Bài giảng cơ cấu phân phối khí điều khiển điện tử

Advanced VTEC engine, which achieves high performance along with outstanding fuel economy and lower emissions. The new engine combines continuously variable valve lift and timing control with the continuously variable phase control of VTC (Variable Timing Control). Honda plans to release a production vehicle equipped with the new engine within three years. This new system permits optimum control over intake valve lift and phase in response to driving conditions, achieving improved charging efficiency for a significant increase in torque at all engine speeds. Under low to medium load levels, the valves are set for low lift and early closure to reduce pumping losses and improve fuel economy. In combination with optimised intake components, these advances in control technology result in world-class dynamic performance along with approximately 13% improvement in fuel economy. The new engine is also exceptionally clean, with exhaust emissions that meet both U.S. Environmental Protection Agency LEV2-ULEV regulations and Japanese Ministry of Land, Infrastructure and Transport requirements for Low-Emission Vehicles, with emission levels 75% lower than those required by the 2005 standards (based on Honda calculations). 2.10. Further developments From the two original VTEC systems, Honda started doing all sorts of other interesting things. The most notable is the VTEC-E system. The E stands for Economy, and instead of offering a kick of extra performance at higher revs, it essentially the same system to make extremely frugal engines at lower revs – the rev range where cars are mostly used around town – yet have 'normal' performance for motorway use. This is achieved by only opening one of the inlet valves fully, allowing for a better fuel-air mixture and more complete burn of the fuel/air mixture, which again means that the engine can inject less fuel, and as such consume less The next stage up is a 3-stage VTEC system, which combines the regular VTEC system for performance with the VTEC-E system for frugality at low RPM. It's the best of all worlds, but the cost and complexity of building these engines is prohibitive, and cars with 3-stage VTEC are not currently marketed outside of Japan. From the VTEC-E came the i-VTEC system, the I standing for intelligent. Essentially, this system doesn't use two different cam profiles, but uses an adjustable cam gear, which means that the intake camshaft can advance steplessly. This only changes the timing, not the lift of the camshaft, but is a rather elegant solution nonetheless, and allows for performance and relatively low fuel consumption at the same time. There are also other i-VTEC systems out there, and it appears that i-VTEC is the working name at Honda for more advanced VTEC systems with limited roll-out, regardless of how the system differs from the original VTEC. 2.11. The Future of VTEC The most current update of VTEC came in September 2006, with the launch of the Advanced VTEC engine, which achieves high performance along with outstanding fuel economy and lower emissions. The new engine combines continuously variable valve lift and timing control with the continuously variable phase control of VTC (Variable Timing Control). Honda plans to release a production vehicle equipped with the new engine within three years. This new system permits optimum control over intake valve lift and phase in response to driving conditions, achieving improved charging efficiency for a significant increase in torque at all engine speeds. Under low to medium load levels, the valves are set for low lift and early closure to reduce pumping losses and improve fuel economy. In combination with optimised intake components, these advances in control technology result in world-class dynamic performance along with approximately 13% improvement in fuel economy. The new engine is also exceptionally clean, with exhaust emissions that meet both U.S. Environmental Protection Agency LEV2-ULEV regulations and Japanese Ministry of Land, Infrastructure and Transport requirements for Low-Emission Vehicles, with emission levels 75% lower than those required by the 2005 standards (based on Honda calculations). 2.12. Conclusion In this permanent feature, we have examined the basic principle on which VTEC works as well as the various implementations of VTEC. In a follow-up feature, we will look at alternative variable valve timing mechanisms which are implemented by other manufacturers. VTEC is a technology invented and developed by Honda, for use in internal combustion engines. It can in theory be used in all engines that use camshafts, but has in practice only been used in cars, motorcycles, and 4x4 vehicles. VTEC stands for Variable Timing Electronic Control, and is short for Variable valve Timing and lift Electronic Control. It is a technology which allows cars to behave differently at different engine speeds, by actuating different cam lobes at different speeds. (it's all explained more clearly later in the article, don't worry...) Honda were the first to implement a VTEC technology into a production engine. The technology was invented by Honda's premier engine designer, Kenichi Nagahiro. Other manufacturers have followed suit - such as the VarioCam system from Porsche, VVT from Toyota, but arguably never managed to mimic the reliability and success of the VTEC system in use in Honda cars. Chương 4. Hệ thống phân phối khí MIVEC của hãng Mitsubishi. MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) là tên viết tắt của công nghệ động cơ với xupáp nạp biến thiên được phá triển bởi hãng Mitsubishi. Cũng tương tự như các hệ thống với xupáp nạp biến thiên được đề cập kỳ trước, hệ thống này cũng có khả năng thay đổi hành trình hoặc thời gian đóng mở các xupáp bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau. Ở dải tốc độ thấp, vấu cam nhỏ dẫn động các xupáp, động cơ hoạt động ở trạng thái không tải ổn định, lượng khí thải giảm và mômen xoắn tăng lên ở tốc độ thấp. Khi vấu cam lớn được kích hoạt, tốc độ tăng lên, các xupáp được mở rộng hơn và thời gian mở xupáp tăng lên. Bởi vậy làm tăng lượng khí nạp trong buồng cháy, công suất và mômen xoắn tăng, dải tốc độ động cơ được mở rộng. Động cơ 4G92 đầu tiên của Mitsubishi sử dụng công nghệ MIVEC MIVEC được Mitsubishi giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992 trên động cơ 4G92, dung tích 1597 cc, DOHC không tăng áp, 4 xilanh thẳng hàng, mỗi xilanh gồm hai xupáp nạp và hai xupáp xả. Thế hệ công nghệ này ra đời với tên gọi “Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control”. Chiếc xe đầu tiên sử dụng công nghệ này là chiếc hatchback Mitsubishi Mirage và chiếc sedan Mitsubishi Lancer. Trong khi một động cơ 4G92 thông thường sinh ra công suất 145 mã lực ở tốc độ 7000 vòng/phút thì một động cơ được trang bị công nghệ MIVEC có thể sinh ra tới 175 mã lực ở vòng tua 7500 vòng/phút. Một số các cải tiến về công nghệ khác cũng được ứng dụng khi công nghệ này được áp dụng rộng rãi vào năm 1994 trên xe Mitsubishi FTO. Mặc dù vậy các thiết kế mới nhằm nâng cao hiệu suất vẫn phải đảm bảo tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí thải ở dòng xe Mitsubishi. Chiếc Mitsubishi Grandis sử dụng công nghệ MIVEC Hoạt động. Nhằm tối ưu hiệu suất động cơ ở giải tốc độ thấp và trung bình, mặt khác lại nâng cao công suất ở vòng tua cao, hệ thống MIVEC đạt được cả hai mục tiêu trên nhờ chủ động điều khiển cả thời điểm và khoảng thời gian đóng mở xupáp. Hệ thống MIVEC điều khiển hoán đổi các vấu cam có cùng chức năng. Một số các loại xe đua thể thao đã áp dụng biện pháp công nghệ này nhằm mục đích sinh ra nhiều công suất hơn. Việc chuyển đổi vấu cam được thực hiện một cách tự động nhờ các ECU của hệ thống MIVEC, dựa trên các tín hiệu đầu vào như tốc độ động cơ, số vòng quay trục khuỷu, nhiệt độ nước làm mát, độ mở bướm ga,…ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển để kích hoạt hoạt hoặc hủy chế độ MIVEC. Hai cam có hai biên dạng khác nhau được sử dụng ở hai chế độ khác nhau của động cơ: một cam có biên dạng nhỏ, dùng ở dải tốc độ thấp mà ta gọi tắt là cam tốc độ thấp và vấu cam còn lại có biên dạng lớn hơn, dùng ở dải tốc độ cao gọi tắt là cam tốc độ cao. Các vấu cam tốc độ thấp và các trục cò mổ, dẫn động các xupáp nạp, đặt đối xứng nhau qua cam tốc độ cao ở giữa. Mỗi xupáp nạp được dẫn động bởi một cam tốc độ thấp và trục cò mổ. Để chuyển sang cam tốc độ cao, một tay đòn chữ T được ép vào các khe ở đỉnh trục cò mổ của cam tốc độ thấp. Điều này cho phép các cam tốc độ cao dịch chuyển cùng với cam tốc độ thấp. Lúc này các xupáp thay đổi hành trình khi được dẫn động bởi cam tốc độ cao. Ở dải tốc độ thấp, tay đòn chữ T trượt ra khỏi khe một cách tự do, cho phép các cam tốc độ thấp dẫn động các xupáp. Ở dải tốc độ cao, áp suất thủy lực đẩy piston thủy lực lên, bởi vậy tay đòn chữ T lại trượt vào các khe cò mổ để chuyển sang vận hành với các cam tốc độ cao. Nói chung, chế độ MIVEC được kích hoạt để chuyển sang vấu cam tốc độ cao khi tốc độ động cơ tăng và chuyển sang vấu cam tốc độ thấp khi tốc độ động cơ giảm. Ở dải tốc độ thấp, thời gian đóng mở các xu páp nạp và xả trùng nhau tăng để tăng sự ổn định ở chế độ không tải. Khi tăng tốc, thời điểm xupáp nạp đóng được làm chậm lại để giảm áp lực ngược đồng thời cải thiện hiệu suất khí nạp, giúp tăng công suất động cơ cũng như giảm hệ số ma sát. Hệ thống MIVEC điều khiển bốn chế độ vận hành tối ưu của động cơ như sau: Trong hầu hết các điều kiện làm việc, để đảm bảo hiệu suất nhiên liệu cao nhất, thời gian đóng xupáp trùng nhau tăng lên để giảm tổn thất bơm. Thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén, tăng tính kinh tế của nhiên liệu. Khi cần công suất cực đại (tốc độ và tải trọng cao), thời điểm đóng xupáp nạp được làm chậm lại để đồng nhất hóa không khí nạp với thể tích nạp là lớn nhất. Ở dải tốc độ thấp và tải nặng, MIVEC đảm bảo tối ưu mômen xoắn do thời điểm xupáp nạp đóng được làm sớm hơn để đảm bảo đủ lượng khí nạp. Cùng lúc đó, thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén và cải thiện hiệu suất động cơ. Ở chế độ không tải, thời điểm xupáp xả và nạp trùng nhau được loại bỏ để ổn định quá trình cháy. Chúng ta đều đã rất quen thuộc với các thuật ngữ như VVTi trên xe của Toyota hay i-VTEC vủa Honda. Còn những người yêu xe BMW thì đã rất quen thuộc với Valvetronic. Dù khác nhau ở cái tên, nhưng đều là công nghệ thay đổi hành trình nâng của xu páp đề tối ưu quá trình nạp-thải của động cơ. Và hệ công nghệ VarioCam Plus của Porsche cũng không nhằm ngoài mục đích đó. Hiện Porsche chính thức vào thị trường Việt Nam cùng những mẫu xe mơ ước như Boxster hay Cayenne. Và chúng đều sử dụng công nghệ VarioCam Plus trong động cơ. Vậy VarioCam Plus là gì? Và chúng mang lại gì cho những chiếc Porsche? Động cơ V6 của Porsche với cơ cấu VarioCam Plus VarioCam Plus là công nghệ điều khiển chủ động quá trình phối khí của động cơ. Công nghệ này kết hợp điều chỉnh cam nạp (VarioCam) bằng cách điều chỉnh hành trình nâng và cả đường nạp (Plus). Xuất hiện lần đầu tiên trên chiếc 911 Turbo, hệ thống này có tác dụng tối ưu công suất và khả năng vận hành, đồng thời giảm tiêu hao nhiên liệu, phát thải, cho chiếc xe vận hành êm ái và tinh tế hơn. Hệ thống xupap được điều chỉnh bằng cách thay đổi cơ cấu truyền động trên đường nạp bởi một cơ cấu điện-thủy lực. Với 2 bề mặt cam trên trục cam, động cơ luôn hoạt động với một chiều cao nâng thích hợp khi các bề mặt cam được chuyển đối liên tục. VarioCam Plus giúp động cơ xe luôn hoạt động tối ưu ở các chế độ tải khác nhau Cụ thể, bộ phận truyền động được tạo bởi hai cơ cấu tương tác sẽ khóa một với sự trợ giúp của một cơ cấu cố định. Nó tạo ra một liên kết trực tiếp, đầu tiên, là giữa cơ cấu trong với cam nhỏ, và thứ hai, giữa cơ cấu ngoài và cam lớn. Một đơn vị thủy lực sẽ giúp dẫn động xupap. Hành trình nâng cam biến thiên Với mục tiêu thực tế, VarioCam Plus kết hợp hai trạng thái hoạt động của động cơ vào một. Khi động cơ chạy không tải, hành trình nâng được điều khiển bởi cam nhỏ và chỉ cho hành trình nâng 3,6 mm, và thời gian đóng mở xupap được tối ưu để gữa góc trùng điệp (là khoảng thời gian khi cả xupap nạp và thải đều mở) của động cơ nhỏ nhất. Sử dụng 2 biên dạng cam để thay đổi hành trình nâng xupap Hành trình nâng cam thấp giúp giảm ma sát, và tăng thêm độ lưu động khí nạp nhờ có thời gian đóng mở ngắn, cùng với đó là giảm phát thải độc hại từ quá trình cháy trước bên trong buồng cháy. Điều đó giúp động cơ có thể giảm phát thải và tiêu hao nhiên liệu lên đến 10%, cùng với đó là cho động cơ hoạt động êm ơn, giảm hiện tượng rung thường thấy khi máy vẫn nổ mà xe đứng yên. Tại chế độ tải bộ phận, động cơ lại chạy ở chế độ luân hồi khí thải nội tại (Internal EGR) nhằm giảm tối đa hiệu ứng bất kỳ nào từ tay ga và theo đó, giảm tiêu hao nhiên liệu. Mặt cắt ngang của VarioCam Plus Để đạt mục tiêu vận hành, hành trình nâng cam được đổi sang chế độ có góc trùng điệp lớn hơn, sẽ có thời gian dài hơn cho khí xả thoát ra. Tại chế độ toàn tải, mô men xoắn và công suất cao được đảm bảo bởi chu kỳ nạp rất hiệu quả với tổn thất nạp được giảm tối đa. Lúc này, biên dạng cam lớn cho phép hành trình nâng cam lến đến 11mm và được điều chỉnh phù hợp với thời gian đóng mở của hành trình xupap. VarioCam Plus còn giúp bạn có những bước chuẩn bị trước khi khởi hành, ví dụ, tăng đặc tính khởi động của động cơ khi máy lạnh và và giảm khí thải qua việc điều chỉnh phù hợp hệ thống VarioCam Plus khi động cơ nóng lên. Hiển nhiên Carrera 4S cũng được trang bị động cơ với VarioCam Plus Cả hai hệ thống VarioCam Plus và Motronic ME7.8 được thiết kế đặc biệt cho nhưng yêu cầu cụ thể và mang đến tiêu chuẩn hoạt động cao. Những yếu tố điều khiển VarioCam Plus như tốc độ động cơ, vị trí chân ga, nhiệt độ dầu và nước làm mát cũng như số được kết hợp chặt chẽ. Yêu cầu của lái xe đối với công suất và mô men được quyết định chỉ trong 1/1000 giây bởi phản ứng của VarioCam Plus. Honda Introduces its HYPER VTEC- a Directly Actuated Valve System for High-Output, Environment-Friendly 4-Stroke Engines - Tokyo, January 18, 1999 --- Honda Motor Co., Ltd. today announced the development of a new HYPER VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control System) valve control system. Designed for 4-stroke motorcycle engines, this new system combines environment-friendliness and increased output at all engine speeds. HYPER VTEC is the latest refinement of Honda's unique VTEC hydraulic valve control technology. Designed to improve 4-stroke engines; airflow and combustion efficiency, this new system is characterized by the camshafts directly actuating the valves via a lifter. The system not only allows for variation of the number of valves active depending on engine speed, but also provides for optimum lift amount and actuation timing of each valve thanks to specially designed camshaft profiles. This system also provides the following advanced features; Increasing output at all engine speeds 6.6% improvement in fuel efficiency (from 34.7km/l to 37.0km/l at a constant 60km/h test on flat ground: Honda internal testing data) At low to medium engine speeds, one intake valve and one exhaust valve out of four valves in each cylinder remain inactive, leaving only two active valves per cylinder. This helps increase intake air speed and generate a swirl effect within the combustion chamber for increased power output. Reduced friction losses also contribute to improvement in fuel efficiency. At higher engine speeds, all four valves in each cylinder are activated to meet the increased gas flow requirements of higher revs. This HYPER VTEC engine will first be used on the CB400 Super Four, a new sports bike to be released in the near future.  HYPER VTEC Engine