Đồ án nghiên cứu chi tiết về hệ thống phối khí thông minh Dual VVTi trên xe Toyota Altis 2015, nghiên cứu chi tiết về cấu tạo nguyên lý của hệ thống cũng như kết cấu mới có sự thay đổi so với những động cơ trước
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Nhiệm vụ
Hình 1.1 Hệ thống phân phối khí trên ô tô
Hệ thống phân phối khí có vai trò quan trọng trong việc nạp hỗn hợp hòa khí (xăng và không khí) hoặc không khí sạch vào xylanh trong quá trình nạp, đồng thời thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh trong kỳ xả.
Yêu cầu
Hệ thống phân phối pháp đáp ứng được các yêu cầu khắc khe như:
- Xupap cần được mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động cơ và điều kiện vận hành của động cơ.
- Phải đóng mở đúng thời gian quy định.
- Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa… và các yêu cầu khác…
Phân loại
Trong động cơ hai kỳ, khí được nạp và thải qua lỗ (quét vòng), trong đó piston hoạt động như van trượt, điều khiển việc đóng mở lỗ nạp và lỗ thải Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường sử dụng lỗ để nạp và xupáp để thải khí.
Còn đối với động cơ 4 kỳ chia thành các cơ cấu:
Cơ cấu phân phối khí sử dụng xupáp là một hệ thống phổ biến trong động cơ 4 kỳ nhờ vào thiết kế đơn giản, dễ chế tạo và điều chỉnh Hệ thống này hoạt động hiệu quả, chính xác, mang lại hiệu suất cao cho động cơ.
- Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít tiếng ồn.
1.3.1 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xylanh động cơ chỉ chiếm khoảng 120 0 đến 150 0 góc quay trục khuỷu Quá trình thải trong động
Động cơ hai kỳ sử dụng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy ra ngoài, trong quá trình này xảy ra sự hòa trộn giữa không khí quét và sản vật cháy, đồng thời có các khu vực chết trong xilanh không có khí quét tới Chất lượng thải sạch sản vật cháy và nạp đầy môi chất mới phụ thuộc vào hệ thống quét thải Hiện nay, động cơ hai kỳ thường sử dụng hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song, trong đó cácte được dùng làm máy nén khí để tạo ra khí quét, với cửa quét thường được đặt xiên lên hoặc ở đỉnh piston có cấu trúc đặc biệt nhằm dẫn hướng dòng khí quét trong xilanh.
Hình 1.2 Cơ cấu dùng hộp cácte để quét khí
1-Piston 2-Thanh truyền 3-Trục khuỷu
Cơ cấu dùng hộp cácte để quét khí được dùng chủ yếu trên động cơ 2 kỳ cỡ nhỏ
Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm thường được sử dụng cho các động cơ hai kỳ có công suất lớn Đặc điểm nổi bật của hệ thống này là cửa quét được đặt theo hướng lệch tâm, xiên lên và tạo với đường tâm xylanh một góc 30 độ Nhờ thiết kế này, dòng khí quét vào xylanh sẽ di chuyển theo hướng đi lên tới nắp xylanh trước khi vòng xuống cửa thải.
Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp bao gồm hai hàng cửa quét, với hàng trên được đặt cao hơn cửa thải Bên trong hệ thống có van một chiều, cho phép nạp thêm môi chất công tác mới vào hàng lỗ phía trên ngay cả khi cửa thải đã đóng kín Mặc dù áp suất khí quét lớn, nhưng cấu trúc phức tạp với nhiều van tự động làm tăng độ phức tạp của hệ thống Chiều cao các cửa khí lớn cũng dẫn đến tổn thất hành trình piston, ảnh hưởng tiêu cực đến các chỉ tiêu công tác của động cơ.
Hệ thống quét vòng đặt một bên chỉ áp dụng cho động cơ hai kỳ, với các cửa khí được bố trí lệch tâm theo hướng nghiêng xuống góc 15 độ Đặc biệt, hệ thống này có thể trang bị van xoay để đóng cửa thải sau khi quá trình quét khí hoàn tất, nhằm giảm thiểu tổn thất khí quét.
Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải có đặc điểm là cửa quét được đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến, với xupáp thải nằm trên nắp xilanh Dòng khí quét di chuyển một chiều từ dưới lên nắp xilanh và ra ngoài qua xupáp thải, giúp giảm thiểu sự hòa trộn với sản phẩm cháy, dẫn đến khí thải tương đối sạch và hệ số khí sót nhỏ, đồng thời tạo ra áp suất dòng khí nạp lớn Việc lựa chọn góc phối khí tối ưu sẽ cải thiện quá trình nạp Cửa quét theo hướng tiếp tuyến tạo ra chuyển động xoáy trong xilanh, nâng cao hiệu quả hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy, đồng thời tăng tiết diện lưu thông, giảm sức cản trong quá trình quét khí.
1.3.2 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ
Trong động cơ bốn kỳ, quá trình thải khí thải và nạp môi chất mới được thực hiện thông qua cơ cấu cam - xupáp, một hệ thống rất đa dạng Tùy thuộc vào cách bố trí của xupáp và trục cam, cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳ được phân chia thành nhiều loại khác nhau, dựa trên các phương pháp phân loại khác nhau.
* Theo phương án bố trí xupáp:
Trong các động cơ đốt trong hiện đại, hệ thống phân phối sử dụng xupáp thường được thiết kế theo hai phương án chính: xupáp đặt và xupáp treo.
- Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt
Một loại được lắp với mặt xupáp hướng lên trên (hướng lên nắp máy),đuôi xupáp hướng xuống dưới (hướng về phía lốc máy) được gọi là xupáp đặt…
Kết cấu dẫn động trục cam đơn giản, chiều cao máy nhỏ, dẫn động trục cam ngắn và không có khả năng xupáp rơi chạm đỉnh.
Buồng cháy không gọn và có diện tích truyền nhiệt lớn dẫn đến hiệu suất động cơ kém, tiêu tốn nhiều nhiên liệu, đặc biệt ở tốc độ cao Hệ số nạp thấp làm giảm khả năng cường hóa công suất, trong khi việc tăng tỉ số nén trở nên khó khăn, nhất là khi tỉ số nén vượt quá 7,5.
Hình 1.3 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt 1: trục can, 2: con đội, 3: lò xo xupáp, 4: xupáp,
Cơ cấu phân phối khí sử dụng xupáp thường chỉ phù hợp cho một số động cơ xăng có tỉ số nén thấp và tốc độ vòng quay không cao.
Khả năng thải khí cháy chậm và còn sót lại nhiều Kết cấu buồng đốt cồng kềnh do đó tỉ số nén không cao.
- Cơ cấu phân phối khí xupáp treo
Xupáp treo là một loại xupáp có mặt xupáp quay xuống dưới, hướng vào đỉnh piston, trong khi đuôi xupáp quay lên trên và được giữ ở dạng treo nhờ lò xo.
Việc sử dụng cơ cấu phân phối khí với xupáp treo giúp buồng cháy trở nên gọn gàng và diện tích tiếp xúc truyền nhiệt nhỏ, từ đó giảm thiểu tổn thất nhiệt Đối với động cơ xăng, buồng cháy nhỏ gọn và khó kích nổ cho phép tăng tỷ số nén từ 0,5 đến 2 so với cơ cấu phân phối khí sử dụng xupáp đặt.
Cơ cấu phân phối khí xupáp treo giúp tạo ra đường cong thanh thoát, giảm sức cản khí động và cho phép bố trí xupáp hợp lý Điều này không chỉ tăng tiết diện lưu thông dòng khí mà còn nâng cao hệ số nạp lên từ 5 đến 7%.
Cơ cấu phân phối khí sử dụng xupáp treo được áp dụng phổ biến trong các động cơ cường hóa nhờ vào những ưu điểm nổi bật của nó, đặc biệt là trong các động cơ có công suất và số vòng quay lớn.
Hình 1.4 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo 1: trục can, 2: con đội, 3: lò xo xupáp, 4: xupáp, 5: nắp máy, 6: thân máy,
7: đũa đẩy, 8: đòn gánh, 9: cò mổ.
Các loại cơ cấu phân phối khí phổ biến
1.4.1 VTEC và i-VTEC của hãng Honda
Hình 1.10 Công nghệ cam thông minh VTEC
VTEC (Hệ thống điều khiển van biến thiên) là công nghệ do Honda phát triển, cho phép điều chỉnh pha phân phối khí và độ nâng van một cách điện tử Mục tiêu chính của VTEC là tối ưu hóa hiệu suất động cơ và nâng cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 1.11 Nguyên lý làm việc của các cò mổ trong hệ thống VTEC
Hệ thống VTEC hoạt động với hai xupáp hút trên một xy lanh, được điều khiển bởi ba cò mổ Ở tốc độ thấp, các cò mổ hoạt động độc lập, trong đó cò mổ chính mở xupáp hút chính thông qua vấu cam thấp với thời gian mở ngắn Cò mổ thứ hai, điều khiển bởi vấu cam siêu thấp, mở xupáp hút thứ hai để ngăn ngừa tích tụ nhiên liệu trong họng hút Cò mổ trung gian, nằm giữa hai cò mổ, được điều khiển bởi vấu cam cao nhưng không đóng mở xupáp nào ở tốc độ thấp; nó quay tự do quanh trục dàn cò nhờ cơ cấu lò xo Cả cò mổ chính và trung gian đều chứa piston đồng bộ, nhưng ở tốc độ thấp, piston đồng bộ hoàn toàn nằm trong thân cò mổ nhờ cơ cấu lò xo hồi vị.
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, PCM kích hoạt van điện từ, dẫn dầu thủy lực vào cò mổ chính, tạo áp suất tác động lên các piston đồng bộ, chốt đẩy và lò xo hồi vị Kết quả là ba cò mổ được khóa cứng, trong khi cò mổ chính và cò mổ thứ hai hoạt động nhờ dầu thủy lực Khi lò xo hồi vị và chốt đẩy đẩy các piston về vị trí ban đầu, các cò mổ có thể hoạt động độc lập Hệ thống i-VTEC hiện đại của Honda, được áp dụng cho tất cả các động cơ mới, có bốn chức năng, trong đó tối đa ba chức năng có thể hoạt động đồng thời trên một động cơ.
- Thay đổi độ mở và thời gian mở của xupáp (VLD): Chức năng này đã trình bày trong hệ thống VTEC nguyên thủy ban đầu.
- Điều khiển thời điểm mở xupáp (VTC): Chức năng này đã trình bày trong hệ thống i-VTEC.
Chức năng điều khiển thông minh hoạt động của xupáp (PVD) cho phép vô hiệu hóa một xu páp hút hoặc một xu páp xả khi động cơ hoạt động ở vòng tua thấp Điều này tạo ra hiệu ứng xoáy lốc, cải thiện quá trình hòa trộn không khí và nhiên liệu, từ đó nâng cao hiệu quả cháy của động cơ.
Vô hiệu hóa hoạt động của xupáp (DVO) là một hệ thống có nhiệm vụ mở treo toàn bộ xupáp của một xi lanh, giúp ngắt hoàn toàn hoạt động của xi lanh đó Hệ thống này góp phần giảm tiêu hao nhiên liệu cho động cơ, đặc biệt khi ở chế độ tải thấp.
Hãng Ford đã tiên phong trong việc cải tiến hệ thống phân phối khí, giới thiệu nhiều thế hệ ô tô hiện đại Một trong những công nghệ nổi bật là hệ thống điều khiển xoay trục cam nạp (VCT), cho phép điều chỉnh góc phân phối khí của các xupáp theo từng dải tốc độ của động cơ Công nghệ này đã được phát triển trong những năm gần đây và được sử dụng phổ biến tại Việt Nam trên các mẫu xe như Focus, Mondeo, Escape và Transit.
Hệ thống VCT (Variable Cam Timing) là công nghệ điều khiển thời điểm phối khí của động cơ, cho phép tối ưu hóa hiệu suất làm việc Khác với các động cơ cổ điển có thời điểm phối khí cố định, VCT sử dụng áp suất thủy lực và van điện từ để điều chỉnh góc quay của trục cam nạp, giúp thay đổi thời điểm phối khí một cách linh hoạt Hệ thống này có khả năng xoay trục cam lên đến 40 độ theo góc quay trục khuỷu, dựa trên tín hiệu từ cảm biến và điều khiển bởi ECU động cơ Nhờ vào VCT, quá trình nạp và thải được cải thiện, dẫn đến tăng công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường.
Dòng xe Mitsubishi nổi bật với công nghệ MIVEC, hệ thống điều khiển điện từ van biến thiên Đây là cơ chế tiên tiến giúp tối ưu hóa việc phân phối khí, được trang bị cho các thế hệ động cơ hiện đại tại Nhật Bản.
Hình 1.12 Động cơ MIVEC của dòng xe Mitsubishi
Hình 1.13 Hoạt động của hệ thống MIVEC
Trong động cơ, có hai loại cam với biên dạng khác nhau: cam tốc độ thấp có biên dạng nhỏ, hoạt động ở dải tốc độ thấp, và cam tốc độ cao với biên dạng lớn hơn, hoạt động ở dải tốc độ cao Các vấu cam tốc độ thấp và trục cò mổ dẫn động các xupáp nạp được sắp xếp đối xứng qua cam tốc độ cao ở giữa Mỗi xupáp nạp được điều khiển bởi một cam tốc độ thấp và trục cò mổ Để chuyển sang cam tốc độ cao, tay đòn chữ T được ép vào các khe ở đỉnh trục cò mổ của cam tốc độ thấp, cho phép cam tốc độ cao dịch chuyển cùng cam tốc độ thấp, dẫn đến việc các xupáp thay đổi hành trình Ở dải tốc độ thấp, tay đòn chữ T tự do trượt ra khỏi khe, cho phép cam tốc độ thấp điều khiển các xupáp, trong khi ở dải tốc độ cao, áp suất thủy lực đẩy piston lên, khiến tay đòn chữ T trượt vào khe cò mổ để chuyển sang hoạt động với cam tốc độ cao.
Chế độ MIVEC được kích hoạt để chuyển sang vấu cam tốc độ cao, giúp tăng cường hiệu suất động cơ Ở dải tốc độ thấp, thời gian đóng mở xupáp nạp và xả trùng nhau được kéo dài, mang lại sự ổn định khi không tải Khi tăng tốc, thời điểm đóng xupáp nạp được điều chỉnh chậm lại, giảm áp lực ngược và cải thiện hiệu suất khí nạp, từ đó nâng cao công suất động cơ và giảm hệ số ma sát.
KẾT CẤU, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN XE TOYOTA ALTIS
Nhiệm vụ, tổng quan
Hệ thống VVT (Variable Valve Timing) do Toyota phát triển giúp điều chỉnh thời điểm đóng/mở của van nạp, tối ưu hóa hiệu suất động cơ Nhờ vào việc điều chỉnh này, xe không chỉ tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu khí thải độc hại, góp phần bảo vệ môi trường Hệ thống VVT được điều khiển bằng thuỷ lực hai giai đoạn, mang lại hiệu quả cao trong vận hành.
Hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing – Intelligent) là phiên bản nâng cấp của VVT, sử dụng công nghệ điều khiển điện tử để điều chỉnh thời điểm mở và đóng van nạp Bằng cách thay đổi mối quan hệ truyền động giữa trục cam và trục cam nạp thông qua dây đai hoặc xích, VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để điều chỉnh vị trí trục cam Điều này giúp tối ưu hóa thời điểm phối khí, đảm bảo sự đồng bộ giữa thời điểm đóng van xả và mở van nạp.
Hình 2.1.1 Hệ thống điều khiển van biến thiên VVT-i
Hệ thống Dual VVT-i, hay còn gọi là điều phối van biến thiên thông minh kép, vượt trội hơn VVT-i nhờ khả năng điều khiển cả van nạp và van xả Điều này cho phép Dual VVT-i tối ưu hóa hiệu suất động cơ, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện lượng khí thải ra môi trường, nhờ vào việc đốt cháy nhiên liệu triệt để hơn.
Hình 2.1.2 Hệ thống điều khiển van biến thiên Dual VVT-i
Hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) của Toyota sử dụng áp suất thủy lực để điều chỉnh thời điểm phối khí, giúp tăng công suất, cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải ô nhiễm Phiên bản nâng cấp Dual VVT-i cũng sử dụng áp suất thủy lực để điều chỉnh cả trục cam nạp và xả, mang lại hiệu quả nạp đầy và thải sạch hơn cho động cơ Công nghệ DOHC (Double Overhead Camshaft) Dual VVT-i trang bị 2 trục cam kép tại đỉnh buồng đốt, cho phép 2 xupap hoạt động độc lập để kiểm soát quá trình nạp và xả không khí.
Thông số động cơ xe và khung xe Toyota Corolla Altis 1.8G CVT 2015
Kích thước Kích thước tổng thể bên ngoài (D x R x C)
Kích thước tổng thể bên trong (D x R x C) (mm x mm x mm)
Chiều dài cơ sở (mm) 2700
Chiều rộng cơ sở (Trước/sau) (mm) 1520/1520
Khoảng sáng gầm xe (mm) 130
Bán kính vòng quay tối thiểu (m) 5.4
Trọng lượng không tải (kg) 1265
Trọng lượng toàn tải (kg) 1670
Dung tích bình nhiên liệu (L) 55 Dung tích khoang hành lý (L) 470 Động cơ xăng
Loại động cơ 2ZR-FE, 16 van
Bố trí xy lanh Thẳng hàng/In-line
Dung tích xy lanh (cc) 1798 tử/EFI
Loại nhiên liệu Xăng/Petrol
Công suất tối đa ((KW) HP/vòng/phút) (103)138/6400
Mô men xoắn tối đa (Nm/vòng/phút) 172/4000
(công suất cao/tiết kiệm nhiên liệu
Hộp số Số tự động vô cấp/CVT
Trước Mc Pherson với thanh cân bằng/McPherson
Sau Bán phụ thuộc, dạng thanh xoắn với thanh cân bằng/Torsion beam with stabilizer bar
Hệ thống lái Trợ lực tay lái Trợ lực điện/EPS
Loại vành Mâm đúc/Alloy
Lốp dự phòng Mâm đúc/Alloy
Phanh Trước Đĩa tản nhiệt/Ventilated disc
Tiêu thụ Trong đô thị (L/100km) 8.6
Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-i:
Trong quá trình hoạt động của động cơ, các cảm biến vị trí trục khuỷu, bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp dữ liệu quan trọng cho ECU nhằm tính toán thông số phối khí Các cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến vị trí trục cam cũng hỗ trợ cung cấp thông tin về tình trạng phối khí thực tế Dựa trên các yếu tố này, ECU sẽ đưa ra lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt, được tính toán trong vài phần nghìn giây để xác định góc đóng mở của các xupap Áp lực dầu ảnh hưởng đến vị trí bộ điều khiển phối khí, mở xupap vào thời điểm thích hợp, cho phép Dual VVT-i điều chỉnh linh hoạt hoạt động của các góc phối khí xupap, thay thế cho hệ thống cam truyền thống.
Cảm biến đo nồng độ oxy tại ống góp xả cung cấp thông tin về tỷ lệ phần trăm nhiên liệu được đốt cháy, giúp ECU điều chỉnh chế độ nạp và xả tối ưu Điều này không chỉ tiết kiệm xăng mà còn bảo vệ môi trường, đặc biệt trong các điều kiện như nhiệt độ thấp, tốc độ chậm hoặc khi tải nhẹ.
Việc điều chỉnh thời điểm phối khí của trục cam nạp giúp làm trễ lại quá trình này và giảm độ trùng lặp của xupáp, từ đó giảm thiểu hiện tượng khí xả chạy ngược lại phía nạp Sự cải tiến này không chỉ ổn định chế độ không tải mà còn nâng cao hiệu suất kinh tế nhiên liệu và cải thiện khả năng khởi động của động cơ.
Hình 2.2.2 Thời điểm điều khiển phối khí Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ hay khi tải nhẹ
Khi ECU điều chỉnh van điều phối trục cam, áp suất dầu sẽ tác động lên khoang cánh gạt, dẫn đến việc làm muộn thời điểm phối khí Điều này giúp trục cam nạp quay theo chiều muộn, tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
Hình 2.2.3 Van điều phối dầu ở vị trí phía làm muộn b Khi tải trung bình, khi tốc độ thấp hay trung bình ở tải nặng
Thời điểm phối khí được điều chỉnh sớm hơn và độ trùng lặp xupáp tăng lên nhằm nâng cao EGR nội bộ và giảm tổn thất do bơm, từ đó cải thiện ô nhiễm khí thải và hiệu suất nhiên liệu Đồng thời, thời điểm đóng xupáp nạp cũng được đẩy sớm để hạn chế hiện tượng khí nạp quay ngược, qua đó nâng cao hiệu quả nạp, đặc biệt là ở tốc độ thấp và trung bình khi tải nặng.
Khi van điều phối được lắp đặt đúng vị trí, bộ ECU của động cơ sẽ điều chỉnh áp suất dầu, tác động lên khoang cánh gạt để thay đổi thời điểm phối khí, giúp trục cam nạp quay sớm hơn.
Hình 2.2.5 Van điều phối dầu ở vị trí phía làm sớm c Khi tốc độ cao và tải nặng
Thời điểm phối khí được điều chỉnh sớm hơn và độ trùng lặp xupáp tăng lên nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế nhiên liệu Đồng thời, thời điểm đóng xupáp nạp cũng được đẩy lên sớm để giảm hiện tượng khí nạp quay ngược, từ đó cải thiện hiệu suất nạp.
Hình 2.2.6 Thời điểm điều khiển phối khí khi tốc độ cao và tải nặng
ECU động cơ xác định góc phối khí chuẩn dựa trên tình trạng vận hành Khi thiết lập thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam sẽ duy trì đường dầu đóng, như được minh họa trong hình vẽ, nhằm giữ ổn định thời điểm phối khí hiện tại.
Hình 2.2.7 Van điều phối dầu ở vị trí ổn định
Van biến thiên thông minh
Xupap nạp Mở trước ĐCT 1 0 -56 0 Đóng sau ĐCD 65 0 -10 0 Xupap xả Mở trước ĐCD 51 0 -11 0 Đóng sau ĐCT 3 0 -43 0
Hình 2.2.8 Pha phân phối khí thông minh van biến thiên Dual VVT-i
Trên các động cơ hiện đại được trang bị hệ thống phân phối khí thông minh Dual VVTi, pha phân phối khí có khả năng điều chỉnh trong một khoảng nhất định, giúp động cơ hoạt động hiệu quả ở mọi chế độ.
Trong chế độ chạy không tải của động cơ Dual VVT-i, công suất chỉ đủ để thắng lại lực ma sát, dẫn đến tốc độ động cơ thấp và dễ bị chết máy khi có tải đột ngột Để cải thiện hiệu suất, tỉ lệ hòa khí nạp vào xylanh cần đậm hơn, giúp giảm khí thải và tối ưu hóa môi chất công tác Việc điều chỉnh góc trùng điệp để phân phối khí trễ hơn giúp thải sạch khí cháy, giảm khí xả quay ngược lại, từ đó ổn định chế độ không tải và nâng cao hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 2.2.10 Chế độ chạy không tải
Khi động cơ hoạt động ở chế độ tải nhẹ (Range 2), áp suất trong ống góp hút giảm xuống rất thấp, dẫn đến việc nạp khí cần được làm trễ lại và độ trùng điệp của xupap cũng giảm Điều này giúp ổn định tốc độ động cơ.
Hình 2.2.11 Chế độ tải nhẹ
Chế độ tải trung bình (Range 3) của động cơ được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh pha phân phối khí sớm và tăng độ trùng lặp xupap, giúp tăng cường tuần hoàn khí thải (EGR) Sự cải thiện này không chỉ giảm ô nhiễm khí xả mà còn nâng cao tính tiết kiệm nhiên liệu và hiệu suất làm việc của động cơ.
Hình 2.2.12 Chế độ tải trung bình
Trong dải tốc độ thấp đến trung bình với tải nặng, áp suất trên đường ống nạp lớn hơn xupap nạp, do đó cần đóng sớm xupap để hòa khí nạp vào một cách hiệu quả Việc này giúp cải thiện hiệu suất thể tích nạp và tăng cường mômen xoắn ở tốc độ thấp đến trung bình.
Hình 2.2.13 Tốc độ thấp tới trung bình với tải nặng
Trong phạm vi tốc độ cao với tải nặng (Range 5), việc làm chậm thời điểm đóng xupap nạp giúp tận dụng quán tính của dòng khí nạp, từ đó cải thiện hiệu suất thể tích nạp và nâng cao công suất đầu ra.
Hình 2.2.14 Tốc độ cao với tải cao
Khi nhiệt độ động cơ thấp, việc giảm góc trùng điệp xupap giúp ngăn chặn hiện tượng cháy xấu, đồng thời ổn định tốc độ không tải nhanh và cải thiện hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 2.2.15 Khi nhiệt độ động cơ thấp
Khi khởi động hoặc khi động cơ ngừng, góc trùng điệp ở vị trí nhỏ nhất để cải thiện tính khởi động và cho lần khởi động tiếp theo.
Hình 2.2.16 Khi khởi động hoặc khi động cơ ngừng
Kết cấu
Bộ chấp hành của hệ thống Dual VVT-i bao gồm bộ điều khiển
VVT-i là công nghệ điều chỉnh góc mở của trục cam nạp và xả, sử dụng áp suất dầu để tạo lực cho bộ điều khiển VVT-i Van điều khiển dầu phối khí trục cam giúp kiểm soát hướng đi của dầu, từ đó tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
Mỗi bộ điều khiển VVT-i bao gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp và xả.
Cả hai bên nạp và xả đều trang bị cánh gạt bốn cánh, giúp điều chỉnh áp suất dầu Khi áp suất dầu thay đổi, trục cam nạp và xả sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i, từ đó liên tục điều chỉnh thời điểm phối khí của hai trục cam này.
Khi động cơ ngừng hoạt động, chốt khóa sẽ giữ cho trục cam nạp ở vị trí muộn nhất và trục cam xả ở vị trí sớm nhất, nhằm đảm bảo quá trình khởi động của động cơ diễn ra chính xác.
Một lò xo trợ lực phía trước được cung cấp trên bộ điều khiển VVT-i phía ống xả.
Lò xo này tác dụng mô men xoắn theo hướng trước khi động cơ dừng, do đó đảm bảo sự ăn khớp của chốt khóa.
Khi động cơ khởi động, nếu áp suất dầu không được cung cấp ngay lập tức cho bộ điều khiển VVT-i, chốt hãm sẽ khóa các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển này nhằm ngăn chặn hiện tượng tiếng gõ.
2.3.1.1 Bộ điều khiển VVT-i bên nạp
Hình 2.3.1 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i bên nạp
2.3.1.2 Bộ điều khiển VVT-i bên xả
Hình 2.3.2 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i bên xả
2.3.2 Van điều khiển dầu phối khí trục cam
Hình 2.3.3 Cấu tạo Van điều khiển dầu phối khí trục cam
MỘT SỐ HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ QUY TRÌNH KIỂM
Hư hỏng thường gặp, nguyên nhân tác hại
Khi động cơ phát ra tiếng kêu lách cách ở buồng xupáp hoặc nắp che giàn đòn gánh, nguyên nhân thường là do khe hở nhiệt giữa đuôi xupáp và con đội, cùng với khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng quá lớn Điều này dẫn đến sự mòn nhanh chóng của các chi tiết, giảm công suất động cơ và làm thay đổi góc mở sớm, đóng muộn của xupáp Khe hở nhiệt lớn sẽ làm giảm hành trình mở xupáp, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoạt động của động cơ.
Khi khởi động, công suất động cơ giảm do khe hở nhiệt của xupáp quá nhỏ và các bộ phận như nấm, ổ đặt bị cháy rỗ, dẫn đến tình trạng lọt khí và tỷ số nén thấp Nếu động cơ phát ra tiếng kêu nhỏ ở giữa thân, đặc biệt là phía đuôi trục khủy, nguyên nhân có thể là do khe hở giữa bạc và trục cam quá lớn, gây mòn nhanh và giảm áp suất dầu bôi trơn Ngoài ra, tiếng kêu rào rào phía trước có thể xuất phát từ khe hở không đều giữa các bánh răng, trục khủy và bánh răng cam, hoặc do răng bị sứt mẻ, gãy, dẫn đến mòn nhanh cặp bánh răng và làm cho động cơ hoạt động không đều, thậm chí không hoạt động được.
Trục cam và bạc lót
3.2 Quy trình kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa một số chi tiết
3.2.1 Kiểm tra chẩn đoán bằng máy chẩn đoán
* Lưu ý: Hãy tuân thủ theo những hạng mục sau để đảm bảo an toàn.
- Đọc hướng dẫn sử dụng trước khi dùng máy chẩn đoán.
Khi sử dụng máy chẩn đoán trên xe, hãy cẩn thận không để dây kết nối bị kẹt vào các bàn đạp, cần số hoặc vành tay lái Điều này giúp đảm bảo an toàn và tránh các sự cố không mong muốn trong quá trình lái xe.
- Khi lái thử xe cho mục đích thử của máy chẩn đoán, yêu cầu có 2 người Một người lái xe và người kia vận hành máy chẩn đoán.
* Thực hiện các bước sau đây:
1 Nối máy chẩn đoán với giắc DLC3.
3 Bật máy chẩn đoán ON.
5 Kiểm tra cụm van điều khiển dầu phối khí trục cam (cho trục cam nạp).
- Vào các menu sau: Powertrain / Engine and ECT / Active Test /
- Kiểm tra tốc độ động cơ khi kích hoạt cụm van điều khiển dầu phối khí trục cam
(cho trục cam nạp) bằng máy chẩn đoán.
* Gợi ý: Nếu kết quả không chấp nhận được, hãy để động cơ nguội
(nhiệt độ nước làm mát là 50°C hoặc thấp hơn) và tiến hành Thử kích hoạt lại.
Hình 3.1 Vị trí giắc DLC3
3.2.2 Quy trình tháo van điều khiển dầu trục cam
3.2.3 Quy trình kiểm tra van điều khiển dầu phối khí trục cam
- Đo điện trở dựa theo giá trị (các giá trị) trong bảng dưới đây.
Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn
Nếu kết quả không như tiêu chuẩn, hãy thay thế cụm van điều khiển dầu.
Hình 3.2 Kiểm tra van điều khiển dầu phối khí trục cam
- Nối cực (+) của ắc quy vào cực 1 và cực âm (-) của ắc quy vào cực
2, và kiểm tra chuyển động của van.
*a Chi tiết không nối với dây điện(Van điều khiển dầu phối khí trục cam)
* Kiểm tra: Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn
Cấp điện áp ắc quy Van di chuyển sang hướng mũi tên bên trái trong hình vẽ Ngắt điện áp ắc quy
Van di chuyển sang hướng mũi tên bên phải trong hình vẽ
- Kiểm tra rằng van dịch chuyển tự do và không bị kẹt bất cứ vị trí nào.
- Nếu cần thiết, hãy thay cụm van điều khiển dầu phối khí trục cam.
Sự tích tụ của vật thể lạ có thể dẫn đến rò rỉ áp suất nhẹ, ảnh hưởng đến thời điểm hoạt động của trục cam Hệ quả của việc này là mã lỗi sẽ xuất hiện, gây ra những vấn đề kỹ thuật cần được khắc phục kịp thời.
3.2.3 Quy trình lắp van điều khiển dầu phối khí trục cam
3.2.4 Quy trình sửa chữa một số chi tiết trên lắp quy lát
3.2.4.1 Sửa chữa đế xupáp nạp
Hình 3.3 Dùng dụng cụ rà xupáp sửa chữa đế xupáp nạp
- Dùng dụng cụ rà xupáp 45°, rà đế xupáp sao cho chiều rộng đế xupáp lớn hơn giá trị tiêu chuẩn.
Hình 3.4 Góc rà rà đế xupáp nạp
Sử dụng lưỡi cắt 30° và 60° để kiểm tra đế xupáp, đảm bảo vết tiếp xúc bao phủ toàn bộ chu vi đế Vết tiếp xúc cần được đặt ở trung tâm của đế xupáp, và độ rộng của đế phải được duy trì trong tiêu chuẩn xung quanh toàn bộ chu vi.
- Độ rộng tiêu chuẩn: Từ 1.0 đến 1.4 mm
- Ký hiệu trong hình: Chiều rộng
- Rà xupáp và đế xupáp bằng bột mài.
- Kiểm tra vị trí của của đế xupáp.
3.2.4.2 Sửa chữa đế xupáp xả
Hình 3.5 Dùng dụng cụ rà xupáp sửa chữa đế xupáp xả
- Dùng dụng cụ rà xupáp 45°, rà đế xupáp sao cho chiều rộng đế xupáp lớn hơn giá trị tiêu chuẩn.
Hình 3.6 Góc rà rà đế xupáp xả
Sử dụng lưỡi cắt 30° và 75° để kiểm tra đế xupáp, đảm bảo rằng vết tiếp xúc bao phủ toàn bộ chu vi của đế Vết tiếp xúc cần nằm ở trung tâm của đế xupáp, và độ rộng của đế phải được giữ trong phạm vi tiêu chuẩn xung quanh toàn bộ chu vi.
- Độ rộng tiêu chuẩn: Từ 1.2 đến 1.6 mm
- Rà xupáp và đế xupáp bằng bột mài.
- Kiểm tra vị trí của của đế xupáp.
