*Cấu tạo hệ thống
Bộ điều khiển này gồm có phần vỏ được dẫn động bởi xích cam và các bộ cánh van cùng với trục cam nạp.
Hình 3.55: Cấu tạo hệ thống điều khiển VVT-i
Hình 3.56: Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển VVT-i
* Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thay đổi thời điểm phối khí
ECU động cơ sẽ tính ra thời điểm mở xupáp tối ưu tương ứng với tín hiêu của các cảm biến như sau:
Hình 3.57: Sơ đồ điều khiển hệ thống VVT-i
* Mô tả, thành phần và cấu trúc của hệ thống * Mô tả:
Bình thường thời điểm phối khí là cố định, do đó hiệu suất và công suất của động cơ không phải lúc nào cũng đạt tốt nhất. Đối với động cơ 1NZ-FE sử dụng hệ thống điều khiển thời điểm phối khí thông minh, tăng được mô men ở tốc độ thấp và tốc độ trung bình, tốc độ cầm chừng ổn định, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm, công xuất động cơ đạt tối ưu.
Bộ điều khiển VVT-i
Hệ thống điều khiển thời điểm khối khí thông minh điều khiển thời điểm đóng mở của xu páp thay đổi liên tục căn cứ vào tải và tốc độ của động cơ. ECU điều khiển thời điểm đóng mở của xu páp bằng cách điều khiển van OCV để xoay trục cam sớm hoặc trễ.
Thời điểm đóng mở của xu páp thay đổi theo các yếu tố như : tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ, tín hiệu từ bộ đo gió, cảm biến vị trí bướm ga, tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát… ECU sử dụng các tín hiệu từ các cảm biến so sánh với góc phân phối khí thực tế đang hoạt động để điều chỉnh lại thời điểm đóng mở của các xu páp sao cho mô men và công suất của động cơ đạt tối ưu nhất.
* Các thành phần của VVT-i:
Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam xác định vị trí của trục cam đang hoạt động thực tế.
Cảm biến số vòng quay động cơ, khối lượng không khí nạp và cảm biến vị trí bướm ga xác định thời điểm cần hiệu chỉnh cho phù hợp với tải và số vòng quay động cơ thay đổi.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và tín hiệu tốc độ xe là thông số hiệu chỉnh để trục cam đạt được vị trí tối ưu nhất.
Căn cứ tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ cho ra dạng xung phù hợp đến van dầu OCV để điều khiển trục cam ở vị trí thích hợp nhất. Góc xoay của trục cam có thể đạt đến 50 so với vị trí trục khuỷu.
Dầu sử dụng trong hệ thống là dầu bôi trơn động cơ.
* Cấu trúc.
Hình 3.58: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển thay đổi thời điểm phối khí
Van điều khiển dầu OCV:
-Van điều khiển dầu OCV (Oil Control Valve) hay còn gọi là van điều khiển thời điểm của trục cam được điều khiển bởi ECU, van dầu dùng để phân phối dầu đến bộ điều khiển VVT-i.
-Cấu trúc của van bao gồm một cuộn dây được điều khiển từ ECU, một van dùng để phân phối dầu đến bộ điều khiển VVT-I. ECU sẽ thay đổi bề rộng xung đến cuộn dây để thay đổi vị trí của piston để phân phối dầu phù hợp với chế độ tải và tốc độ của động cơ. Vị trí của van được xác định bởi lực từ và lực đàn hối của lò xo.
- Khi ECU gia tăng bề rộng xung, lực từ làm van di chuyển thắng lực căng lò xo để mở dầu cung cấp đến bề mặt làm sớm. Để làm trể thời điểm, ECU giảm bề rộng xung, lực đẩy của lò xo làm van di chuyển về vị trí trể. Khi trục cam ở vị trí mong muốn, ECU sẽ điều khiển van ở vị trí giữ.
Bộ điều khiển VVT-i:
-Bộ điều khiền thời điểm mở của cam bao gồm một vỏ được dẫn động bởi trục cam nạp và một van lắp cố định với trục cam nạp. Áp suất dầu từ phía làm trục cam xoay sớm hay trể sẽ làm xoay van của bộ điều khiển VVT-i để thay đổi thời điểm mở sớm và đóng trể của các xú pap nạp.
-Khi động cơ dừng, trục cam xoay về phía thời điểm mở trễ nhất để đảm bảo khả năng khởi động lại. Khi khởi động áp suất dầu không được cung cấp đến bộ điều khiển
* Các chế độ làm việc:
Căn cứ vào các tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, lưu lượng không khí nạp, vị trí bướm ga và tốc độ của động cơ, ECU nhận biết điều kiện làm việc của động cơ, tính toán cho ra chế độ làm viêc cho hệ thống gồm:
* Chế độ điều khiển sớm.
ECU tính toán thời điểm mở sớm của tục cam căn cứ vào các tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, lưu lượng không khí nạp, cảm biến vị trí bướm ga và tốc độ động cơ.
Hình 3.59: Mạch dầu điều khiển van VVT-i
Khi ECU điều khiển mở sớm, áp suất dấu được cung cấp từ van dầu đến bộ điều khiển VVT-i, đến khoang cánh gạt về phía sớm để xoay trục cam về phía điều khiển xú pap mở sớm.
- Chế độ điều khiển trễ.
Khi ECU điều khiển mở trễ, áp suất dấu được cung cấp từ van dầu đến bộ điều khiển VVT-i, đến khoang cánh gạt vaaphía trễ để xoay trục cam về phía điều khiển xú pap mở trễ.
- Chế độ giữ cố định:
Khi ECU xác định được thời điểm mở sớm của cam nạp là tối ưu nhất ứng với một chế độ hoạt động nào đó, nó sẽ điều khiển van dầu khóa dầu cung cấp đến bộ điều khiển VVT-i để giữ nguyên góc phân phối khí hiện tại.
* Mạch điều khiển bơm nhiên liệu * Mô tả
Khi động cơ đã quay khởi động có dòng chạy qua cuộn dây của ly hợp khởi động cho dòng chạy đến STAR của ECM và dòng điện vẫn chạy từ cực STA của ECM (tín hiệu STA). Khi tín hiệu STA và NE được truyền đến ECM, Transistor công suất bật ON. Dòng điên 5 chạy đến cuộn dây rơle mở mạch (C/OPN) rơle mở mạch bật lên, nguồn được cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động. Trong khi tín hiệu NE được phát ra (động cơ đang nổ máy), ECM giữ Transistor bật ON (rơle mở mạch ON) và bơm nhiên liệu được duy trì hoạt động.
* Sơ đồ mạch điện
Hình 3.60: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng
* Mạch mô tơ điều khiển bướm ga: * Mô tả hoạt động
- Việc điều khiển độ mở của bướm ga tự động thông qua mô tơ điều khiển bướm ga, đây là một mô tơ điện một chiều có độ nhậy rất cao và tiêu thụ ít năng lượng, được lắp ngay bên hông của thân bướm ga và được nối với cần điều khiển bướm ga thông qua các bánh răng giảm tốc. Vị trí lắp đặt của mô tơ điều khiển bướm ga được thể hiện qua hình vẽ:
Hình 3.61: Vị trí của mô tơ điều khiển bướm ga
- ECU nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga, điều khiển mô tơ điều khiển bướm ga để đóng mở bướm ga thông qua bộ bánh răng giảm tốc. Độ mở của bướm ga luôn luôn được xác định bởi cảm biến vị trí bướm ga, tín hiệu này được phản hồi về ECU. ECU dựa vào tín hiệu phản hồi này xác định độ mở của bướm ga và điều khiển độ mở bướm ga khi cần thiết thích hợp tương xứng với vị trí bàn đạp ga. Do việc điều khiển bướm ga hoàn toàn tự động, vị trí chân ga được chuyển đổi thành các tín hiệu dạng xung và được gửi về ECU để điều khiển bướm ga thông qua mô tơ nên không sử dụng dây cáp.
* Mạch điện điều khiển mô tơ bướm ga:
Hình 3.62: Mạch điện điều khiển mô tơ bướm ga
* Các chế độ làm việc của mô tơ điều khiển bướm ga * Chế độ kiểm tra:
ECU kiểm tra sự hoạt động của mô tơ thông qua việc kiểm tra dòng điện cấp cho mô tơ. Khi phát hiện sự cố, ECU động cơ ngắt mạch điện cung cấp tới mô tơ điệu
khiển. Nếu dòng điện cung cấp cho mô tơ không đúng tiêu chuẩn (0,5A), ECU động cơ cũng xác định có sự cố ở mô tơ điều khiển, khi bướm ga hoạt động không chuẩn (ví dụ bi kẹt) thì ECU động cơ cũng báo có sự cố, đèn kiểm tra động cơ sẽ sáng.
* Chế độ dự phòng:
Khi hệ thống có trục trặc, ECU sẽ điều khiển hoạt động ở chế độ dự phòng. Trong chế độ dự phòng ECU cắt dòng tới mô tơ điệu khiển, nhờ có lò xo hồi vị bướm ga điều khiển bướm ga mở cố định ở 6,5 độ, cho phép xe tiếp tục chạy ở tốc độ thấp.