Tốc độ thấp và trung bình (tốc độ động cơ: dưới 6000 vòng/phút)
Hình 2.23 : Van điều khiển dầu VVTL, van điều khiển dầu mở phía xả. Như trong hình minh họa ở trên, van điều khiển dầu mở phía xả. Do đó, áp suất dầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam.
hơn 6000C).
Hình 2.24 : Van điều khiển dầu VVTL, van điều khiển dầu đóng phía xả.
Như trong hình vẽ bên trên, phía xả của van điều khiển dầu được đóng lại sao cho áp suất dầu tác dụng lên phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam. Lúc này bên trong cò mổ, áp suất dầu đẩy chốt chặn đến dưới chốt đệm để giữ chốt đệm và cò mổ. Do đó, cam tốc độ cao ấn xuống cò mổ trước khi cam tốc độ thấp và trung bình tiếp xúc với con lăn. Nó dẫn động các xupáp bằng cam
Tiểu Luận Tốt Nghiệp Hệ Thống Phân Phối Khí VVT - I
tốc độ cao. ECU động cơ đồng thời phát hiện rằng vấu cam đã được chuyển sang vấu cam tốc độ cao dựa trên tín hiệu từ công tắc áp suất dầu.
2.4.1 Cấu tạo
Hình 2.26 : Động cơ tích hợp i-VTEC của Honda Civic.
Hệ thống VTEC nhằm cải thiện hiệu suất động cơ ở tốc độ thấp và cao bằng cách bố trí hai loại vấu cam ở mỗi xilanh, vấu cam tốc độ thấp và vấu cam tốc độ cao. Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu cam phù hợp.
Hình 2.27 : Cấu tạo I-VTEC
Ở dải tốc độ thấp, thời gian mở xupáp được tối ưu hóa nhằm đạt được mômen xoắn cần thiết để xe có thể di chuyển tốt nhất ở vòng tua thấp, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu.
Ở dải tốc độ cao, độ mở xupáp và thời gian mở xupáp được tăng lên, không khí được nạp vào nhiều hơn. Hệ thống cung cấp cho xe khả năng di chuyển tốt ở tốc độ thấp và tăng hiệu suất động cơ khi tốc độ xe tăng lên.
(2) VTEC-E tiết kiệm nhiên liệu; (3) VTEC có hai trục cam đặt trên DOHC; (4) VTEC có xilanh không tải và (5) công nghệ i-VTEC thông minh. Kết cấu của 5 modun trên khác nhau nhưng nói chung chúng giống nhau về mặt nguyên lý vì tất cả đều sử dụng loại trục cam có vấu kép, một vấu dùng khi tốc độ thấp và một vấu dùng ở tốc độ cao. Ở dải tốc độ thấp, các xupáp mở ít và thời gian mở ngắn lại do tốc độ của vấu cam giảm.
Hệ thống VTEC của Honda là một trong những công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu quả của động cơ. Được kỹ sư thiết kế động cơ của Honda, Kenichis Nagahiro sáng tạo
a./.Cấu tạo hệ thống:
Hình 2.28 :Cấu tạo của hệ thống VTEC.
1 : Trục cam ; 2 : Tấm định vị ; 3 :cò mổ thứ cấp ; 4 :Cò mổ thứ hai ; 5 : Piston đồng bộ ; 6 :Piston tác động ; 7 :Xupap hút.
Động cơ bố trí 4supap cho mỗi xylanh, bao gồm 2 supap nạp và 2 xupap thải. Điều khác biệt của kiểu này so với kiểu SOHC VTEC là chỉ bố trí hai vấu cam nạp có biên độ mở khác nhau, một cam có biên độ mở lớn và một cam có biên độ mở nhỏ. Các piston lắp đat bên trong cò mổ sẽ đẩy piston đồng bộ di chuyển cùng hướng để ép piston chặn và lò xo hoàn lực lại tạo sự liên kết hai cò mổ lại với nhau. Khi mất áp lực dầu, dưới sự hoàn lực của lò xo thông qua piston chặn sẽ được piston đồng bộ trở về làm tách 2 cò mổ mở riêng rẽ.
Hình 2.29 : Quá trình hoạt động.
Ở tốc độ thấp, hai cò mổ được tách rời, vì thế supap hút thứ nhất điều khiển sự phân phối chính trong khi đó supap hut thứ hai chỉ hé mở để ngăn chặn nhiên liệu tích luỹ ở cửa nạp. Ở tốc độ cao, hai cò mổ được liên kết thành một khối nhờ vào piston đồng bộ. Vì vậy tốc độ này cả hai supap đều chịu sư tác động của vấu
cam có biên độ mở lớn nhất. b.Quá trình hoạt động:
Kỹ thuật thay đổi thời gian phân phối khí và mức độ nâng supap được sử dụng cho động cơ nhằm mục đích tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất nhưng công suất phát ra van cao. Với hệ thống này, đặc điểm nổi bật là với một tỷ lệ hoà khí tiết kiệm nhưng vẫn tạo ra một momen lớn ở tốc độ thấp, đồng thời ở tốc độ cao công suất phát ra lớn tương đương như động cơ bốn supap tiêu chuẩn đạt được.
• Ở tốc độ thấp:
•
Cò mổ thứ nhất và cò mổ thứ hai được tách rời, do vấu cam A và B điều khiển riêng biệt hai supap, khả năng nâng của cò mổ thứ hai rất nhỏ để hé mở supap(một supap điều khiển sự phân phối khí chính).
Hình 2.31: Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ thấp.
1:Piston tác động , 2: Piston đồng bộ , 3: Piston chặn , 4:Cò mổ thứ nhất ,5: Cò mổ thứ hai , 6: Cam thứ nhất , 7: Cam thứ hai.
nối dưới tác động của dầu thủy lực sẽ di chuyển để nối các cò mổ tốc độ thấp và tốc độ cao với nhau thành mối khối. Lúc này, các xu páp mở ra nhiều hơn và thời gian mở tăng lên. Không khí được nạp vào nhiều hơn, công suất động cơ tăng lên nhanh chóng.
• Piston tác động được bố trí bean trong cò mổ thứ nhất, nó được tác động bở áp lực dầu để di chuyển theo hướng mũi tên như hình (4). Cả hai cò mổ thứ 1 và thứ 2 được liên kết lại bằng piston đồng bộ. Ơ tốc độ này, biên độ mở của supap thứ hai giống như biên đo mở của supap thứ nhất nhằm đáp ứng cho sự hoạt động ở tốc độ cao giống như động cơ 4 supap thông thường (2 supap điều khiển phân phối khí).
Hình 2.32 : Cấu tạo của cơ cấu phân phối khí ở tốc độ cao. 1: Áp lực dầu đến, 2: Cam thứ nhất.
c./.Động cơ DOHC:
Hình 2.32 : Thời điểm xupap biến đổi và hệ thống nâng xupap trên độngcơ DOHC.
1.Trục cam , 2.Vấu cam cho tốc độ thấp v/p, 3. Vấu cam cho tốc độ cao v/p, 4. Cò mổ sơ cấp, 5. Cò mổ trung gian, 6. Cò mổ thứ cấp, 7. Piston
chuyển động ,11. Xupap thải, 12. Xupap nạp.
Hình 6 cho thấy hệ thống nâng và thời điểm xupap biến đổi được điều khiển bằng điện tử. Nó có thể thay đổi cả hai thời điểm và sự nâng xupap. Điều này sẽ cho động cơ chạy cầm chừng êm dịu của một động cơ xe ca chở khách và hiệu suất tốc độ cao của một động cơ xe đua. Động cơ DOHC bốn xupap dùng trục đỡ các cò mổ để truyền sự
chuyển động vấu cam đến các thân xupap. Trục cam có 3 vấu cam cho mỗi cặp xupap nạp và xupap thải, cò mổ thứ 3 là co mổ trung gian (ở hình 6). Nó ở giữa mỗi cặp xupap, mỗi cò mổ được gắn một piston thuỷ lực. Sự hoạt động của piston ăn khớp hay không ăn khớp với cò mổ này. Sự khác nhau ở sự thực hiện xảy ra bởi vì mỗi vấu cam thì khác nhau, vấu cam ở giữa thì cho tốc độ cao v/p. Các vấu cam thứ cấp và sơ cấp thì cho tốc độ thấp. Các cảm biến ở động cơ gởi tín hiệu tốc độ động cơ, tải động cơ, tốc độ xe, và nhiệt độ nước làm mát đến ECM. Tại một thời điểm trên công tắc định trước , ECM sẽ gởi tín hiệu điện thế tới cuộn solenoid. Khi cuộn dây solenoid mơ và đóng , áp lực dầu đon g cơ được gởi đến các piston trong các cò mổ được lựa chọn. Khi đó các cò mổ ăn khớp hay không ăn khớp. Điều này làm thay đổi mà các vấu cam đang hoạt động các xupap. Sự thay đổi từ sự nâng thấp của các vấu gắn ở ngoài đến sự nâng cao hơn và sự cảm ứng của vau ở giữa sẽ tiếp nhận khoảng 0,1 giây. Hệ thống không ăn khớp tại tốc độ thấp hay khi động cơ ở không tải.
Hệ thống điều khiển:
Hệ thống điều khiển cho cơ cấu này được trình bày bên dưới. Các cảm biến liên tục nhận sự thay đổi bên trong động cơ như : tải, nhiệt độ nước, số vòng quay động cơ và tốc độ xe. Những tín hiệu này sẽ được chuyển đến ECU để ECU điều khiển chính xác áp lực dầu đến các piston thuỷ lực.
* Các điều kiện chuyển đổi: Số vòng quay động cơ : 2500 v/p.
Hình 2.32 : Sơ đồ Hệ thống điều khiển cơ cấu phân phối khí bằng điện tử d./.Ưu điểm của hệ thống:
Tính ưu việt ở loại động cơ này là công suất động cơ cao đồng thời với việc tiết kiệm nhiên liệu. Cơ cấu phân phối khí của động cơ này gần giống như kiểu phân phối khí của động cơ bốn xupap thông thường, nhưng nó được cải tiến sư phân phối tốt hơn. Ơ tốc độ thấp, lượng hoà khí nạp vào trong xylanh được tiết kiệm do chỉ mở moat trong hai supap, nhưng ở tốc độ trung bình và cao, công suất phát ra lớn do mở đồng thời cả hai supap hút. Kiểu động cơ VTEC –E được kết hợp từ hai loai động cơ hai supap và bốn supap để chế tạo thành loại động cơ mang ưu điểm
của hai loại này. Nguồn oto-hui.com
2.5 Tìm hiểu công nghệ MIVEC trên xe Misubishi :
2.5.1 Cấu tạo :
Mivec của hãng Mitsubishi.
MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) là tên viết tắt của công nghệ động cơ với xupáp nạp biến thiên được phát triển bởi hãng Mitsubishi. Cũng tương tự như các hệ thống với xupáp nạp biến thiên được đề cập kỳ trước, hệ thống này cũng có khả năng thay đổi hành trình hoặc thời gian đóng mở các xupáp bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau. Ở dải tốc độ thấp, vấu cam nhỏ dẫn động các xupáp, động cơ hoạt động ở trạng thái không tải ổn định, lượng khí thải giảm và mômen xoắn tăng lên ở tốc độ thấp. Khi vấu cam lớn được kích hoạt, tốc độ tăng lên, các xupáp được mở rộng hơn và thời gian mở xupáp tăng lên. Bởi vậy làm tăng lượng khí nạp trong buồng cháy, công suất và mômen xoắn tăng, dải tốc độ động cơ được mở rộng.
Động cơ 4G92 đầu tiên của Mitsubishi sử dụng công nghệ MIVECMIVEC được Mitsubishi giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992 trên động cơ 4G92, dung tích 1597 cc, DOHC không tăng áp, 4 xilanh thẳng hàng, mỗi xilanh gồm hai xupáp nạp và hai xupáp xả. Thế hệ công nghệ này ra đời với tên gọi “Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control”. Chiếc xe đầu tiên sử dụng công nghệ này là chiếc hatchback Mitsubishi Mirage và chiếc sedan Mitsubishi Lancer.
Trong khi một động cơ 4G92 thông thường sinh ra công suất 145 mã lực ở tốc độ 7000 vòng/phút thì một động cơ được trang bị công nghệ MIVEC có thể sinh ra tới 175 mã lực ở vòng tua 7500 vòng/phút. Một số các cải tiến về công nghệ khác cũng được ứng dụng khi công nghệ này được áp dụng rộng rãi vào năm 1994 trên xe Mitsubishi FTO. Mặc dù vậy các thiết kế mới nhằm nâng cao hiệu suất vẫn phải đảm bảo tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí thải ở dòng xe Mitsubishi.
Hình 2.35 : Chiếc Mitsubishi Grandis sử dụng công nghệ MIVEC
Vào năm 1993, hãng Mitsubishi bắt đầu đưa vào sản xuất loại động cơ có ứng dụng công nghệ MIVEC (Mitsubishi innovative Valve timing Electronic Control System). Vào thời điểm đó, MIVEC đứng đầu trong hàng ngũ những công nghệ giúp tiết kiệm nhiên liệu với mức tiêu thụ nhiên liệu vào khoảng 16 km cho 1 lít xăng khi đi trong thành phố.
Đây là một trong những công nghệ đầu tiên trong các giải pháp nhằm nâng cao công suất và bảo vệ môi trường bằng cách tác động vào hệ thống nạp nhiên liệu, và công nghệ này hiện nay vẫn được ứng dụng. Trên thị trường ô tô Việt Nam hiện nay, hãng Mitsubishi ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe GRANDIS. Trong công nghệ MIVEC sử dụng các biên dạng cam khác nhau để mở xupap nạp theo hai chế độ động cơ: tốc độ thấp và tốc độ cao, nó sẽ nâng cao hơn công suất lớn nhất và và tăng mô men xoắn trong trong các chế độ làm việc của động cơ. Khi động cơ ở số vòng quay thấp MIVEC sẽ chọn biên dạng cam nhỏ và cung cấp hỗn hợp cháy ổn định, ít khí xả. Khi bướm ga được mở rộng, tốc độ động cơ tăng lên, MIVEC sẽ cho phép tăng thời gian và hành trình mở của xupap nạp, vì vậy nó sẽ cung cấp cho động cơ công suất và mômen lớn hơn hẳn so với các động cơ không cử dụng công nghệ này.
Điểm đặc biệt của công nghệ MIVEC là việc bố trí trên trục cam với 3 biên dạng cam có kích thước khác nhau. Biên dạng cam lớn nhất đặt ở giữa và hai biên dạng cam nhỏ và trung bình đặt ở hai bên (như hình 2), mặc dù có 3 biên dạng cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế độ tốc độ thấp, sử dụng biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng biên dạng cam to. Ở chế độ tốc độ thấp, các xupap nạp được dẫn động bởi hai biên dạng cam nhỏ và trung bình và sẽ được điều khiển độc lập bởi hai cò mổ riêng biệt, còn biên dạng cam to này được dẫn động trực tiếp cần chữ T, cần này sẽ điều khiển cả thời gian và khoảng mở của cả hai xupap nạp khi động cơ chạy ở chế độ tốc độ cao.
Khi động cơ chạy ở chế độ tốc độ thấp, cần chữ T vẫn kết nối với biên dạng cam to, nhưng lúc này chỉ chuyển động tự do và không tiếp xúc với cò mổ của xupap nạp. Khi đó vấu cam nhỏ và trung bình được dẫn động từ trục cam sẽ điều khiển khoảng nâng và thời điểm mở thích hợp cho xupap nạp. Bên trong cò mổ có các piston được nén lại nhờ các lò xo, khi đó cần T chỉ chuyển động tự do và không điều khiển các cò mổ. Ngoài ra, việc sử dụng hai biên dạng cam khác nhau để mở xupap nạp khi ở chế độ tốc độ thấp giúp tạo ra sự xoáy lốc cho dòng khí nạp đi vào bên trong xilanh,làm quá trình cháy ổn định và giảm lượng khí thải.
Khi động cơ ở chế độ tốc độ cao: MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu làm tăng áp suất dầu tới piston, khiến cho piston được nâng lên và tiếp xúc với cần chữ T, khi đó biên dạng cam lớn thông qua cần chữ T tác động vào cả hai cò mổ và điều khiển đóng mở xupap nạp. Nhờ biên dạng cam lớn hơn nên sẽ tăng thời gian và độ mở của xupap nạp, vì vậy sẽ làm tăng được công suất và mô men của
động cơ.
Ở động cơ 4G69 của hãng Mitsubishi (lắp trên xe Grandis), khi tốc độ động cơ đạt khoảng 3600 vòng/phút thì hệ thống MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu để động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ cao, và khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới 3600 vòng/phút van dầu sẽ đóng lại và động cơ lại hoạt động ở chế độ tốc độ thấp.
công suất và bảo vệ môi trường bằng cách tác động vào hệ thống nạp nhiên liệu, và công nghệ này hiện nay vẫn được ứng dụng. Trên thị trường ô tô Việt Nam hiện nay, hãng Mitsubishi ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe GRANDIS.
Trong công nghệ MIVEC sử dụng các biên dạng cam khác nhau để mở xupap nạp theo hai chế độ động cơ: tốc độ thấp và tốc độ cao, nó sẽ nâng cao hơn công
cơ. Khi động cơ ở số vòng quay thấp MIVEC sẽ chọn biên dạng cam nhỏ và cung cấp hỗn hợp cháy ổn định, ít khí xả. Khi bướm ga được mở rộng, tốc độ động cơ tăng lên, MIVEC sẽ cho phép tăng thời gian và hành trình mở của xupap nạp, vì vậy nó sẽ cung cấp cho động cơ công suất và mômen lớn hơn hẳn so với các động cơ không cử dụng công nghệ này.
Hình 2.37 : Công suất và mô men của động cơ đạt được khi sử dụng MIVEC ở 2 chế độ
cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ: Chế độ tốc độ thấp, sử dụng biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng biên dạng cam to.