Đồ án hệ thống phân phối khí trên xe HYUNDAI

MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 11 1.1 Đặt vấn đề 11 1.2 Mục tiêu đề tài 11 1.3 Nội dung đề tài 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu 11 1.5 Kết cấu đề tài 11 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 12 2.1 Mục đích, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí 12 2.1.1 Mục đích 12 2.1.2 Yêu cầu 12 2.1.3 Phân Loại 12 2.2 Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ 12 2.2.1 Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp. 13 2.3 Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí 15 2.3.1 Trục cam 15 2.3.2 Con đội 16 2.3.3 Đũa đẩy 16 2.3.4 Đòn bẫy 16 2.3.5 Xupáp 17 Chương 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ G4KA 18 3.1 Giới thiệu động cơ G4KA 18 3.2 Hệ thống nạp, thải trong động cơ G4KA 19 3.2.1. Đặc điểm hệ thống nạp trong động cơ G4KA: 20 3.2.2. Đặc điểm hệ thống thải trong động cơ G4KA: 24 Chương 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH CVVT TRÊN XE HYUNDAI (Continouslya Varible Valve Timing) 26 4.1 Hệ thống phân phối khí CVVT. 27 4.1.1 Cơ cấu dẫn động trục cam. 27 5.1.2. Sơ đồ bố trí xupáp và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí. 28 4.2. Hệ thống thay đổi góc phân phối khí. 30 4.2.1. Pha phân phối khí trong động cơ. 30 4.2.2. Ảnh hưởng của pha phân phối đến quá trình hoạt động của động cơ: 30 4.2.3. Cơ sở lý thuyết của hệ thống thay đổi góc phối khí. 31 4.3. Đặc điểm, kết cấu của hệ thống thay đổi góc phân phối khí. 32 4.3.1. Chức năng của hệ thống. 32 4.3.2. Bộ điều khiển của hệ thống. 34 4.3.3. Van điều khiển phối khí. 36 4.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống xoay trục cam nạp: 37 Chương 5: KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 21: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt. Hình 22: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo. Hình 23: Cấu tạo trục cam Hình 24: Con đội Hình 25: Cấu tạp xupáp Hình 31: Sơ đồ hệ thống nạp không khí động cơ G4KA. Hình 32: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ nhỏ. Hình 33: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khi tốc độ động cơ cao. Hình 34: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xoáy lốc khí nạp. Hình 35: Hệ thống thải động cơ G4KA. Hình 41: a) động cơ thường b) động cơ có hệ thống phân phối khí CVVT Hình 42: Hệ thống dẫn động trục cam. Hình 43: Sơ đồ bố trí xupáp. Hình 44: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CVVT Hình 45: Sơ đồ điều khiển điện tử. Hình 46: Cấu tạo bộ điều khiển CVVT Hình 47: Van điều khiển phối khí Hình 48: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều khiển ở chế độ muộn nhất. Hình 49: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều khiển ở chế độ giữ. Hình 410: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều khiển ở chế độ mở sớm nhất. Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Lý do chọn đề tài ô tô là một ngành quan trọng trên thế giới. Các nhà chế tạo luôn muốn có được một động cơ đốt trong luôn đảm bảo được tính hiệu quả và tính kinh tế cao. Và để đạt được một loại động cơ như thế thì người ta cần nghiên cứu đến những yếu tố ảnh hưởng đến tính hiệu quả và tính kinh tế của động cơ. Trong khi đó, hệ thống phân phối khí cổ điển còn nhiều hạn chế. Để khắc phục những hạn chế đó, một ý tưởng được các kỹ sư đưa ra là tìm cách tác động để thời điểm mở van, 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. Để tăng hệ số nạp thêm (λ1) đối với mỗi hãng xe người ta điều có một công nghệ nhằm thay đổi góc phân phối khí sao cho phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu Nhằm hiểu rõ hơn hệ thống phân phối khí thông minh trên các dòng xe đời mới Giúp em củng cố lại các kiến thức đã được học và tập cho em cách làm việc độc lập tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai. Do đó, bài báo cáo này sẽ giúp hiểu rõ hơn về hệ thống phân phối khí trên động cơ Hyundai. 1.3 Nội dung đề tài Tìm hiểu về vai trò, nhiệm vụ, công dụng của hệ thống phân phối khí trên xe Hyundai. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phân phối khí động cơ G4KA. Kết cấu các cụm chi tiết của hệ thống phân phối khí động cơ Hyundai. 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tìm kiếm tài liệu trên internet, sách báo và thực tiễn Phương pháp tống hợp phân tích, so sánh Phương pháp thiết kế mô phỏng trên phần mềm 1.5 Kết cấu đề tài Chương I: Giới thiệu đề tài Chương II: Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong Chương III: Khảo sát hệ thống phân phối khí động cơ G4KA Chương IV: Hệ thống điều khiển phân phối khí thông minh CVVT Chương V: Kết luận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN XE HYUNDAI Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đỗ Minh Triết Lớp: 18DOTC4 TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2020 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Đề số: …12… PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN XE HYUNDAI Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (sĩ số nhóm…02…): (Tên đề tài: Đồ án hệ thống phân phối khí xe HYUNDAI (2) Các liệu ban đầu: Tài liệu sách nguồn internet (3) Nội dung nhiệm vụ: Tìm hiểu tổng quan hệ thống phân phối khí động đốt (4) Kết tối thiểu phải có: 1) Bản vẽ 2D in A0 (gồm hình chiếu, có thích chi tiết) có chữ ký GVHD 2) Cuốn thuyết minh đề tài in A4 (theo mẫu đính kèm, bao gồm nội dung thực vẽ) có đánh giá GVHD 3) Bảng vẽ chi tiết 3D (nếu có) 4) Bảng vẽ lắp ráp hệ thống cụm chi tiết có thích (nếu có) 5) Đĩa CD có nội dung thuyết minh vẽ Ngày giao đề tài: ……./…… /……… Ngày nộp báo cáo: ……./…… /……… TP HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2020 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Tên đề tài: Đồ án hệ thống phân phối khí xe HYUNDAI Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đỗ Minh Triết Sinh viên/ nhóm sinh viên thực đề tài (sĩ số nhóm…2…): Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật tơ Tuần lễ Ngày Nội dung Nhận xét GVHD (Ký tên) Tuần lễ Ngày Nội dung Nhận xét GVHD (Ký tên) Kiểm tra ngày: Đánh giá cơng việc hồn thành: ………… % Được tiếp tục:  Không tiếp tục:  10 11 Tuần lễ Ngày Nhận xét GVHD Nội dung (Ký tên) 12 13 14 15 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10, làm tròn đến 0.5) Đề nghị: Được bảo vệ (hoặc nộp ĐA/KLTN để chấm)  Không bảo vệ  TP HCM, ngày … tháng … năm …2020… Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN e&f Trong giai đoạn ngành giao thông vận tải đà phát triển mạnh mẽ, hoà nhập với tốc độ phát triển nghiệp cơng nghiệp hố, đại hoá đất nước, đáp ứng nhu cầu phương tiện lại vận chuyển hàng hoá, phục vụ đời sống sinh hoạt xã hội Hãng xe HYUNDAI Hàn Quốc sản xuất sử dụng phổ biến nước ta Đó loại xe có nhiều chủng loại dùng để chở hàng thiết kế chế tạo hoàn thiện mỹ thuật tính hoạt động Xe có động hiệu suất, độ bền độ tin cậy cao, kết cấu cứng vững, gồm nhiều thiết bị đảm bảo an toàn cho người sử dụng điều kiện đường sá khác Động đốt ngày phát triển mạnh, giữ vai trò quan trọng nhiều ngành kinh tế quốc dân nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường không nhiều ngành công nghiệp khác Tuy nhiên, đường phát triển lên ngành động đốt nói chung ngành cơng nghiệp ơtơ nói riêng nước khác Tuỳ thuộc chủ yếu vào lực ngành khí mức độ cơng nghiệp hố nước Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta chia động đốt trong ôtô nhiều hệ thống hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống phân phối khí,v.v hệ thống có tầm quan trọng định Hệ thống phân phối khí hệ thống động Việc khảo sát hệ thống động giúp cho sinh viên củng cố lại kiến thức học biết sâu tìm hiểu hệ thống khác Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống phân phối khí động ơtơ đề tài nói Được giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Đỗ Minh Triết em hoàn thành đề tài Do kiến thức nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót vấn đề cịn sơ sài Kính mong quý thầy cô bảo để tiểu luận em hoàn thiện Cuối em xin gởi đến thầy giáo hướng dẫn quý thầy cô giáo môn biết ơn chân thành MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .11 1.1 Đặt vấn đề .11 1.2 Mục tiêu đề tài 11 1.3 Nội dung đề tài 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu .11 1.5 Kết cấu đề tài 11 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 12 2.1 Mục đích, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí 12 2.1.1 Mục đích 12 2.1.2 Yêu cầu 12 2.1.3 Phân Loại 12 2.2 Hệ thống phân phối khí động bốn kỳ 12 2.2.1 Các phương án bố trí xupáp dẫn động xupáp .13 2.3 Các chi tiết, cụm chi tiết cấu phân phối khí 15 2.3.1 Trục cam 15 2.3.2 Con đội 16 2.3.3 Đũa đẩy 16 2.3.4 Đòn bẫy 16 2.3.5 Xupáp .17 Chương 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ G4KA .18 3.1 Giới thiệu động G4KA .18 3.2 Hệ thống nạp, thải động G4KA 19 3.2.1 Đặc điểm hệ thống nạp động G4KA: .20 3.2.2 Đặc điểm hệ thống thải động G4KA: 24 Chương 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI KHÍ THƠNG MINH CVVT TRÊN XE HYUNDAI (Continouslya Varible Valve Timing) 26 4.1 Hệ thống phân phối khí CVVT .27 4.1.1 Cơ cấu dẫn động trục cam 27 5.1.2 Sơ đồ bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí .28 4.2 Hệ thống thay đổi góc phân phối khí 30 4.2.1 Pha phân phối khí động 30 4.2.2 Ảnh hưởng pha phân phối đến trình hoạt động động cơ: 30 4.2.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống thay đổi góc phối khí .31 4.3 Đặc điểm, kết cấu hệ thống thay đổi góc phân phối khí 32 4.3.1 Chức hệ thống 32 4.3.2 Bộ điều khiển hệ thống 34 4.3.3 Van điều khiển phối khí 36 4.3.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống xoay trục cam nạp: 37 Chương 5: KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 2-1: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt Hình 2-2: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo Hình 2-3: Cấu tạo trục cam Hình 2-4: Con đội Hình 2-5: Cấu tạp xupáp Hình 3-1: Sơ đồ hệ thống nạp khơng khí động G4KA Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tốc độ động nhỏ Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tốc độ động cao Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống xốy lốc khí nạp Hình 3-5: Hệ thống thải động G4KA Hình 4-1: a) động thường b) động có hệ thống phân phối khí CVVT Hình 4-2: Hệ thống dẫn động trục cam Hình 4-3: Sơ đồ bố trí xupáp Hình 4-4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CVVT Hình 4-5: Sơ đồ điều khiển điện tử Hình 4-6: Cấu tạo điều khiển CVVT Hình 4-7: Van điều khiển phối khí Hình 4-8: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ muộn Hình 4-9: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ giữ Hình 4-10: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ mở sớm 10 4.1 Hệ thống phân phối khí CVVT 4.1.1 Cơ cấu dẫn động trục cam Hình 4-2: Hệ thống dẫn động trục cam – Lò xo vấu hãm; - Vấu hãm;3 – Piston; – Lò xo; – Van bi;6 – Đĩa xích dẫn động trục cam nạp; – Đĩa xích dẫn động trục cam thải;8 - Bộ xích; – Đĩa xích chủ động ;10 – Đĩa xích chủ động dẫn động bơm ;11 –xích dẫn động; 12 cần căng xích * Nguyên lý làm việc căng xích: Khi động bắt đầu hoạt động, xích dẫn động làm việc căng theo Trong q trình hoạt động lâu dài mắt xích bị mịn làm cho độ chùng xích tăng lên vượt giới hạn cho phép Khi xích chùng đến giới hạn 27 dầu có áp suất cao đưa vào qua van bi Dưới áp lực dầu, piston bị ép phía bên trái đẩy dẫn hướng xích theo xích căng Trên piston có khía rãnh, khía rãnh ăn khớp với rãnh chốt hãm Nhờ piston giữ lại vị trí có độ chùng cho phép áp lực dầu khơng cịn tác dụng Muốn cho piston trở lại vị trí ban đầu ta nới lỏng chốt hãm cho piston trượt rãnh chốt hãm nhờ vào lực lò xo 5.1.2 Sơ đồ bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí Cơ cấu phân phối khí động dùng xupáp treo Với kiểu bố trí làm cho buồng cháy động gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ nên giảm tổn thất nhiệt Khả chống kích nổ cải thiện nhiều Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo làm cho đường thải đường nạp làm cho sức cản khí động giảm nhỏ Mỗi xilanh động bố trí xupáp (2 hút, xả) làm tăng diện tích tiết diện lưu thơng giảm đường kính nấm xupáp, khiến cho xupáp khơng bị q nóng tăng sức bền Các xupáp bố trí thành dãy (một dãy xupáp nạp dãy xupáp thải) Các đường ống nạp ống thải bố trí hai phía Theo cách bố trí động xupáp đặt nghiêng góc 19,50 so với đường tâm xilanh dễ dàng bố trí đường thải đường nạp nắp xilanh Tuy nhiên phương án lại làm cho việc dẫn động xupáp trở nên phức tạp nhiều Để khắc phục nhược điểm động dùng hai trục cam (cam nạp cam thải) để dẫn động trực tiếp xupá * Nguyên lý làm việc: Nguyên lý làm việc cấu phân phối khí chia làm hai trình sau: Quá trình vấu cam đẩy mở xupáp q trình lị xo giãn đóng kín xu páp Hình 4-3: Sơ đồ bố trí xupáp 28 – Ống dẫn hướng; – Lò xo; – Đĩa chặn lò xo; – Con đội; Xupáp;6 – Trục cam; – Bu lông cố định bánh cam; – Cánh xoay;9 – Đĩa xích dẫn động trục cam; 10 – Xích dẫn động trục cam; 11 – Xéc măng; 12 – Piston; 13 – Đế xupáp; 14 – Vấu cam nạp; 15 – Đế chặn lò xo dưới;16 – Đường ống nạp; 17 – Đường ống thải; 18 – Vấu cam thải; 19 - Nắp cổ trục cam Q trình vấu cam đóng mở xupáp: Động làm việc làm trục khuỷu quay làm cho đĩa xích dẫn động câu phân phối khí lắp đầu trục khuỷu thong qua xích dẫn động trung gian (10) làm cho đĩa xích (9) lắp đầu trục cam làm cho trục cam đống mở xupáp quay theo Vấu cam tiếp xúc với đội (4) ép lò xo (2) nén lại đòng thời xupáp chuyển xuống mở cửa nạp nạp mơi chất vào buồng đốt Cửa thải thực trình thải khí cháy ngồi mơi trường Q trình lị xo giãn đóng kín xupáp: Khí trục cam quay dẫn tới vấu cam di chuyển khí đỉnh vấu cam vượt qua đường tâm đội lúc đội (4) với móng hãm đẩy xupáp tịnh tiến ban đầu thực trình đóng kin xupáp Như thực chu kỳ liên tục 29 4.2 Hệ thống thay đổi góc phân phối khí 4.2.1 Pha phân phối khí động Trong động để thải sản vật chất khỏi xi lanh xupáp xả khơng đóng vị trí ĐCT mà đóng chậm chút ứng với góc 60 mở sớm xupáp xã trước piston tới ĐCD ứng với góc 420.Trong q trình nạp phải đảm bảo cho đường thông qua xupáp nạp mở rộng dần piston xuống kỳ một, xupáp nạp mở sớm chút trước piston đến ĐCT ứng với góc 290 đóng muộn xupáp nạp ứng với góc 190 Như vào cuối kỳ bốn đầu kỳ xupáp nạp xả mở Giai đoạn mở xupáp nạp xả gọi thời kỳ trùng điệp xupáp Thời kỳ có tác dụng tốt đến việc thải khí xả nạp đầy môi chất vào xilanh nhờ tác dụng hút dịng khí xả đường ống thải Giai đoạn tính từ lúc mở đến lúc đóng xupáp (tính góc quay trục khuỷu) gọi pha phân phối khí Ảnh hưởng pha phân phối khí đến q trình nạp thải động bốn kỳ thể qua hệ số nạp thêm hệ số quét buồng cháy Các hệ số làm cho giá trị hệ số khí nạp hệ số khí sót tính theo pha phân phối khí lý thuyết sát với giá trị thực động thực tế Hiện chưa có phương pháp giải tích chặt chẽ để xác định theo thời điểm mở đóng xupáp nạp xupáp xả Vì cần phải tìm hiểu kỹ pha phân phối động chế tạo ảnh hưởng chúng đến diễn biến trình nạp thải động 4.2.2 Ảnh hưởng pha phân phối đến trình hoạt động động cơ: Xupáp thải bắt đầu mở sớm trước piston tới ĐCD nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho trình thải, cách cho sản vật cháy tự thoát nhờ chênh áp xilanh đường thải Với mục đích làm giảm tải trọng động cho xupáp, cần phải cho xupáp mở đóng đường thơng cách từ từ Chính việc mở sớm xupáp thải nhằm tạo giá trị “thời gian – tiết diện” đủ để áp suất xilanh giảm đến mức yêu cầu piston bắt đầu ngược từ ĐCD lên ĐCT Khi mở sớm xupáp thải vào thời điểm hợp lý làm giảm công tiêu hao cho việc đẩy khí thải Nhưng mở xupáp thải sớm làm giảm công giãn nở đồ thị công, qua làm giảm cơng suất động Tốc độ động cao thời điểm mở xupáp thải phải sớm Xupáp thải đóng muộn (sau piston qua ĐCT) nhằm đảm bảo đủ trị số “thời gian – tiết diện” cho sản vật cháy cuối hành trình thải, mặt khác nhằm lợi dụng chênh áp > để sản 30 phẩm cháy thải tiếp, giảm lượng khí sót cịn lại xilanh Ngồi ra, việc đóng muộn xupáp xả cịn nhằm sử dụng qn tính dịng khí đường thải, sinh giảm áp có tính chu kỳ tạo điều kiện thuận lợi để thải Thời gian bắt đầu mở xupáp nạp cần chọn cho áp suất xilanh (do giãn nở khí sót) hạ xuống thấp áp suất mơi chất đường nạp, tiết diện lưu thơng xupáp nạp đủ lớn để môi chất vào Do thường phải mở sớm xupáp nạp (trước piston tới ĐCT) Xupáp nạp thường đóng muộn, sau piston vượt qua ĐCD nhằm nạp thêm môi chất ĐCD tiết diện lưu thơng qua xupáp mở lớn, áp suất pa xilanh thấp áp suất pk Qn tính mơi chất từ đường nạp vào xilanh cịn Do kéo dài q trình nạp thêm giai đoạn sau ĐCD áp suất xilanh trở nên lớn pk 4.2.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống thay đổi góc phối khí Khi động hoạt động tốc độ khác nhau, tốc độ tương ứng với pha phân phối khí khác hệ số nạp lớn hệ số nạp đạt tối ưu đồng nghĩa với công suất động phát tối ưu dãi tốc độ đó.Theo nguyên lý động người ta muốn giá trị thực tế hệ số nạp hệ số khí sót tính theo pha phân phối đựợc gần với giá trị theo lý thuyết.Mặt khác xupáp đóng mở cửa nạp thải lúc theo tốc độ khác cải thiện sản vật cháy sinh gây ô nhiễm môi trường.Vậy, động làm việc tốt nhất, hiệu chế độ làm việc phải cần có pha phân phối tương ứng hay nói cách khác góc đóng mở xupáp phải thay đổi theo phù hợp với tốc độ động Đối với động thơng thường việc làm khó khăn Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ công nghệ điều khiển tự động Hơn hết điều khiển tự động thủy lực Điều khiển thủy lực làm việc có hiệu cao, độ nhạy lớn, phù hợp với việc điều khiển cấu mang tính xác cao Nhiều nhà sản xuất, chế tạo động giới áp dụng công nghệ vào việc điều khiển cấu, chi tiết,.… động Đi đầu nhà sản xuất động HUYNDAI áp dụng hệ thống xoay trục cam nạp vào việc điều khiển cấu phân phối khí động Với hệ thống tự động điều khiển xoay trục cam nạp góc để thay đổi góc phân phối khí phù hợp với chế độ làm việc động 31 Hệ thống xoay trục cam nạp sử dụng áp suất dầu bôi trơn động với điều khiển van điện từ làm xoay trục cam dẫn động xupáp Khi sử dụng hệ thống cấu phân phân phối khí làm cho giá trị hệ số khí nạp hệ số khí sót thực tế gần với giá trị theo tính tốn lý thuyết tốc độ khác động Đồng thời làm tăng khả tiết kiệm nhiên liệu, làm giảm nồng độ khí xả độc hại, mang lại tính kinh tế cao đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng tiêu chuẩn mức độ ô nhiễm môi trường giới đặt Tuy nhiên để việc điều khiển xác cho hệ thống cấu phân phối khí cần phải lắp cảm biến để nhận biết trạng thái làm việc động cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ dầu … Các giá trị nhận từ cảm biến truyền đến xử lý tính toán ECU động 4.3 Đặc điểm, kết cấu hệ thống thay đổi góc phân phối khí 4.3.1 Chức hệ thống Hệ thống làm thay đổi góc phân phối khí phù hợp q trình làm việc đọng cho phù hợp với điều kiện làm việc động Hệ thống sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển van điện từ để xoay trục cam nạp thay đổi thời điểm phối khí để đạt thời điểm phối khí tối ưu cải thiện động để giảm bớt tiêu hao nhiên liệu Hệ thống xoay trục cam góc 400 tính theo góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho chế độ hoạt động động dựa vào tín hiệu nhận từ cảm biến điều khiển ECU động Do hệ thống đánh giá cao cải thiện q trình nạp thải, tăng cơng suất động cơ, tăng tính kinh tế giảm nhiễm mơi trường * Cấu tạo: Cấu tạo hệ thống gồm: Bộ điều khiển (CVVT), ECU động cơ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam Trong hai phận quan trọng hệ thống van điều khiển phối khí (OCV) điều khiển 32 Hình 4-4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CVVT - Bộ điều khiển CVVT; - Trục cam nạp; - Bộ cảm ứng góc cam;4 - Trục cam thải; - Trục khuỷu; - Đường truyền tín hiệu;7- Bộ cảm ứng góc quay trục khuỷu Bộ điều khiển CVVT: Điều khiển thời điểm đóng mở xupáp theo chế độ tải tốc độ động ECU: Nhận tín hiệu từ cảm ứng, xử lý tín hiệu truyền tín hiệu van điều chỉnh dầu OCV OCV: nhiệm vụ nhận tín hiệu từ ECU thực theo tín hiệu nhận để bơm dầu vào điều khiển CVVT.Bộ phận chấp hành hệ thống dùng để điều khiển xoay trục cam nạp, với áp suất dầu dùng làm xoay điều khiển xác định thời điểm mở sớm mở muộn xupáp, van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường dầu 33 *Nguyên lý điều khiển điện tử: Hình 4-5: Sơ đồ điều khiển điện tử ECU động tính tốn thời điểm phối khí tối ưu dựa tín hiệu từ cảm biến, sau so sánh với thời điểm phối khí thực tế (nhận biết từ tín hiệu cảm biến CVVT) điều khiển van dầu làm xoay trục cam góc cần điều chỉnh Cảm biến vị trí trục khuỷu cảm biến vị trí trục cam làm nhiệm vụ nhận biết thời điểm phối khí thực tế động nhờ ECU động Ngoài cảm biến vị trí trục khuỷu cịn nhận biết tốc độ động Cảm biến vị trí bướm ga cảm biến vị trí lưu lượng khí nạp cho biết tải động hoạt động, tín hiệu nhận từ cảm biến đưa ECU động để xử lý Bộ xử lý ECU động nhận tín hiệu cảm biến lý để đưa tín hiệu điều khiển để điều khiển van phối khí đóng mở phù hợp với chế độ làm việc động 34 4.3.2 Bộ điều khiển hệ thống Bộ điều khiển gắn trục cam nạp làm nhiệm vụ quay trục cam nạp theo điều khiển ECU động Bộ điều khiển bao gồm vỏ dẫn động xích cam cánh quay gắn cố định trục cam nạp bulông chốt định vị Trong cánh quay có đường dẫn dầu thông với trục cam để dẫn dầu vào khoang bên điều khiển Lúc động làm việc khoảng 40 ± 20 ứng với góc quay trục cam 200 ± 10 Do áp suất dầu phải tăng lên khoảng ÷ 1000 (KPa), gửi từ phía làm sớm hay phía làm muộn trục cam nạp xoay cánh gạt điều khiển hệ thống theo hướng tương ứng để thay đổi thời điểm phối khí xupáp Hình 4-6: Cấu tạo điều khiển CVVT 35 Quá trình làm việc nhiệt độ dầu tăng lên khơng hoạt động nước nhiệt độ giảm xuống 00C nhiệt thay đổi khoảng từ - 400C ÷ +1300C ngồi cánh quay cịn có lắp chốt khoá để cố định cánh quay với đĩa xích động chưa làm việc Khi động ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn để trì khả khởi động Khi động làm việc với tốc độ động dao động khoảng 650 ÷ 6000 (v/p), trục cam nạp mở sớm phù hợp chế độ Khi áp suất dầu không đến điều khiển hệ thống sau động khởi động, chốt khoá hãm cấu hoạt động điều khiển hệ thống xoay cam nạp để tránh tiếng gõ 4.3.3 Van điều khiển phối khí Hình 4-7: Van điều khiển phối khí Van điều khiển phối khí làm nhiệm vụ điều khiển đường dầu đến điều khiển thoả mãn điều kiện hoạt động: nhiệt độ dầu chạy khoảng từ: -40 ÷ + 1300C, phạm vi hoạt động ap suất dầu ÷ 1000 (KPa), điên áp thay đổi 10 ÷ 16 (V) thơng qua tín hiệu điều khiển ECU.Van điều khiển lưu lượng dầu phải thoả đặc điểm sau: Điện áp OCV 12V, điện trở cuộn dây 7,4 ± 0,5 (Ω) ứng với nhiệt độ đạt 200C, cường độ dịng điện chảy khoảng 100 ÷ 1000 (mA) trình lắp ráp cho đạt độ sát cao Khi nhận tín hiệu từ ECU động qua dắt nối điều khiển van điện từ đóng mở đường đến điều khiển phía mở sớm hay muộn tuỳ theo tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào chế độ làm việc động cơ.Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến điều khiển tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động Bộ điều khiển quay trục cam nạp tương ứng với vị trí đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn trì thời điểm phối khí ECU động tính tốn thời 36 điểm đóng mở xupáp tối ưu điều kiện hoạt động khác theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van phối khí trục cam Hơn nữa, ECU dùng tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu để tính tốn thời điểm phối khí thực tế thực điều khiển phản hồi để đạt thời điểm phối khí chuẩn Khi nhận tín hiệu từ ECU động qua dắt nối điều khiển van điện từ đóng mở đường đến điều khiển phía mở sớm hay muộn tuỳ theo tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào chế độ làm việc động 4.3.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống xoay trục cam nạp: * Nguyên lý làm việc điều khiển chế độ xupáp mở muộn nhất: Bộ điều khiển chế độ mở muộn ứng với trường hợp động chế độ khởi động, động dừng, động chạy chế độ không tải động chạy chế độ nhiệt độ thấp Các chế độ yêu cầu yêu cầu hỗn hợp phải đậm để động dễ khởi động, chạy không tải ổn định hơn… Đồng thời chế độ bướm ga thường mở nhỏ nên độ chân không trước xupáp nạp thấp Do độ chênh áp áp suất trước sau xupáp nạp nhỏ khí nạp khó vào xilanh Hệ số khí sót xilanh chế độ lớn có xu thuế quay lại đường nạp Để giảm lượng khí sót cần phải mở trể xupáp nạp Khi áp suất khí sót đủ nhỏ độ chênh áp áp suất trước sau xupáp nạp đủ lớn, lúc việc mở xupáp nạp phù hợp để khí nạp nạp đầy vào xilanh Lúc van điều khiển chỉnh vị trí xoay trễ tần số tín hiệu trễ từ điều khiển điện tử ECU, áp suất dầu tương ứng ép vào buồng cánh gạt phía mở trễ để làm quay trục cam theo hướng điều chỉnh trễ Bộ điều khiển giữ chế độ muộn nhờ chốt hãm cánh quay lắp chặt với trục cam Trong truờng hợp đường dầu phía muộn thơng với cate làm áp suất giảm, đường dầu phía sớm bơm dầu vào Do điều khiển giữ chế độ mở muộn Tóm lại chế độ thời điểm phối khí trục cam nạp cần trễ lại độ trùng lặp phối khí giảm để làm giảm hệ số nạp lượng khí sót chạy lại đường nạp, trường hợp ta cần phun vào đường nạp lượng nhiên liệu đảm bảo hỗn hợp đậm Vì làm cho động hoạt động chế độ ổn định hơn, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu khởi động 37 Hình 4-8: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ muộn - Vỏ van; - Lò xo; - Đường dầu về; - Đường dầu đi;5- Phớt chắn dầu;6 - Cuộn dây điện từ; – Piston; – Dắt cắm; - Đường dầu ; 10 – Đường dầu về.;11 – Trục cam; 12 – Đĩa điều khiển; 13 – Cánh quạt CVVT; 14 – Chốt chặn; 15– Vỏ diều khiển; 16 – Bulông đầu trục cam; 17 - Phớt chắn dầu * Nguyên lý làm việc điều khiển chế độ giữ: Khi tăng tốc độ tải ECU động điều khiển van cung cấp dầu vào điều khiển quay trục cam phía xupáp nạp mở sớm dần lên phù hợp với chế độ hoạt động động Lúc góc trùng điệp tăng lên để tăng lượng hồi lưu khí xả để giảm nồng độ khí thải độc hại cải thiện tính kinh tế nhiên liệu, đồng thời xupáp nạp đóng sớm để tránh cho hỗn hợp khí nhiên liệu quay lại đường nạp để tăng hệ số nạp Khi tăng tốc, tải đến mức u cầu hỗn hợp nhạt dần để đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu Do đó, ECU động điều khiển van cung cấp dầu cho điều khiển phối khí quay trục cam thời điểm tính tốn ECU Lúc van điều khiển dịch sang trái dầu vào đường mở muộn với áp suất cao đẩy chốt hãm thắng lực lò xo mở khoá chốt hãm Mặt khác, dầu vào khoang mở sớm đẩy cánh quay lắp chặt với trục cam ngược chiều kim đồng hồ làm xupáp nạp mở sớm lên Đồng thời, dầu đường dầu thông với 38 khoang mở muộn cate Đến thời điểm cam nạp quay góc mà ECU tính tốn với chế độ làm việc động thời điểm nhờ tín hiệu phản hồi từ cảm biến trục khuỷu Lúc ECU động điều khiển van phân phối khí đóng đường dầu thông với cate không cho dầu vào điều khiển hệ thống Khi điều khiển trạng thái giữ Nếu có thay đổi tải hay tốc độ động ECU điều khiển lại trạng thái giữ cho phù hợp với chế độ làm việc động Hình 4-9: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ giữ - Vỏ van; - Lò xo; - Đường dầu về; - Đường dầu đi;5- Phớt chắn dầu; - Cuộn dây điện từ; – Piston; – Dắt cắm; – Đến điều khiển (phía mở muộn);10 – Đến điều khiển (phía mở sớm); 11 – Trục cam; 12 – Đĩa điều khiển; 13 – Cánh quạt CVVT; 14 – Chốt chặn; 15– Vỏ diều khiển; 16 – Bulông đầu trục cam; 17 - Phớt chắn dầu * Nguyên lý làm việc điều khiển chế xupáp nạp mở sớm nhất: Trường hợp ứng với động hoạt động tốc độ thấp đến trung bình tải nặng Động thường xuyên hoạt động dãi tốc độ Khi tăng tải độ mở bướm ga lớn làm cho sức cản dòng khí giảm nên độ giảm áp đường nạp nhỏ làm cho áp suất trước xupáp 39 nạp cao Do thời điểm phối khí phải sớm lên sớm trường hợp 100% tải để tận dụng dòng khí nạp vào xilanh áp suất xilanh nhỏ áp suất trước xupáp nạp Hơn xupáp nạp mở sớm để tăng lượng hồi lưu khí xả nội để giảm tổn thất khí động cải thiện tính kinh tế nhiên liệu giảm nồng độ khí thải độc hại Ngồi ra, lúc xupáp nạp đóng sớm để giảm tượng hỗn hợp khí quay ngược lại đường nạp Để điều khiển ECU động nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục cam để nhận biết chế độ làm việc động Lúc ECU điều khiển van phối khí dịch sang trái, áp suất dầu tương ứng cấp vào buồng cánh gạt phía mở sớm để đẩy cánh quay phía mở sớm đồng thời mở thơng với cate đường dầu phía muộn Do cánh quay quay đến vị trí xupáp mở sớm Hình 4-10: Sơ đồ nguyên lý làm việc điều khiển chế độ mở sớm - Vỏ van; - Lò xo ; - Đường dầu đi; - Đường dầu về;5- Phớt chắn dầu; - Cuộn dây điện từ; – Piston; – Dắt cắm; - Đường dầu ; 10 – Đường dầu về; 11 – Trục cam; 12 – Đĩa điều khiển; 13 – Cánh quạt CVVT; 14 – Chốt chặn; 15– Vỏ diều khiển; 16 – Bulông đầu trục cam; 17 - Phớt chắn dầu Chương 5: KẾT LUẬN Sau thời gian ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài "Khảo sát cấu phối khí 40 xe HYUNDAI trên" đến em hoàn thành với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn thầy khoa Trong đề tài em sâu tìm hiểu tính hoạt động khảo sát cấu phân khí động G4KA Ở mục đồ án em trình bày tổng quan cấu phối khí động đốt đồng thời giới thiệu cấu phân phối khí thay đổi góc phân phối khí Ở mục mục mục trọng tâm đồ án em phân tích chi tiết, phương án bố trí dẫn động xupáp Đồng thời mục em sâu nghiên cứu kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống thay đổi góc phân phối khí cấu phân phối khí động G4KA Thông qua đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu sâu tầm quan trọng cấu phối khí điều nhà chun mơn ln nghiên cứu tìm cách nâng cao tính động nhằm phục vụ cho nhu cầu đời sống Do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa trang bị thời gian học tập trường, tài liệu tham khảo hạn chế chưa cập nhật đủ thơng tin nên cần phải hồn thiện thêm Qua đề tài bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành động đốt trong, hiểu sâu động G4KA đặc biệt hệ thống phân phối khí, G4KA động trang bị nhiều cấu, nhiều chi tiết mang tính tự động điều khiển … Những điều làm cho động hoạt động tối ưu chế độ làm việc Sau em mong góp ý bảo thầy giáo để em hoàn thiện kiến thức đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Bản “Động đốt trong” TP.HCM: HUTECH, 2017 [2] Phạm Minh Tuấn “Động đốt trong” Hà Nội: Khoa học kỹ thuật, 2007 [3] Nguyễn Tất Tiến “Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong” Hà Nội: NXB Giáo dục; 2000 [4] “CVVT system (Continuously variable valve timing)” 2007 [5] http://www.autopro.com.vn [6] https://www.automotive-technology.com [7] https://www.otosaigon.com 41 ... hiểu rõ hệ thống phân phối khí động Hyundai 1.3 Nội dung đề tài Tìm hiểu vai trị, nhiệm vụ, cơng dụng hệ thống phân phối khí xe Hyundai Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phân phối khí động... thiệu đề tài Chương II: Tổng quan hệ thống phân phối khí động đốt Chương III: Khảo sát hệ thống phân phối khí động G4KA Chương IV: Hệ thống điều khiển phân phối khí thơng minh CVVT Chương V: Kết... phân phối khí, v.v hệ thống có tầm quan trọng định Hệ thống phân phối khí hệ thống động Việc khảo sát hệ thống động giúp cho sinh viên củng cố lại kiến thức học biết sâu tìm hiểu hệ thống khác