Tìm hiểu hệ thống phân phối khí VTEC của honda

LỜI NÓI ĐẦU 1 1. Lịch sử ra đời Hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA 2 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 3 2.1. Cấu tạo 3 2.2. Nguyên lý hoạt động 7 3. Những cải tiến về hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA 10 4. Một số phiên bản của VTEC 14 5. So sánh cơ cấu phân phối khí VTEC của HONDA với một số cơ cấu phân phối khí của các hãng xe khác. 15 6. Nhận Xét 18 7. Tài liệu tham khảo 19 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời điểm vật giá leo thang hiện nay, đặt biệt là giá xăng, dầu đang ngất ngưỡng. Thì trong việc chọn mua một phương tiện giao thông đi lại đặt biệt là ôtô thì người tiêu dùng hướng tới một loại xe vừa phải tiện nghi vừa tiết kiệm được nhiên liệu. Hệ thống phân phối khí thông minh iVTEC đã giải quyết được vấn đề trên. Chẳng những vừa tiết kiệm được vấn đề nhiên liệu mà còn vừa giảm bớt gây ô nhiễm môi trường. Với mục đích củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với phong cách nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu qua phối khí trên động cơ đốt trong. Nên tôi đã chọn đề tài: Tìm hiểu về hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA.

Trang 1

EBOOKBKMT.COM – CỘNG ĐỒNG KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN VMTC

LỜI NÓI ĐẦU 1

1 Lịch sử ra đời Hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA 2

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 3

2.1 Cấu tạo 3

2.2.Nguyên lý hoạt đ ngộ 7

3 Những cải tiến về hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA 10

4 Một số phiên bản của VTEC 14

5 So sánh cơ cấu phân phối khí VTEC của HONDA với một số cơ cấu phân phối khí của các hãng xe khác .15

6 Nhận Xét 18

7 Tài liệu tham khảo 19

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời điểm vật giá leo thang hiện nay, đặt biệt là giá xăng, dầu đang ngất ngưỡng Thì trong việc chọn mua một phương tiện giao thông đi lại đặt biệt là ôtô thì người tiêu dùng hướng tới một loại xe vừa phải tiện nghi vừa tiết kiệm được nhiên liệu Hệ thống phân phối khí thông minh i-VTEC đã giải quyết được vấn đề trên Chẳng những vừa tiết kiệm được vấn đề nhiên liệu mà còn vừa giảm bớt gây ô nhiễm môi trường.

Với mục đích củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với phong cách nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu qua phối khí

trên động cơ đốt trong Nên tôi đã chọn đề tài: Tìm hiểu về hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA

1

Trang 3

1 Lịch sử ra đời Hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA

Vào những năm đầu thập niên 1980, thị trường môtô bắt đầu đặt ra yêu cầu về một động cơ môtô thể thao công suất lớn Honda đã cố gắng nghiên cứu một loại động

cơ có thể vừa tạo ra công suất lớn, vừa có khả năng dẫn động trong toàn bộ dải vòng tua Với mục tiêu này, nhóm kỹ sư của Honda đã cố gắng tập trung phát triển một loại động cơ công suất 200 mã lực/1 lít và có độ nghỉ ổn định Trong quá trình nghiên cứu, họ phát hiện ra rằng, để chế tạo được một động cơ như vậy, họ phải tìm ra một phương pháp để chống lại việc ngăn cản dòng không khí đi vào từ các vòng tua thấp đến các vòng tua trung bình

Và vấn đề đó đã được giải quyết nhờ Hệ

thống dừng van REV (Revolution-modulated

valve control) Hệ thống này sẽ cưỡng chế các van

dừng lại, nếu cần, để tối ưu hóa dòng không khí,

đạt được độ nghỉ ổn định, giúp động cơ hoạt động

êm dù ở vận tốc thấp hay vận tốc trung bình Chiếc

môtô đầu tiên được trang bị hệ thống REV này là

chiếc CBR400F sản xuất năm 1983

Từ hệ thống REV được sử dụng cho động cơ của môtô, Honda tiếp tục phát triển hệ thống VTEC dành cho ôtô Hệ thống VTEC gồm một thiết bị điều khiển thời gian mở van và hai chế độ trục cam: một cam được thiết kế để động cơ hoạt động tốt ở vòng tua thấp còn một cam khác đảm nhiệm vai trò ở vòng tua cao Chiếc ôtô đầu tiên của Honda được trang bị hệ thống VTEC là chiếc JDM-spec Integra sản xuất năm 1989 và chiếc Civic CRX SiR sử dụng động cơ B16A DOHC 160 mã lực Năm 1991, hệ thống này đã đi vào thị trường Mỹ khi nó được thiết kế cho siêu xe thể thao Acura

NSX sử dụng cụm động cơ DOHC VTEC V6 công suất 270 mã lực tại 7.100

vòng/phút

Honda CBR400F NC17 REV

Trang 4

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

2.1 Cấu tạo

VTEC là thuật ngữ viết tắt từ cụm từ "Variable valve Timing and lift Electronic Control" Hệ thống này được phát triển nhằm cải thiện hiệu quả của các động cơ đốt trong tại các dải vòng tua động cơ khác nhau VTEC của Honda là một trong nhiều công nghệ điều van biến thiên trên thế giới như VVT-i của Toyota hay VarioCam plus

của Porsche VTEC được kỹ sư thiết kế động cơ của Honda, Ông Kenichis Nagahiro

sáng tạo nên

3

Trang 5

Hệ thống VTEC nhằm cải thiện hiệu suất động cơ ở tốc độ thấp và cao bằng cách bố trí hai loại vấu cam ở mỗi xylanh, vấu cam tốc độ thấp và cấu cam tốc độ cao 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 supap 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 supap và thời gian mở supap 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

Cấu tạo I-VTEC

Trang 6

Qua nhiều năm phát triển, các động cơ của Honda đã sử dụng qua năm loại hệ thống VTEC khác nhau gồm:

o (1) VTEC có một trục cam đặt trên gọi là SOHC;

o (2) VTEC-E tiết kiệm nhiên liệu;

o (3) VTEC có hai trục cam đặt trên DOHC;

o (4) VTEC có xylanh không tải;

o (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 supap mở ít và thời gian mở ngắn lại do tốc độ của vấu cam giảm

Hệ thống VTEC của Honda là một trong những công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu quả của động cơ

5

Trang 7

2

2.1

 Cấu tạo của hệ thống

1: Trục cam; 2: Tấm định vị; 3: Cỏ mổ thứ cấp; 4: Cò mổ thứ hai;

5: Piston đồng bộ; 6: Piston tác động; 7: supap hút.

Động cơ bố trí 4 supap cho mỗi xylanh, bao gồm 2 supap nạp và 2 supap thải Điều khác biệt của kiểu này so với kiểu SOHC VTEC là chỉ bố trí hai vấu cam nạp có biên độ mở khác nhau, một cam có biện độ mở lớn và một cam có biên độ mở nhỏ Các piston lắp đặt bên trong cò mổ sẽ đẩy piston đồng bộ di chuyển cùng hướng để ép piston chặn và lò xo hoàn lực lại tạo sự liên kết hai cò mổ lại với nhau Khí mất áp lực dầu, dưới sự hoàn lực của lò xo thông qua piston chặn sẽ được piston đồng bộ trở về làm tách 2 cò mổ riêng rẽ

Cấu tạo của hệ thống VTEC

Trang 8

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Ở tốc độ thấp, hai cò mổ được tách rời, vì thế supap hút thứ nhất điều khiển sự phân phối chính trong khi đó supap hút thứ hai hé mở để ngăn chặn nhiên liệu tích lũy ở cửa nạp Ở tốc độ cao, hai cò mổ được liên kết thành một khối nhờ vào piston đồng bộ Vì vậy tốc độ này cả hai supap đều chịu sự tác động của vấu cam có biên độ mở lớn nhất

Kỹ thuật thay đổi thời gian phân phối khí và mức độ nâng supap được sử dụng cho động cơ nhằm mục đích tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất nhưng công suất phát ra van cao Với hệ thống này, đặc điểm nội bật là với một tỷ lệ hòa khí tiết kiệm nhưng vẫn tạo ra một mômen lớn ở tốc độ thấp, đồng thời ở tốc độ cao công suất phát ra lớn tương đương như động cơ bốn supap tiêu chuẩn đạt được

7

Quá trình hoạt động

Hoạt đông của hệ thống VTEC

Trang 9

Ở tốc độ thấp: Cò mổ thứ nhất và cò mổ thứ hai được tách rời, do vấu cam A và

B điều khiển riêng biệt hai supap, khả năng nâng của cò mổ thứ hai rất nhỏ để hé mở supap (một supap điều khiển sự phân phối khí chính)

1: Piston tác động; 2: Piston đồng bộ; 3: Piston chặn; 4: Cò mổ thứ nhất;

5: Cò mổ thứ hai; 6: Cam thứ nhất; 7: Cam thứ hai.

Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ thấp

Trang 10

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 supap 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

Piston tác động được bố trí bean trong cò mổ thứ nhất, nó được tác động bở áp lực dầu để di chuyển theo hướng mũi tên như hình trên Cả hai cò mổ thứ 1 và thứ 2 được liên kết lại với nhau bằng piston đồng bộ Ở tốc độ này, biên độ mở của supap thứ hai giống như biên độ mở của supap thứ nhất nhằm đáp ứng cho sự hoạt động ở tốc độ cao giống như động cơ 4 supap thông thường (2 supap điều khiển phân phối khí)

1: Áp lực dầu đến; 2: Cam thứ nhất

9

Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ cao

Trang 11

3 Những cải tiến về hệ thống phân phối khí VTEC của HONDA

Trong các động cơ đốt trong thông thường, các supap nạp và supap xả được điều khiển thông qua các con đội trên trục cam Hình dáng của các con đội sẽ xác định thời điểm đóng mở, độ nâng và khoảng thời gian mở của từng supap Đối với những xe đời cũ, cả hệ thống phân phối khí được dẫn động và điều khiển thống qua các cơ cấu

cơ khí (khâu, khớp) thì việc đóng mở supap là cố định theo thiết kế của nhà sản xuất và không thể điều chỉnh (nó chỉ bị thay đổi khi các chi tiết mòn đi) dẫn đến lưu lượng khí nạp không đổi nên không thể tăng được công suất của động cơ

Do tính chất của hòa khí và sau khi cháy mà 3 thông số thời điểm, độ nâng và thời gian mở của các supap ở vòng tua thấp và vòng tua cao rất khác nhau Thông thường, khi thiết kế động cơ, các kỹ sư phải lưu ý tới điều kiện làm việc của từng xe và xác định chúng cần công suất và mômen xoắn cực đại ở vòng tua nào Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu của các supap ở vòng tua thấp thì quá trình đốt nhiên liệu lại không hiệu quả khi động cơ ở trạng thái vòng tua cao, khiến công suất chung của động

cơ bị giới hạn Ngược lại, nếu đặt điều kiện tối ưu ở số vòng tua cao thì động cơ lại hoạt động không tốt ở vòng tua thấp

Trang 12

Để khắc phục những nhược điểm này, các nhà sản xuất ô tô HONDA đưa ra giải pháp là tìm cách tác động để thời điểm đóng mở supap, độ mở và khoảng thời gian 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 khí vào buồng đốt Trên thực tế, điều chỉnh một cách hoàn toàn cả 3 thông số này của supap là điều rất khó

Để giải quyết vấn đề này, có thời kỳ người ta sử dụng một cuộn cảm để điều chỉnh supap thay vì sử dụng biên dạng cam Tuy nhiên, kỹ thuật trên không được sản xuất do quá phức tạp và rất đắt Cách tiếp cận ngược lại là điều chỉnh supap sao cho động cơ hoạt động tốt ở vòng tua cao Điều này có nghĩa xe sẽ hoạt động rất yếu ở khi tốc độ vòng tua thấp và hoạt động tốt ở vòng tua cao Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện tử nhà sản xuất HONDA đã kết hợp hoàn hảo cơ khí để cho phép điều chỉnh các thông số: thời điểm đóng mở supap, độ mở và khoảng thời gian mở để đạt được hiệu suất làm việc tối ưu cho động cơ

Từ khoảng đầu những năm 2000, những người sử dụng xe ở Việt nam mới biết đến khái niệm “hệ thống nạp thông minh” và càng ngày công nghệ này càng trở nên

11

Trang 13

quen thuộc và chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp nó trên các xe của Honda, dưới cái tên là I-VTEC

Có nhiệm vụ là điều khiển thời điểm đóng mở, khoảng nâng cũng như khoảng thời gian đóng mở supap để tối ưu hóa công suất làm việc của động cơ giúp nâng cao hiệu quả làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí xả, tuy nhiên mỗi nhà sản xuất ô

tô lại đưa ra một các phương pháp khác nhau để giải quyết vấn đề này

Sử dụng hai vấu cam có biên dạng khác nhau: VTEC (Honda)

VTEC của Honda là viết tắt của thuật ngữ "Variable valve Timing and lift Electronic Control" Hệ thống này được phát triển nhằm cải thiện hiệu quả của các động cơ đốt trong tại các dải vòng tua động cơ khác nhau

Công nghệ mới i-VTEC (chữ i lấy từ từ Intelligent) là công nghệ điều van biến thiên liên tục trên van nạp ở các động cơ của Honda, ở i-VTEC, trục cam điều khiển van nạp có thể thay đổi một góc trong khoảng từ 25 đến 50 độ (tùy thuộc vào cấu trúc động cơ) khi đang vận hành Các trạng thái của trục cam được máy tính điều khiển dựa trên các dữ liệu về tải trọng xe và vòng tua máy Tác dụng của i-VTEC là nâng mômen xoắn của động cơ, đặc biệt khi ở tốc độ vòng tua trung bình Trên mẫu Civic bán tại Việt Nam, Honda trang bị i-VTEC ở cả động cơ I4 trục cam kép DOHC và I4 trục cam đơn SOHC

Trang 14

Sự ra đời của hệ thống phân phối khí VTEC đã mang lại luồng sinh khí mới cho hãng sản xuất ôtô HONDA

Chức năng chính của cơ cấu phối khí là điều khiển quá trình nạp đầy hỗn hợp (hoặc không khí mới) vào xylanh và thải sạch khí thải ra khỏi xylanh

Hai thông số chính có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng của quá trình nạp đầy và thải sạch là pha phân phối khí và tiết diện lưu thông của hỗn hợp khí Pha phân phối khí được hiểu là các giai đoạn từ lúc mở đến lúc đóng supap tính bằng góc quay trục khuỷu, còn tiết diện lưu thông của hỗn hợp khí đi qua một supap là diện tích hình vành khăn được tạo bởi họng đế supap và phần đế của xu-páp khi supap đó mở.

Trên các loại động cơ thông thường, tiết diện lưu thông của hỗn hợp khí luôn tuân theo một quy luật không đổi ở tất cả các chế độ làm việc khác nhau của động cơ Vì vậy ở

13

Trang 15

một số chế độ (tải nhỏ, tăng tốc, toàn tải,…) thời gian đóng mở supap không hoàn toàn hợp lý, lượng nhiên liệu cung cấp cũng chưa phù hợp với chế độ làm việc của động cơ gây tổn hao nhiên liệu và mất mát công suất Chính vì vậy, hệ thống điều khiển pha

phối khí thông minh ra đời đã khắc phục được các nhược điểm trên

4 Một số phiên bản của VTEC

VTEC-E: là hệ thống bộ truyền động van trong đó hai chế độ cam điều khiển

van có kích thước khác nhau Cam ngắn hơn cho phép một van mở với độ mở ít và

điều này làm giảm mức tiêu hao nhiên liệu Giống hệ thống VTEC ban đầu, khi động

cơ đạt số vòng/phút lớn hơn, chốt khóa khóa cam thiết kế cho vòng tua cao và thời gian mở van được tăng lên để đạt được công suất lớn hơn

Những cải tiến của cơ cấu phối khí đều căn cứ vào sơ đồ pha phân phối khí này

Trang 16

3STAGE VTEC: Hệ thớng này sử dụng 3 chế đợ cam khác nhau hoạt đợng ở 3 pha Mỡi cam điều khiển mợt pha thời gian mở và nâng van khác nhau

i-VTEC: (Intelligent VTEC) là hệ thớng điều khiển van thành cơng nhất từ trước tới nay của hãng Honda và được ứng dụng trên nhiều mẫu xe Hệ thớng i-VTEC được giới thiệu năm 2001 và sử dụng thiết bị điều chỉnh thời gian van nạp biến thiên liên tục và hệ thớng quản lý do máy tính điều khiển để tới ưu hóa mơ men xoắn và hiệu suất sử dụng nhiên liệu

AVTEC: Advanced VTEC được hãng Honda giới thiệu năm 2006 Hệ thớng này kết hợp những lợi thế của hệ thớng i-VTEC với hệ thớng điều khiển pha biến thiên liên tục Hãng Honda cho biết hệ thớng AVTEC sẽ cho phép tiết kiệm 13% nhiên liệu

so với hệ thớng i-VTEC và giảm tới 75% khí thải so với tiêu chuẩn năm 2005 Tuy vậy, cho đến nay, hệ thớng này vẫn chưa được trang bị cho các mẫu xe ơ tơ mới được sản xuất

5 So sánh cơ cấu phân phới khí VTEC của HONDA với mợt sớ cơ cấu phân phới khí của các hãng xe khác

Với những ưu thế vượt trợi giúp tăng cơng suất đợng cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và khí thải Hệ thớng nạp thơng minh ngày nay đã được phát triển bởi hầu hết các nhà sản xuất ơ tơ trên thế giới và được gọi dưới nhiều cái tên khác nhau như: AVCS hoặc AVLS (Subaru), CPS (Proton, Volvo), CVTCS, N-VCT hay VVL (Nissan), CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Geely, Hyundai, Iran Khodro, Kia, Peugeot, Renault, Volvo), DCVCP (General Motors), DVVT (Daihatsu), MIVEC (Mitsubishi), Multiair (FIAT), S-VT (Mazda), VANOS (BMW), VarioCam (Porsche), VCT (Ford, Yamaha), VVC (MG Rover), VVT (Chrysler, General Motors, Proton, Suzuki, Volkswagen Group)

Hệ thớng EMVT khơng sử dụng trục cam, cò mổ và hệ thớng dẫn đợng Việc đóng mở xu-páp nhờ lực lò xo và các van điện từ tác dụng hai chiều, pha phân phới khí và đợ mở của xu-páp được xây dựng dựa trên mợt chương trình được lập trình định sẵn Thơng qua các cảm biến để xác định chế đợ làm việc của đợng cơ, từ đó lựa chọn các biện pháp điều khiển phù hợp

15

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	3,9 MB