một van một chiều Và nó lưu chân không tác dụng lên bộ chấp hành sao cho van điều khiển khí nạp có thể đóng lại hoàn toàn thậm chí ở trạng thái chân không thấp Hoạt động a Khi van điều khiển khí nạp đóng (VSV ON) Khi ECU động cơ bật van... đó, một ASV (Van chuyển không khí) được sử dụng thay cho van phun khí để hút không khí nén khi hệ thống không hoạt động 3 Sơ đồ cấu trúc điều khiển ( điều khiển kín, điều khiển hở): Sơ đồ khiều khiển hở: A Điều khiển theo một chương trình có sẵn sưanx B Sơ đồ điều khiển kín: A Tín hiệu điều khiển được hiệu chỉnh Tín hiệu phản hồi B ... Tăng công suất động cơ: ở số vòng quay động cơ thấp, độ mở xupap nhỏ làm giảm hiện tượng dội ngược lại của hỗn hợp nhiên liệu và không khí, giúp tăng công suất động cơ Khi số vòng quay động cơ tăng cao, độ mở xupap lớn làm tăng lượng khí nạp, giúp tăng công suất đầu ra của động cơ - Bảo vệ môi trường tốt hơn: thời gian đóng mở xupap nạp được tối ưu hoá ngay từ khi khởi động Khi động cơ còn lạnh thì... xupap Chính điều này giúp cho việc điều khiển đóng mở xupap đạt được độ chính xác cao Đối với các động cơ truyền thống, việc điều chỉnh lưu lượng khí nạp được thực hiện ở bướm ga thì đối với động cơ VVEL, việc điều chỉnh lưu lượng khí nạp đi vào trong xi lanh được thực hiện bằng cách điều khiển trực tiếp đóng mở xupap nạp, kết hợp hệ thống VVEL với hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap C-CTV... thống điều khiển AI sử dụng bơm để cung cấp cưỡng bức không khí còn hệ thống điều khiển AS sử dụng độ chân không trong đường ống xả để hút không khí vào Hệ thống điều khiển AI sẽ được mô tả ở đây Hệ thống này được vận hành bằng ECU động cơ khi khí xả ô nhiễm CO và HC tăng lên khi động cơ nguội và xe đang giảm tốc Hệ thống thống này không sử dụng dưới bất kỳ điều kiện nào khác Khi tất cả các điều kiện... xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén và cải thiện hiệu suất động cơ Ở chế độ không tải, thời điểm xupáp xả và nạp trùng nhau được loại bỏ để ổn định quá trình cháy • • + Hãng Nissan Hãng Nissan có cơ cấu điều khiển hành trình xupap khá phức tạp Một cơ cấu liên động gồm: cam điều khiển, trục điều khiển, cam trong, cam ngoài, trục dẫn động, đòn lốt A, đòn lốt B … được liên kết với cụm đai ốc vít Đai... shaft), trục điều khiển (control shaft)… Quá trình đóng mở xupap nạp được thực hiện bằng cách biến chuyển động quay của động cơ điện một chiều, thông qua trục dẫn động, cam lệch tâm, trục cam và các vấu cam thành chuyển động đóng mở của xupap Chuyển động của vấu cam được thay đổi bằng cách thay đổi tốc độ của động cơ điện một chiều, hoặc thay đổi điểm tiếp xúc của thanh nối và con đội xupap Chính điều này... van VSV để phù hợp với chu kỳ dao động dài, chân không được cấp đến màng bộ chấp hành Nó đóng van điều khiển Điều đó kéo dài chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp, nâng cao hiệu quả nạp khí và công suất ở phạm vi tốc độ thấp và trung bình do hiệu ứng dao động của không khí b Khi van điều khiển nạp khí mở (VSV OFF) Khi ECU động cơ tắt van VSV để phù hợp với chu kỳ dao động ngắn, áp suất khí quyển được... đến tốc độ cao Hệ thống này sử dụng một van điều khiển khí nạp để chia đường ống nạp thành 2 đoạn mà cho phép thay để chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp phù hợp với tốc độ động cơ và góc mở bướm ga Có vài loại ACIS Ví dụ sử dụng ở đây là loại cho động cơ 3UZ-FE Cấu tạo Các bộ phận chính của hệ thống được mô tả như sau: a.Van điều khiển khí nạp Van điều khiển khí nạp nằm trong khoang khí nạp, và được... Động cơ Valvetronic của hãng BMW là động cơ đầu tiên trên thế giới không sử dụng bướm ga BMW phát triển công nghệ này với mục tiêu tiết kiệm được khoảng 10% nhiên liệu so với các loại động cơ thông thường khác Để hiểu tại sao một động cơ không có bướm ga lại có khả năng tiết kiệm được nhiên liệu thì điều đầu tiên bạn phải hiểu được nguyên lý hoạt động của một động cơ thông thường Khi đạp hết ga nghĩa . ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ 1. Mục đích của việc điều khiển đặc tính động cơ: Ngày nay, để cải thiện các tính năng kinh tế, kĩ thuật và giảm ô nhiễm môi trường, hệ thống điều khiển động cơ. khí. Điều này có thể làm tăng công suất động cơ, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường. Tức là làm thay đổi đặc tính của động cơ. Hệ thống VVT-I có thể điều khiển. điều khiển cấp dầu nhớt để đẩy chốt hãm hoặc xả dầu nhớt để chốt hãm không chèn vào đáy chốt thép. Hình 2. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp. Cấu tạo - Van điều khiển dầu cho VVTL-I: Van điều