Nếu trong cơ thể con người trái tim là bộ phận hết sức quan trọng thì đối với một con xe bộ phận được coi là trái tim và có thể nó quyết định đến 50% giá trị của chiếc xe ấy là “động cơ”. Trong thời đại công nghiệp 4.0 sự cạnh tranh giữa các doanh nghiệp ô tô vô cùng gay gắt, đặt biệt trong một phân khúc lại có sự xuất hiện của nhiều hãng xe thì một động cơ tốt có thể giành sự ưu ái của khách hàng. Vì thế để không bị bỏ lại phía sau các hãng ô tô luôn luôn cải tiến động cơ của mình, tránh việc “bình mới, rượu cũ”. Ngoài việc cải tiến piston và xilanh thì việc thay đổi hệ thống phân phối khí cũng góp phần tăng hiệu suất của động cơ. Một trong những hệ thống phân phối khí nổi tiếng nhất trong giới xe cộ đó là hệ thống phân phối khí Valvetronic của thương hiệu xe đến từ Đức – BMW.
1 TP HỒ CHÍ MINH MƠN: NGUN LÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHỦ ĐỀ: HỆ THỐNG PHAN PHỐI KHÍ VALVETRONIC TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng năm 2019 MỤC LỤC 1.Mở đầu 1.1Lí chọn đề tài 1.2Mục đích nguyên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4Kết cấu nghiên cứu Nội dung 2.1 Sự đời hệ thống phân phối khí Valvetronic 2.2 Cấu tạo hệ thống phân phối khí valvetronic 2.3.1 Khi có tải nặng có tải nhẹ nguyên lí hoạt động khác 2.3.2 Động không sử dụng cánh bướm ga cấu valvetronic 2.3.3 Truyền động biến thiên hành trình xupap / điều khiển Valvetronic 2.4 Lí sử dụng cơng nghệ hệ thống phân phối khí Valvetronic 2.5 So sánh với hệ thống phân phối khí DOHC với SOHC 2.6 Ưu điểm nhược điểm hệ thống phân phối khí Valvetronic 2.7 Tiềm phát triển hệ thống Valvetronic Liên hệ với ô tô đến từ Việt Nam 3.Kết luận HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ VALVETRONIC Phần Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Nếu thể người trái tim phận quan trọng xe phận coi trái tim định đến 50% giá trị xe “động cơ” Trong thời đại công nghiệp 4.0 cạnh tranh doanh nghiệp ô tô vô gay gắt, đặt biệt phân khúc lại có xuất nhiều hãng xe động tốt giành ưu khách hàng Vì để khơng bị bỏ lại phía sau hãng tơ ln ln cải tiến động mình, tránh việc “bình mới, rượu cũ” Ngồi việc cải tiến piston xilanh việc thay đổi hệ thống phân phối khí góp phần tăng hiệu suất động Một hệ thống phân phối khí tiếng giới xe cộ hệ thống phân phối khí Valvetronic thương hiệu xe đến từ Đức – BMW Tiền thân hệ thống phân phối khí Valvetronic hệ thống phân khối khí Vanos Tuy nhiên hệ thống Vanos thay đổi thời điểm phối khí mà chưa tác động sâu vào độ nâng xupap để tối ưu việc nạp, xả nhiên liệu hệ thống Valvetronic đời để thay đổi độ nâng xupap 1.2 Mục đích nguyên cứu Nhằm hiểu rõ lịch sử, cấu, nguyên lí hoạt động ứng dụng vào thực tức hoạt động Đây có phải hệ thống phân phối khí tốt giới mà hãng khác cần hợp tác cải tiến độ xupap mà có thiếu xót khơng thể thay đổi Qua giúp ta tìm hiểu ưu điểm nhược điểm hệ thống phân phối khí mà BMW sử dụng phát triển 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu: Chủ yếu nghiên cứu hệ thống phân phối khí Valvetronic BMW số thành tựu mà hệ thống đem lại cho động • Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu nguyên lí hoạt động hệ thống phối khí Valvetronic dựa vào kiến thức học, tham khảo tài liệu, sách báo hãng công bố Nghiên cứu cấu tạo đặc điểm khác với đối thủ, ưu điểm nhược điểm Qua tham khảo, học hỏi, tiếp thu thành tựu ô tô giới đạt phát triển 1.4 Kết cấu nghiên cứu • Sự đời hệ thống phân phối khí Valvetronic • Cấu tạo hệ thống phân phối khí valvetronic • Ngun lí hoạt động • Lí sử dụng cơng nghệ hệ thống phân phối khí Valvetronic • Ưu điểm nhược điểm hệ thống phân phối khí Valvetronic • Tiềm phát triển hệ thống Valvetronic Phần Nội dung 2.1 Sự đời hệ thống phân phối khí Valvetronic Hơn 100 năm phát triển - đối thủ nặng kí với hãng xe giới BMW tự tin hãng xe sang trọng, thể thao đặc biệt khả vận hành Hệ thống Vanos thay đổi thời điểm phối khí mà chưa tác động sâu vào độ nâng xupap Do BMW tiếp tục phát minh hệ thống valvetronic xuất lần đầu mẫu xe BMW 316ti xylanh nhỏ gọn vào tháng năm 2001 sử dụng rộng rãi mẫu BMW 3-Series Động ứng dụng công nghệ Valvetronic trang bị hệ thống máy tính quản lí có xử lí 40megahert, 32-bit xe động giới không cần sử dụng bướm ga Valvetronic hệ thống tự động điều cấu phun xăng đa điểm độ mở xupap biến thiên Sự khác biệt Valvetronic công nghệ phun xăng đa điểm khác Valvetronic khơng sử dụng bướm ga khí để điều khiển lượng hồ khí cho động mà dùng cấu xupap có độ mở biến thiên làm nhiệm vụ Hệ thống phun xăng chỉnh lượng gió (hoặc hồ khí, tùy theo phun trực tiếp) Tuy nhiên tải nhẹ (khi xe chạy chậm hay trường hợp xe xuống dốc) bướm ga đóng phần hay gần đóng kín, lúc pittơng trình nạp Điều tăng thêm độ chân buồng cháy động gây cản trở hoạt động xuống piston làm tổn thất trình nạp động tăng lên cuối làm chạy chậm, bướm ga đóng kín, tổn thất lượng tăng thêm Với công nghệ Valvetronic tổn hao giảm thiểu tới mức thấp nhất, pittơng dịch chuyển tự khơng bị tác động từ hiệu ứng chân không Trong hệ thống Valvetronic có trục cam xupap truyền thống song song với trục cam xupap hút có trục lệch tâm, nhiều đòn nối với mơ tơ điện tốc độ chậm Khi người lái nhấn buông chân ga hiệu điện Tín hiệu điện máy tính gửi tới mô tơ, tùy theo việc tăng hay giảm tốc mà mô tơ dịch chuyển để thay đổi độ mở xupap Khi ga thấp mô tơ tác động tới xupap qua cấu tay đòn bánh khí vào xylanh Ngược lại, ga cao mô tơ điều khiển độ mở xupap lớn để lượng hòa khí vào xylanh nhiều Do lượng hòa khí vào buồng đốt động ln điều chỉnh tùy theo yêu cầu công suất mômen xoắn nên Valvetronic có khả tiết kiệm nhiên liệu 10% so với động có dung tích xylanh (5,3l/100km) Đối với ô tô thường xuyên hoạt động thành phố lượng tiết kiệm cao hơn, động êm phản ứng nhanh tăng/giảm tốc, giảm lượng khí thải độc hại hòa khí đốt cháy triệt để (140 gram CO2/km) Thơng thường BMW thường kết hợp công nghệ xoay trục cam Vanos Valvetronic loại động Valvetronic đặc biệt hiệu với động có vòng tua thấp khơng phát huy tác dụng số vòng tua cao 6000 vòng/phút, tốc độ cao cần phải có lò xo xupap cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt Nhưng lò xo cứng lại gây tổn hao lượng ma sát lớn hơn, mẫu xe có tính vận hành cao BMW M-series khơng cần Valvetronic 2.2 Cấu tạo hệ thống phân phối khí valvetronic Thay đổi độ nâng xupap (nguồn: autocarvietnam) 2.3 Ngun lí hoạt động 2.3.1 Khi có tải nặng có tải nhẹ ngun lí hoạt động khác BMW lần sử dụng công nghệ Valvetronic động xilanh Hệ thống sử dụng đòn bẩy để kiểm sốt khoảng cách mà van nạp nhấc khỏi vị trí mặc định Một trục lệch tâm, điều khiển động điều khiển máy tính, đẩy đòn bẩy vào khoảng trống thân van trục cam, tăng dần van nâng, thay đổi điểm mở đóng van nạp Ở tốc độ khơng tải tải nhẹ, lượng mở van nạp nhỏ; Khi người lái nhấn bàn đạp ga, máy tính tăng lực nâng van nạp, hút thêm khơng khí vào xi-lanh tăng tốc độ động Động BMW Valvetronic có tiết lưu thơng thường điểm vào cửa nạp, đóng động không chạy thời gian ngắn sau khởi động Sau giai đoạn khởi động này, tiết lưu mở lái xe bình thường, khơng có vùng áp suất thấp ống góp cản trở khả bơm khí động Ngày nay, gần tất động BMW, bao gồm động tăng áp, Valvetronic điều chỉnh Bởi đường ống nạp động tăng áp tăng áp gần luôn áp suất khí cao hơn, van tiết lưu không mang lại lợi đáng kể cho động động hút khí tự nhiên Nhưng theo Tom Plucinsky, phát ngôn viên BMW, cải thiện phản ứng điều tiết thời gian để turbo tăng áp lực cho đường ống nạp bị giảm 2.3.2 Động không sử dụng cánh bướm ga cấu valvetronic Động Valvetronic BMW động giới không sử dụng bướm ga Với động BMW tuyên bố tiết kiệm khoảng 10% nhiên liệu so với loại động thông thường Để hiểu làm động khơng bướm ga tiết kiệm nhiên liệu, trước tiên xem lại cách làm việc động thông thường Ở loại này, ta ấn bàn đạp ga, ta khơng kiểm sốt lượng nhiên liệu phun ra, mà làm thay đổi lượng khơng khí vào đường ống nạp Hệ thống điều khiển động theo dõi lượng khơng khí qua cánh bướm ga sau xác định lượng nhiên liệu cần thiết để đưa vào động cơ, bướm ga mở lớn, lượng khơng khí vào buồng đốt động tăng Tuy nhiên tải nhẹ (khi xe chạy chậm hay trường hợp xe xuống dốc), bướm ga đóng phần hay gần đóng kín, lúc pit-tơng chuyển động xuống thực trình nạp Điều tăng thêm độ chân không cục cánh bướm ga buồng cháy động Gây cản trở hoạt động xuống pit-tông, làm tổn thất trình nạp động tăng lên cuối làm giảm công suất động Động chạy chậm, bướm ga đóng kín, tổn thất lượng tăng thêm Với chế loại bỏ cánh bướm ga, động tiết kiệm phần nhiên liệu, đặc biệt số vòng quay nhỏ Theo thử nghiệm tiến hành bao gồm chế độ tốc độ cao tốc độ thấp động 1,8 lít lượng nhiên liệu tiết kiệm lên đến 10% (5,3l/100km) Đối với ô tô thường xuyên hoạt động thành phố lượng tiết kiệm cao hơn.Như khơng có bướm ga, làm để điều khiển lượng khơng khí vào xy-lanh động Ở người ta điều khiển khoảng chạy xu-páp.Ở hệ thống người ta sử dụng trục cam truyền thống, dùng thêm trục có gắn bánh lệch tâm (trục lệch tâm) loạt cấu cần, tất hoạt động chịu chi phối mơ-tơ bước Dựa vào tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga số cảm biến khác mô-tơ bước làm xoay trục lệch tâm, dẫn đến khoảng chạy xú-páp thay đổi theo Cần tác động bị ấn xuống sâu hơn, khoảng chạy xú-páp nhiều ngược lại.Khoảng chạy xú-páp thay đổi từ 0-9,7mm, thông thường BMW thường kết hợp công nghệ xoay trục cam Valvetronic loại động 2.3.3 Truyền động biến thiên hành trình xupap / điều khiển Valvetronic Truyền động biến thiên hành trình xupap / Valvetronic (A60210) Truyền động biến thiên hành trình xupap phát triển để giảm tiêu thụ nhiên liệu Lượng khí cung cấp cho động không thiết lập bướm ga mà biến thiên hành trình xupap nạp Một trục lệch tâm điều chỉnh điện sử dụng đòn bẩy trung gian để thay đổi hiệu dụng trục cam cò mổ Điều tạo điều chỉnh hành trình xupap Hiện bướm ga sử dụng khởi động động cho chức hoạt động dự phòng khẩn cấp Trong tất trạng thái hoạt động khác, bướm ga mở ra, có tác dụng điều tiết nhỏ Để thơng gió đường ống, độ chân khơng định cần thiết Vị trí tương ứng truyền động biến thiên hành trình xupap tính tốn mơ đun điều khiển động sở vị trí cảm biến chân ga cảm biến khác Truyền động biến thiên hành trình xupap di chuyển nhờ mơ đun điều khiển mô tơ servo riêng Mô tơ servo lắp đặt nắp máy để điều khiển đĩa trục lệch tâm thơng qua trục vít mơ tơ Thông tin liên lạc mô đun điều khiển động mô đun điều khiển mô tơ Valvetronic thông qua mạch CAN-LOW riêng biệt mạng CAN Tất chức tính tốn mơ đun điều khiển động Mô đun điều khiển Valvetronic đánh giá tín hiệu cảm biến vị trí trục lệch tâm điều khiển môtơ servo trục lệch tâm Cảm biến vị trí Vị trí tức thời trục lệch tâm cảm nhận cảm biến vị trí đặc biệt Cảm biến trang bị hai mạch độc lập theo dõi góc quay trục lệch tâm Động 10 kiểm sốt vị trí trục lệch tâm cách điều khiển mô tơ servo vị trí tương ứng với vị trí đẫ thiết lập Vì lý an tồn, hai đầu dò cảm biến cho đường đặc tính để sử dụng Hai tín hiệu gửi đến mơ đun điều khiển Valvetronic dạng tín hiệu số Mơ đun kiểm soát valvetronic cấp cho hai cảm biến với điện áp V Giám sát tín hiệu điện áp Mô đun điều khiển Valvetronic liên tục giám sát hai tín hiệu điện áp cảm biến Chức giám sát kiểm tra điện áp cảm biến nằm phạm vi cho phép, tức liệu có hay khơng ngắn mạch lỗi cảm biến Hai tín hiệu khơng chệch khỏi Trong trường hợp có xảy lỗi, trục lệch tâm thiết lập để mở xupap tối đa Lúc khối lượng khơng khí giới hạn bướm ga Nếu khơng thể phát vị trí tức thời, xupap mở mức tối đa mà không cần kiểm sốt Theo dõi vị trí trục lệch tâm Mơ đun điều khiển Valvetronic liên tục kiểm tra xem vị trí thực tế trục lệch tâm có tương ứng với vị trí thiết lập khơng Điều làm xác định xupap bị kẹt Trong trường hợp có lỗi, xupap mở rộng khơng khí cấp vào điều khiển bướm ga Nếu mô đun điều khiển động giao tiếp với mô đun kiểm sốt Valvetronic lỗi Low-can, thơng tin liên lạc khẩn cấp thiết lập dòng chéo riêng biệt (PVVTEN) Chức “học tập” / thích ứng Để đạt chiều cao mở xupap đúng, tất sai lệch hệ thống truyền động phải cân thích ứng Trong thủ tục “học tập” này, có tiếp cận chậm giới hạn điều chỉnh khí trục lệch tâm Các vị trí cần đạt được, lưu trữ sử dụng điểm hoạt động làm sở để tính hành trình xupap Các thủ tục “học tập” chạy tự động nếu, ví dụ sau sửa chữa, khác biệt vị trí dừng cuối vị trí bắt đầu (với đầu cực 15 ON) phát Sự thích ứng đạt thơng qua máy qt AutoHex AutoHex (máy chẩn đốn tơ) công cụ quét chuyên nghiệp tốt dành cho BMW; Autohex Scanner kiểm tra hệ thống BMW hiệu 11 dễ dàng, với nhiều tính mạnh mẽ để giúp bạn việc chẩn đoán thử nghiệm 2.4 Lí sử dụng cơng nghệ hệ thống phân phối khí Valvetronic Nếu Mecerdes-Benz thiên sang trọng, Audi nghiêng công nghệ trang bị xe, BMW khả phấn kích đạp chân gas làm khách hàng luôn yêu mến thương hiệu Nếu bạn đam mê tốc độ BMW làm thỏa mãn bạn điều Điều làm cho kĩ sư BMW chế tạo loại động tiết kiệm nhiên liệu lại tối ưu hết khả sinh công chu kì nạp xã khí, làm cho nhiên liệu chết xả sạch, khơng làm nóng máy q nhiều Hệ thống phân phối khí Valvetronic phát triển dựa hệ thống phân phối khí Vanos hệ thống Vanos chưa tối ưu khả nạp xả Các kĩ sư BMW nâng cấp hệ thống phân phối khí, thay đổi độ nâng xupap theo chân gas Do thắt chặt quy định khí thải tồn cầu nên việc giảm dung tích động giúp xe tiết kiệm nhiên liệu, giá thành rẻ hơn, giúp xe dễ nhập Điều nguyên nhân để BMW bù lại mát giảm dung tích xylanh 2.5 So sánh với hệ thống phân phối khí DOHC với SOHC Valvetronic hiểu đơn giản cụm công nghệ kết hợp quản lý xupap phun nhiên liệu, tạo truyền động biến thiên hành trình cho xupap BMW phát triển để giảm tiêu thụ nhiên liệu, bảo vệ môi trường Nhưng đảm bảo hiệu suất tốt cho động cơ, cụm công nghệ hãng xe có đặt tên gọi khác nhau, khác chế hoạt động SOHC (viết tắt Single Overhead Camshaft) ,hệ thống đặt động có trục cam bố trí đỉnh máy, phía van Trục cam dẫn động trực tiếp xu-páp nạp xả thơng qua đội cò mổ SOHC cho phép bố trí van cho xi-lanh, dùng van, kết cấu truyền động phức tạp DOHC (viết tắt Double Overhead Camshaft) loại động sử dụng trục cam bố trí đỉnh xi-lanh Phương án bố trí van cho xi-lanh tương đối dễ dàng Động đạt tốc độ vòng quay lớn Đồng thời cho phép đặt xu-páp vị trí tối ưu tăng khả vận hành Tuy nhiên nhược điểm lượng hệ 12 thống phân phối khí tăng, kết cấu phức tạp,chế tạo khó khăn tốn nhiều công suất quay trục cam giá thành đắt SOHC 2.6 Ưu điểm nhược điểm hệ thống phân phối khí Valvetronic • Ưu điểm BMW Valvetronic Valvetronic cơng nghệ BMW có hệ thống nâng van biến thiên kết hợp với thời gian van biến thiên, cho phép điều chỉnh vô hạn thời gian thời gian van nạp Điều khẳng định tiết kiệm nhiên liệu tốt lượng khí thải thấp tránh sử dụng thường xuyên thân ga Valvetronic cho phép bạn có niềm vui lái xe nhiều từ động BMW bạn Nó hoạt động trục cam hút xả Việc mở van phụ thuộc vào lượng bàn đạp ga bạn nhấn tiết lưu Các hệ thống valvetronic có thêm cánh tay rocker gọi cánh tay nâng, đặt thân van trục cam Cánh tay đòn điểm trung tâm với trợ giúp trục cam điều khiển điện tử, riêng chuyển động thay đổi lực nâng van nạp từ cơng suất mở hồn tồn tối đa sang trạng thái gần đóng khơng hoạt động Nó thay đổi thời gian mở đóng van rút ngắn thời gian làm giảm tổn thất bơm tăng 13 tiết kiệm nhiên liệu Khi việc nâng van giảm, vòng xốy tạo động van dẫn đến hỗn hợp khơng khí nhiên liệu tốt Một số lợi ích valvetronic - Giảm tổn thất bơm - Tiết kiệm nhiên liệu tốt lượng khí thải thấp - Cơng nghệ giúp nhiệt độ lạnh để khởi động xe bạn - Nó làm giảm chi phí bảo trì - Nó làm cho động chạy trơn tru Vì vậy, hệ thống valvetronic cơng nghệ tốt cho xe bạn • Nhược điểm Mặc dù Valvetronic có hiệu để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu tải phần, hồn tồn khơng có lợi cho sức mạnh cuối cùng, thành phần bổ sung dẫn đến ma sát qn tính bổ sung, hạn chế khả quay vòng động Đây lý BMW chưa áp dụng Valvetronic cho động M-power hiệu suất cao Một nhược điểm khác kích thước nó, chiếm nhiều khơng gian phía đầu xi lanh Cơng nghệ Valvetronic 14 2.7 Tiềm phát triển hệ thống Valvetronic BMW’s Valvetronic System Khi bạn tìm từ khóa Valvetronic bạn nhận khoảng 1.860.000 kết (0,33 giây) điều trả lời cho bạn BMW’s Valvetronic System khẳng định hệ thống độc quyền BMW Từ hệ thống phối khí đơn giản đến việc tìm ưu điểm nhược điểm chúng để thay đổi cho hoàn thiện hơn, chất xám người Đức văn hóa xe lâu đời họ cho đời sản phẩm mà BMW làm Đây nói hệ thống tiết kiệm nhiên liệu nhiều BMW vơi nhược điểm sử dụng vòng tua cao, tương lai họ khắc phục nhược điểm cho đời xe hiệu cao sử dụng cao nghệ Valvetronic 15 Liên hệ với ô tô đến từ Việt Nam Tháng 10 năm 2018 kiện quan trọng ngành tơ Việt Nam việc giới thiệu mẫu xe Vinfast Paris Motoshow mẫu xe Vinfast sử dụng công nghệ BMW xe trang bị hộp số ZF điều đặc biệt sử dụng động N20 BMW không đầy đủ bị ngắt lại cơng nghệ điều khiển Valvetronic Cũng nhiều hãng xe giới, hãng có bí kíp riêng cơng nghệ hệ thống quản lý động cơ, công nghệ phát triển dựa triết lý mà hãng theo đuổi nét đặc trưng riêng hãng Công nghệ Valvetronic BMW khơng ngoại lệ, xương sống ứng dụng vào nhiều dòng động BMW, chí hệ động trước N20 dùng Valvetronic Cứ hệ động Valvetronic lại điều chỉnh cho phù hợp, đến bạn hiểu BMW trao phần “linh hồn” động N20 cho VinFast Bắt bược Vinfast phải thay hệ thống phối khí DOHC Phần Kết luận Có tin thương hiệu đến từ Đức mang cho ta cảm giác sang trọng đầy phấn khích Khẳng định người xe người đẳng cấp BMW không ngoại lệ xe tốt dù họ có đổi xe lần BMW BMW Người Đức quan niệm khí bán xe họ “bán động hộp số” thứ lại họ tặng Bạn hiểu người Đức quan tâm đến khả vận hành xe Sự quan tâm hiểu rõ dòng xe hạng sang cỡ nhỏ BMW trang bị hệ thống phân phối hàng đầu giới àm hãng học hỏi Người ta đánh giá cao hệ thống khả tiết kiệm nhiên liệu, bảo vệ môi trường không xảy tượng độ trễ chân ga đạp ga Tóm lại công nghệ đại cần nghiên cứu phát triển khắc phục nhược điểm không mong muốn 16 Tài liệu tham khảo 17 ... đời hệ thống phân phối khí Valvetronic • Cấu tạo hệ thống phân phối khí valvetronic • Nguyên lí hoạt động • Lí sử dụng cơng nghệ hệ thống phân phối khí Valvetronic • Ưu điểm nhược điểm hệ thống. .. đổi hệ thống phân phối khí góp phần tăng hiệu suất động Một hệ thống phân phối khí tiếng giới xe cộ hệ thống phân phối khí Valvetronic thương hiệu xe đến từ Đức – BMW Tiền thân hệ thống phân phối. .. điều khiển Valvetronic 2.4 Lí sử dụng cơng nghệ hệ thống phân phối khí Valvetronic 2.5 So sánh với hệ thống phân phối khí DOHC với SOHC 2.6 Ưu điểm nhược điểm hệ thống phân phối khí Valvetronic