Hệ thống nạp thông minh: Không thể thiếu cho động cơ

Chuyên đề: Công nghệ thuật ngữ ô tô
Chỉnh sửa lúc: 14/05/2018
Hệ thống nạp có nhiệm vụ điều khiển thời điểm đóng mở, khoảng nâng cũng như khoảng thời gian đóng mở xupap để tối ưu hóa công suất làm việc của động cơ giúp nâng cao hiệu quả làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí xả. Vì vậy hệ thống nạp thông minh ngày càng trở lên phổ biến trên ô tô.

Ưu thế vượt trội của hệ thống nạp thông minh VVT (Variable Valve Timing).

Trong các động cơ đốt trong thông thường, các xupap nạp và xupap xả được điều khiển thông qua các con đội trên trục cam. Hình dáng của các con đội sẽ xác định thời điểm đóng mở, độ nâng và khoảng thời gian mở của từng xupap. Đối với những xe đời cũ, cả hệ thống phân phối khí được dẫn động và điều khiển thống qua các cơ cấu cơ khí (khâu, khớp) thì việc đóng mở xupap là cố định theo thiết kế của nhà sản xuất và không thể điều chỉnh (nó chỉ bị thay đổi khi các chi tiết mòn đi) dẫn đến lưu lượng khí nạp không đổi nên không thể tăng được công suất của động cơ.

Do tính chất của hòa khí và sau khi cháy mà 3 thông số thời điểm, độ nâng và thời gian mở của các xupap ở vòng tua thấp và vòng tua cao rất khác nhau. Thông thường, khi thiết kế động cơ, các kỹ sư phải lưu ý tới điều kiện làm việc của từng xe và xác định chúng cần công suất và mô -men xoắn cực đại ở vòng tua nào. Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu của các xupap ở vòng tua thấp thì quá trình đốt nhiên liệu lại không hiệu quả khi động cơ ở trạng thái vòng tua cao, khiến công suất chung của động cơ bị giới hạn. Ngược lại, nếu đặt điều kiện tối ưu ở số vòng tua cao thì động cơ lại hoạt động không tốt ở vòng tua thấp.

Để khắc phục những nhược điểm này, các nhà sản xuất ô tô đưa ra giải pháp là tìm cách tác động để thời điểm đóng mở xupap, độ mở và khoảng thời gian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ để lấy đầy hòa khí vào buồng đốt. Trên thực tế, điều chỉnh một cách hoàn toàn cả 3 thông số này của xupap là điều rất khó.

Để giải quyết vấn đề này, có thời kỳ người ta sử dụng một cuộn cảm để điều chỉnh xupap thay vì sử dụng biên dạng cam. Tuy nhiên, kỹ thuật trên không được sản xuất do quá phức tạp và rất đắt. Cách tiếp cận ngược lại là điều chỉnh xupap sao cho động cơ hoạt động tốt ở vòng tua cao. Điều này có nghĩa xe sẽ hoạt động rất yếu ở khi tốc độ vòng tua thấp (trạng thái mà hầu hết các xe luôn có) và hoạt động tốt ở vòng tua cao. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện tử các nhà sản xuất đã kết hợp hoàn hảo điện tử - thủy lực – cơ khí để cho phép điều chỉnh các thông số: thời điểm đóng mở xupap, độ mở và khoảng thời gian mở để đạt được hiệu suất làm việc tối ưu cho động cơ. Hiện nay, công nghệ này có mặt trên hầu hết các hãng xe với các tên gọi khác nhau như: VVT-I (Toyota), I-VTEC (Honda), MIVEC (Mitsubishi)…

VVT : Một quá trình phát triển

Từ khoảng đầu những năm 2000, những người sử dụng xe ở Việt nam mới biết đến khái niệm “hệ thống nạp thông minh” và càng ngày công nghệ này càng trở nên quen thuộc và chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp nó trên các xe Toyota hay Honda..dưới những cái tên như VVT-I hay I-VTEC, MIVEC…


Công nghệ VANOS của BMW

Thực ra thì công nghệ này đã được để ý từ đầu những năm 20 của thế kỷ trước, tuy nhiên phải tới thập kỷ 70 thì Alfa Romeo 2000 đời 1980 trở thành chiếc xe đầu tiên sử dụng công nghệ nạp thông minh - sử dụng các cơ cấu dẫn động cơ khí. Đến năm 1987 Nissan tiếp tục phát triển công nghệ này với việc sử dụng kết hợp điện tử để điều khiển việc đóng mở các xupap nạp để nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ ở chế độ chờ và số vòng quay thấp. Tuy nhiên công nghệ này đạt được mức độ hoàn thiện nhất là là khi BMW ra mắt công nghệ VANOS cho phép điều chỉnh một cách liên tục cả hai xupap nạp và xả cho phép tối ưu hóa hiệu quả làm việc của động cơ, giúp tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và khí xả cho động cơ.

Sự đa dạng của VVT.

Đều có nhiệm vụ điều khiển thời điểm đóng mở, khoảng nâng cũng như khoảng thời gian đóng mở xupap để tối ưu hóa công suất làm việc của động cơ giúp nâng cao hiệu quả làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí xả, tuy nhiên mỗi nhà sản xuất ô tô lại đưa ra một các phương pháp khác nhau để giải quyết vấn đề này. Trong phạm vi bài viết này Autonet xin giới thiệu hai giải pháp phổ biến nhất hiện nay: 

* Dịch chuyển trục cam: VVV-I (Toyota), CVTCS ( Nissan), VANOS (BMW)…

Trên hệ thống VVT-i của hãng Toyota sử dụng nguyên lý điện - thủy lực để tối ưu hóa góc phối khí của trục cam nạp dựa trên chế độ làm việc của động cơ phối hợp với các thông số điều khiển chủ động.

Các bộ phận của hệ thống gồm: Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit; bơm và đường dẫn dầu; bộ điều khiển phối khí (VVT) với các 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 được thiết kế đồng bộ với cơ cấu bướm ga điện tử ETCS-i, đầu phun nhiên liệu 12 lỗ (loại bỏ sự hỗ trợ bằng khí) và bộ chia điện bằng điện tử cùng các bugi đầu iridium.

Trong quá trình hoạt động, các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính về ECU để tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh, còn các đầu đo VVT 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 động, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tổng hợp được lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt. Lệnh này được tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết định đóng (mở) các van điện của hệ thống thủy lực. Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu-páp nạp đúng 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 đã điều chỉnh vô cấp hoạt động của các van nạp. Độ mở và thời điểm mở biến thiên theo sự phối hợp các thông số về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ và nhiệt độ động cơ.

* Sử dụng hai vấu cam có biên dạng khác nhau: VTEC (Honda), MIVEC (Mitsubishi)
VTEC của Honda là viết tắt của thuật ngữ  "Variable valve Timing and lift Electronic Control". Hệ thống này được phát triển nhằm cải thiện hiệu quả của các động cơ đốt trong tại các dải vòng tua động cơ khác nhau.

Hệ thống VTEC của Honda là phương pháp khá đơn giản nhằm đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả ở dải vòng tua rộng, thông qua trục cam kép đa trạng thái đã được tối ưu hóa. Thay vì mỗi con đội phục trách một van, sẽ có 2 con đội điều khiển. Một con đội được thiết kế để động cơ hoạt động tốt ở vòng tua thấp còn một con khác đảm nhiệm vai trò ở vòng tua cao.Sự thay đổi trạng thái giữ hai con đội này được điều khiển bằng máy tính sau khi thu thập các thông số như áp suất dầu động cơ, nhiệt độ máy, vận tốc xe và vòng tua động cơ. Khi vòng tua động cơ tăng, máy tính sẽ kích hoạt con đội thiết kế cho vòng tua cao hoạt động. Từ lúc này, van sẽ được đóng mở theo chế độ vòng tua cao như khoảng mở rộng hơn, thời gian mở dài hơn nhằm cung cấp đủ hòa khí cho buồng đốt. Hệ thống VTEC trên động cơ trục cam kép sẽ điều khiển cả van xả và van nạp.

Công nghệ mới i-VTEC (chữ i lấy từ từ Intelligent) là công nghệ điều van biến thiên liên tục trên van nạp ở các động cơ của Honda, ở i-VTEC, trục cam điều khiển van nạp có thể thay đổi một góc trong khoảng từ 25 đến 50 độ (tùy thuộc vào cấu trúc động cơ) khi đang vận hành. Các trạng thái của trục cam được máy tính điều khiển dựa trên các dữ liệu về tải trọng xe và vòng tua máy. Tác dụng của i-VTEC là nâng mô-men xoắn của động cơ, đặc biệt khi ở tốc độ vòng tua trung bình. Trên mẫu Civic bán tại Việt Nam, Honda trang bị i-VTEC ở cả động cơ I4 trục cam kép DOHC và I4 trục cam đơn SOHC.


Công nghệ MIVEC của Mitsubishi

Với những ưu thế vượt trội giúp tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và khí thải. Hệ thống nạp thông minh ngày nay đã được phát triển bởi hầu hết các nhà sản xuất ô tô trên thế giới và được gọi dưới nhiều cái tên khác nhau như:  AVCS hoặc AVLS (Subaru), CPS (Proton, Volvo), CVTCS, N-VCT hay VVL (Nissan), CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Geely, Hyundai, Iran Khodro, Kia, Peugeot, Renault, Volvo), DCVCP (General Motors), DVVT (Daihatsu), MIVEC (Mitsubishi), Multiair (FIAT), S-VT (Mazda), VANOS (BMW), VarioCam (Porsche), VCT (Ford, Yamaha), VVC (MG Rover), VVT (Chrysler, General Motors, Proton, Suzuki, Volkswagen Group).

Theo Internet

Bạn cảm thấy bài viết hữu ích?

Bài viết nổi bật

Loading...

Bài viết mới nhất

  • Khoa NX

    Bài viết: 109

    Mâm xe ô tô bằng thép hay hợp kim cứng hơn ?

    13:07 PM 16/01/2019
    91
    Với chất lượng đường sá chưa tốt ở Việt Nam và còn xuất hiện nhiều ổ gà hay chướng ngại vật thì việc mâm (vành) xe ô tô bị móp méo hay thậm chí là bể là việc hoàn toàn có thể xảy ra. Vậy thì mâm bằng thép hay hợp kim sẽ có độ cứng cao hơn.
  • Blue

    Bài viết: 273

    Sự khác biệt giữa hệ thống phun xăng GDI và EFI

    16:19 PM 07/01/2019
    898
    Cả 2 hệ thống phun xăng trực tiếp GDI và phun xăng điện tử EFI ra đời đều không nhằm ngoài mục đích cải thiện sức mạnh công suất, nâng cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế khí xả độc hại ra môi trường. Tuy cùng chung mục đích, nhưng giữa 2 hệ thống này vẫn có những sự khác biệt nhất định.
  • Blue

    Bài viết: 273

    Tìm hiểu về hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson

    10:10 AM 05/01/2019
    1062
    MacPherson là hệ thống được ứng dụng rất rộng rãi trên các mẫu xe sở hữu kết cấu khung liền khối unibody, hệ dẫn động cầu trước.
  • Blue

    Bài viết: 273

    Ưu nhược điểm của hộp số vô cấp

    08:36 AM 28/12/2018
    2912
    Hộp số CVT không còn là một trang bị xa lạ với khách hàng Việt, tuy nhiên khi bàn về những ưu – nhược điểm cụ thể của nó thì hẳn sẽ nhiều người còn lúng túng. Vậy hộp số CVT có những ưu – nhược điểm gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
  • Thanh Long

    0972520567

    Bài viết: 120

    Hệ thống phanh ABS hoạt động như thế nào ?

    09:49 AM 26/12/2018
    1875
    Hệ thống chống bó cứng phanh ABS ngày nay đã được trang bị trên rất nhiều mẫu xe mới hỗ trợ cho việc lái xe an toàn và hiệu quả hơn. Tuy nhiên, có một điểm đáng chú ý là khách hàng, đặc biệt là nữ giới, dường như chưa quan tâm nhiều đến ABS. Thậm chí nhiều người cầm lái hàng ngày nhưng vẫn không biết xe mình có trang bị hay không và hoạt động của bộ phận này như thế nào...
  • Quang Thien

    Bài viết: 28

    Tìm hiểu hệ thống cân bằng điện tử ESP trên ô tô

    10:28 AM 26/12/2018
    1383
    Electronic Stability Program là hệ thống cân bằng điện tử được trang bị rất phổ biến trên ô tô hiện nay để ngăn hiện tượng xe bị mất lái gây tai nạn. Hệ thống này hữu ích không chỉ trên những mẫu xe hiệu suất cao mà còn rất cần thiết khi xe vận hành trong điều kiện có độ bám thấp như đường ướt, cát đất, băng tuyết hay trong những tình huống cần đánh lái gấp để tránh chướng ngại vật.
  • Thanh Long

    0972520567

    Bài viết: 120

    Tìm hiểu về động cơ tăng áp xe ô tô

    14:29 PM 23/12/2018
    1932
    Để hiểu về động cơ tăng áp, trước tiên bạn cần hiểu tăng áp có nghĩa là gì? Tăng áp là từ chung dùng để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng bức. Có thể hiểu đơn giản, tăng áp là hệ thống nén thêm không khí vào buồng đốt, và như vậy có thể đưa vào nhiều nhiên liệu hơn qua đó làm tăng công suất mỗi khi hỗn hợp đốt nổ trong xylanh.
  • vodkablue

    Bài viết: 35

    Chọn loại lốp xe nào: Lốp không xăm, lốp Runflat và lốp tự bơm ?

    11:30 AM 17/12/2018
    14612
    Dù có kích cỡ khác nhau, cấu tạo hoa lốp cũng như thiết kế đa dạng, nhưng chung quy lại, lốp xe được chia thành 3 nhóm: Lốp không săm, lốp Runflat có thể sử dụng khi hết hơi và lốp tự bơm. Chúng ta cùng xem đặc điểm công nghệ cũng như những ưu nhược điểm của từng nhóm này.
  • ToanKoC

    0933 9966 45

    Bài viết: 127

    Hệ thống Hỗ trợ khởi hành ngang dốc và Hỗ trợ đổ đèo

    14:00 PM 16/12/2018
    25536
    Từ những lúc đầu làm quen với vô-lăng đến khi có thể tự tin đánh lái trên đường phố, chắc hẳn bạn đã trải qua việc dừng, khởi hành xe khi đang ở giữa lưng chừng dốc. Đó là một tình huống nguy hiểm nếu xe bị tuột dốc trước khi bạn có thể làm chủ được chân phanh và chân ga. DanhgiaXe sẽ giúp bạn tìm hiểu cách bạn khởi hành ngang dốc và hỗ trợ đỗ đèo.
  • Tri Cao

    Bài viết: 48

    Tìm hiểu hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp BA

    16:30 PM 14/12/2018
    15415
    Trong thực tế, khi di chuyển trên đường chúng ta hoàn toàn không thể tránh khỏi những tình huống giảm tốc đột ngột để tránh tai nạn có thể xảy đến. Và để đảm bảo an toàn cho hành khách ở mức cao nhất, hệ thống phanh khẩn cấp BA - Brake Assist đã được ra đời. Vậy BA (hay BAS) là gì?, hãy cùng Danhgiaxe tìm hiểu tính năng an toàn này nhé.