Tìm hiểu về hệ thống variable valve event and lift (VVEL) của nissan
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (587.45 KB, 7 trang )
Tìm hiểu về hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) của Nissan
(News.oto-hui.com) – Từ lâu, cơ cấu phối khí kiểu cơ khí đã bị coi là đã lạc hậu
vì khơng thể tối ưu hóa cơng suất động cơ cũng như không đáp ứng được nhu cầu
nạp và xả ở chế độ vịng tua thấp và rất cao. Vì vậy, các hãng xe đã thay đổi cơ
cấu này, biến nó thành các hệ thống thông minh hơn, phù hợp với nhu cầu của các
dòng xe hiện đại. Hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) của Nissan ra
đời từ đó.
Khám phá chuỗi các bài viết về công nghệ trục cam biến thiên/van biến thiên của
nhiều
hãng
xe:
Tại đây!
Nissan VVEL lần đầu tiên được giới thiệu ra thị trường Mỹ vào cuối năm 2007
trên chiếc Infiniti G37 Coupe 2008 sử dụng động cơ VQ37VHR. Trong hình là
động cơ Nissan VK50VE V8 của Infiniti FX50.
1. Cấu tạo hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) của Nissan:
Hệ thống VVEL
Hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) cịn được gọi là hệ thống khơng
bướm ga. Thay vì thay đổi lưu lượng khí nạp vào động cơ thơng qua độ mở bướm
ga, VVEL cho phép điều chỉnh trực tiếp q trình đóng mở của xupap thơng qua
một động cơ điện một chiều (chứ khơng phải vì động cơ không cần bướm ga).
VVEL hoạt động tương tự như hệ thống Valvetronic của BMW nhưng với điều
khiển cam lệch tâm, cho phép hệ thống VVEL hoạt động ở tốc độ động cơ cao
hơn (RPM). Các hệ thống tương tự khác được cung cấp bởi Toyota
như Valvematic cũng có nét tương đồng.
Hệ thống VVEL gồm có Cị mổ (Rocker arm), hai khớp nối (LinkA & LinkB),
vấu cam (output cam), trục cam (drive shaft), trục điều khiển (control shaft), con
đội (valve lifter), cam lệch tâm (eccentric cam), đai ốc vitme (ball screw nut),
cảm biến vị trí (position sensor), trục vitme bi (ball screw shaft).
Kết cấu hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) của Nissan.
Trục vitme bi cho phép truyền chuyển động quay của trục thành chuyển động tịnh
tiến của đai ốc. Điều này có được nhờ việc lăn của các bi trong đai ốc bi. Nói
cách khác, nó biến đổi momen xoắn thành lực đảo chiều dọc trục, giúp đai ốc tịnh
tiến.
Kết cấu trục vitme đai ốc bi
2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL):
Trước tiên, ta cần biết bướm ga của động cơ trong hệ thống Variable Valve Event
and Lift (VVEL) ln mở hồn tồn khi xe chạy, luôn tạo áp lực lên xupap. Vậy
nên lượng hịa khí nạp vào buồng đốt chỉ phụ thuộc vào độ mở xupap. Xupap nạp
mở càng sâu, lượng hòa khí nạp vào buồng đốt càng nhiều và ngược lại.
Bản chất của hệ thống VVEL là biến chuyển động quay của động cơ điện, qua các
trục, cơ cấu cam lệch tâm và con đội thành chuyển động đóng mở của xupap.
Cụ thể hơn, ở chế độ vòng tua thấp, ECU sẽ gửi tín hiệu đến động cơ điện DC.
Khi này hỗn hợp cần đậm vì vậy cần nhiều hịa khí vào buồng đốt. Lúc này động
cơ DC sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, theo nguyên lý trục vitme, đai ốc di
chuyển tịnh tiến ra xa khỏi động cơ, kéo trục điều khiển quay từ trái sang phải.
Cò mổ được kết nối với trục điều khiển bởi 1 vòng trịn đặt lệch tâm. Vì vậy khi
trục điều khiển quay theo chiều kim đồng hồ, trọng tâm cò mổ thay đổi, lệch sang
bên phải.
Hãy tưởng tượng đến cái bập bênh, khi trọng tâm đặt ở giữa, khoảng dịch chuyển
lên xuống giữa 2 bên bằng nhau (ví dụ cả 2 cùng có thể dịch chuyển xuống dưới 1
khoảng a), khi trọng tâm di chuyển sang 1 bên, ví dụ là bên phải, cánh tay đòn
bên trái sẽ dài hơn bên phải, vì vậy vẫn là 1 khoảng dịch chuyển a của bập bênh
bên phải, bên trái sẽ di chuyển xuống dưới một đoạn b với b>a.
Đai ốc bị kéo sang phải, xoay trục điều khiển làm tâm cò mổ dịch chuyển sang
bên phải. Khi này lượng đi xuống của phần bên trái (tiếp xúc với link B) sẽ mở
xuống sâu hơn từ đó xupap được mở lớn hơn. (như hình là điểm nhọn nhất của
cam chạm vào con đội).
Áp dụng vào hệ thống VVEL, khi này trục cam (driver shaft) quay làm quay cam
lệch tâm (eccentric cam), qua khớp nối A làm dẫn động cho cánh tay đòn bên
phải của cò mổ dịch chuyển lên xuống 1 khoảng d cố định. Với trọng tâm lệch
sang phải, lượng dịch chuyển của cánh tay đòn bên trái cò mổ lớn hơn d, đẩy vấu
cam (output cam) xuống sâu hơn, qua đó mở xupap nạp khoảng lớn hơn.
Ngược lại, khi xe đã đạt rpm (revolutions per minute – số vòng/phút) cao, động
cơ chỉ cần tốc độ hơn là momen, vì vậy cần giảm độ mở xupap để tiết kiệm nhiên
liệu.
Động cơ điện quay theo chiều ngược lại, kéo đai ốc về phía động cơ điện. Khi
này trục điều khiển quay làm cho tâm cò mổ dịch chuyển sang trái, lượng mở
xupap sẽ ngắn đi (trên hình là phần ngắn của vấu cam chạm vào con đội).
Khi này bộ điều khiển ECU gửi tín hiệu điện tới động cơ điện làm quay ngược
chiều kim đồng hồ, kéo đai ốc về phía lại gần động cơ điện. Ngược lại với phần
trên, trọng tâm cò mổ lúc này dịch chuyển sang trái, cho phép mỗi khoảng dịch
chuyển d của cánh tay đòn bên phải tương ứng với cánh tay đòn bên trái dịch
chuyển xuống 1 khoảng nhỏ hơn d. Cánh tay đòn bên trái đẩy vấu cam xuống ít
hơn, qua đó xupap mở 1 khoảng ngắn, hịa khí đi vào buồng đốt ít giúp tiết kiệm
nhiên liệu.
3. Ưu điểm của hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL):
Dễ dàng nhận thấy hệ thống Variable Valve Event and Lift (VVEL) giúp động cơ
tăng được cả công suất lẫn momen trong phạm vi tải nhỏ và vừa. Do lượng nạp
không phụ thuộc vào độ mở bướm ga (bị ảnh hưởng bởi áp suất chân không sau
bướm ga) mà được điều khiển điện từ ECU nên lượng hịa khí nạp vào được tính
tốn kỹ càng và nạp chính xác lượng nhiên liệu cần thiết.
Ưu điểm tiếp theo của hệ thống này là tiết kiệm nhiên liệu và ít gây ơ nhiễm mơi
trường hơn. Hịa khí được nạp vào được tính tốn tối ưu giúp hiệu suất sinh công
ở mỗi lần đốt cháy nhiên liệu tăng lên cũng như giảm lượng nhiên liệu thừa và
thải ra mơi trường. Tính tốn cho thấy hệ thống VVEL giúp tiết kiệm 10-12%
lượng nhiên liệu và 10% lượng khí thải độc hại ra mơi trường.
Thêm nữa, ưu điểm của động cơ điện là hoạt động tốt ngay khi xe mới khởi động,
không phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ hay nhiệt độ nước làm mát. Điều này giúp
hệ thống tối ưu hóa ngay từ khi xe mới khởi động.
Nhược điểm của hệ thống là kết cấu phức tạp, do đó sẽ đắt tiền hơn, khó sửa chữa
bảo dưỡng hơn. Ngồi ra hiện nay vấn đề độ chân khơng sau bướm ga cịn có thể
được giải quyết bằng hệ thống phun xăng trực tiếp GDI.
