KHẢO SÁT HỆ THÔNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, 2015

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN ĐỘNG CƠ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP I TÊN ĐỀ TÀI: “ KHẢO SÁT HỆ THÔNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ” II TÊN SINH VIÊN III NỘI DUNG THỰC HIỆN - Trình bày nguyên lý hoạt động, đặc điểm hệ thống phân phối khí động đốt - Phân tích ưu nhược điểm loại phân phối khí sử dụng ô tô IV TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyên lý động đốt trong, Nguyễn Tất Tiến, Nhà xuất Giáo Dục, 2007 Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Nguyên lý kết cấu động đốt trong, Nguyễn Văn Trạng, ĐHSPKT Tp HCM, 2006 The impact of valve events upon engine performance and emissions, 2006 Tài liệu đào tạo hãng Honda, Toyota, Mitsubishi, Fiat, BMW http://www.autopro.com.vn http://www.oto-hui.com http://thuvienso.hcmute.edu.vn/ http://www.mechadyne-int.com http://www.pattakon.com 10 http://asia.vtec.net/article/k20a 11 http://en.wikipedia.org V TRÌNH BÀY: 01 thuyết minh 02 đĩa CD VI THỜI GIAN THỰC HIỆN - Ngày bắt đầu: 01/ 07/ 2015 - Ngày hoàn thành: 15/ 09/ 2015 Đắk Lắk , ngày 15 tháng 09 năm 2015 Bộ môn động Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp ……… …, Ngày ……tháng……năm 2015 Giáo viên hướng dẫn Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp …………., Ngày ……tháng……năm 2015 Giáo viên phản biện MỤC LỤC CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ thực đề tài .9 1.2.1 Mục tiêu .9 1.2.2 Nhiệm vụ .9 1.3 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng .9 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu .9 1.4 Giới hạn nội dung đề tài CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 2.1 Nhiệm vụ hệ thống phân phối khí 10 2.2 Yêu cầu hệ thống phân phối khí 10 2.3 Điều kiện làm việc hệ thống phân phối khí .10 2.4 Ảnh hưởng việc thay đổi pha phân phối khí tới hiệu động .10 2.4.1 Ảnh hưởng việc thay đổi thời điểm mở xupap xả (Exhaust Valve Opening Timing – EVO) .11 2.4.2 Ảnh hưởng việc thay đổi thời điểm đóng xupap xả (Exhaust Valve Closing Timing – EVC) 12 2.4.3 Ảnh hưởng việc thay đổi thời điểm mở xupap nạp (Intake Valve Opening Timing – IVO) 13 2.4.5 Ảnh hưởng việc thay đổi thời điểm đóng xupap nạp (Intake Valve Closing Timing – IVC) 14 2.5 Nguyên lý điều hệ thống phân phối khí thông minh 19 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ BIẾN THIÊN Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp 3.1 Giới thiệu hệ thống phân phối khí VVT 20 3.1.1 Lịch sử .20 3.1.2 Cấu tạo .22 3.1.3 Nguyên lý hoạt động 24 3.2 Giới thiệu hệ thống phân phối khí VVTL-i 27 3.2.1 Cấu tạo .28 3.2.2 Hoạt động 29 3.3 Giới thiệu hệ thống phân phối khí VTEC 34 3.3.1 Giới thiệu 34 3.3.2 Cấu tạo .35 3.3.3 Nguyên lý hoạt động 38 3.4 Giới thiệu hệ thống phân phối khí i-VTEC 40 3.4.1 Giới thiệu 40 3.4.2 Cấu tạo .41 3.4.3 Nguyên lý hoạt động VTC 42 3.4.4 Các chế độ i-VTEC 44 3.5 Giới thiệu hệ thống phân phối khí biến thiênMIVEC 47 3.5.1 Giới thiệu 47 3.5.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động thay đổi độ nâng xupap 48 3.5.3 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động thay đổi thời điểm phân phối khí 50 3.5.4 Cấu tạo .50 3.5.5 Nguyên lý hoạt động 51 3.5.6 Ưu điểm MIVEC 54 3.6 Giới thiệu hệ thống phân phối khí biến thiênVanos 55 3.6.1 Giới thiệu 55 3.6.2 Cấu tạo .55 3.6.3 Nguyên lý hoạt động 57 3.7 Giới thiệu hệ thống phân phối khí biến thiên Valvetronic 59 3.7.1 Giới thiệu 59 3.7.2 Cấu tạo .59 3.7.3 Nguyên lý hoạt động 60 3.7.4 Đồ thị công suất môment động .62 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHÔNG SỬ DỤNG TRỤC CAM 4.1 Hệ thống phân phối khí thủy lực Multiair .63 4.1.1 Lịch sử .63 4.1.2 Cấu tạo .63 4.1.3 Nguyên lý hoạt động 64 4.1.4 Ưu điểm hệ thống Multiair 67 Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp 4.1.5 Sự phát triển tương lai .67 4.2 Hệ thống phân phối khí điện tử 68 4.2.1 EMV sử dụng Solenoid .68 4.2.2 Cấu tạo .69 4.2.3 Nguyên lý hoạt động 69 4.2.4 EMV sử dụng nam châm vĩnh cửu 70 4.2.5 Cấu tạo .70 4.2.6 Nguyên lý hoạt động 71 4.2.7 So sánh EMV sử dụng solenoid EVM sử dụng nam châm vĩnh cữu 72 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kết luận .73 LỜI THAM CẢM ƠN TÀI LIỆU KHẢO Sau ba tháng làm tiểu luận tốt nghiệp đến em hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tạo điều kiện tốt cho em suốt trình học tập làm tiểu luận tốt nghiệp Khoa Cơ khí Động Lực giúp đỡ em hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp thời gian quy định Đặc biệt hướng dẫn giúp đỡ Thầy LÝ VĨNH ĐẠT, Thầy bảo em tận tình, giúp em vượt qua khó khăn vướng mắc hoàn thành tiểu luận Bên cạnh em cảm ơn quý Thầy khoa Cơ khí Động Lực cho em lời khuyên, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành tốt chương trình học tiểu luận tốt nghiệp Mặc dù cố gắng thời gian trình độ có hạn, nên trình làm tiểu luận tránh thiếu sót Em mong nhận góp ý, nhận xét, đánh giá nội dung hình thức trình bày quý Thầy bạn để em hoàn thành tốt công việc tương lai Em xin chân thành cảm ơn Đắk Lắk , Tháng 09 năm 2015 Sinh viên thực Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Tạ Vũ Thanh Đạt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Lý chọn đề tài Công nghiệp ô tô ngành quan trọng giới Các nhà chế tạo muốn có động đốt đảm bảo tính hiệu tính kinh tế cao Và để đạt loại động người ta cần nghiên cứu đến yếu tố ảnh hưởng đến tính hiệu tính kinh tế động Trong đó, hệ thống phân phối khí cổ điển nhiều hạn chế Để khắc phục hạn chế đó, ý tưởng kỹ sư đưa tìm cách tác động để thời điểm mở van, độ mở khoảng thời gian mở biến thiên theo vòng tua khác cho chúng mở lúc, khoảng mở thời gian mở đủ để lấy đầy hòa khí vào buồng đốt Để tăng hệ số nạp thêm (λ1) hãng xe người ta điều có công nghệ nhằm thay đổi góc phân phối khí cho phù hợp với chế độ làm việc động 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ thực đề tài 1.2.1 Mục tiêu Nhằm hiểu rõ hệ thống phân phối khí thông minh dòng xe đời Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Giúp em củng cố lại kiến thức học tập cho em cách làm việc độc lập tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai 1.2.2 Nhiệm vụ Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm hệ thống điều khiển cấu phân phối khí động đốt 1.3 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng Hệ thống VVT-i xe TOYOTA Hệ thống i-VTEC xe HONDA Hệ thống MIVEC xe MITSUBISHI Hệ thống VANOS VÀ VALVETRONIC xe BMW Hệ thống MULTIAIR xe FIAT Hệ thống EMVA 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu Dựa vào kiến thức qua môn học lớp kết hợp kiến thức sách vở, báo, tạp chí ô tô, internet Xây dựng nên tiểu luận tốt nghiệp 1.4 Giới hạn nội dung đề tài Với yêu cầu nội dung, mục tiêu thời gian có hạn cộng với nguồn tài liệu có, tiểu luận tập trung phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm hệ thống phân phối khí Đề tài không tập trung vào tính toán, thiết kế chi tiết hệ thống CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 2.1 Nhiệm vụ hệ thống phân phối khí Hệ thống phân phối khí dùng để nạp đầy hỗn hợp hòa khí động xăng hay không khí động diesel vào xylanh kỳ nạp thải khí thải xylanh kỳ xả 2.2 Yêu cầu hệ thống phân phối khí Đóng mở xupap lúc, thì, thứ tự hoạt động động cơ, đóng kín nạp cửa thải kỳ nén, cháy giãn nở 2.3 Điều kiện làm việc hệ thống phân phối khí Trong trình làm việc, mặt xupap chịu phụ tải động phụ tải nhiệt lớn Lựckhí thể tác dụng diện tích mặt xupap lên đến 10.000 đến 20.000 N,trongđộng cường hóa tăng áp, lực tăng đến 30.000 N Nhiệt độ xupap thải trongđộng xăng thường đạt 800-850 0C, động diezel 5006000C Ngoài ratrong nhiên liệu có lưu huỳnh nên cháy tạo axit ăn mòn mặt nấm xupap Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Vì vật liệu dùng để chế tạo xupap phải có sức bền học cao, chịu nhiệt tốt, chống ănmòn hóa học tượng xâm thực dòng khí thải có nhiệt độ cao 2.4 Ảnh hưởng việc thay đổi pha phân phối khí tới hiệu động Hình 2.1 Pha phân phối khí động bốn kỳ không tăng áp ϕ1 - góc mở sớm xupap nạp ϕ - góc đóng trễ xupap nạp ϕ3 - góc mở sớm xupap xả ϕ4 - góc đóng trễ xupap xả ϕ s - góc đánh lửa phun dầu sớm 2.4.1 Ảnh hưởng việc thay đổi thời điểm mở xupap xả (Exhaust Valve Opening Timing – EVO) Xupap thải bắt đầu mở làm cho áp suất cao xylanh trình đốt cháy thoát qua hệ thống xả Xupap thải mở sớm trước piston tới điểm chết (điểm b’ hình) tạo điều kiện thuận lợi cho trình thải cách cho sản vật cháy tự thoát nhờ chênh áp xylanh đường thải Với mục đích giảm tải trọng động cho xupap cần phải cho xupap mở đóng đường thông cách từ từ Chính việc mở sớm xupap thải nhằm tạo giá trị “thời gian-tiết diện” đủ để áp suất xylanh giảm tới mức yêu cầu piston ngược từ điểm chết lên điểm chết Khi mở sớm xupap thải vào thời điểm hợp lý làm giảm công tiêu hao cho việc đẩy khí thải Nhưng mở xupap thải sớm làm giảm công giãn nở đồ thị công qua làm giảm công suất động Hai yêu cầu mâu thuẫn với Trên động đốt cổ điển pha phân phối khí chọn cố định nên phải cân đối lợi ích hai yếu tố Còn động có trang bị hệ thống phân phối khí thông minh hệ Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 10 Vị trí trục lệch tâm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Vị trí trục lệch tâm Tiểu luận tốt nghiệp • Khi tốc độ động thấp, tải nhẹ trung bình Tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga gửi hệ thống điều khiển sau hệ thống tính toán điều khiển mô tơ điện quay làm trục lệch tâm quay theo lúc vấu cam tác dụng vào đòn dẫn → đòn gánh → xupap làm xupap mở với hành trình nhỏ → tiết diện lưu thông nhỏ → hòa khí vào xylanh → công suất động nhỏ • Khi tốc độ động cao hay tải nặng Mô tơ quay trục lệch tâm vị trí mở lớn độ nâng xupap lớn làm cho tiết diện lưu thông qua xupap lớn nên hòa khí nạp vào xylanh nhiều hơn, thời gian nạp dài kết công suất mômen động tăng đáp ứng kịp thời chế độ hoạt động động Khi tốc độ động thấp Khi tốc độ động cao Hình 3.57 Hoạt động tốc độ thấp tốc độ cao Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 61 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp 3.7.4 Đồ thị công suất môment động N (KW) M ( Nm) 85 KW 5500 vòng/phút 240 80 200 175 Nm 3750 vòng/phút 60 160 120 40 80 20 40 vg 1000 2000 3000 4000 Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt 5000 6000 7000 Trang 62 ph Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Hình 3.58 Đồ thị công suất mômen động sử dụng Valvetronic 1.8lit CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHÔNG SỬ DỤNG TRỤC CAM 4.1 Hệ thống phân phối khí thủy lực Multiair 4.1.1 Lịch sử MultiAir hệ thống điều khiển xupap điện-thủy lực đượctập đoàn Fiat giới thiệuvào ngày 08/03/2009 triển lãm Geneva Bằng việc điều khiển trực tiếp không khí hòa khí vào xylanh thông qua xupap hút không cần sử dụng bướm ga nên giảm tổn thất bơm giảm cản đường ống nạp, giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu đồng thời tăng cường công suất sức kéo động cơ, cắt giảm lượng khí thải CO khoảng 10 đến 25%, giảm ô nhiễm đến 60% so với loại động khác đặc biệt hiệu sử dụng với hệ thống tăng áp động diesel Thế hệ động cho phép Fiat thay động lớn động nhỏ hơn, hiệu suất cao Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 63 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Pittông bơm thủy lực Trục cam Solenoid Bình chứa dầu hồi Xupap Hình 4.1 Cấu tạo hệ thống phân phối khí thủy lực Multiair 4.1.2 Cấu tạo • Trục cam Động sử dụng trục cam (SOHC) để điều khiển xupap hút xupap xả Mỗi xylanh có xupap hai xupap xả điều khiển trực tiếp vấu cam xả động thông thường thay đổi thời điểm độ nâng Trong xupap hút điều khiển vấu cam hút thông qua piston, buồng thủy lực van solenoid điện Van solenoid điện tắt, mở làm thay đổi thời điểm độ nâng xupap • Hệ thống thủy lực Gồm piston buồng thủy lực Khi vấu cam hút tác dụng vào đòn gánh làm piston dich chuyển có công dụng bơm thủy lực tạo áp lực chứa buồng thủy lực Buồng thủy lực kết nối với xupap điều khiển thông qua solenoid • Solenoid : Được điều khiển hệ thống điều khiển động có tác dụng đóng mở mạch thủy lực tác dụng lên xupap để làm thay đổi thời điểm độ nâng xupap theo chế độ hoạt động động 4.1.3 Nguyên lý hoạt động Phương thức hoạt động hệ thống tập trung vào xupap hút Piston chuyển động trục cam liên kết với xupap hút thông qua buồng thủy lực điều khiển đơn chế độ đóng mở van điện Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 64 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Khi van điện đóng dầu buồng dầu chạy vật thể rắn truyền đến xupap hút độ nâng xupap quy định trục cam Khi van điện mở buồng chứa dầu xupap hút kết hợp với nhau, xupap hút không hoạt động theo trục cam mà đóng tác động lò xo Phần cuối hành trình đóng xupap điều khiển phanh hãm thủy lực, để đảm bảo chế độ hoạt động nhẹ nhàng, bình thường điều kiện hoạt động xe Chế độ xupap mở hoàn toàn theo biên dạng cam ( full lift ): Để có công suất lớn van solenoid điện luôn đóng xupap điều khiển mở hoàn toàn biên dạng trục cam mà thiết kế đặc biệt để tạo công suất tối đa chạy tốc độ cao (thời gian mở lâu hơn) Hình 4.2 Chế độ Full lift- xupap mở theo biên dạng cam thiết kế • Chế độ mở trễ xupap nạp ( LIVO-late intake valve opening ): Khi khởi động xupap hút mở phần nhờ đóng van solenoid điện Tức xupap hút mở muộn đóng sớm Trong trường hợp này, dòng khí vào xylanh nhanh tạo lốc xoáy mạnh kết hòa trộn nhiên liệu xylanh tơi Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 65 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Hình 4.3 Chế độ mở trễ xupap nạp- LIVO • Chế độ đóng sớm xupap nạp (EIVC- early intake valve closing ): Để đạt mô men xoắn tốc độ thấp van solenoid điện mở gần với biên dạng trục cam làm cho xupap hút sớm đóng lại hạn chế tượng bơm tượng khí nạp quay trở lại ống góp hút giúp khối lượng không khí nạp vào xylanh lớn Hình 4.4 Chế độ đóng sớm xupap nạp- EIVC • Chế độ thay đổi độ nâng xupap liên tục ( Multilift ) : Hai chế độ hoạt động bao gồm kỳ hút tạo chế độ Multilift, chế độ cháy tải thấp Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 66 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Hình 4.5 Chế độ thay đổi độ nâng xupap liên tục ( Multilift) • Chế độ theo tải động ( Partial load ): Khi tải động thay đổi thời gian mở solenoid thay đổi Khi tải động ổn định solenoid giữ nguyên vị trí mở trước làm cho xupap mở phần để kiểm soát lượng hòa khí vào xylanh cách hiệu tạo mômen xoắn theo yêu cầu tải động Hình 4.6 Chế độ theo tải động cơ- Partial load 4.1.4 Ưu điểm hệ thống Multiair Công suất tối đa tăng lên 10% nhờ vào việc sử dụng trục cam định hướng công suất cao Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 67 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Tại tốc độ vòng quay thấp mômen xoắn cải thiện đến 15% thông qua việc đóng sớm xupap nạp để đạt lượng không khí xi lanh lớn Quá trình bơm giảm dẫn đến giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ khí CO sinh giảm lượng tương ứng với động tăng áp động không tăng áp Động MultiAir tăng áp cỡ nhỏ tăng 25% hiệu kinh tế đối so với động thường điều kiện Hiệu điều khiển xupap thể tốt trình làm nóng động tái tuần hoàn khí xả thông qua việc mở lại xupap hút kỳ xả Kết khí thải giảm từ 40% cho HC, CO đến 60% cho NOx Duy trì áp suất nạp (không khí cho động thường không khí áp suất cao cho động tăng áp), cộng với việc điều khiển khí nạp cho xylanh riêng biệt tạo động tối ưu nâng cao cảm giác lái xe MultiAir áp dụng cho tất động đốt trong, lắp động Diesel để giảm lượng khí NOx thải làm cho lọc xúc tác khí thải có hiệu Nói tóm lại, động trang bị Fiat MultiAir mạnh hơn, phản ứng nhanh toàn dải tốc độ, tiết kiệm nhiên liệu giảm đáng kể tất loại khí thải 4.1.5 Sự phát triển tương lai Công nghệ Common Rail, sản phẩm Fiat trình làng năm 1997 mở đường cho thập kỷ phát triển với sản phẩm MultiJet (phun nhiều lần), động diesel cỡ nhỏ gần công nghệ Modular Injection Những sản phẩm sớm tung thị trường Hình 4.7 Hệ thống MultiAir Tương tự, Công nghệ MultiAir mắt toàn giới 2009 mở phát triển cho công nghệ động xăng : Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 68 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Sự kết hợp MultiAir với phun xăng trực tiếp để nâng cao khả phản ứng tiết kiệm nhiên liệu Việc đưa nhiều chế độ mở xupap tối ưu làm giảm lượng khí thải nhiều Cải tiến động tăng áp, kết hợp việc tăng áp suất khí nạp với điều khiển trình mở xupap để tối ưu hóa lượng hòa khí nạp vào xylanh Song song với hệ thống phun xăng điện tử phát triển năm 70 Common Rail năm 90 đột phá công nghệ cụ thể, công nghệ điều khiển xupap MultiAir áp dụng cho tất loại động đốt với loại nhiên liệu đốt cháy MultiAir lúc đầu phát triển cho động sử dụng loại nhiên liệu nhẹ xăng đến khí gas tự nhiên khí hidro Tuy nhiên có khả cho việc giảm khí thải động diesel Thực chất việc giảm 60% NO x đạt công nghệ tái tuần hoàn khí xả việc mở lại xupap hút trình xả, tối ưu việc điều khiển xupap lúc khởi động lạnh làm nóng động mang đến hiệu giảm tới 40% khí HC CO Cải thiện hiệu suất động điesel tương tự động xăng, tiêu hao nhiên liệu giảm thiểu xuống giảm tổn thất bơm Vì động diesel trang bị Multiair tiết kiệm nhiên liệu Trong tương lai việc cải tiến kỹ thuật hệ thống truyền động mang lại lợi ích từ thống cấu trúc động xăng diesel Chính sản phẩm quy lát động MultiAir hình thành phát triển để phù hợp với động xăng diesel Bộ chấp hành điện-thủy lực MultiAir không nằm quy luật đó, với đa dạng việc gia công, linh kiện phụ trợ mang đến từ ứng dụng Fire SGE Fiat 4.2 Hệ thống phân phối khí điện tử Cơ cấu EMVA (Electromagnetic Valve Actuator) sử dụng lực hút điện từ nam châm lực điện từ tạo từ cuộn dây cảm biến để điều khiển hoạt động đóng mở xupap trục cam dẫn động loại động truyền thống 4.2.1 EMV sử dụng Solenoid Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 69 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Spring Hình 4.8 Cấu tạo EVM solenoid 4.2.2 Cấu tạo Hai cuộn solenoid để điều khiển đóng mở xupap Hai lò xo hồi vị giữ cho xupap hồi vị trí ban đầu lực từ ngừng tác động Một lõi thép để cảm ứng điện từ Thân xupap lõi thép thiết kế thành khối với Cơ cấu EMVA loại dùng solenoid có ưu điểm cấu tạo đơn giản dễ điều khiển Tuy nhiên, sử dụng chấp hành solenoid chúng tiêu thụ lượng lớn lượng điện dùng để điều khiển xupap Đặc biệt khởi động, xupap mở nhỏ vị trí trung gian (mid open) cân lực lò xo hệ thống cần lượng điện đến cuộn solenoid điều khiển hút xupap đóng để động dễ dàng khởi động Đây nhược điểm hệ thống khởi động dòng điện sụt áp đáng kể cung cấp cho động khởi động dòng điện đến cuộn solenoid không ổn định để điều khiển xupap động 4.2.3 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động cấu dựa nguyên lý dao độngđiều hòa lò xo hồivị, dẫn động lực điện từ sinh cuộn solenoid Khoảng dịchchuyển lõi thép giới hạn phạm vi mm khoảng chuyển tiếp mở đóng đóng mở xupap cần khoảng thời gian ms Quá trình thay đổi thời điểm đóng mở xupap đạt nhờ điều khiển điện áp đặt vào cuộn dây solenoid.Thời điểm hoạt động xupap kỳ xupap nạp xupap thải diễn linh hoạt Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 70 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Ở trạng thái xe dừng tức dòng điện cuộn solenoid, cân lò xo, nhiên lò xo có độ cứng cao lò xo nên xupap trạng thái mở nhỏ (Mid Position) Khi cấp dòng điện tới cuộn solenoid phía sinh từ trường, lực từ sinh có độ lớn lớn lực lò xo hồi vị phía nên nén lò xo phía làm xupap đóng lại (Closed Valve) Tương tự cung cấp dòng điện tới cuộn solenoid phía tạo lực hút nén lò xo phía làm xupap mở (Open Valve) 4.2.4 EMV sử dụng nam châm vĩnh cửu Hình 4.10 Cơ cấu EMVA dùng chấp hành nam châm 4.2.5Cấu tạo Hai nam châm (Permanent maget) Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 71 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Các cuộn dây cảm ứng từ (Coil) Lõi thép (phần ứng) để cảm ứng điện từ (Clapper hay armature) Hai lò xo hồi vị Thân xupap lõi thép cấu thiết kế thành khối với Cơ cấu EMVA dùng chấp hành nam ch âmsử dụng lực hút điện từ nam châm vĩnh cứu lực điện từ tạo từ solenoid để điều khiển hoạt động đóng mở xupap trục cam dẫn động loại động truyền thống Hệ thống khắc phục nhược điểm EMVA dùng solenoid sử dụng nhiều lượng để điều khiển Bên cạnh đó,các động sử dụng hệ thống loại bỏ bướm ga điều khiển bướm ga mở hoàn toàn chế độ hoạt động (Unthrottled Engine) Dòng không khí nạp điều khiển xupap nạp Thời điểm khoảng mở xupap điều khiển cách linh hoạt hoàn toàn có khả cải tiến đáng kể hiệu suất nồng độ khí thải động 4.2.6 Nguyên lý hoạt động Khi lõi thép cấu di chuyển lên, xuống lúc xupap hoạt động đóng mở Lõi thép hoạt động phạm vigiới hạn 8mm Hình 4.11 Nguyên lý hoạt động EVM dùng chấp hành nam châm Ở thời điểm ban đầu, nam châm tạo dòng từ thông qua lõi thép theo chiều mũi để tạo lực từ trường hút lõi thép cấu dịch chuyển lên phía trên, xupap dịch chuyển lên nén lò xo lại giúp cho xupap đóng lại Điều thực lực hút nam châm lớn lực hồi vị lò xo Để thực Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 72 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp việc mở xupap, cuộn dây solenoid cấp dòng điện tới làm sinh dòng từ ngược với chiều lực từ nam châm Nó làm suy yếu dòng từ nam châm lực từ trường nam châmtạo phần ứng giảm đi, lực xo lo thắng lực hút nam châm giúp cho xupap đẩy xuống với lực hồi vị lò xo giúp cho xupap bắt đầu mở Sau phần ứng rời khỏi vị trí cao nhất, cuộn dây cấp dòng đảo chiều, tạo dòng từ chiều với dòng từ nam châm Điều làm cho lõi thép nhanh chóng bị hút xuống giữ vị trí thấp nhất, lúc xupap mở hoàn toàn Sau cuộn dây ngắt dòng điện, xupap giữ vị trí mở hoàn toànbằng lực hút nam châm Để thực trình đóng xupap cuộn dây cấp dòng điện cho làm suy yếu lực từ nam châm, trình giống trình mở xupap Quá trình lập lại tạo nên hoạt động đóng, mở xupap Ngoài việc điều khiển đóng, mở xupap thực cấp dòng đến cuộn dây cảm ứng từ sớm hay muộn điều định ECU động 4.2.7 So sánh EMV sử dụng solenoid EMV sử dụng nam châm vỉnh cửu Hệ thống EMVA loại dùng nam châm mang lại hiệu mặt lượng cần cung cấp cho hệ thống hoạt động so với loại dùng solenoid Hệ thống EMVA dùng chấp hành nam châm khắc phục nhược điểm loại dùng solenoid cấu hệ thống trạng thái động ngừng hoạt động xupap đặt vị trí đóng hoàn toàn lực hút nam châm đặt bên Khi cấp dòng tới nam châm điện xupap hút xuống vị trí mở lực hút điện từ Do hệ thống không cần nhiều lượng điện tiêu thụ cho việc hút, giữ xupap vị trí mở hay đóng hoàn toàn, cho phép xupap hoạt động hai trạng thái đóng mở hoàn toàn, điều khác với loại dùng chấp hành solenoid Hệ thống EMVA dùng solenoid phải dùng nguồn lượng lớn để điều khiển đóng mở xupap, bên cạnh phải cấp nguồn lượng để trì trang thái đóng mở xupap Tuy nhiên, nhược điểm hệ thống EMVA dùng nam châm va đập mạnh xảy xupap bệ xupap thực việc đóng mở lực hút mạnh nam châm Đó lý làm cho động ồn hoạt động, làm chi tiết xupap mau mòn Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 73 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Hình 4.12 So sánh EMV sử dụng solenoid EMV sử dụng nam châm vĩnh cửu CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kết luận Tiểu luận tốt nghiệp sâu nghiên cứu hai vấn đề : Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống phân phối khí thông minh Tối ưu hóa thời điểm, thời gian phân phối khí động đốt Thay đổi độ nâng xupap để phù hợp với điều kiện hoạt động động Kết giúp động : Tiết kiệm nhiên liệu Thời điểm phân phối khí phù hợp giúp giảm ô nhiễm khí thải Thay đổi độ nâng xupap hợp lý giúp tăng công suất moment xoắn động Những hạn chế chưa đạt : thời gian có hạn nên đề tài chưa sâu nghiên cứu hết hệ thống tất hãng xe thị trường, tiểu luận nghiên cứu lý thuyết mà chưa có thí nghiệm mô hình thực tế nên chưa thấy rõ kết đạt Hướng đề xuất phát triển đề tài tương lai : xây dựng mô hình thí nghiệm, thực hành thực tế giúp đề tài có tính trực quan dễ hiểu Áp dụng nghiên cứu lý thuyết vào ứng dụng động để đề tài thực mang lại hiệu thực tiễn cao Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 74 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyên lý động đốt trong, Nguyễn Tất Tiến, Nhà xuất Giáo Dục, 2007 Nguyên lý kết cấu động đốt trong, Nguyễn Văn Trạng, ĐHSPKT Tp HCM, 2006 The impact of valve events upon engine performance and emissions, 2006 Tài liệu đào tạo hãng Honda, Toyota, Mitsubishi, Fiat, BMW http://www.autopro.com.vn http://www.oto-hui.com http://thuvienso.hcmute.edu.vn/ http://www.mechadyne-int.com http://www.pattakon.com 10 http://asia.vtec.net/article/k20a 11 http://en.wikipedia.org Khảo sát hệ thống phân phối khí động đốt Trang 75 [...]... 60 300 450 70 Động cơ diesel không tăng áp D6 1500 200 480 480 200 Man 2000 20 250 400 80 Henshel 2200 170 420 420 170 Góc trùng điệp 780 4030’ 130 400 100 340 Trên các động cơ hiện đại có trang bị hệ thống phân phối khí thông minh thì pha phân phối khí có thể điều chỉnh trong phạm vi nhất định sao cho động cơ hoạt động hiệu quả ở mọi chế độ Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang... thì quá trình đốt nhiên liệu lại không hiệu quả khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, khiến công suất chung của động cơ bị giới hạn Ngược lại, nếu đặt điều kiện tối ưu ở tốc độ cao thì động cơ lại hoạt động không tốt ở tốc độ thấp Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 18 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ BIẾN THIÊN... vẽ, bộ ECU của động cơ điều khiển áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí Hình 3.6 Van điều phối dầu ở vị trí phía làm sớm • Làm muộn thời điểm phối khí : Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 23 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Khi ECU đặt van điều phối trục cam... tác động lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí Hình 3.7 Van điều phối dầu ở vị trí phía làm muộn • Giữ ổn định : Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 24 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Hình 3.8 Van điều phối dầu ở vị trí ổn định ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn... : Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 25 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Thời điểm phối khí cũng sớm lên như trường hợp trên nhưng ở mức cao hơn Thời điểm phối khí xupap nạp thay đổi thực tế theo đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam và được điều khiển bằng ECU 3.2 Giới thiệu hệ thống phân phối khí VVTL –i Hệ thống VVTL-i dựa trên. .. 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 Áp suất dầu của động cơ sẽ đẩy tới bộ truyền động cho đúng với vị trí trục cam Năm 1998 Dual VVT-i (Điều chỉnh cả xupap xả và xupap nạp) được giới thiệu trên động cơ RS2000 Altezza’s 3S- GE Dual VVT-i còn được sử dụng trên động cơ V6 mới 3.5L2GR-FE V6 Động cơ này... luận tốt nghiệp Đường mômen động cơ 4 5 Tải động cơ 3 1 và 2 Tốc độ động cơ Hình 2.6 Đồ thị mômen động cơ Ở chế độ cầm chừng (phạm vi số 1 trên biểu đồ) công sinh ra chỉ cần để thắng các lực ma sát nên tốc độ động cơ thấp và khi có sự tăng tải bất ngờ thì động cơ dễ bị chết máy Chế độ này yêu cầu tỉ lệ hòa khí nạp vào xylanh động cơ đậm hơn và việc thải sạch khí thải để hệ số khí sót thấp dẫn tới môi... phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 22 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp Hệ thống được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam tính theo góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến • Làm sớm thời điểm phối khí : Khi van điều phối được đặt ở vị trí như trên. .. phối khí của trục cam nạp cũng cần được làm trễ lại và độ trùng điệp xupap ( ϕ1 + ϕ4 ) giảm đi Điều này làm ổn định tốc độ động cơ Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 15 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM ĐCT Tiểu luận tốt nghiệp Góc trùng điệp nhỏ Xả Nạp ĐCD Hình 2.8 Khi ở chế độ tải nhẹ Chế độ tải trung bình (phạm vi số 3 trên biểu đồ) pha phân phối khí của động cơ được... sóng áp suất làm Khảo sát hệ thống phân phối khí trên động cơ đốt trong Trang 11 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tiểu luận tốt nghiệp ảnh hưởng tới việc đẩy hay hút khí xả ra ngoài hoặc trở lại xylanh Sóng áp suất thay đổi theo tốc độ động cơ do đó nếu cố định thời điểm đóng xupap xả ở một tốc độ nào đó sẽ gây ảnh hưởng tới các chế độ hoạt động khác của động cơ Khi động cơ hoạt động ở chế độ một