Hệ thống VANOS trang bị trên động cơ BMW là công nghệ làm thay đổi thời điểm mở xupap hoạt động dựa trên nguyên lý làm thay đổi vị trí tương đối của trục cam với trục khuỷu động cơ. Hệ thống này có thể xoay tương đối trục cam 400 so với góc quay trục khuỷu và điều chỉnh liên tục để tối ưu hóa vị trí trục cam cho tất cả các điều kiện hoạt động của động cơ. Không giống như các hệ thống thay đổi thời điểm mở xupap của các hãng khác VANOS có cấu tạo kháchẳn là sự kết hợp giữa việc điều khiển bằng cơ khí và thủy lực và được quản lý bởi DME (hệ thống điều khiển động cơ của xe).
Dạng đồ thị cam
Single VANOS: được giới thiệu vào năm 1992 trên động cơ BMW M50. Single VANOS điều chỉnh vị trí của trục cam nạp so với trục khuỷu dựa vào tốc độ động cơ và vị trí bàn đạp ga. Ở tốc độ thấp xupap nạp được mở trễ lại để chế độ cầm chừng ổn định. Khi tốc độ trung bình xupap nạp được mở sớm hơn để tăng góc trùng điệp tạo hiệu ứng EGR tăng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải ô nhiễm. Khi tốc độ động cơ cao xupap nạp lại được mở trễ lại để công suất động cơ phát ra tối đa.
Double VANOS: được sử dụng đầu tiên trên động cơ S50B32 vào năm
cam nạp và trục cam xả so với trục khuỷu. Trục cam nạp có thể thay đổi 400 và trục cam xả có thể thay đổi 250. Sự kết hợp hài hòa của hai trục cam làm tối ưu hóa hệ thống. Double VANOS kéo dài thời gian mở của xupap hơn 120 và tăng độ nâng xupap thêm 0,9mm nhưng hệ thống yêu cầu áp suất thủy lực lớn để việc điều chỉnh nhanh và chính xác.
Phần 6: Ảnh hưởng của hệ thống đến các kỹ thuật sử dụng trên động cơ
6.1 Hệ thống Dual VVT-i
Hệ thống Dual VVT-i đã làm cho van tuần hoàn khí thải (EGR) lỗi thời. (EGR) van đưa khí thải động cơ có NOx trở lại đường ống nạp. Do đó, hệ thống Dual VVT-i kiểm soát thời gian để khí trơ trong buồng cho chu trình đốt cháy tiếp theo, kết quả là kiểm soát nhiệt độ đốt cháy và sản xuất NOx.
Không có van tuần hoàn khí thải (EGR) Van có hệ thống Dual VVT-i
6.2 Hệ thống VANOS* Xupap thông minh * Xupap thông minh
Xu hướng phát triển của ô tô hiện đại ngày nay là gia tăng tốc độ cực đại từ 180-250 km đến 250-330 km/h và giảm tiêu hao nhiên liệu. Các giải pháp được đưa ra nhằm tăng tốc độ động cơ là điều khiển pha phối khí hoặc thay đổi hành trình xupap thông minh
Xu hướng phát triển của ô tô hiện đại ngày nay là gia tăng tốc độ cực đại từ 180-250 km đến 250-330 km/h và giảm tiêu hao nhiên liệu. Các giải pháp được đưa ra nhằm tăng tốc độ động cơ là điều khiển pha phối khí hoặc thay đổi hành trình xupap thông minh. Tiếp theo đó nhiều hãng xe lớn trên thế giới đã và đang áp dụng giải pháp thứ hai vào mục đích trên. Các công nghệ như VVTL-i của Toyota; VTEC của Honda; MIVEC của Mitsubishi; VALVETRONIC của BMW; VVEL của Nissan lần lượt xuất hiện đã khẳng định tầm quan trọng của vấn đề nêu trên.
Phần 7: Tình hình sử dụng hiện tại và tương lai ở Việt Nam và thế giới
7.1 Hệ thống Dual VVT-i
Hiện nay công nghệ Dual VVT-i áp dụng trên các dòng xe của Toyota như Camry, Altis, Prado, Landcruiser thế hệ mới, … dần dần các dòng xe Vios cũng sẽ được áp dụng công nghệ này vào tương lai.
Xe Vios là mẫu xe cá nhân gia đình hạng nhỏ nằm trong phân khúc Sedan cỡ nhỏ trung cấp phổ biến nhất của Toyota tại thị trường Việt Nam. Vios luôn dẫn đầu danh sách các mẫu xe bán chạy nhất thị trường từ đầu năm 2017 đến nay. Toyota Vios sử dụng động cơ tiên tiến mới 1.5L Dual VVT-i mới nhất, cam kép DOHC, cho công suất cực đại 107Hp/600 rpm. Mô men xoắn cực đại 140Nm/4200rpm, tiêu chuẩn khí thải Euro 4.
Toyota Yaris là dòng xe cỡ nhỏ hatch back rất được ưu chuộng ở Việt Nam. Cũng giống như dòng xe Vios Toyota Yaris cũng được trang bị động cơ 1.5L sử dụng động cơ thế hệ mới: DOHC, Dual VVT-i, sử dụng hộp số tự động Vô Cấp, tiêu chuẩn khí thải Euro 4.
Toyota Corolla Altis là dòng xe thuộc phân khúc Sedan hạng nhỏ cao cấp. Trên thế giới mẫu xe Corolla được giới thiệu từ năm 1966 và trở thành mẫu xe huyền thoại làm hài lòng khách hàng với doanh số cộng dồn lên tới 80 triệu xe. Sử dụng động cơ tiên tiến: Dual VVT-i, trục cam kép DOHC, tiêu chuẩn khí thải Euro 4. Phiên bản 1.8L cho công suất cực đại 138Hp/6400rpm, Momen xoắn tối đa 173Nm/4000rpm.
Toyota Camry 2017 mới ra mắt tại Việt nam là thế hệ thứ 8 của dòng xe sedan trung cao cấp nổi tiếng thế giới của Toyota. Camry Tại thị trường Việt là mẫu lắp ráp trong nước sử dụng hộp số tự động 6 cấp động cơ với tiêu chuẩn khí thải Euro 4: 2.5L cho phiên bản Q, G (cho công suất cực đại 178Hp/6000 rpm, momen xoắn max 231Nm/4100 rpm, động cơ Dual VVT-i, DOHC, ACIS).
7.2 Hệ thống VANOS
Hiện nay công nghệ Vanos được trang bị trên các dòng xe của BMW như BMW M5, BMW 760 E66, BMW 325i E46, BMW series 3, BWM series 5, … dần dần các dòng xe BMW X3, BMW M3, BMW M4 cũng sẽ được áp dụng công nghệ này vào tương lai.
Thế hệ động cơ xăng động lực kép mới nhất của BMW sở hữu tính năng cung cấp năng lượng nhanh và độ nhạy chân ga tuyệt vời với các hiệu lệnh, thậm chí khi động cơ ở vòng tua thấp. Đồng thời, thế hệ động cơ này cũng hiệu quả hơn, ít phát thải và hiệu năng tốt hơn so với thế hệ trước. Thế hệ động cơ tiên tiến này kết hợp với công nghệ phun nhiên liệu mới nhất và hệ thống điều khiển trục cam biến thiên thông minh, bao gồm cả hệ thống Double-VANOS (mở sớm, đóng trễ), công nghệ tăng áp tiên tiến là bước đột phá trong chiến lược phát triển của BMW EfficientDynamics. Nhờ vào những công nghệ này nên động cơ BMW đặc biệt hiệu quả. Động cơ xăng động lực kép BMW 6 xi-lanh đã nhiều lần được vinh danh với giải thưởng Động cơ của năm, điều này góp phần củng cố danh tiếng của loại động cơ này với những đặc tính như chuyển giao năng lượng năng động, vận hành trơn tru và hiệu quả ấn tượng.
Những ý tưởng công nghệ tiên phong cho các thế hệ động cơ thuộc gọi công nghệ BMW EfficientDynamics đã được chứng minh và áp dụng trong hầu hết các động cơ xăng.
KẾT LU NẬ
Đề tài này đi sâu nghiên cứu vấn đề chính là: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phân phối khí thông minh Dual VVT-i của Toyota và VANOS của BMW; Ưu và nhược điểm của hệ thống Dual VVT-i, VANOS; Lịch sử cải tiến
Kết quả giúp động cơ: Tiết kiệm nhiên liệu; Thời điểm phân phối khí phù hợp giúp giảm ô nhiễm khí thải; Thay đổi thời điểm phối khí hợp lý giúp tăng công suất và moment xoắn động cơ
Những hạn chế chưa đạt được: Do thời gian có hạn nên đề tài chưa đi sâu nghiên cứu hết từng hệ thống của tất cả các hãng xe trên thị trường để so sánh với hệ thống Dual VVT-i vả VANOS. Tiểu luận chỉ nghiên cứu lý thuyết mà chưa có các thí nghiệm và mô hình thực tế nên chưa thấy rõ được các kết quả đạt được.
TÀI LIỆU THAM KH OẢ
1. Toyota Variable Valve Timing. Dual-VVT (toyota-club.net)
2. Toyota Variable Valve Timing. Evolution (1991-2020) (toyota-club.net)
3. VVT-i - Wikipedia
4. Tài liệu Thiết kế, chế tạo mô hình và bài giảng tích hợp cho động cơ phun xăng có hệ thống vvt i (xemtailieu.net)
5. VVT-i Vs. VANOS | Lexus IS Forum (my.is)
6. VANOS - Wikipedia
7. Cấu tạo hệ thống Vanos của ô tô BMW – Tailieuoto
8. Công nghệ VVT-i của Toyota là gì? Ưu nhược điểm ra sao? (danchoioto.vn)
9. Hệ thống cam biến thiên thông minh Vanos của BMW (donga.edu.vn)
10. BMW Vanos Noise Repair | Hỏi/Đáp Kỹ Thuật | Otosaigon
11. (VVT) Variable Valve Timing - How Does It Work - How Can It Fail (dannysengineportal.com)