Ô tô (Vehicle) là một trong những phương tiện đường bộ nói riêng và di chuyển nói chung chiếm tỉ phần nhiều nhất trong tất cả các loại phương tiện khác trên thế giới. Việc nhiên liệu đang dần cạn kiệt và vấn đề môi trường ngày càng phức tạp khiến cho các hãng ô tô thúc đẩy phát triển công nghệ có tính tiết kiệm nhiên liệu cao và bảo vệ môi trường.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đề tài: Tìm hiểu hệ thống phân phối khí khơng trục cam (Camless engine): FreeValve Giảng viên HD: Lý Vĩnh Đạt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Tâm MSSV: 19145458 TP Hồ Chí Minh, ngày1 20 tháng năm 2021 Mục lục Lý sử dụng công nghệ Ô tô (Vehicle) phương tiện đường nói riêng di chuyển nói chung chiếm tỉ phần nhiều tất loại phương tiện khác giới Việc nhiên liệu dần cạn kiệt vấn đề môi trường ngày phức tạp khiến cho hãng ô tô thúc đẩy phát triển cơng nghệ có tính tiết kiệm nhiên liệu cao bảo vệ mơi trường Để thực kỹ sư phải tối đa hóa lượng nhiên liệu q trình đốt kiểm sốt lượng khí thải thải mơi trường Vì hệ thống kiểm soát nhiên liệu buồng đốt đời EMVA EHV Mặc dù hệ thống kết tốt sử dụng môi trường nghiên cứu, hai gặp phải vấn đề khác Hệ thống EMVA gặp phải vấn đề mức độ ồn cao, hệ thống EHVA có vấn đề liên quan đến thay đổi nhiệt độ Để khắc phục yếu điểm này, hãng xe Koenigsegg cho mắt hệ thống FreeValve xe Gemera vào tháng triển lãm Geneva International Motor Show 2020 Việc mắt động FreeValve khiến cộng đồng xe giới phải ngạc nhiên hệ thống loại bỏ hoàn toàn trục cam, bướm ga, … cịn giúp van hoạt động riêng biệt, độc lập theo tua máy nhờ cảm biến hỗ trợ AI với độ trễ 1/10ms Đây cho công nghệ tương lai, bước ngoặt ngành ô tô Hãy tìm hiểu kĩ bên Cấu tạo nguyên lí hoạt động Hệ thống FreeValve động khơng dùng trục cam để đóng mở van, khơng loại bỏ trục cam, cơng nghệ cịn loại bỏ nhiều chi tiết khác bướm ga, tiền chuyển đổi xúc tác (Pre-Catalytic Converter), … Động sử dụng hệ thống FreeValve (Nguồn YouTube) a Cấu tạo Khác công nghệ van biến thiên hoạt động điện từ (EVA) điện thủy lực, công nghệ FreeValve sử dụng điện, khí thủy lực (Electro – Hydraulic – Pneumatic) Phía hệ thống gồm ray (Rail) kết nối với dòng điện, rãnh chứa dầu khơng khí Thiết bị truyền động (Actuators) gồm van giữ truyền động thủy lực khí nén * Rail: Bao gồm phần phần điện tử ray khơng khí dầu: Electronic connector (Nguồn YouTube) Thanh chứa dầu không khí (Nguồn YouTube) *Actuators: Các van đẩy xuống nhờ hệ thống khí nén Hệ thống van đẩy ngược nhờ lị xo Bên cạnh van trang bị cảm biến định vị để điều khiển độ đóng mở xupap giúp cho xupap điều chỉnh, kiểm sốt thời điểm, chiều dài thời gian mở tùy ý, độc lập thông qua hỗ trợ AI với độ trễ 1/10ms Việc làm cho van thực hoạt động độc lập, quán mong muốn hầu hết kỹ sư cơng nghệ muốn thực Nhờ có hoạt động độc lập đóng mở theo thời gian xupap làm cho động tiêu hao nhiên liệu hơn, đặc biệt giảm lượng lớn khí thải NOx mơi trường (25-30%) So với “đàn anh” FreeValve thực bước ngoặt lớn hệ thống động không trục cam đặc biệt hoạt động linh hoạt van nạp - xả b Nguyên lý hoạt động Hệ thống sử dụng loại van điện từ cho xupap: van thời gian đóng mở (Timing solenoid) van điều chỉnh độ dài xupap (Lift solenoid) Các thiết bị dẫn động van pít-tơng nhỏ Một luồng khí nén đưa vào pít-tơng mở xupap cần thiết Nó sau để đóng xupap lị xo cách giải phóng khơng khí, điều khiển mở xupap thơng qua bể chứa dầu Sau đó, dầu giải phóng thơng qua lỗ nhỏ, điều làm cho xupap khơng bị đóng đột ngột đảm bảo xupap khơng đâm vào vị trí cách nghiêm trọng Ngồi cịn có đường dẫn khí phía bên truyền động pít-tơng đẩy nhanh việc đóng xupap Hệ thống van thủy lực FreeValve (Nguồn YouTube) * Quá trình mở Van điện từ khơng khí áp suất cao (High pressure Air) van chiều Dầu mở cho phép khơng khí vào buồng khí nén đẩy piston van xuống Vì khơng khí nén được, dầu buồng thủy lực khóa piston lực nâng cần thiết Vị trí giữ lâu theo u cầu, đó, giữ cho van ln mở Lị xo đóng vai trị đệm để tránh hư hỏng van đóng *Q trình đóng Van điện từ khí áp suất thấp dầu mở để giải phóng áp suất Piston van đẩy trở lại lực lò xo Trong trình này, van xả khoang dầu mở để van đóng tối đa 10 Ưu - nhược điểm a Ưu điểm Với việc lược bỏ trục cam, bướm ga, tiền chuyển đổi xúc tác (PreCatalytic Converter), … làm cho động nhẹ khoảng 15% (20kg) so với loại động khác 11 Các thiết bị truyền động làm di chuyển van vận hành với độ xác cực cao, vượt trội đáng kể so với độ xác động truyền thống nhờ cảm biến hỗ trợ AI Việc van hoạt động độc lập đóng mở linh hoạt tạo nhiều ưu điểm bật: • Đóng xupap xả sớm, giúp làm mát khí Điều làm giảm NOx mà thơng thường hình thành nhiệt độ cao • Tiết kiệm xăng lên đến 30% qua việc điều khiển xupap đóng mở khiến nhiên liệu khơng bị dư thừa q trình đốt cháy ngồi hệ thống cho phép cải thiện tiết kiệm trường hợp hoạt động dải công suất thấp cách tắt xi lanh riêng lẻ, cách đóng xupap ngắt nguồn cung cấp nhiên liệu (Chi tiết hơn: Khoảng 0-100km/h hệ thống ngắt điện piston, đóng xupap ngưng cung cấp nhiên liệu, khoảng 150km/h piston hoạt động lúc) • Mơ-men xoắn thấp có khả tăng mạnh (lên đến 45% động thử nghiệm) turbo khơng bị trễ, cộng hưởng cổng nạp tốt Với khả kiểm soát đốt cháy tốt nhiều, hệ thống kiểm sốt tốt việc nén cho phép boost nhiều trước bị knock (kích nổ) • Cơng suất tối đa tăng theo tỷ lệ tương tự, biên dạng xupap tối ưu hóa cho điều - chí cịn nhiều biên dạng cam động xe đua 12 • Ngồi để khởi động, động chạy xi-lanh mức tua cao hơn, đó, làm ấm nhanh làm nóng chất xúc tác trước xi-lanh khác đưa vào hoạt động Nó bơm động mà không cần đánh lửa vài giây, làm nóng xi lanh cách nén b Nhược điểm Cần phận có độ xác cao sản xuất đắt tiền Chi phí tổng thể hệ thống cao không phù hợp với việc sử dụng đại trà cho ô tô thương mại Cơ chế chưa phát triển đầy đủ cần nghiên cứu thêm 13 Nhận xét: Nhược điểm FreeValve ưu điểm hãng Camless Engine khác hệ thống Continuously Variable Valve Duration (CVVD) Hyundai ứng dụng đại trà, thương mại có nhiều ưu điểm nêu Rào cản lớn công nghệ phức tạp làm giá độn lên cao khiến cho hệ thống Koenigsegg chưa tiếp cận với nhiều đối tượng Lịch sử cải tiến Định hướng phát triển a Lịch sử phát triển Freevalve nghiên cứu động từ năm 2000: Động Freevalve - Engine giới thiệu vào 2003 (Nguồn: www.freevalve.com/about-us) 14 Mãi đến năm 2020 sau 20 năm cải tiến Hệ thống FreeValve thực hồn thiện Gemera động lít, xylanh trình làng vào tháng năm 2020: b Định hướng lai phát triển tương giới FreeValve bắt tay với nhà đầu tư trung quốc cho hãng xe Qoros cho dòng xe thấp hơn, giá phải cho dịng động 1.6 lít, xy lanh với nhiều cải tiến để phù hợp thương mại hóa cơng nghệ Qoros freevalve (Nguồn https://motorchase.com) Trong tương lai, động điện thay động đốt thời điểm này, động đốt chiếm vị lớn ngành cơng 15 nghiệp tơ Vì cơng nghệ FreeValve Koenigsegg phát triển thêm 20-30 năm Việc mắt hệ thống Camless Engine khơng cịn xa lạ với hãng ô tô lớn giới, việc loại bỏ hồn tồn trục cam chưa có hãng làm ngoại trừ FreeValve Koenigsegg.Đây công nghệ mang tính đột phá tồn cầu, điều khiến cho ngành ô tô phát triển thêm bước ngoặt lớn c Tình hình sử dụng tương lai Việt Nam Hiện Việt nam chưa có sở hữu Gemera (thực đặt chưa về) Điều cho thấy phân khúc sử dụng công nghệ FreeValve cao, không phù hợp với đại đa số người không Việt Nam mà giới Tương lai hợp tác thành cơng với Qoros cơng nghệ dễ dàng tiếp cận phù hợp với phân khúc Tài liệu tham khảo a YouTube 16 Xe24h: www.youtube.com/channel/UCJosJRsuF8ZHy-g2XmZAlsQ THEDRIVE: www.youtube.com/channel/UC5rBpVgv83gYPZ593XwQUsA Engineering Explained: www.youtube.com/watch?v=FJXgKY2O4po b Web www.freevalve.com www.autoweek.com www.autonews.com www.mecar.vn xehay.vn tech.hyundaimotorgroup.com 17 ... thương mại hóa cơng nghệ Qoros freevalve (Nguồn https://motorchase.com) Trong tương lai, động điện thay động đốt thời điểm này, động đốt chiếm vị lớn ngành cơng 15 nghiệp tơ Vì cơng nghệ FreeValve. .. phát triển Freevalve nghiên cứu động từ năm 2000: Động Freevalve - Engine giới thiệu vào 2003 (Nguồn: www .freevalve. com/about-us) 14 Mãi đến năm 2020 sau 20 năm cải tiến Hệ thống FreeValve thực... mơi trường (25-30%) So với “đàn anh” FreeValve thực bước ngoặt lớn hệ thống động không trục cam đặc biệt hoạt động linh hoạt van nạp - xả b Nguyên lý hoạt động Hệ thống sử dụng loại van điện từ