NGHIÊN CƯU, CÁC HỆ THỐNG MỚI THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ VÀ ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 3S – FE
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
MỤC LỤC
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG MỚI6
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG MỚI6
- Hệ thống ETCS-i6
2. Hệ thống VVT-I7
3. Hệ thống VTEC.. 8
4. Hệ thống I-VTEC . 8
5. Hệ thống MIVEC.. 9
6. Hệ thống VARIABLE CAM TIMING (FORD). 10
7. Hệ thống CVVT.. ..................................... 10
8. Hệ thống VVEL.. 11
9. Hệ thống VANOS.11
10.Hệ thống VAVLETRONIC.. 11
11. Hệ thống VAVLEMATIC.12
CHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG.. 14
1. Hệ thống ETCS-i . 14
1.1 Nguyên lý hoạt động của ETCS-i14
1.2 Cấu tạo cổ họng gió ETCS-i15
1.3 Các điều khiển của ECU:15
1.4 Chức năng dự phòng của ETCS-i:18
2. Hệ thống VVT-i:19
2.1 Cấu tạo các bộ phận chính :19
2.1.1 Bộ điều khiển VVT-i:19
2.1.2 Van điều khiển dầu phối khí trục cam.. 20
2.1.3 ECU:21
2.2 nguyên lý hoạt động:21
2.3 Động cơ Dual VVT-i:24
3. Hệ thống VTEC:.24
3.1 Đặc điểm:.24
3.2 Phân loại:25
3.3 Cấu tạo .25
3.4 Nguyên lý làm việc của DOHC VTEC.26
3.5 Nguyên lý làm việc của SOHC VTEC .27
3.6 VTEC-E.29
3.6.1 Cấu tạo.29
3.6.2 Nguyên lý hoạt động của VTEC-E.29
4. Hệ thống i-VTEC.. 31
4.1 Phân loại hệ thống i- VTEC.. 31
4.1.1 Hệ thống SOHC i-VTEC.. 31
4.1.2 Hệ thống DOHC i-VTEC.. 32
5. Hệ thống MIVEC.39
5.1 Cấu tạo. 39
5.2 Nguyên lý hoạt động. 40
5.3 Hệ thống MIVEC-ID.. 43
6. Hệ thống VARIABLE CAM TIMING.. 44
6.1 Cấu trúc hệ thống 44
6.2 Nguyên lý hoạt động. 45
7. Hệ thống CVVT.. 46
7.1 Cấu tạo của hệ thống CVVT.. 46
7.2 Nguyên lý điều khiển điện tử của hệ thống CVVT.. 47
7.3 Bộ điều khiển của hệ thống. 48
7.4 Van điều phối khí49
7.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống xoay trục cam.. 50
8. Hệ thống VVEL. 54
8.1 Cấu tạo. 54
8.2 Nguyên lý hoạt động. 54
9. Hệ thống VANOS. 56
9.1 Cấu tạo. 56
9.2 Nguyên lý hoạt động. 57
9.3 Double VANOS. 58
10. Hệ thống VAVLE TRONIC............................................................................................... 59
10.1 Cấu tạo. 59
10.2 Nguyên lý hoạt động. 60
10.3 So sánh hệ thống VAVLETRONIC với hệ thống nạp truyền thống. 61
10.4 Hiệu quả sử dụng hệ thống VAVLE TRONIC.62
11. Các cảm biến. 64
11.1 Cảm biến vị trí trục cam 64
11.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu 65
11.3 Cảm biến vị trí bướm ga. 66
11.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát67
11.5 cảm biến lưu lượng khí nạp:67
11.6 cảm biến vị trí bàn đạp ga:69
PHẦN 2: KHAI THÁC ,THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ VÀ ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 3S-FE. 70
1. Bố trí và lắp đặt70
1.1 Ý nghĩa. 70
1.2 Phương án lựa chọn. 70
1.2.1 Bố trí trên sàn.70
1.2.2 Thiết kế tạo mô hình. 71
1.2.3 Lựa chọn vật liệu chế tạo bộ khung mô hình.71
2. Kiểm tra thông số và kết nối, xử lý sự cố nếu có. 72
2.1 Kiểm tra sự hoạt động của bộ xử lí ECU.. 72
2.2.Kiểm tra sự hoạt động của các thiết bị cung cấp nguồn điện. 74
2.2.1Relay chính.74
2.2.2 Khóa điện.75
KẾT LUẬN.. 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 79
PHẦN 1:
TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG MỚI
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG MỚI
- Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử ETCS –i (Electronic Throttle Control System – intelligent)
Chân ga điện tử (ETSC- i) là một môđun điều khiển của động cơ phun nhiên liệu điện tử. Ở động cơ thông thường, để điều khiển ga người ta dùng cơ cấu đóng mở cánh bướm ga và để tài xế điều khiển đóng mở bướm ga người ta thường dẫn động trực tiếp bằng cáp.
Tuy nhiên, do sự xuất hiện của hệ thống điều khiển lực kéo nên trên một số xe xuất hiện bướm ga thứ 2 lắp nối tiếp với bướm ga chính đặt trên đường ống nạp. Ngoài ra còn có thêm hệ thống ga tự động (Cruise control) đã làm hệ thống điều khiển này ngày trở nên phức tạp hơn và dẫn đến nhiều sự cố xảy ra.
Trong hệ thống ETSC –i của Toyota thì chân ga không nối trực tiếp với bướm ga nữa, thay vào đó khi người lái nhấn bàn đạp ga, một cảm biến sẽ gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm ( ECU ), thiết bị này sẽ tính toán góc mở hợp lý nhất và mở hay đóng bướm ga thông qua mô tơ điều khiển bướm ga.
Hình 1: sơ đồ khối hệ thống ETCS-i
Tính đến nay, các xe do toyota việt nam sản xuất có trang bị chân ga điện tử gốm có: camry 2.4 và camry 3.0 năm 2004, camry 2.4 và camry 2.5 năm 2007, inova Hiace.
- Hệ thống VVT-i
Công nghệ VVT-I ( Variable Vavle Timing – intelligent ) thời điểm phối khí thay đổi thông minh. Được điều khiển thời điểm đóng mở van nạp ( xupap nạp ) bằng điện tử tương ứng với tình trạng hoạt động của động cơ phù hợp với các điều kiện vận
Hình 2: sơ đồ khối và động cơ VVT-i
Chức năng
Công nghệ VVT-I giúp động cơ tang công suất tối đa, thải khí sạch hơn, tích kiệm nhiên liệu và tang tuổi thọ động cơ.
Hình 3: động cơ VVT-I 16 vavle
- Hệ thống VTEC( Variable valve Timing and lift Electronic Control system )
Hệ thống VTEC là hệ thống điều khiển sự thay đổi thời gian và độ đóng mở xu páp bằng điện tử để phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. Đây là kiểu động cơ đầu tiên trên thế giới được kết hợp giữa hệ thống phân phối khí động cơ đang sử dụng hiện nay và động cơ tốc độ cao như xe đua. Thông qua việc sử dụng một cơ cấu cam đặc biệt gồm có: cam tốc độ thấp và cam tốc độ cao. Với trang bị cơ cấu cam đặc biệt này, động cơ sẽ tạo ra một phạm vi công suất ở tốc độ thấp và trung bình để phù hợp cho việc vận hành trong thành phố, đồng thời động cơ cũng phát ra công suất tối đa khi vận hành ở đường cao tốc. Hệ thống VTEC là một trong những kết quả của sự nỗ lực sáng tạo của các nhà chế tạo ô tô nói chug và của HONDA nói riêng.
- I-VTEC
I- VTEC là hệ thống phân phối khí hiện đại của Honda. Hệ thống này phát triển trên cơ sở của 2 hệ thống VTEC (Variable Valve Timing And Lift Electronic Control) và VTC (Variable Overlap Timing Control) có nghĩa là: i- VTEC làm việc theo kết quả tổng hợp của 2 hệ thống VTEC và VTC:
i- VTEC=VTEC+ VTC
- Hệ thống VTEC có chức năng xoay cam phối khí theo chế độ tốc độ động cơ. Số vòng quay nhỏ thì xoay cam để giảm hành trình đóng mở của xu páp. Khi tăng tải trọng và tăng số vòng quay thì cam để tăng hành trình đóng mở của xu páp qua cơ cấu điều chỉnh con đội.
- Hệ thống VTC có chức năng thay đổi góc lệnh của cam nạp và cam thải của cùng một xy lanh để thay đổi góc trùng điệp của xu páp nạp và xu páp thải .Hệ thống VTC hoạt động theo tải của động cơ.
Hình 4: hệ thống i- VTEC
- MIVEC(Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system)
MIVEC là hệ thống biến thiên cam, thay đổi góc đóng mở xupap của Mitsubishi. Điểm khác biệt giữa MIVEC so với các hệ thống thông thường khác là nó thay đổi độ mở của xupap ở hai chế độ khác nhau:
- ở tốc độ trung bình, cam điều khiển xupap mở với biên độ vừa phải, nhằm giảm khí xả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đồng thời, phát ra công suất tối ưu, phù hợp với số vòng quay động cơ.
- ở số vòng quay động cơ cao hơn, vấu cam với biên dạng lớn hơn hoạt động, làm cho xupap mở lớn hơn, làm gia tăng lượng khí nạp vào buồng đốt động cơ, tang
đáng kể công suất và momen
động cơ, phù phù hợp với số Hình 5: động cơ sử dụng MIVEC
vòng quay động cơ.
- VARIABLE CAM TIMING ( FORD )
Công nghệ van biến thiên thời gian VCT (Variable Cam Timing) là một công nghệ điều khiển tiên tiến phát triển bởi Ford Motor. Công nghệ VCT cho phép tối ưu hiệu suất động cơ, khí thải giảm, và tăng hiệu quả nhiên liệu so với động cơ có trục cam cố định. Công nghệ này sử dụng van thủy lực điều khiển điện tử mà dầu động cơ cao áp trực tiếp vào khoang trục cam.
Hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap của Ford là Vatiable Cam Timing ( VTC ) được ứng dụng trên động cơ Triton V8 và Zetec. Công nghê này giúp tăng cường công suất của xe, đặc biệt tại số vòng quay thấp và tăng độ êm ái khi vận hành cùng hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Hình 6: động cơ V8 cới công nghệ VTC
- HỆ THỐNG CVVT( Continuously Variable Valve Timing )
Hệ thống điều khiển thời điểm van biến thiên liên tục CVVT đã được ứng dụng trên các xe của hạng Kia và Huyndai. Hệ thống CVVT ( Continuously Variable Valve Timing ) điều khiển thời điểm đóng mở van nạp để gia tăng công suất của động cơ. Việc hiệu chỉnh này của hệ thống CVVT tùy thuộc vào tốc độ của động cơ
Hệ thống CVVT cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu giảm được khí độc hại NOx ở tất cả số vòng quay và tải động cơ nhờ vào việc hiệu chỉnh góc trùng điệp của xupap. Hệ thống CVVT điều chỉnh thời điểm đóng mở của xupap nạp thong qua áp suất dầu. Nó hiệu chỉnh thời điểm đóng mở của xupap nạp một cách liên tục.
- Hệ Thống VVEL(Variable Valve Event and Lift )
* Với việc tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và giá nhiên liệu ngày càng tăng hiện nay cộng với việc ô nhiễm môi trường luôn là một vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu, mới đây, tại triển lãm ô tô New York, hãng Nissan đã ra mắt hệ thống điều chỉnh độ mở xu páp VVEL, giúp tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện hơn với môi trường .
VVEL (Variable Valve Event and Lift ) điều khiển quá trình đóng mở xupap nạp bằng cách biến chuyển động quay của động cơ một chiều, thong qua trục dẫn động, cam lệch tâm, trục cam và các vấu cam thành chuyển động đóng mở của xupap nạp.
- HỆ THỐNG VANOS( Variable Nockenwellen Steuerung )
Là một hệ thống có sự kết hợp giữa hệ thống thủy lực và cơ khí nhằm điều khiển và thay đổi hoạt động của trục cam. Từ đó, tác động đến chế độ làm việc của động cơ.
Hệ thống Vanos biến đổi thời điểm của xu páp bằng cách dịch chuyển vị trí của trục cam so với bánh răng dẫn động trục cam. Double Vanos tương tự như hệ thống Vanos thông thường, nhưng được bố trí cho cả xu páp nạp và xu páp thải động cơ.
- HỆ THỐNG VALVETRONIC
Hệ thống Valvetronic được giới thiệu lần đầu tiên trên động cơ E46 316ti 4 Xy lanh dung tích 1.8L. Động cơ này tăng được 20% công suất so với động cơ kiểu cũ trong khi mức tiêu hao nhiên liệu lại giảm 15%, mức tiêu hao chỉ là 6.9L/100km , một kết quả rất ấn tượng.
Yếu tố thay đổi căn bản nhất của hệ thống mới này là bướm ga không còn được sử dụng nữa. Hệ thống Valvetronic thay thế luôn nhiệm vụ của bướm ga bằng cách thay đổi độ nâng của xu páp nạp. Độ nâng của xu páp nạp thay đổi từ 0.25mm đến 9.7mm, với mô tơ điện điều chỉnh trục lệch tâm trong 0.3 giây. Động cơ với hệ thống Valvetronic sử dụng kết hợp giữa bộ phận cơ khí và điện tử để điều khiển lượng
khí nạp vào xy lanh, chính vì thế động cơ không còn bướm ga.
Hình 7: hệ thống VALVETRONIC
- HỆ THỐNG VALVEMATIC
Toyota đã phát triển hệ thống van nạp nhiên liệu mới dành cho động cơ đốt trong, có khả năng cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu từ 5% đến 10% , tăng độ phản ứng của bướm ga , giảm lượng khí CO2 và tăng công suất lên ít nhất 10% . Hệ thống mới được lấy tên là Valvematic, một thết kế mới nhằm thay thế cho hệ thống van nạp biến thiên VVT-i hiện nay có khả năng mở các xu páp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp , trong khi đó Valvematic còn có khả năng điều khiển lưu lượng khí nạp cho phù hợp với từng điều kiện cụ thể . Ứng dụng đầu tiên của hệ thống van nạp kiểu mới Valvematic sẽ là 1 động cơ 2.0L.
Trong khi các động cơ thường điều khiển lượng khí nạp thông qua một bướm ga thì hệ thống Valvematic cung cấp khả năng điều chỉnh lưu lượng khí nạp bằng cách kiểm soát liên tục lưu lượng khí nạp trong mỗi chu kỳ của van cũng như thời điểm đóng mở van một cách thích hợp nhất . Điều này đảm bảo cho động cơ đạt được chế độ hoạt động tối ưu trong từng điều kiện cụ thể , nhờ đó sẽ giảm được mức tiêu hao nhiên liệu và tăng công suất của động cơ.
Hinh 8: động cơ Toyota sử dụng hế thống HỆ THỐNG VALVEMATIC
CHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG
- Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử ETCS –i (Electronic Throttle Control System – intelligent)
1.1
nguyên lý hoạt động của ETCS-i.
Hình 9: sơ đồ nguyên lý hoạt động của ETCS-i
Khi người tài xế đạp chân ga, cảm biến vị trí bàn đạp ga sẽ gửi tín hiệu ( điện áp ) về bộ xử lý, bộ xử lý nhận tín hiệu này và kết hợp so sánh với các tín hiệu khác ( tín hiệu máy điều hòa, tín hiệu sang số, tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng, tín hiệu điều khiển lực kéo,...) sau đó xuất tín hiệu điều khiển bộ chấp hành ( một môtơ DC ). Tín hồi tiếp về bộ xử lý nhờ vào cảm biến vị trí cánh bướm ga giúp xác định chính xác vị trí của bướm ga.
1.2cấu tạo cổ họng gió của ETCS-i :
mô tơ dẫn động bướm ga là mô tơ điện một chiều có độ nhạy cao và tích kiệm năng lương.
Hình 10: cấu tạo cổ họng gió của ETCS-i
1.3Các điều khiển của ECU:
ETCS-i điều khiển góc mở của bướm ga đến giá trị tối ưu nhất tùy theo mức độ
nhấn của bàn đạp ga.
vĐiều khiển ở chế độ bình thường, chế độ công suất cao và chế độ đi đường tuyết
Về cơ bản, động cơ sử dụng chế độ bình thường, nhưng có thể dùng công tắc điều khiển để chuyển sang chế độ công suất cao hay đi đường tuyết.
Hình 11: đồ thị ba chế độ điều khiển
- Điều khiển chế độ thường
Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ vận hành và chuyển động êm.
- Điều khiển chế độ đường tuyết
Chế độ điều khiển này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn so với chế độ bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt, như đường có tuyết rơi.
- Điều khiển chế độ công suất cao
Ở chế độ này, bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường. Do đó, chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp ứng ngay với thao tác đạp ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn so với chế độ thường. Chế độ này chỉ có ở một số kiểu xe.
vĐiều khiển mômen truyền lực chủ động
Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga để duy trì tính tăng tốc êm. Hình minh họa cho thấy khi bàn đạp ga được giữ ở một vị trí đạp nhất định. Đối với những kiểu xe không có hệ thống điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga, như vậy, trong một khoảng thời gian ngắn, tạo ra gia tốc dọc xe G tăng đột ngột và sau đó giảm dần. So với xe đó, kiểu xe có điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở dần ra sao cho gia tốc dọc xe G tăng dần trong một khoảng thời gian lâu hơn để đảm bảo tăng tốc êm
Hình 12: đồ thị biệu hiện có điều khiển momen truyền lực và không
vCác điều khiển khác
- Điều khiển tốc độ không tải
Chức năng này điều khiển bướm ga ở phía đóng để duy trì tốc độ không tải lý tưởng.
- Điều khiển giảm va đập khi chuyển số
Chức năng điều khiển này giảm góc mở của bướm ga và giảm mômen động cơ đồng thời với điều khiển ECT khi hộp số tự động chuyển số để làm giảm va đậpkhi chuyển số.
- Điều khiển bướm ga TRAC
Nếu bánh xe chủ động bị trượt quá nhiều, như là một phần của hệ thống TRAC, tín hiệu yêu cầu từ ECU điều khiển trượt sẽ đóng bướm ga để giảm công suất đểtăng tính ổn định của xe và đảm bảo được lực dẫn động.
- Điều khiển hỗ trợ VSC
Chức năng này điều khiển góc mở bướm ga bằng điều khiển kết hợp với ECU điều khiển trượt để tận dụng tối đa hiệu quả điều khiển của hệ thống VSC.
- Điều khiển chạy tự động
Trong điều khiển chạy tự động thông thường, ECU điều khiển chạy tự động mở và đóng bướm ga qua bộ chấp hành ECU điều khiển chạy tự động và dây cáp. Nhưng với hệ thống ETCS-i, ECU động cơ, mà bao gồm ECU điều khiển chạy tự động, sẽ trực tiếp điều khiển góc mở bướm ga qua môtơ điều khiển bướm ga để thực hiện thao tác điều khiển chạy tự động.
1.4Chức năng dự phòng của hệ thống ETCS-i
- Hệ thống ETCS-i còn có chức năng an toàn khi trường hợp cảm biến vị trí bàn đạp ga bị hỏng.
Hình 13: khi cảm biến vị trí bàn đạp ga bị hỏng
- ETCS-i còn có chức năng an toàn trong trường hợp cảm biến vị trí bướm ga, motor, ECU động cơ, dây điện bị hỏng.
Hình 14: cảm biế vị trí bướm ga, motor, EC, dây điện bị hỏng
- Hệ thống VVT-i
2.1Cấu tạo các bộ phận chính.
2.1.1 bộ điều khiển VVT-i :
Gồm bánh răng ngoài dẫn động bởi xích cam và bánh răng trong ( cánh gạt ) được cố định trên trục cam nạp.
Piston ( chốt hãm ) nối bánh răng ngoài và bánh răng trong qua các then hoa xiên sẽ hãm cơ cấu khi không có dầu đến
Hình 15: cấu tạo bộ điều khiển VVT-i
Gồm có hai phía: phía làm sớm và phía làm muộn phối khí xupap nạp.
Hình 16: cấu tạo bộ điều khiển VVT-i
2.1.2 Van điều khiển dầu phối khí trục cam:
Được điều khiển bởi ECU. Điều khiển dòng chảy thủy lực đến bộ điều khiển VVT-I đến phía mở sớm hay mở muộn. Khi động cơ ngừng thời điểm phối khí xupap nạp giữ ở góc muộn tối đa.
Hình 17: cấu tạo van dầu phối khí
2.1.3 ECU
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp để tính toán thong số phối khí theo yêu cầu chủ động. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh. Các đầu đo VVT và
vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình hình 18: ECU
trạng phối khí thực tế.
ðĐóng mở các van điện của hệ thống thủy lực.
2.2Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý điều khiển điện từ
Hình 19: Sơ đồ điều khiển điện tử
ECU của động cơ tính toán thời điểm phối khí tối ưu nhất dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến, sau đó so sánh với thời điểm phối khí thực tế (nhận biết được từ tín hiệu cảm biến VVT-i) và điều khiển van dầu làm xoay trục cam đi một góc cần điều chỉnh.
Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam làm nhiệm vụ nhận biết thời điểm phối khí thực tế của động cơ nhờ ECU động cơ. Ngoài ra cảm biến vị trí trục khuỷu còn nhận biết tốc độ của động cơ. Cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến vị trí lưu lượng khí nạp cho biết tải của động cơ đang hoạt động, các tín hiệu nhận được từ cảm biến được đưa về ECU động cơ để xử lý. Bộ xử lý ECU của động cơ nhận các tín hiệu của các cảm biến và xử lý để đưa các tín hiệu ra bộ điều khiển để điều khiển van phối khí đóng mở phù hợp với chế độ làm việc của động cơ
- Làm sớm thời điểm phối khí
Nhận tín hiệu từ ECU động cơ => điều khiển van trượt => áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí.
Hình 20: làm sớm thời điểm phối khí
- Làm muộn thời điểm phối khí
Nhận tín hiệu từ ECU động cơ => điều khiển van trượt => áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí.
Hình 21: làm muộn thời điểm phối khí
- Chế độ giữ:
ECU tính toán góc phối khí chuẩn theo điều kiện vận hành. Lúc đó, van dầu đến đúng vị trí trung gian, dầu áp lực được giữ trong cả hai buồng và trục cam được giữ nguyên ở vị trí cần điều chỉnh.
Hình 22: chế độ giữ áp
2.3DUAL VVT-I
Là hệ thống tương tự như hệ thống VVT-i trên các hệ thống động cơ trước, nhưng Dual VVT-i được lắp đặt cho các trục cam nạp và cam thải. Không những thay đổi thời điểm đóng mở xú páp nạp của động cơ, mà con thay đổi góc đóng mở xu páp thải của động cơ. Hệ thống Dual VVT-i được lắp trên các xe camry 3.5Q 2007 động cơ 2GR-FE. Hình 23: động cơ DUAL VVT-i
So với hệ thống VVT-i thông thường, động cơ Dual VVT-i có những ưu điểm nổi bật như sau:
- Tính kinh tế nhiên liệu cao hơn.
- Tính năng hoạt động của động cơ cao hơn.
- Khí xả sạch hơn.:
Hình 24: hình cắt của động cơ có sử dụng hệ thống Dual VVT-i
- VTEC( Variable valve timing and lift electronic control system )
3.1Đặc điểm:
- Dễ sử dụng như một động cơ thường.
- Công suất cao, phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
- Tăng tốc nhanh từ tốc độ thấp đến cao.
- Vận hành êm dịu trong thành phố nhờ sự hoạt động của cam tốc độ thấp.
- Hiệu suất ưu việt ở tốc độ cao, tích kiệm nhiên liệu.
- Đáp ứng nhanh, không sử dụng tăng áp nhờ khả năng tự hút của nó.
3.2Phân loại
- DOHC VTEC
Điều khiển sự thay đổi độ mở và thời gian phân phối khí của xu páp hút và thải để phù hợp với từng chế độlàm việc của động cơ. Đây là loại động cơ có công suất cao, tiết kiệm nhiên liệu. Hệ thống này thích hợp với các loại xe du lịch và thể thao.
- SOHC VTEC
Điều khiển sự đóng mở của xu páp nạp. Còn xu páp thải hoạt động bình thường ở các loại tốc độ.
- VTEC – E
- Công suất cao, tích kiệm nhiên liệu.
- Cơ cấu phân phối khí gần giống với kiệu phân phối khí của động cơ 4 xu páp thông thường nhưng được cảitiến để sự phân phối khí tốt hơn.
- ở tốc độ thấp, lượng hòa khí vào trong xylanh được tích kiệm do chỉ mở 1 trong 2 xu páp nạp. Nhưng tốc độ trung bình và cao, công suất cao, do đó mở đồng thời 2 xu páp nạp. Kiểu động cơ này là sự kết hợp từ 2 loại động cơ 2 xu páp và 4 xu páp.
3.3Cấu tạo VTEC
Các thành phần của hệ thống bao gồm:
- Trục cam
- Vấu cam tốc độ thấp
- Vấu cam tốc độ cao
- Cò mổ thứ nhất
- Cò mổ giữa
- Cò mổ thứ hai
- Piston thủy lực A
- Piston thủy lực B
Hình 25: cấu tạo hệ thống DOHC VTEC
- Chốt chặn
- Lò xo phụ
- Xu páp thải
- Xu páp hút
3.4 Nguyên lý làm việc của DOHC VTEC
- Khi động cơ ở tốc độ thấp
Ở số vòng quay thấp: Khi hoạt động ở số vòng quay thấp các piston thủy lực A và B chưa hoạt động và ở vị trí như hình 26. Các đòn bẩy thứ nhất và thứ hai hoạt động riêng lẻ, lúc ấy vấu cam trung tâm ở giữa không tham gia vào hoạt động đóng mở các xupáp ở chế độ này.
vấu cam tốc độ thấp
Hình 26 Hoạt động DOHC-VTEC ở số vòng quay thấp.
1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ thấp.
- Ở số vòng quay cao:
Khi hoạt động ở số vòng quay cao, dưới áp lực của dầu sẽ đẩy piston A dịch chuyển về bên phải theo hướng mũi tên trên hình. Làm cho đòn bẩy thứ nhất, thứ hai và đòn bẩy trung gian được nối với nhau thành một khối chuyển động thống nhất. Tất cả các đòn bẩy di chuyển bởi cam ở tốc độ cao. Điều đó có nghĩa là các xupáp được điều chỉnh thời điểm và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ cao.
Vấu cam tốc độ cao
Hình 27: Hoạt động của DOHC-VTEC ở số vòng quay cao.
1 - Piston A; 2 - Piston B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo; 8 - Vấu cam dẫn động ở tốc độ cao.
Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độ cao của DOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 5300 (vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát phải lớn hơn 600C.
3.5Nguyên lý làm việc của hệ thống SOHC VTEC
- Ở số vòng quay thấp:
Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp đòn bẩy thứ nhất và thứ hai hoạt động riêng lẻ, không được liên kết với nhau. Lúc này các piston thủy lực A và B chưa hoạt động và vấu cam ở giữa không tham gia vào chuyển động đóng mở các
Hình 28: Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay thấp.
1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;
- Ở số vòng quay cao:
Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay cao, piston thuỷ lực di chuyển theo hướng mũi tên như trên hình 29. Kết quả là đòn bẩy thứ nhất, thứ hai và đòn bẩy trung gian được nối cứng với nhau bởi hai pis ton thủy lực A và B thành một khối và chuyển động thống nhất. Tất cả các đòn bẩy di chuyển bởi vấu cam trung tâm ở tốc độ cao, điều đó có nghĩa là tất cả các xupáp nạp được điều chỉnh thời điểm đóng mở và qui luật nâng khi hoạt động ở tốc độ cao
Hình 29 Hoạt động của SOHC-VTEC ở số vòng quay cao.
1 - Piston thuỷ lực A; 2 - Piston thuỷ lực B; 3 - Piston chặn; 4 - Đòn bẩy thứ nhất; 5 - Đòn bẩy trung gian; 6 - Đòn bẩy thứ hai; 7 - Lò xo;
Điều kiện thay đổi từ chế độ vận hành ở tốc độ thấp sang chế độ vận hành ở tốc độ cao của SOHC là khi số vòng quay của động cơ đạt đến tốc độ lớn hơn 4800 (vòng/phút), và nhiệt độ nước làm mát là 600C.
Hệ thống điều khiển: Cơ cấu DOHC – VTEC và SOHC – VTEC được điều khiển bởi các máy tính kiểm tra liên tục tình trạng và những thay đổi trạng thái làm việc của động cơ như tải trọng, nhiệt độ nước làm mát, số vòng quay động cơ, tốc độ của xe. Những tín hiệu này được truyền đến bộ vi xử lí để xử lí các tín hiệu rồi từ đó điều khiển một cách chính xác hoạt động của cơ cấu phân phối khí của động cơ dưới mọi điều kiện.
3.6 VTEC-E
3.6.1 Cấu tạo:
Hình 30: cấu tạo VTEC-E
3.6.2 Quá trình hoạt động:
Kĩ thuật thay đổi thời gian phân phối khí và mức độ nâng xu páp được sử dụng cho động cơ nhằm mục đích tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất nhưng công suất phát ra vẫn cao. Thuật ngữ E trong VTEC-E được viết tắt trong chữ Economy. Với hệ thống này, đặc điểm nổi bật là với một tỉ lệ hòa khí tích kiệm nhưng vẫn tạo ra một momen lớn ở tốc độ thấp, đồng thời ở tốc độ cao công suất phát ra lớn tương đương như động cơ 4 xu páp tiêu chuẩn đạt được.ở tốc độ thấp, động cơ bốn xu páp nhưng chỉ có một xu
