Đồ án khảo sát và mô phỏng hệ thống phân phối khí Mivec (full)

CHƯƠNG 1: CHỨC NĂNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG MIVEC TRÊN XEMITSUBUSHI GRANDIS.CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG.CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIVEC.

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, nền công nghiệp ôtô đã có sự thay đổi lớn lao Với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, trên ôtô hiện nay đã ứng dụng nhiều công nghệ mới để cho ra đời nhiều hệ thống mới nhằm đáp ứng các yêu cầu: tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm lượng khí thải độc hại, tăng tính an toàn của ôtô.Các hệ thống mới đó có thể kể tên như: hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS),

hệ thống chống trượt (ASR), điều khiển ga chạy tự động, hệ thống túi khí (AIR, BAG), … và đặc biệt là hệ thống điều khiển xupáp bằng điện tử như:Hệ thống Mivec,VVT-i…Chính vì lẽ đó, là những sinh viên của ngành cơ khí động lực đang đứng trước sự phát triển vượt bậc của công nghệ trên ôtô, để chọn đề tài cho đồ án tôt nghiệp chúng em đã chọn một hệ thống điều khiển xupáp bằng điện tử, hệ thống phân phối khí MIVEC của hảng Mitsubishi là một hệ thống có thể thay đổi thời gian

và hành trình của xupap bằng cách thay đổi biên dạng cam Với đồ án tốt nghiệp này giúp cho chúng em nhận thức và hiểu biết những công nghệ phát triển của ngành công nghệ ôtô Qua đó chúng em hy vọng đóng góp một phần sức lực của mình vào

sự phát triển của ngành ôtô Việt Nam.

Vì thời gian và vốn kiến thức còn hạn chế, nên trong quá trình thực hiện đồ án

sẽ không tránh được những thiếu sót Chúng em kính mong sự góp ý của quí thầy cô

và bạn bè để chúng em có thể hoàn thiện vốn kiến thức và thực hiện tốt công việc trong tương lai.

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy đã giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHỨC NĂNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG

PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

1.1 Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại hệ thống phân phối khí

1.1.1 Nhiệm vụ

1.1.2 Yêu cầu

1.1.3 Phân loại

1.2 Khái quát hệ thống phân phối khí ở động cơ đốt trong

1.2.1 Cơ cấu phân phối khí loại xupap treo

1.2.2 Cơ cấu phân phối khí loại xupap đặt

1.2.3 Cơ cấu phân phối khí loại dùng pitton đóng mở cửa nạp và cửa thải

1.2.4 Cơ cấu phân phối khí loại điều khiển điện tử

1.3 Những ảnh hưởng của việc điều chỉnh hệ thống phân phối khí đến các thông số công tác.

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG MIVEC TRÊN XE MITSUBUSHI GRANDIS.

2.1 Giới thiệu tổng quát xe Mitsubishi Grandis

2.1.1 Các thông số kỹ thuật của xe

2.1.2 Hình dáng của xe (hình chiếu + các thông số)

2.1.3 Các tính năng tiện nghi, an toàn và các kỹ thuật mới trên xe

2.2 Khái quát chung về hệ thống Mivec trên xe Mitsubishi Grandi

2.2.1 Sơ đồ khối tổng quát

2.2.2 Chức năng của hệ thống Mivec

CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG.

3.2.1 So sánh hệ thống Mivec và VVT – i

3.2.1 So sánh hệ thống Mivec và VTEC

3.3 Kết luận chung về hệ thống Mivec

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIVEC.

4.1 Giới thiệu chung về phần mềm sử dụng mô phỏng

4.1.1 Giới thiệu chung phần mềm Flash

4.1.2 Giới thiệu chung phần mềm Solidửoks

4.2 Quá trình sử dụng phần mềm Flash để mô phỏng

4.2.1 Vẽ chi tiết

4.2.2 Quá trình mô phỏng

4.3 Quá trình sử dụng phần mềm Solidửoks để mô phỏng

4.3.1 Khái quát chung

4.3.2 Quá trình mô phỏng:

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

5.1 Mục đích của mô phỏng hệ thống Mivec

5.2 Hướng phát triển của đề tài

KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIVEC

(Mitsubishi Innovative Valve timing and lifting Electronic

Control).

CHƯƠNG 1: CHỨC NĂNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI

HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

1.1 Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại hệ thống phân phối khí

1.1.1 Nhiệm vụ

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí: xả khí thải rakhỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí mới vào xilanh trong quá trìnhlàm việc của động cơ, đảm bảo đóng kín các cửa nạp, cửa xả trong quá trình nén,cháy và giãn nở, và phân phối kịp thời, đều đặn hòa khí hoặc không khí cho cácxilanh theo đúng thứ tự làm việc của động cơ Ở máy Diesel, động cơ phungxăng, khí nạp là không khí Còn ở máy xăng bộ chế hòa khí, khí nạp là hỗn hợpkhông khí và hơi xăng Khí xả là sản phẩm cháy, chủ yếu là khí Cacbonic và hơinước

1.1.2 Yêu cầu

a Yêu cầu chung đối với cơ cấu phối khí:

- Đảm bảo việc nạp đầy, nghĩa là hệ số nạp phải cao Việc xảsạch, nghĩa là hệ số khí sót phải thấp Điều đó có nghĩa là chấtlượng của quá trình nạp xả phải đảm bảo được yêu cầu đặt ra Yêucầu này đến đâu tùy thuộc vào từng loại máy 4 kỳ hay 2 kỳ,phương pháp trao đổi khí, cấu tạo các bộ phận của cơ cấu

- Phải đảm bảo đóng kín các cửa nạp, cửa xả trong quá trìnhnén, cháy và giãn nở

- Phải đảm bảo việc phân phối kịp thời, đều đặn và đủ lượnghoà khí hoặc không khí cho các xylanh theo đúng thứ tự làm việccủa động cơ Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông

- Năng lượng cung cấp cho hệ thống nạp xả khi làm việc tốn ítnhất

-Xupap hút mở để dẫn không khí hoặc hỗn hợp không khínhiên liệu vào xi lanh ở kỳ hút Xupap xả mở thải khí cháy rangoài trời vào kỳ xả.

- Kỳ nén và nổ các xupap phải đóng kín để không bị lọt khí rakhỏi xi lanh

-Việc đóng mở các xupap yêu cầu phải đúng thời điểm, đảmbảo nạp đầy và thải sạch

- Các xupap phải được bố trí để sự phun nhiên liệu đạt tới vùngcháy toàn phần, nhưng phải đủ cách xa khu vực chất làm nguộituần hoàn tự do

Vị trí của các đường dẫn xupap và các cửa mở, đảm bảo sựthông khí cho động cơ

- Cơ cấu điều khiển van đòi hỏi sự chuyển động đều đặn củacần điều khiển, bộ dẫn cam và cam, các van điều chỉnh và sự thờichuẩn van

-Ít mòn ,tiếng kêu bé Dễ điều chỉnh và sửa chữa, giá thành chếtạo rẻ

b Yêu cầu đối với hệ thống nạp:

- Các đường dẫn khí vào xi lanh phải được thiết kế đặc biệt đểđiều khiển lưu lượng, tốc độ và chiều dẫn không khí Không đượcphép có sự giao cắt, vì điều này có thể làm giảm hiệu suất thể tích

- Cung cấp không khí sạch và nguội cho từng xi lanh theo yêucầu cháy hoàn hảo

- Cung cấp không khí để quét

- Giảm tiếng ồn dòng khí lưu động

- Sấy nóng hỗn hợp khí-nhiên liệu đi vào các xi lanh

c Yêu cầu đối với hệ thống xả:

- Dẫn khí xả của động cơ ra ngoài không khí và giảm hẳn tiếng

ồn quá mức bằng cách khử các sóng áp lực trong khí xả.Trong vàitrường hợp, hệ thống xả còn phải có khả năng khử tia lửa

1.1.3 Phân loại.

Người ta phân cơ cấu phân phối khí thành các loại sau đây:

a Cơ cấu phân phối khí dùng cam –xupap được dùng phổ biếntrong các loại động cơ đốt trong do kết cấu đơn giản, điều chỉnh

d Cơ cấu phân phối khí dùng bộ phận điều khiển điện tử (ECM)tín hiệu đến cuộn solenoid, loại này thay vì dùng một trục camtrung gian, các cuộn solenid điện mở các xupap

1.2 Khái quát hệ thống phân phối khí ở động cơ đốt trong

1.2.1 Cơ cấu phân phối khí loại xupap treo

Các sơ đồ bố trí

Hình 1-1: cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo

1 – Trục cam; 2 – Con đội; 3 – Đũa đẩy; 4 – Vít điều chỉnh; 5 –Trục đòn bẫy; 6 – Đòn bẫy; 7 – Đế chặn lò xo; 8 - Lò xo xupáp; 9

- Ống dẫn hướng; 10 – Xupáp; 11 – Dây đai; 12 – Bánh răng trụckhuỷu.

Đặt điểm:

- Do thể tích buồng đốt nhỏ nên tỷ số nén cao

- Được sử dụng cho động cơ Diezen và động cơ xăng có côngsuất lớn

- Dẫn động phức tạp, sửa chữa khó khăn do cơ cấu có nhiều chitiết

Nguyên lý làm việc

Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay, dẫn động trục camquay, các cam nạp và cam xả quay, cam quay tới tỳ lên con đội,đẩy con đội đi lên qua đũa đẩy( thanh đẩy) tỳ vào vít điềuchỉnh,đẩy đuôi đòn gánh đi lên, đầu đòn gánh đi xuống tỳ vàođuôi xupap, đẩy xupap đi xuồng mở cửa hút hay xả Nếu xupaphút mở, cửa hút sẽ cho hổn hợp nhiên liệu (hay không khí) nạpvào buồn công tác của động cơ.nếu xupap xả mở, cửa xả sẽ chokhí cháy trong buồn cháy thoát ra khỏi ống xả

Khi cam quay qua vị trí tỳ vào con đội, lò xo đẩy xupap đilên đóng cửa hút hoặc xả, qua đòn gánh thanh đẩy luôn đảm bảocon đội luôn tiếp xúc với cam

1.2.2 Cơ cấu phân phối khí loại xupap đặt

Sơ đồ bố trí

Hình 1-2: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt

1 – Trục cam; 2 – Thân máy; 3 – Con đội; 4 – Đế lò xo xupáp; 5 –

Lò xo xupáp; 6 – Ống dẫn hướng; 7 – Xupáp; 8 – Bánh răng dẫnđộng bánh răng cam;

Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam vàđược trục cam dẫn động xupáp thông qua con đội Xupáp nạp vàxupáp thải của các xilanh có thể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau:

Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một Khi bố trí từng cặpxupáp cùng tên, các xupáp nạp có thể dùng chung đường nạp nênlàm cho đường nạp trở thành đơn giản hơn

- Đường nạp, thải phải bố trí trên thân máy phức tạp cho việcđúc và gia công thân máy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổnthất nạp thải lớn

Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ làm viêc, trục khuỹu quay, dẫn động trục camquay, các cam nạp, (xả) quay tới vị trí tỳ lên con đội, đẩy con độilên tỳ vào đôi xupap , xupap đi lên lò xo bị nén lại và cửa hút(hoặc xả ) mở ra hổn hợp nhiên liệu ( động cơ xăng), không khísạch ( động cơ diezel) qua cửa hút nạp vào buồng công tác củađộng cơ ( hoặc khí cháy theo cửa xả thải ra ngoài

1.2.3 Cơ cấu phân phối khí loại dùng pitton đóng mở cửanạp và cửa thải

Là loại cơ cấu phối khí của động cơ 2 kỳ quét vòng hoặc quétthẳng, quét thẳng có thể qua xupap xả hoặc cửa xả dùng piton đốiđỉnh Cơ cấu phối khí loại này có kết cấu đơn giản, không phảiđiều chỉnh, sữa chữa nhưng quá trình trao đổi khí không cao.Trong cơ cấu loại này piton động cơ có vai trò như một van trước,đóng mở cửa nạp và cửa thải loại động cơ này không có cơ cấudẫn động van trước riêng mà chúng dùng cơ cấu trục khuỷu thanhtruyền để dẫn động piton.

Nguyên lý hoạt động:

Hình 1-3: hệ thống phân phối khí dùng pitton đóng mở cửa hút và

cửa xả

Thì 1: Tạo công và nén trước

Pitton bắt đầu sắp vượt qua điểm chết trên Bộ phận đánh lửa đốthỗn hợp trong buồng đốt phía trên pitton, nhiệt độ tăng dần đến ápsuất trong buồng đốt tăng, pitton đi xuống và qua đó tạo ra công

động từ buồng nén dưới pitton qua ống dẫn khí đi vào xy lanh đẩykhí thải qua lỗ thải khí ra ngoài.

Thì 2: Nén và hút

Trong khi pitton đi lên, lỗ thải khí và ngay sau đó là ống dẫn khíđược đóng lại

Trong lúc pitton tiếp tục chuyển động đi lên, hỗn hợp nhiên liệu

và không khí trong xy lanh tiếp tục bị nén lại và ngay trước khipitton đạt đến điểm chết trên thì được đốt cháy

Trong buồng nén khí trước ở phía dưới pitton khí mới được hútvào qua ống dẫn

1.2.4 Cơ cấu phân phối khí loại điều khiển điện tử:

a Sơ đồ nguyên lý tổng quát:

Hệ thống điều khiển đông cơ theo chương trình bao gồm cáccảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một

bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tínhiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành luôn đảmbảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảmbiến Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chínhxác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khíthải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu ECU cũng đảm bảo côngsuất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoánkhi có sự cố xảy ra

Điều khiển động cơ bao gồm điều khiển phun nhiên liệu, điềukhiển đánh lửa, điều khiển góc phối cam, điều khiển ra tự động

b Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.6:Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển kiểu Valvetronic.1:Mô tơ bước; 2:Bộ truyền trục vít bánh vít; 3:Cần dẫn

hướng; 4:Trục nắpcần dẫn hướng; 5: Đòn gánh; 6:Lò xo xupap; 7: Xupap

Hê thống cung cấp nhiên liệu kiểm soát số lượng không khí điqua cổ họng bướm ga và quyết định số lượng nhiên liệu tươngứng mà động cơ yêu cầu Bướm ga mở càng rộng thì lượng khôngkhí đi vào buồng đốt càng nhiều

Tại vùng họng bướm ga, bướm ga đóng một phần thậm chí gầnnhư đóng, nhưng những pitton vẫn còn hoạt động, không khí đượclấy vào từ một phần của ống thông của đường ống phân phối đầuvào, ống thông nằm giữa vị trí bướm ga và buồng đốt có độ chânkhông thấp ngăn cản tác động của sự hút vào và bơm vào củanhững pitton, làm lãng phí năng lượng.Các kỹ sư ô tô nói đến hiệntượng này như sự bỏ phí năng lượng khi có sự bơm Động cơ hoạtđộng càng chậm thì các bướm ga đóng càng nhiều, và sự lãng phínăng lượng càng lớn Valvetronic giảm tối thiểu mất mát khi bơmbằng sự giảm bớt sự tăng lên của trục van và số lượng không khí

đi vào buồng cháy

So với những động cơ cam đôi kiểu cũ với sự xuất hiện củabánh con lăn có bộ phận định hướng, valvetronic sử dụng thêmmột trục lệch tâm, một mô tơ điện và một số cần đẩy (đòn gánh)trung gian, mà lần lượt dẫn động sự đóng và mở của các xupáp Nếu đòn gánh đẩy xuống sâu, những van nạp sẽ bị đẩy xuống ở

vị trí mở xupáp lớn nhất và làm cho tiết diện lưu thông qua cácvan là lớn nhất

Như vậy, valvetronic có khả năng nạp nhiều, thời gian nạp dài(hành trình van lớn) và quá trình nạp được đầy hoàn toàn, tiết diệnlưu thông nhỏ (hành trình van ngắn) tuỳ thuộc vào vị trí địnhtrước trên động cơ

1.3 Những ảnh hưởng của việc điều chỉnh hệ thống phân phối khí đến các thông số công tác.

Trong quá trình sử dụng động cơ các pha phân phối khí bị thayđổi do nhiều nguyên nhân:

- Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu truyền động cho xupáp docác chi tiết bị hao mòn nhiều hoặc do tính chất điều chỉnh của cặplắp ghép bị thay đổi

- Sự thay đổi của profin của cam do bị hao mòn

- Các bánh răng truyền động ăn khớp với nhau không đúng vịtrí (khi lắp ráp động cơ, khi tháo rời hoặc thay thế chúng)

- Cam rời bị xoay so với trục hoặc lắp không chính xác trêntrục

- Trục cam bị xoắn(nhất là khi động cơ ở tốc độ cao)

- Các họng xupáp và cửa quét, thải bị bám muội

Trong các yếu tố trên sự hao mòn profin cam và thay đổi khe

hở nhiệt ảnh hưởng đến pha phân phối khí nhiều hơn cả

Khi pha phân phối khí bị thay đổi trị số thời gian tiết diện củaxupáp giảm đi, do đó tốc độ lưu thông của dòng khí tăng lên vàtăng tổn thất khí động, hậu quả là nạp không đầy và thải khôngsạch, dẫn đến làm giảm công suất và tính kinh tế của động cơ.Qua các công trình nghiên cứu thực nghiệm có thể kết luậnrằng đối vói các động cơ Diesel 4 kỳ tốc độ chậm và trung bình thì

sự hao mòn của cam trong quá trình sử dụng ít ảnh hưởng tới cácthông số như ηn, Ne, ge hơn so với các động cơ tốc độ nhanh.n, Ne, ge hơn so với các động cơ tốc độ nhanh.Thực tế sử dụng động cơ cho thấy rằng trong phạm vi giới hạnhao mòn cho phép của cam các phân phối khí chỉ bị thay đổikhông đáng kể và không gây ảnh hưởng rõ rệt tới chất lượng nạpđầy và làm sạch xylanh

Trong quá trình sử dụng, ta cần định kỳ kiểm tra các pha phânphối khí

Đặc biệt, nếu như trong sửa chữa có thay thế một vài chi tiết cơcấu phân phối khí thì sau khi sửa chữa nhất thiết phải điều chỉnhlại pha phân phối khí theo giá trị cho trong bảng hưỡng dẫn sửdụng động cơ

Một điều quan trọng là điều chỉnh đúng khe hở nhiệt xupap vànên chọn giá trị nhỏ nhất trong giới hạn mà nhà máy chế tạo đãquy định

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG

MIVEC TRÊN XE MITSUBUSHI GRANDIS.

2.1 Giới thiệu tổng quát xe Mitsubishi Grandis

2.1.1 Các thông số kỹ thuật của xe

Thông số kỹ thuật Grandis

Hình 2-1: màu sắc của xe Mitsubishi

- Tiêu chuẩn khí thải : EURO-4

- Dung tích thùng nhiên liệu : 65 lít

- Phun nhiên liệu MPI : ECI-MULTI

2.1.2 Hình dáng của xe (hình chiếu + các thông số)

+ Kích thước cơ bản

Hình 2-2: kích thước xe Mitsubishi

1 Khoảng cách hai bánh xe trước mm 1550

- Loại động cơ : 4G69-MIVEC, 16 valve

- Dung tích xy lang : 2.380 cc

- Công suất cực đại : 178/6.000 hp/rpm

- Momen xoắn cực đại : 23,5/4.000 kg.m/rpm

- Dung tích dầu bôi trơn động cơ : 4,3 lít

• Phanh trước : Phanh đĩa đường kính 16 inch

• Phanh sau : Đĩa/ Trống, đường kính 16 inch

• Phanh chống bó cứng (ABS) kết hợp với hệ thống phân phốilực phanh điện tử (EBD)

2.1.3 Các tính năng tiện nghi, an toàn và các kỹ thuật mớitrên xe

Thiết kế bên ngoài Grandis không có gì khác với khi nó ra mắtnăm ngoái, từ lưới tản nhiệt với logo hình 3 viên kim cương đặctrưng (giống hệt chiếc sedan Lancer Gala), hai "con mắt" đèn phahình tam giác sắc nét chạy vát về sau cho tới những đường nét khíđộng học trải cho đến cửa sau

Nhà sản xuất khẳng định, mặc dù có 7 chỗ, nhưng điểm có thểphân biệt Grandis với các đối thủ khác của dòng xe đa dụng là ởkhông gian nội thất sang trọng Các ghế da có thể ngả về sau hoàn

toàn trong một không gian nội thất rộng rãi cho cảm giác thoảimái như đang ngồi trong phòng khách Các ghế hàng thứ 2 và thứ

3 có thể trải phẳng ra để nằm nghỉ, hoặc cũng có thể gấp cả haihàng ghế này lên để lấy không gian chứa hành lý rộng rãi, đadạng Một điểm thú vị nho nhỏ dành cho người lái là khi xoaykhoá công tắc, bảng đồng hồ sẽ toả sáng theo 3 giai đoạn vớinhững màu xanh, đỏ rực rỡ

Hình 2-7: Cách sắp xếp ghế

Xe có hai túi khí dành cho hàng ghế trước cùng các trang bị antoàn như hệ thống chống bó cứng phanh ABS ,với hệ thống phân

bố lực phanh điện tử EBD Thiết bị chống trộm chỉ cho phép động

cơ khởi động khi sử dụng chìa khoá đã đăng ký với hệ thống

2.2 Khái quát chung về hệ thống Mivec trên xe Mitsubishi Grandis

2.2.1 Sơ đồ khối tổng quát

Hình 2-8: Sơ đồ điều khiển van nạp dầu.

Khi động cơ làm việc, ECU của động cơ sẻ nhận tính hiệu từcác cảm biến (Cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến lưu lượng khínạp, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí cam nạp v.v ) và sử

lý tính hiệu để điều khiển hoạt động của van điều khiển áp suấtdầu OCV

Hình 2-9: sơ đồ khối chức năng của hệ thống Mivec2.2.2 Chức năng của hệ thống Mivec

Chức năng

Do tính chất của hòa khí và sau khi cháy mà 3 thông số thờiđiểm, độ nâng và thời gian mở của các xupáp ở tốc độ thấp và tốc

độ cao rất khác nhau Đối với động cơ cổ điển thì công suất vàmô-men xoắn cực đại ở tốc độ nào của xe thì phụ thuộc vào điềukiện sử dụng của xe đó Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu củacác xupáp ở tốc độ thấp thì quá trình đốt nhiên liệu lại không hiệuquả khi động cơ ở trạng thái tốc độ cao, khiến công suất chungcủa động cơ bị giới hạn Ngược lại, nếu đặt điều kiện tối ưu ở sốtốc độ cao thì động cơ lại hoạt động không tốt ở tốc độ thấp Từnhững hạn chế đó, thì cơ cấu phối khí hiện đại ra đời với ý tưởng

là tìm cách tác động để thời điểm mở van, độ mở và khoảng thờigian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng

mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ để lấy đầy hòa khívào buồng đốt

Mivec là một trong những công nghệ đầu tiên trong các giảipháp nhằm nâng cao công suất và bảo vệ môi trường bằng cáchtác động vào hệ thống nạp nhiên liệu, và công nghệ này hiện nayvẫn được ứng dụng Trên thị trường ô tô Việt Nam hiện nay, hãngMitsubishi ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe GRANDIS

Ưu và nhược điểm của hệ thống

Trong hầu hết các điều kiện làm việc, để đảm bảo hiệu suấtnhiên liệu cao nhất, thời gian đóng xupap trùng nhau tăng lên đểgiảm tổn thất bơm Thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại đểtăng tỷ số nén, tăng tính kinh tế của nhiên liệu

Khi cần công suất cực đại (tốc độ và tải trọng cao), thời điểmđóng xupáp nạp được làm chậm lại để đồng nhất hóa không khínạp với thể tích nạp là lớn nhất

Ở dải tốc độ thấp và tải nặng, MIVEC đảm bảo tối ưu mômenxoắn do thời điểm xupáp nạp đóng được làm sớm hơn để đảm bảo

đủ lượng khí nạp Cùng lúc đó, thời điểm xupáp xả mở được làmchậm 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 đượcloại bỏ để ổn định quá trình cháy.

So với các hệ thống phân phối khí tương tự cùng công suất, thì

hệ thống phân phối khí Mivec có mức tiêu hao nhiên liệu nhiềuhơn

2.2.3 Các chi tiết của hệ thống Mivec trên xe MitsubishiGrandis

Cấu tạo tổng quát

Hình 2-10: cấu tạo hệ thống MivecXupap nạp: các xupap dùng để đóng mở cửa hút theo thứ tự các

kỳ làm việc của động cơ Đóng kín buồng cháy của động cơ vàocác kỳ nén và nổ

Trục cam nạp: Trục cam với 3 biên dạng cam có kích thướckhác nhau, biên dạng cam lớn ( cam tốc độ cao) đặt ở giữa, biêndạng cam nhỏ và trung bình (cam tốc độ thấp) đặt ở 2 bên dùng đểđiều khiển việc đóng mở các xupap theo đúng thứ tự làm việc củacác xylanh, chế độ MIVEC được kích hoạt để chuyển sang vấucam tốc độ cao khi tốc độ động cơ tăng và chuyển sang vấu cam

tốc độ thấp khi tốc độ động cơ giảm

Con đội: con đội là một chi tiết máy truyền lực trung gian giữacác vấu cam và cò mổ

Cần chữ T và piston: cần chữ T chỉ có tác dụng ở chế độ tốc độcao Ở dải tốc độ cao, áp suất thủy lực đẩy piston thủy lực lên, bởivậy tay đòn chữ T lại trượt vào các khe cò mổ tác dụng lên pistonthủy lực để chuyển sang vận hành với các cam tốc độ cao

Cò mổ: cò mổ là chi tiết truyền lực trung gian một đầu tiếp xúcvới con đội một đầu tiếp xúc với đuôi xupap Khi trục cam nângcon đội lên đẩy một đầu của đòn bẩy đi lên, đầu kia của đòn bẩynén lò xo xupap xuống và mở xupap, do co cò mổ xupap mở đóngtheo đúng pha phân phối khí

cơ không cử dụng công nghệ này

Điểm đặc biệt của công nghệ MIVEC là việc bố trí trên trụccam với 3 biên dạng cam có kích thước khác nhau Biên dạng camlớn nhất đặt ở giữa và hai biên dạng cam nhỏ và trung bình đặt ởhai bên (như hình 4- 2), mặc dù có 3 biên dạng cam như vậynhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế độ tốc độ thấp, sử dụngbiên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng biêndạng cam to Ở chế độ tốc độ thấp, các xupap nạp được dẫn động

bởi hai biên dạng cam nhỏ và trung bình và sẽ được điều khiểnđộc lập bởi hai cò mổ riêng biệt, còn biên dạng cam to này đượcdẫn động trực tiếp cần chữ T, cần này sẽ điều khiển cả thời gian

và khoảng mở của cả hai xupap nạp khi động cơ chạy ở chế độ tốc

độ cao

hình 2-11: Bố trí dẫn động xupap nạpKhi động cơ chạy ở chế độ tốc độ thấp, cần chữ T vẫn kết nốivới biên dạng cam to, nhưng lúc này chỉ chuyển động tự do vàkhông tiếp xúc với cò mổ của xupap nạp Khi đó vấu cam nhỏ vàtrung bình được dẫn động từ trục cam sẽ điều khiển khoảng nâng

và thời điểm mở thích hợp cho xupap nạp Bên trong cò mổ có các

piston được nén lại nhờ các lò xo, khi đó cần T chỉ chuyển động

tự do và không điều khiển các cò mổ Ngoài ra, việc sử dụng haibiên dạng cam khác nhau để mở xupap nạp khi ở chế độ tốc độthấp giúp tạo ra sự xoáy lốc cho dòng khí nạp đi vào bên trongxilanh,làm quá trình cháy ổn định và giảm lượng khí thải



hình 2-12: Cấu trúc của hệ thống MIVEC

CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG

Hình 3-1: Cam tốc độ nhỏ làm việc.

Hình 3-2: Mạch dầu khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp.Dầu động cơ được bơm lên trên hệ thống thủy lực của động cơ(dùng chung bơm dầu của hệ thống bôi trơn)

Chế độ tốc độ thấp, van điều khiển áp lực dầu không hoạt động,Mivec không tác dụng

Hình 3-3: Độ nâng xupáp Góc trùng điệp xú páp nạp và xú páp thải nhỏ, đường đặc tính cam nạp gồm đường cam có biên dạng nâng thấp (3 mm) và cam

có biên dạng nâng trung bình (9 mm)

Đáp ứng momen nhanh hơn ở chế độ tốc độ thấp

3.1.2 Ở tốc độ cao.

Khi động cơ hoạt động ở tốc độ trên 3600 vòng/phút.Ở chế

độ này ECU sẽ điều khiển mở van dầu cho dầu có áp suất cao đivào phía trong piston thủy lực và đẩy nó đi lên gài các cò mổ vàocần chữ T cam hành trình lớn làm việc, do được điều khiển bởibiên dạng cam to (cam tốc độ cao) làm tăng thời gian mở xupap

và độ mở của xupap cũng tăng lên giúp cho lượng hòa khí đượcnạp vào nhiều hơn làm tăng tốc độ động cơ và công suất của động

cơ được tăng lên mức tối đa Lúc này hai cò mổ chỉ chịu sự tácdụng của cần T được điều khiển bởi biên dạng cam lớn (cam tốc

độ cao) làm cho các cam hành trình nhỏ không tham gia làm việcvới xupáp

Hình 3-4: Cam tốc độ lớn làm việc

Hình 3-5: mạch dầu khi động cơ hoạc động ở tốc độ cao.Dầu động cơ được bơm lên trên hệ thống thủy lực của động cơ(dung chung bơm dầu của hệ thống bôi trơn)

Chế độ tốc độ cao, OCV nhận tín hiệu từ ECU động cơ, cảm biến tốc độ van OCV mở, Mivec hoạt động

Hình 3-6: đường đặc tính cam tốc độ cao

Góc trùng điệp giữa xupap nạp và thải tăng lên, chỉ còn lại đường đặc tính cam nạp ở biên dạng cam cao (10 mm)

Đáp ứng công suất cao hơn ở dãy tốc độ cao, khả năng tăng tốc tốt hơn

Biểu đồ thể hiện công suất và mômen động cơ ở các chế độhoạt động động cơ được thể hiện như sau:

Hình 3-7: đường đặc tính công suất và mômen động cơ

Ở động cơ 4G69 lắp trên xe Grandis, khi tốc độ động cơ đạt

khoảng 3600 (vòng/phút) thì hệ thống MIVEC sẽ điều khiển mở

van dầu để động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ cao, và khi tốc độ

động cơ giảm xuống dưới 3600 vòng/phút van dầu sẽ đóng lại và

động cơ lại hoạt động ở chế độ tốc độ thấp

3.2 So sánh hệ thống Mivec với các hệ thống điều khiển phân

phối khí tương tự khác

3.2.1 So sánh hệ thống Mivec và VVT – i

Đặc điểm chung:

Hệ thống Mivec và hệ thống VVT-i đều thay đổi thời gian và

hành trình của xupap để tăng lượng khí nạp (tốc độ cao) và giảm

lượng khí nạp (tốc độ thấp)

So sánh:

Cấu tạo

Với cơ cấu phân phối khí đơn giản

nhưng cực kỳ thông minh, động cơ MIVEC

của Mitsubishi có thể thay đổi thời điểm

đóng mở và cả hành trình nâng xupap giúp

động cơ thích ứng với tình trạng làm việc

thay đổi của xe

Thông qua việc sử dụng một cơcấu cam đặc biệt gồm:cam tốc độ cao

và cam tốc độ thấp, hệ thống đã điềukhiển sự thay đổi thời gian và độ mởxupap bằng điện tử để phù hợp vớitừng chế độ làm việc của động cơ

Đặc điểm

Hệ thống MIVEC sử dụng các biên

dạng cam khác nhau để mở xupap nạp theo

hai chế độ động cơ: tốc độ thấp và tốc độ

cao, nó sẽ nâng cao hơn công suất lớn nhất

và tăng mô men xoắn trong các chế độ làm

việc của động cơ

Hệ thống VVT-i sử dụng cácbiên dạng cam khác nhau để mở xupapnạp theo hai chế độ động cơ: tốc độthấp và tốc độ cao, nó sẽ nâng cao hơncông suất lớn nhất và tăng mô menxoắn trong các chế độ làm việc củađộng cơ

Hoạt động

- ở tốc độ thấp:

Mivec sử dụng hai biên dạng cam tốc độ

thấp điều khiển độ mở của hai xupap khác

nhau tạo nên sự lốc xoáy của dòng khí Gốc

trùng điệp nhỏ khí thải được tách rời khí

nạp giúp tăng sự ổn định cho quá trình

cháy, tiết kiệm nhiên liệu và đồng thời làm

giảm ô nhiểm môi trường

- ở tốc độ thấp:

Khi hoạt động ở tốc độ thấp, hai vấucam bên ngoài tác dụng trực tiếp lên cò

mổ, những vấu cam tốc độ thấp này tối

ưu hóa cho hoạt động êm dịu và tiếtkiệm nhiên liệu cho động cơ ở tốc độthấp

- Ở tốc độ cao

Hai cò mổ chỉ chịu sự tác dụng của cần T

được điều khiển bởi biên dạng cam lớn

(cam tốc độ cao) làm tăng thời gian mở của

xupap và tăng độ mở của xupap thời điểm

đóng xupap nạp được làm chậm lại và độ

mở xupap tăng lên để đồng nhất hóa không

mở của xupap thời điểm đóng xupápnạp được làm chậm lại và độ mở xupaptăng lên để đồng nhất hóa không khínạp với thể tích nạp là lớn nhất để tạocông suất tối đa

(2004)

TOYATA CAMRY

(2004)