MỤC LỤC
Contents
CHƯƠNG I ............................................................................................................. 2
GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................................ 2
1.1 Giới thiệu chung về động cơ Freevalve...................................................... 2
CHƯƠNG II ............................................................................................................ 4
NỘI DUNG ............................................................................................................. 4
2.1. Cấu tạo hệ thống phân phối khí không trục cam ......................................... 4
2.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................... 6
2.3. Các loại truyền động van trong công nghệ Camless/Freevalve. .................. 8
2.3.1. Truyền động van điện từ (Electromagnetic Valve Actuation). ............. 8
2.3.2. Truyền động van điện – thủy lực. ......................................................... 9
2.3.3. Truyền động van điện – khí nén.......................................................... 11
2.4. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không cam...................................... 14
2.4.1 Ưu điểm ................................................................................................ 14
2.4.2. Nhược điểm ......................................................................................... 17
2.5. Lịch sử phát triển........................................................................................ 17
2.6. Tình hình sử dụng hiện tại và tương lai ở Việt Nam và thế giới. .............. 19
2.6.1. Tại Việt Nam. ...................................................................................... 19
2.6.2. Trên thế giới. ...................................................................................... 20
2.7. Nhận xét của bản thân. ............................................................................... 21
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 21


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về động cơ Freevalve
Từ khi động cơ đốt trong ra đời, các kỹ sư đã không ngừng phát triển để làm cho
hệ thống hiệu quả hơn. Kiểm soát kỹ thuật số là yếu tố chính làm cho động cơ
hoạt động ( nhiên liệu, khơng khí và đánh lửa ) đã mang lại một trong những

bước nhảy vọt lớn nhất của sự cải tiến. Đánh lửa và nhiên liệu được sử dụng để
phân phối cơ học thông qua các bộ phân chia và bộ chế hịa khí nhưng hiện được
điều khiển điện tử bằng cách sử dụng Bộ điều khiển động cơ (ECU). Kiểm sốt
việc cung cấp khơng khí điện tử là yếu tố quan trọng và mở ra lối đi mới đối với
các nhà thiết kế động cơ.
Trong tất cả động cơ đốt trong, trục khuỷu được liên kết với trục cam qua dây đai
răng hoặc xích. Khi trục khuỷu quay làm trục cam quay theo và lần lượt đóng mở
xupap nạp và xả.
Ở thời điểm hiện tại, các hãng xe sử dụng các cơ cấu cơ khí, thuỷ lực, điện từ và
khí nén thay đổi vị trí trục cam cũng như cam để điều chỉnh chu trình đóng mở
van nạp xả, đây được gọi chung là công nghệ điều khiển van biến thiên. Mỗi
hãng lại có một cách gọi tên khác nhau: Honda có cơng nghệ van biến thiên trên
động cơ VTEC vào năm 1989, BMW có cơng nghệ VANOS, Toyota có động cơ
VVT-i… Điểm chung của các công nghệ này là tác động vào cách vận hành trục
cam nhằm biến thiên thời gian đóng mở của các van nạp-xả theo tốc độ động cơ.
Tuy nhiên hãng xe thể thao đến từ Thuỵ Điển Koenigsegg đi xa hơn thế, khi
“hô biến” luôn trục cam trong khi phát triển dòng động cơ mới có tên Freevalve.

2


Hình 1.1 Dịng động cơ mới có tên Freevalve

Hình 1.2 Christian von Koenigsegg ( CEO của Koenigsegg ) giới thiệu động cơ
không trục cam Freevalve với thế giới

3


Hình 1.3 Xe thể thao đến từ Thuỵ Điển Koenigsegg Gemera sử dụng động cơ

không trục cam FreeValve

Động cơ không trục cam Freevalve trên Koenigsegg có kết quả cho thấy mô-men
xoắn tăng 47%, công suất tăng 45%, tiêu thụ nhiên liệu giảm 15% và giảm 35%
lượng khí thải. Loại bỏ trục cam đồng thời cũng làm động cơ trở nên nhỏ gọn và
nhẹ hơn nhiều.

CHƯƠNG II
NỘI DUNG
2.1. Cấu tạo hệ thống phân phối khí khơng trục cam

4


Hình 2.1 Động cơ khơng trục cam FreeValve

Hình 2.2 Cấu tạo của hệ thống xupap điều khiển không trục cam

Cấu tạo gồm:

1: Nam châm điện.

2: Chén chặn.

3: Phần ứng.

4: Lò xo.

5: Xupap.


6: Lò xo giãn.

7: Lò xo nén.
Cấu tạo của hệ thống xupap điều khiển không trục cam gồm nam châm
điện (electromagnet) được đặt phía trên đỉnh xupap, miếng sắt từ đóng vai trị
phần ứng được kết nối với đi xupap, các lị xo hồn lực, chén chặn và xupap.
Khi nam châm điện phía trên được kích hoạt sẽ tạo ra một lực từ trường hút
miếng sắt phần ứng lên trên cùng làm cho xupap ở vị trí đóng. Khi từ tính do nam
châm điện phía trên bị ngắt, miếng sắt phần ứng kết nối với đuôi xupap sẽ bị kéo
5


xuống bởi lò xo. Bộ chấp hành nam châm điện phía dưới sẽ duy trì xupap ở vị trí
mở.
2.2. Ngun lý hoạt động

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống phân phối khí khơng trục cam

Cấu tạo:

1: Tín hiệu từ các cảm biến.

2: ECU.

3: Nam châm điện trên xupap nạp.

4: Xupap nạp.

5: Nam châm điện trên xupap xả.


6: Xupap xả.

Hệ thống sử dụng các nam châm điện 3 và 5 để đóng mở xupap 4 và 6. Tín hiệu
nhập vào từ các cảm biến 1 thông qua mạch giao tiếp nhập/xuất như vị trí
pittong, tốc độ động cơ, tố độ xe, nhiệt độ nước làm mát, áp suất khí
nạp…ECU liên tục nhận tín hiệu từ các cảm biến sau đó tính tốn thời gian và
độ nâng xupap tối ưu để điều khiển bộ chấp hành nam châm điện. Sự chính xác
của tín hiệu đầu vào là rất quan trọng để động cơ hoạt động hiệu quả.
Trong các động cơ có trục cam thơng thường, trục cam có các vấu cam để thực
hiện việc mở các xupap, với khoảng thời gian, lực và khoảng nâng van là cố định
– một chu kỳ gồm 2 vòng quay trục khuỷu, 1 vòng quay trục cam và 1 lần đóng
mở các van. Các động cơ hiện đại sử dụng hệ đống đóng mở van biến thiên,
nhưng việc điều chỉnh thời gian, lực và khoảng nâng van trong động cơ đang hoạt
động là khó cũng như độ chính xác cần thiết khơng cao.
6


Đối với động cơ Camless, các van sẽ được kích hoạt đóng mở bởi một cơ chế
khác, chẳng hạn như điện, thủy lực hoặc khí nén (gọi là các bộ hay module truyền
động). Thời gian và độ nâng của van được điều khiển điện tử bằng máy tính. Máy
tính nhận thông tin về trạng thái hiện tại của động cơ từ các tín hiệu về khí nạp,
nhiên liệu, khí thải (oxy), điều kiện tải,… và cảm biến tại chính module nâng van,
và tùy thuộc vào những gì mong muốn tại thời điểm này, chương trình điều khiển
sẽ xác định thời điểm, khoảng, thời gian và lượng mở van tối ưu nhất. Theo cách
này, có thể dễ dàng thay đổi khoảng thời gian, lực và khoảng nâng van có thể
được điều chỉnh tự do từ van này sang van khác và từ chu kỳ này sang chu kỳ
khác. Nó cũng cho phép nâng nhiều lần trên mỗi chu kỳ và cho phép không nâng
mở van trong mỗi chu kỳ công suất — xilanh tắt hoàn toàn (tắt xả, tắt nạp hoặc
tắt cả xả và nạp). Đây là một lợi thế lớn cho việc kiểm sốt q trình đốt cháy.


Hình 2.4 Van được điều khiển điện tử bằng máy tính
Trong động cơ Camless hay Freevalve, thời gian, độ nâng và khoảng thời gian
nâng van có thể được điều chỉnh thơng qua một phạm vi gần như vô hạn để phù
hợp với tất cả các điều kiện hoạt động, điều này không thể đạt được ở cùng một
mức độ với hệ thống điều khiển van dựa trên cam. Cũng vì lý do này, phương
pháp truyền động, đóng mở van cịn được gọi là truyền động van biến thiên hoàn
toàn.

7


2.3. Các loại truyền động van trong công nghệ Camless/Freevalve.
2.3.1. Truyền động van điện từ (Electromagnetic Valve Actuation).

Hình 2.5 Truyền động van điện từ
Truyền động van điện từ (EMVA) mang lại sự linh hoạt về thời điểm, khoảng
thời gian và lực nâng của van. Hoạt động của van trong loại hệ thống này thường
được thực hiện bằng sự kết hợp khác nhau của các solenoid điện từ và lò xo cơ
học.
Với bộ truyền động này, van được trang bị một pít tơng và được đặt bên trong vỏ
có chứa nam châm vĩnh cửu và nam châm điện. Khi van ở vị trí đóng, Lị xo A bị
nén và van được giữ cố định bằng nam châm vĩnh cửu. Để mở van, cuộn dây A
phải được kích hoạt và triệt tiêu từ trường của cực từ vĩnh cửu. Điều này cho
phép lực do lò xo A tác dụng để tăng tốc van. Khi van di chuyển về vị trí thấp
hơn của nó, pit tơng bị hút bởi cực từ trường khác và lị xo B bị nén. Q trình
đóng van được thực hiện theo một quy trình ngược lại so với quá trình mở van.

8



Hình 2.6 Hệ thống điện từ GM và biểu đồ đóng mở van
Trong biểu đồ đóng mở van, so với kiểu nâng van thơng thường, cấu hình nâng
van điện từ có đường dốc mở van dốc hơn nhiều giúp thúc đẩy quá trình nạp đầy
xi lanh tốt hơn ở tốc độ động cơ thấp và trung bình.
Hệ thống điện từ GM có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với hệ thống van
dẫn động trục cam tiêu chuẩn ở cùng tốc độ. Một điểm bất lợi với hệ thống của
GM là vận tốc đặt van (vận tốc khi van tiếp xúc đến điểm tựa – đóng van) của
van cao tạo ra tiếng ồn cao. Một giải pháp cho các vấn đề về vận tốc đặt van là
làm chậm van bằng lực cản gây ra bởi thân van đi vào khoang chứa đầy chất
lỏng. Do sức cản tăng lên, van sẽ tiếp đất mềm.
2.3.2. Truyền động van điện – thủy lực.
Một cách khác để truyền động van không cam là truyền động van điện thủy lực
(EHVA). Bộ truyền động van điện thủy lực chuyển đổi áp suất chất lỏng thành
chuyển động để phản ứng với tín hiệu. Hệ thống khơng sử dụng cam hay lị xo,
thay vào đó là đóng mở các van bằng lực thủy lực. Trong suốt quá trình gia tốc
của van, thế năng của chất lỏng nén được chuyển thành động năng của van.
Trong quá trình giảm tốc, năng lượng của chuyển động van được trả lại cho chất
lỏng.

9


Hình 2.7 Hệ thống van khơng cam thủy lực điện
Trong khi van ở vị trí đóng, van điện từ áp suất cao được mở và chất lỏng áp suất
cao được phép đi vào thể tích phía trên van. Áp suất trên và dưới piston của van
là bằng nhau nhưng vì diện tích ở phía trên của piston van lớn hơn, lực thủy lực
hướng xuống dưới và do đó van sẽ mở ra. Khi van di chuyển về vị trí thấp hơn
của nó, van điện từ áp suất cao đóng lại dẫn đến việc cắt nguồn cung cấp áp suất
cao. Mặc dù áp suất phía trên piston của van giảm nhưng van vẫn tiếp tục hoạt
động do động lượng của nó. Khi van di chuyển về vị trí cuối của nó, van một

chiều áp suất thấp sẽ mở ra và chất lỏng áp suất thấp đi vào thể tích theo cách mà
van giảm tốc cho đến khi dừng lại ở mức nâng van mong muốn. Trong thời gian
dừng, cả hai van điện và van một chiều đều đóng, do đó van bị ngăn cản trở lại
do áp suất thủy lực tác động lên cả hai mặt của piston van. Quá trình đóng van
được bắt đầu bởi sự kích hoạt của van điện từ áp suất thấp. Van đẩy chất lỏng trở
lại nguồn áp suất thấp đồng thời trở về vị trí đóng của nó. Khi van tiếp cận vị trí
đóng của nó, van một chiều áp suất cao sẽ mở ra và van bắt đầu chạy chậm lại.

10


Hình 2.8 Hệ thống truyền động van chủ động Lotus (AVT)
Lotus đã phát triển một hệ thống truyền động van điện thủy lực từ đầu những
năm 1990. Hệ thống này được gọi là hệ thống truyền động van chủ động Lotus
(AVT). Nó bao gồm một pít-tơng thủy lực gắn với xupap động cơ di chuyển bên
trong xi lanh thủy lực. Chuyển động của van được điều khiển thơng qua dịng
chất lỏng bên trên hoặc bên dưới piston của bộ truyền động, và dòng chất lỏng
lần lượt được điều khiển bởi van servo tốc độ cao. Trong hệ thống AVT, biên
dạng van được theo dõi liên tục bởi một bộ chuyển đổi dịch chuyển tuyến tính
(LDT), giúp điều chỉnh profile van từ chu kỳ ‐ đến chu kỳ. Hệ thống AVT có khả
năng kiểm sốt hồn tồn linh hoạt tồn bộ q trình đóng mở van. Hệ thống cho
phép điều khiển van riêng lẻ và có thể vận hành các cấu hình nâng van khác nhau
trên các van khác nhau. Ngồi ra, hệ thống có khả năng mở van nhiều hơn một
lần trong một chu kỳ động cơ. Tuy nhiên, công nghệ này chỉ cho mục đích nghiên
cứu, chưa đưa được vào sản xuất vì tính phức tạp, đắt tiền của nó.
2.3.3. Truyền động van điện – khí nén

11



Mặc dù các hệ thống được mô tả trước đây (EMVA và EHVA) cho kết quả tốt
khi được sử dụng trong môi trường nghiên cứu, cả hai đều gặp phải các vấn đề
khác nhau, khiến chúng trở thành lựa chọn kém hấp dẫn hơn cho động cơ sản
xuất. Hệ thống EMVA gặp phải các vấn đề cơ bản như mức độ ồn cao và các vấn
đề về đóng gói, trong khi hệ thống EHVA rất đắt và có các vấn đề liên quan đến
sự thay đổi nhiệt độ. Cơ cấu truyền động van điện – khí nén (EPVA) dường như
là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho EMVA và EHVA, với các đặc điểm
như tính linh hoạt hồn toàn của VVA, tiêu thụ năng lượng thấp và vận tốc đặt
van thấp (mức độ tiếng ồn thấp). Hệ thống EPVA có thể được sử dụng mạnh mẽ
hơn vì khơng khí khơng nhạy cảm như chất lỏng thủy lực với sự thay đổi nhiệt
độ. Ngồi ra, rị rỉ khí ít nghiêm trọng hơn rị rỉ dầu và do đó u cầu về độ chính
xác cao thấp hơn so với hệ thống thủy lực.

Hình 2.9 Bộ truyền động van khí nén
Cargine engineering AB đã phát triển một hệ thống EPVA cung cấp khả năng
điều khiển van biến thiên hoàn toàn. Bộ truyền động van khí nén bao gồm vỏ bộ
truyền động, hai van điện từ, hai van ống, hai van cổng, một pít-tơng truyền
động, một hệ thống chốt/van điều tiết thủy lực và các kênh dịng khí bên trong
vỏ. Thơng tin nâng van được cung cấp bởi cảm biến quang Outlet, Inlet gắn bên
trong bộ truyền động.

12


Hình 2.10 Cấu hình nâng van EPVA
Hình trên cho thấy cấu hình nâng van EPVA cùng với các xung điện áp điện từ
tương ứng. Ta có thể thấy chu trình van bao gồm 3 phần là giai đoạn mở, giai
đoạn dừng và giai đoạn đóng. Giai đoạn mở bắt đầu với sự kích hoạt của van điện
từ 1, S1, lần lượt đẩy van ống tương ứng. Vị trí mới của van ống bây giờ cho
phép khơng khí có áp suất cao đi vào xi lanh cơ cấu chấp hành. Không khí cao áp

đẩy piston của bộ truyền động và vì van tiếp xúc trực tiếp với piston của bộ
truyền động nên nó bắt đầu mở. Van điện từ 2, S2, được kích hoạt để ngừng nạp
khí vào xi lanh và chênh lệch thời gian giữa kích hoạt S1 và kích hoạt S2, δ1, do
đó xác định lực nâng của van. Khơng khí cao áp mở rộng bên trong xi lanh truyền
động cho đến khi nó cân bằng với lực lị xo van. Khi kết thúc thời gian mở, chốt
thủy lực được kích hoạt và ngăn chặn van quay trở lại. Chốt thủy lực hoạt động
trong toàn bộ thời gian dừng. Khi S1 bị vơ hiệu hóa, chốt sẽ bị vơ hiệu hóa, từ đó
bắt đầu xả khí ra khỏi xi lanh cơ cấu chấp hành và van bắt đầu thời gian đóng.
Chênh lệch thời gian giữa thời gian ngừng hoạt động của S2 và S1, δ2, phải luôn
luôn dương để ngăn chặn sự nạp đầy khơng khí thứ hai vào xi lanh cơ cấu chấp
hành vì điều này sẽ kích hoạt quá trình nâng van thứ hai. Vào cuối thời kỳ đóng
(khoảng 3 mm trước khi kết thúc nâng van) van điều tiết thủy lực được kích hoạt
13


và bắt đầu làm chậm van. Trong khoảng từ 1 mm đến 0 mm, vận tốc đặt van
không đổi với độ lớn xấp xỉ 0,5 m/s. Nhờ đó, van điều tiết đảm bảo đặt van mềm
mại với mức độ ồn thấp.
2.4. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không cam
2.4.1 Ưu điểm
 Thời gian đóng mở van có thể điều chỉnh vô hạn:
Sử dụng dữ liệu đầu vào từ một số cảm biến động cơ, ECU có thể điều
chỉnh thời điểm, độ nâng và khoảng thời gian nâng của van trên cả van nạp
và van xả một cách độc lập để tối đa hóa hiệu suất hoặc giảm mức tiêu thụ
nhiên liệu (và khí thải), dựa trên điều kiện vận hành.
 Giảm thời gian làm nóng bộ chuyển đổi xúc tác:
Khi khởi động, dịng khí thải từ cả hai van xả có thể được dẫn vào hệ thống
xả, giúp giảm đáng kể thời gian làm ấm bộ chuyển đổi xúc tác. Trong thực
tế, điều này có nghĩa là khơng cần phải xử lý trước xúc tác đối với dịng
khí thải. Tuy nhiên, lưu ý rằng trong thời gian bộ chuyển đổi xúc tác nóng

lên, bộ tăng áp bị thiếu áp suất truyền động (khí xả), điều này chắc chắn sẽ
làm tăng độ trễ turbo.
 Tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu:
Một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu
là thực tế với trục cam thông thường, không thể thải tất cả các sản phẩm
cháy ở dạng khí ra khỏi xi lanh. Tuy nhiên, khác với những thiết kế hiện
tại, trên động cơ không cam FreeValve, hai cổng xả trên mỗi xi-lanh có
thiết kế hơi khác một chút và hai van xả trên xi lanh có thể được điều khiển
độc lập với nhau, nên có thể xả tồn bộ khí thải ra khỏi xi lanh bằng cách
tạo ra một xung áp suất cao trong ống xả “kéo” 100% lượng khí thải ra
khỏi xi lanh.
 Tăng hiệu suất thể tích:
Cũng như các cổng xả, các cổng nạp trên mỗi xi-lanh của động cơ
FreeValve cũng hơi khác một chút. Điều này làm tăng quán tính (động
lượng) của khí nạp, thời gian đóng mở cũng được điều chỉnh độc lập và
theo yêu cầu, do đó làm tăng quá trình phun nhiên liệu và cải thiện quá
trình đốt cháy. Hiệu suất thể tích có thể tăng 30% so với động cơ thơng
thường có cùng dung tích.

14


 Khắc phục tổn thất bướm ga:
Độ mở của van nạp được điều tiết khơng khí trong buồng đốt giúp loại bỏ
tổn thất bướm ga do vùng áp suất thấp gây ra.

Hình 2.11 Mơ phỏng dịng khí khi đi qua bướm ga
 Phù hợp với nhiều loại nhiên liệu (đặc biệt là nhiên liệu sinh học):
Giúp van nạp vẫn mở trong đầu chu kì nén. Bằng việc giảm lượng khơng
khí trước khi đi vào buồng đốt để phù hợp với những nhiên liệu có chỉ số

Octan thấp. Giúp động cơ tốn ít năng lượng hơn cho q trình nén và tăng
thêm cơng suất trong q trình cháy. Khi sử dụng nhiên liệu có chỉ số
Octan cao, van nạp sẽ được đóng lại cuối chu kỳ nạp giúp tạo ra nhiều
cơng suất và momen xoắn hơn. Cơng nghệ giúp tương thích với mọi loại
nhiên liệu sinh học. Nhiên liệu sinh học có chỉ số Octan cao, tạo ra cơng
suất lớn. Tuy nhiên khó bay hơi hơn xăng nên q trình khởi động diễn ra
khó khăn. Do đó nhiệt độ khơng khí cần được tăng lên để nhiên liệu dễ
dàng bay hơi, đốt cháy. Khắc phục bằng cách quay động cơ vài vịng trước
khi đánh lửa, piston sẽ bơm khơng khí ra vào trong khi chỉ có một van nạp
được đóng mở. Kết quả nhiệt độ khơng khí tăng thêm 10 độ C sau 10 chu
kì trong thời gian khoảng 2 giây.

15


Hình 2.12 Nhiệt độ khí nạp của động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí khơng
trục cam và động cơ thông thường
 Tăng sức mạnh cho động cơ:
Tổng hợp lại, những ưu điểm của thiết kế không cam được liệt kê ở trên đã
giúp tăng cơng suất tăng ít nhất 47%, mô-men xoắn tăng 45% và cải thiện
15% khả năng tiết kiệm nhiên liệu so với động cơ thông thường tương tự.
Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng những tun bố này có thể đúng hoặc
khơng đúng hoặc khơng chính xác, vì chúng chưa được xác minh bởi
những người đánh giá độc lập.
Hiệu suất cao là thứ chắc chắn mà Freevalve sẽ mang lại. Trong khi Lamborghini
Huracan phải sử dụng khối động cơ 5.2L V10 để có thể đạt được cơng suất cực
đại 600 mã lực tại 7,500 vịng/phút thì động cơ 2.0L 3 xi lanh của Koenigsegg
Gemera đã làm được nó một cách dễ dàng nhờ vào cơng nghệ Freevalve. Vì thiết
kế khơng sử dụng trục cam của Freevalve cho phép xupap đóng mở gần như ngay
lập tức. Nó sẽ nâng cao hiệu xuất nạp nén khơng khí và nhiên liệu.


16


Hình 2.13 Động cơ khơng trục cam có phần nhỏ gọn hơn các động cơ truyền
thống.

2.4.2. Nhược điểm
 Nhược điểm của cơng nghệ hay động cơ khơng cam là tính phức tạp, tính
khó đóng gói, bảo dưỡng sửa chữa sẽ khó hơn, Chi phí đắt hơn động cơ sử
dụng trục cam (thiết bị điện tử sẽ được bảo dưỡng, thay thế mắc hơn khi
xảy ra hư hỏng).
 Xupap điều khiển phải đóng mở thật chính xác, nếu máy tính điện tử gặp
sự cố hoặc hệ thống điện có trục trặc, rất có thể động cơ sẽ cho ra lượng
khí thải độc hại lớn hoặc tệ hơn nữa, nếu xupap đóng mở không đúng thời
điểm sẽ phá vỡ đỉnh piston, hỏng động cơ.
2.5. Lịch sử phát triển
Các nhà nghiên cứu trong suốt thập kỷ trước đã đang đề xuất, tạo mẫu và thử
nghiệm các phiên bản mới của hệ thống truyền động van cho nội bộ động cơ đốt
trong. Thiết kế của họ đã có nhiều dạng khác nhau, từ điện- khí nén (1) đến điện
thủy lực (2), (3). Những thiết kế này dựa trên solenoids điện đóng mở van khí
nén hoặc thủy lực.
Phần lớn các tài liệu có sẵn liên quan đến các solenoids hoặc mơ hình máy tính
của các hệ thống điều khiển như vậy (2), (3), (4), (5) và (6). Nghiên cứu về việc
kiểm soát các solenoid là rất quan trọng vì độ chính xác và phản ứng của chúng là
17


một giới hạn yếu tố để phát triển một thiết bị truyền động van không cam đáng
tin cậy.

Một dự án toàn diện sử dụng điều khiển điện từ của bộ truyền động khí nén là
hồn thành năm 1991 (1). Nghiên cứu này bao gồm sự phát triển của các bộ
truyền động, 16 bit bộ vi xử lý để kiểm soát và thử nghiệm so sánh giữa một
chiếc Ford tiêu chuẩn 1,9 lít, đánh lửa bằng tia lửa, bốn xi lanh và động cơ tương
tự được sửa đổi cho camless truyền động.Thử nghiệm so sánh động cơ chưa sửa
đổi với động cơ cùng loại nhưng được thay đổi bao gồm tám bộ truyền động khí
nén thay cho trục cam tiêu chuẩn .Tuy nhiên, việc này không được coi là khả thi
để thực hiện do yêu cầu công suất của cơ cấu chấp hành. Hơn nữa, những vấn đề
liên quan đến việc thiếu nghiên cứu đối với động lực học dịng khí trong van biến
thiên cũng là điều đáng lo ngại.
Nghiên cứu gần đây được hoàn thành bởi Mauck và cộng sự (7) chỉ ra rằng sự
cần thiết của "cánh thông minh" công nghệ tập trung vào khả năng của một máy
bơm thủy lực-piezo để sản xuất dịch chuyển lớn (0,1 đến 10 mm) với lực lớn ( 10
đến 2000 N). Tuy nhiên, tần số kích hoạt của (1) được giới hạn ở mức thấp hoặc
trung bình tần số (0,1 đến 200 Hz). Điều này khơng tương thích với tần số cao
của động cơ khơng có cam.
Trước đó Yokoat và Akutu (8) đã tạo ra một chiếc van kiểu poppet dùng để bật
tắt hoạt động ở tốc độ cao hơn.Tuy nhiên, hoạt động bị giới hạn ở mức 2 kHz và
nhị phân đơn giản chức năng - mở hoặc đóng. Điều này cũng khơng tương thích
với u cầu của biến thời gian và lực nâng cần thiết cho động cơ không trục cam.
Gần đây hơn, tiến bộ trong việc điều khiển điện áp cao tần của thiết bị truyền
động thủy lực được hoàn thiện bởi Robert s và cộng sự (9). Hệ thống của họ cho
phép hoạt động ở tần số lên đến 24kHz, nhưng hành trình van được giới hạn ở
40µm.
Người giới thiệu
(1) Gould, L; Richeson, W; và Erickson, F., 1991, “Đánh giá hiệu suất của
một Động cơ không cam sử dụng truyền động van với thời gian có thể lập
trình, ”SAE Paper Số 910450.
(2) Dobson, N. and Muddell, G., 1993, “Active Valve Train System hứa hẹn
sẽ loại bỏ trục cam, ”Kỹ sư ô tô tháng 2 / tháng 3 năm 1993.

(3) Anderson, M; Tsao, TC; và Levin, M., 1998, “Kiểm sốt mức tăng thích
ứng cho một Hệ thống van thủy lực điện camless ”, Giấy SAE số 981029.

18


(4) Kim, D; Anderson, M; Tsao, TC; và Levin, M., 1997, “Mơ hình động của
một Hệ thống van điện thủy lực khơng lị xo”, Giấy SAE số 970248.
(5) Ashhab, MS; và Stefanopoulou, A., 2000, “Mơ hình hướng điều khiển cho
Quy trình tiếp nhận camless - Phần 1, ”Các giao dịch của ASME Vol 122,
tháng 3 năm 2000.
(6) Ashhab, MS; và Stefanopoulou, A., 2000, “Kiểm sốt q trình tiếp nhận
khơng cam - Phần II, "Tạp chí ASME về Hệ thống động, Đo lường và Điều
khiển -Tháng 3 năm 2000.
(7) Mauck, L; Menchaca, J; và Lynch, C., 2000, “Phát triển bơm thủy lực điện
áp, ”Kỷ yếu của SPIE - Hiệp hội Quang học Quốc tế Kỹ thuật 3985 ngày
6-9 tháng 3 năm 2000.
(8) Yokoat, S; và Akutu, K.,1991, “Kỹ thuật số điện thủy lực hoạt động nhanh
Đầu dò.(Van On-off loại Poppet sử dụng điện tử Pi nhiều lớp Thiết bị),
”Tạp chí Quốc tế JSME, Loạt 2: Kỹ thuật Chất lỏng, Nhiệt Chuyển giao,
Cơng suất, Sự đốt cháy, Tính chất nhiệt vật lý Vol. 34 số 4,Tháng 11 năm
1991.
(9) Roberts, D; Hagood, N; Su, Y-H; Li, H;Carretero, J., 2000, “Thiết kế của
một Microvalve khuếch đại điều khiển thủy lực điện áp cho áp suất cao,
Các ứng dụng tần số cao, ”Kỷ yếu của SPIE - Hiệp hội Quốc tế cho Kỹ
thuật Quang học 3985 6-9 tháng 3 năm 2000.
2.6. Tình hình sử dụng hiện tại và tương lai ở Việt Nam và thế giới.
2.6.1. Tại Việt Nam.
Với thương hiệu xe của người Việt, thì VinFast đang từng bước hồn thiện và
phát triển hơn ở thị trường trong nước cũng như quốc tế. Với những chiếc

VinFast mới được trang bị động cơ cao cấp, thoải mái và an toàn, tiết kiệm nhiên
liệu trong khi giảm ô nhiễm môi trường.
Việc VinFast sửa đổi động cơ N20 (một trong những động cơ tốt nhất trên thế
giới) để đáp ứng nhu cầu của người Việt Nam. Động cơ này được sản xuất tại địa
phương bởi chuỗi sản xuất hiện đại, với khối động cơ đặc biệt của mình VinFast
sẽ cung cấp chất lượng lái xe tiêu chuẩn quốc tế. Nó sẽ tiết kiệm nhiên liệu, giảm
khí thải ô nhiễm và phù hợp với người sử dụng tại Việt Nam.
19


Bên cạnh đó xe điện cũng đang được VinFast đẩy mạnh sản xuất với những mẫu
xe mới được tung ra thị trường như VF e34 hứa hẹn nhiều tiềm năng phát triển ở
hiện tại và tương lai.
Đối với Koenigsegg tại Việt Nam thì mẫu Koenigsegg Regera là mẫu ơ tơ thương
mại đắt nhất tại Việt Nam với khối động cơ hybrid gồm động cơ xăng tăng áp
kép V8 5.0L, sản sinh công suất 1.100 mã lực và 3 mô-tơ điện mạnh 700 mã lực.
Đang được sở hữu bởi đại gia ngành thẩm mỹ ơng Hồng Kim Khánh.

Hình 2.14 Mẫu xe Koenigsegg Regera
2.6.2. Trên thế giới.
Động cơ khơng có cam đến từ FreeValve, một tập đoàn chị em của Koenigsegg
được giới thiệu với thế giới trong buổi thuyết trình của Qoros tại Triễn lãm ô tô
Quảng Châu vào tháng 11 năm 2016. Đây là một bước tiến lớn đối với ngành
công nghiệp ô tô trên thế giới. Christian von Koenigsegg (CEO của Koenigsegg)
cho biết việc này tiến gần hơn với việc sản xuất hàng loạt công nghệ FreeValve
cũng là bước đầu tiên hướng tới lời hứa giảm lượng khí thải CO2.
Vào năm 2020, thế giới được chào đón mẫu xe Koenigsegg Gemera là siêu xe thể
thao GT plug-in hybrid. Yếu tố được quan tâm hàng đầu của Koenigsegg Gemera
là hiệu suất. Hypercar này sở hữu thông số công suất tổng 1.700 mã lực và mômen xoắn 3.500 Nm - những con số khủng khiếp đối với một chiếc ôtô. Sức
mạnh này đến từ công nghệ hybrid gồm động cơ xăng tăng áp kép 3 xy-lanh

20


2.0L, cho ra công suất 600 sức ngựa và mô-men xoắn 600 Nm. Điều đặc biệt là
động cơ này không dùng trục cam. Đánh dấu hướng phát triển đầy tiềm năng của
cơng nghệ này.
2.7. Nhận xét của bản thân.
Ngồi hiệu suất thì vấn đề khí thải là ưu tiên hàng đầu đối với các chuyên gia
trong ngành ô tô. Với việc phát triển thành công công nghệ động cơ không cam
FreeValve thích hợp với nhiều loại nhiên liệu đặc biệt là nhiên liệu sinh học thì
có thể giảm thiểu việc tạo các loại khí thải có trong các nhiên liệu truyền thống
như CO, SO2, hạt bụi và CO2.
Bên cạnh việc đẩy mạnh phát triển xe điện trên thế giới, thì đối với động cơ đốt
trong gần như đang dần bị thay thế bởi sự hiện đại và thân thiện với môi trường
mà xe điện mang lại. Mặc khác, giá xăng hiện nay đang không ngừng leo thang
nên người dùng dần có thiện chí với xe điện là điều dễ hiểu. Tuy nhiên, để
chuyển đổi hóa xe dùng động cơ đốt trong thành xe điện trên tồn cầu khơng phải
là chuyện “một sớm một chiều” là được mà cần phải có thời gian lâu dài.
Bởi thế cho nên, việc công nghệ Camless được phát triển rộng rãi cũng giải quyết
được một phần nào đó vấn đề mơi trường ở hiện tại và tương lai cho đến khi xe
điện được phát triển rộng rãi hơn nữa.

Tài liệu tham khảo
/> /> />21


/>s/documents/history-of-the-camless-engine.html
/> /> />
22



23