NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG VAN BIẾN THIÊN DUAL VVT i CỦA TOYOTA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG VAN BIẾN THIÊN DUAL VVT-I CỦA TOYOTA SVTH : GVHD: NGUYỄN TẤN XANH PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG VAN BIẾN THIÊN DUAL VVT-I CỦA TOYOTA SVTH : GVHD: NGUYỄN TẤN XANH PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.3 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG II NỘI DUNG 2.1 Lý sử dụng công nghệ 2.2 Mô tả hệ thống Dual VVT-i 2.2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống Dual VVT-i động 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-i 2.3 Cấu tạo 2.3.1 Bộ điều khiển VVT-i 2.3.2 Van điều khiển dầu phối khí trục cam 10 2.4 Nguyên lý hoạt động 10 2.4.1 Phương pháp thay đổi thời điểm phối khí 11 2.4.2 Điều khiển thời điểm phối khí 14 2.5 Phân tích ưu nhược điểm hệ thống Dual VTT-i với hệ thống VANOS BMW hệ thống VVT-iE Lexus 18 2.5.1 Bảng so sánh 18 2.5.2 Sơ lượt hệ thống VANOS 19 2.5.3 Sơ lượt hệ thống VVT-iE Lexus 20 2.6 Lịch sử cải tiến 21 2.6.1 Quá trình cải tiến VVT thành Dual VVT-i 21 2.6.2 Quá trình cải tiến Dual VVT-I thành hệ thống khác 26 2.7 Phân tích ưu nhược điểm hệ thống Dual VVT-i 29 2.7.1 Ưu điểm 29 2.7.2 Nhược điểm 32 2.8 Ảnh hưởng hệ thống Dual VVT-i đến công nghệ, kỹ thuật khác sử dụng động 33 2.9 Tình hình sử dụng tương lai Việt Nam giới 33 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.2.1.1 Hệ thống Dual VVT-i động Hình 2.2.1.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống Dual VVT-i Hình 2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-i Hình 2.3.1.1.1 Cấu tạo điều khiển VVT-i bên nạp Hình 2.3.1.2.1 Cấu tạo điều khiển VVT-i bên xả Hình 2.3.2.1 Cấu tạo Van điều khiển dầu phối khí trục cam Hình 2.4.1.1 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 10 Hình 2.4.1.1.1 Tín hiệu điều khiển từ ECU đến van điều khiển dầu phối khí trục cam (PWM) 10 Hình 2.4.1.1.2 Làm sớm thời điểm phối khí bên nạp 11 Hình 2.4.1.1.3 Làm sớm thời điểm phối khí bên nạp 11 Hình 2.4.1.2.1 Tín hiệu điều khiển từ ECU đến van điều khiển dầu phối khí trục cam (PWM) 12 Hình 2.4.1.2.2 Làm muộn thời điểm phối khí bên nạp 12 Hình 2.4.1.2.3 Làm muộn thời điểm phối khí bên xả 12 Hình 2.4.1.3.1 Tín hiệu điều khiển từ ECU đến van điều khiển dầu phối khí trục cam (PWM) 13 Hình 2.4.2.1 Đồ thị hoạt động động có Dual VVT-i 13 Hình 2.4.2.2 Chế độ chạy khơng tải 14 Hình 2.4.2.3 Chế độ tải nhẹ 14 Hình 2.4.2.4 Chế độ tải trung bình 14 Hình 2.4.2.5 Tốc độ thấp tới trung bình với tải nặng 15 Hình 2.4.2.6 Tốc độ cao với tải cao 15 Hình 2.4.2.7 Khi nhiệt độ động thấp 15 Hình 2.4.2.8 Khi khởi động động ngừng 15 Hình 2.4.2.9 Giản đồ thời điểm phối khí động 2AR-FE 16 Hình 2.4.2.10 Giản đồ thời điểm phối khí động 2ZR-FE 16 Hình 2.5.2.1 Hệ thống VANOS động xe BWM 18 Hình 2.5.2.2 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 18 Hình 2.5.3.1: Hệ thống VVT-iE động 1UR-FSE 20 Hình 2.6.1.1 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 21 Hình 2.6.1.2 Cơ cấu VVT cổ điển 21 Hình 2.6.1.3 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 22 Hình 2.6.1.4 Hệ thống VVT-i động JZ 22 Hình 2.6.1.5 Hệ thống VVT-i động MZ 23 Hình 2.6.1.6 Bộ điều khiển VVT-i động 23 Hình 2.6.1.7 Hệ thống VVT-i động AZ 24 Hình 2.6.2.1 Hệ thống Valvematic động 25 Hình 2.6.2.2 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 25 Hình 2.6.2.2 Hệ thống VVT-iE động UR 26 Hình 2.6.2.3 Động điện VVT-iE 27 Hình 2.6.2.4 Các chế độ hoạt động động 27 Hình 2.6.2.5 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 28 Hình 2.7.1.1.1 Ảnh hưởng góc trùng điệp đến khí xả động 29 Hình 2.7.1.1.2 Ảnh hưởng góc trùng điệp đến tiêu hao nhiên liệu 29 Hình 2.7.1.2.1 Đường cong hiệu suất động 2AR-FE 30 Hình 2.7.1.2.2 Đường cong hiệu suất động 2ZR-FE 30 Hình.2.7.2.1 Nắp xi lanh phủ cặn dầu động 31 Hình 2.8.1 Khơng có van tuần hồn khí thải (EGR) Van có hệ thống Dual VVT-i 32 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Trước thực trạng nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt, vấn đề nhiễm mơi trường từ khí xả động đốt ngày trầm trọng, thiết bị tiện nghi xe ô tô ngày nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người sử dụng xe tơ, địi hỏi động làm việc cần phải có cơng suất ngày cao Chính vậy, việc tính tốn thiết kế tơ ngày phải đối mặt với hai vấn đề quan trọng nâng cao cơng suất động phải đảm bảo việc bảo vệ hệ sinh thái, bảo vệ môi trường đồng thời tiết kiệm nguồn nhiên liệu sử dụng động Để giải vấn đề này, năm gần ngành công nghiệp ô tô có tiến vượt bậc cơng nghệ tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển động đốt Một tiến thay đổi phương thức nạp nhiên liệu truyền thống với góc phối khí cố định phương pháp nạp nhiên liệu mà góc phối khí thay đổi tốc độ tải trọng động thay đổi, hệ thống van biến thiên (Variable Valve Timing-VVT) hay gọi hệ thống phân phối khí điện tử Hệ thống tối ưu hóa góc phối khí trục cam dựa chế độ làm việc động phối hợp với cảm biến điều khiển chủ động như: cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát,…Trong q trình hoạt động tín hiệu từ cảm biến gửi ECU, ECU định đóng hoặc mở van điều khiển dầu phối khí trục cam để tác động lên điều khiển VVT làm cho trục cam xoay tương đối góc so với vị trí chuẩn nhằm làm thay đổi thời điểm phối khí Với thiết kế làm tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu giảm nhiễm mơi trường khí thải động sinh Ưu điểm bật hệ thống công suất động tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ giảm Một số nghiên cứu động có bố trí hệ thống VVT công suất tăng từ 7-10%, lượng tiêu hao nhiên liệu giảm từ 4-5% đặc biệt giảm thiểu ô nhiễm môi trường khí thải động sinh so với động khơng có hệ thống VVT Với ưu điểm đó, hệ thống VVT ngày bố trí hầu hết xe tơ đại Đối với hãng Toyota hệ thống có tên gọi VVT-i, biến thể Dual VVT-i VVTL-i VVT-iE cịn hãng Honda có tên gọi VTEC, hãng Mitsubishi có tên gọi MIVEC,… Xuất phát từ điều kiện thực tế nêu trên, đề tài “Nghiên cứu hệ thống Dual VTT-i Toyota” thực với mục đích hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động ứng dụng hệ thống 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu Nhằm hiểu rõ hệ thống phân phối khí thơng minh Dual VVT-i hãng Toyota Củng cố lại kiến thức học tập cho em cách làm việc độc lập, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm, ảnh hưởng hệ thống điều khiển cấu phân phối khí Dual VVT-i động Toyota 1.3 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Hiện xe ô tô hãng Toyota trang bị hệ thống VVT-i, Dual VVT-i VVT-iE Tuy nhiên, phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên cứu lý thuyết hệ thống Dual VVT-i hãng Toyota 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu Dựa vào kiến thức qua môn học lớp kết hợp kiến thức sách vở, báo, tạp chí ô tô, internet từ xây dựng tiểu luận CHƯƠNG II NỘI DUNG 2.1 Lý sử dụng công nghệ Do động ô tô hoạt động thay đổi tốc độ mà tốc độ lại tương ứng với thông số thời điểm, độ nâng thời gian mở xupap khác Đối với động cổ điển pha phân phối khí thực tế chọn tối ưu số vịng quay phụ thuộc vào điều kiên sử dụng động độ nâng xupap không thay đổi Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu xupap tốc độ thấp trình đốt nhiên liệu lại khơng hiệu động hoạt động tốc độ cao, khiến công suất chung động bị giới hạn Ngược lại, đặt điều kiện tối ưu tốc độ cao động lại hoạt động không tốt tốc độ thấp Từ hạn chế nên hệ thống phân phối khí đại đời với ý tưởng tìm cách tác động để thời điểm mở xupap, độ mở, khoảng thời gian mở độ nâng xupap biến thiên theo tốc độ động khác cho chúng mở lúc, khoảng mở thời gian mở đủ để nạp đầy hịa khí vào buồng đốt xả khí cháy ngồi Dựa vào ngun tắc hãng có cấu thay đổi pha phân phối khí độ nâng xupap mang tên công nghệ khác cải tiến qua giai đoạn Toyota phát minh hệ thống VVT-i thay đổi pha phân phối khí liên tục tùy thuộc vào tốc độ động khác ECU động điều khiển, hệ thống làm trễ, sớm hay giữ nguyên thời điểm phối khí so với thời điểm chuẩn tùy thuộc vào thông số chế độ hoạt động động Dual VVT-i biến thể hệ thống VVT-i Nếu VVT-i điều phối van nạp đóng mở thời điểm hệ thống Dula VVT-i điều phối đóng mở van nạp xả thời điểm Với cải tiến hệ thống giúp cho cải thiện tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất động đặc biệt giảm nhiễm khí thải mơi trường đáng kể so với VVT-i Đó lý sử dụng công nghệ Dual VTT-i động Toyota 2.2 Mô tả hệ thống Dual VVT-i 2.2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống Dual VVT-i động Hình 2.2.1.1 Hệ thống Dual VVT-i động Hệ thống Dual VVT-i thiết kế để điều khiển trục cam nạp xả phạm vi tương ứng 50 độ 40 độ (của góc trục khuỷu) để cung cấp thời điểm phối khí tối ưu phù hợp với tình trạng động Điều giúp cải thiện mô men xoắn tất dải tốc độ tăng khả tiết kiệm nhiên liệu giảm lượng khí thải Tổng thể hệ thống Dual VVT-i gồm: - Bộ điều khiển VVT-i nằm đầu trục cam tạo khác biệt lượng thời gian trục cam trục khuỷu thiết bị truyền động thủy lực - Van điều khiển dầu phối khí trục cam (OCV) điều khiển áp suất dầu tới điều khiển VVT-i theo lệnh ECU - Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit tính thời điểm mở van tối ưu dựa điều kiện vận hành động - Bơm đường dẫn dầu, xupap, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí trục cam, tín hiệu tốc độ xe Hình 2.6.1.1 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục Truyền động điều khiển dây đai cho hai trục cam, cấu điều phối van biến thiên hai giai đoạn với điều khiển VVT đặt trục cam nạp (sử dụng động 4AGE loại 91 màu bạc loại 95 màu đen) Hình 2.6.1.2 Cơ cấu VVT cổ điển VTT-i VVT-i viết tắt Variable Valve Timing – Intelligent hay gọi van biến thiên thông minh thiết kế phun xăng hãng Toyota theo nguyên lý điện - thủy lực Hệ thống Toyota VVT-i thay cho Toyota VVT (Hệ thống pha cam điều khiển thủy lực giai đoạn) cung cấp năm 1991 động 4A-GE van xi lanh VVT-i giới thiệu động 1JZ-GTE, 2JZ-GTE vào năm 1996, thay đổi thời gian van nạp điều chỉnh mối quan hệ truyền động trục cam (dây đai xích) trục cam nạp Áp suất dầu động đưa vào cấu chấp hành để điều chỉnh vị trí trục cam Điều chỉnh thời gian trùng lặp đóng van xả mở van nạp giúp cải thiện hiệu suất động 22 Các biến thể hệ thống bao gồm: VVTL-i, Dual VVT-i, VVT-iE, VVT-iW Valvematic VVT-i hệ II (1995-2004) Được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí cách xoay trục cam phạm vi 40 độ đến 60 độ so với góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho điều kiện hoạt động động dựa tín hiệu từ cảm biến Hình 2.6.1.3 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục Truyền động điều khiển dây đai cho hai trục cam, cấu điều phối van biến thiên liên tục với điều khiển VVT-I đặt trục cam nạp (sử dụng động 1JZGE loại 96, 2JZ-GE loại 95, 1JZ-GTE loại 00, 3S-GE loại 97) Hình 2.6.1.4 Hệ thống VVT-i động JZ – Bộ điều khiển VVT-i, - Van điều khiển dầu phối khí trục cam, - Cảm biến vị trí trục cam, - Cảm biến vị trí trục khuỷu 23 VVT-i hệ III (1997-2012): Truyền động điều khiển dây đai truyền động bánh trục cam, cấu điều phối van biến thiên với điều khiển VVT-i phía trước phía sau trục cam (sử dụng động 1MZ-FE loại 97, 3MZ-FE, 3S-FSE, 1JZ-FSE, 2JZ-FSE, 1G-FE loại 98, 1UZ-FE loại 97, 2UZ-FE loại 05, 3UZ-FE) Hình 2.6.1.5 Hệ thống VVT-i động MZ - cảm biến vị trí bướm ga, - cảm biến vị trí trục cam, - van điều khiển dầu phối khí trục cam, - cảm biến nhiệt độ nước, - cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 2.6.1.6 Bộ điều khiển VVT-i động VVT-i hệ IV (1997- ): Truyền động điều khiển xích cho hai trục cam, cấu điều phối van biến thiên điều khiển VVT-i đặt đĩa xích trục cam nạp (sử dụng động NZ, AZ, ZZ, SZ, KR, 1GR-FE loại 04) 24 Hình 2.6.1.7 Hệ thống VVT-i động AZ - van điều khiển dầu phối khí trục cam, - cảm biến vị trí trục cam, - cảm biến nhiệt độ nước, - cảm biến vị trí trục khuỷu, - điều khiển VVT-i VVTL-i Hệ thống VVTL-i phát triển dựa hệ thống VVT-i áp dụng cấu đổi vấu cam để thay đổi hành trình van nạp van xả Hệ thống giới thiệu lần động 2ZZ-GE bố trí xe Toyota Celica năm 2000 Hệ thống cho phép đạt công suất cao mà khơng ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu hay nhiễm khí xả Cấu tạo hoạt động hệ thống VVTL-i giống hệ thống VVT-i Việc chuyển hai vấu cam có hành trình khác sử dụng để thay đổi hành trình van ECU động chuyển hai vấu cam van điều khiển dầu VVTL dựa tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát cảm biến vị trí trục khuỷu Các phận cấu thành hệ thống VVTL-i gần giống phận cấu thành hệ thống VVT-i Những phận đặc biệt hệ thống VVTL-i van điều khiển dầu VVTL trục cam, cò mổ Dual VVT-i Hệ thống Dual VVT-i phát triển từ hệ thống VVT-i hãng Toyota Hệ thống điều chỉnh thời gian đóng mở van van nạp van xả hãng Toyota giới thiệu lần động 3S-GE vào năm 1998 Năm 2005 hệ thống Dual VVT-i bố trí động Toyota V6 2GR-FE Hiện động sử dụng nhiều động Toyota Lexus Cấu tạo hoạt động hệ thống Dual VVT-i giống hoạt động hệ thống VVT-i Với công nghệ tiên tiến này, động xăng Toyota tối ưu hóa trình nạp xả động giúp cho động tăng công suất tối đa, thải hơn, tiết kiệm nhiên liệu tăng tuổi thọ động 25 2.6.2 Quá trình cải tiến Dual VVT-i thành hệ thống khác Valvematic Valvematic: Dual VVT-i kết hợp với hệ thống nâng van biến thiên liên tục điều chỉnh để nâng van thời gian cải thiện hiệu nhiên liệu cách kiểm sốt lượng nhiên liệu khơng khí sử dụng điều khiển van khơng phải kiểm sốt ga thơng thường Cơng nghệ xuất lần vào năm 2007 tàu Noah sau vào đầu năm 2009 dịng động ZR sử dụng tàu Avensis Hệ thống thiết kế đơn giản so với Valvetronic VVEL, cho phép đầu xi lanh giữ nguyên chiều cao (sử dụng động 1ZR-FAE, 2ZR-FAE, 3ZR-FAE) Hình 2.6.2.1 Hệ thống Valvematic động - Bộ truyền động VVT (xả), - Bộ truyền động VVT (nạp), - trục cam xả, - trục cam nạp, - Bộ điều khiển van, - điều chỉnh, - điều chỉnh mi, - van, - van nạp, 10 - van xả, 11 - phận xả xích, 12 - phận giảm tốc độ căng, 13 - căng thủy lực Valvematic cho phép điều khiênr nâng van nạp khoảng 0,9 đến10,9 mm Theo đó, thời gian mở van thay đổi khoảng 106 độ đến 260 (góc quay trục khuỷu) Hình 2.6.2.2 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 26 VVT-iE VVT-iE (Định thời van biến thiên - thông minh động điện) phiên Dual VVT-i sử dụng cấu chấp hành hoạt động điện để điều chỉnh trì thời gian nạp trục cam Thời điểm trục cam xả điều khiển truyền động thủy lực VVT-iE hệ I (2006- ) Truyền động điều khiển xích, sử dụng động điện để điều khiển thời gian cam nạp, cam xả điều khiển thủy lực hệ thống Dual VVT-i (sử dụng động cơ1UR-FSE, 2UR-FSE) Động điện VVT-iE sử dụng để điều chỉnh, thay đổi thời thời điểm phối khí cách liên tục tùy theo điều kiện hoạt động động Điều đạt cách quay trục cam nạp so với đĩa truyền động khoảng 40 độ (góc quay trục khuỷu) Cho phép hoạt động hiệu nhiệt độ thấp tốc độ động thấp với áp suất dầu thấp, hoạt động trực tiếp từ lúc bật nguồn, cung cấp thời gian tối ưu khởi động Bộ điều khiển VVT-i cho phép thay đổi thời điểm phối khí cách trơn tru tùy theo điều kiện hoạt động động Điều đạt cách quay trục cam xả so với đĩa truyền động phạm vi 35 ° (góc quay trục khuỷu) Hình 2.6.2.2 Hệ thống VVT-iE động UR - Động điện VVT-iE, –van điền khiển dầu phối khí trục cam, - cảm biến vị trí trục khuỷu, - cảm biến vị trí trục cam (bên nạp), - cảm biến vị trí trục cam (bên xả), - cảm biến nhiệt độ nước, - cảm biến vị trí trục cam Động điện VVT-iE bao gồm động DC không chổi than, điều khiển EDU cảm biến Hall EDU đóng vai trị trung gian ECU động điện, điều khiển tốc độ hướng quay EDU liên tục truyền đến phận điều khiển động liệu tốc độ động điện, chiều quay trạng thái tín hiệu điều khiển 27 Hình 2.6.2.3 Động điện VVT-iE - EDU, - Động điện, - Cảm biến Hall Điều chỉnh thời thời điểm phối khí dựa chênh lệch tốc độ động trục cam Ở chế độ giữ, tốc độ Ở chế độ làm sớm thời điểm phối khí, động quay nhanh trục cam Ở chế độ làm muộn thời điểm phối khí, động quay chậm trục cam (hoặc theo chiều ngược lại) Hình 2.6.2.4 Các chế độ hoạt động động VVT-iE hệ II (2014- ) Truyền động điều khiển xích, sử dụng động điện để điều khiển thời gian cam nạp, cam xả điều khiển thủy lực hệ thống Dual VVT-i (sử dụng động A25, M20, M15, V35, 1NR-FKE, 2NR-FKE) Động điện VVT-iE sử dụng để điều chỉnh, thay đổi thời thời điểm phối khí cách liên tục tùy theo điều kiện hoạt động động Điều đạt cách quay trục cam nạp so với đĩa truyền động pham vị 70 độ đến 85 độ (góc quay trục khuỷu) Cho phép hoạt động hiệu nhiệt độ thấp tốc độ động thấp với áp suất dầu thấp, hoạt động trực tiếp từ lúc bật nguồn, cung cấp thời gian tối ưu khởi động Bộ điều khiển VVT-i cho phép thay đổi thời điểm phối khí cách trơn tru tùy theo điều kiện hoạt động động Điều đạt cách quay trục cam xả so với đĩa truyền động phạm vi 41 độ đến 44 độ (góc quay trục khuỷu) 28 VVT-iW VVT-iW (Thời gian van biến thiên - Rộng thông minh) giới thiệu với 2.0L 8AR- FTS trang bị cho Lexus NX200t VVT-iW sử dụng VVT-iW van nạp VVT-i van xả Cam nạp có cấu khóa cam vị trí để làm chậm thời gian thay đổi liên tục Nó cung cấp góc mở van mở rộng cho phép động hoạt động theo chu trình Atkinson sửa đổi vịng tua thấp để cải thiện kinh tế lượng khí thải thấp hơn, chu trình Otto vịng tua cao để có hiệu suất tốt hơn, đồng thời cung cấp mơ-men xoắn cao suốt dải vịng tua nhiên liệu lượng khí nạp cách sử dụng điều khiển van thay điều khiển tiết lưu thông thường.Điều đạt quay trục cam nạp liên quan đến cánh dẫn động khoảng 75 độ đến 80 độ, quay trục cam xả liên quan đến cánh dẫn động khoảng 50 độ đến 55 độ (góc quay trục khuỷu) Khoảng mở rộng, so sánh với hệ thống thông thường, hoạt động chủ yếu phía làm muộn thời điểm đóng xupap Ở trục cam thứ hai sử dụng nguyên lý hoạt động hệ VVT-i Hình 2.6.2.5 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục 2.7 Phân tích ưu nhược điểm hệ thống Dual VVT-i 2.7.1 Ưu điểm Hệ thống Dual VVT-i tơ Toyota có nhiều ưu điểm bật, cụ thể: 2.7.1.1 Cải thiện nhiễm khí xả (giảm NOx hydrocacbon) tính tiết kiệm nhiên liệu Sự trùng điệp van (thời điểm van nạp van xả mở), tạo cách điều khiển thời điểm phối khí dựa tải tốc độ động cơ, giúp tăng khả tiết kiệm nhiên liệu giảm lượng khí thải NOx hydrocarbon 29 Hình 2.7.1.1.1 Ảnh hưởng góc trùng điệp đến khí xả động Hình 2.7.1.1.2 Ảnh hưởng góc trùng điệp đến tiêu hao nhiên liệu Trong động xăng thông thường, bướm ga điều khiển lượng khí nạp vào bàn đạp ga khơng nhấn hồn tồn (chế độ tải trung bình) Điều tạo áp suất chân không bên xi lanh, gây tải thêm cho piston Ngược lại, động có hệ thống Dual VVT-i q trình lái chế độ tải trung bình, pha phân phối khí động điều chỉnh sớm độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng tuần hồn khí thải (EGR) hút phần khí xả trở lại xi lanh Điều tạo ba kết quả: Áp suất âm bên xi lanh giảm thiểu để giảm thất khí nạp tăng khả tiết kiệm nhiên liệu; nhiệt độ đốt hạ xuống để giảm NOx; khí chưa cháy đưa trở lại buồng đốt để đốt lại, khử hydrocacbon Pha phân phối khí trễ tức điều chỉnh góc trùng điệp nhỏ lại để khí cháy thải ngồi giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp động chạy khơng tải tốc độ chạy không tải hạ xuống để cải thiện khả tiết kiệm nhiên liệu Nhờ có cảm biến đo nồng độ oxy dư đặt cụm góp xả để nhận biết tỷ lệ nhiên liệu đốt có tối ưu từ điều chỉnh chế độ nạp nhiên liệu 30 2.7.1.2 Tăng mô men xoắn công suất Trong điều kiện lái xe chế độ tải cao địi hỏi mơ men xoắn cơng suất lớn, thời điểm đóng mở van nạp điều khiển tối ưu dựa tốc độ động Hiệu ứng qn tính dịng khí nạp tận dụng tối đa để tăng lượng khí nạp, cải thiện mơ men xoắn cơng suất Để tăng lượng khí nạp, thời điểm đóng van nạp phải xác định liên quan đến hiệu ứng qn tính khí dịng nạp lượng khí nạp trở lại piston nâng lên Thay đổi thời điểm tối ưu phù hợp với tốc độ động Động có hệ thống Dual VVT-i tăng mô men xoắn tốc độ thấp tới trung bình cách điều khiển đóng van nạp sớm dải tốc độ thấp tới trung bình Khi tốc độ động tăng lên, thời điểm đóng van nạp bị chậm lại để tăng cơng suất Hình 2.7.1.2.1 Đường cong hiệu suất động 2AR-FE Hình 2.7.1.2.2 Đường cong hiệu suất động 2ZR-FE 31 2.7.1.3 Các ưu điểm khác Động hoạt động theo công nghệ Dual VVT-I Toyota êm, hoạt động nhẹ nhàng, tiếng ồn độ rung vượt trội, ổn định tốc độ thấp điều chỉnh lên tốc độ cao phát huy công suất hiệu tối đa Trong trình hoạt động, động không nâng cao hiệu suất mà lượng nhiên liệu tiêu thụ khí độc hại sinh q trình cháy hồn tồn giảm đáng kể Cơng nghệ Dual VVT-i sử dụng hệ thống điều khiển ECU cải thiện tối đa tốc độ xử lý, tính hoạt động động nâng cao Điều giúp khả gia tốc động đạt mức cực nhạy mạnh mẽ so với dịng xe khơng trang bị hệ thống Tăng tuổi thọ cho đông 2.7.2 Nhược điểm Kết cấu phức tạp nên việc nâng cấp hệ thống Dual VVT-i cho dịng xe khơng trang bị hệ thống Nhiều cấu chi tiết nên thường xảy hư hỏng, chi phí bảo dưỡng sửa chữa cao Hai mã lỗi động phổ biến P0011 P0021 (Cảm biến vị trí trục cam “Bank 1” Cảm biến vị trí trục cam “Bank 2” tương ứng) Vì vậy, dầu bẩn dẫn đến tích tụ cặn làm tắc nghẽn đường dẫn dầu cam dẫn đến hỏng cam Do đó, thiếu bảo trì thường xuyên vấn đề lớn hệ thống Dual VVT-i Hình.2.7.2.1 Nắp xi lanh phủ cặn dầu động 32 Van điều khiển dầu phối khí trục cam cần có dầu động để hoạt động bình thường Vì vậy, Điều xảy dầu động bị tắc nghẽn mảnh vụn, bụi bẩn hạt lạ khác? Nó có xu hướng làm tắc nghẽn lối từ van điều khiển dầu phối khí trục cam đến điều khiển VVT-i bánh Do đó, việc thiếu thay dầu thường xuyên làm hỏng van điều khiển dầu phối khí trục cam, điều khiển VVT-i truyền động bánh Vì vậy, để tránh tình trạng đảm bảo thay dầu động theo khuyến cáo nhà sản xuất Mức dầu thấp gây cố với van điều khiển dầu phối khí trục cam phân khác hệ thống Dual VVT-i Hệ thống Dual VVT-i hầu hết phận phụ thuộc vào tuần hoàn liên tục dầu động Vì có vấn đề với dịng dầu, tất phận hỏng vĩnh viễn 2.8 Ảnh hưởng hệ thống Dual VVT-i đến công nghệ, kỹ thuật khác sử dụng động Hệ thống Dual VVT-i làm cho van tuần hồn khí thải (EGR) lỗi thời (EGR) van đưa khí thải động có NOx trở lại đường ống nạp Do đó, hệ thống Dual VVT-i kiểm sốt thời gian để khí trơ buồng cho chu trình đốt cháy tiếp theo, kết kiểm sốt nhiệt độ đốt cháy sản xuất NOx Hình 2.8.1 Khơng có van tuần hồn khí thải (EGR) Van có hệ thống Dual VVT-i 2.9 Tình hình sử dụng tương lai Việt Nam giới Hiện công nghệ Dual VVT-i áp dụng dòng xe Toyota Camry, Altis, Prado, Landcruiser hệ mới, … dòng xe Vios áp dụng công nghệ vào tương lai Xe Vios mẫu xe cá nhân gia đình hạng nhỏ nằm phân khúc Sedan cỡ nhỏ trung cấp phổ biến Toyota thị trường Việt Nam Vios dẫn đầu danh sách mẫu xe bán chạy thị trường từ đầu năm 2017 đến Toyota Vios sử dụng động 33 tiên tiến 1.5L Dual VVT-i nhất, cam kép DOHC, cho công suất cực đại 107Hp/600 rpm Mô men xoắn cực đại 140Nm/4200rpm, tiêu chuẩn khí thải Euro Toyota Yaris dòng xe cỡ nhỏ hatch back ưu chuộng Việt Nam Cũng giống dòng xe Vios Toyota Yaris trang bị động 1.5L sử dụng động hệ mới: DOHC, Dual VVT-i, sử dụng hộp số tự động Vơ Cấp, tiêu chuẩn khí thải Euro Toyota Corolla Altis dòng xe thuộc phân khúc Sedan hạng nhỏ cao cấp Trên giới mẫu xe Corolla giới thiệu từ năm 1966 trở thành mẫu xe huyền thoại làm hài lòng khách hàng với doanh số cộng dồn lên tới 80 triệu xe Sử dụng động tiên tiến: Dual VVT-i, trục cam kép DOHC, tiêu chuẩn khí thải Euro Phiên 1.8L cho công suất cực đại 138Hp/6400rpm, Momen xoắn tối đa 173Nm/4000rpm Toyota Camry 2017 mắt Việt nam hệ thứ dòng xe sedan trung cao cấp tiếng giới Toyota Camry Tại thị trường Việt mẫu lắp ráp nước sử dụng hộp số tự động cấp động với tiêu chuẩn khí thải Euro 4: 2.5L cho phiên Q, G (cho công suất cực đại 178Hp/6000 rpm, momen xoắn max 231Nm/4100 rpm, động Dual VVT-i, DOHC, ACIS) 34 KẾT LUẬN Đề tài sâu nghiên cứu vấn đề là: Trình bày cấu tạo, ngun lý hoạt động hệ thống phân phối khí thơng minh Dual VVT-I Toyota; Ưu nhược điểm hệ thống Dual VVT-I; Lịch sử cải tiến Kết giúp động cơ: Tiết kiệm nhiên liệu; Thời điểm phân phối khí phù hợp giúp giảm nhiễm khí thải; Thay đổi thời điểm phối khí hợp lý giúp tăng công suất moment xoắn động Những hạn chế chưa đạt được: Do thời gian có hạn nên đề tài chưa sâu nghiên cứu hết hệ thống tất hãng xe thị trường để so sánh với hệ thống Dual VVT-I Tiểu luận nghiên cứu lý thuyết mà chưa có thí nghiệm mơ hình thực tế nên chưa thấy rõ kết đạt 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://toyota-club.net/files/faq/16-01-01_faq_vvt_dual_eng.htm [2] https://toyota-club.net/files/faq/16-01-01_faq_vvt_eng.htm [3] https://en.wikipedia.org/wiki/VVT-i [4] https://dannysengineportal.com/vvt-i-variable-valve-timing-how-does-it-work/ [5] https://global.toyota/en/detail/7893162 [6] https://deltawingracing.com/vi/dong-co-oto/ [7] https://danchoioto.vn/cong-dung-cua-he-thong-vvt-i-tren-xe-toyota-la-gi/ [8] https://xemtailieu.com/tai-lieu/thiet-ke-che-tao-mo-hinh-va-bai-giang-tich-hop-chodong-co-phun-xang-co-he-thong-vvt-i-858226.html [9] https://toyotamydinh.org/bang-gia-xe-toyota-moi-nhat-tai-toyota-dinh-2021.doc [10] https://www.diffen.com/difference/VTEC_vs_VVT-i [11] https://www.austincc.edu/wkibbe/vvt.htm [12] https://parts.olathetoyota.com/toyota-vvt-i [13] https://www.my.is/threads/vvt-i-vs-vanos.114554/ [14] https://physics.usc.edu/Undergraduate/temporary/corolla2009/2zrfeeng.pdf 36 ... động Dual VVT- i biến thể hệ thống VVT- i Nếu VVT- i ? ?i? ??u ph? ?i van nạp đóng mở th? ?i ? ?i? ??m hệ thống Dula VVT- i ? ?i? ??u ph? ?i đóng mở van nạp xả th? ?i ? ?i? ??m V? ?i c? ?i tiến hệ thống giúp cho c? ?i thiện tiết kiệm... đóng van xả mở van nạp giúp c? ?i thiện hiệu suất động 22 Các biến thể hệ thống bao gồm: VVTL -i, Dual VVT- i, VVT- iE, VVT- iW Valvematic VVT- i hệ II (1995-2004) Được thiết kế để ? ?i? ??u khiển th? ?i ? ?i? ??m... c? ?i tiến Dual VVT- i thành hệ thống khác Valvematic Valvematic: Dual VVT- i kết hợp v? ?i hệ thống nâng van biến thiên liên tục ? ?i? ??u chỉnh để nâng van th? ?i gian c? ?i thiện hiệu nhiên liệu cách kiểm