ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA
KHOA Ô TÔ
-----



-----

BÀI TIỂU LUẬN
Đề tài: Hệ thống phân phối khí trên hãng BMW
(Vanos, Valvetronic)

Giáo Viên Hướng Dẫn : ThS . Võ Anh Tuấn
Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Tiến Dũng
Nguyễn Thanh Long
Hoàng Minh Phương
Nguyễn Phước Hiếu

Trần Tấn Đạt
Lớp :18DDS08021

TP.HCM, ngày 09 tháng 10 năm 2020


Mục lục
Phần I: Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ BMW………………………..1
1. Mục đích, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí trên động cơ BMW……………….1
2. Hệ thống phân phối khí trong động cơ BMW…………………………………………….1
3. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí động cơ BMW………………1
Phần II: Hệ Thống VANOS.......................................................................................................5
1. Lý do sử dụng hệ thống VANOS …………………………………………………………5

2. Cấu tạo hệ thống VANOS..........................................................................................…….6
3. Nguyên lý hoạt động hệ thống VANOS......................................................................…......8
4. Ưu-Nhược điểm của hệ thống VANOS so với các hệ thống khác..............................…….10
5. Lịch sử cải tiến hệ thống VANOS……...................................................................................11
Phần III: Hệ Thống VALVETRONIC.......................................................................................13
1. Lý do sử dụng hệ thống VALVETRONIC ..............................................................…….13
2. Cấu tạo hệ thống VALVETRONIC.
.........................................................................................................................................
…….15
3. Nguyên lý hoạt động hệ thống VALVETRONIC.
.......................................................................................................................................
…….16
4. Ưu-Nhược điểm của hệ thống VALVETRONIC so với các hệ thống khác……………….18
Phần IV. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu
phân phối khí………………………………………………………………………………….19


1. Những hư hỏng…………………………………………………………………………….19
2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết……………………………………………...20
Phần V: Ảnh hưởng của hệ thống đến các thông số kỹ thuật sử dụng trên động cơ……..21


LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số lượng
lẫn chất lượng, nó đóng một vai trị quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã
hội, khoa học công nghệ... Là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như
ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay và các máy động cơ cỡ nhỏ v.v..
Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án mơn học đóng một vai trị rất quan
trọng. Đồ án mơn học được thầy giao cho nhóm em là khảo sát hệ thống phân phối
khí trên động cơ BMW . Tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinh viên nhưng mục

đích của đề tài rất thiết thực, nó khơng những giúp cho nhóm em có điều kiện để
chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà cịn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn
khi tiếp xúc với thực tế. Hệ thống phân phối khí của động cơ BMW có nhiều đặc
điểm mới lạ. Do đó việc khảo sát động cơ này thật sự đã đem đến cho nhóm em nhiều
điều hay và bổ ích.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy, cùng với việc tìm hiểu, tham
khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học,nhóm em đã cố gắng
hoàn thành đề tài này. Mặc dù vậy, do kiến thức của nhóm em có hạn lại thiếu kinh
nghiệm thực tế nên sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong thầy góp ý,
chỉ bảo thêm để kiến thức của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn và chúc thầy thật nhiều sức khỏe để chắp
cách thêm cho ước mơ của những thế hệ sinh viên như chúng em.

I. Tổng quan về hệ thống phân phối khí của động cơ BMW:
1. Mục đích, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí trên động cơ BMW:
a. Mục đích:
Thực hiện q trình thay đổi khí trong buồng cháy động cơ: - Thải sạch khí thải
ra khỏi xilanh và nạp đầy hịa khí vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục.
b. Yêu cầu:


Cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Q trình thay đổi khí như
nạp đầy thải sạch. Đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định. Độ mở lớn
để dịng khí dễ dàng lưu thơng. Đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, khơng bị
cháy do lọt khí. Xupáp thải khơng tự mở trong q trình nạp. Ít va đập, tránh gây mòn. Dễ
dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp.
c. Phân loại:
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.

2. Hệ thống phân phối khí trong động cơ BMW:
Trên động cơ BMW việc thải sạch khí thải và nạp đầy mơi chất mới được
thực hiện bởi cơ cấu cam – xupáp đặt (vanos). Cơ cấu điều chỉnh độ nâng của xupap nạp
thải (valetronic) để điều chỉnh lượng hịa khí nạp vào và lượng khí thải thải ra.
3. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí động cơ BMW:
a. Trục cam:

1
Nhiệm vụ: -dẫn động và điều khiển việc đóng mở xu páp nạp và thải đúng theo chu
kì hoạt động của động cơ.
Trên trục cam có các vấu cam nạp và xả cho mỗi xilanh. Thời điểm đóng mở
xupáp phụ thuộc vào biên dạng cam. Trục cam bao gồm các phần cam thải, cam
nạp và các cổ trục.


Hình dạng và vị trí của cam phối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc phối khí
và số kì của động cơ. Cam có thể được chế tạo liền trục hoặc có thể làm rời từng cái rồi lắp
trên trục bằng then hoặc đai ốc.
b. Con đội:

Nhiệm vụ: Là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động trực tiếp từ trục cam đến
xupáp
Điều kiện làm việc: Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực nén
lị xo xupáp và lực qn tính của các chi tiết chuyển động.
c. Xupáp:

Nhiệm vụ: Cho khí nạp vào buồng đốt và xả khí cháy ra ngồi với thời gian ngắn trong
một chu kì làm việc của piston. Xupáp hoạt động được theo chiều thẳng đứng nhờ vào ống
dẫn hướng xupáp.
Kết cấu: ( 3 Phần)

- Phần nấm: chịu tác dụng của áp suất khí thể và chịu tác dụng của lực quán tính nên
khi làm việc chịu va đập lớn gây biến dạng.
- Phần thân: dẫn hướng và tản nhiệt.

2


- Phần đi: định vị lị xo khi lắp ráp. Để tránh hao mòn thân máy và nắp xilanh người
ta thường ép vào họng đường ống nạp và thải một vòng đế xupáp.
d. Ống dẫn hướng:
Để dễ sữa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở chỗlắp
xupáp, người ta lắp ống dẫn hướng trên các chi tiết máy này. Xupáp được lắp vào
ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng.
Ống dẫn hướng thường chế tạo bằng các loại gang hợp kim có tổ chức peclít.
Trong một số động cơ cao tốc của hãng còn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kim đồng thanh
nhôm. Loại ống dẫn hướng này dẫn nhiệt rất tốt, khi thiếu dầu bôi trơn cũng
khơng xảy ra hiện tượng kẹt xupáp.
e. Lị xo xupáp:

- Nhiệm vụ: Giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp khơng cho
khí nén trong buồng đốt bị lọt ra ngoài.
Giữ cho các chi tiết làm việc của xupáp nạp và xả theo sự điều khiển của
các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi xupáp chuyển động do đó đóng mở xupáp chính xác
theo biên dạng cam.
Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một
cái ởngồi. Mỗi lị xo có độ cứng khác nhau. Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêng
của xupáp khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao.
Lò xo xupáp thường được dùng là lò xo kín hay lị xo tác động kép. Nó
đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao.
-Vật liệu chế tạo: Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột

ngột. Vì vậy vật liệu chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A…
3
f. Motơ Cam:
Mô tơ Cam: là loại mô tơ điện một chiều có tác dụng xoay trục lệch tâm, được
truyền động qua trục lêch tâm thông qua bộ truyền giảm tốc trục vít bánh vít. Trục vít
lắp trên mơ tơ và bánh vít gắn trên trục lệch tâm.


g. Các chi tiết khác:

-Trục lệch tâm
- Lò xo đòn dẫn
- Trục vít - bánh vít
- Địn dẫn
- Địn gánh

4


Phần II: Hệ Thống VANOS:
1. Lý do sử dụng hệ thống VANOS:
Cơ cấu VANOS dùng cho cả hai trục cam nạp và thải được gọi là DOPPER
VANOS. Bánh xích để dẫn động từ trục khuỷu được nối với trục then hoa, dưới tác
dụng của áp suất dầu lấy từ hệ thống bơi trơn và có bơm cao áp để nâng lên áp suất
100 bar, trục then hoa có chuyển động dọc trục. Bánh răng nghiêng cuả trục then hoa
ăn khớp trong với bánh răng nghiêng dẫn động trục cam. Khi trục then hoa dịch
chuyển dọc trục thì trục cam sẽ xoay tương đối một góc 600 tính theo góc quay trục
khuỷu so với bánh xích dẫn động trục cam lắp trục khuỷu. Động cơ BMW có cam
nạp dịch chuyển 600 và cam xả dịch chuyển 450 ( tính theo góc quay trục khuỷu ). Do
trục cam dẫn động từ trục khuỷu qua bánh xích nên ở BMW cả hai trục cam đều xoay

tương đối ở vị trí ban đầu theo hướng mở muộn. VANOS kết hợp giữa thiết bị điều
khiển cơ khí và hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực để điều khiển các trục cam và
được quản lý bởi (DME) hệ thống điều khiển động cơ của xe.
Hệ thống VANOS làm việc dựa trên nguyên tắc là điều khiển các cơ cấu của hệ
thống, mà việc điều chỉnh đó có thể làm thay đổi vị trí tương đối của trục cam nạp
đối với trục khuỷu. VANOS làm tăng khả năng điều chỉnh những trục cam điều khiển
xupap nạp và những trục cam điều khiển xupap xả của động cơ . VANOS làm cho
việc điều khiển trên trục cam nạp hoat động đáp ứng được mọi tốc độ của động cơ và
mọi vị trí bàn đạp (chân đạp ga) của bộ tăng tốc khi thay đổi. Khi giảm thấp tốc độ
của động cơ xuống tới tốc độ quay thấp nhất ổn định (ứng với vạch thấp nhất của
đồng hồ đo tốc độ động cơ), VANOS nâng cao chất lượng hoạt động của động cơ ở
tốc độ thấp và rất ổn định. Ở những tốc độ vừa (trung bình) của động cơ, những
xupap nạp hầu như là được điều khiển để mở sớm hơn, điều đó sẽ làm tăng tốc độ
quay làm tăng khả năng hút khí vào bên trong xylanh, giúp cho việc lưu thơng khơng
khí bên trong xylanh được cải thiện đáng kể. Do đó làm giảm lượng nhiên liệu bị tiêu
hao và làm giảm lượng nhiên liệu bị thốt ra theo cùng khí thải. Cuối cùng ở
những tốc độ động cơ cao các xupap nạp lại được điều khiển mở muộn hơn so với
trường hợp trung tốc (góc nạp sớm nhỏ hơn), Khi đó có thể khai thác hết công xuất
của động cơ VANOS làm tăng đáng kể công xuất và mô men xoắn cuả động cơ, và
điều chỉnh việc cung cấp lượng hồ khí cho động cơ ở mức độ tối ưu, và tiết kiệm
nhiên liệu.
Hệ thống điều chỉnh kiểu VANOS giúp cho việc điều khiển hệ thống phân phối khí
ở chế độ tối ưu nhất. Hệ thống này điều chỉnh cả trục cam nạp và trục cam xả, điều
chỉnh được thời điểm đóng, mở các xupap nạp và xupap xả theo từng chế độ yêu cầu
của động cơ. Nhờ việc điều chỉnh hợp lý cơ cấu xupap nạp và xupap xả do đó để tiết
kiệm được lượng nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở các chế độ khác nhau và lượng
nhiên liệu thất thoát ra ngồi theo khí thải trong q trình xả của động cơ kết quả là
đã giảm được chi phí nhiên liệu khi vận hành động cơ. Làm tăng công suất định mức
của động cơ do đó hiệu quả kinh tế khi sử dụng động cơ tăng.


5


2. Cấu tạo hệ thống VANOS:

Hệ thống điện điều khiển: Modul điều khiển động cơ chịu trách nhiệm kích
hoạt các van solenoid VANOS dựa vào biểu đồ chương trình lưu trong DME
thơng qua các tín hiệu đầu vào :
-Tốc độ động cơ .
-Tải động cơ.
-Nhiệt độ nước làm mát.
- Vị trí trục cam.
-Nhiệt dộ dầu.
Tùy thuộc vào loại hệ thống VANOS mà sử dụng solenoid loại on/off hay
điều độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation)
Sớm
Trễ
Từ
Hồi

Cấu tạo solenoid

6


Hệ thống điều khiển thủy lực: gồm bơm dầu để tạo áp lực tác dụng lên
pittông van solenoid điều khiển trực tiếp dòng dầu tác động vào bộ chấp hành cơ
khí của hệ thống VANOS để từ đó thay đổi vị trí trục cam.
Hệ thống điều khiển cơ khí:


Đĩa xích trục cam
Bánh răng nghiêng của đĩa xích và trục then hoa

pittơng

Các chi tiết hệ thống điều khiển cơ khí
Gồm đĩa xích được dẫn động bởi trục khuỷu động cơ. Đĩa xích khơng gắn cứng với
trục cam mà được liên kết với trục cam thông qua then hoa. Trục then hoa có thể di
chuyển dọc trục dưới tác dụng của áp suất thủy lực để làm thay đổi vị trí tương đối của
trục cam với đĩa xích. Góc độ thay đổi phụ thuộc vào hướng nghiêng ban đầu của trục
then hoa và bánh

7


răng đĩa xích. Bộ chấp hành cơ khí của tất cả các hệ thống VANOS hoạt động dưới
một nguyên lý giống nhau.

3. Nguyên lý hoạt động hệ thống VANOS:
-Đĩa xích A được dẫn dộng bởi trục khuỷu giữa tâm có răng nghiêng ăn khớp với
trục B.
-Trục B được kết nối với pittông. Khi áp lực thủy lực tác dụng lên pittông sẽ
làm trục này di chuyển dọc trục.
-Trục C là trục cam.
A

B

C


Cấu tạo cơ cấu Vanos
-Làm trễ thời điểm phối khí: Vanos được mặc định ở vị trí làm trễ thời điểm
phối khí, lúc này dịng dầu tác dụng trực tiếp lên mặt sau của pittông (mặt gần trục
cam) làm kéo trục này sang trái. Khi trục B di chuyển dọc trục sang trái sẽ làm thay
đổi góc phối khí theo hướng làm trễ thời điểm phối khí.

A

B

C

8


Làm trễ thời điểm phối khí
Làm sớm thời điểm phối khí : khi dịng dầu tác dụng trực tiếp lên mặt trước
của pittông làm trục B kéo sang phải. Khi trục B di chuyển dọc trục sang phải sẽ
làm thay đổi góc phối khí theo hướng làm sớm thời điểm phối khí.

A

B

C

Làm sớm thời điểm phối khí
-Giữ nguyên thời điểm phối khí: khi đã đạt được thời điểm phối khí tối ưu, DME giữ
nguyên tỉ lệ hiệu dụng của xung điều khiển để duy trì vị trí trục cam hợp lý.
Giá trị của độ rộng xung (thời gian on, duty cycle) do DME gửi tới solenoid sẽ điều khiển

áp lực dầu tác dụng lên pittông để làm trễ, sớm hay giữ nguyên thời điểm phối khí.

9


4. Ưu-Nhược điểm của hệ thống VANOS so với các hệ thống khác:
*Ưu Điểm:
-Tăng mômen xoắn ở tốc độ thấp và tốc độ trung bình mà khơng ảnh hưởng nhiều tới
phạm vi cơng suất động cơ
-Tăng tính tiết kiệm nhiên liệu do tối ưu hóa góc phối khí
- Giảm ơ nhiễm khí thải do tối ưu hóa góc trùng điệp của xupap Chế độ
cầm chừng ổn định
Hệ thống điều chỉnh kiểu Double_VANOS giúp cho việc điều khiển hệ thống
phân phối khí ở chế độ tối ưu nhất. Hệ thống này điều chỉnh cả trục cam nạp và trục
cam xả, điều chỉnh được thời điểm đóng, mở các xupap nạp và xả theo từng chế độ
yêu cầu của động cơ. Nhờ việc điều chỉnh hợp lý của xupap nạp và xupap xả do đó sẽ
tiết kiệm được lượng nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở các chế độ khác nhau và
lượng nhiên liệu thất thốt ra ngồi theo khí thải trong quá trình xả của động cơ kết
quả là làm giảm được chi phí nhiên liệu khi vận hành động cơ. Làm tăng công suất
định mức của động cơ do đó hiệu quả kinh tế khi sử dụng động cơ tăng.

Việc sử dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và quy luật nâng của xupap, làm cho
cơ cấu phối khí hiện đại ln hoạt động ở điều kiện tối ưu. Điều đó đã làm cho động
cơ sử dụng cơ cấu phối khí hiện đại có suất tiêu hao nhiên liệu thấp, việc gia tốc thay
đổi từ tốc độ thấp sang tốc độ cao xảy ra nhanh chóng, ít gây ô nhiễm và đạt công suất
cao. Xe có sử dụng cơ cấu phân phối khí hiện đại sẽ chạy êm dịu trong thành phố cũng
như trên quốc lộ, dễ dàng chuyển từ tốc độ thấp sang tốc độ cao.

10



5. Lịch sử cải tiến hệ thống VANOS:
Hệ thống VANOS trang bị trên động cơ BMW là công nghệ làm thay đổi thời điểm mở
xupap hoạt động dựa trên nguyên lý làm thay đổi vị trí tương đối của trục cam với trục
0

khuỷu động cơ. Hệ thống này có thể xoay tương đối trục cam 40 so với góc quay trục
khuỷu và điều chỉnh liên tục để tối ưu hóa vị trí trục cam cho tất cả các điều kiện hoạt động
của động cơ. Không giống như các hệ thống thay đổi thời điểm mở xupap của các hãng
khác VANOS có cấu tạo khác hẳn là sự kết hợp giữa việc điều khiển bằng cơ khí và thủy
lực và được quản lý bởi DME (hệ thống điều khiển động cơ của xe).
Độ nâng
xupap

104 0

12

84

10

0

124

Góc sớm tối
đa

0


8

Góc mặc địnhtrễ

6
4
2

0
40

80

120 160

200 240 280 320 360 400 440 480 520

228

0

560

2360

Xupap xả

600 640 680 720
Góc quay

trục khuỷu

Xupap
hút
Dạng đồ thị cam

Single VANOS: được giới thiệu vào năm 1992 trên động cơ BMW M50. Single
VANOS điều chỉnh vị trí của trục cam nạp so với trục khuỷu dựa vào tốc độ động cơ
và vị trí bàn đạp ga. Ở tốc độ thấp xupap nạp được mở trễ lại để

11


chế độ cầm chừng ổn định. Khi tốc độ trung bình xupap nạp được mở sớm hơn để tăng
góc trùng điệp tạo hiệu ứng EGR tăng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải ơ nhiễm.
Khi tốc độ động cơ cao xupap nạp lại được mở trễ lại để công suất động cơ phát ra tối
đa.
Double VANOS: được sử dụng đầu tiên trên động cơ S50B32 vào năm 1996 sau đó
là động cơ 6 xylanh M52TU điều chỉnh vị trí của cả trục cam nạp và trục cam xả so
0

0

với trục khuỷu. Trục cam nạp có thể thay đổi 40 và trục cam xả có thể thay đổi 25 .
Sự kết hợp hài hòa của hai trục cam làm tối ưu hóa hệ thống. Double VANOS kéo dài
0

thời gian mở của xupap hơn 12 và tăng độ nâng xupap thêm 0,9mm nhưng hệ thống
yêu cầu áp suất thủy lực lớn để việc điều chỉnh nhanh và chính xác.


*Nhược điểm:
Hệ thống Vanos mới chỉ thay đổi được thời điểm phối khí mà chưa tác động sâu
được vào độ nâng xupap. Do đó BMW tiếp tục phát minh ra hệ thống Valvetronic và
xuất hiện lần đầu trên mẫu xe BMW 316ti 4 xylanh nhỏ gọn vào tháng 6 năm 2001 và
hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các mẫu BMW 3-series. Động cơ ứng dụng công
nghệ Valvetronic được trang bị hệ thống máy tính quản lý có bộ xử lý 40-megahertz,
32-bit trên xe và là động cơ đầu tiên trên thế giới không cần sử dụng bướm ga.

12


Phần III:Hệ thống VALVETRONIC:
1. Lý do sử dụng hệ thống VALVETRONIC:

Mơ tơ
điện
Trục vít bánh vít
Địn dẫn

Trục cam

Địn gánh

Xupap

Sơ đồ bố trí các chi tiết hệ thống Valvetronic

13



Valvetronic là hệ thống tự động điều chỉnh hồ khí của động cơ thông qua cơ
cấu phun xăng đa điểm và độ mở xupap biến thiên. Sự khác biệt giữa Valvetronic và
các công nghệ phun xăng đa điểm khác là Valvetronic khơng sử dụng bướm ga cơ khí
để điều khiển lượng hồ khí cho động cơ mà dùng chính cơ cấu xupap có độ mở biến
thiên làm nhiệm vụ đó.
Hệ thống phun xăng thông thường dùng bướm ga để điều chỉnh lượng gió (hoặc
hồ khí, tuỳ theo phun trực tiếp hay gián tiếp) do đó bướm ga càng đóng hẹp thì lượng
gió (hồ khí) vào càng ít; tuy nhiên lúc này piston vẫn tiếp tục hút khí qua bướm ga đã
đóng gần kín, gây ra hiệu ứng chân khơng tác động tiêu cực đến quá trình tịnh tiến của
piston dẫn đến tổn hao năng lượng, động cơ vận hành càng chậm thì tổn hao càng lớn.
Với cơng nghệ Valvetronic tổn hao này đã được giảm thiểu tới mức thấp nhất, do
piston dịch chuyển tự do khơng cịn bị tác động từ hiệu ứng chân khơng. Trong hệ
thống Valvetronic vẫn có trục cam xupap truyền thống, nhưng song song với trục cam
xupap hút cịn có một trục trung gian với nhiều tay đòn và bánh răng trung gian được
kết nối với một mô-tơ điện tốc độ chậm.
Khi người lái nhấn hoặc bng chân ga, động tác này được chuyển sang tín hiệu
điện. Tín hiệu điện được máy tính gửi ngay đến mô-tơ; tuỳ theo việc tăng hay giảm
tốc mà mô-tơ sẽ dịch chuyển để thay độ mở của xupap. Khi ga thấp mô-tơ sẽ tác
động tới xupap qua cơ cấu tay đòn và bánh răng để độ mở xupap nhỏ, lượng hồ khí
vào trong xi-lanh ít. Ngược lại, khi ga cao mô tơ sẽ điều khiển độ mở xupap lớn để
lượng hồ khí vào xi-lanh nhiều hơn. Do lượng hịa khí vào buồng đốt động cơ luôn
được điều chỉnh tùy theo yêu cầu về công suất và mô-men xoắn nên Valvetronic có
khả năng tiết kiệm nhiên liệu 10% so với các động cơ có cùng dung tích xi-lanh,
động cơ êm và phản ứng nhanh hơn khi tăng/giảm tốc; giảm lượng khí thải độc hại
do hịa khí được đốt cháy triệt để.

14


Valvetronic đặc biệt hiệu quả với các động cơ có vịng tua thấp nhưng khơng phát

huy được tác dụng khi số vòng tua cao hơn 6000 vòng/phút, do ở tốc độ cao cần phải
có lị xo xupap cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt. Nhưng lị xo cứng lại gây tổn hao
năng lượng, chính vì vậy các mẫu xe có tính năng vận hành cao như BMW khơng sử
dụng Valvetronic.

2.Cấu tạo hệ thống VALVETRONIC:
Lị xo địn dẫn

Trục vít-bánh vít

Trục cam

Trục lệch tâm

Đòn dẫn

Xupap

Cấu tạo của hệ thống Valvetronic

Trục cam: có cấu tạo như một trục cam của động cơ thông thường nhưng các
vấu cam không tác dụng trực tiếp lên cị mổ mà thơng qua cơ cấu thay đổi độ nâng
xupap.
Cơ cấu thay đổi độ nâng xupap: gồm trục lệch tâm, các địn dẫn và lị xo. Khi
mơ tơ quay sẽ làm trục lệch tâm quay theo, do được chế tạo lệch tâm nên khi quay
nó sẽ làm thay đổi điểm tựa của các địn gánh do đó làm thay đổi sự tác dụng của
trục cam làm thay đổi độ nâng xupap. Lò xo đảm bảo cho đòn dẫn luôn tiếp xúc
với cam.

15



Mô tơ điện: là loại mô tơ điện một chiều có tác dụng xoay trục lệch tâm, được
truyền động qua trục lêch tâm thông qua bộ truyền giảm tốc trục vít bánh vít. Trục
vít lắp trên mơ tơ và bánh vít gắn trên trục lệch tâm.

3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống VALVETRONIC:
Nguyên lý hoạt động của Valvetronic dựa trên sự thay đổi vị trí của dịn dẫn
hướng để sự tác dụng của vấu cam lên đòn gánh thay đổi làm độ nâng xupap biến
thiên.
Xupap đóng hồn tồn: mơ tơ điện quay trục lệch tâm ở vị trí đóng hoàn toàn,
tuy lúc này vấu cam vẫn tác dụng lên địn dẫn nhưng ở vị trí này địn dẫn khơng tác
dụng được lên đòn gánh nên kết quả đòn gánh khơng tác dụng được vào đi xupap
làm xupap đóng hồn tồn.
Có thể ứng dụng vị trí xupap đóng hồn tồn trong hệ thống xylanh biến thiên
(ngắt một số xylanh khi không cần thiết như ở động cơ V6 thực hiện việc điều khiển
chế độ hoạt động 3 hoặc 6 xylanh). Khi ở chế độ tải nhẹ và không cần công suất và
mômen lớn hệ thống sẽ ngừng hoạt động các xupap hút của dãy động cơ phía trước.
Khi đó mức tiêu thụ nhiên liệu sẽ giảm đi.
Vị trí
trục
lệch

Xupap đóng hồn toàn
Khi tốc độ động cơ thấp, tải nhẹ và trung bình: tín hiệu từ các cảm biến như
tốc độ động cơ, tải,nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga gửi về hệ

16



thống điều khiển sau đó hệ thống tính tốn và điều khiển mô tơ điện quay
làm trục lệch tâm quay theo lúc này vấu cam tác dụng vào đòn dẫn địn gánh
xupap làm xupap mở với hành trình nhỏ tiết diện lưu thơng nhỏ hịa khí vào
xylanh ít cơng suất động cơ nhỏ.
Khi tốc độ động cơ cao hay tải nặng: mơ tơ quay trục lệch tâm ở vị trí
mở lớn nhất do đó độ nâng xupap là lớn nhất làm cho tiết diện lưu thông qua
các xupap lớn nhất nên hịa khí nạp vào xylanh nhiều hơn, thời gian nạp dài
hơn kết quả công suất và mômen động cơ tăng đáp ứng kịp thời các chế độ
hoạt động của động cơ.

Vị trí trục lệch tâm

Khi tốc độ động cơ thấp

Vị trí trục lệch tâm

Khi tốc độ động cơ cao

Hoạt động ở tốc độ thấp và tốc độ cao
Độ nâng xupap có thể thay đổi từ 0 đến 9,7 mm tùy theo chế độ hoạt động của động
cơ. Khả năng đáp ứng của cơ cấu nhanh và chính xác.

17


4. Ưu-nhược điểm của hệ thống VALVETRONIC:
*Ưu điểm:
Động cơ Valvetronic của hãng BMW là động cơ đầu tiên trên thế giới không sử dụng
bướm ga. BMW phát triển công nghệ này với mục tiêu tiết kiệm được khoảng 10% nhiên
liệu so với các loại động cơ thông thường khác.

Công nghệ Valvetronic đã loại bỏ sự có mặt của bướm ga để tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt
ở dải tốc độ thấp của động cơ. Qua quy trình kiểm tra thành phần khí thải của EU bao gồm ở
cả dải tốc độ cao và thấp, một động cơ Valvetronic 1,8L tiết kiệm được khoảng 5,3 lít nhiên
liệu trên 100 km. Hơn nữa không giống với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (hệ thống
nhiên liệu phổ biến nhất hiện nay) không cần thiết phải sử dụng loại xăng có hàm lượng lưu
huỳnh thấp.

18


Khơng có bướm ga, vậy làm sao để hệ thống này có thể khống chế lượng khơng
khí đi vào các xilanh? Bí ẩn nằm ở việc áp dụng biện pháp công nghệ để thay đổi độ
mở của xupap. Valvetronic chứa một hệ thống cị mổ có khả năng thay đổi một cách
linh hoạt khi tác động lên các xupap. So với các loại động cơ có hai loại vấu cam
thơng thường khác, nó sử dụng một trục truyền động lệch tâm, một mơ tơ điện và một
số cị mổ trung gian. Tùy theo tín hiệu điện từ bộ điều khiển ECU sẽ kích hoạt mơ tơ
điều khiển góc xoay của trục lệch tâm, trục này sẽ xoay đi một góc nào đó khiến cị
mổ trung gian ấn sâu hơn khi tác động lên các trục đòn gánh, trục đòn gánh này có
nhiệm vụ đóng hoặc mở các xupap. Nếu cị mổ đẩy các trục đòn gánh vào sâu hơn,
các xupap nạp sẽ mở rộng hơn và ngược lại.

*Nhược điểm:
So với công nghệ VTEC của Honda, Valvetronic cũng sử dụng xupap thay đổi
hành trình để tăng cơng suất như VTEC nhưng đáng tiếc, Valvetronic quả thực ít hiệu
quả ở khả năng tiết kiệm nhiên liệu ở số vòng quay cao hơn so VTEC. Quan sát hình
ảnh trên đây, có thể nhận thấy trục cam dẫn động các cò mổ trung gian, tiếp đó tác
động vào các trục địn gánh khiến phát sinh ra khá nhiều lực ma sát. Bởi vậy mà tính
hiệu quả và cải tiến của Valvetronic đã giảm đi rất nhanh ở số vịng tua lớn hơn 6.000
vịng/phút. Khơng ngạc nhiên khi trong tương lai BMW không trang bị Valvetronic
cho các động cơ M-power của họ.


Phần IV. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi
tiết trong cơ cấu phân phối khí:
1. Những hư hỏng:
Hệ thống phân phối khí thơng minh (Vanos & Valvetronic) được dẫn động từ rục cam
đến xupáp làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao, chịu lực ma sát lớn khi làm
việc và chịu nhiều va đập nên thường bị mòn. Sự mài mòn của bất kỳ chi tiết nào
trong cơ cấu đều có thể dẫn đến hiện tượng xupáp đóng mở không đúng yêu cầu,
gây ảnh hưởng xấu đến quá trình làm việc của động cơ.
Khi làm việc của hệ thống phân phối khí nên các chi tiết của cơ cấu thường
xảy ra các hư hỏng chính sau:

19


- Xupáp và đế xupáp là các chi tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt
nhất vừa chịu lực ma sát lại vừa chịu va đập. Thường xuyên tiếp xúc với
nhiệt độ cao đặt biệt là xupáp thải. Do đó bề mặt làm việc của xupáp và đế
xupáp không những bị mịn mà cịn bị cháy rỗ dẫn đến đóng khơng kín gây
lọt khí làm giảm cơng suất, tăng lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ.
- Ống dẫn hướng xupáp nếu mòn nhiều sẽ gây va đập xupáp làm tăng mài
mòn thân xupáp đồng thời sẽ gây lọt dầu vào trong xilanh động cơ do đó
làm tăng tiêu hao dầu bôi trơn và kết muội than trong buồng đốt.
-

Các chi tiết dẫn động xupáp như đòn gánh, đòn dẫn, lò xo và các chi tiết lắp

ghép chúng đều bị mịn hoặc biến dạng cũng ảnh hưởng đến q trình làm việc
của xupáp.
- Đối với trục cam các vấu cam luôn tiếp xúc và tỳ vào đế con đội nên bị mòn nhiều

hoặc bị biến dạng do ma sát. Nếu vấu cam bị mịn nhiều sẽ làm giảm hành trình của con
đội do đó làm giảm độ mở của xupáp.
- Con đội sẽ bị mòn nhiều ở phần thân và đáy. Nếu là bôi trơn cưỡng bức
khe hở phần thân và phần dẫn hướng sẽ làm giảm áp lực dầu bơi trơn. Nếu
là con đội cơ khí sự mài mịn bề mặt tiếp xúc sẽ làm giảm khe hở miệng xupáp.
-

Bộ phận dẫn động trục cam: Các gân bánh răng, bánh xích, bi dây đai bị

mài mịn cũng làm sai lệch pha phân phối khí của động cơ, tức là thời điểm
đóng mở xupáp khơng đúng u cầu đồng thời gây nên tiếng ồn trong quá trình làm việc.

2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết:
Khi tháo và vệ sinh , các chi tiết được kiểm tra, phân loại để xác định
phương án xử lý. Các chi tiết được phân làm 3 nhóm:
-Các chi tiết được dùng lại không phải sữa chữa
-Các chi tiết cần được phục hồi, sữa chữa
-Các chi tiết hư hỏng bỏ đi.
* Kiểm tra chi tiết dạng trục: bao gồm trục khuỷu, trục cam của động cơ. Hư
hỏng thường gặp của các chi tiết này là mòn cổ trục, cổ biên, mòn rãnh then, cong
và xoắn trục. Công việc kiểm tra các chi tiết này địi hỏi phải có dụng cụ chun
dùng, phù hợp với từng hư hỏng của chi tiết.

20


* Kiểm tra kích thướt lỗ: Kiểm tra kích thước xilanh, bạc cam và bạc lót cổ trục.
Chủ yếu việc kiểm tra này là xác định đường kính lớn nhất, nhỏ nhất và trung
bình, độ ơ van, độ cơn. Dụng cụ để kiểm tra các chi tiết này là dụng cụ đo lỗ, phổ
biến nhất là các loại panme đo lỗ, đồng hồ đo lỗ hoặc các đồng hồ so.

* Kiểm tra các chi tiết tĩnh: Hư hỏng thường gặp ở các chi tiết này là nứt vỡ,
biến dạng của các gối đỡ các trục cam, khuỷu hoặc đường tâm của các ổ đỡ không
trùng nhau, tâm xilanh không thẳng góc với tâm trục khuỷu. Cơng việc kiểm tra
hư hỏng các chi tiết này phải sử dụng đồng hồ so và bàn máp, bàn rà.
* Kiểm tra các vòng bi, bánh răng:
- Kiểm tra vòng bi: Đối với những chi tiết này chúng ta không sữa chữa mà chỉ
kiểm tra, quan sát để phát hiện các hư hỏng như nứt, vỡ, tróc rỗ, xướt bề mặt
đường lăn. Để đánh giá chính xác vịng bi thì phải đo độ rơ dọc trục và độ rơ
hướng kính rồi so với tiêu chuẩn đã cho để quyết định việc tái sử dụng hay thay thế.
Dụng cụ để kiểm tra vòng bi chủ yếu là đồng hồ so và bàn máp kết hợp với giá đỡ.
- Kiểm tra các bánh răng: Đối với các bánh răng cũng không sữa chữa mà thay
mới nếu hư hỏng. Các hư hỏng thường gặp của bánh răng là mài mịn, nứt vỡ,
tróc rỗ hoặc mịn ránh then. Dụng cụ để kiểm tra các hiện tượng hư hỏng của bánh
răng là thướt cặp đo răng, calíp. Ngồi ra cần phải kiểm tra độ rơ ăn khớp giữa
các cặp bánh răng.

PHẦN V: ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG ĐẾN CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG
TRÊN ĐỘNG CƠ:
-Xupap thông minh:
-Xu hướng phát triển của ô tô hiện đại ngày nay là gia tăng tốc độ cực đại từ 180250 km đến 250-330 km/h và giảm tiêu hao nhiên liệu. Các giải pháp được đưa ra
nhằm tăng tốc độ động cơ là điều khiển pha phối khí hoặc thay đổi hành trình xupap
thơng minh

21