Báo cáo Thí nghiệm Hệ thống Camshaft Phasing | Môn Công nghệ ô tô - Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Nha Trang

lOMoAR cPSD| 58794847 Mục lục
Phần 1: Lí do sử dụng công nghệ......................................................................2
1.1 Hệ thống Dual VVT-i…………………………………………………….2
1.2 Hệ thống VANOS………………………………………………………...3
Phần 2: Cấu tạo...................................................................................................5
2.1 Hệ thống Dual VVT-i................................................................................. 5
2.1.1 Mô tả tổng thể hệ thống Dual VVT-i ..................................................5
2.1.2 Cấu tạo hệ thống Dual VVT-i...............................................................7
2.1.2.1 Bộ iều khiển Dual VVT-i............................................................. 7
2.1.2.2 Van iều khiển dầu phối khí trục cam............................................8
2.2 Hệ thống VANOS …………………………………………………….....9
Phần 3: Nguyên lí hoạt ộng........................................................................... 12
3.1 Hệ thống Dual VTT-i…………………………………………….……..12
3.1.1 Sơ ồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-i...............................................12
3.1.2 Nguyên lí hoạt ộng Dual VVT-i....................................................... 13
3.1.2.1 Phương pháp thay ổi thời iểm phối khí.................................... 13
3.1.3.2 Điều khiển thời iểm phối khí......................................................16
3.2 Hệ thống VANOS……………………………………….………............19
Phần 4: Ưu và nhược
iểm của hệ thống.......................................................20
4.1 Bảng so sánh……………….……………………………………………20
4.2 Sơ lượt về hệ thống Dual VVT-iE của Lexus...........................................22
Phần 5: Lịch sử cải tiến....................................................................................23
5.1 Hệ thống Dual VVT-i……………………………………………...……23
5.1.1 Quá trình cải tiến VVT thành Dual VVT-i.........................................23
5.1.2 Quá trình cải tiến Dual VVT-i thành các hệ thống khác....................27
5.2 Hệ thông VANOS ……………………………………………………...32
Phần 6: Ảnh hưởng của hệ thống ến các kỹ thuật sử dụng trên ộng cơ.33
6.1 Hệ thống Dual VVT-i…………………………………………………...33
6.2 Hệ thống VANOS ……………………………………………………...33
Phần 7: Tình hình sử dụng hiện tại và tương lai ở Việt Nam và thế giới.. 34
7.1 Hệ thống Dual VVT-i………………………………………...…………34
7.2 Hệ thống VANOS…………………………………………………….…35
KẾT LUÂN....................................................................................................... 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 37 lOMoAR cPSD| 58794847
Phần 1: Lí do sử dụng công nghệ
1.1 Hệ thống Dual VVT-i
Do động cơ trên ô tô hoạt động luôn thay đổi tốc độ mà mỗi tốc độ lại tương
ứng với các thông số thời điểm, độ nâng và thời gian mở của các xupap rất khác
nhau. Đối với động cơ cổ điển thì pha phân phối khí thực tế được chọn tối ưu ở
một số vòng quay nào đó phụ thuộc vào iều kiên sử dụng ộng cơ và ộ nâng của
xupap là không thay ổi ược. Nếu ặt iều kiện hoạt ộng tối ưu của các xupap ở tốc
ộ thấp thì quá trình ốt nhiên liệu lại không hiệu quả khi ộng cơ hoạt ộng ở tốc ộ
cao, khiến công suất chung của ộng cơ bị giới hạn. Ngược lại, nếu ặt iều kiện tối
ưu ở tốc ộ cao thì ộng cơ lại hoạt ộng không tốt ở tốc ộ thấp. Từ những hạn chế
ó nên hệ thống phân phối khí hiện ại ra ời với ý tưởng là tìm cách tác ộng ể thời
iểm mở xupap, ộ mở, khoảng thời gian mở và ộ nâng xupap biến thiên theo từng
tốc ộ ộng cơ khác nhau sao cho chúng mở úng lúc, khoảng mở và thời gian mở
ủ ể nạp ầy hòa khí vào buồng ốt và xả sạch khí cháy ra ngoài. Dựa vào nguyên
tắc ó nhưng mỗi hãng có những cơ cấu thay ổi pha phân phối khí và ộ nâng
xupap mang tên công nghệ khác nhau và cải tiến qua từng giai oạn.
Toyota phát minh ra hệ thống Dual VVT-i có thể thay ổi ược pha phân phối
khí liên tục tùy thuộc vào tốc ộ ộng cơ khác nhau do ECU ộng cơ iều khiển, hệ
thống sẽ làm trễ, sớm hay giữ nguyên thời iểm phối khí so với thời iểm chuẩn
tùy thuộc vào các thông số và chế ộ hoạt ộng của ộng cơ.
Dual VVT-i là biến thể của hệ thống Dual VVT-i. Nếu Dual VVT-i chỉ iều
phối van nạp óng mở úng thời iểm thì hệ thống Dula Dual VVT-i sẽ iều phối óng
mở cả van nạp và xả úng thời iểm. Với sự cải tiến này hệ thống sẽ giúp cho sự
cải thiện về tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất ộng cơ và ặc biệt là giảm ô nhiễm
khí thải ra môi trường áng kể so với Dual VVT-i. Đó cũng chính là lý do sử dụng
công nghệ Dual VTT-i trên ộng cơ của Toyota. 1.2 Hệ thống VANOS
Cơ cấu VANOS dùng cho cả hai trục cam nạp và thải ược gọi là DOPPER
VANOS. Bánh xích ể dẫn ộng từ trục khuỷu ược nối với trục then hoa, dưới tác
dụng của áp suất dầu lấy từ hệ thống bôi trơn và có bơm cao áp ể nâng lên áp
suất 100 bar, trục then hoa có chuyển ộng dọc trục. Bánh răng nghiêng cuả trục
then hoa ăn khớp trong với bánh răng nghiêng dẫn ộng trục cam. Khi trục then lOMoAR cPSD| 58794847
hoa dịch chuyển dọc trục thì trục cam sẽ xoay tương ối một góc 600 tính theo
góc quay trục khuỷu so với bánh xích dẫn ộng trục cam lắp trục khuỷu. Động cơ
BMW có cam nạp dịch chuyển 600 v cam xả dịch chuyển 450 (tính theo góc
quay trục khuỷu). Do trục cam dẫn ộng từ trục khuỷu qua bánh xích nên ở BMW
cả hai trục cam ều xoay tương ối ở vị trí ban ầu theo hướng mở muộn. VANOS
kết hợp giữa thiết bị iều khiển cơ khi và hệ thống iều khiển bằng thuỷ lực ể iều
khiển các trục cam và ược quản lý bởi (DME) hệ thống iều khiển ộng cơ của xe.
Hệ thống VANOS làm việc dựa trên nguyên tắc là iều khiển các cơ cấu của
hệ thống, mà việc iều chỉnh ó có thể làm thay ổi vị trí tương ối của trục cam nạp
ối với trục khuỷu. Double_VANOS làm tăng khả năng iều chỉnh những trục cam
iều khiển xupap nạp và những trục cam iều khiển xupap xả của ộng cơ. VANOS
làm cho việc iều khiển trên trục cam nạp hoat ộng áp ứng ược mọi tốc ộ của ộng
cơ và mọi vị trí bàn ạp (chân ạp ga) của bộ tăng tốc khi thay ổi. Khi giảm thấp
tốc ộ của ộng cơ xuống tới tốc ộ quay thấp nhất ổn ịnh (ứng với vạch thấp nhất
của ồng hồ o tốc ộ ộng cơ), VANOS ang cao chất lượng hoạt ộng của ộng cơ ở
tốc ộ thấp và rất ổn ịnh. Ở những tốc ộ vừa (trung bình) của ộng cơ, những xupap
nạp hầu như là ược iều khiển ể mở sớm hơn, iều ó sẽ làm tăng tốc ộ quay làm
tăng khả năng hút khí vào bên trong xylanh, giúp cho việc lưu thông không khí
bên trong xylanh ược cải thiện áng kể. Do ó làm giảm lượng nhiên liệu bị tiêu
hao và làm giảm lượng nhiên liệu bị thoát ra theo cùng khí thải. Cuối cùng ở
những tốc ộ ộng cơ cao các xupap nạp lại ược iều khiển mở muộn hơn so với
trường hợp trung tốc (góc nạp sớm nhỏ hơn), Khi ó có thể khai thác hết công
xuất của ộng cơ VANOS làm tăng áng kể công xuất và mô men xoắn của ộng cơ,
và iều chỉnh việc cung cấp lượng hoà khí cho ộng cơ ở mức ộ tối ưu, và tiết kiệm nhiên liệu.
Hệ thống iều chỉnh kiểu VANOS giúp cho việc iều khiển hệ thống phân
phốikhí ở chế ộ tối ưu nhất. Hệ thống này iều chỉnh cả trục cam nạp và trục cam
xả, iều chỉnh ược thời iểm óng, mở các xupap nạp và xupap xả theo từng chế ộ
yêu cầu của ộng cơ. Nhờ việc iều chỉnh hợp lý cơ cấu xupap nạp và xupap xả do
ó ể tiết kiệm ược lượng nhiên liệu khi ộng cơ hoạt ộng ở các chế ộ khác nhau và
lượng nhiên liệu thất thoát ra ngoài theo khí thải trong quá trình xả của ộng cơ
kết quả là ã giảm ược chi phí nhiên liệu khi vận hành ộng cơ. Làm tăng công suất
ịnh mức của ộng cơ do ó hiệu quả kinh tế khi sử dụng ộng cơ tăng. lOMoAR cPSD| 58794847 Phần 2: Cấu tạo
2.1 Hệ thống Dual VVT-i
2.1.1 Mô tả tổng thể hệ thống Dual VVT-i
Hệ thống Dual VVT-i trên ộng cơ
Hệ thống Dual VVT-i ược thiết kế ể iều khiển trục cam nạp và xả trong phạm
vi tương ứng là 50 ộ và 40 ộ (của góc trục khuỷu) ể cung cấp thời iểm phối khí
tối ưu phù hợp với tình trạng ộng cơ. Điều này giúp cải thiện mô men xoắn ở tất
cả các dải tốc ộ cũng như tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải.
Tổng thể một hệ thống Dual VVT-i gồm: •
Bộ iều khiển Dual VVT-i nằm ở ầu trục cam tạo ra một sự khác biệt một
lượng thời gian giữa trục cam và trục khuỷu bởi một thiết bị truyền ộng thủy lực. •
Van iều khiển dầu phối khí trục cam (OCV) iều khiển áp suất dầu tới bộ iều
khiển Dual VVT-i theo lệnh ECU. •
Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit tính thời iểm mở van tối ưu dựa trên iều kiện vận hành ộng cơ. •
Bơm và ường dẫn dầu, các xupap, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu
lượng khí nạp, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt ộ nước làm mát, cảm
biến vị trí trục cam, tín hiệu tốc ộ xe lOMoAR cPSD| 58794847
Sơ ồ tổng thể hệ thống Dual VVT-i
Intake Camshaft Timing Oil Control Valve (Van
iều khiển dầu phối khí trục cam nạp); Exhaust
Camshaft Timing Oil Control Valve (Van iều khiển dầu phối khí trục cam xả); Intake Camshaft
Position Sensor (Cảm biến vị trí trục cam nạp); Exhaust Camshaft Position Sensor (Cảm biến vị trí
trục cam xả); Crankshaft Position Sensor (Cảm biến vị trí trục khuỷu); Engine Coolant Temperature
Sensor (Cảm biến nhiệt ộ nước làm mát ộng cơ); Mass Air Flow; Meter (Cảm biến lưu lượng khí
nạp); Throttle Position Sensor (Cảm biến vị trí bướm ga)
2.1.2 Cấu tạo hệ thống Dual VVT-i
Bộ chấp hành của hệ thống Dual VVT-i bao gồm bộ iều khiển Dual
VVT-i dùng ể xoay trục cam nạp và xả, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ
iều khiển Dual VVT-i và van iều khiển dầu phối khí trục cam ể iều khiển ường i của dầu.
2.1.2.1 Bộ iều khiển Dual VVT-i
Mỗi bộ iều khiển Dual VVT-i bao gồm một vỏ ược dẫn ộng bởi xích cam và
các cánh gạt ược cố ịnh trên trục cam nạp và xả.
Cả hai bên nạp và xả ều có cánh gạt bốn cánh.
Áp suất dầu i từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp và xả sẽ xoay các
cánh gạt của bộ iều khiển Dual VVT-i ể thay ổi liên tục thời iểm phối khí của trục cam nạp và xả.
Khi ộng cơ dừng, chốt khóa sẽ khóa trục cam nạp ở ầu muộn nhất và trục
cam xả ở ầu sớm nhất, ể ảm bảo rằng ộng cơ khởi ộng úng cách. lOMoAR cPSD| 58794847
Một lò xo trợ lực phía trước ược cung cấp trên bộ iều khiển Dual VVT-i phía
ống xả. Lò xo này tác dụng mô men xoắn theo hướng trước khi ộng cơ dừng, do
ó ảm bảo sự ăn khớp của chốt khóa.
Khi áp suất dầu không ến bộ iều khiển Dual VVT-i ngay lập tức sau khi ộng
cơ khởi ộng, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt ộng của bộ iều khiển Dual VVT-i ể tránh tiếng gõ.
➢ Bộ iều khiển Dual VVT-i bên nạp
Cấu tạo bộ iều khiển Dual VVT-i bên nạp Housing (Thân bộ
iều khiển); Vane (Fixed on Intake Camshaft) (Cánh gạt cố ịnh với trục cam nạp);
Lock Pin (Chốt hãm); Sprocket (Đĩa xích); Intake Camshaft (Trục cam nạp); At a Stop (Trạng thái
hãm); In Operation (Khi hoạt
ộng); Oil Pressure (Áp suất dầu)
➢ Bộ iều khiển Dual VVT-i bên xả
Cấu tạo bộ iều khiển Dual VVT-i bên xả
Advance Assist Spring (Lò xo trợ lực); Vane (Fixed on Exhaust Camshaft) (Cánh gạt cố ịnh với trục
cam xả); Exhaust Camshaf (Trục cam xả) lOMoAR cPSD| 58794847
2.1.2.2 Van iều khiển dầu phối khí trục cam
Cấu tạo Van iều khiển dầu phối khí trục cam
To Dual VVT-iController (Advanced Side)* (Phía sớm); Spring (Lò xo); Drain (Xả); Spool Valve (Van
trượt); To Dual VVT-i Controller (Retarded Side)* (Phía muộn); *: Trên van iều khiển dầu phía xả,
làm sớm và làm muộn ược ảo ngược 2.2 Hệ thống VANOS
Hệ thống iện iều khiển: Modul iều khiển ộng cơ chịu trách nhiệm kích hoạt
các van solenoid VANOS dựa vào biểu ồ chương trình lưu trong DME thông qua các tín hiệu ầu vào: • Tốc ộ ộng cơ • Tải ộng cơ
• Nhiệt ộ nước làm mát • Vị trí trục cam • Nhiệt dộ dầu
Tùy thuộc vào loại hệ thống VANOS mà sử dụng solenoid loại on/off hay
iều ộ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) Cấu tạo solenoid Loại Loại Điều chỉnh vô Solenoid ộng cơ VANOS cấp M50TU Single Không 1 Solenoid on/off M52 Single Không 1 Solenoid on/off M52TU Double Có 2 Solenoid pwm lOMoAR cPSD| 58794847 M54 Double Có 2 Solenoid pwm N52 Double Có 2 Solenoid pwm S50 Single Có 2 Solenoid pwm S50 Double Có 4 Solenoid pwm S52 Single Không 1 Solenoid on/off S54 Double Có 4 Solenoid pwm M62TU Single Có 2 Solenoid pwm N62 Double Có 4 Solenoid pwm S62 Double Có 8 Solenoid pwm+1 pwm Solenoid iều áp S85 Double Có 4 Solenoid pwm+1 pwm Solenoid iều áp N73 Double Có 4 Solenoid pwm
Hệ thống iều khiển thủy lực: gồm bơm dầu ể tạo áp lực tác dụng lên pittông
van solenoid iều khiển trực tiếp dòng dầu tác ộng vào bộ chấp hành cơ khí của
hệ thống VANOS ể từ ó thay ổi vị trí trục cam.
Hệ thống iều khiển cơ khí:
Bánh răng nghiêng của ĩa xích và trục then hoa lOMoAR cPSD| 58794847
Các chi tiết hệ thống iều khiển cơ khí
Gồm ĩa xích ược dẫn ộng bởi trục khuỷu ộng cơ. Đĩa xích không gắn cứng
với trục cam mà ược liên kết với trục cam thông qua then hoa. Bánh răng nghiêng
trên ĩa xích ăn khớp trong với bánh răng nghiêng của trục then hoa. Trục cam lại
ược liên kết với trục then hoa bằng bánh răng ăn khớp trong nhưng là răng thẳng.
Trục then hoa có thể di chuyển dọc trục dưới tác dụng của áp suất thủy lực ể làm
thay ổi vị trí tương ối của trục cam với ĩa xích. Góc ộ thay ổi phụ thuộc vào
hướng nghiêng ban ầu của trục then hoa và bánh răng ĩa xích. Bộ chấp hành cơ
khí của tất cả các hệ thống VANOS hoạt ộng dưới một nguyên lý giống nhau.
Phần 3: Nguyên lí hoạt ộng
3.1 Hệ thống Dual VTT-i
3.1.1 Sơ ồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-i
Trong quá trình hoạt ộng, các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và
lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính ưa về ECU ể tính toán thông số
phối khí theo yêu cầu chủ ộng. Các cảm biến nhiệt ộ nước làm mát ộng cơ cung
cấp dữ liệu hiệu chỉnh, còn các cảm biến vị trí trục cam và vị trí trục khuỷu thì
cung cấp các thông tin về tình trạng phối khí thực tế. Trên cơ sở các yếu tố chủ
ộng, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tổng hợp ược lệnh phối khí tối ưu cho buồng
ốt. Lệnh này ược tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết ịnh góc óng mở của các xupap.
Áp lực dầu sẽ tác ộng thay ổi vị trí bộ iều khiển phối khí, mở các xupap vào
thời iểm thích hợp. Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với thời iểm mở
xupap không ổi, Dual VVT-i ã iều chỉnh vô cấp hoạt ộng của các góc phối phí xupap. lOMoAR cPSD| 58794847
Ngoài ra, còn một cảm biến o nồng ộ oxy ặt ở ống góp xả cho biết tỷ lệ phần
trăm nhiên liệu ược ốt cháy. Thông tin từ ây ược gửi về ECU và cũng ược phối
hợp xử lý khi hiệu chỉnh chế ộ nạp và xả tối ưu nhằm tiết kiệm xăng và bảo vệ môi trường.
Sơ ồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-i
Vehicle Speed Signal (Tín hiệu tốc ộ xe); Target Valve Timing (Thời iểm phối khí mục tiêu);
Correction (Hiệu chỉnh); Actual Valve Timing (Thời iểm phối khí thực tế); Duty Cycle Control (Điều
khiển hệ số hiệu dụng); Camshaft Timing Oil Control Val (Van
iều khiển dầu phối khí
3.1.2 Nguyên lí hoạt ộng Dual VVT-i
Bộ iều khiển Dual VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà ặt
áp suất dầu vào, ể làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời iểm phối khí. ECU ộng
cơ tính toán thời iểm óng mở van tối ưu dưới các iều kiện hoạt ộng khác nhau
theo tốc ộ ộng cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt ộ nước làm mát ể
iều khiển van iều khiển dầu phối khí trục cam. Hơn nữa ECU dùng các tín hiệu
từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu ể tính toán thời iểm phối
khí thực tế và thực hiện iều khiển phản hồi ể ạt ược thời iểm phối khí chuẩn.
Van iều khiển dầu phối khí trục cam hoạt ộng theo sự iều khiển (tỷ lệ hiệu
dụng, iều xung PWM) từ ECU ộng cơ ể iều khiển vị trí của van ống vàphân phối
áp suất dầu cấp ến bộ iều khiển Dual VVT-i ể làm sớm hay làm muộn góc mở
xupap nạp. Khi ộng cơ ngừng hoạt ộng, thời iểm phối khí xupap nạp ược giữ ở
góc muộn tối a. Van iều phối kiểm soát iều khiển áp suất dầu ến bộ iều khiển
Dual VVT-i tương ứng với ộ lớn dòng iện từ ECU ộng cơ.
3.1.2.1 Phương pháp thay ổi thời iểm phối khí
Hệ thống ược thiết kế ể iều khiển thời iểm phối khí bằng cách xoay trục cam
tính theo góc quay của trục khuỷu ể ạt ược thời iểm phối khí tối ưu cho các iều
kiện hoạt ộng của ộng cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến. lOMoAR cPSD| 58794847
Sơ ồ iều khiển van biến thiên liên tục
Retard (Làm muộn thời iểm phối khí); Advance (Làm sớm thời iểm phối khí)
➢ Làm sớm thời iểm phối khí
Khi van iều khiển dầu phối khí trục cam ược ặt ở vị trí như trên hình vẽ, bộ
ECU ộng cơ iều khiển áp suất dầu tác ộng lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời
iểm phối khí ể quay trục cam về chiều làm sớm thời iểm phối khí.
Tín hiệu iều khiển từ ECU ến van iều khiển dầu phối khí trục cam (PWM) * Bên nạp
Làm sớm thời iểm phối khí bên nạp Rotation Direction (Hướng quay) lOMoAR cPSD| 58794847 * Bên xả
Làm sớm thời iểm phối khí bên nạp
➢ Làm muộn thời iểm phối khí
Khi ECU ặt van iều khiển thời iểm phối khí trục cam ở vị trí như trong hình
vẽ, áp suất dầu tác ộng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời iểm phối khí ể
làm quay trục cam theo chiều quay làm muộn thời iểm phối khí.
Tín hiệu iều khiển từ ECU ến van iều khiển dầu phối khí trục cam (PWM) * Bên nạp
Làm muộn thời iểm phối khí bên nạp lOMoAR cPSD| 58794847 * Bên xả
Làm muộn thời iểm phối khí bên xả ➢ Giữ ổn ịnh
ECU ộng cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành. Sau khi
ặt thời iểm phối khí chuẩn van iều khiển dầu phối khí trục cam duy trì ường dầu
óng ể giữ thời iểm phối khí hiện tại. Điều này iều chỉnh thời gian van ở vị trí mục
tiêu mong muốn và ngăn không cho dầu ộng cơ cạn kiệt khi không cần thiết.
Tín hiệu iều khiển từ ECU ến van iều khiển dầu phối khí trục cam (PWM)
3.1.3.2 Điều khiển thời iểm phối khí
Trên các ộng cơ hiện ại có trang bị hệ thống phân phối khí thông minh Dual
VVT-i thì pha phân phối khí có thể iều chỉnh trong phạm vi nhất ịnh sao cho ộng
cơ hoạt ộng hiệu quả ở mọi chế ộ.
Đồ thị hoạt ộng của ộng cơ có Dual VVT-i
Ở chế ộ chạy không tải (Range 1) công sinh ra chỉ cần ể thắng các lực ma sát
nên tốc ộ ộng cơ thấp và khi có sự tăng tải bất ngờ thì ộng cơ dễ bị chết máy. Chế
ộ này yêu cầu tỉ lệ hòa khí nạp vào xylanh ộng cơ ậm hơn và việc thải sạch khí
thải ể hệ số khí sót thấp dẫn tới môi chất công tác ược tốt hơn. Lúc này cần pha lOMoAR cPSD| 58794847
phân phối khí trễ hơn tức iều chỉnh góc trùng iệp nhỏ lại ể khí cháy ược thải sạch
ra ngoài, giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp.
Điều này làm ổn ịnh chế ộ không tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu.
Chế ộ chạy không tải
Khi ở chế ộ tải nhẹ (Range 2) nghĩa là áp suất trên ống góp hút rất thấp nên
có xu hướng hút khí xả trên ống góp xả lại nên thời iểm phối khí của trục cam
nạp cũng cần ược làm trễ lại và ộ trùng iệp xupap giảm i. Điều này làm ổn ịnh tốc ộ ộng cơ. Chế ộ tải nhẹ
Chế ộ tải trung bình (Range 3) pha phân phối khí của ộng cơ ược iều chỉnh
sớm và ộ trùng lặp xupap tăng lên ể tăng tuần hoàn khí thải (EGR). Điều này cải
thiện ô nhiễm khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu, hiệu suất làm việc của ộng cơ tăng lên.
Chế ộ tải trung bình
Trong phạm vi tốc ộ thấp tới trung bình với tải nặng (Range 4) do lúc này tốc
ộ ộng cơ thấp và tải nặng nên áp suất trên ường ống nạp lớn hơn xupap nạp cần
ược óng sớm lại ể hòa khí nạp vào ảm bảo vừa ủ cải thiện hiệu suất thể tích nạp.
Điều này làm cải thiện mômen xoắn ở tốc ộ thấp tới trung bình. lOMoAR cPSD| 58794847
Tốc ộ thấp tới trung bình với tải nặng
Trong phạm vi tốc ộ cao với tải cao (Range 5) thì cần làm chậm thời iểm óng
xupap nạp ể lợi dụng quán tính của dòng khí nạp tốc ộ cao làm cải thiện hiệu suất
thể tích nạp. Điều này cải thiện công suất ầu ra.
Tốc ộ cao với tải cao
Khi nhiệt ộ ộng cơ thấp giảm góc trùng iệp xupap ể ngăn chặn sự cháy xấu
và ổn ịnh tốc ộ không tải nhanh và tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn.
Khi nhiệt ộ ộng cơ thấp
Khi khởi ộng hoặc khi ộng cơ ngừng, góc trùng iệp ở vị trí nhỏ nhất ể cải
thiện tính khởi ộng và cho lần khởi ộng tiếp theo.
Khi khởi ộng hoặc khi ộng cơ ngừng lOMoAR cPSD| 58794847
Giản ồ thời iểm phối khí trên ộng cơ 2AR-FE
Giản ồ thời iểm phối khí trên ộng cơ 2ZR-FE 3.2 Hệ thống VANOS
Đĩa xích A ược dẫn dộng bởi trục khuỷu giữa tâm có răng nghiêng ăn khớp với trục B
Trục B ược kết nối với pittông. Khi áp lực thủy lực tác dụng lên pittông sẽ
làm trục này di chuyển dọc trục. Trục C là trục cam
Cấu tạo cơ cấu VANOS
Làm trễ thời iểm phối khí: Vanos ược mặc
ịnh ở vị trí làm trễ thời
iểm phối khí, lúc này dòng dầu tác dụng trực tiếp lên mặt sau của pittông
(mặt gần trục cam) làm kéo trục này sang trái. Khi trục B di chuyển dọc trục sang trái sẽ làm thay
ổi góc phối khí theo hướng làm trễ thời iểm phối khí. lOMoAR cPSD| 58794847
Làm trễ thời iểm phối khí
Giữ nguyên thời iểm phối khí: khi ã ạt ược thời iểm phối khí tối ưu, DME
giữ nguyên tỉ lệ hiệu dụng của xung iều khiển ể duy trì vị trí trục cam hợp lý.
Giá trị của ộ rộng xung (thời gian on, duty cycle) do DME gửi tới solenoid
sẽ iều khiển áp lực dầu tác dụng lên pittông ể làm trễ, sớm hay giữ nguyên thời iểm phối khí.
Phần 4: Ưu và nhược iểm của hệ thống 4.1 Bảng so sánh Tên hệ thống Dual VVT-i VANOS Dual VVT-iE (Lexus) lOMoAR cPSD| 58794847 Ưu iểm - Động cơ hoạt - Tăng - Ưu iểm nổi bật
ộng rất êm, nhẹ mômen xoắn ở tốc của hệ thống này
nhàng, ổn ịnh ở ộ thấp và tốc ộ là làm việc chính tốc ộ thấp
trung bình mà xác ở tốc ộ thấp và
nhưng khi iều không ảnh hưởng nhiệt ộ ộng cơ
chỉnh lên tốc ộ cao nhiều tới phạm vi thấp.
vẫn phát huy ược công suất ộng cơ. -Sự kết hợp iều
công suất và hiệu -
Tăng tính khiển trục cam năng tối a.
tiết kiệm nhiên bằng iện - thủy liệu do tối ưu hóa -Trong quá góc phối khí. lực cho phép kiểm trình hoạt soát tốt hơn mức lOMoAR cPSD| 58794847 ộng, ộng cơ - Giảm ô tiêu hao nhiên
không chỉ nâng nhiễm khí thải do liệu, mức ộ phát
cao ược hiệu suất tối ưu hóa góc thải trên ộng cơ và
mà lượng nhiên trùng iệp của ặc biệt là tăng ược
liệu tiêu thụ và khí xupap. công suất ộc hại sinh ra - Chế ộ của ộng cơ. trong quá trình cầm - Không ảnh
cháy hoàn toàn chừng ổn ịnh hưởng bởi nhiệt cũng giảm áng kể ộ dầu - Sử dụng hệ thống iều khiển ECU ã cải thiện tối a tốc ộ xử lý, tính năng hoạt ộng của ộng cơ ược nâng cao. Điều này giúp khả năng gia tốc của ộng cơ ạt mức cực nhạy và mạnh mẽ hơn so với những dòng xe không ược trang bị hệ thống này. Nhược iểm
- Kết cấu phức tạp - Mô men xoắn và - Giá thành cao
nên việc nâng cấp công suất ở ầu ra hệ thống thấp - Hệ thống phức tạp dẫn ến Dual VVT-i cho việc lOMoAR cPSD| 58794847 các dòng xe khó bảo dưỡng và không trang bị sửa chữa hệ thống này là không thể. - Nhiều cơ cấu chi tiết hơn nên thường xảy ra hư hỏng, chi phí bảo dưỡng sửa chữa cao hơn. - Phụ thuộc vào sự tuần hoàn của dầu.
4.2 Sơ lượt về hệ thống Dual VVT-iE của Lexus
Hệ thống Dual VVT-iE (Variable Valve Timing - intelligent by Electric
motor) hệ thống cam biến thiên thông minh iều khiển bằng ộng cơ iện là một
phiên bản của hệ thống Dual VVT-i. Đặc iểm của hệ thống này là sử dụng một
ộng cơ iện ể iều khiển thời gian cam nạp trong khi ó cam xả vẫn ược iều khiển
bằng thủy lực như hệ thống Dual VVT-i. Hệ thống này lần ầu ược giới thiệu trên
ộng cơ 1UR-FE lắp ặt trên xe Lexus LS 460 vào năm 2007.
Hệ thống Dual VVT-iE trên ộng cơ 1UR-FSE
Động cơ iện dẫn ộng trục cam nạp quay cùng tốc ộ với trục cam. Để duy trì
thời gian trục cam, ộng cơ iện sẽ hoạt ộng cùng tốc ộ với trục cam. Để làm sớm
thời iểm mở của van, ECU sẽ iều khiển ộng cơ iện quay nhanh hơn một chút so
với trục cam. Để làm muộn thời iểm mở van, ộng cơ
iện sẽ quay chậm hơn tốc ộ trục cam.