Đang tải... (xem toàn văn)
Tiểu luận về hệ thống phân phối khí VTTi có nhận xét ưu điểm, nhược điểm. Tiểu luận khát quát những vẫn đề cơ bản của hệ thống phân phối khí VVTi. So sánh với hệ thống phân phối khí VTEC trên xe Honda.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH Khoa: Cơ Khí Động Lực Môn : Động Cơ Đốt Trong GVHD: TS.Lý Vĩnh Đạt Họ tên sinh viên : Nguyễn Việt Phước MSSV: 14145208 Lớp: Sáng thứ 6, tiết 1-3 TIỂU LUẬN: ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG VVT- I TRÊN ĐỘNG CƠ CỦA TOYOTA Giới thiệu hệ thống VVT-I (variable valve timing with intelligence) Ta biết , hòa khí ( xăng ) buồng đốt có vận tốc cháy giới hạn, khoảng25m/giây Nếu chạy xe với vận tốc cao, vòng máy nhanh, vận tốc phản ứng cháy nói không kịp đốt cháy hoàn toàn hòa khí, khiến hiệu suất bị giảm Vì vậy, vòng máy tăng cao, ứng với tăng vận tốc xe, cấu VVT-i tự động mở xú-páp hút sớm thời điểm cố định, hòa khí nạp sớm hơn, đốt sớm hơn, cháy trọn vẹn Hệ thống VVT-i thiết kế phun xăng hãng Toyota theo nguyên lý điện - thủy lực Cơ cấu tối ưu hóa góc phối khí trục cam nạp dựa chế độ làm việc động phối hợp với thông số điều khiển chủ động Lịch sử hệ thống VVT-i Hệ thống VVT-i đề xuất thay cho hệ thống VVT từ năm 1991 bắt đầu động 4A-GE 20 Valve VVT-i giới thiệu năm 1996, thay đổi thời điểm nạp xupap cách điều chỉnh quan hệ hệ thống dẫn động trục cam trục cam nạp Hiện công nghệ thay đổi thời điểm nạp xả Toyota gồm có: VVT-i, VVTL-i, VVT-iE Cấu tạo hệ thống VVT-i Các phận hệ thống gồm: - Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit - Bơm đường dẫn dầu; điều khiển phối khí (VVT) với van điện - Các cảm biến: VVT, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp, vị trí trục khuỷu, - nhiệt độ nước Ngoài ra, VVT-i thường thiết kế đồng với cấu bướm ga điện tử ETCS-i, đầu phun nhiên liệu 12 lỗ (loại bỏ hỗ trợ khí) chia điện điện tử bugi đầu iridium ( Hình 1) Trong trình hoạt động, cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga lưu lượng khí nạp cung cấp liệu ECU để tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cung cấp liệu hiệu chỉnh, đầu đo VVT vị trí trục khuỷu cung cấp thông tin tình trạng phối khí thực tế Trên sở yếu tố chủ động, hiệu chỉnh thực tế, ECU tổng hợp lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt Lệnh tính toán vài phần nghìn giây định đóng (mở) van điện hệ thống thủy lực Áp lực dầu tác động thay đổi vị trí điều khiển phối khí, mở xu-páp nạp mức cần thiết vào thời điểm thích hợp Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xu-páp không đổi, VVT-i điều chỉnh vô cấp hoạt động van nạp Độ mở thời điểm mở biến thiên theo phối hợp thông số lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ nhiệt độ động Ngoài ra, cảm biến đo nồng độ oxy dư đặt cụm góp xả cho biết tỷ lệ % nhiên liệu đốt Thông tin từ gửi ECU phối hợp xử lý hiệu chỉnh chế độ nạp tối ưu nhằm tiết kiệm xăng bảo vệ môi trường Vị trí bướm ga người lái định 80% thông qua pê-đan gắn cảm biến góc đạp chân ga, 20% lại chịu chi phối cảm biến khác Hệ thống bướm ga điện tử ETCS-i hoạt động nhờ mô-tơ cực nhạy điều khiển xung điện Cảm biến chân ga gồm đầu đo độc lập, phản ánh thao tác lái xe đến xử lý trung tâm thông qua luồng tín hiệu có đặc tính khác Để dự phòng, bị hỏng bướm ga có khả mở mức 25% không tải, gặp cố xe chạy với chế độ không tải xưởng sửa chữa Nguyên lý hoạt động • Bộ điều khiển VVT-i Bộ điều khiển bao gồm vỏ dẫn động xích cam cánh gạt cố định trục cam nạp Áp suất dầu gửi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp xoay cánh gạt điều khiển VVT-i theo hướng chu vi để thay đổi liên tục thời điểm phối khí trục cam nạp Khi động ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn để trì khả khởi động Khi áp suất dầu không đến điều khiển VVT-i sau động khởi động, chốt hãm hãm cấu hoạt động điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ Ngoài loại trên, có loại mà píttông dọc chuyển theo hướng trục then xoắn bánh bên (tương ứng vưới vỏ) bánh (gắn trực tiếp vào trục cam) để làm xoay trục cam • Van điều khiển dầu phối khí trục cam Van điều khiển dầu phối khí trục cam chon đường dầu đến điều khiển VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn trì thời điểm phối khí ECU động tính toán thời điểm đóng mở xupáp tối ưu điều kiện hoạt động khác theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam Hơn nữa, ECU dùng tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế thực điều khiển phản hồi để đạt thời điểm phối khí chuẩn 4.1 Làm sớm thời điểm phối khí Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam đặt vị trí hình vẽ ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp chiều làm sớm thời điểm phối khí 4.2 Làm muộn thời điểm phối khí Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam vị trí hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí 4.3 Giữ ECU động tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành Sau đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam trì đường dầu đóng hình vẽ, để giữ thời điểm phối khí 5 Các chế độ hoạt dộng • Khi nhiệt độ thấp, tốc độ thấp tải nhẹ, hay tải nhẹ: Thời điểm phối khí trục cam nạp làm trễ lại độ trùng lặp xupáp giảm để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp Điều làm ổn định chế độ không tải cải thiện tính kinh tế nhiên liệu tính khởi động • Khi tải trung bình, hay tốc độ thấp trung bình tải nặng Thời điểm phối khí làm sớm lên độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng EGR nội giảm mát bơm Điều cải thiện ô nhiễm khí xả tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, lúc thười điểm đóng xupáp nạp đượcđẩy sớm lên để giảm tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp cải thiện hiệu nạp • Khi tốc độ cao tải nặng Thời điểm phối khí làm sớm lên độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng EGR nội giảm mát bơm Điều cải thiện ô nhiễm khí xả tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, lúc thời điểm đóng xupápnạp đẩy sớm lên để giảm tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp cải thiện hiệu nạp Ngoài ra, điều khiển phản hồi sử dụng để giữ thời điểm phối khí xupáp nạp thực tế thời điểm tính toán cảm biến vị trí trục cam Ưu điểm, nhược điểm hệ thống VVT-i Ưu điểm: - Hoạt động êm dịu ổn định tốc độ thấp phát huy công suất tối đa tốc độ cao Hiệu suất động tăng làm giảm lượng nhiên liệu tiêu - hao giảm lượng khí thải độc hại trình cháy hoàn toàn Hệ thống điều khiển ECU nên tốc độ xử lý nhanh, chế độ hoạt động động thay đổi vài phần nghìn giây Điều nâng cao tính hoạt động động chế độ, cung cấp cho động khả gia tốc cực nhạy tạo cảm giác mạnh mẽ vượt trội so với xe không trang bị hệ thống Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp làm cho việc nâng cấpVVT-i cho dòng xe mà lúc - sản xuất không trang bị hệ thống không khả thi Hiện VVT-i công nghệ đại động xăng Động xăng nay, công nghệ cao dần đưa vào sử dụng công nghệ GDI -> Gasoline direct injection tức phun xăng trực tiếp Vì vậy, VVT-i cần cải tiến So sánh hệ thống VVT-i với hệ thống phân phối khí khác.( VTEC) Về VTT-i VTEC có chung mục đích tăng lượng nhiên liệu nạp vào nhằm tăng hiệu suất động Hệ thống VTEC Honda phương pháp đơn giản nhằm đảm bảo động hoạt động hiệu dải vòng tua rộng, thông qua trục cam kép đa trạng thái tối ưu hóa Thay đội phục trách van, có đội điều khiển Một đội thiết kế để động hoạt động tốt vòng tua thấp khác đảm nhiệm vai trò vòng tua cao.Sự thay đổi trạng thái giữ hai đội điều khiển máy tính sau thu thập thông số áp suất dầu động cơ, nhiệt độ máy, vận tốc xe vòng tua động Khi vòng tua động tăng, máy tính kích hoạt đội thiết kế cho vòng tua cao hoạt động Từ lúc này, van đóng mở theo chế độ vòng tua cao khoảng mở rộng hơn, thời gian mở dài nhằm cung cấp đủ hòa khí cho buồng đốt Hệ thống VTEC động trục cam kép điều khiển van xả van nạp Nếu xét khía cạnh cấu tạo VTEC ưu điểm VTT-i nhờ kết cấu đươn giản mà điều khiến xupap nạp xupap xả Các bước cải tiến Toyota hệ thống phân phối khí 8.1 Hệ thống VTTL-i Cấu tạo hoạt động hệ thống VVTL-i giống hệ thống VVT-i Việc chuyển đổi hai vấu cam có biên dạng khác dẫn đến làm thay đổi hành trình xupap Trong cấu chuyển vấu cam, ECU động điều khiển chuyển đổi vấu cam nhờ van điều khiển dầu VVTL dựa tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát cảm biến vị trí trục khuỷu Các phận cấu thành hệ thống VVTL-i gần giống phận hệ thống VVT-i Đó van điều khiển dầu cho VVTL, trục cam cò mổ Van điều khiển dầu cho VVTL điều khiển áp suất dầu cấp đến phía cam tốc độ cao cấu chuyển vấu cam thao tác điều khiển vị trí van ống ECU động thực Để thay đổi hành trình xupap, người ta chế tạo trục cam loại vấu cam, loại vấu cam ứng với tốc độ thấp vấu cam tốc độ cao cho xilanh 8.2 Hệ Thống Dual VVt-i Dual VVT- i công nghệ TOYOTA, áp dụng dòng xe CAMRY 3.5Q (điều khiển thông minh van biến thiên - van nạp van xả) Tất nhiên có phần ưu điểm VVTi (tăng cường hiệu làm việc động cơ, tiết kiệm nhiên liệu) không nhiều, chủ yếu việc giảm khí thải,-giảm thiểu ô nhiễm môi trường Các đời CAMRY 2.4 sau ALTIS trang bị động hệ 9 Kết luận Việc sử dụng công nghệ VVT-i động Toyota, bên cạnh công nghệ cải tiến dựa VVT-i làm giảm thiểu chất độc hại thải môi trường mà làm tăng công suất hiệu suất làm việc động cơ, giúp cho động hoạt động mạnh mẽ êm dịu Hiện nay, VVT-i áp dụng rộng rãi mẫu xe hạng trung Toyota, đặc biệt với thiết kế động xi-lanh cỡ vừa nhỏ