2.5.1. Chức năng của hệ thống:
Hệ thống lăm thay đổi góc phđn phối khí sao cho phù hợp với điều kiện lăm việc của động cơ. Hệ thống sử dụng âp suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục cam nạp vă thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm phối khí tối ưu . Hệ thống năy có thể xoay trục cam một góc 400 tính theo góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho câc chế độ hoạt động của động cơ dựa văo câc tín hiệu nhận được từ câc cảm biến vă được điều khiển bằng ECU động cơ. Do đó hệ thống năy được đânh giâ rất cao vì nó cải thiện quâ trình nạp vă thải, tăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế vă giảm ô nhiễm môi trường.
* Cấu tạo:
Cấu tạo hệ thống gồm: Bộ điều khiển phối khí, van điều khiển phối khí, ECU động cơ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp vă cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam. Trong đó hai bộ phận quan trọng nhất của hệ thống lă van điều khiển phối khí (OCV) vă bộ điều khiển.
Hình 2-19 Sơ đồ điều khiển hệ thống xoay cam nạp.
Bộ phận chấp hănh của hệ thống bao gồm bộ điều khiển dùng để xoay trục cam nạp, âp suất dầu dùng lăm xoay bộ điều khiển, vă van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường đi của dầu.
2.5.2. Bộ điều khiển của hệ thống:
Bộ điều khiển lăm nhiệm vụ quay trục cam nạp theo sự điều khiển của ECU động cơ.
Bộ điều khiển bao gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam vă câc cânh quay được gắn cố định trín trục cam nạp bằng bulông vă chốt định vị. Trong cânh quay có câc đường dẫn dầu thông với trục cam để dẫn dầu văo câc khoang bín trong bộ điều khiển. Âp suất dầu được gửi từ phía lăm sớm hay phía lăm muộn trục cam nạp sẽ xoay
câc cânh gạt của bộ điều khiển hệ thống theo hướng tương ứng để thay đổi thời điểm phối khí của xupâp.
Hình 2-20 Cấu tạo bộ điều khiển.
Ngoăi ra trín cânh quay còn có lắp chốt hêm, cố định cânh quay với đĩa xích khi động cơ chưa lăm việc. Khi động cơ ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thâi muộn nhất để duy trì khả năng khởi động. Khi âp suất dầu không đến bộ điều khiển hệ thống ngay lập tức sau khi động cơ khởi động, chốt hêm sẽ hêm câc cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển hệ thống xoay cam nạp để trânh tiếng gõ.
2.5.3. Van điều khiển phối khí:
Van điều khiển phối khí lăm nhiệm vụ điều khiển đường dầu đến bộ điều khiển theo tín hiệu điều khiển của ECU.
Khi nhận tín hiệu từ ECU động cơ qua dắt nối điều khiển van điện từ đóng mở câc đường đến bộ điều khiển về phía mở sớm hay muộn tuỳ theo tín hiệu điều khiển phụ thuộc văo chế độ lăm việc của động cơ.
Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển quay trục cam nạp tương ứng với câc vị trí đặt âp suất dầu văo, để lăm sớm, lăm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí.
ECU động cơ tính toân thời điểm đóng mở xupâp tối ưu dưới câc điều kiện hoạt động khâc nhau theo tốc độ của động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga vă nhiệt độ nước lăm mât để điều khiển van phối khí trục cam. Hơn nữa, ECU dùng câc tín hiệu từ câc cảm biến vị trí trục cam vă cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toân thời điểm phối khí thực tế vă thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí
Khi nhận tín hiệu từ ECU động cơ qua dắt nối điều khiển van điện từ đóng mở câc đường đến bộ điều khiển về phía mở sớm hay muộn tuỳ theo tín hiệu điều khiển phụ thuộc văo chế độ lăm việc của động cơ.
10
911 11
1 2 3 4 5 6 7 8
Hình 2-21 Cấu tạo của van điều khiển phối khí (OCV).
1 - Vỏ van ; 2 - Lò xo ; 3 - Đường dầu về; 4 - Đường dầu đi;5 – Đường dầu về; 6 - Phớt chắn dầu; 7 - Cuộn dđy điện từ; 8 – Piston; 9 – Dắt cắm; 10 – Đến bộ điều khiển
(phía mở muộn); 11 – Đến bộ điều khiển (phía mở sớm).
2.5.4. Cảm biến vị trí trục cam:
Hình 2-22 Cảm biến vị trí trục cam.
1 - Cuộn dđy; 2 - Thđn cảm biến ; 3 - Lớp câch điện; 4 - Giắc cắm.
+ Nguyín lý lăm việc: Trín trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam lă đĩa tín hiệu G có câc 3 răng. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa câc vấu nhô ra trín trục cam vă cảm biến năy sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện âp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn văo cảm biến năy, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G năy được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xâc định điểm chết trín kì nĩn của mỗi xy lanh để đânh lửa vă phât hiện góc quay trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin năy để xâc định thời gian phun vă thời điểm đânh lửa.
Hình 2-23 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam. 1 - Rôto tín hiệu ; 2 - Cuộn dđy cảm biến vị trí trục cam.
2.5.5. Cảm biến vị trí trục khuỷu:
Hình 2-24 Cảm biến vị trí trục khuỷu.
1 - Cuộn dđy; 2 - Thđn cảm biến ; 3 - Lớp câch điện; 4 - Giắc cắm.
Đĩa tạo tín hiệu NE được lăm liền với puly trục khuỷu vă có 36 răng, thiếu 2 răng (thiếu 2 răng vì ứng với từng tín hiệu được tạo ra do sự chuyển động quay của một răng ta sẽ xâc định được 100 của góc quay trục khuỷu vă xâc định được góc đânh lửa sớm của động cơ). Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ lăm lăm thay đổi khe hở không khí giữa câc răng của đĩa vă cuộn nhận tín hiệu NE, điều đó tạo ra tín hiệu NE. ECU sẽ xâc định khoảng thời gian phun cơ bản vă góc đânh lửa sớm cơ bản dựa văo tín hiệu năy. Khi răng căng ra xa cực nam chđm thì khe hở không khí căng lớn, nín từ trở cao, do đó từ trường yếu đi. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nín từ trường mạnh, tức lă có nhiều đường sức từ cắt, trong cuộn dđy sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó căng nhiều, thì dòng điện phât sinh căng lớn. Tín hiệu sinh ra
thay đổi theo vị trí của răng, vă nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mă ECU nhận biết vị trí trục khuỷu vă tốc động cơ.
Loại tín hiệu NE năy có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ vă góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xâc định được điểm chết
Hình 2-25 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu. 1 - Rôto tín hiệu; 2 - Cuộn dđy cảm biến vị trí trục cam.
2.5.6. Nguyín lý hoạt động của hệ thống xoay trục cam nạp:
* Nguyín lý điều khiển điện tử:
Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến lưu lượng khí nạp Cảm biến vị trí trục khuỷu
Bộ điều khiển xoay cam Van điều khiển phối khí
Thời điểm phối khí thực tế Hiệu chỉnh Thời điểm phối khí cần chỉnh
Phản hồi ECU động cơ
Hình 2-26 Sơ đồ điều khiển điện tử.
ECU của động cơ tính toân thời điểm phối khí tối ưu nhất dựa trín câc tín hiệu từ câc cảm biến, sau đó so sânh với thời điểm phối khí thực tế (nhận biết được từ tín hiệu cảm biến DVVT) vă điều khiển van dầu lăm xoay trục cam đi một góc cần điều chỉnh. Cảm biến vị trí trục khuỷu vă cảm biến vị trí trục cam lăm nhiệm vụ nhận biết thời điểm phối khí thực tế của động cơ nhờ ECU động cơ. Ngoăi ra cảm biến vị trí trục khuỷu còn nhận biết tốc độ của động cơ. Cảm biến vị trí bướm ga vă cảm biến vị trí lưu lượng khí nạp cho biết tải của động cơ đang hoạt động, câc tín hiệu nhận được từ cảm biến được đưa về ECU động cơ để xử lý. Bộ xử lý ECU của động cơ nhận câc tín hiệu của câc cảm biến vă xử lý để đưa câc tín hiệu ra bộ điều khiển để điều khiển van phối khí đóng mở phù hợp với chế độ lăm việc của động cơ.
* Nguyín lý lăm việc của bộ điều khiển ở chế độ xupâp mở muộn nhất:
Bộ điều khiển ở chế độ mở muộn nhất ứng với câc trường hợp động cơ ở câc chế độ khi khởi động, động cơ dừng, động cơ chạy ở chế độ không tải vă động cơ chạy ở chế độ nhiệt độ thấp. Câc chế độ năy yíu cầu yíu cầu hỗn hợp phải đậm để động cơ
dễ khởi động, chạy không tải ổn định hơn… Đồng thời ở câc chế độ năy bướm ga thường mở nhỏ nín độ chđn không trước xupâp nạp thấp. Do đó độ chính âp giữa âp suất trước vă sau xupâp nạp nhỏ vì vậy khí nạp mới khó đi văo xilanh. Hệ số khí sót trong xilanh ở câc chế độ năy lớn vă có xu thuế quay lại đường nạp. Để giảm lượng khí sót năy cần phải mở trể xupâp nạp. Khi âp suất khí sót đủ nhỏ thì độ chính âp giữa âp suất trước vă sau xupâp nạp đủ lớn, lúc năy việc mở xupâp nạp lă phù hợp nhất để khí nạp được nạp đầy văo trong xilanh. Lúc năy van điều khiển được chỉnh ở vị trí xoay trễ bằng tần số tín hiệu trễ từ bộ điều khiển điện tử ECU, âp suất dầu tương ứng được ĩp văo buồng cânh gạt phía mở trễ để lăm quay trục cam theo hướng điều chỉnh trễ. Bộ điều khiển giữ ở chế độ muộn nhất nhờ chốt hêm ở trín cânh quay lắp chặt với trục cam. Trong truờng hợp năy đường dầu về phía muộn sẽ thông với cate lăm âp suất giảm, đường dầu về phía sớm được bơm dầu văo. Do đó bộ điều khiển giữ ở chế độ mở muộn nhất.
Tóm lại ở câc chế độ năy thời điểm phối khí của trục cam nạp cần trễ lại vă độ trùng lặp phối khí giảm đi để lăm giảm hệ số nạp vă lượng khí sót chạy lại đường nạp, trong trường hợp năy ta chỉ cần phun văo đường nạp lượng nhiín liệu ít nhưng vẫn đảm bảo được hỗn hợp đậm. Vì vậy lăm cho động cơ hoạt động ở câc chế độ năy ổn định hơn, cải thiện được tính kinh tế nhiín liệu khi khởi động.
16 15 15 14 13 12 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 Hình 2-27 Trạng thâi bộ điều khiển ở chế độ muộn nhất.
1 - Vỏ van ; 2 - Lò xo ; 3 - Đường dầu về; 4 - Đường dầu đi;5 – Đường dầu về;6 - Phớt chắn dầu; 7 - Cuộn dđy điện từ; 8 – Piston; 9 – Dắt cắm; 10, 11- Đến bộ điều khiển; 12 – Trục cam; 13 – Vỏ bộ điều khiển; 14 – Chốt hêm; 15 – Bulông; 16 – Phớt
* Nguyín lý lăm việc của bộ điều khiển ở chế độ giữ:
Khi tăng tốc độ vă tải thì ECU động cơ điều khiển van cung cấp dầu văo bộ điều khiển quay trục cam về phía xupâp nạp mở sớm dần lín phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ. Lúc năy góc trùng điệp tăng lín để tăng lượng hồi lưu khí xả vă để giảm nồng độ khí thải độc hại vă cải thiện tính kinh tế nhiín liệu, đồng thời xupâp nạp cũng đóng sớm hơn để trânh cho hỗn hợp khí vă nhiín liệu quay lại đường nạp để tăng hệ số nạp.
Khi tăng tốc, tải đến mức năo đó thì yíu cầu hỗn hợp nhạt dần để đảm bảo tính kinh tế nhiín liệu. Do đó, ECU động cơ điều khiển van cung cấp dầu cho bộ điều khiển phối khí quay trục cam đúng thời điểm tính toân của ECU. Lúc năy van điều khiển dịch sang trâi vă dầu đi văo đường mở muộn với âp suất cao đẩy chốt hêm thắng lực lò xo vă mở khoâ chốt hêm. Mặt khâc, dầu đi văo khoang mở sớm đẩy cânh quay lắp chặt với trục cam ngược chiều kim đồng hồ lăm xupâp nạp mở sớm lín. Đồng thời, dầu trong đường dầu thông với khoang mở muộn về cate. Đến một thời điểm năo đó cam nạp quay đúng bằng góc mă ECU tính toân với chế độ lăm việc của động cơ ở thời điểm đó nhờ tín hiệu phản hồi từ cảm biến trục khuỷu. Lúc năy ECU động cơ điều khiển van phđn phối khí đóng câc đường dầu thông với cate vă không cho dầu đi văo bộ điều khiển của hệ thống. Khi đó bộ điều khiển ở trạng thâi giữ. Nếu có sự thay đổi tải hay tốc độ động cơ thì ECU sẽ điều khiển lại trạng thâi giữ cho phù hợp với chế độ lăm việc của động cơ.
87 7 6 5 4 3 2 1 11 10 9 12 13 14 15 16
Hình 2-28 Sơ đồ bộ điều khiển ở trạng thâi giữ.
1 - Vỏ van ; 2 - Lò xo ; 3 - Đường dầu về; 4 - Đường dầu đi;5 – Đường dầu về;6 - Phớt chắn dầu; 7 - Cuộn dđy điện từ; 8 – Piston; 9 – Dắt cắm; 10, 11- Đến bộ điều
* Nguyín lý lăm việc của bộ điều khiển ở chế xupâp nạp mở sớm nhất:
Trường hợp ứng với động cơ hoạt động ở tốc độ thấp đến trung bình vă tải nặng. Động cơ thường xuyín hoạt động ở dêi tốc độ năy. Khi tăng tải độ mở của bướm ga lớn lăm cho sức cản dòng khí giảm nín độ giảm âp trín đường nạp nhỏ lăm cho âp suất trước xupâp nạp cao. Do vậy thời điểm phối khí phải sớm lín vă sớm nhất ở trường hợp 100% tải để tận dụng dòng khí nạp đi văo xilanh khi âp suất trong xilanh nhỏ hơn âp suất trước xupâp nạp. Hơn nữa xupâp nạp mở sớm để tăng lượng hồi lưu khí xả nội bộ để giảm tổn thất khí động do đó cải thiện tính kinh tế nhiín liệu vă giảm nồng độ khí thải độc hại. Ngoăi ra, cùng lúc đó xupâp nạp cũng đóng sớm hơn để giảm hiện tượng hỗn hợp khí quay ngược lại đường nạp.
Để điều khiển ECU động cơ nhận tín hiệu từ câc cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục cam để nhận biết chế độ lăm việc của động cơ. Lúc năy ECU điều khiển van phối khí dịch sang trâi, âp suất dầu tương ứng được cấp văo buồng cânh gạt phía mở sớm để đẩy cânh quay về phía mở sớm đồng thời mở thông với cate ở đường dầu về phía muộn. Do đó cânh quay quay đến vị trí xupâp mở sớm nhất .
87 7 6 5 4 3 2 1 10 11 12 13 14 15 16 9
Hình 2-29 Sơ đồ bộ điều khiến ở chế độ mở sớm.
1 - Vỏ van ; 2 - Lò xo ; 3 - Đường dầu về; 4 - Đường dầu đi;5 – Đường dầu về;6 - Phớt chắn dầu; 7 - Cuộn dđy điện từ; 8 – Piston; 9 – Dắt cắm; 10, 11- Đến bộ điều khiển; 12 – Trục cam; 13 – Vỏ bộ điều khiển; 14, 15 – Bulông; 16 – Phớt chắn dầu.