1.4 Tổng quan về điều khiển xupap
1.4.5.3 Hệ thống Valvetronic trên xe BMW
Hệ thống Valvetronic đƣợc sản xuất tại Hams Hall, một nhà máy của BMW gần Coventry, Anh. Valvetronic lần đầu xuất hiện trên mẫu xe BMW năm 2001 và hiện nay đƣợc sử dụng rộng rãi trên các mẫu BMW Series 3, nó thay đổi liên tục thời điểm điều chỉnh của cả hai cam nạp và cam thải. Ngoài ra, hệ thống valvetronic còn điều khiển thay đổi độ nâng của xupap trên cam nạp nhờ sử dụng cần điều chỉnh vị trí giữa trục cam và xupap nạp.Thêm vào trục truyền lệch tâm để thay đổi khoảng cách của cần điều khiển từ trục cam với vị trí lệch tâm đã xác định bởi làm quay mô-tơ điện.
Hình 1.5: Hệ thống Valvetronic của BMW.
Hệ thống Valvetronic thay thế luôn nhiệm vụ của bƣớm ga bằng cách thay đổi độ nâng của xupap nạp. Động cơ sử dụng hệ thống Valvetronic không yêu cầu điều chỉnh thời điểm của dây đai hoặc dây xích. Hệ thống Valvetronic đƣợc điều khiển lập trình bằng một ECU riêng biệt.
Độ nâng của xupap nạp có thể thay đổi từ 0.25 mm đến 9.7 mm, với mô-tơ điện điều chỉnh trục lệch tâm trong 0.3 giây. Động cơ Valvetronic sử dụng kết hợp giữa bộ phận cơ khí và điện tử để điều khiển lƣợng khí nạp vào xy lanh, chính vì thế động cơ khơng cịn bƣớm ga.
Khi ngƣời lái nhấn hoặc buông chân ga, động tác này đƣợc chuyển sang tín hiệu điện. Tín hiệu điện đƣợc máy tính gửi ngay đến mơ-tơ, tuỳ theo việc tăng hay giảm tốc mà mô-tơ sẽ dịch chuyển để thay độ mở của xupap. Khi ga thấp mô-tơ sẽ tác động tới xupap qua cơ cấu tay đòn và bánh răng để độ mở xupap nhỏ, lƣợng hồ khí vào trong xy lanh ít. Ngƣợc lại, khi ga cao mô-tơ sẽ điều khiển độ mở xupap lớn để lƣợng hồ khí vào xy lanh nhiều hơn.
Hình 1.6: Cấu tạo hệ thống Valvetronic.
Do lƣợng hịa khí vào buồng đốt động cơ ln đƣợc điều chỉnh tùy theo yêu cầu về công suất và mơ-men xoắn nên Valvetronic có khả năng tiết kiệm nhiên liệu 10% so với các động cơ có cùng dung tích xy lanh, động cơ êm và phản ứng nhanh hơn khi tăng/giảm tốc, giảm lƣợng khí thải độc hại do hịa khí đƣợc đốt cháy triệt để.
Valvetronic đặc biệt hiệu quả với các động cơ có vịng tua thấp nhƣng khơng phát huy đƣợc tác dụng khi số vòng tua cao hơn 6000 vòng/phút, do ở tốc độ cao cần phải có lị xo xupap cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt. Nhƣng lò xo cứng lại gây tổn hao năng lƣợng, chính vì vậy các mẫu xe có tính năng vận hành cao nhƣ BMW M khơng sử dụng Valvetronic.