Hệ thống VVT-i trên ô tô: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết

VVT-i là viết tắt của Variable Valve Timing – Intelligent hay còn gọi là Thời điểm phối khí thay đổi thông minh. Được ra đời và áp dụng từ rất lâu, tuy nhiên không phải ai cũng hiểu được cấu tạo, nguyên lý và các cách thức hoạt động của hệ thống VVT-i trên ô tô đời mới.

Với bài viết này, trung tâm huấn luyện kỹ thuật ô tô – trường dạy nghề sửa chữa điện ô tô sẽ gửi đến các bạn học nghề sửa chữa điện ô tô tổng quan về hệ thống VVT-i trên ô tô. Chúc các bạn có những bài học bổ ích tại VATC.

Mô tả hệ thống VVT-i trên ô tô

Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm.

Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong phạm vi 40 độ so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến. Thời điểm phối khí được điều khiển như hình sau:

– Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ hay khi tải nhẹ:

Thời điểm phối khí trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xupap giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp. Điều này làm ổn định chế độ không tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động.

– Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng:

Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.

– Khi tốc độ cao và tải nặng:

Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.

Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm phối khí xupap nạp thực tế ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam.

Cấu tạo của hệ thống VVT-i trên ô tô

Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để xoay trục cam nạp, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i và van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường đi của dầu.

1. Bộ điều khiển VVT-i

Bộ điều khiển bao gồm 1 vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp. Áp suất dầu gửi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i theo hướng chu vi để thay đổi liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp.

Khi động cơ ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn nhất để duy trì khả năng khởi động. Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ.

THAM KHẢO:

Ngoài loại trên, cũng có một loại mà piston dọc chuyển theo hướng trục giữa các then xoắn của bánh răng bên ngoài ( tương ứng với vỏ ) và bánh răng trong ( gắn trực tiếp vào trục cam ) để làm xoay trục cam.

2. Van điều khiển dầu phối khí trục cam

Van điều khiển dầu phối khí trục cam hoạt động theo sự điều khiển ( tỷ lệ hiệu dụng ) từ ECU động cơ để điều khiển vị trí của van ống và phân phối áp suất dầu cấp đến bộ điều khiển VVT-i để phía làm sớm hay làm muộn. Khi động cơ ngừng hoạt động, thời điểm phối khí xupap nạp được giữ ở góc muộn tối đa.

Hoạt động của hệ thống VVT-i trên ô tô

Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. 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 hoặc duy trì thời điểm phối khí.

ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupap tối ưu dưới các điều kiện hoạt động khác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam. Hơn nữa, ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn.

1. Làm sớm thời điểm phối khí

Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí.

2. Làm muộn thời điểm phối khí

Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ra trong 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.

3. Giữ

ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành. Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầu đóng như được chỉ ra trên hình vẽ để giữ thời điểm phối khí hiện tại.

>>> Xem các bài viết tương của VATC tại đây

Mọi ý kiến và đóng góp xin vui lòng liên hệ!

Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô VATC

Địa chỉ: số 50 đường 12, P.Tam Bình, Q.Thủ Đức, TP.HCM
Hotline: 0945.71.17.17
Email: info@oto.edu.vn

Profile Pic
VATC

Bình luận

Your email address will not be published. Required fields are marked *