khai thác lắp đặt mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ 3SFE

Để khắc phục những nhược điểm các chi tiết bằng cơ khí của bộ chế hòa khí và các cơ cấu đánh lửa bằng cơ khí, các hệ thống mới và hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa trực tiếp được ra đời, phát triển và không ngừng hoàn thiện hơn nhằm hướng đến mục tiêu nâng cao công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong đề tài này, chúng em trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chân ga điện tử và các hệ thống phối khí thông minh ,khai thác lắp đặt mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ 3SFE

LỜI CẢM ƠN

Được học tập và rèn luyện tại trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành phố

Hồ Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên Tuy ngành Cơ khí Ô tô là ngành mới so với các trương khác, cơ sở vật chất còn thiếu thốn Nhưng đội ngũ thầy

cô nhiệt tình, tâm huyết giảng dạy Đặc biệt là các thầy trong khoa Cơ khí đã trang bi cho chúng cho em một nền tảng cơ bản về kiến thức chuyên ngành để phần nào đáp ứng cho nhu cầu phát triển của xã hội Trên nền tảng kiến thức đó, nhà trường đã khuyến khích và tạo điều kiện cho chúng em được tham gia nghiên cứu các đề tài khoa học

Sau thời gian khoảng ba tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài, được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy Đào Xuân Mai, và các thầy trong khoa Cơ khí, em đã nghiên cứu và hoàn thành nhiệm vụ được giao của đề tài

em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong những năm học vừa qua, xin chân thành cảm ơn thầy giáo trực tiếp hướng dẫn đề tài tốt nghiệp GVC-ThS Đào Xuân Mai

LỜI NÓI ĐẦU

Trong điều kiện ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã phát triển và đạt được những thành tựu to lớn cùng với việc ứng dụng các thành tựu trên lĩnh vực như các hệ thống mới và điện tử đặc biệt là điện tử tự động hóa thì những loại ô tô được chế tạo đã được áp dụng nhiều hệ thống, đặc biệt là hệ thống chân ga điện tư và phân phối khí ,hệ thống phun xăng và đánh lửa để đảm bảo cho xe hoạt động ngày một tốt hơn

Để khắc phục những nhược điểm các chi tiết bằng cơ khí của bộ chế hòa khí và các cơ cấu đánh lửa bằng cơ khí, các hệ thống mới và hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa trực tiếp được ra đời, phát triển và không ngừng hoàn thiện hơn nhằm hướng đến mục tiêu nâng cao công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Trong đề tài này, chúng em trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của

hệ thống chân ga điện tử và các hệ thống phối khí thông minh ,khai thác lắp đặt mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ 3S-FE với sự phân công của giáo viên hướng dẫn nội dung của luân văn được tóm gọn trong các phần như sau:

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THỐNG MỚI

PHẦN II: KHAI THÁC, LẮP ĐẶT MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG

VÀ ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 3S – FE

Song song với việc nghiên cứu lý thuyết, chúng em đã tiến hành lắp đặt mô hình

hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa trực tiếp trên động cơ 3S-FE Mô hình phục

vụ cho giảng dạy và học tập rất tốt, có tính trực quan cao Học viên có thể tiến hành thực tập các bài tập trên mô hình như: Kiểm tra hệ thống phun xăng và đánh lửa, các cảm biến, mạch nguồn cấp, mạch Vc…

Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn có nhiều thiếu sót nên chúng em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn của các thầy và các bạn

MỤC LỤC

KẾT LUẬN 73

PHẦN 1:

TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG MỚI

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG MỚI

1 Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử ETCS –i (Electronic Throttle

Control System – intelligent)

Chân ga điện tử (ETSC- i) là một môđun điều khiển của động cơ phun nhiên liệu điện tử Ở động cơ thông thường, để điều khiển ga người ta dùng cơ cấu đóng mở cánh bướm ga và để tài xế điều khiển đóng mở bướm ga người ta thường dẫn động trực tiếp bằng cáp

Tuy nhiên, do sự xuất hiện của hệ thống điều khiển lực kéo nên trên một số xe xuất hiện bướm ga thứ 2 lắp nối tiếp với bướm ga chính đặt trên đường ống nạp Ngoài ra còn có thêm hệ thống ga tự động (Cruise control) đã làm hệ thống điều khiển này ngày trở nên phức tạp hơn và dẫn đến nhiều sự cố xảy ra

Trong hệ thống ETSC –i của Toyota thì chân ga không nối trực tiếp với bướm ga nữa, thay vào đó khi người lái nhấn bàn đạp ga, một cảm biến sẽ gửi tín hiệu điện đến

bộ điều khiển trung tâm ( ECU ), thiết bị này sẽ tính toán góc mở hợp lý nhất và mở hay đóng bướm ga thông qua mô tơ điều khiển bướm ga

Hình 1: sơ đồ khối hệ thống ETCS-i

Cảm biến vị trí bướm ga

Mô tơ bướm ga

Cảm biến lưu lượng

Cuộn đánh lửa Engine

ECU

Cảm biến vị

trí bàn đạp

ga

Tính đến nay, các xe do toyota việt nam sản xuất có trang bị chân ga điện tử gốm có: camry 2.4 và camry 3.0 năm 2004, camry 2.4 và camry 2.5 năm 2007, inova Hiace

2 Hệ thống VVT-i

Công nghệ VVT-I ( Variable Vavle Timing – intelligent ) thời điểm phối khí thay đổi thông minh Được điều khiển thời điểm đóng mở van nạp ( xupap nạp ) bằng điện

tử tương ứng với tình trạng hoạt động của động cơ phù hợp với các điều kiện vận

Hình 2: sơ đồ khối và động cơ VVT-i

Chức năng

Công nghệ VVT-I giúp động cơ tang công suất tối đa, thải khí sạch hơn, tích kiệm nhiên liệu và tang tuổi thọ động cơ

Hình 3: động cơ VVT-I 16 vavle

Hệ thống VTEC là hệ thống điều khiển sự thay đổi thời gian và độ đóng mở xu páp bằng điện tử để phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ Đây là kiểu động

cơ đầu tiên trên thế giới được kết hợp giữa hệ thống phân phối khí động cơ đang sử dụng hiện nay và động cơ tốc độ cao như xe đua Thông qua việc sử dụng một cơ cấu cam đặc biệt gồm có: cam tốc độ thấp và cam tốc độ cao Với trang bị cơ cấu cam đặc biệt này, động cơ sẽ tạo ra một phạm vi công suất ở tốc độ thấp và trung bình để phù hợp cho việc vận hành trong thành phố, đồng thời động cơ cũng phát ra công suất tối

đa khi vận hành ở đường cao tốc Hệ thống VTEC là một trong những kết quả của sự

nỗ lực sáng tạo của các nhà chế tạo ô tô nói chug và của HONDA nói riêng

4 I-VTEC

I- VTEC là hệ thống phân phối khí hiện đại của Honda Hệ thống này phát triển trên cơ sở của 2 hệ thống VTEC (Variable Valve Timing And Lift Electronic Control) và VTC (Variable Overlap Timing Control) có nghĩa là: i- VTEC làm việc theo kết quả tổng hợp của 2 hệ thống VTEC và VTC:

i- VTEC=VTEC+ VTC

 Hệ thống VTEC có chức năng xoay cam phối khí theo chế độ tốc độ động cơ

Số vòng quay nhỏ thì xoay cam để giảm hành trình đóng mở của xu páp Khi tăng tải trọng và tăng số vòng quay thì cam để tăng hành trình đóng mở của xu páp qua cơ cấu điều chỉnh con đội

 Hệ thống VTC có chức năng thay đổi góc lệnh của cam nạp và cam thải của cùng một xy lanh để thay đổi góc trùng điệp của xu páp nạp và xu páp thải Hệ thống VTC hoạt động theo tải của động cơ

Hình 4: hệ thống i- VTEC

5 MIVEC(Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system)

MIVEC là hệ thống biến thiên cam, thay đổi góc đóng mở xupap của

Mitsubishi Điểm khác biệt giữa MIVEC so với các hệ thống thông thường khác là nó thay đổi độ mở của xupap ở hai chế độ khác nhau:

- ở tốc độ trung bình, cam điều khiển xupap mở với biên độ vừa phải, nhằm giảm khí xả, giảm thiểu ô nhiễm

môi trường Đồng thời, phát ra

công suất tối ưu, phù hợp với số

vòng quay động cơ

- ở số vòng quay động cơ cao hơn,

vấu cam với biên dạng lớn hơn

hoạt động, làm cho xupap mở

lớn hơn, làm gia tăng lượng khí

nạp vào buồng đốt động cơ, tang

đáng kể công suất và momen

động cơ, phù phù hợp với số Hình 5: động cơ sử dụng MIVEC vòng quay động cơ

6 VARIABLE CAM TIMING ( FORD )

Công nghệ van biến thiên thời gian VCT (Variable Cam Timing) là một công nghệ điều khiển tiên tiến phát triển bởi Ford Motor Công nghệ VCT cho phép tối ưu hiệu suất động cơ, khí thải giảm, và tăng hiệu quả nhiên liệu so với động cơ có trục cam cố định Công nghệ này sử dụng van thủy lực điều khiển điện tử mà dầu động cơ cao áp trực tiếp vào khoang trục cam

Hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap của Ford là Vatiable Cam Timing ( VTC ) được ứng dụng trên động cơ Triton V8 và Zetec Công nghê này giúp tăng cường công suất của xe, đặc biệt tại số vòng quay thấp và tăng độ êm ái khi vận hành cùng hiệu quả sử dụng nhiên liệu

Hình 6: động cơ V8 cới công nghệ VTC

7 HỆ THỐNG CVVT( Continuously Variable Valve Timing )

Hệ thống điều khiển thời điểm van biến thiên liên tục CVVT đã được ứng dụng trên các xe của hạng Kia và Huyndai Hệ thống CVVT ( Continuously Variable Valve Timing ) điều khiển thời điểm đóng mở van nạp để gia tăng công suất của

động cơ Việc hiệu chỉnh này của hệ thống CVVT tùy thuộc vào tốc độ của động cơ

ở tất cả số vòng quay và tải động cơ nhờ vào việc hiệu chỉnh góc trùng điệp của

xupap Hệ thống CVVT điều chỉnh thời điểm đóng mở của xupap nạp thong qua áp suất dầu Nó hiệu chỉnh thời điểm đóng mở của xupap nạp một cách liên tục

8 Hệ Thống VVEL(Variable Valve Event and Lift )

* Với việc tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và giá nhiên liệu ngày càng tăng hiện nay cộng với việc ô nhiễm môi trường luôn là một vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu, mới đây, tại triển lãm ô tô New York, hãng Nissan đã ra mắt hệ thống điều chỉnh độ mở xu páp VVEL, giúp tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện hơn với môi

trường

VVEL (Variable Valve Event and Lift ) điều khiển quá trình đóng mở xupap nạp bằng cách biến chuyển động quay của động cơ một chiều, thong qua trục dẫn động, cam lệch tâm, trục cam và các vấu cam thành chuyển động đóng mở của xupap nạp

9 HỆ THỐNG VANOS( Variable Nockenwellen Steuerung )

Là một hệ thống có sự kết hợp giữa hệ thống thủy lực và cơ khí nhằm điều khiển và thay đổi hoạt động của trục cam Từ đó, tác động đến chế độ làm việc của động cơ

Hệ thống Vanos biến đổi thời điểm của xu páp bằng cách dịch chuyển vị trí của trục cam so với bánh răng dẫn động trục cam Double Vanos tương tự như hệ thống Vanos thông thường, nhưng được bố trí cho cả xu páp nạp và xu páp thải động cơ

10 HỆ THỐNG VALVETRONIC

Hệ thống Valvetronic được giới thiệu lần đầu tiên trên động cơ E46 316ti 4 Xy lanh dung tích 1.8L Động cơ này tăng được 20% công suất so với động cơ kiểu cũ trong khi mức tiêu hao nhiên liệu lại giảm 15%, mức tiêu hao chỉ là 6.9L/100km , một kết quả rất ấn tượng

Yếu tố thay đổi căn bản nhất của hệ thống mới này là bướm ga không còn được sử dụng nữa Hệ thống Valvetronic thay thế luôn nhiệm vụ của bướm ga bằng cách thay đổi độ nâng của xu páp nạp Độ nâng của xu páp nạp thay đổi từ 0.25mm đến 9.7mm, với mô tơ điện điều chỉnh trục lệch tâm trong 0.3 giây Động cơ với hệ

thống Valvetronic sử dụng kết hợp giữa bộ phận cơ khí và điện tử để điều khiển lượng khí nạp vào xy lanh, chính vì thế động cơ không còn bướm ga

Hình 7: hệ thống VALVETRONIC

11 HỆ THỐNG VALVEMATIC

Toyota đã phát triển hệ thống van nạp nhiên liệu mới dành cho động cơ đốt trong, có khả năng cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu từ 5% đến 10% , tăng độ phản ứng của bướm ga , giảm lượng khí CO2 và tăng công suất lên ít nhất 10% Hệ thống mới được lấy tên là Valvematic, một thết kế mới nhằm thay thế cho hệ thống van nạp biến thiên VVT-i hiện nay có khả năng mở các xu páp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp , trong khi đó Valvematic còn có khả năng điều khiển lưu lượng khí nạp cho phù hợp với từng điều kiện cụ thể Ứng dụng đầu tiên của hệ thống van nạp kiểu mới Valvematic sẽ là 1 động cơ 2.0L

Trong khi các động cơ thường điều khiển lượng khí nạp thông qua một bướm

ga thì hệ thống Valvematic cung cấp khả năng điều chỉnh lưu lượng khí nạp bằng

cách kiểm soát liên tục lưu lượng khí nạp trong mỗi chu kỳ của van cũng như thời điểm đóng mở van một cách thích hợp nhất Điều này đảm bảo cho động cơ đạt được chế độ hoạt động tối ưu trong từng điều kiện cụ thể , nhờ đó sẽ giảm được mức tiêu hao nhiên liệu và tăng công suất của động cơ.

Hinh 8: động cơ Toyota sử dụng hế thống HỆ THỐNG VALVEMATIC

CHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG

1 Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử ETCS –i (Electronic Throttle Control System – intelligent)

1.1 nguyên lý hoạt động của ETCS-i

Hình 9: sơ đồ nguyên lý hoạt động của ETCS-i

Khi người tài xế đạp chân ga, cảm biến vị trí bàn đạp ga sẽ gửi tín hiệu ( điện áp )

về bộ xử lý, bộ xử lý nhận tín hiệu này và kết hợp so sánh với các tín hiệu khác ( tín hiệu máy điều hòa, tín hiệu sang số, tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng, tín hiệu điều khiển lực kéo, ) sau đó xuất tín hiệu điều khiển bộ chấp hành ( một môtơ DC ) Tín hồi tiếp về bộ xử lý nhờ vào cảm biến vị trí cánh bướm ga giúp xác định chính xác vị trí của bướm ga

1.2 cấu tạo cổ họng gió của ETCS-i :

mô tơ dẫn động bướm ga là mô tơ điện một chiều có độ nhạy cao và tích kiệm năng lương

Hình 10: cấu tạo cổ họng gió của ETCS-i

1.3 Các điều khiển của ECU:

ETCS-i điều khiển góc mở của bướm ga đến giá trị tối ưu nhất tùy theo mức độnhấn của bàn đạp ga

Các bánh răng

Bướm ga

Môtơ bướm ga Cảm biến vị trí bướm

ga

 Điều khiển ở chế độ bình thường, chế độ công suất cao và chế độ đi đường

tuyết

Về cơ bản, động cơ sử dụng chế độ bình thường, nhưng có thể dùng công tắc điều khiển để chuyển sang chế độ công suất cao hay đi đường tuyết

Hình 11: đồ thị ba chế độ điều khiển

- Điều khiển chế độ thường

Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ vận hành

và chuyển động êm

- Điều khiển chế độ đường tuyết

Chế độ điều khiển này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn so với chế độ bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt, như đường có tuyết rơi

- Điều khiển chế độ công suất cao

Ở chế độ này, bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường Do đó, chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp ứng ngay với thao tác đạp ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn so với chế độ thường Chế độ này chỉ có ở một số kiểu xe

 Điều khiển mômen truyền lực chủ động

Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga để duy trì tính tăng tốc êm Hình minh họa cho thấy khi bàn đạp ga được giữ ở một vị trí đạp nhất định Đối với những kiểu xe không có hệ thống điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga, như vậy, trong một khoảng thời gian ngắn, tạo ra gia tốc dọc xe

G tăng đột ngột và sau đó giảm dần So với xe đó, kiểu xe có điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở dần ra sao cho gia tốc dọc xe G tăng dần trong một khoảng thời gian lâu hơn để đảm bảo tăng tốc êm

Hình 12: đồ thị biệu hiện có điều khiển momen truyền lực và không

 Các điều khiển khác

- Điều khiển tốc độ không tải

Chức năng này điều khiển bướm ga ở phía đóng để duy trì tốc độ không tải lý tưởng

- Điều khiển giảm va đập khi chuyển số

Chức năng điều khiển này giảm góc mở của bướm ga và giảm mômen động cơ đồng thời với điều khiển ECT khi hộp số tự động chuyển số để làm giảm va đập khi chuyển số

- Điều khiển bướm ga TRAC

Nếu bánh xe chủ động bị trượt quá nhiều, như là một phần của hệ thống

TRAC, tín hiệu yêu cầu từ ECU điều khiển trượt sẽ đóng bướm ga để giảm công suất

để tăng tính ổn định của xe và đảm bảo được lực dẫn động

- Điều khiển hỗ trợ VSC

Chức năng này điều khiển góc mở bướm ga bằng điều khiển kết hợp với ECU điều khiển trượt để tận dụng tối đa hiệu quả điều khiển của hệ thống VSC

- Điều khiển chạy tự động

Trong điều khiển chạy tự động thông thường, ECU điều khiển chạy tự động

mở và đóng bướm ga qua bộ chấp hành ECU điều khiển chạy tự động và dây cáp Nhưng với hệ thống ETCS-i, ECU động cơ, mà bao gồm ECU điều khiển chạy tự động, sẽ trực tiếp điều khiển góc mở bướm ga qua môtơ điều khiển bướm ga để thực hiện thao tác điều khiển chạy tự động

1.4 Chức năng dự phòng của hệ thống ETCS-i

 Hệ thống ETCS-i còn có chức năng an toàn khi trường hợp cảm biến vị trí bàn đạp ga bị hỏng

Hình 13: khi cảm biến vị trí bàn đạp ga bị hỏng

Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga

Cảm biến vị trí

bướm ga

Mô tơ bướm ga

 ETCS-i còn có chức năng an toàn trong trường hợp cảm biến vị trí bướm ga, motor, ECU động cơ, dây điện bị hỏng.

Hình 14: cảm biế vị trí bướm ga, motor, EC, dây điện bị hỏng

2 Hệ thống VVT-i

2.1 Cấu tạo các bộ phận chính

2.1.1 bộ điều khiển VVT-i :

Gồm bánh răng ngoài dẫn

động bởi xích cam và bánh răng

trong ( cánh gạt ) được cố định trên

trục cam nạp

Piston ( chốt hãm ) nối bánh

răng ngoài và bánh răng trong qua

các then hoa xiên sẽ hãm cơ cấu khi

ECU động cơ

Vị trí không tải

Gồm có hai phía: phía làm sớm và phía làm muộn phối khí xupap nạp.

Hình 16: cấu tạo bộ điều khiển VVT-i

2.1.2 Van điều khiển dầu phối khí trục cam:

Được điều khiển bởi ECU Điều khiển dòng chảy thủy lực đến bộ điều khiển VVT-I đến phía mở sớm hay mở muộn Khi động cơ ngừng thời điểm phối khí xupap nạp giữ ở góc muộn tối đa

Hình 17: cấu tạo van dầu phối khí

2.1.3 ECU

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến vị trí

trục khuỷu, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp để

tính toán thong số phối khí theo yêu cầu chủ

động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh Các đầu đo VVT và

vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình hình 18: ECUtrạng phối khí thực tế

 Đóng mở các van điện của hệ thống thủy lực

2.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 19: Sơ đồ điều khiển điện tử

ECU của động cơ tính toán thời điểm phối khí tối ưu nhất dựa trên các tín hiệu

từ các cảm biến, sau đó so sánh với thời điểm phối khí thực tế (nhận biết được từ tín hiệu cảm biến VVT-i) và điều khiển van dầu làm xoay trục cam đi một góc cần điều chỉnh

Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam làm nhiệm vụ nhận biết thời điểm phối khí thực tế của động cơ nhờ ECU động cơ Ngoài ra cảm biến vị trí trục khuỷu còn nhận biết tốc độ của động cơ Cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến vị trí lưu lượng khí nạp cho biết tải của động cơ đang hoạt động, các tín hiệu nhận được từ cảm biến được đưa về ECU động cơ để xử lý Bộ xử lý ECU của động cơ nhận các tín hiệu của các cảm biến và xử lý để đưa các tín hiệu ra bộ điều khiển để điều khiển van phối khí đóng mở phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

Nhận tín hiệu từ ECU động cơ => điều khiển van trượt => áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí

Hình 20: làm sớm thời điểm phối khí

Nhận tín hiệu từ ECU động cơ => điều khiển van trượt => áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí

Hình 21: làm muộn thời điểm phối khí

ECU tính toán góc phối khí chuẩn theo điều kiện vận hành Lúc đó, van dầu đến đúng

vị trí trung gian, dầu áp lực được giữ trong cả hai buồng và trục cam được giữ nguyên

ở vị trí cần điều chỉnh

Hình 22: chế độ giữ áp

2.3 DUAL VVT-I

Là hệ thống tương tự như hệ thống VVT-i

trên các hệ thống động cơ trước, nhưng Dual

VVT-i được lắp đặt cho các trục cam nạp và cam

thải Không những thay đổi thời điểm đóng mở xú

páp nạp của động cơ, mà con thay đổi góc đóng

mở xu páp thải của động cơ Hệ thống Dual

VVT-i được lắp trên các xe camry 3.5Q 2007 động cơ

2GR-FE Hình 23: động cơ DUAL VVT-i

So với hệ thống VVT-i thông thường, động cơ Dual VVT-i có những ưu điểm nổi bật như sau:

 Tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

 Tính năng hoạt động của động cơ

cao hơn

 Khí xả sạch hơn.:

Hình 24: hình cắt của động cơ có sử dụng hệ thống Dual VVT-i

3 VTEC( Variable valve timing and lift electronic control system )

3.1 Đặc điểm:

- Dễ sử dụng như một động cơ thường

- Công suất cao, phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ

- Tăng tốc nhanh từ tốc độ thấp đến cao

- Vận hành êm dịu trong thành phố nhờ sự hoạt động của cam tốc độ thấp

- Hiệu suất ưu việt ở tốc độ cao, tích kiệm nhiên liệu

- Đáp ứng nhanh, không sử dụng tăng áp nhờ khả năng tự hút của nó.

3.2 Phân loại

Điều khiển sự thay đổi độ mở và thời gian phân phối khí của xu páp hút và thải

để phù hợp với từng chế độlàm việc của động cơ Đây là loại động cơ có công suất cao, tiết kiệm nhiên liệu Hệ thống này thích hợp với các loại xe du lịch và thể thao

Điều khiển sự đóng mở của xu páp nạp Còn xu páp thải hoạt động bình

thường ở các loại tốc độ

- Công suất cao, tích kiệm nhiên liệu

- Cơ cấu phân phối khí gần giống với kiệu phân phối khí của động cơ 4 xu páp thông thường nhưng được cảitiến để sự phân phối khí tốt hơn

- ở tốc độ thấp, lượng hòa khí vào trong xylanh được tích kiệm do chỉ mở 1 trong 2 xu páp nạp Nhưng tốc độ trung bình và cao, công suất cao, do đó mở đồng thời 2 xu páp nạp Kiểu động cơ này là sự kết hợp từ 2 loại động cơ 2 xu páp và 4 xu páp

3.3 Cấu tạo VTEC

9 Chốt chặn

10 Lò xo phụ

11 Xu pâp thải

12 Xu pâp hút3.4 Nguyín lý lăm việc của DOHC VTEC

Ở số vòng quay thấp: Khi hoạt động ở số vòng quay thấp câc piston thủy lực A

vă B chưa hoạt động vă ở vị trí như hình 26 Câc đòn bẩy thứ nhất vă thứ hai hoạt động riíng lẻ, lúc ấy vấu cam trung tđm ở giữa không tham gia văo hoạt động đóng mở câc xupâp ở chế độ năy

vấu cam tốc độ thấp

•

Hình 26 Hoạt động DOHC-VTEC ở số vòng quay thấp

1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ thấp

Khi hoạt động ở số vòng quay cao, dưới âp lực của dầu sẽ đẩy piston A dịch chuyển về bín phải theo hướng mũi tín trín hình Lăm cho đòn bẩy thứ nhất, thứ hai

vă đòn bẩy trung gian được nối với nhau thănh một khối chuyển động thống nhất Tất

cả câc đòn bẩy di chuyển bởi cam ở tốc độ cao Điều đó có nghĩa lă câc xupâp được điều chỉnh thời điểm vă qui luật nđng khi hoạt động ở tốc độ cao

VẤU CAM DẪN ĐỘNG Ở TỐC ĐỘ THẤP

1

Vấu cam tốc độ cao

Hình 27: Hoạt động của DOHC-VTEC ở số vòng quay cao

1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ cao.Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độ cao của DOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 5300

3.5 Nguyên lý làm việc của hệ thống SOHC VTEC

Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp đòn bẩy thứ nhất và thứ hai hoạt động riêng lẻ, không được liên kết với nhau Lúc này các piston thủy lực A và B chưa hoạt động và vấu cam ở giữa không tham gia vào chuyển động đóng mở các xupáp

25

7 3

2 1

Hình 28: Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay thấp.

1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;

Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay cao, piston thuỷ lực di chuyển theo hướng mũi tên như trên hình 29 Kết quả là đòn bẩy thứ nhất, thứ hai và đòn bẩy trung gian được nối cứng với nhau bởi hai pis ton thủy lực A và B thành một khối và chuyển động thống nhất Tất cả các đòn bẩy di chuyển bởi vấu cam trung tâm ở tốc độ cao, điều đó có nghĩa là tất cả các xupáp nạp được điều chỉnh thời điểm đóng mở và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ cao

Hình 29 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay cao

1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất;

5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;

Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độ cao của SOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 4800

Hệ thống điều khiển: Cơ cấu DOHC – VTEC và SOHC – VTEC được điều khiển bởi các máy tính kiểm tra liên tục tình trạng và những thay đổi trạng thái làm việc của động cơ như tải trọng, nhiệt độ nước làm mát, số vòng quay động cơ, tốc độ của xe Những tín hiệu này được truyền đến bộ vi xử lí để xử lí các tín hiệu rồi từ đó điều khiển một cách chính xác hoạt động của cơ cấu phân phối khí của động cơ dưới mọi điều kiện

3.6 VTEC-E

5

7 3

2 1

xu páp tiêu chuẩn đạt được.ở tốc độ thấp, động cơ bốn xu páp nhưng chỉ có một xu páp nạp và một xu páp thải hoạt động.ở tốc độ cao, cả hai xu páp nạp và hai xu páp thải hoạt động với các biên dạng cam khác nhau , phù hợp với từng số vòng quay động cơ.

So sánh hệ thống VTEC thông thường với hệ thống VTEC-E:

Hình 31: đồ tị so sánh VTEC và VTEC-E

Hình 32: hình cắt của một động cơ sử dụng hệ thống VTEC

Hình 33: hoạt động ở tốc độ thấp

Hình 34: hoạt động khi ở tốc đô cao

Hình 35: Đồ thị thể hiện sự làm việc của hệ thống SOHC i-VTEC4.1.2 Hệ thống DOHC i- VTEC:

 Sơ đồ tổng quan về hệ thống DOHC i-VTEC:

Được đặt trên trục cam nạp được điều khiển bởi áp suất dầu, để thay đổi liên tục thời điểm của xu páp sao cho phù hợp với tải động cơ ECU nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ và tùy theo tốc độ động cơ cao hay thấp mà ECU sẽ điều khiển van dầu

mở cho dầu đến buồng mở sớm hay mở muộn

Hình 38: bộ chấp hành VTC

Hình 39: cam quay theo chiều mở trễ

• Khi cam quay theo chiều mở sớm:

Hình 40: khi cam quay theo chiều mở sớm

 Hoạt động của hệ thống VTEC và hiệu quả mang lại:

- Tích kiệm nhiên liệu tối đa khi chạy ở tốc độ thấp:Sử dụng cam tốc độ thấp, một xupap hầu như đóng để tăng sự xoáy lốc dòng khí Góc trùng điệp

- xupap nhỏ, khí thải thoát ra ống nạp ít hơn tăng sự ổn định quá trình cháy

Hình 41a: hiệu quả của VTEC

- Tích kiệm nhiên liệu + công suất khi có EGR:

Sử dụng cam tốc độ thấp, một xupap hầu như đóng để tăng sự xoáy lốc dòng khí Góc trùng điệp xupap lớn, tăng khả năng thải sạch cũng như tích kiệm nhiên liệu

Hình 41b: hiệu quả của VTEC

- Tối ưu hóa momen kéo khi tốc độ thấp:

Điều khiển thời điểm đóng xupap nạp để đạt momen tối đa

Hình 41c: hiệu quả của VTEC

- Tối ưu hóa momen kéo khi tốc độ trung bình và cao:

Khi cam tốc độ cao hoạt động cả hai xupap nạp đều mở, góc đóng của xupap nạp được điều khiển để tạo được công suất tối đa

Hình 41d: hiệu quả của VTEC

xoay ở phía trong đường ống nạp giúp động cơ có hệ thống DOHC i-VTEC đạt được momen lớn ở giới hạn thấp/trung bình và công suất lớn ở tốc độ cao

Hình 42 : Động cơ xe Honda Civic 1.8L, mã động cơ R18A1, SOHC i-VTEC

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNR18A1

Hình43 : Động cơ xe Donda Civic 2.0L, mã động cơ K20Z2, DOHC i-VTEC

5 MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system)

5.1 Cấu tạo

Ở các hệ thống điều khiển xupap thông thường khác, góc đóng mở xupap chỉ được đóng mở ở một thời điểm nhất định Nó chỉ phù hợp với số vòng quay động cơ thấp và trung bình hoặc số vòng quay ở tốc độ cao MIVEC là hệ thống có thể điều khiển xupap ở cả hai chế độ trên MIVEC tự động điều chỉnh theo tốc độ động cơ nhờ vào thanh chữ T nối cò mổ với cam có biên dạng lớn

ECM

Solenoid VTEC

Công tắc VTEC

Hình 44: cấu tạo hệ thống MIVEC

5.2 Nguyên lý hoạt động

Thanh nối chữ T hoạt động một cách tự do Chỉ có cam tốc độ thấp và trung bình hoạt động lúc này ECU không gửi tín hiệu cung cấp dầu, do không có dầu áp suất cao đến piston hành trình lớn nên lò xo đẩy piston vào trong làm cho cam tốc độ cao không tác dụng được với piston hành trình lớn, phù hợp với tốc độ thấp của động cơ

Hình 45: hoạt động hệ thống ở tốc độ thấp

ECU điều khiển mở van dầu cho dầu áp suất cao đi vào phía trong piston hành trình lớn Áp suất thủy lực thắng lực lò xo, đẩy piston đi lên, làm cho thanh chữ T lien kết chặt với hai cò mổ, làm cho cam có biên dạng lớn hơn tác động vào cò mổ, xupap

mở lớn hơn

Hình 46: hoạt động hệ thống ở tốc độ cao