Chương 4 : HỆ THỐNG MIVEC CỦA HÃNG MITSUBISHI

Van điều khiển dầuBộ chấp hành trục cam xả Bộ chấp hành trục cam hút Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Chương 4 : HỆ THỐNG MIVEC CỦA HÃNG MITSUBISHI Mitsubishi Innovati

Van điều khiển dầu

Bộ chấp hành

trục cam xả

Bộ chấp hành

trục cam hút

Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Chương 4 : HỆ THỐNG MIVEC CỦA HÃNG MITSUBISHI

(Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system)

4.1 Giới thiệu

MIVEC được Mitsubishi giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992 trên động cơ 4G92, dung tích 1597 cc, DOHC không tăng áp, 4 xilanh thẳng hàng, mỗi xilanh gồm hai xupap nạp và hai xupap xả Thế hệ công nghệ này ra đời với tên gọi “Mitsubishi

Innovative Valve timing Electronic Control” Chiếc xe đầu tiên sử dụng công nghệ này

là chiếc hatchback Mitsubishi Mirage và chiếc sedan Mitsubishi Lancer Trong khi một động cơ 4G92 thông thường sinh ra công suất 145 mã lực ở tốc độ 7000 vòng/phút thì một động cơ được trang bị công nghệ MIVEC có thể sinh ra tới 175 mã lực ở vòng tua 7500 vòng/phút Một số các cải tiến về công nghệ khác cũng được ứng dụng khi công nghệ này được áp dụng rộng rãi vào năm 1994 trên xe Mitsubishi FTO Mặc dù vậy các thiết kế mới nhằm nâng cao hiệu suất vẫn phải đảm bảo tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí thải ở dòng xe Mitsubishi

Hình 4.1 Cấu trúc hệ thống Mivec

4.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống thay đổi độ nâng xupap

MIVEC là công nghệ động cơ với độ nâng xupap nạp biến thiên được phát triển bởi hãng Mitsubishi, hệ thống này có khả năng thay đổi hành trình và thời gian đóng

mở các xupap bằng cách sử dụng các loại vấu cam khác nhau

Chế độ tốc độ thấp: Sự khác nhau trong độ nâng xupap hút, hai vấu cam tốc

độ thấp 3 mm và 9 mm dẫn động các xupap Tuy cả hai xupap đều mở nhưng một xupap mở với hành trình nhỏ (3mm) để hòa khí không đọng lại trên đường ống hút và một xupap mở lớn hơn ( 9mm) làm hòa khí vào xylanh hầu như qua đây điều này tạo được lốc xoáy mạnh giúp hòa khí đều hơn Cần chữ T vẫn kết nối với biên dạng cam tốc độ cao 10 mm, nhưng lúc này chỉ chuyển động tự do và không tiếp xúc với cò mổ của xupap nạp Bên trong cò mổ có các pittông được nén lại nhờ các lò xo Chế độ này làm tăng mômen xoắn ở tốc độ thấp và sự cháy ổn định hơn trong xylanh ngoài yêu cầu tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí xả

Chế độ tốc độ cao: MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu làm tăng áp suất dầu tới

pittông, khiến cho pittông được nâng lên và tiếp xúc với cần chữ T, khi đó biên dạng cam tốc độ cao 10 mm thông qua cần chữ T tác động vào cả hai cò mổ và điều khiển đóng mở xupap nạp Nhờ biên dạng cam lớn hơn nên sẽ tăng thời gian và độ mở của xupap nạp, làm tăng lượng khí hòa hút vào xylanh do đó công suất và mômen xoắn tăng, dải tốc độ động cơ được mở rộng

Grandis được trang bị với MIVEC 2.4l và Colt được trang bị với MIVEC 1.3l

và 1.5l

Hình 4.2 Biên dạng các vấu cam hút

Hình 4.3 Cấu tạo hệ thống

Hình 4.4 Hoạt động của các cam ở tốc độ thấp

Phía xupap xả

Phía xupap nạp

t

Cam hút tốc độ thấp 9 mm

Góc trùng điệp nhỏ

Hình 4.5 Hoạt động của các cam ở tốc độ cao

Hình 4.6 Hoạt động của hệ thống thay đổi độ nâng xupap

Chế độ tốc

độ thấp

Chế độ tốc

độ cao

Công tác pittông

Xupap nạp

độ cao 10 mm

Góc trùng điệp lớn

4.3 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động hệ thống thay đổi thời điểm phối khí 4.3.1 Cấu tạo

a) Hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap

b) Bánh răng đai

Hình 4.8 Bánh răng VVT Hình 4.7 Bánh VVT và van điều khiển dầu

Bánh răng đai VVT thay đổi góc phân phối khí bằng áp suất thủy lực từ van điều khiển dầu đến cánh rôto

c) Trục cam

Đường rãnh được tạo ra trong trục cam cho phép áp suất dầu thủy lực được truyền từ van điều khiển dầu đến bánh răng đai VVT

Hình 4.9 Trục cam

d) Van điều khiển dầu (OCV)

Một van điện tử đã được dùng để điều khiển van dầu để dẫn động công tắc áp suất thủy lực bởi cánh rôto ASSY của bánh đai VVT

Hình 4.10 Van điều khiển dầu

4.3.2 Nguyên tắc hoạt động cơ bản

Hình 4.11 Hệ thống điều khiển

ECU động cơ xác định tình trạng của động cơ bằng sự phản hồi từ các tín hiệu cảm biến, gởi tín hiệu nhiệm vụ đến van điều khiển cung cấp dầu cho sự phản hồi của tình trạng động cơ và điều khiển vị trí của van ống Khi động cơ dừng lại, van ống sẽ đặt góc trễ lớn nhất nhờ áp suất thủy lực Van điều khiển cung cấp dầu phân phối áp suất thủy lực để làm chậm lại hoặc đẩy nhanh góc cháy, hoặc thay đổi liên tục pha phối khí của trục cam hút trong từng giai đoạn từ góc sớm đến góc trễ

Điều khiển thông tin phản hồi : ECU động cơ nhận biết các tín hiệu cảm biến

khác nhau và tính toán cân chỉnh thích hợp nhất cho tình trạng hoạt động, và chỉ đạo van điều khiển cung cấp dầu Việc thời điểm đóng mở thực sự được nhận biết từ tín hiệu cảm biến vị trí trục cam nạp, và điều khiển thông tin phản hồi cho phù hợp với mục đích điều chỉnh thời điểm đóng mở xupap

a Góc quay sớm

Van điều khiển cung cấp dầu qua van ống làm tăng sớm góc quay nhờ một tín hiệu điều khiển góc quay từ ECU động cơ Áp suất thủy lực từ thân máy được cung

Van điều khiển dầu

Hướng góc làm trễ

Hướng góc làm sớm

Hướng di chuyển ti van

Tới khoang làm trễ Tới khoang làm sớm

Lò xo Đường hồi

Đường hồi

Từ bơm

Ti van ECU

CKP

MAP

TP

CMP

cấp cho buồng bánh răng góc quay sớm, cánh rôto di chuyển về phía góc quay sớm, và góc quay của trục cam hút tăng

Hình 4.12 Góc quay sớm

b Góc quay trễ

Dầu từ van điều khiển qua van ống điều khiển sẽ đi vào trong buồng hướng góc trễ nhờ một tín hiệu điều khiển góc quay từ ECU động cơ Áp suất thủy lực từ thân máy được đặt vào buồng hướng góc trễ bánh răng V.V.T, cánh rôto di chuyển về phía góc quay trễ, và góc quay của trục cam hút bị giảm lại

Hình 4.13 Góc quay trễ

0

12V

Van điều khiển dầu

ECU

Hướng di chuyển ty van

Tỉ lệ hiệu dụng xung điều khiển

Trục cam nạp

Hướng góc quay sớm

Bánh đai VVT

Cánh rôto

Buồng làm trễ Buồng làm sớm

Cánh rôto Bánh đai VVT

Van điều khiển dầu

Buồng làm trễ

Trục cam nạp

Hướng di chuyển ty van

ECU

12V

Tỉ lệ hiệu dụng xung điều khiển

Hướng góc quay trễ

0V

Buồng làm sớm

c Khi trục cam ở vị trí giữ

Khi mà góc pha thực tế đạt đến góc pha đích, góc buồng góc quay sớm và góc buồng quay trễ với áp suất thủy lực được duy trì, như góc pha của trục cam nạp Khi điều này xảy ra, dầu được van điều khiển cung cấp điều khiển sao cho góc pha thực tế giống như góc pha đích (góc pha lý thuyết)

Hình 4.14 Vị trí giữ

4.3.3 Biểu đồ các chế độ hoạt động

Cánh rôto Bánh đai VVT

Van điều khiển dầu

Trục cam nạp

ECU

12V

Tỉ lệ hiệu dụng xung điều khiển Buồng làm trễ

0V

Buồng làm sớm

2

4 3

1

Tốc độ động cơ

Tải

động

cơ

0

Tiêu thụ nhiên liệu thấp ở chế độ tốc độ động cơ thấp + tải nhẹ

Góc trùng điệp giảm để ổn định tốc độ cầm chừng

Tiêu thụ nhiên liệu thấp ở chế độ tốc độ động cơ + tải trung bình

Góc trùng điệp được tăng lên để giảm hiện tượng mất bơm, tăng tuần hoàn khí thải EGR giúp tiết kiệm nhiên liệu, thời điểm đóng xupap xả được làm trễ lại (hay xupap xả mở gần ĐCD) để tăng công giãn nở trên đồ thị p-v Trên biểu đồ nét đứt thể hiện pha phân phối khí sau khi điều chỉnh

Góc sớm tối đa

Độ nâng xupap

Góc sớm tối đa Góc trễ tối đa Góc trễ tối đa

1

2

Độ nâng xupap

Góc sớm

Mômen xoắn cao hơn ở tốc độ thấp

Do tốc độ động cơ thấp nên thời điểm đóng xupap hút được làm sớm lại

để đảm bảo hòa khí nạp vào vừa đủ (cải thiện hiệu suất thể tích nạp)

Công suất cao hơn ở tốc độ cao

Thời điểm đóng xupap hút được làm trễ lại để lợi dụng quán tính của dòng khí nạp ở tốc độ cao làm tăng hiệu suất thể tích hòa khí nạp vào xylanh

3

4

Độ nâng xupap

Sau khi điều chỉnh Xupap

xả đóng

trễ tối đa

Độ nâng xupap

Xả đóng trễ để tăng công giãn nở

Hút đóng sớm đảm bảo hòa khí nạp vừa đủ

Góc quay trục khuỷu

Độ nâng xupap Sau khi điều chỉnh

Xupap hút đóng trễ để tăng hòa khí nạp

4.4 Đồ thị công suất và mômen

Đồ thị tiêu hao nhiên liệu

Tốc độ động cơ (vòng/phút)

Mômen

Công suất

Phun trước xupap nạp Tiêu chuẩn tiêu thụ nhiên liệu 2010

Phun trước xupap

nạp

Phun trực tiếp GDI Phun trực tiếp GDI

Động cơ 4G69

Tối ưu của hệ thống MIVEC

 Tăng môment xoắn và công suất ra ở mọi tốc độ

 Tăng sự ổn định tốc độ cầm chừng

 Giảm sự tiêu thụ nhiên liệu và giảm lượng ô nhiễm

 Những cải thiện ở môment ở tốc độ thấp và trung bình :

Bằng cách làm cho xupap hút đóng nhanh hơn ở tốc độ thấp và trung bình của động cơ, nó có thể điều khiển hỗn hợp nạp vào trở lại ống góp hút, làm gia tăng công suất của khí nạp, và tăng thêm môment xoắn ở tốc

độ thấp và trung bình

Làm cho xupap hút mở ra sớm nghĩa là có góc trùng điệp lớn, làm tăng việc tuần hoàn khí thải EGR, khí cháy trong xylanh được luân hồi lại cùng với hòa khí sạch tràn vào Việc này giúp giảm nhiệt độ buồng đốt giảm

NOx đốt hoàn toàn hòa khí chưa cháy hết làm giảm ô nhiễm của khí thải

và tiết kiệm nhiên liệu

 Những cải thiện ở tốc độ cao : công suất riêng được cải thiện nhờ sự đóng chậm của xupap hút, và sử dụng lực quán tính của luồng khí nạp

 Tăng sự ổn định tốc độ cầm chừng : bằng cách giảm góc trùng điệp, sự cháy có thể ổn định bằng việc điều khiển khí nạp trở về ống góp hút hút