OCV có nhiệm vụ điều khiển đường dầu đến bộ chấp hành phân phối khí biến thiên thủy lực đặt tại trục cam xả để điều khiển các thời điểm đóng / mở sớm muộn của xupap xả.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 28
Hình 2.24: Cấu tạo van điều khiển dầu OCV
OCV được lắp trên trục cam xả gồm các bộ phận chính
Cuộn dây được cấp dòng điện sinh ra từ trường điều khiển van điều hướng. Van điều hướng dầu trượt qua lại để đóng mở các vị trí đường dầu thích hợp theo từng yêu cầu hoạt động của động cơ
Lò xo hồi vị giúp van điều hướng trở về vị trí ban đầu khi van không được cấp tín hiệu điều khiển.
Nguyên lý hoạt động Khi mở muộn
Van trượt dẫn hướng dầu chuyển sang phía muộn bằng tín hiệu từ PCM và dầu động cơ được dẫn theo phía đường dầu muộn của trục cam xả.
Hình 2.25: Sơ đồ đường đi dầu theo phía muộn
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 29
Van trượt dẫn hướng dầu di chuyển sang phía sớm bằng tín hiệu từ PCM và dầu động cơ được dẫn theo phía mở sớm của trục cam xả.
Hình 2.26: Sơ đồ đường đi dầu theo phía sớm
Khi giữ cố định vị trí ở giữ
Khi góc phối khí đạt được vị trí thích hợp thì van trượt sẽ chuyển sang vị trí giữ và đóng đường dầu tới trục cam xả nhờ tín hiệu từ PCM.Từ đó góc phối khí được giữu ở vịt trí cố định.
Cơ cấu được thiết kế cung cấp một lượng nhỏ dầu cho đường dẫn dầu sớm ngay cả khi van trượt đang ở vị trí giữ để cải thiện ổn định độ giữ khi áp suất dầu thấp.
Hình 2.27: Van điều hướng dầu ở vị trí giữ 2.4.7 Bộ chấp hành phối khí biến thiên điều khiển thủy lực 2.4.7.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động bộ chấp hành thủy lực
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 30
Bộ chấp hành hoạt động theo áp suất dầu thủy lực và các pha của trục cam xả. Thời điểm đóng/mở xupap xả được thay đổi một cách tối ưu theo từng điều kiện vận hành của xe, công suất đầu ra và hiệu suất đánh lửa được cải thiện.
Cấu tạo
Bộ chấp hành phối khí biến thiên điều khiển thủy lực được đặt trên trục cam xả, có một lò xo phụ trợ bên trong bộ chấp hành để di chuyển rotor cánh gạt ở vị trí sớm khi động cơ ở trạng thái dừng.
Hình 2.28: Sơ đồ cấu tạo bộ chấp hành phối khí biến thiên thủy lực
Nguyên lý hoạt động Khi động cơ khởi động
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 31
Vì chốt chặn trong bộ chấp hành chốt cánh gạt ở vị trí phối khí sớm nhất bằng lực đẩy của lò xo, lúc này bánh xích cam và trục cam được quay như một thể thống nhất.
Hình 2.29: Chốt chặn cánh gạt trong bộ chấp hành
Chế độ muộn
Van điều khiển đường dầu dẫn dầu theo hướng đường dầu muộn đến chốt chặn và phía khoang dầu muộn, chốt chặn được tách khỏi cánh gạt bởi áp suất dầu tác dụng vào chốt, cánh gạt gắn với trục cam được đẩy quay về phía muộn, kết quả là xupap đóng/mở muộn.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 32 Chế độ sớm
Van điều khiển đường dầu dẫn dầu theo hướng đường dầu sớm đến phía khoang dầu sớm, cánh gạt gắn với trục cam được đẩy quay về phía sớm, kết quả là xupap đóng/mở sớm.
Hình 2.31 : Dầu thủy lực đi vào khoang sớm trong bộ chấp hành
Chế độ giữ
Đường dầu sớm và đường dầu muộn được đóng bởi van OCV. Kết quả là góc giữa cánh gạt và bánh răng trục cam được giữ ở vị trí cố định.
Hình 2.32: Dầu trong khoang sớm và muộn được giữ cố định 2.4.7.2 Cơ chế điều khiển phối khí biến thiên thủy lực
Để diều khiển thay đổi biến thiên xupap xả tùy theo điều kiện hoạt động của động cơ để cải thiện công suất động cơ, tính kinh tế nhiên liệu và hiệu suất phát thải. Dựa vào tín hiệu đầu vào, PCM xác định thởi điểm xupap xả tối ưu tùy vào điều kiện hoạt
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 33
động của động cơ. PCM vận hành OCV và thay đổi đường dẫn dầu của bộ chấp hành biến thiên thủy lực để điều khiển thời điểm xupap xả ở mức tối ưu.
Dựa trên sự phối hợp với điều khiển biến thiên điện và tăng độ trùng điệp khi tải động cơ cao, phần lớn nitơ oxit (NOx) sinh ra ở nhiệt độ cao được giảm xuống bằng cách tuần hoàn lưu thông khí thải vào buồng đốt, điều này cũng đồng thời làm giảm nhiệt độ quá trình cháy.
Hình 2.33: Sơ đồ tín hiệu đầu vào và đầu ra của PCM để điều khiển OCV
Xác định thời điểm xupap xả
PCM điều khiển dòng điện tới OCV để có được thời điểm xupap xả dự kiến theo điều kiện hoạt động của động cơ.
Ngoài việc kiểm soát giá trị dòng điện điều khiển OCV để có được thời điểm xupap xả dự kiến, PCM so sánh giá trị với thời điểm xupap xả thực tế để điều chỉnh giá trị dòng điện điều khiển OCV nếu cần.
Thời điểm xupap xả dự kiến
Thời điểm xupap xả dự kiến được xác định bởi tốc độ động cơ và hiệu suất nạp. Thời gian xupap xả thực tế
Thời gian của xupap xả thực tế được tính bằng tín hiệu từ cảm biến trục cam và cảm biến trục khuỷu.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 34 Giá trị cam sớm nhất
Mặc dù thời điểm biến thiên trục cam xả được xác định dựa trên sự khác nhau về mức tăng giữa tín hiệu cảm biến trục cam xả và tín hiệu cảm biến trục khuỷu, nhưng lại xảy ra sự tập hợp những tín hiệu thay đổi ở mỗi cảm biến. Do đó, PCM lưu trữ sự khác nhau về mức tăng của tín hiệu cảm biến trục cam xả và tín hiệu cảm biến trục khuỷu để ngăn chặn việc thay đổi trong thời điểm xupap xả.
Xác định dòng điệm điều khiển OCV
PCM chia phạm vi điều khiển OCV thành ba chế độ tùy vào điều kiện hoạt động của động cơ. Dòng điện vận hành OCV được xác định dựa trên dòng điện được tính toán ở mỗi chế độ.
1. Chế độ phản hồi
Chế độ phản hồi liên tục theo dõi xem thời điểm xupap xả thực tế có khớp với thời điểm xupap xả dự kiến được xác định bởi điều kiện hoạt động của động cơ hay không và từ đó điều khiển dòng điện OCV.
Lưu ý điều kiện để chế độ phản hồi được thực hiện là phải đang ở những chế độ khác chế độ làm sạch và chế độ cam sớm.
2. Chế độ làm sạch
Chế độ làm sạch là để loại bỏ các tạp chất có trong đường dẫn dầu trong OCV. Để thực hiện chế độ phải đáp ứng các điều kiện sau:
- Trong quá trình cắt giảm nhiên liệu - Tốc độ động cơ: 2,250-3,500 rpm
- Nhiệt độ nước làm mát: 80°C (176°F) hoặc hơn - Chế độ phản hồi
3. Chế độ cam sớm
Nếu chế độ cam sớm phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ, ví dụ như khi vòng tua máy giảm khi chạy không tải, thì chế độ này sẽ tăng thời gian xupap xả và ổn định tốc độ động cơ.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 35 - Trong khi động cơ đang quay
- Tốc độ động cơ: thấp hơn 800 rpm
- Nhiệt độ nước làm mát: thấp hơn 60°C (120°F)
2.4.8 Bộ chấp hành phân phối khí biến thiên điện
2.4.8.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động bộ cháp hành biến thiên điện
Ưu điểm
Hình 2.34: So sánh góc thay đổi phối khí giữa điều khiển điện và thủy lực
Không bị ảnh hưởng bởi độ nhớt của dầu động cơ vì độ nhớt của dầu động cơ luôn thay đổi theo nhiệt độ.
Bộ chấp hành không có các khoang chứa dầu nên góc thay đổi phối khí được mở rộng hơn.
Điều khiển điện có lợi thế đáp ứng nhanh tức thì trong khi điều khiển thủy lực luôn có độ trễ nhất định.
Được kiểm soát và điều khiển trực tiếp từ PCM nên độ chính xac cao hơn. Bộ chấp hành phối khí biến thiên điện được vận hành bởi mô tơ quay phối khí biến thiên điện thay đổi các pha của cam nạp cũng như thời gian đóng/mở xupap. Tối ưu thời gian đóng mở xupap tùy vào từng điều kiện vận hành thực tế, cải thiện công suất đầu ra và giảm lượng khí thải.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 36 Cấu tạo
Hình 2.35: Cấu tạo bộ cháp hành phối khí biến thiên điện
Bộ chấp hành phối khí biến thiên điện được đặt trên trục cam nạp. Bánh răng đĩa quay cùng với bánh răng đĩa cam nạp
Bánh răng trục cam nạp quay cùng với trục cam nạp.
Trục lệch tâm có hình dạng lệch tâm so với trục quay của cam nạp
Bánh răng hành tinh ăn khớp với trục lệch tâm. Ngoài ra, bánh răng hành tinh còn được ăn khớp với bánh răng đĩa và bánh răng trục cam.
Số răng của bánh răng hành tinh (lớn) ít hơn một răng so với số răng của bánh răng đĩa.
Số răng của bánh răng hành tinh (nhỏ) ít hơn một răng so với số răng của bánh răng trục cam.
Bánh răng hành tinh quay bằng cách nhận lực quay từ trục lệch tâm. Bánh răng trục cam quay bằng cách nhận lực quay từ bánh răng hành tinh.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 37
Hình 2.36: Sơ đồ nguyên lý bộ chấp hành biến thiên điện
Nguyên lý hoạt động Chế độ sớm
Lúc này tốc độ quay của mô tơ điện nhanh hơn tốc độ quay bánh răng đĩa cam nạp. Từ đó bánh răng trục cam quay hướng sớm so với bánh răng đĩa cam nạp, xupap đóng/mở sớm.
Hình 2.37: Bánh răng trục cam quay hướng sớm
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 38
Lúc này tốc độ quay của mô tơ điện chậm hơn tốc độ quay bánh răng đĩa cam nạp. Từ đó bánh răng trục cam quay hướng muộn so với bánh răng đĩa cam nạp, xupap đóng/mở muộn.
Nếu tốc độ quay của động cơ chậm, mô tơ điện điều khiển có thể quay ngược lại và bánh răng trục cam có thể quay theo hướng muộn.
Hình 2.38: Bánh răng trục cam quay hướng muộn
Chế độ giữ
Lúc này tốc độ quay của mô tơ điện đồng tốc với tốc độ quay bánh răng đĩa cam nạp. Từ đó các pha khác nhau của bánh răng trục cam so với bánh răng đĩa cam nạp được duy trì cố định. Tốc độ quay bánh răng trục cam đồng tốc với tốc độ quay bánh răng dĩa cam nạp, thời điểm đóng mở xupap được cố định.
Hình 2.39: Bánh răng trục cam quay cố định đồng tốc với bánh răng đĩa cam nạp 2.4.8.2 Cơ chế điều khiển phối khí biến thiên điện
PCM xác định thời điểm xupap nạp tối ưu theo điều kiện hoạt động của động cơ và gửi tín hiệu vận hành mô tơ đến mô tơ van biến thiên điện. Với việc áp dụng hệ thống điều khiển điện,ta có thể điều khiển thời điểm biến thiên xupap nạp mà không
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 39
bị ảnh hưởng bởi điều kiện động cơ. Do đó, khả năng tiết kiệm nhiên liệu đã được cải thiện và giảm tổn thất.công suất.
Dựa trên sự phối hợp với bộ chấp hành van biến thiên thủy lực và bằng cách tăng độ trùng điệp xupap khi tải động cơ cao. Phần lớn nitơ oxit (NOx) sinh ra ở nhiệt độ cao được giảm xuống bằng cách tuần hoàn lưu thông khí thải vào buồng đốt làm giảm nhiệt độ quá trình cháy.
Hình 2.40: Sơ đồ tín hiệu đầu vào để PCM điều khiển mô tơ và rờ le biến thiên điện
Nguyên lý hoạt động
Xác định thời điểm xupap nạp
PCM xác định thời điểm xupap nạp dự kiến tối ưu theo điều kiện hoạt động của động cơ và điều khiển tỷ lệ tín hiệu đầu ra tới mô tơ điều khiển phối khí biến thiên điện để thời điểm xupap nạp thực tế tiến gần đến thời điểm xupap nạp dự kiến.
Thời điểm xupap dự kiến
Thời điểm xupap nạp dự kiến được xác định theo tốc độ động cơ, hiệu suất nạp và nhiệt độ nước làm mát động cơ.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 40 Thời điểm xupap thực tế
Thời gian xupap nạp thực tế được tính bằng cách thêm một hiệu chỉnh dựa trên giá trị tín hiệu của bộ chấp hành điều khiển van biến thiên điện. Giá trị được tính toán bằng cách giảm giá trị trễ nhất của cam từ thời điểm xupap nạp tiêu chuẩn.
Thời gian xupap nạp tiêu chuẩn được tính toán dựa trên các tín hiệu từ cảm biến trục khuỷu và trục cam
Giá trị trễ nhất của cam
Giá trị trễ nhất của cam được xác định bởi tín hiệu đầu ra PCM và thời điểm xupap nạp tiêu chuẩn khi thời điểm xupap nạp tiêu chuẩn được ổn định.
Xác định tỷ lệ nhiệm vụ đầu ra
PCM phân chia phạm vi chế độ vận hành mô tơ van biến điện theo điều kiện hoạt động của động cơ và xác định tỷ lệ tín hiệu đầu ra đối với cơ cấu chấp hành điều khiển phối khí biến thiên điện ở mỗi chế độ.
Chế độ phản hồi
Liên tục theo dõi thời điểm xupap nạp nếu nó khớp với thời điểm xupap nạp dự kiến được xác định theo điều kiện hoạt động của động cơ.
Điều kiện thực hiện chế độ
Ở các chế độ khác với chế độ cắt nguồn hoặc chế độ giữ pha Chế độ cắt nguồn
Nếu có bất kỳ trục trặc nào ở mô tơ điều khiển phối khí biến thiên điện, thời điểm xupap nạp được giữ ở vị trí trễ nhất để ổn định tốc độ động cơ.
Điều kiện thực hiện chế độ khi mô tơ phối khí biến thiên điện trục trặc. Chế độ giữ pha
Để cải thiện sự ổn định, pha bộ chấp hành biến thiên điện được giữ ở vị trí giữa sau khi động cơ ngừng.
CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHỐI KHÍ MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 41
Phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát động cơ, hoạt động sau một khoảng thời gian nhất định đã trôi qua kể từ khi động cơ ngừng hoạt động để ngăn chặn sự phát nhiệt của mô tơ điều khiển phối khí biến thiên điện.
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 42
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRÊN MAZDA CX5 3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, các phương pháp bôi trơn động cơ
3.1.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát để giảm tổn thất công suất do ma sát gây ra tránh mài mòn và tránh va đập trong động cơ khi động cơ làm việc.
Đồng thời làm sạch các bề mặt và lọc sạch các chất cặn bẩn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt ma sát này.
Ngoài ra, hệ thống bôi trơn còn có nhiệm vụ làm mát dầu nhờn, đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra ngoài ổ trục, thải vào môi trường xung quanh để đảm bảo các tính năng lý - hoá của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo việc bôi trơn có hiệu quả., nhờ đó làm giảm được lượng mài mòn của các chi tiết máy, bảo vệ các chi tiết máy trong động cơ đốt trong không bị gỉ.
Bôi trơn các bề mặt ma sát
Hệ thống bôi trơn của các loại động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn đệm vào giữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau, nhằm mục đích ngăn cản hoặc giảm bớt sự