Mục lục:
Hiệu chỉnh trục cam, còn gọi là cam biến thiên. với phương pháp này, vị trí của trục cam nạp và đôi khi cả trục cam xả đối với trục khuỷu được thay đổi.
Trong hình bên, thời gian mở và đóng xu-páp của động cơ với hiệu chỉnh trục cam được hiển thị. Tùy theo việc dời thời gian mở và đóng đối với trục khuỷu mà sự trùng lặp xu-páp cũng thay đổi.
Điều khiển cam biến thiên điện tử
Việc hiệu chỉnh trục cam được thực hiện tùy thuộc vào tải và tốc độ quay dựa trên những biểu đồ đặc trưng đã được cài đặt trong bộ điều khiển động cơ. Thí dụ như nhiệt độ của động cơ có thể được sử dụng như thông số hiệu chỉnh. Do đó việc chỉnh sớm hay trễ là khả thi, thí dụ ở một tốc độ quay trung bình tùy theo tải.
Việc hiệu chỉnh trục cam có thể được thực hiện theo những cách khác nhau, thí dụ:
- Qua thiết bị căng xích có thể chỉnh được, thí dụ VarioCam.
- Qua điều khiển trục cam thay đổi được, thí dụ Vanos, hiệu chỉnh với cụm rotor (VaneCam).
| Vùng vận hành | Bắt đầu mở xu-páp nạp | Hiệu quả |
|---|---|---|
| Chạy không tải | Trễ | Trùng lặp xu-páp ít, xu-páp nạp đóng trễ sau ĐCD ▶ Khí nạp không bị đẩy qua van xả và khí thải không lọt vào đường nạp, quá trình đốt tốt hơn ▶ mô-men xoắn cao hơn khi chạy không tải, trị số tốc độ quay chạy không tải có thể được hạ xuống. |
| Tải một phần | Sớm | Trùng lặp xu-páp nhiều, xu-páp nạp đóng sớm sau ĐCT ▶ khí nạp không bị đẩy ngược lại qua xu-páp nạp, khí xả lọt vào kênh nạp và sau đó được hút trở vào cùng khí nạp, nhiệt độ của quá trình cháy giảm ▶ thành phần NOx giảm. |
| Tải toàn phần | Trễ | Trùng lặp xu-páp ít, xu-páp nạp đóng trễ nhiều sau ĐCD, không khí được nạp thêm vào xy-lanh mặc dù piston đã bắt đầu di chuyển lên ▶ cải thiện việc nạp khí vào xy-lanh và tăng mô-men xoắn. |
VarioCam – Điều khiển cam bằng xích dẫn động
Trục cam thải truyền động lên trục cam nạp qua xích dẫn động.
Áp lực xích: Được tạo ra do lực lò xo.
Điều khiển trục cam: Ở trạng thái cơ bản, piston thủy lực của thiết bị căng xích đứng ở vị trí trên và trục cam nạp ở vị trí trễ. Để có được vị trí sớm, piston thủy lực bị đẩy xuống dưới; dải xích dưới dài ra, dải xích trên ngắn lại, do đó trục cam nạp được quay đến vị trí sớm.
Vanos – Điều khiển cam bằng bánh răng nghiêng
Hệ thống bao gồm những bộ phận sau đây:
- Chi tiết chỉnh thủy lực
- Chi tiết chỉnh cơ học
- Van điện từ cho điều khiển thủy lực
Nguyên lý hoạt động:
Trong hệ thống này trục cam nạp được xoay ngược chiều đối với bánh trục cam. Tùy theo vị trí tác động của van điện từ, piston thủy lực được hiệu chỉnh sang trái hoặc phải. Qua bánh răng nghiêng, chuyển động hướng trục của piston thủy lực gây ra trong chi tiết chỉnh cơ lực một hiệu chỉnh của trục cam theo hướng “Sớm” hoặc “Trễ”. Việc hiệu chỉnh có thể diễn ra vô cấp.
Hiệu chỉnh trục cam nạp theo hướng “Sớm”
Khi đó áp suất dầu được dẫn vào kênh sớm. Piston thủy lực trong bộ hiệu chỉnh thủy lực được đẩy dọc trục sang phải. Trục bánh răng, tựa trên ổ đỡ trục xoay được trong piston thủy lực, điều khiển trục cam nạp theo hướng “Sớm” đối với bánh xích.
Vanos đôi (Dual Vanos): Hệ thống với bộ hiệu chỉnh trục cam nạp và trục cam thải
Qua việc hiệu chỉnh thêm trục cam thải, mô-men xoắn được gia tăng không những trong phạm vi tốc độ quay trung bình đến cao mà còn trong cả phạm vi tốc độ quay thấp đến trung bình.
VVT – Điều khiển bằng cụm rotor so le trong/ngoài
Tên gọi khác VaneCam, VarioCam,…
Cấu tạo: Cụm rotor hiệu chỉnh bao gồm rotor ngoài, rotor trong, vỏ hộp điều khiển, hai van điện từ và hai cảm biến Hall.
Rotor ngoài: được dẫn động từ trục khuỷu qua bánh xích và xích. Trong rotor ngoài là những buồng chứa dầu có bố trí rotor trong.
Rotor trong: được kết nối cố định với trục cam và có thể xoay trục này tương đối so với rotor ngoài.
Vỏ hộp điều khiển: chứa những kênh dầu dẫn đến bộ phận hiệu chỉnh. Áp suất dầu cần thiết cho việc điều chỉnh được tạo ra từ bộ phận cung ứng dầu động cơ.
Van điện từ SV1, SV2 (Hình dưới): điều khiển áp suất dầu đầu vào trong bộ phận hiệu chỉnh cụm rotor, phụ thuộc vào tín hiệu từ bộ điều khiển động cơ.
Cảm biến Hall: cung cấp tín hiệu cho việc chỉnh vị trí của trục cam nạp và trục cam thải.
Hệ thống quản lý động cơ
Để hiệu chỉnh vị trí của trục cam nạp và trục cam thải, bộ điều khiển động cơ cần có những thông tin về động cơ như tốc độ quay, tải và nhiệt độ cũng như vị trí của trục khuỷu. Trong thiết bị điều khiển, những dữ liệu này được so sánh với dữ liệu của biểu đồ đặc trưng. Nhờ những dữ liệu của biểu đồ đặc trưng, thiết bị điều khiển có thể kích hoạt các van điện từ và hiệu chỉnh những trục cam.
Nguyên lý hoạt động
Rotor ngoài được nối cố định với bánh xích, rotor trong với trục cam nạp và trục cam thải. Rotor ngoài và rotor trong có thể quay đối nghịch nhau. Bộ điều khiển động cơ kích hoạt van điện từ theo phương cách điều biến độ rộng xung. Dưới áp suất, dầu động cơ chảy qua những kênh dầu vào những ngăn của bộ phận hiệu chỉnh trục cam. Áp suất tác dụng lên những cánh của rotor trong khiến trục cam có thể được hiệu chỉnh bất kỳ theo hướng “Sớm” hay “Trễ”. Việc hiệu chỉnh sẽ dừng lại khi vị trí trục cam tương ứng với tình trạng vận hành được lưu trữ trong dữ liệu của biểu đồ đặc trưng.
Góc quay tối đa của rotor trong đối với rotor ngoài là, thí dụ 52° GQTK (GQTK = góc quay trục khuỷu), cho trục cam thải là 22° GQTK.
Hiệu chỉnh sớm: Van điện từ ở vị trí A và điều khiển áp suất dầu của động cơ vào kênh dầu tương ứng.
Hiệu chỉnh trễ: Van điện từ ở vị trí B và điều khiển áp suất dầu của động cơ vào kênh dầu tương ứng.
Vị trí dừng: Tín hiệu cảm biến Hall truyền đến bộ điều khiển động cơ vị trí hiện tại của trục cam. Van điện từ điện thủy lực điều khiển áp suất dầu luân phiên vào ngăn trái và phải của những cánh của rotor trong. Áp suất dầu trong hai ngăn bằng nhau. Rotor trong không quay thêm nữa.
Ảnh hưởng của việc mất những tín hiệu cảm biến lên tình trạng vận hành của động cơ được tóm tắt trong bằng dưới:
| Mất tín hiệu của | Hậu quả |
|---|---|
| Cảm biến lượng không khí | Tín hiệu phụ, động cơ vận hành |
| Cảm biến tốc độ quay động cơ | Động cơ dừng |
| Một cảm biến Hall | Tín hiệu phụ, động cơ vận hành tiếp và khởi động lại |
| Hai cảm biến Hall | Tín hiệu phụ, động cơ vận hành tiếp và không khởi động lại được |
| Nhiệt độ chất lỏng làm mát | Tín hiệu phụ, động cơ vận hành |
| Van điện từ | Trục cam không được hiệu chỉnh, động cơ vận hành |
