BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------

ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH Ơ TƠ
ĐỀ TÀI:CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ THƠNG MINH
TRÊN XE COROLLA ALTIS 2015
GVHD:

Nguyễn Phi Trường

Sinh viên:

Chu Văn Phong

Mã sinh viên: 2018605843
Lớp:

AT 6009.2

Hà Nội, năm 2021
1


LỜI MỞ ĐẦU
Trải qua chặng đường cả một thế kỉ phát triển, động cơ đốt trong
đang được trang bị trên ô tô ngày nay đã được cải tiến rất nhiều để tăng hiệu quả
làm việc, hiệu suất, tính tiết kiệm nhiên liệu,.. Nhưng có một điều mà trong suốt
q trình phát triển đó vẫn khơng thay đổi, đó là các chu trình hoạt động của
động cơ. Động cơ đốt trong được trang bị trên ô tô dù hiện đại đến đâu cũng
phải thực hiện bốn q trình hoạt động, đó là: Nạp – Nén – Nổ – Xả. Theo lý

thuyết, các quá trình này sẽ được chia đều trong hai vịng quay trục khuỷu, tức là
720o, mỗi chu trình sẽ thực hiện trong 180 o vòng quay trục khuỷu. Nhưng trên
thực tế, để động cơ có thể đạt được cơng suất tối đa, khả năng làm việc tối ưu và
cho hiệu suất cao nhất thì động cơ phải được “Nạp đầy” và “Thải sạch”. Điều đó
đồng nghĩa với thời gian dành cho quá trình nạp và xả sẽ được kéo dài hơn,
trong khi đó hai q trình cịn lại sẽ được rút ngắn lại. Hệ thống phân phối khí
được thiết kế để thực hiện điều đó. Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ nạp đầy
hỗn hợp hịa khí (xăng + khơng khí) hay khơng khí sạch vào xylanh trong kỳ
nạp và thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh trong kỳ xả. Hệ thống phân phối khí
được đóng vai trị như một lá phổi của động cơ, nó cung cấp dưỡng khí và năng
lượng đến các bộ phận đảm bảo sự hoạt động của động cơ. Trong quá trình học
tập, tìm hiểu, nghiên cứu nhận biết được sự quan trọng và tính cấp thiết như vậy,
tuy nhiên việc nghiên cứu hệ thống phân phối khí vẫn chưa có nhiều. Được sự
hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Phi Trường giúp đỡ em tìm hiểu và nghiên
cứu sâu về đề tài: “Hệ thống phân phối khí thơng minh trên xe Toyota Corolla
Altis 1.8G 2015”. Khi nghiên cứu sâu về đề tài này sẽ giúp em nắm rõ quy trình
làm việc, vị trí cũng như cấu tạo của từng bộ phận trong cơ cấu từ đó có thể áp
dụng để sửa chữa bảo dưỡng cũng như tìm hiểu sáng tạo cách tiết kiệm nhiên
liệu tối ưu hóa hệ thống nhiên liệu cho xe ô tô. Bên cạnh đó em xin gửi lời cảm
ơn chân thành đến thầy giáo Nguyễn Phi Trường, người đã hướng dẫn trực tiếp
để em có thể hồn thiện đồ án chuyên ngành này. Mặc dù đã cố gắng và học hỏi
rất nhiều, nhưng do kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên đề
2


tài này của em không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự góp
ý, chỉ dẫn từ thầy cô.

3



MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................6
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG......................................................................................................................... 8
1.1

Nhiệm vụ..........................................................................................................8

1.2

Yêu cầu............................................................................................................8

1.3

Phân loại...........................................................................................................9

1.3.1

Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ......................................9

1.3.2

Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ....................................11

1.4

Các loại cơ cấu phân phối khí phổ biến..........................................................19


1.4.1

VTEC và i-VTEC của hãng Honda..........................................................19

1.4.2

VCT của hãng Ford..................................................................................21

1.4.3

MIVEC của hãng Mitsubishi...................................................................22

CHƯƠNG II: KẾT CẤU, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
TRÊN XE TOYOTA ALTIS........................................................................................25
2.1

Nhiệm vụ, tổng quan......................................................................................25

2.2

Nguyên lý hoạt động......................................................................................29

a. Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ hay khi tải nhẹ.............................30
b. Khi tải trung bình, khi tốc độ thấp hay trung bình ở tải nặng...........................31
c. Khi tốc độ cao và tải nặng................................................................................33
2.3

Kết cấu...........................................................................................................38

2.3.1


Bộ điều khiển VVT-i................................................................................39

2.3.2

Van điều khiển dầu phối khí trục cam......................................................40

CHƯƠNG III: MỘT SỐ HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ QUY TRÌNH KIỂM
TRA CHUẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MỘT SỐ CHI TIẾT............................................41
3.1 Hư hỏng thường gặp, nguyên nhân tác hại.........................................................41
3.1 Xupap............................................................................................................. 41
3.2 Ổ đặt..............................................................................................................42
3.3 Lò xo xupap...................................................................................................42
3.4 Đòn gánh và trục đòn gánh............................................................................43
3.5 Móng hãm và đĩa chặn lị xo..........................................................................43
3.6 Trục cam và bạc lót........................................................................................44
3.2 Quy trình kiểm tra, chẩn đốn, sửa chữa một số chi tiết....................................45
3.2.1 Kiểm tra chẩn đoán bằng máy chẩn đoán....................................................45
4


3.2.2 Quy trình tháo van điều khiển dầu trục cam................................................46
3.2.3 Quy trình kiểm tra van điều khiển dầu phối khí trục cam...........................47
3.2.4 Quy trình sửa chữa một số chi tiết trên lắp quy lát......................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................53

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống phân phối khí trên ơ tơ..............................................................8
Hình 1.2 Cơ cấu dùng hộp cácte để qt khí...........................................................10
Hình 1.3 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt.......................................................12
Hình 1.4 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo.....................................................13
Hình 1.5 Dẫn động trực tiếp xupáp.........................................................................14
Hình 1.6 Dẫn động trục cam....................................................................................15
Hình 1.7 Dẫn động hai dãy xupáp bằng một trục cam trên đỉnh..............................16
Hình 1.8 Dẫn động xupáp bằng trục cam bố trí trong nắp máy...............................17
Hình 1.9 Các phương án dẫn động trục cam...........................................................18
Hình 1.10 Cơng nghệ cam thơng minh VTEC.........................................................19
Hình 1.11 Nguyên lý làm việc của các cò mổ trong hệ thống VTEC......................20
Hình 1.12 Động cơ MIVEC của dịng xe Mitsubishi...............................................22
Hình 1.13 Hoạt động của hệ thống MIVEC............................................................23
Hình 2.1.1 Hệ thống điều khiển van biến thiên VVT-I............................................25
Hình 2.1.2 Hệ thống điều khiển van biến thiên Dual VVT-I...................................26
Hình 2.1.3 Corolla Altis 1.8G (CVT) 2015.............................................................27
Hình 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Dual VVT-I..................................................30
Hình 2.2.2 Thời điểm điều khiển phối khí Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải
nhẹ hay khi tải nhẹ..................................................................................................30
Hình 2.2.3 Van điều phối dầu ở vị trí phía làm muộn................................................31
Hình 2.2.4 Thời điểm điều khiển phối khí khi tải trung bình, khi tốc độ thấp hay
trung bình ở tải nặng...............................................................................................32
Hình 2.2.5 Van điều phối dầu ở vị trí phía làm sớm..................................................33
Hình 2.2.6 Thời điểm điều khiển phối khí khi tốc độ cao và tải nặng.....................34
Hình 2.2.7 Van điều phối dầu ở vị trí ổn định...........................................................34
Hình 2.2.8 Pha phân phối khí thơng minh van biến thiên Dual VVT-I....................35
Hình 2.2.9 Đồ thị hoạt động của động cơ có Dual VVT-I.......................................36
Hình 2.2.10 Chế độ chạy khơng tải.........................................................................36
Hình 2.2.11 Chế độ tải nhẹ......................................................................................37
Hình 2.2.12 Chế độ tải trung bình...........................................................................37

6


Hình 2.2.13 Tốc độ thấp tới trung bình với tải nặng................................................37
Hình 2.2.14 Tốc độ cao với tải cao..........................................................................38
Hình 2.2.15 Khi nhiệt độ động cơ thấp....................................................................38
Hình 2.2.16 Khi khởi động hoặc khi động cơ ngừng...............................................38
Hình 2.3.1 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i bên nạp....................................................39
Hình 2.3.2 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i bên xả......................................................40
Hình 2.3.3 Cấu tạo Van điều khiển dầu phối khí trục cam.......................................40
Hình 3.1 Vị trí giắc DLC3.......................................................................................45
Hình 3.2 Kiểm tra van điều khiển dầu phối khí trục cam........................................48
Hình 3.3 Dùng dụng cụ rà xupap sữa chữa đế xupap nạp........................................51
Hình 3.4 Góc rà rà đế xupap nạp.............................................................................51
Hình 3.5 Dùng dụng cụ rà xupap sữa chữa đế xupap xả..........................................51
Hình 3.6 Góc rà rà đế xupap xả...............................................................................51

7


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI
KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Nhiệm vụ

Hình 1.1 Hệ thống phân phối khí trên ơ tơ
Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ nạp đầy hỗn hợp hịa khí (xăng +
khơng khí) hay khơng khí sạch vào xylanh trong kỳ nạp và thải sạch khí cháy ra
khỏi xylanh trong kỳ xả.
1.2 Yêu cầu
Hệ thống phân phối pháp đáp ứng được các yêu cầu khắc khe như:

- Xupap cần được mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại
-

động cơ và điều kiện vận hành của động cơ.
Phải đóng mở đúng thời gian quy định.
Phải đảm bảo đóng kín buồng cháy trong kỳ nén và nổ.
Độ mở xupap phải đủ lớn để dịng khí dễ lưu thơng vào buồng cháy.
Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa… và các yêu cầu khác…
8


1.3 Phân loại
Trong một số động cơ hai kỳ nạp thải khí bằng lỗ (qt vịng), piston của chúng
làm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp. Cơ cấu phân phối khí
hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí.
Cịn đối với động cơ 4 kỳ chia thành các cơ cấu:
- Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi
trong động cơ 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và
làm việc chính xác hiệu quả, mang lại hiệu suất cao.
- Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu có nhiều ưu điểm như tiết
diện lưu thơng lớn, dễ làm mát, ít tiếng ồn.
1.3.1 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 2 kỳ
Trong động cơ hai kỳ, q trình nạp đầy mơi chất mới vào xylanh động cơ
chỉ chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu. Quá trình thải trong động
4 cơ hai kỳ chủ yếu dùng khơng khí qt có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để
đẩy sản vật cháy ra ngồi. Ở q trình này sẽ xảy ra sự hịa trộn giữa khơng khí
qt với sản vật cháy, đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanh khơng có
khí qt tới. Chất lượng các q trình thải sạch sản vật cháy và nạp đầy môi chất
mới trong động cơ hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm của hệ thống quét
thải, hiện nay trên động cơ hai kỳ thường sử dụng các hệ thống quét thải sau:

+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:
Đặc điểm: Dùng cácte làm máy nén khí để tạo ra khí quét. Cửa quét
thường đặt xiên lên hoặc đỉnh piston có kết cấu đặc biệt để dẫn hướng dịng khí
qt trong xilanh

9


Hình 1.2 Cơ cấu dùng hộp cácte để qt khí
1-Piston

2-Thanh truyền

3-Trục khuỷu

Cơ cấu dùng hộp cácte để quét khí được dùng chủ yếu trên động cơ 2 kỳ cỡ nhỏ
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm: Thường dùng trên
các động cơ hai kỳ có cơng suất lớn.
Đặc điểm: Cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên lên và hợp với đường
tâm xylanh một góc 300, do đó khi dịng khí qt vào xilanh sẽ theo hướng đi lên
tới nắp xilanh mới vòng xuống cửa thải.
+ Hệ thống qt vịng đặt ngang phức tạp:
Đặc điểm: Có hai hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong
có bố trí van một chiều để sau khi đóng kín cửa thải vẫn có thể nạp thêm mơi
chất cơng tác mới vào hàng lỗ phía trên. Áp suất khí qt lớn nhưng do kết cấu
có nhiều van tự động nên phức tạp. Chiều cao các cửa khí lớn làm tăng tổn thất
hành trình piston, giảm các chỉ tiêu cơng tác của động cơ.
+ Hệ thống qt vịng đặt một bên: Chỉ sử dụng cho các động cơ hai kỳ
tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ có tốc độ trung bình.
10



Đặc điểm: Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm
cửa quét nghiêng xuống một góc 15 0. Trong hệ thống có thể có van xoay để
đóng
cửa thải sau khi kết thúc qt khí nhằm giảm tổn thất khí quét.
+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:
Đặc điểm: Cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến. Xupáp
thải được đặt trên nắp xilanh. Dịng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên
nắp xilanh rồi theo xupáp thải ra ngồi nên dịng khơng khí qt ít bị hịa trộn
với sản vật cháy và khí thải được đẩy ra ngồi tương đối sạch, do đó hệ số khí
sót nhỏ và áp suất dịng khí nạp lớn.
Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho q trình nạp hồn thiện hơn.
Cửa qt đặt theo hướng tiếp tuyến nên dịng khơng khí qt đi vào xilanh tạo
thành một vận động xốy do đó q trình hình thành hỗn hợp khí và q trình
cháy xảy ra tốt hơn, đồng thời làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức
cản trong q trình qt khí.
1.3.2 Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được
thực hiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng.
Tùy theo cách bố trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của
động cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau và theo các phương pháp phân loại
khác nhau:
* Theo phương án bố trí xupáp:
Các động cơ đốt trong cơ cấu phân phối dùng xupáp ngày nay đều bố trí
xupáp theo một trong hai phương án chủ yếu là xupáp đặt và xupáp treo.
- Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt
Một loại được lắp với mặt xupáp hướng lên trên (hướng lên nắp máy),
đi xupáp hướng xuống dưới (hướng về phía lốc máy) được gọi là xupáp đặt…
+ Ưu điểm:

11


Kết cấu dẫn động trục cam đơn giản, chiều cao máy nhỏ, dẫn động trục
cam ngắn và khơng có khả năng xupáp rơi chạm đỉnh.
+ Nhược điểm:
Do buồng cháy không gọn, diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế
động cơ kém, tiêu hao nhiều nhiên liệu, ở tốc độc cao, hệ số nạp làm giảm mức
độ cường hóa cơng suất. Đồng thời khó tăng tỉ số nén nhất là khi động cơ có tỉ
số nén lớn hơn 7,5 rất khó bố trí buồng cháy.

Hình 1.3 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt
1: trục can, 2: con đội, 3: lị xo xupáp, 4: xupáp,
5: thân máy, 6: trục cam,
Vì vậy cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt thường chỉ dùng trong một
số động cơ xăng có tỉ số nén thấp, số vịng quay khơng cao lắm.
Khả năng thải khí cháy chậm và cịn sót lại nhiều. Kết cấu buồng đốt cồng kềnh
do đó tỉ số nén khơng cao.
- Cơ cấu phân phối khí xupáp treo

12


Một loại nữa xupáp được lắp với mặt xupáp quay xuống dưới hướng vào
đỉnh piston, đuôi xupáp quay lên trên và được lò lo giữ ở dạng treo nên được gọi
là xupáp treo.
+Ưu điểm:
Khi dùng cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo, buồng cháy rất gọn, diện
tich tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt. Đối với động cơ
xăng khi dùng cơ cấu phân phối khí xupáp treo do buồng cháy nhỏ gọn, khó

kích nổ nên có thể tăng lên từ 0,5÷ 2 so với cơ cấu phân phối khí dùng xupáp
đặt.
Cơ cấu phân phối khí xupáp treo cịn làm cho dạng đường cong thanh
thốt hơn khiến sức cản khí động nhỏ, đồng thời có thể bố trí xupáp hợp lí, hơn
nữa có thể tăng được tiết diện lưu thơng dịng khí. Khiến cho hệ số nạp có thể
tăng lên từ 5 ÷ 7%.
Do có ưu điểm trên nên cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo dược dùng
rộng rãi trong các động cơ cường hóa (động cơ có cơng suất và số vịng quay
lớn).

13


Hình 1.4 Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo
1: trục can, 2: con đội, 3: lò xo xupáp, 4: xupáp, 5: nắp máy, 6: thân máy,
7: đũa đẩy, 8: đòn gánh, 9: cò mổ.
+ Nhược điểm:
So với cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt thì xupáp treo có kết cấu
phức tạp hơn, số lượng chi tiết nhiều. Kết cấu của nắp xilanh phức tạp hơn khi
bố trí xupáp treo.
Dẫn động xupáp phức tạp, làm tăng chiều cao động cơ.
Khoảng cách truyền động cam dài hoặc truyền động xupáp xa.
Dễ bị hiện tượng xupáp chạm đỉnh piston do bị tuột xupáp hay do điều
chỉnh cam sai.
* Phân loại theo các phương pháp bố trí trục cam
- Cơ cấu phân phối khí dùng trục cam truyền động trực tiếp cho xupáp.
Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trục tiếp cho xupáp khi trục
cam đặt trên nắp xylanh, và cam trực tiếp đóng mở xupáp khơng qua con đội,
đũa đẩy, địn gánh (hình I.4).


Hình 1.5 Dẫn động trực tiếp xupáp
14


+ Ưu điểm:
Làm việc êm dịu không gây tiếng ồn, bởi vì ở cơ cấu này khơng có chi
tiết chuyển động tịnh tiến khi làm việc như ở cơ cấu phân phối khí dùng địn
gánh và đũa đẩy.
Cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn
+ Nhược điểm:
Hệ trục và hai cặp bánh răng cơn phức tạp, khó chế tạo.
Đối với máy nhỏ được đúc liền thành một khối thì khơng điều chỉnh được
khe hở nhiệt. Trong trường hợp này người ta chế tạo khe hở nhiệt lớn hơn một
chút nhưng như thế có thể có tiếng gõ khi xe làm việc.
- Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt trên đỉnh nhưng vẫn có địn gánh.

Hình 1.6 Dẫn động trục cam
Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt trên đỉnh nhưng vẫn có địn gánh.
Trục cam đặt trên nắp xylanh nhưng khơng trực tiếp tì vào xupáp mà thơng qua
địn gánh. Khe hở nhiệt được điều chỉnh nhờ khe hở nhiệt ở đầu đòn gánh.
15


- Bố trí một trục cam trên đỉnh dẫn động cho hai hàng xupáp

Hình 1.7 Dẫn động hai dãy xupáp bằng một trục cam trên đỉnh
Khi bố trí xupáp treo thành hai dãy dẫn động xupáp rất phước tạp, có thể
bố trí dẫn động xupáp như (hình 1.7) dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua
các đòn bẩy hoặc hai trục can dẫn động trực tiếp.
- Trục cam bố trí trong nắp máy dẫn động cho xupáp.

Đối với phương án bố trí này trục cam có các cam nhỏ hơn đường kính
trục để có thể lắp theo kiểu luồn qua.

16


Hình 1.8 Dẫn động xupáp bằng trục cam bố trí trong nắp máy
* Phân loại theo các phương án dẫn động trục cam:
+ Dẫn động bánh răng:
Trục cam bố trí trên thân máy hoặc ở hộp trục khuỷu thường được dẫn động
bằng bánh răng. Nếu khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ, thường chỉ
dùng một cặp bánh răng, nếu khoảng cánh lớn thì thường phải dùng bánh răng
trung gian. Nếu trục cam bố trí trên nắp xylanh dẫn động trục cam có thể dùng
trục trung gian dẫn động bằng bánh răng cơn, khi đó mỗi bánh răng cơn còn cần
ổ bi chắn dọc trục để chịu lực dọc trục và khống chế rơ dọc trục, khe hở bánh
răng đảm bảo khe hở ăn khớp khoảng 0,1÷ 0,25 để đảm bảo khơng bị bó kẹt do
giãn nở nhiệt.
- Dẫn động bằng xích:
Gọn nhẹ, có thể dẫn động trục cam ở khoảng cách lớn. Tuy nhiên phương
án này có nhược điểm là đắt tiền vì giá thành chế tạo của xích đắt hơn bánh răng
nhiều. Hơn nữa khi phụ tải thay đổi đột ngột xích dễ bị rung động, sau một thời
gian sử dụng xích thường bị rão gây tiếng ồn và gây sai lệch pha phân phối khí.

17


Để giữ cho xích ln căng người ta phải dùng cơ cấu căng xích có lị xo hoặc vít
điều chỉnh để chống rung xích, người ta cịn dùng cơ cấu dẫn hướng cho xích.

Hình 1.9 Các phương án dẫn động trục cam

a,b,c) Dẫn động bằng bánh răng; d) dẫn động bằng đai e) Dẫn động bắng xích;
- Dẫn động bằng đai:
Dễ chế tạo, không phải bôi trơn. Tuy nhiên khi phụ tải, tốc độ thay đổi thì
đai dễ bị rung động, thời gian sử dụng không lâu.
Kết luận: Cơ cấu phân phối khí xupap treo:
Mỗi xupap được dẫn động bởi một cam, con đội, đũa đẩy và cò mổ
riêng.Trục cam đặt trong thân máy, được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cạp
bánh răng phân phối.
Nếu trục cam đặt trên nắp máy, thường sử dụng xích cam làm chi tiết dẫn
động trung gian.
Số vịng quay của trục cam bằng ½ số vòng quay của trục khuỷu.

18


Cơ cấu phân phối khí xupáp đặt có cấu tạo đơn giản hơn. Do được đặt
trong thân máy nên con đội trực tiếp dẫn động xupap mà không cần các chi tiết
dẫn động trung gian(đũa đẫy, cò mổ).
Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo được sử dụng phổ biến hơn vì có
cấu tạo buồng cháy gọn hơn, đảm bảo nạp đầy và thải sạch hơn, dễ điều chỉnh
khe hở xupap.
1.4 Các loại cơ cấu phân phối khí phổ biến
1.4.1 VTEC và i-VTEC của hãng Honda

Hình 1.10 Cơng nghệ cam thông minh VTEC
VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control) là hệ thống biến thiên
pha phân phối khí và điều khiển độ nâng van bằng điện tử được phát triển bởi
hãng xe ô tô Honda. Chức năng của VTEC là tối ưu hiệu suất động cơ và tăng
cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu.


19


Hình 1.11 Ngun lý làm việc của các cị mổ trong hệ thống VTEC
Nguyên lý: Ban đầu, hệ thống VTEC sử dụng 2 xupáp hút trên một xy lanh được
điều khiển bởi 3 “cò mổ”. Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, các cò mổ hoạt
động một cách độc lập với nhau. Cị mổ chính được dùng để mở xu páp hút
chính; cị này được điều khiển bởi vấu cam thấp, có thời gian mở ngắn trên trục
cam. Cò mổ thứ 2 được điều khiển bởi vấu cam siêu thấp, có thời gian mở ngắn;
nó sẽ mở xu páp hút thứ hai vừa đủ để tránh việc nhiên liệu bị tích tụ trong họng
hút khi lưu lượng khí nhỏ. Ngồi ra cịn có một cị mổ trung gian nằm giữa hai
cị mổ nói trên và nó được điều khiển bởi vấu cam cao, có thời gian mở dài. Tuy
nhiên, khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp cị mổ trung gian này khơng đóng
mở bất kỳ xu páp nào. Nó sẽ quay tự do quanh trục dàn cò khi vấu cam tác động
và hồi vị nhờ một cơ cấu lị xo. Bên trong cị mổ chính và trung gian đều có
chứa piston đồng bộ, nhưng ở tốc độ thấp piston đồng bộ nằm hồn tồn trong
thân cị mổ nhờ cơ cấu lò xo hồi vị và chốt đẩy nằm trong cò mổ thứ 2.
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, PCM sẽ kích hoạt một van điện từ, van này
sẽ dẫn một dòng dầu thủy lực vào đường dầu bên trong cị mổ chính. Áp suất
dầu tác động vào các piston đồng bộ, chốt đẩy và nén lị xo hồi vị. Do đó, ba cị
mổ sẽ được khóa cứng với nhau và khi đó cị mổ chính, cị mổ thứ 2 sẽ do cị mổ
cùng cam trung gian điều khiển ( cam có độ mở xu páp lớn và thời gian mở dài).
Khi tốc độ động cơ giảm xuống, PCM thôi tác động vào van điện từ làm mất áp
20


suất dầu thủy lực. Lúc này, lò xo hồi vị cùng chốt đẩy sẽ đẩy các piston đồng bộ
về vị trí ban đầu cho phép các cị mổ hoạt động độc lập với nhau.
i-VTEC hiện đại: Ngày nay, Honda sử dụng thuật ngữ này để chỉ tất cả các động
cơ hiện đại của hãng. Hệ thống i-VTEC có 4 chức năng , trong đó tối đa ba chức

năng có thể được sử dụng trên một động cơ. Đó là:
- Thay đổi độ mở và thời gian mở của xupáp (VLD): Chức năng này đã
trình bày trong hệ thống VTEC nguyên thủy ban đầu.
- Điều khiển thời điểm mở xupáp (VTC): Chức năng này đã trình bày trong
hệ thống i-VTEC.
- Điều khiển thông minh hoạt động của xupáp (PVD): Chức năng này cho
phép vơ hiệu hóa 1 xu páp hút hoặc một xu páp xả khi động cơ làm việc ở
vòng tua thấp để tạo hiệu ứng xoáy lốc cải thiện q trình hịa trộn, từ đó
nâng cao hiệu quả q trình cháy.
- Vơ hiệu hóa hoạt động của xupáp (DVO): Hệ thống này có chức năng mở
treo tồn bộ xu páp của một xi lanh để ngắt hoàn toàn hoạt động của nó,
đồng thời giảm sự tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi ở chế độ tải thấp.
1.4.2 VCT của hãng Ford
Hãng Ford đã đi đầu trong lĩnh vực cải tiến hệ thơng phân phối khí và đã
cho ra đời nhiều thế hệơtơ với tính năng hiện đại. Trong đó có hệ thống điều
khiển xoay trục cam nạp hay gọi là hệ thống điều khiển VCT. Với hệ thống này
nhằm thay đổi góc phân phối khí của các xupáp phù hợp với từng dãi tốc độ làm
việc của động cơ đượcra đời trong nhưng năm gần đây và sử dụng rộng rãi ở
Việt Nam trên các loại xe như: Focus, Mondeo, Escape, Transit...
VCT là hệ thống điều khiển thời điểm phối khí phù hợp với chế độ làm việc của
động cơ. VCT là cụm từ viết tắt từ tiếng Anh: Variable Cam Timing Đối với các
động cơ cổ điển thì thời điểm phối khí là cố định và thường đựơc tính theo điều
kiện sử dụng của động cơ. Vì nó được dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu đến cam
thơng qua cặp bánh răng hoặc xích. Ngược lại, với các động cơ có hệ thống
VCT thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện làm việc của động cơ. Hệ
thống VCT sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục
21


cam nạp, thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm phối khí tối ưu . Hệ

thống này có thể xoay trục cam một góc 400 tính theo góc quay trục khuỷu để
đạt thời điểm phối khí tối ưu cho các chế độ hoạt động của động cơ dựa vào các
tín hiệu từ cảm biến và điều khiển bằng ECU động cơ. Do đó hệ thống này được
đánh giá rất cao vì nó cải thiện q trình nạp và thải, tăng cơng suất động cơ,
tăng tính kinh tế và giảm ơ nhiễm mơi trường.
1.4.3 MIVEC của hãng Mitsubishi
Dịng xe Mitsubishi nổi tiếng với hệ thống Điều khiển điện từ van biến thiênMIVEC. Đây là cơ chế điều khiển với hệ thống phân phối khí, được trang bị trên
thế hệ động cơ tiên tiến bên Nhật Bản.

Hình 1.12 Động cơ MIVEC của dòng xe Mitsubishi
Nguyên lý hoạt động:

22


Hình 1.13 Hoạt động của hệ thống 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 ởdải tốc độthấp mà ta gọi tắt là
cam tốc độthấp và vấu cam cịn 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 ởgiữa. 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 mổcủa 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 đểchuyển 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
23


giảm. Ở dải tốc độ thấp, thời gian đóng mở các xupáp 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.

24


CHƯƠNG II: KẾT CẤU, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ
CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN XE TOYOTA ALTIS
2.1 Nhiệm vụ, tổng quan
VVT (Variable valve timing) là hệ thống điều khiển van biến thiên được phát
triển bởi hãng ô tô Toyota. Hệ thống này giúp điều chỉnh thời điểm đóng/mở của
các van nạp sao cho phù hợp với tình trạng vận hành của động cơ. Nhờ đó mà
hiệu suất động cơ được cải thiện đáng kể, xe tiết kiệm nhiên liệu hơn đồng thời
giảm thiểu được lượng khí thải độc hại ra mơi trường. Hệ thống VVT được điều
khiển bằng thuỷ lực hai giai đoạn.
VVT-i (Variable Valve Timing – Intelligent) là hệ thống điều khiển van biến
thiên thông minh, phiên bản nâng cấp và thay thế cho VVT. Hệ thống VVT-i
được điều khiển bằng điện tử, giúp thay đổi thời điểm đóng/mở các van nạp
bằng cách điều chỉnh mối quan hệ truyền động trục cam (dây đai hoặc xích) với
trục cam nạp. VVT-i dùng áp suất thuỷ lực để chỉnh vị trí trục cam, từ đó làm
thay đổi thời điểm phối khí, giúp thời điểm đóng van xả và mở van nạp trùng
khớp với nhau.

Hình 2.1.1 Hệ thống điều khiển van biến thiên VVT-i

Dual VVT-i là hệ thống điều phối van biến thiên thông minh kép (trên cả van
nạp và van xả). Dual VVT-i ưu việt hơn VVT-i. Nếu VVT-i chỉ can thiệp đến
việc đóng/mở của van nạp thì Dual VVT-i điều khiển thời điểm đóng/mở của
van nạp lẫn van xả. Điều này giúp hiệu suất động cơ được cải thiện tốt hơn, mức
tiêu thụ nhiên liệu tối ưu hơn, lượng khí thải ra môi trường sạch hơn do nhiên
liệu được đốt cháy triệt để.

25