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

  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    Tìm hiểu về phim cách nhiệt và những địa chỉ dán phim cách nhiệt uy tín cho xe

    21:46 PM 13/10/2018
    629
    Ngày nay, cụm từ phim dán cách nhiệt đã ko còn xa lạ với những người sở hữu xe hay đang tìm cho mình những mẫu xe mới. Ngay trong cái tên, mọi người đã có thể hiểu công dụng chính của nó là để chống nóng cho xe. Tuy nhiên, chi tiết về đặc điểm và những lợi ích đầy đủ của phim cách nhiệt thì ko phải ai cũng biết.
  • Khoa NX

    Bài viết: 36

    Vì sao Vinfast chọn động cơ của BMW ?

    12:39 PM 12/10/2018
    844
    Nếu coi thiết kế ngoại thất của một chiếc xe ô tô là phần "xác" thì hệ thống khung gầm, động cơ, hộp số chính là phần "linh hồn" mà chỉ những người trực tiếp cầm lái hay ngồi trên xe mới có thể cảm nhận được. Nếu phần thiết kế của những chiếc xe Vinfast đã được đội ngũ châu Âu là Pininfarina thực hiện thì phần động cơ cũng được chọn từ BMW. Vậy tại sao Vinfast không chọn một hãng nào khác như Audi hay Mercedes-Benz mà lại là BMW ?
  • Blue

    Bài viết: 249

    Các thuật ngữ ô tô thông dụng

    13:06 PM 04/10/2018
    2238
    Việc nắm bắt các thuật ngữ ô tô thông dụng là khá cần thiết, đặc biệt là khi bạn đang có nhu cầu nghiên cứu về ngành này, hoặc đang trong quá trình tìm hiểu để mua xe.
  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    Áp suất lốp là gì? Vì sao áp suất lốp là thông số mà mọi người lái đều phải biết?

    09:54 AM 05/10/2018
    63
    Từ hàng trăm năm qua, bất chấp những tiến bộ về kỹ thuật của thế giới, lốp luôn được xem là một trong những thành phần quan trọng nhất trên bất kỳ chiếc xe nào. Và một trong những thông số quan trọng nhất của lốp xe là áp suất lốp. Trong bài viết này, DanhgiaXe sẽ mang đến những thông tin cơ bản và hữu ích nhất về thông số quan trọng này.
  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    Lẫy chuyển số là gì? Vì sao lẫy chuyển số là trang bị nên có cho tất cả những mẫu xe số tự động?

    01:48 AM 01/10/2018
    1844
    Hầu hết những mẫu xe số tự động ngày nay đều cho phép người lái tự mình thay đổi cấp số thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các thuật toán xử lý. Việc sang số này có thể được thực hiện theo hai cách là thông qua cần số của xe và/hoặc sử dụng các lẫy chuyển số được bố trí ngay phía sau vô lăng. Bài viết này của DanhgiaXe sẽ tập trung vào lẫy chuyển số - trang bị đang ngày càng trở nên phổ biến ngay cả trên các dòng xe phổ thông.
  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    4 loại hộp số thông dụng trên ô tô người mua xe nên biết

    01:43 AM 01/10/2018
    1840
    Hộp số là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống truyền lực của ô tô. Trải qua hàng trăm năm đồng hành cùng sự phát triển của động cơ đốt trong, những loại hộp số mới đã ra đời, tân tiến và hiện đại hơn. Trong bài viết này, DanhgiaXe sẽ mang đến cho độc giả những thông tin cơ bản và hữu ích nhất về 4 loại hộp số đang được sử dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp ô tô thế giới.
  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    7 tiêu chí cần biết khi chọn mua camera hành trình

    10:09 AM 09/09/2018
    2105
    Bên cạnh các option đắt tiền, một trong những trang bị được người mua xe ưa chuộng nhất chính là camera hành trình. Thị trường camera hành trình nhờ vậy mà ngày một phát triển, cho ra đời rất nhiều sản phẩm ở tất cả các phân khúc giá khác nhau. Điều đó khiến không ít khách hàng cảm thấy phân vân và bối rối. Trong bài viết này, DanhgiaXe sẽ cung cấp cho người đọc các tiêu chí quan trọng nhất khi chọn mua một bộ camera hành trình cho chiếc xe của mình.
  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    Lốp rộng - lựa chọn an toàn cho nhu cầu đa địa hình

    20:38 PM 02/09/2018
    1471
    Từ hàng trăm năm qua, bất chấp những tiến bộ về công nghệ và kỹ thuật của thế giới, lốp luôn được xem là một trong những thành phần quan trọng nhất trên bất kỳ chiếc xe nào. Và một trong những thông số quan trọng nhất của lốp xe là chiều rộng. Trong bài viết này, DanhgiaXe sẽ phân tích ưu/nhược điểm của lốp rộng trên nhiều điều kiện địa hình khác nhau để giúp người đọc có được sự lựa chọn phù hợp nhất với nhu cầu của bản thân.
  • ToanKoC

    0933 9966 45

    Bài viết: 127

    Hệ thống điều hòa trên xe hơi hiện nay

    21:15 PM 01/09/2018
    7808
    Hệ thống điều hòa không khí dường như là trang bị bắt buộc cần phải có trên các dòng xe hơi. Bài viết này sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về hệ thống điều hoà cho chiếc xe của bạn.
  • Quang Thien

    Bài viết: 13

    4MATIC là gì? Vì sao 4MATIC được xem là một trong những công nghệ tốt nhất của Mercedes?

    15:56 PM 27/08/2018
    3231
    Trong thế giới của những chiếc xe sang sử dụng hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD), có một cái tên đã ghi được dấu ấn trong cộng đồng người yêu xe nhờ độ bền, sự ổn định và đặc tính linh động của mình: Mercedes 4MATIC. Ngày nay, công nghệ dẫn động này được trang bị trên hầu hết các dòng xe của Mercedes-Benz: từ sedan, coupe, convertible đến SUV và cả dòng sản phẩm hiệu năng cao AMG danh tiếng.