Audi Valvelift System (AVS) là công nghệ điều khiển van biến thiên do Audi phát triển, giúp động cơ vận hành hiệu quả hơn, tăng mô-men xoắn và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Nếu bạn đang quan tâm về công nghệ này, hãy tham khảo bài viết dưới đây của trung tâm VATC.
1. Hệ thống Audi Valvelift System (AVS)
Hệ thống nâng van biến thiên (AVS) của Audi là một công nghệ điều khiển van biến thiên. Audi sử dụng công nghệ này cho nhiều mục đích khác nhau trên các động cơ khác nhau, nhưng nguyên lý hoạt động thì giống nhau cho tất cả các động cơ: Các ống lót được lắp trên trục cam có biên dạng cam với nhiều đường viền khác nhau. Các chốt được kích hoạt bằng điện từ đẩy các ống lót theo trục vài milimét bằng cách khớp vào các khe hình xoắn ốc trên đường viền ngoài của chúng. Cam thấp hoặc cam cao sẽ mở van, tùy thuộc vào vị trí của ống lót.
Ở các phiên bản 3.0 TFSI, 2.9 TFSI và 2.0 TFSI (TFSI-Turbocharged Fuel Stratified Injection-Động cơ xăng phun trực tiếp có tăng áp), mới với công suất 140 kW (190 mã lực), AVS tác động lên các van nạp. Hệ thống này điều chỉnh độ nâng và thời điểm mở (thời gian mở) của các van nạp theo hai mức tùy theo tải trọng và tốc độ động cơ, từ đó kiểm soát lượng không khí được nạp vào. Trong chế độ vận hành bán tải, độ nâng và thời gian mở tương đối nhỏ. Van tiết lưu có thể duy trì mở rộng, nhờ đó loại bỏ đáng kể tổn thất bướm ga. Ở tải trọng cao hơn, AVS chuyển sang độ nâng cao hơn và đóng van muộn hơn. Buồng đốt tăng kích thước và động cơ có thể hút không khí tự do để tạo ra nhiều công suất và mô-men xoắn hơn.
Ở một số động cơ xăng bốn xi-lanh và động cơ 2.5 TFSI năm xi-lanh, AVS thay đổi độ nâng của van xả. Điều này giúp giảm tổn thất khí xả trong buồng đốt và đảm bảo luồng khí xả tối ưu đến bộ tăng áp, đặc biệt là ở dải vòng tua thấp. Kết quả là phản ứng động cơ năng động và mô-men xoắn tăng lên. Ở động cơ 1.4 TFSI, hệ thống này sẽ vô hiệu hóa một nửa số xi-lanh ở tốc độ lái vừa phải, giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Các xi-lanh bị vô hiệu hóa phần lớn hoạt động mà không bị hao hụt, giống như lò xo khí nén, trong khi các xi-lanh chủ động hoạt động ở mức hiệu suất cao hơn ở các vùng tải trọng cao hơn. Động cơ 4.0 TDI trình bày một biến thể khác của công nghệ này. Ở đây, hệ thống nâng van Audi quản lý hai bộ tăng áp, được chuyển đổi theo một chiến lược dựa trên các giai đoạn. Khí thải, mà mỗi xi-lanh thải ra từ hai van xả của nó, chảy qua các kênh riêng biệt trong hệ thống ống phân phối dòng chảy kép. Mỗi kênh cung cấp cho một trong hai bộ tăng áp. Ở tải trọng và tốc độ động cơ thấp, AVS giữ một trong hai van xả đóng để toàn bộ luồng khí thải đến được bộ tăng áp ‘chủ động’. Khi tốc độ động cơ tăng lên, van xả thứ hai mở ra và điều này cũng kích hoạt bộ tăng áp thứ hai. Các bộ AVS khác được lắp trên trục cam nạp; chúng có tác dụng điều chỉnh lượng khí nạp vào buồng đốt khi cần thiết.
Thiết kế cơ học và chức năng của AVS trên động cơ TFSI 4 xi-lanh khá giống với động cơ 6 xi-lanh hút khí tự nhiên. Tuy nhiên, các hiệu ứng nhiệt động học sử dụng lại khác nhau. Ở tốc độ động cơ thấp, sử dụng biên dạng cam lobe hẹp. Ở tốc độ động cơ cao, AVS chuyển sang biên dạng cam lobe rộng hơn. Biên dạng cam lobe hẹp cho phép van xả mở rất muộn. Điều này hiệu quả trong việc ngăn dòng khí thải chảy ngược trong giai đoạn chồng van do xung khí thải trước (tại điểm mở van xả) của xi-lanh, bị lệch 180° theo góc trục khuỷu. Do đó, việc thời điểm mở van nạp được nâng cao là khả thi.
Độ chênh áp dương trong xi lanh cho phép buồng đốt được làm sạch hiệu quả. Điều này cải thiện hỗn hợp nhiên liệu bằng cách giảm lượng khí thải còn lại trong xi lanh và tạo điều kiện cho thời điểm mở van nạp sớm hơn (bởi vì ít khí nạp bị đẩy ra sau điểm chết dưới). Những cải tiến này cũng dẫn đến phản ứng động cơ tốt hơn nhiều và mô-men xoắn cao hơn đáng kể ở tốc độ tua máy thấp. Áp suất nạp có thể được tăng nhanh hơn, làm cho đường cong mô-men xoắn dốc hơn và giảm thiểu độ trễ turbo.
2. Chức năng
Mỗi xi lanh có một phần tử cam di động riêng được lắp trên trục cam xả (exhaust camshaft).
Đối với mỗi xu-páp xả, có hai biên dạng cam nâng (valve lift contour) khác nhau.
Việc chuyển đổi giữa biên dạng cam lớn và nhỏ được thực hiện thông qua sự dịch chuyển dọc trục (longitudinal displacement) của các phần tử cam (cam elements).
Các phần tử cam được dịch chuyển trên trục cam xả nhờ các bộ chấp hành điện từ (solenoid actuators).
Khi một bộ chấp hành chuyển từ nâng xu-páp nhỏ (small valve lift) sang nâng xu-páp lớn (large valve lift), thì bộ chấp hành còn lại sẽ thực hiện chuyển đổi ngược lại — từ nâng lớn sang nâng nhỏ.
Bộ chấp hành thứ hai thực hiện chuyển lại từ hành trình nâng lớn về nhỏ.
Khi bộ chấp hành được điều khiển bởi ECU (Engine Control Module – ECM), một chốt kim loại (metal pin) được đẩy ra và ăn khớp vào rãnh dịch chuyển (displacement groove) của phần tử cam.
Phần tử cam được thiết kế để tự động di chuyển khi trục cam quay, nhờ đó chuyển cả hai xupáp xả sang biên dạng cam còn lại. Tuy nhiên, rãnh dịch chuyển trong phần tử cam được tạo hình đặc biệt sao cho chốt chấp hành kim loại được đẩy ngược trở lại sau khi việc chuyển đổi hoàn tất.
Chốt kim loại này không thể được ECU chủ động rút về, mà chỉ tự động trả lại nhờ hình dạng rãnh cam khi trục quay.
Chốt khóa định vị các phần tử cam:
Để đảm bảo rằng các phần tử cam không bị dịch chuyển quá xa khi được điều chỉnh, hành trình điều chỉnh được giới hạn bởi chốt chặn (stop).
Các chốt chặn này chính là ổ đỡ trục cam (camshaft bearings) nằm trong nắp quy lát (cylinder head cover).
Các phần tử cam (cam elements) được định vị và giữ cố định nhờ chốt hãm (detent) nằm trong trục cam (camshaft), sử dụng bi lò xo (spring-loaded balls) để tạo lực giữ.
Mục đích: Hệ thống này đảm bảo vị trí chính xác của phần tử cam khi chuyển đổi giữa các biên dạng nâng xupáp.
- “Spring-loaded balls”: Là bi thép có lò xo đẩy, đóng vai trò như chốt định vị tự động, giúp phần tử cam khóa chặt vào vị trí khi đạt đến giới hạn dịch chuyển.
- “Stops” là điểm chặn cơ khí – thường được bố trí tại ổ đỡ trục cam – để ngăn phần tử cam trượt quá giới hạn thiết kế khi dịch chuyển dọc trục.
3. Solenoid điều khiển
Một cuộn solenoid được tích hợp trong bộ chấp hành. Khi cuộn solenoid được ECM kích hoạt, một chốt kim loại sẽ được đẩy ra, cuộn solenoid được kích hoạt thông qua việc áp dụng điện áp pin trong thời gian ngắn.
Khi chốt kim loại được đẩy ra, nó được giữ cố định bởi một nam châm vĩnh cửu trên vỏ bộ chấp hành, do thời gian mở nhanh (18 – 22 ms), chốt kim loại trải qua gia tốc rất nhanh.
Một vòng giảm chấn gần nam châm vĩnh cửu đảm bảo rằng chốt không bị bật ngược lại hoặc hư hại.
Chốt kim loại, khi mở vào rãnh dịch chuyển, sẽ di chuyển phần tử cam khi trục cam quay.
Đường viền của rãnh dịch chuyển được thiết kế để đẩy chốt kim loại của bộ chấp hành quay trở lại sau chưa đầy một vòng quay của bộ chấp hành. Nam châm vĩnh cửu đảm bảo rằng chốt kim loại vẫn ở vị trí này. Khi nam châm vĩnh cửu đẩy chốt kim loại, điện áp được cảm ứng trong cuộn dây từ của solenoid. Tín hiệu phản hồi này được ECM ghi nhận. Nó chỉ có thể được tạo ra nếu chốt kim loại được đẩy trở lại bởi rãnh dịch chuyển sau khi phần tử cam đã di chuyển. ECM đánh giá tín hiệu đầu vào như một điều chỉnh thành công.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề Công nghệ Valvelift System (AVS) trên động cơ Audi mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
