Nghiên cứu hệ thống phân phối khí thông minh cho động cơ đốt trong

Bài viết này nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí thông minh, góc mở sớm đóng muộn của xupáp nạp ở một số chế độ tải trọng của động cơ, sử dụng phần mềm Mathlap để xây dựng đồ thị nâng cam và sơ đồ phân phối khí. Nghiên cứu của bài báo này nhằm mục đích phục vụ cho đào tạo sinh viên chuyên ngành cơ điện tử và ô tô.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu hệ thống phân phối khí thông minh cho động cơ đốt trong NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH CHO ĐÔNG CƠ ĐỐT TRONG Đỗ Tiến Dũng 1 1. Viện Kỹ thuật Công nghệ, Trường Đại học Thủ Dầu Một, email: dungdt@tdmu.edu.vnTÓM TẮT Hệ thống phân phối khí thông minh được thiết kế để điều khiển cam nạp với góc điềuchỉnh là 600 (góc quay trục khủy) để cung cấp thời điểm phối khí tối ưu theo các điều kiện làmviệc của động cơ. Điều này cải thiện mômen xoắn của động cơ ở tất cả các dải tốc độ cũng nhưtăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. ECM (Mô đun điều khiển độngcơ) có thể tính toán thời điểm mở xupap tối ưu theo các điều kiện làm việc của động cơ bằngviệc sử dụng các tín hiệu tốc độ động cơ, khối lượng khí nạp, vị trí bướm ga, nhiệt độ nước làmmát, vị trí trục cam và vị trí trục khuỷu. ECM sử dụng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục camvà trục khuỷu để xác định thời điểm phối khí thực tế, nhờ đó cung cấp tín hiệu điều khiển phảnhồi để đạt thời điểm phối khí mục tiêu. Từ khóa: Hệ thống phân phối khí thông minh, Thời điểm phối khí, VVT-i.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ở các cơ cấu phân phối khí truyền thống thì góc mở sớm và đóng muộn của xupap luônkhông đổi, góc này chỉ được tối ưu ở chế độ toàn tải. Vì vậy, hiệu suất của động cơ thấp và ônhiễm môi trường tăng ở các chế độ tải cục bộ. Nhằm giải quyết vấn đề trên thì hệ thống phânphối khí thông minh ra đời, hệ thống này cho phép tối ưu các góc mở sớm, đóng muộn củaxupap tùy thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ. Mục đích của hệ thống phân phối khíthông minh là tối ưu góc mở sớm và đóng muộn xupap để nâng cao công suất, tiết kiệm nhiênliệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Bài báo này nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việccủa hệ thống phân phối khí thông minh, góc mở sớm đóng muộn của xupáp nạp ở một số chếđộ tải trọng của động cơ, sử dụng phần mềm Mathlap để xây dựng đồ thị nâng cam và sơ đồphân phối khí. Nghiên cứu của bài báo này nhằm mục đích phục vụ cho đào tạo sinh viênchuyên ngành cơ điện tử và ô tô [1], [2], [6]2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍTHÔNG MINH VVT-I 2.1. Cấu tạo chung của hệ thống Về cơ bản thì hệ thống phân phối khí thông minh được chia thành các khối sau đây: Khốithứ nhất bao gồm các cảm biến, khối này có nhiệm vụ ghi nhận các thông tin của động cơ. Khốithứ hai là khối điều khiển động cơ ECM (Engine Control Module), khối này có nhiệm vụ nghinhận và xử lý các thông tin từ các cảm biến và đưa ra tín hiệu điều khiển. Khối thứ ba là cơ cấuchấp hành, ở đây chính là van dầu điều khiển thời điểm mở xupap, cơ cấu này nhận tín hiệuđiều khiển từ ECM (hình 1) 683 Hình 27. Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống Ghi chú:1. Van dầu điều khiển thời điểm mở xupap, 2. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, 3. Cảm biến vị trí trục cam, 4. Cảm biến vị trí bướm ga, 5. Lưu lượng không khí, 6. Cảm biến vị trí trục khuỷu 2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống Các thông tin đầu vào để điều khiển thời điểm phối khí được chia thành ba loại: Loại thứnhất là các thông tin để tính toán thời điểm phối khí thực tế, nó bao gồm vị trí trục khuỷu và vịtrí trục cam. Loại thứ hai là các thông tin để hiệu chỉnh thời điểm phối khí, nó bao gồm nhiệtđộ động cơ và tốc độ của xe. Loại thứ ba là các thông tin để tính toán thời điểm phối khí mụctiêu, nó bao gồm vị trí trục khuỷu, khối lượng không khí, vị trí bướm ga (hình 2). Thời điểmphối khí thực tế được dùng làm tín hiệu phản hồi để tính toán thời điểm phối khí mục tiêu. Khốiđiều khiển động cơ ECM tính toán thời điểm phối khí mục tiêu và gửi tín hiệu điều khiển đếnvan dầu. Van dầu này sẽ đưa dầu về phía mở sớm hoặc mở muộn, nhờ đó góc mở sớm và đóngmuộn xupap nạp được điều khiển tối ưu theo từng chế độ làm việc của động cơ [3], [4], [5], [7] Hình 28. Sơ đồ điều khiển hệ thống VVT-i Hệ thống phân phối khí thông minh có ba trạng thái làm việc: Trạng thái thứ nhất là mởsớm xupap, ở trạng thái này thì ECM sẽ điều khiển van dầu để đưa áp suất dầu về phía mở sớmxupap ( hình 3) . Trạng thái thứ hai là mở muộn xupap (hình 4). Trạng thái thứ ba là trạng tháigiữ, sau khi đạt được thời điểm phối khí mục tiêu (thời điểm phối khí tối ưu) thì van điều khiểnthời điểm mở xupap sẽ giữ cho áp suất dầu ổn định ở trạng thái đó, nó chỉ thay đổi khi các điềukiện đầu vào thay đổi [3] 684 Hình 29. Trạng thái mở sớm xupap Hình 30. Trạng thái mở sớm xupap3. GIẢ LẬP SƠ ĐỒ PHA VÀ SƠ ĐỒ NÂNG CAM TRÊN HỆ THỐNG VVT-I Dựa vào các thông số đầu vào như góc mở sớm xupap nạp, góc đóng muộn xupap nạp,góc đánh lửa sớm, góc mở sớm xupap thải, góc đóng muộn xupap thải. Theo [2] thì g ...