Đang tải... (xem toàn văn)
Phần.1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG VAN BIẾN THIÊN Hệ thống van biến thiên có thể được sử dụng ảnh hưởng tích cực đến các đại lượng mong muốn cho động cơ đốt như như mức tiêu thụ cụ thể, chế độ phát thải, mômen xoắn, và đầu ra lớn nhất. Tùy thuộc vào chức năng vật lý của các nguyên tắc, hệ thống truyền động van biến thiên được chia vào các hệ thống được truyền động bằng cơ khí, thủy lực, điện và khí nén. Nhiều hệ thống như vậy đã được biết đến và có nhiều nghiên cứu về hai hệ thống đơn giản, đó là điều khiển thời gian có thể được thay đổi giữa hai vị trí và trên các hệ thống phức tạp hơn mà trong đó ngay cả tải trọng có thể được kiểm soát bằng kiểm soát biến thời gian. Hình 1061 cho thấy một phân loại chi tiết của hoạt động van biến thiên. Việc phân loại này bắt đầu với thành phần của trục cam Các bộ phận trên trục cam là tiêu chí đầu tiên trong ba cấp độ phân loại đã chọn. Hệ thống mà có năng lượng được cung cấp cho hoạt động của van không có trục cam, được phân loại theo nguyên lý chức năng vật lý. Theo sự phân loại các hệ thống đó ta có hệ thống truyền động bằng điện, khí nén, thủy lực và cơ khí. Với hệ thống sử dụng trục cam để điều khiển, cần phân biệt giữa việc sử dụng trục cam thông thường và trục cam đặc biệt. Những trục cam đó là gọi là hệ thống cam thông thường, sử dụng vật liệu phổ biến và được tạo ra bằng cách sử dụng quy trình sản xuất. Sự phân loại thứ hai được đề cập tới với việc đặt vị trí xem sự biến đổi đó có kết quả như thế nào. Các cấp độ phân loại thứ ba mô tả hoạt động và nguyên tắc chức năng của hoạt động van biến thiên là được chia thành 17 nhóm. Trong phần này, chúng tôi chỉ mô tả các hệ thống riêng lẻ. Các hệ thống kết nối theo chuỗi được quan tâm đặc biệt. Trong phân loại ở Hình 1061, các nhóm sử dụng loạt giải pháp có nền màu xám.Nhiều kiểu truyền động van biến thiên làm cho nhà phát triển khó có thể chọn loại điều khiển phù hợp cho ứng dụng của mình. Nhiều loại hệ thống như vậy được sử dụng cho các đầu xi lanh có khả năng thích ứng đáng kể yêu cầu khi điều khiển van biến thiên được sử dụng. Một thế hệ đầu xilanh mới thường được phát triển để có một hệ thống được sử dụng trong các động cơ có sẵn. Thường thì thiết kế phức tạp hơn được yêu cầu cho thời gian kiểm soát thay đổi trái ngược với động cơ thông thường, và điều này được thể hiện ở chi phí cao hơn. Trong tương lai, tùy chọn sử dụng van biến thiên để điều khiển tải động cơ sẽ trở nên quan trọng. Một mục tiêu cơ bản của việc thay đổi các đường cong nâng xupap là giảmtổn thất chu kỳ nạp dưới những phần tải và do đó, giảm sự tiêu thụ xăng dầu. Mục tiêu của những hoạt động phát triển là phân phối van tiết lưu trong quá trình đánh lửa bằng bugi động cơ để kiểm soát tải chỉ bằng cách nâng van khác nhau. Trong so sánh với điều khiển van tiết lưu thuần túy (TC) với van tiết lưu thông thường, Hình 1062 cho thấy bốn điều khiển tải các phương pháp nâng van nạp khác nhau. Phương pháp kiểm soát tải đóng sớm van nạp (EIC) hạn chế lượng khí sạch bằng cách đóng cửa sớm van nạp sau khi nạp dựa trên tải đặt. Khi động cơ chạy không tải, thời gian mở van nạp tương ứng với góc trục khuỷu khoảng 60 °. Với chế độ điều khiển đóng cửa xả muộn (LIC), một phần của sự hao phí không cần thiết cho đầu ra được chỉ định sẽ bị xả ra khỏi xi lanh. Số lượng phí này vượt qua vị trí tiết lưu của các van hai lần với tổn thất tương ứng. Khi tải được kiểm soát bằng cách sử dụng phương pháp trễ thời gian nạp (LIO), van nạp chỉ được mở khi thời gian mở còn lại tương ứng với lượng hỗn hợp bơm vào cần thiết. Khi bắt đầu cảm ứng, một chân không mạnh trong xi lanh sẽ thúc đẩy hỗn hợp chuyển động hỗn loạn.
TỔNG QUAN CÁC PHẦN Phần.1 1.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG VAN BIẾN THIÊN Cơ cấu cam .4 1.1.1 Tổng quan Nguyên tắc hoạt động Cơ cấu cân cam 1.1.2 Ảnh hưởng Cơ cấu cam Động .7 1.1.3 Bộ điều chỉnh trục cam cho công suất động 1.1.4 Phản ánh Bộ điều chỉnh trục cam 12 1.2 Hệ thống với thay đổi bước Hành trình van thời gian mở 13 1.3 Kích hoạt van biến thiên vơ hạn 16 1.3.1 Hệ thống khí 17 1.3.2 Hệ thống truyền động thủy lực 18 1.3.3 Hệ thống điện 18 Phần.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY TRÊN ĐỘNG CƠ 19 2.1 Sự hình thành hỗn hợp (hịa khí ) động đốt 19 2.1.1 Khái niệm hình thành hịa khí 19 2.1.2 Phân loại kiểu hình thành hịa khí 20 2.2 Hình thành hỗn hợp xi lanh 21 2.2.1 2.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp .22 Hình thành hỗn hợp bên xi lanh 24 2.3.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm .24 2.3.2 Hệ thống phun xăng đa điểm .25 Phần.3 Hình thành hỗn hợp cách sử dụng chế hịa khí .27 3.1 Chế độ hoạt động chế hịa khí 27 3.2 Thiết kế 28 3.2.1 12.3.2.1 Số ống dẫn khí nạp vào 28 3.2.2 12.3.2.2 Vị trí ống dẫn khí nạp 28 3.2.3 12.3.2.3 Thiết kế cho ứng dụng đặc biệt Bộ chế hịa khí điều áp: 28 3.3 12.3.3 Hệ thống phụ trợ quan trọng chế hịa khí 28 3.4 12.3.4 Bộ chế hịa khí điều khiển điện tử .29 Phần.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG VAN BIẾN THIÊN Hệ thống van biến thiên sử dụng ảnh hưởng tích cực đến đại lượng mong muốn cho động đốt như mức tiêu thụ cụ thể, chế độ phát thải, mô-men xoắn, đầu lớn Tùy thuộc vào chức vật lý nguyên tắc, hệ thống truyền động van biến thiên chia vào hệ thống truyền động khí, thủy lực, điện khí nén Nhiều hệ thống biết đến có nhiều nghiên cứu hai hệ thống đơn giản, điều khiển thời gian thay đổi hai vị trí hệ thống phức tạp mà tải trọng kiểm sốt kiểm sốt biến thời gian Hình 10-61 cho thấy phân loại chi tiết hoạt động van biến thiên Việc phân loại bắt đầu với thành phần trục cam Các phận trục cam tiêu chí ba cấp độ phân loại chọn Hệ thống mà có lượng cung cấp cho hoạt động van khơng có trục cam, phân loại theo nguyên lý chức vật lý Theo phân loại hệ thống ta có hệ thống truyền động điện, khí nén, thủy lực khí Với hệ thống sử dụng trục cam để điều khiển, cần phân biệt việc sử dụng trục cam thông thường trục cam đặc biệt Những trục cam gọi hệ thống cam thông thường, sử dụng vật liệu phổ biến tạo cách sử dụng quy trình sản xuất Sự phân loại thứ hai đề cập tới với việc đặt vị trí xem biến đổi có kết Các cấp độ phân loại thứ ba mô tả hoạt động nguyên tắc chức hoạt động van biến thiên chia thành 17 nhóm Trong phần này, mô tả hệ thống riêng lẻ Các hệ thống kết nối theo chuỗi quan tâm đặc biệt Trong phân loại Hình 10-61, nhóm sử dụng loạt giải pháp có màu xám.Nhiều kiểu truyền động van biến thiên làm cho nhà phát triển khó chọn loại điều khiển phù hợp cho ứng dụng Nhiều loại hệ thống sử dụng cho đầu xi lanh có khả thích ứng đáng kể u cầu điều khiển van biến thiên sử dụng Một hệ đầu xi-lanh thường phát triển để có hệ thống sử dụng động có sẵn Thường thiết kế phức tạp yêu cầu cho thời gian kiểm soát thay đổi trái ngược với động thông thường, điều thể chi phí cao Trong tương lai, tùy chọn sử dụng van biến thiên để điều khiển tải động trở nên quan trọng Một mục tiêu việc thay đổi đường cong nâng xupap giảmtổn thất chu kỳ nạp phần tải đó, giảm tiêu thụ xăng dầu Mục tiêu hoạt động phát triển phân phối van tiết lưu trình đánh lửa bugi động để kiểm soát tải cách nâng van khác Trong so sánh với điều khiển van tiết lưu túy (TC) với van tiết lưu thơng thường, Hình 10-62 cho thấy bốn điều khiển tải phương pháp nâng van nạp khác Phương pháp kiểm sốt tải "đóng sớm van nạp" (EIC) hạn chế lượng khí cách đóng cửa sớm van nạp sau nạp dựa tải đặt Khi động chạy không tải, thời gian mở van nạp tương ứng với góc trục khuỷu khoảng 60 ° Với chế độ điều khiển "đóng cửa xả muộn" (LIC), phần hao phí khơng cần thiết cho đầu định bị xả khỏi xi lanh Số lượng phí vượt qua vị trí tiết lưu van hai lần với tổn thất tương ứng Khi tải kiểm soát cách sử dụng phương pháp "trễ thời gian nạp "(LIO), van nạp mở thời gian mở lại tương ứng với lượng hỗn hợp bơm vào cần thiết Khi bắt đầu cảm ứng, chân không mạnh xi lanh thúc đẩy hỗn hợp chuyển động hỗn loạn Sự hao phí nhiên liệu xi lanh bị ảnh hưởng chế độ điều khiển "van nạp tối đa thay đổi hành trình "(VMI) cách giảm hành trình van với góc mở Thay van tiết lưu, van hoạt động điểm điều tiết mà không làm giảm lượng hao phí cơng suất chu kỳ Tuy nhiên, ma sát van hạ thấp, lò xo van bị nén phần Ảnh hưởng thông số đến việc nâng van đường cong quen thuộc Một thiết bị van lý tưởng thiết bị cho phép đường cong nâng van thay đổi cách tự Nó có ý nghĩa kết hợp quy trình kiểm soát tải trọng khác Tuy nhiên, tùy thuộc vào hệ thống, có số mức độ tự đạt cách sử dụng loại tác động van biến thiên Ngoài ra, số lượng hệ thống kỹ thuật cần thiết để hoạt động van đạt thay đổi hoàn chỉnh mong muốn Khi hệ thống sử dụng để quay trục cam so với vị trí trục khuỷu, cải tiến đạt động đáng kể Các hệ thống sử dụng rộng rãi động có sẵn chúng tơi thảo luận chi tiết chúng chương Tại thời điểm này, đốn mức độ hoạt động van biến thiên cải thiện mức tiêu thụ lượng khí thải Trong tài liệu chuyên môn Ref [1], thấy cải thiện mức tiêu thụ trung bình 5% 15% số phạm vi ánh xạ động Tuy nhiên, thông thường, động tài liệu tối ưu hóa theo cách khác ngồi điều khiển van biến thiên khó để xác định ảnh hưởng trực tiếp cụ thể từ hoạt động van biến thiên So với động đánh lửa, tiềm Việc cải tiến động diesel từ việc truyền động van biến thiên hạn chế Có điều tra thực việc việc liên quan tới vấn đề 1.1 Cơ cấu cam 1.1.1 Tổng quan Nguyên tắc hoạt động Cơ cấu cân cam Ngay từ ngày 29 tháng năm 1918, sáng chế cấp cho điều chỉnh trục cam động đánh lửa Các thay đổi mong muốn trình vận hành động đạt với ống lót có bên bên ngồi, thẳng xoắn di chuyển theo trục trục cam bánh xe dẫn động (Hình 10-63) Vị trí góc cam trục cam điều chỉnh so với trục khuỷu Người phát minh sáng chế này, Samuel Haltenberger, dự định thiết bị định thời cho động máy bay để thích ứng xuất độ cao bay khác Răng xoắn ống bọc di chuyển theo hướng trục áp suất khơng khí sử dụng liên kết thiết bị định thời gian Vị trí góc tương đối trục cam thay đổi liên quan đến dẫn động bánh côn liên kết với trục khuỷu Dựa nguyên tắc chức ống bọc thẳng ống bọc có xoắn, vào năm 1983 Alfa Romeo bắt đầu sản xuất hàng loạt sản xuất thiết bị định thời trục cam cho động hai van với trục cam kép (Hình 1064) Thiết bị định thời đặt trục cam nạp cho phép điều khiển thời gian điều chỉnh hai vị trí Trong chạy khơng tải, vị trí thời gian kiểm sốt trễ giữ lò xo hồi vị, thời gian điều khiển sớm thiết lập tùy thuộc vào áp suất tốc độ dầu Một điện từ kích hoạt điều khiển van tác dụng áp suất dầu động lên piston có xoắn Phần tử điều chỉnh piston có xoắn di chuyển nhờ áp suất dầu chống lại lực lò xo Các xoắn piston trục cam sử dụng để quay trục cam so với dẫn động đĩa xích đó, đến trục khuỷu pít tơng dịch chuyển theo trục Các hệ thống hiển thị Hình 10-63 10-64 thiết kế nguyên tắc chức học sử dụng Điều có nghĩa lực để kích hoạt van chảy thông qua thành phần tham gia ma sát tham gia tích cực Tuy nhiên, chi tiết điều chỉnh piston, thiết bị định thời Alfa Romeo Hình 10-64 di chuyển giữ áp suất dầu Đối với trục cam thiết bị định thời hoạt động dựa thủy lực, thành phần thủy lực nằm dịng chảy lực để kích hoạt van Điều thực cách sử dụng lượng dầu phải áp suất cao tương ứng để giữ vị trí điều chỉnh chi tiết ổn định Vị trí thiết bị định thời trục cam mặt logic phải tiếp giáp trực tiếp với ổ trục cam Các dòng lực để dẫn động trục cam dễ dàng bị gián việc điều chỉnh trục cam dễ dàng đa dạng cách chọn phần tử điều chỉnh phù hợp Khi nghiên cứu tài liệu ứng dụng sáng chế biết, người ta tìm thấy nhiều chức khác cho cấu cam định thời gian, tìm thấy khoảng 800 ứng dụng khác Khi ngày nộp đơn tính tốn 20 năm qua, thấy trỗi dậy mạnh mẽ theo thời gian hoạt động lĩnh vực Sau thiết bị định thời Alfa Romeo bắt đầu bán đại trà sản xuất, số lượng đơn đăng ký sáng chế bắt đầu tăng lên cách liệt Trong Hình 10-65, minh họa tình hình đến tháng năm 2000, số lượng đơn đăng ký tính từ năm 1979 đến năm 1999 từ sở liệu thu thập Khoảng từ năm 1998 đến1999, tất ứng dụng nhập từ 18 tháng ngày nộp đơn ngày xuất Các thiết bị định thời biết phân loại theo nguyên tắc chức khác chúng Hình 10-66 cho thấy nguyên tắc Về bản, thiết bị định thời hệ thống dựa khí nguyên lý chức thủy lực Giải pháp phổ biến dịch chuyển dọc trục piston để thay đổi góc cách sử dụng xoắn Về bản, có ba nguyên tắc sử dụng cho động sản xuất (với màu xám Hình 10-66) Thuộc nhóm hệ thống sử dụng xoắn ốc giống cách tiếp cận Alfa Romeo dựa nguyên tắc chức học Giải pháp thứ hai thiết bị định thời xích dẫn động thủy lực trục cam quay đến mức mong muốn cách điều chỉnh độ võng xích Thuộc nhóm hệ thống có động xoay truyền động thủy lực trục cam lái xe Có thể tìm thấy mô tả riêng hệ thống Phần 10.4.1.3 Tất thiết bị định thời trục cam cho động sản xuất ổ trục cam Các thiết bị định thời không ảnh hưởng đến hành trình van thời gian mở van Nhiều loại khác hệ thống biết tồn Các vị trí mà hành trình van thời gian mở van điều chỉnh thường nằm khoảng cam van Điều cho phép thời gian trục cam thiết bị kết hợp với hệ thống Ví dụ hệ thống thay đổi hành trình van thời gian mở cửa gọi hệ thống "VTEC" Honda Hệ thống cho phép hành trình độ mở van khác lần cách thay đổi hình học truyền cam van Các hệ thống sử dụng cho nhiều động (xem thêm Phần 10.4.2) 1.1.2 Ảnh hưởng Cơ cấu cam Động Mục tiêu thiết bị định thời trục cam khác Cơng suất tối đa, đường cong mơ-men xoắn qua vịng / phút tỉ lệ khí thải bị ảnh hưởng tích cực động đánh lửa tia lửa xe du lịch cách thay đổi góc trục cam so với trục khuỷu Thiết bị thời gian trục cam tiêu chuẩn cung cấp hai vị trí góc thay đổi vị trí góc Hình 10-67 cho thấy tùy chọn để điều chỉnh đường cong nâng van từ việc sử dụng hai thiết bị định thời trục cam biến thiên liên tục Các đường cong đường đứt nét thể vị trí cuối thời gian kiểm sốt Vì thiết bị định thời trục cam sử dụng để thay đổi vị trí thời gian điều khiển không nâng van đường cong, tác động lên ổ bị hạn chế Tuy nhiên, cải tiến tiềm đạt động dễ dàng ước tính q trình phát triển, ví dụ, vô hạn van biến thiên truyền động Để ước tính khả cải thiện, chu kỳ tính phí tính tốn chương trình số Chu kỳ sạc tổng thể động ước tính liên quan đến mơ-men xoắn tiêu đầu khí thải cịn lại Tất thành phần tham gia vào chu kỳ sạc ống cảm ứng hệ thống xả tham số hóa mơ tả mơ hình tính tốn Các đường cong nâng van xác định bao gồm thời gian kiểm sốt có phí tính tốn chu kỳ Điều cho phép dự đoán đáng tin cậy cơng suất đặc tính mơmen động Những thông số yêu cầu để điều chỉnh trục cam ước tính gần sau tinh chế thí nghiệm Mơ-men xoắn cực đại cơng suất tối đa bị ảnh hưởng tích cực sử dụng thiết bị định thời trục cam phía van nạp, phụ thuộc vào đường viền cam Chỉ có thỏa hiệp cho đầu mơ-men xoắn cho động có thời gian điều khiển cố định vị trí đường viền cam Vị trí mà cửa nạp đóng Đường cong nâng van nạp có ảnh hưởng định đến công suất cực đại động Ở tốc độ cao hơn, cửa nạp đóng lại lần kiểm sốt sau Thời gian chọn để tối ưu hóa phí xi lanh đó, đạt hiệu suất thể tích cao Một dịng trở lại khí nạp từ xi lanh để tránh cổng nạp cách điều chỉnh tốc độ đóng cửa vào Với thiết bị định thời trục cam, chồng chéo van thay đổi để khí dư ống xả động kiểm sốt Thơng thường, khí dư cung cấp cho xi lanh thơng qua thiết bị hồi lưu khí thải bên ngồi Nhiệt độ q trình cháy bị hạn chế khí dư xy lanh Điều có ảnh hưởng tích cực đến khí thải NOx Với cấu cam định thời gian liên tục, trở lại khí xả bên đạt cách thay đổi chồng chéo van Điều cho phép xả tràn từ cổng xả đến cổng vào trình chồng chéo pha tâm điểm chết chu kỳ nạp Ưu điểm tuần hoàn bên đạt với hệ thống ngắn thời gian chết phân phối tuần hồn Sự thỏa hiệp ln phải thực thiết kế van chồng lên Ví dụ, mức tối đa chồng chéo van giới hạn vị trí van va chạm với piston độ trùng lớn Một ví dụ chiến lược điều khiển trục cam kép điều chỉnh động VW Bốn vị trí hiển thị Hình 10-68 với ống ngắn dài tương ứng vị trí ống cảm ứng cho động nạp có ống góp nhiều tầng điều chỉnh cam nạp xả Biểu diễn cho thấy ảnh hưởng chiều dài đường ống cảm ứng khác kết hợp với trục cam thiết bị định thời phía van nạp van xả Việc đưa bậc tự mà điều cho phép, điều hợp lý đề chiến lược điều chỉnh tương ứng phù hợp Chiến lược khác tùy thuộc vào động thiết kế Ví dụ, để đạt mơ-men xoắn cao mức trung bình tốc độ, kênh ống cảm ứng dài cần thiết Khi tốc độ tăng, thời gian kiểm soát lượng nạp chuyển từ "sớm" đến "muộn" tùy thuộc vào tốc độ Ở tốc độ cao hơn, kênh ống dẫn cảm ứng ngắn chọn đầu vào trục cam dịch chuyển theo hướng "trễ" để đạt cơng suất cực đại Hình 10-69 cho thấy ví dụ thời gian kiểm sốt đường cong nâng van cho vị trí trục cam đường ống cảm ứng riêng động sáu xi lanh Cơ cấu định thời trục cam sản xuất hàng loạt với có hai vị trí kiểm sốt thời gian chủ yếu tìm cách cải thiện công suất đầu mômen xoắn Ngày nay, mục tiêu để kiểm sốt tuần hồn khí thải bên cách sử dụng cấu định thời thay đổi liên tục Trục cam nạp dịch chuyển để tăng mô-men xoắn, đặc biệt tốc độ thấp để tuần hồn khí thải bên nơi góc trục khuỷu bù từ vị trí đầu "đầu vào mở" phía "sớm" với góc quay tối đa 52 ° Ống xả trục điều chỉnh từ vị trí đầu "đóng cửa ra" "sớm" để tối ưu hóa chế độ chạy không tải "muộn" để đạt tỷ lệ tuần hồn khí thải tối đa Góc quay cực đại 22 ° đủ cho điều Khi so sánh động hai van thơng thường khơng có điều chỉnh trục cam với động bốn van mô tả Tham khảo [5] với trục cam điều chỉnh, tiết kiệm tiêu hao nhiên liệu khoảng 15,5% chạy không tải 5,5% phạm vi tải phần 2000 phút bar Khi sử dụng nạp xả hiệu số thời gian van, mức giảm tiêu thụ cụ thể xấp xỉ 10% 1.1.3 Bộ điều chỉnh trục cam cho công suất động Sau bắt đầu sản xuất hàng loạt Alfa Romeo điều chỉnh trục cam, thiết kế khác sử dụng công ty khác Mercedes-Benz, Nissan, công ty khác.Phần lớn số hệ thống sử dụng thẳng / xoắn tương tự Alfa Romeo nguyên tắc chức Một hệ thống điều chỉnh thời gian kiểm sốt cách thay đổi chiều dài bên xích cấu định thời xích trục cam cơng ty Hydraulik-Ring Chi tiết điều chỉnh nằm bánh xe dẫn động trục cam kép, cửa nạp trục cam dẫn động trục cam xả Cơ cấu định thời gian kết hợp căng xích thường sử dụng cho hệ thống truyền động ngắn với xi lanh thủy lực để thay đổi chiều dài mặt xích Xi lanh thủy lực áp suất dầu hai phía di chuyển, tùy thuộc vào vị trí thời gian điều khiển mong muốn Theo cách này, chuỗi bên kéo dài bên đồng thời rút ngắn Cơ cấu định thời gian cung cấp hai vị trí thời gian điều khiển cho trục cam nạp (Hình 10-70) Trong q trình điều chỉnh, truyền động xích căng hai bánh dẫn động trục cam căng xích tích hợp vào hệ thống Sự điều chỉnh xi lanh Cơ cấu thời gian điều khiển van 4/2 chiều thủy lực điều khiển điện tử Giải pháp thời gian thiết bị hiển thị sử dụng biến thủy lực hoạt động van vị trí cuối giữ áp lực dầu Thiết kế cho việc điều chỉnh thực với áp suất dầu động có sẵn điều kiện khó khăn Một máy bơm dầu bổ sung tốn phân phối Nguyên tắc thời gian sử dụng nhiều loại động Audi, Porsche (Hình 10-71) Volkswagen Sự phát triển việc điều chỉnh liên tục thay đổi trục cam nạp cho phép nhiều hai vị trí trục cam cần giữ BMW hãng sử dụng trục cam điều chỉnh biến liên tục điều chỉnh sản xuất hàng loạt (Hình 10-72) Đầu tiên, điều sử dụng cho trục cam nạp, sau điều chỉnh biến đổi liên tục cửa nạp cam xả Một hệ điều chỉnh trục cam đại diện hệ thống thiết kế xung quanh nguyên tắc xoay động Những biện pháp giảm tiêu thụ khoảng 15% so với động thông thường Tương tự Mitsubishi Honda, Toyota theo đuổi giải pháp sản xuất hàng loạt liên quan đến việc chuyển đổi đường viền van phía van nạp van xả Trong trường hợp vậy, pít-tơng điều chỉnh mơ-đun cánh tay địn đẩy điện thủy lực chống lại lực lị xo (Hình 10-79) Sự thật thú vị giải pháp rocker mơ-đun cánh tay sử dụng lăn bề mặt tiếp xúc đối diện với cam tốc độ thấp bề mặt trượt sử dụng tốc độ cao Ở tốc độ cao, mod-ule cánh tay rocker xoay tiếp điểm trượt điểm dừng bên yếu tố chuyển động cung cấp khớp nối Trạm dừng tổ chức áp suất dầu chuyển động lực lị xo tốc độ thấp phía tâm chịu lực mơđun cánh tay địn Ở cao tốc độ, bề mặt trượt giảm xuống chuyển động phần tử vào mơ-đun cánh tay rocker Lực lị xo yếu tố chuyển động tối thiểu kể từ di chuyển khối lượng nguyên tố thấp Đối với giải pháp này, Toyota sử dụng điều chỉnh trục cam biến thiên liên tục van nạp bên Sự kết hợp cho phép đường cong nâng van thay đổi rộng rãi trái ngược với động có thời gian kiểm sốt cố định Porsche có truyền thống sử dụng giải pháp rối dây động bốn van Năm 2000, Porsche trình làng động turbo lần động có van biến thiên cách sử dụng hành trình van khác với đoạn gầu chuyển mạch.16 Ngoài ra, thiết bị điều khiển trục cam đặt phía van nạp để cung cấp hai vị trí thời gian điều khiển Như với Toyota, kết hợp hai hệ thống hoạt động độc lập van biến thiên sử dụng Các chuyển đổi xơ tappet thực hai hành trình van bao gồm đoạn bên bên ngồi (Hình 10-80) Nó vị trí quay định hướng hướng dẫn đặc biệt đầu xi-lanh Bề mặt có hình bóng để tạo cú đánh tối đa mạnh mẽ tương ứng Bên đoạn mã pít tơng nhỏ kích hoạt thủy lực kích hoạt bên điều khiển bên ngồi để kích hoạt van tùy thuộc vào vị trí Trong trường hợp này, thuật ngữ "biến học hoạt động van "là thích hợp điều chỉnh piston điều khiển điện thủy lực van kích hoạt tham gia tích cực học thành phần Thường sử dụng hệ đầu xi lanh với kiểu truyền động van Hình dạng cam đường viền quy ước; tức là, chúng trơn tru sản xuất hệ thống sản xuất cam thông thường Tương ứng với phân loại Phần 10.4, giải pháp đại diện cho hệ thống có truyền dẫn biến đổi phần tử cam van Nguyên tắc chức học thiết bị truyền động khí phần tử tiếp xúc sử dụng dòng lực hướng tới van truyền động Piston điều chỉnh điều khiển thủy lực thông qua van điều khiển hướng dẫn động điện Dự đoán hệ thống hệ thống tương tự trở thành rộng rãi động sản xuất 1.3 Kích hoạt van biến thiên vơ hạn Sau đây, thảo luận ngắn gọn số hệ thống cho phép đường cong nâng van biến thiên vơ hạn hệ thống sử dụng điều khiển khơng cam hệ thống có ngun lý sử dụng trục cam 1.3.1 Hệ thống khí Với hệ thống Valvetronic mình, BMW tạo hệ thống truyền động van biến thiên liên tục van nạp bên Tải động kiểm sốt van biến thiên nâng hạ Hệ thống sử dụng lực lượng đặc biệt cấu truyền động cam van và, tương ứng với phân loại Phần 10.4, xếp vào hệ thống truyền động van biến thiên học Trong Hình 10-81, thấy hệ thống Valvetronic với trục cam nạp môđun van nạp Trong dòng chảy lực trục cam van, có cấu truyền lực làm xoay cánh tay đòn lăn để tác động lên van Trục cài đặt thiết kế trục lệch tâm trục điều khiển động điều khiển điện thay đổi dạng hình học địn bẩy cấu truyền lực Van đặt khoảng cách từ 0,3 đến 9,7 mm Tồn Q trình điều chỉnh diễn vịng 0,3 giây Các van tiết lưu thơng thường phân phối với Mất ma sát bánh van giảm bớt trình hoạt động hành trình van biến thiên so với bánh van chiều lị xo van nén với hành trình van nhỏ Hình 10-82 cho thấy hệ thống truyền động van biến thiên lắp đặt mặt cắt ngang đầu xi lanh Các van xả bên hoạt động thông thường với cánh tay rocker Không gian cần thiết cho hoạt động van giữ giới hạn Không gian xe yêu cầu cho điều khiển động Trục lệch tâm, cấu truyền động, trục cam động điều khiển lắp trước giá đỡ đúc riêng biệt gắn mô-đun vào đầu xi-lanh Hệ thống tương tự phát triển Họ có Tuy nhiên, chưa tìm thấy stock engine BMW có sử dụng điều chỉnh trục cam biến thiên liên tục hai trục cam ngồi hành trình biến thiên Sự biến đổi thời gian kiểm sốt đạt đáng kể Sự kết hợp sử dụng động bốn xi-lanh xe du lịch nhỏ gọn Ngược lại với người tiền nhiệm mơ hình, tiết kiệm tiêu dùng khoảng 15% có đạt 1.3.2 Hệ thống truyền động thủy lực Trong năm 1980, có loạt nỗ lực nghiên cứu xử lý tác động van biến thiên thủy lực Các mục tiêu phát triển hoạt động van cài đặt tự qua mơi trường dầu Một ví dụ thiết kế cần thay đổi thời gian kiểm soát dựa nguyên tắc chức thủy lực hệ thống Fiat thể Hình 10-83 Sự phát triển hướng tới giải pháp tương tự thực nhiều cơng ty Van nạp kích hoạt thơng qua trục cam cấu truyền động thuỷ lực Với chuyển động rối buồng cắt rối, áp lực tạo di chuyển pít-tơng lên van đó, di chuyển van Áp suất dầu buồng rối ngắt van điện từ Điều hạn chế hành trình van, tải động kiểm sốt mà khơng cần van tiết lưu van Dầu chuyển đến buồng cắt rối thơng qua bình tích áp nhỏ Van điện từ phải thiết kế để chuyển đổi nhanh chóng Một vấn đề với loại van hoạt động hoạt động nhiệt độ thấp độ nhớt khác mạnh mẽ liên quan dầu Cũng khó có đường cong nâng van tái tạo Hiện tại, có hoạt động lĩnh vực truyền động van biến thiên Sự phát triển mà biết Fiat Liệu hệ thống có hội khó để xác định sử dụng stock engine 1.3.3 Hệ thống điện Hệ thống camless có tiềm lớn để thay đổi đường cong nâng van Họ sử dụng truyền động van đặt riêng thời gian điều khiển van Dựa ý tưởng này, có điều tra hoạt động van với nguyên tắc chức điện cho khoảng 20 năm Một phần ứng hai cuộn dây cung cấp điện luân phiên nối với van chu kỳ sạc qua dẫn phần ứng Ngồi ra, lị xo sử dụng kích hoạt phần ứng van Phần ứng kích thích rung cuộn dây cung cấp Với sức mạnh Hành trình van đặt từ mm đến a hành trình tối đa tải động kiểm sốt cách thay đổi độ nâng van Hình 10-84 cho thấy cấu trúc loại điều khiển Đến mở van, nam châm mở kích thích với dịng điện, nam châm gần kích thích để đóng Khi mà cuộn dây khơng bị kích thích với dịng điện, phần ứng đó, van vị trí cuộn dây Điều vị trí giữ lò xo Trong trường hợp hệ thống bị lỗi động ngừng hoạt động, có khoảng trống tương ứng pít-tơng Tương lai cho thấy mức độ mà loại truyền động van biến thiên thay hoạt động van khí hồn tồn động cổ phiếu Tiềm bổ sung để cải thiện nhiệt động lực học so với hệ thống hệ thống Valvetronic BMW đề cập Phần 10.4.3.1 bị hạn chế Phần.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY 2.1 TRÊN ĐỘNG CƠ Sự hình thành hỗn hợp (hịa khí ) động đốt 2.1.1 Khái niệm hình thành hịa khí Hình thành hịa khí q trình tạo hỗn hợp nhiên liệu khơng khí có thành phần thích hợp với chế độ làm việc động Hỗn hợp gọi hịa khí Hình thành hịa khí có ảnh hưởng định đến q trình cháy, qua đến tính kinh tế, tính hiệu quả, độ êm dịu chất lượng khí thải động Tỷ lệ khơng khí với nhiên liệu gọi thành phần hồ khí Thành phần hồ khí đánh giá theo tiêu sau đây: * Hệ số dư lượng khơng khí: Trong đó: Gkk- lưu lượng khơng khí thực tế cấp cho động chế độ cụ thể, kg/s Gnl - lưu lượng nhiên liệu cấp cho động chế độ cụ thể kg/s L0- lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoà toàn 1kg nhiên liệu, kg/kg * Tỷ lệ khơng khí nhiên liệu ( Air/ Fuel ratio – viết tắt A/F): Trong q trình làm việc động địi hỏi thành phần hồ khí chế độ làm việc khác * Tỷ lệ hịa khí động cơ: - Ở chế độ làm việc khởi động chế độ làm việc thấp (0 0C) tỷ lệ khơng khí nhiên liệu (A/FR) 1:1 - Ở chế độ làm việc khởi động chế độ nhiệt độ thường (20 0C) tỷ lệ khơng khí nhiên liệu 5:1 - Ở chế độ làm việc không tải tỷ lệ khơng khí nhiên liệu 11:1 - Ở chế độ làm việc chạy chậm tỷ lệ khơng khí nhiên liệu 1213:1 - Ở chế độ làm việc tăng tốc tỷ lệ khơng khí nhiên liệu 8:1 - Ở chế độ làm việc với cơng suất cực đại tỷ lệ khơng khí nhiên liệu 12- 13:1 - Ở chế độ làm việc với tốc độ trung bình tỷ lệ khơng khí nhiên liệu 16- 18:1 Sự hình thành hịa khí có ảnh hưởng định đến chất lượng q trình cháy, ảnh hưởng đến tính kinh tế, tính hiệu quả, độ êm dịu mức độ độc hại khí thải động Q trình hình thành hịa khí bao gồm q trình lý hóa phức tạp, đan xen tùy theo loại động 2.1.2 Phân loại kiểu hình thành hịa khí - Theo loại nhiên liệu: Hình thành hịa khí động xăng Hình thành hịa khí động diesel - Theo vị trí hình thành hịa khí: Hình thành hịa khí bên xi lanh Hình thành hịa khí bên ngồi xi lanh - Theo tính chất hịa khí: Hình thành hịa khí đồng Hình thành hịa khí khơng đồng 2.2 Hình thành hỗn hợp xi lanh Sự hình thành hỗn hợp bên xảy bên xylanh động đốt Khơng khí dẫn qua piston bị nén, sau nhiên liệu phun vào khơng khí nén thời điểm thích hợp Hỗn hợp nhiên liệu khơng khí trở thành thành phần dễ bắt lửa số phạm vi , dẫn đến bốc cháy hỗn hợp nhiệt độ tương ứng Sự không đồng rõ rệt phát sinh với kiểu hình thành hỗn hợp , nhiên liệu khơng khí cục tỷ lệ λ = (nhiên liệu tinh khiết) λ = (khơng khí tinh khiết) phát sinh Ngọn lửa khuếch tán gây cháy.Nhiên liệu sử dụng phải đáp ứng tiêu chí chất lượng đánh lửa định Phản ứng xảy với giọt chuẩn bị, tức giọt bao quanh hỗn hợp dễ bắt lửa Động diesel cung cấp điển hình ví dụ hình thành hỗn hợp bên Gần đây, có phát triển ngày tăng động đánh lửa cưỡng sử dụng hình thành hỗn hợp bên gọi động đánh lửa cưỡng tia lửa điện Điểm khác biệt so với động diesel sử dụng xăng nguồn đánh lửa bên ngồi Trong tương lai, mong đợi động đánh lửa với hình thành hỗn hợp bên đại diện cho phần lớn tất động sản xuất kể từ tiềm họ việc giảm tiêu thụ nhiên liệu xuất lớn so với động diesel phun trực tiếp 2.2.1 Hệ thống phun xăng trực tiếp Ở động phun xăng trực tiếp q trình hình thành hịa khí thực bên xi lanh xăng phun trực tiếp vào xi lanh với áp xuất cao 40 bar nên tơi Tiếp lại sấy nóng chi tiết buồng cháy khí sót nên nhanh chóng bay hịa trộn tạo thành hịa khí Hình 2.4 Hệ thống phun xăng trực tiếp Để đốt hịa khí nghèo nhằm mục đích giảm tiêu thụ nhiên liệu khí độc hại khí thải người ta sử dụng phương pháp hình thành hịa khí phân lớp (Strafied Mixture Formation) Bản chất phương pháp tổ chức hình thành hịa khí cho tạo phân bố không đồng (phân bố lớp) hịa khí, bugi đánh lửa bố trí vị trí cho bật tia lửa điện hịa khí có = 0,85 - 0,95 để dễ bén lửa tốt nhất, phần hịa khí sau bốc cháy làm mồi để đốt phần hòa khí cịn lại có lớn (hịa khí siêu nghèo) Hình 2.5 Động phun xăng trực tiếp hãng Mitsubishi Đường ống nạp;2,4 Các xuppáp;3 Bugi; Vịi phun; Buồng cháy Hình 2.5 mơ tả phương pháp hình thành hịa khí cách phun trực tiếp vào động xăng hãng Mitsubishi áp dụng phương pháp hình thành hịa khí phân lớp chế độ khơng tải 50 % Khi xăng phun vào cuối trình nén, ảnh hưởng hình dạng buồng cháy đỉnh piston tạo thành đám mây hịa khí khơng đồng bốc lên tới bugi, hịa khí đạt giá trị dễ bén lửa Để điều chỉnh tải chế độ này, người ta thay đổi lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy, lượng khơng khí nạp giữ khơng đổi (giống động điêzen gọi điều chỉnh chất) Còn động làm việc từ 50 % tải đến toàn tải, xăng phun vào đầu q trình nạp Khi xăng bay hịa trộn với khơng khí xi lanh tạo thành hịa khí suốt q trình nạp nén nên coi đồng Để điều chỉnh tải trọng chế độ người ta sử dụng bướm ga để điều chỉnh hỗn hợp giống động phun xăng gián tiếp vào đường ống nạp 2.3 Hình thành hỗn hợp bên ngồi xi lanh Sự hình thành hỗn hợp bên ngồi đặc trưng động đánh lửa thông thường Khơng khí nhiên liệu trộn lẫn trước chúng vào xi lanh động Một hỗn hợp đồng nhiều bao gồm khơng khí nhiên liệu tạo Điều chủ yếu tìm thấy động có chế hịa khí phun điểm chế tạo hỗn hợp Có đủ thời gian có sẵn để trộn khơng khí nhiên liệu vận chuyển hỗn hợp đến van nạp Sự nguy hiểm kiểu hình thành hỗn hợp nhiên liệu có hịa khí ngưng tụ thành ống nạp lạnh, hịa khí phân phối khơng cho xi lanh riêng lẻ Loại phun vào đường ống nạp sử dụng ngày loại bỏ nhược điểm; nhiên liệu phun trực tiếp trước van nạp phần hướng van nạp mở vào xi lanh Trong trường hợp này, có đủ thời gian thích hợp để đồng hỗn hợp trình nạp giai đoạn nén 2.3.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm Hình 2.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm Bơm; Lọc; Bộ ổn áp; Vịi phun điện từ;5 Cảm biến khí nạp( Cảm biến gió); Van khí nạp khơng tải;7 Cảm biến bướm ga; Bộ điều khiển điện tử; Bướm ga;10 Tín hiệu tốc độ vịng quay động cơ; 11 Tín hiệu nhiệt độ động cơ;12 Cảm biến thành phần hỗn hợp λ Theo phương án này, xăng phun vào ống nạp chung để cung cấp hỗn hợp cho xy lanh Tồn động có vòi phun đường ống nạp chung cho tất xy lanh Về mặt nguyên tắc sử dụng phương pháp phun liên tục hay phun gián đoạn Vịi phun bố trí bướm ga, vận tốc dịng khơng khí lớn tạo điều kiện tốt cho trình xé tơi xăng hồ trộn với khơng khí Bộ điều khiển điện tử (ECU) nhận tín hiệu từ cảm biến khác động cơ, thơng số điều khiển lưu lượng khơng khí nạp qua cảm biến khí nạp ( cảm biến gió) Tín hiệu dịng điện tỷ lệ với lưu lượng khơng khí nạp phản ánh đến điều khiển, qua điều khiển lượng nhiên liệu phun vịi phun Ngồi ra, điều khiển cịn nhận tín hiệu khác trình bày hình vẽ để thực chức làm đậm hâm nóng máy, tăng tốc, không tải Hệ thống phun xăng đơn điểm trạng thái trung gian hệ thống nhiên liệu dùng chế hịa khí hệ thống nhiên liệu sử dụng phun xăng đa điểm (Multi Point Injection) 2.3.2 Hệ thống phun xăng đa điểm Hình 2.2 Bố trí vòi phun hệ thống phun xăng đa điểm, gián tiếp Trong hệ thống phun đa điểm, xi lanh vịi phun bố trí trước xuppáp nạp Hệ thống phun nhiều điểm so với hệ thống phun trung tâm có ưu điểm xăng phun vào xuppáp nơi có nhiệt độ cao nên điều kiện bay tốt tránh tượng đọng bám xăng thành ống nạp Tuỳ theo tính chất phun người ta phân biệt hệ thống phun xăng liên tục hay gián đoạn Ngoài ra, theo thiết bị điều khiển phân biệt hệ thống phun xăng điều khiển khí, điện tử hay khí- điện tử Hình 2.3 Hệ thống phun xăng đa điểm Khơng khí nạp; Cảm biến khí nạp( Cảm biến gió; Bướm hỗn hợp; Xupap nạp; Vòi phun; Tín hiệu điều khiển phun; Bộ điều khiển phun xăng;8 Các tín hiệu cảm biến vào xử lý; Xăng từ bơm chuyển Trong động phun xăng điện tử phun gián tiếp, hồ khí hình thành cổ hút, trước xuppap hút Thành phần hồ khí định lượng nhiên liệu phun khỏi vòi phun xăng (tuỳ theo phương pháp phun) vào tín hiệu gửi điều khiển điện tử trung tâm (còn gọi ECU, ECM, hay máy tính ơtơ), tín hiệu quan trọng là: mức tải động tốc độ động Lượng nhiên liệu phun khỏi vòi phun xăng định thời gian mở vòi phun theo xung điều khiển phun từ ECU gửi ra, áp suất xăng thường trực vòi phun lưu lượng vỏi phun Để xác định lượng khí nạp (gió) làm sở cho viêc điều khiển phun xăng sử dụng cảm biến khí nạp khác Phần.3 3.1 Hình thành hỗn hợp cách sử dụng chế hịa khí Chế độ hoạt động chế hịa khí Ngun tắc chức chế hịa khí dựa thực tế cách giảm mặt cắt ngang kênh dẫn khí, có áp suất so với mặt cắt lớn khí tốc độ dòng chảy lớn mặt cắt hẹp Vi sai áp suất sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho khơng khí thơng qua mặt cắt phù hợp Hình 12.1 : Nguyên lý chức chế hịa khí 3.2 Thiết kế Các thiết kế phân loại theo số lượng ống dẫn khí nạp vị trí khơng gian 3.2.1 12.3.2.1 Số ống dẫn khí nạp vào Bộ chế hịa khí nịng Bộ chế hịa khí kép Bộ chế hịa khí ba nịng Bộ chế hịa khí hai giai đoạn 3.2.2 12.3.2.2 Vị trí ống dẫn khí nạp Bộ chế hịa khí downdraft Bộ chế hịa khí dự thảo ngang Bộ chế hịa khí semidowndraft Bộ chế hịa khí updraft 3.2.3 12.3.2.3 Thiết kế cho ứng dụng đặc biệt Bộ chế hòa khí điều áp: Một chế hịa khí áp suất sử dụng phía áp suất tăng áp động tăng áp niêm phong bên ngồi Bộ chế hịa khí cho động hai thì: Do lượng tiêu thụ hạn chế nhặt rác crankcase thường sử dụng xung mạnh ống dẫn khí nạp, mặt cắt ngang luồng khơng khí lớn chế hịa khí cho động bốn 3.3 12.3.3 Hệ thống phụ trợ quan trọng chế hịa khí a) Tăng tốc làm phong phú b) Kích hoạt xây dựng giai đoạn chế hịa khí thứ hai c) Vịi phun d) Buồng phao e) Bắt đầu điều khiển 3.4 12.3.4 Bộ chế hịa khí điều khiển điện tử Bộ chế hịa khí điều khiển điện tử phát triển để cải thiện thích nghi hỗn hợp với tất phạm vi hoạt động động đó, đáp ứng nhu cầu giảm thiểu khí thải chưa xử lý giảm mức tiêu thụ nhiên liệu Một điều khiển vòng kín lambda sau điều chỉnh cho hệ thống Thiết kế học chế hịa khí điều khiển điện tử giống hệt với chế hịa khí thơng thường Các tính bổ sung sau: van ga truyền động phạm vi gần không hoạt động, hỗn hợp bị ảnh hưởng có cảm biến bổ sung điều khiển điện tử Các chức tồn : • • • • • • • Kiểm soát khởi động khởi động động Tăng tốc làm giàu Điều khiển vịng kín Lambda Ảnh hưởng tỷ lệ nhiên liệu khơng khí đồ chương trình Kiểm sốt tốc độ khơng hoạt động Cắt giảm nhiên liệu mức Chức bảo vệ chuyển đổi xúc tác cách tắt nhiên liệu ... nâng van biến thiên vơ hạn hệ thống sử dụng điều khiển không cam hệ thống có nguyên lý sử dụng trục cam 1.3.1 Hệ thống khí Với hệ thống Valvetronic mình, BMW tạo hệ thống truyền động van biến... cấp độ phân loại chọn Hệ thống mà có lượng cung cấp cho hoạt động van khơng có trục cam, phân loại theo nguyên lý chức vật lý Theo phân loại hệ thống ta có hệ thống truyền động điện, khí nén,... với hệ thống Ví dụ hệ thống thay đổi hành trình van thời gian mở cửa gọi hệ thống "VTEC" Honda Hệ thống cho phép hành trình độ mở van khác lần cách thay đổi hình học truyền cam van Các hệ thống
