Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Chương 3 : HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ THÔNG MINH TRÊN XE HONDA
3.1 Giới thiệu và phân loại
Hệ thống điều khiển xupap biến thiên của hãng HONDA mang tên công nghệ
VTEC ( Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System ) do Ikuo Kajtani
phát minh. VTEC có những đặc trưng kỹ thuật mà có thể thay đổi thời gian mở xupap
và độ nâng của xupap phụ thuộc vào các thông số tốc độ động cơ, tốc độ di chuyển của
xe, nhiệt độ nước làm mát và tải động cơ... Khả năng này làm cho đặc tính sự cháy có
thể đáp ứng được các điều kiện hoạt động của động cơ, vì vậy vừa tiết kiệm nhiên liệu
vừa đạt được hiệu suất cao và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường.
Mỗi xupap trong động cơ được điều khiển bởi một số vấu cam với biên dạng
riêng biệt. Tất cả các cam đó đều được lắp đặt trên một trục cam và hệ thống điều
khiển điện tử điều khiển hoạt động của chúng dựa trên các điều kiện hoạt động của
động cơ bằng cách dùng áp suất thủy lực. Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động
cơ mà sử dụng loại vấu cam phù hợp.
Khoảng thời gian mở của cam
Khoảng thời gian mở của cam
Độ nâng
của cam
Độ nâng
của cam

Cam tốc độ thấp

Cam tốc độ cao

Hình 3.1 Cấu tạo các vấu cam
Ở dải tốc độ thấp, biên dạng cam tốc độ thấp được sử dụng, thời gian mở xupap
được tối ưu hóa nhằm đạt được mômen xoắn cần thiết để xe có thể di chuyển tốt nhất
ở vòng tua thấp, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu.

Ở dải tốc độ cao, biên dạng cam tốc độ cao thay thế, cho độ mở xupap và thời
gian mở xupap được tăng lên, không khí được nạp vào nhiều hơn. Hệ thống cung cấp
cho xe khả năng di chuyển tốt ở tốc độ cao và tăng hiệu suất động cơ.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

39


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Các dạng VTEC: hiện nay có 6 dạng hệ thống VTEC kết cấu tuy khác nhau
nhưng nói chung chúng giống nhau về mặt nguyên lý vì tất cả đều sử dụng loại trục
cam có vấu kép, một vấu dùng khi tốc độ thấp và một vấu dùng ở tốc độ cao. Ở dải tốc
độ thấp, các xupap mở ít và thời gian mở ngắn lại do biên dạng của vấu cam giảm.
DOHC VTEC: Ứng dụng này của công nghệ VTEC có các cam tốc độ cao và
tốc độ thấp với các biên dạng khác nhau, được áp dụng trên cả trục cam nạp và trục
cam xả. Khi tốc độ động cơ thấp và trung bình, các xupap nạp và xupap xả được điều
khiển bởi các cam tốc độ thấp. Các cam tốc độ cao sẽ điều khiển các xupap này khi
tốc độ động cơ cao. Sự phối hợp hoạt động của các cam này cho phép động cơ tạo
được mô men lớn ở tốc độ vòng tua thấp và công suất cao ở tốc độ vòng tua cao.
SOHC VTEC: Cũng giống như DOHC, cam tốc độ thấp điều khiển các xupap
khi tốc độ động cơ thấp và trung bình, và cam tốc độ cao điều khiển khi tốc độ động
cơ cao. Nhưng với SOHC thì điều này chỉ áp dụng cho các xupap nạp, kỹ thuật này
giúp động cơ có được công suất cao và tiết kiệm nhiên liệu.
New VTEC: Các cam tốc độ cao và tốc độ thấp với các biên dạng khác nhau
được áp dụng với các trục cam nạp, cam tốc độ cao được dùng khi tốc độ vòng tua
cao trong khi cam tốc độ thấp được dùng khi tốc độ vòng tua thấp và trung bình.
Nhưng trong sự áp dụng này các xupap nạp thứ cấp được giữ cố định với độ nâng nhỏ
để hòa khí không đọng lại trên ống góp hút khi tốc độ xe thấp trong khi các xupap nạp

cơ bản cung cấp không khí chủ yếu cho các xylanh. Kết hợp với sự tinh tế trong hình
dáng của các buồng đốt và các đường ống góp, việc này tạo ra một vòng chuyển động
xoáy trong mỗi buồng đốt để làm cho sự cháy đạt hiệu quả hơn. Động cơ New VTEC
có thể tạo ra công suất và mô men lớn trong khi vẫn tiết kiệm nhiên liệu.
VTEC ba giai đoạn: Ba giai đoạn khác nhau của hệ thống VTEC tương ứng
cho tốc độ thấp (một xupap được điều khiển bởi cam tốc độ thấp), tốc độ trung bình
(tất cả các xupap được điều khiển bằng cam tốc độ trung bình), và tốc độ cao (tất cả
các xupap được điều khiển bởi cam tốc độ cao). Sự thiết kế này cho phép động cơ sử
dụng nhiên liệu hiệu quả ở tốc độ vòng tua thấp, tạo được mô men lớn ở tốc độ vòng
tua trung bình, công suất cao ở tốc độ vòng tua cao.
VTEC-E: Trục cam của xupap nạp có các cam tốc độ thấp và trung bình với
các biên dạng riêng biệt. Ở tốc độ vòng tua thấp, xupap thứ cấp được điều khiển bởi

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

40


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

cam tốc độ thấp (mặc dù trong thực tế nó hầu như không chuyển động); Tất cả các
xupap được điều khiển bởi cam tốc độ trung bình khi tốc độ vòng tua trung bình. Kết
quả là động cơ tiêu thụ nhiên liệu một cách hiệu quả đặc biệt trong khi vẫn duy trì
được khả năng điều khiển ở mức cao.
i-VTEC: Hệ thống i-VTEC hoàn thành sự mở rộng công suất và mômen, hiệu
quả sử dụng nhiên liệu cao hơn và giảm khí thải nhờ sự điều khiển góc cam so với hệ
thống VTEC thay đổi thời gian mở xupap và độ nâng của xupap trong hai hoặc ba giai
đoạn. i-VTEC bổ xung thêm cơ cấu VTC (Bộ điều khiển thời gian thay đổi) tiếp tục
thay đổi góc cam nạp từ góc chậm nhất sang góc tối ưu nhất.
3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của SOHC VTEC

3.2.1 Cấu tạo
Đây là dạng cơ bản nhất của hệ thống VTEC bao gồm những bộ phận sau :
• Trục cam
• Các cò mổ
• Cụm chuyển động êm
• Van ống
• Hệ thống điều khiển (ECM)
Trục cam: Trục cam của động cơ SOHC VTEC có 3 loại cam, được gọi là cam
cơ bản, cam giữa, và cam thứ cấp. Những cam này có những biên dạng khác nhau để
cung cấp thời gian mở xupap và độ nâng khác nhau.
Cam thứ cấp

Cổ trục

Cam giữa

Cam xả

Cam cơ bản

Cổ trục

Hình 3.2 Cấu tạo của trục cam SOHC VTEC

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

41


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda


Hình 3.3 Cấu tạo của SOHC VTEC
1-Pittông đồng bộ A. 2-Cụm chuyển động êm. 3-Pittông đồng bộ B. 4-Cò mổ giữa
5-Cò mổ cơ bản. 6-Cò mổ thứ cấp. 7-Các xupap nạp. 8-Trục cam
Các cò mổ: cò mổ cơ bản, cò mổ giữa, và cò mổ thứ cấp được tổ hợp lại trên
một hệ cơ học. Các cò mổ cơ bản và thứ cấp tiếp xúc trực tiếp với các xupap. Nhờ hoạt
động của các pittông đồng bộ, pittông dừng và lò xo, sự chuyển động riêng biệt của
các cò mổ có thể liên kết với nhau hoặc tách rời nhau trong quá trình hoạt động của
động cơ.

1

2
7
5

4

6

3

Hình 3.4 Cấu tạo cò mổ và pittông
1-Trục cam. 2-Pittông dừng 3-Cò mổ thứ cấp. 4-Cò mổ giữa. 5-Cò mổ cơ bản.
6-Pittông đồng bộ B. 7 Pittông đồng bộ A

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

42



Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Cụm chuyển động êm: Cụm chuyển động êm bao gồm pittông chuyển động
êm, hướng chuyển động êm, các lò xo chuyển động êm A và B. Cụm chuyển động êm
tiếp xúc liên tục với cò mổ giữa. Khi vòng tua chậm, cụm chuyển động êm loại trừ các
chuyển động không cần thiết của cò mổ giữa, khi vòng tua cao, nó có tác dụng như là
một lò xo bổ trợ cho sự hoạt động hài hòa.

1
2

4

3

6
5
7

Hình 3.5 Cấu tạo cụm chuyển động êm
1-Cụm chuyển động êm. 2- Cò mổ giữa. 3- Lò xo chuyển động êm A
4- Hướng chuyển động êm. 5- Pittông chuyển động êm. 6- Lò xo chuyển động êm B
7-Trục cam
Van ống: Cụm van ống được lắp đặt bên cạnh sườn của đầu xylanh. Nó bao
gồm tấm chắn, solenoid, và van ống. Chức năng của van này là để điều khiển dòng dầu
từ bơm dầu đến các pittông đồng bộ. Khi solenoid được kích hoạt, van ống sẽ mở cho
dòng dầu đi qua và các pittông đồng bộ sẽ bị tác động bởi một áp lực thủy lực, như
vậy đã kích hoạt hệ thống VTEC. Công tắc ngắt lực được lắp đặt ở phía sau của van
ống. Nó cảm nhận áp suất của dòng dầu tác dụng lên các pittông đồng bộ và cung cấp

thông tin phản hồi đến ECM.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

43


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

1

2

3
Hình 3.6 Cấu tạo van ống

1- Solenoid. 2- Công tắc ngắt lực. 3- Van ống.
Hệ thống điều khiển (ECM): Hệ thống VTEC được điều khiển bởi PGM-FI
ECM. Bằng cách dùng các cảm biến, ECM kiểm tra tốc độ động cơ, mức độ tải động
cơ, vận tốc xe, nhiệt độ dung dịch nước làm mát động cơ và nhiều yếu tố khác. Sau
đó, dựa theo những thông số này, ECM xác định được điều kiện làm việc hiện tại của
động cơ và kích hoạt solenoid khi cần thiết. (Van solenoid điều khiển áp lực thủy lực
cung cấp đến van ống.)

Tốc độ động cơ

Van VTEC solenoid

Tốc độ xe


ECM

Tải động cơ

Tới
các
pittông

Nhiệt độ nước
Công tác ngắt lực

Hình 3.6 Cấu trúc hệ thống điều khiển

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

Từ bơm
dầu

44


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

3.2.2 Nguyên lý hoạt động
Khi tốc độ động cơ thấp (hệ thống không được kích hoạt): Hệ thống VTEC
không được kích hoạt khi tốc độ động cơ thấp. (Tuy nhiên, rất nhiều yếu tố được kiểm
tra trong khi động cơ đang hoạt động. Nói đơn giản, ở đây các thông số đó được giám
sát.) Van ống được đóng lại và không có áp lực thủy lực tác dụng lên các pittông đồng
bộ ở bên trong các cò mổ. Nói cách khác, từng cò mổ chuyển động độc lập và được
điều khiển bởi các cam cơ bản, cam giữa, và cam thứ cấp tương ứng. Trong điều kiện

đó, các xupap cơ bản và thứ cấp đóng và mở dựa theo thời gian và độ nâng được xác
định bởi các biên dạng của cam cơ bản và cam thứ cấp. Tất nhiên, cò mổ giữa sẽ được
điều khiển bởi cam giữa trong thời gian này, nhưng nó không ảnh hưởng đến hoạt
động của các xupap và chịu tác động bởi cụm chuyển động êm để triệt tiêu tiếng lách
cách khi chuyển động.
1

6

2

3

5

4

Hình 3.7 Hệ thống VTEC không được kích hoạt
1-Pittông đồng bộ A. 2- Pittông đồng bộ B. 3- Pittông dừng. 4- Cò mổ thứ cấp.
5- Cò mổ giữa. 6 Cò mổ cơ bản
Khi tốc độ động cơ cao (hệ thống được kích hoạt): Một khi tốc độ động cơ
vượt qua giới hạn xác định, ECM phát tín hiệu đến solenoid để mở van ống. Áp suất
thủy lực từ bơm dầu bây giờ có thể truyền dòng dầu bên trong trục cam đến các cò mổ,
nơi nó tác dụng lên các pittông đồng bộ và đẩy chúng sang một bên. Tuy nhiên, nếu có

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

45



Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

một trong các cò mổ đang tiếp xúc với cam trong thời điểm này, tất cả các pittông sẽ
không được sắp xếp cùng nhau. Do đó các cò mổ vẫn tiếp tục chuyển động ngay cả khi
áp lực thủy lực đang tác động lên các pittông. Khi tất cả ba cò mổ rời cam đồng thời,
các pittông sẽ trượt và các cò mổ sẽ được liên kết cùng nhau. Trong điều kiện đó, cả
xupap cơ bản và xupap thứ cấp được điều khiển bởi cam giữa được định dạng cho tốc
độ động cơ cao thông qua sự hoạt động của cò mổ giữa. Khi tốc độ động cơ giảm, van
ống sẽ được đóng lại và áp suất thủy lực sẽ giảm. Lò xo của pittông dừng sẽ cố gắng
đẩy các pittông quay lại vị trí ban đầu của chúng. Như trước đây, điều đó sẽ nhận được
khi tất cả các pittông được sắp xếp cùng nhau. Các cò mổ được tách rời nhau và bắt
đầu làm việc độc lập.

Áp suất thủy lực

Hình 3.8 Hệ thống VTEC được kích hoạt
Đồ thị khai triển biên dạng cam tác dụng cho ta thấy cả thời điểm và độ nâng
xupap đều được thay đổi để đáp ứng lượng không khí và pha phân phối khí phù hợp
khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Từ đó giúp động cơ hoạt động với hiệu suất cao
và mômen xoắn lớn.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

46


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda
Độ nâng xupap

Cam cơ bản và cam thứ cấp


Xả

Cam giữa

Hút

Thời gian

Hình 3.9 Đồ thị khai triển biên dạng cam tác dụng
3.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DOHC VTEC
Trong khi hệ thống SOHC VTEC chỉ có trục cam nạp được áp dụng công nghệ
VTEC, thì ở DOHC VTEC, công nghệ này được áp dụng cho cả trục cam nạp và xả.
Điều này làm cho các thông số nạp và xả được điều khiển tùy theo tốc độ động cơ.
DOHC VTEC có hai hệ thống VTEC độc lập khác với một hệ thống trên SOHC
VTEC, cách thức hoạt động của hai hệ

3

2

2

thống đó là hoàn toàn như nhau.
6

1

4
5


9

3.10 Cấu tạo của DOHC VTEC
8

1 -Trục cam. 2- Cam vận tốc thấp.
Độ nâng
xupap
3- Cam
vận tốc
cao. 4- Cò mổ cơ bản

. 5-Cò mổ giữa. 6-Cò mổ thứCam
cấp.cơ bản và cam thứ cấp
7-Pittông đồng bộ A.

7

Cam giữa

10

8-Pittông đồng bộ B. 9-Pittông dừng.
10- Lò xo chuyển động êm. 11- Các xupap

11

12


xả.
12- Các xupap nạp

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

Xả

Nạp

Thời
47 gian


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

3.11 Đồ thị khai triển biên dạng cam tác dụng
3.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của NEW VTEC
Hệ thống New VTEC được thực hiện trên cơ sở phát triển hệ thống SOHC
VTEC. Sự phát triển này bao gồm những thành phần sau :
• Đĩa thời gian
• Pittông thời gian

3.12 Cấu tạo của NEW VTEC
1-Đĩa thời gian. 2-Cò mổ giữa. 3-Cò
mổ thứ cấp. 4-Pittông đồng bộ B.
5-Pittông đồng bộ A. 6-Pittông thời
gian. 7-Xupap nạp. 8-Cò mổ cơ bản.
9-Trục cam

GVHD : Th.S Lý Văn Trung


48


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Đĩa thời gian và pittông thời gian: Đĩa thời gian và pittông thời gian được lắp
đặt trên cò mổ cơ bản trong hệ thống New VTEC. Đĩa thời gian được lắp bên ngoài
của cò mổ cơ bản và tất cả các bộ phận này chuyển động hòa hợp. Pittông thời gian
được lắp trên một đường với pittông đồng bộ A. Một phần của đĩa thời gian đi qua sự
mở trong cò mổ cơ bản và gài với kênh trong pittông thời gian.

3.13 Đĩa thời gian và pittông thời gian
1-Đĩa thời gian. 2-Pittông đồng bộ A. 3-Pittông thời gian. 4-Cò mổ cơ bản
5-Cò mổ giữa. 6-Cò mổ thứ cấp. 7-Pittông đồng bộ B. 8-Pittông đồng bộ A
9-Đĩa thời gian. 10-Pittông thời gian
Mặc dù nguyên lý làm việc của của các ứng dụng New và SOHC của công nghệ
VTEC về cơ bản là giống nhau, nhưng chúng cũng có những điểm khác nhau ở những
điểm sau đây :
• Sự mở của xupap thứ cấp
Khi tốc độ động cơ chậm, các xupap cơ bản và thứ cấp của SOHC VTEC có độ
nâng như nhau. Tuy nhiên biên dạng của cam trong New VTEC đảm bảo rằng xupap
thứ cấp chỉ mở ít trong khi xupap cơ bản được mở nhiều hơn. Điều này đảm bảo rằng
một vòng xoáy (hình dáng của cửa hút, buồng cháy, và các bộ phận tương tự khác đều
được thay đổi để tăng tính chất xoáy.) được tạo ra trong buồng đốt trong quá trình
cung cấp hỗn hợp không khí/nhiên liệu chỉ qua một xupap. Bởi vậy, vận tốc truyền
lửa được tăng lên và sự cháy hỗn hợp nghèo được ổn định. Nếu xupap thứ cấp đóng
hoàn toàn vào thời gian đó, một lượng nhỏ của nhiên liệu được tích tụ trong cửa hút.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung


49


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Để tránh khỏi hiện tượng này, xupap thứ cấp được mở chút ít. Khi tốc độ động cơ cao,
tất cả các xupap đều được điều khiển bởi cam tốc độ cao (cam giữa).
Độ nâng xupap

Cam cơ bản

Cam giữa

Cam thứ cấp

Xả

Nạp

Thời gian

3.14 Đồ thị khai triển biên dạng cam tác dụng
• Cơ cấu thời gian
Cơ cấu thời gian là bảo đảm pittông đồng bộ có mặt tại vị trí khi hệ thống
VTEC đang hoạt động. Sự hoạt động của hệ thống VTEC xuất hiện trong New VTEC
ở tốc độ vòng tua thấp hơn so với ở DOHC hoặc SOHC.(Điều này cũng đúng cho
những hệ thống khác mà có cơ cấu thời gian như là VTEC-E hoặc VTEC ba giai đoạn)
Một hệ quả trực tiếp của điều này là áp suất thủy lực tác động lên pittông đồng bộ là
thấp hơn những trường hợp đã được đề cập từ trước. Áp lực thủy lực này có thể thay

đổi và có thể là kết quả hình dung được của sự chuyển động chủ tâm của pittông đồng
bộ. Để chống lại sự xuất hiện này, pittông thời gian được lắp chắc chắn tại vị trí bởi
đĩa thời gian mỗi khi các pittông ở trong điều kiện mà sự trượt có thể xảy ra.
Đĩa thời gian

Pittông đồng bộ A
Pittông dừng

Pittông thời gian

3.15 Cơ cấu thời gian

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

50


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Đĩa thời gian được lắp trên cò mổ cơ bản, chuyển động nhất trí với cò mổ này.
Tuy nhiên, mức của sự chuyển động này được giới hạn bởi cái dừng được gắn trên
vòng kẹp trục cam. Vì vậy, cứ mỗi khi cò mổ cơ bản được nâng lên, đĩa thời gian trượt
ra khỏi rãnh ở trên pittông thời gian, và tháo khóa cho pittông này. Nếu áp suất thủy
lực đang bị ngắt ở pittông thời gian ở thời điểm này, nó sẽ trượt sang bên một ít.

3.16 Hoạt động của cơ cấu thời gian
Cam vẫn tiếp tục quay và khi độ nâng của cam gần như đạt mức 0, đĩa thời gian
sẽ cố gắng quay lại vị trí ban đầu của nó. Tuy nhiên, vì pittông thời gian đã chuyển
động một đoạn đường ngắn từ vị trí ban đầu của nó, cho nên lúc đó hai bộ phận này sẽ
không được sắp xếp như là ban đầu. Khi độ nâng đạt đến 0, pittông thời gian, và cả các

pittông đồng bộ sẽ bị trượt bởi áp lực thủy lực, đảm bảo các cò mổ gắn kết cùng nhau.

3.17 Hoạt động của cơ cấu thời gian
Khi pittông thời gian đạt được vị trí chắc chắn, đĩa thời gian sẽ một lần nữa
được sắp xếp với một kênh khác của pittông thời gian và bảo vệ khỏi sự trượt xa hơn .

3.18 Hoạt động của cơ cấu thời gian

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

51


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Khi giảm áp lực thủy lực như là kết quả sự hoạt động của hệ thống VTEC, một
lò xo yếu bên trong xẽ đẩy pittông thời gian về vị trí ban đầu trong thời gian khi mà
đĩa thời gian được kéo ra xa bởi sự nâng cò mổ.

3.19 Hoạt động của cơ cấu thời gian
Pittông thời gian lúc này sẽ được đảm bảo chắc chắn ở vị trí một lần nữa bởi đĩa
thời gian.

3.20 Hoạt động của cơ cấu thời gian
Khi độ nâng đạt tới 0, các pittông đồng bộ được đẩy quay lại vị trí ban đầu của
chúng bởi lò xo khứ hồi, vì vậy tháo rời các cò mổ.

3.21 Hoạt động của cơ cấu thời gian
Điều kiện thay đổi thời gian xupap
Tốc độ động cơ: 2300 tới 3200 /phút phụ thuộc vào lực

Tốc độ xe: Trên 10 km/h
Nhiệt độ nước làm mát động cơ: Trên 10 độ C
Mức tải động cơ: Được xác định từ chân không ống góp hút

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

52


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

3.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của VTEC 3 giai đoạn
Sự phát triển xa hơn nữa của công nghệ New VTEC là hệ thống VTEC ba giai
đoạn, hệ thống này điều khiển các xupap nạp ở ba giai đoạn khác nhau. Mặc dù hầu
hết các bộ phận là giống như ở trong New VTEC, ở đây dùng hai hệ thống ngắt lực, và
hai van ống.

3.22 Cấu tạo của VTEC 3 giai đoạn
1- Các pittông đồng bộ. 2-Cụm chuyển động êm. 3-Các pittông dừng.4-Cò mổ thứ cấp
5-Cò mổ giữa. 6-Cò mổ cơ bản.7-Đĩa thời gian. 8-Bộ chuyển ở tốc độ thấp/trung bình
9-Bộ chuyển ở tốc độ trung bình/cao
Các cò mổ được kết nối với hai hệ thống ngắt lực – mỗi hệ thống thủy lực được
điều khiển bởi một van ống.
• Hệ thống chuyển từ tốc độ chậm sang tốc độ trung bình bao gồm pittông thời
gian và pittông dừng để kết nối các cò mổ cơ bản và thứ cấp.
• Hệ thống chuyển từ tốc độ trung bình sang tốc độ cao bao gồm pittông dừng,
pittông đồng bộ A, và pittông đồng bộ B để kết nối các cò mổ cơ bản, giữa, và thứ cấp.
Đĩa thời gian được lắp đặt với pittông thời gian của hệ thống chuyển từ tốc độ
chậm sang trung bình.


GVHD : Th.S Lý Văn Trung

53


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Tốc độ động cơ
Tải động cơ

ECM

Solenoid
thấp - trung
bình

Solenoid
trung bình cao

Tốc độ xe
Nhiệt độ nước làm mát
Từ bơm
dầu

3.22 Sơ đồ khối của VTEC 3 giai đoạn
Hoạt động: mặc dù hoạt động của tất cả các hệ thống là rất giống nhau, sự điều
khiển xupap ba giai đoạn được ứng dụng trong VTEC ba giai đoạn.
Khi tốc độ động cơ thấp: tất cả các cò mổ hoạt động độc lập. Xupap cơ bản
được mở bởi cam cơ bản tốc độ trung bình. Xupap thứ cấp được mở rất ít bởi cam thứ
cấp ( như là hoạt động khi tốc độ thấp của New VTEC ).

Khi tốc độ động cơ trung bình: một van ống được mở và áp lực thủy lực được
cung cấp cho hệ thống chuyển từ tốc độ thấp sang tốc độ trung bình. Đó là nguyên
nhân làm trượt pittông thời gian và kết nối cò mổ cơ bản và cò mổ thứ cấp. Bởi vậy, cả
xupap cơ bản và xupap thứ cấp được kích hoạt đồng thời bởi cam cơ bản.
Khi tốc độ động cơ cao: van ống thứ hai sẽ mở và áp lực thủy lực sẽ tác dụng
lên hệ thống chuyển từ vận tốc trung bình sang vận tốc cao. Đó là nguyên nhân làm
cho các pittông đồng bộ trượt và kết nối hệ các cam cơ bản và thứ cấp với cam giữa.
Cam giữa này được chế tạo dành cho tốc độ cao, sẽ điều khiển hoạt động của các
xupap cơ bản và thứ cấp.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

54


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Pittông thời gian

Pittông đồng bộ B
Pittông đồng bộ A
3.23 Hoạt động của VTEC 3 giai đoạn
Khi tốc độ thấp
2 cam hoạt động
độc lập

Khi tốc độ trung bình
2 cam hoạt động với
cam cơ bản


Khi tốc độ cao
2 cam hoạt động
với cam giữa

3.24 Đồ thị khai triển biên dạng cam tác dụng
Điều kiện thay đổi thời gian xupap
Tốc độ động cơ: Thấp đến trung bình ... 3000 vòng/phút
Trung bình đến cao ... 6000 vòng/phút

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

55


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Tốc độ xe:

M/T ... trên 15 km/h
A/T ... trên 10 km/h

Nhiệt độ dung dịch làm mát động cơ: Thấp đến trung bình ...Trên 40 độ C
Trung bình đến cao ... Trên 60 độ C
Mức tải động cơ: được xác định bởi góc mở bướm ga
3.6 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của VTEC-E
Mặc dù có đĩa thời gian như ở trong hệ thống New VTEC, nhưng VTEC-E
không có cam giữa và cò mổ giữa. Bởi vậy nó cũng không có cụm chuyển động êm.
Hệ thống ngắt bao gồm pittông thời gian, pittông đồng bộ, và pittông dừng.

3


2

5

8

4

3.25 Cấu tạo của VTEC-E
1-Đĩa thời gian. 2-Cò mổ cơ bản. 3-Cò mổ thứ cấp. 4-Pittông đồng bộ
5-Pittông thời gian. 6-Các xupap nạp. 7-Trục cam. 8-Pittông dừng
Hoạt động
Khi tốc độ động cơ thấp: các xupap nạp cơ bản và thứ cấp được kích hoạt một
cách độc lập bởi các cam cơ bản và thứ cấp tương ứng. Xupap thứ cấp chỉ được mở rất
nhỏ trong điều kiện này.
Khi tốc độ động cơ cao hơn: áp lực thủy lực làm cho pittông thời gian và
pittông đồng bộ trượt đi, và như vậy các cò mổ cơ bản và thứ cấp được kết nối với
nhau. Kết quả là các xupap cơ bản và thứ cấp được điều khiển đồng thời bởi cam cơ
bản.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

56


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Độ nâng xupap


Cam cơ bản

Cam thứ cấp

Nạp

Xả

Thời gian

3.26 Đồ thị khai triển biên dạng cam tác dụng
Điều kiện thay đổi thời gian xupap
Tốc độ động cơ: Trên 2500 vòng/phút
Tốc độ xe: Trên 5 km/h
Nhiệt độ dung dịch làm mát động cơ: Trên -5,3 độ C
Mức tải động cơ: Xác định từ độ chân không ống góp nạp
3.7 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của i-VTEC
i-VTEC ( i viết tắt của từ intelligent, i-VTEC là intelligent-VTEC ) Hãng
HONDA đã giới thiệu nhiều phát minh mới trong i-VTEC nhưng một trong những
phát minh quan trọng nhất là việc bổ xung thêm cơ cấu thay đổi thời điểm mở xupap
VTC (Variable Timing Control ) sử dụng áp suất thuỷ lực để xoay trục cam nạp làm
thay đổi thời điểm phối khí thay đổi liên tục góc trùng điệp của xupap hút và xupap xả
trong quá trình động cơ hoạt động để tăng công suất, tăng tính kinh tế nhiên liệu và
giảm lượng khí xả ô nhiễm môi trường.

i-VTEC

=

GVHD : Th.S Lý Văn Trung


VTEC

+

VTC

57


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Solenoid áp suất dầu VTEC

Tốc độ động cơ

Bộ chấp hànhVTEC

Tải động cơ
Tốc độ xe

ECM
Solenoid áp suất dầu VTC

Nhiệt độ nước làm mát
Bộ chấp hành VTC

Cảm biến vị trí trục cam
3.27 Cấu tạo của i-VTEC
Nhiệm vụ VTC :

•

Hệ thống VTC thực hiện các thay đổi thời điểm đóng mở xupap nạp liên tục
dựa trên các điều kiện hoạt động.

•

Thời điểm đóng mở xupap nạp được tối ưu hóa để cho phép động cơ tạo ra
công suất tối đa.

•

Góc cam được đặt sớm hơn để đạt được hiệu ứng EGR, để giảm hiện tượng mất
bơm xupap nạp được đóng nhanh để giảm việc đưa hỗn hợp khí - nhiên liệu vào
trong ống góp hút và cải thiện hiệu ứng nạp.

•

Hệ thống này giảm hoạt động sớm của cam ở chế độ cầm chừng, ổn định sự
cháy, và giảm tốc độ động cơ.

•

Nếu trục trặc xuất hiện, điều khiển hệ thống VTC bị vô hiệu hóa và thời điểm
đóng mở xupap và được cố định hoàn toàn ở vị trí trễ.

Nhiệm vụ VTEC:
•

Hệ thống VTEC thay đổi một bên của biên dạng cam nạp để phù hợp với tốc độ

động cơ. Nó làm tăng tối đa mômen xoắn ở tốc độ động cơ thấp và công suất ở
tốc độ động cơ cao.

•

Ở tốc độ động cơ thấp xupap nạp chịu tác dụng của hai cam cơ bản và thứ cấp.
Ở tốc độ động cơ cao cả hai xupap nạp sử dụng cam thứ cấp do đó độ nâng lớn.

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

58


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Xả

Hút

Hút

Xả

Khi tốc độ thấp

Khi tốc độ cao

3.28 Biên dạng cam tác dụng
3.7.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của VTC (Variable Timing Control )
VTC của Honda có nguyên lý giống với công nghệ VVT của Toyota. Hệ thống

VTC sử dụng áp suất thuỷ lực để xoay trục cam nạp, làm thay đổi thời điểm phối khí .
Bộ chấp hành VTC bao gồm vỏ có răng được dẫn động bởi xích cam, bên trong có các
cánh gạt, các cánh gạt này được gắn cố định trên trục cam nạp. Áp suất dầu đi từ phía
làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ chấp hành VTC để
thay đổi liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp phù hợp với điều kiện hoạt động
của động cơ. Tùy vào điều kiện hoạt động của động cơ mà ta có các trường hợp sau :
Làm sớm thời điểm phối khí: Khi áp suất thủy lực tác dụng lên khoang cánh gạt
phía làm sớm, trục cam sẽ xoay đi một góc cùng chiều với chiều quay trục khuỷu
nhằm làm sớm thời điểm phối khí.
Chiều quay của trục cam
Góc cam tăng (sớm)

Vị trí góc quay VTC sớm hoàn toàn
3.28 Làm sớm thời điểm phối khí

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

59


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Làm muộn thời điểm phối khí: Khi áp suất thủy lực tác dụng lên phía làm trễ
của khoang cánh gạt, trục cam sẽ xoay một góc ngược chiều quay trục khuỷu, làm trễ
thời điểm phối khí
Chiều quay của trục cam
Góc cam giảm (muộn)

Vị trí góc quay VTC trễ hoàn toàn
3.29 Làm muộn thời điểm phối khí

Chế độ giữ: Sau khi đạt thời điểm phối khí chuẩn, áp suất thủy lực được duy trì
để giữ thời điểm phối khí chuẩn
Chiều quay của trục cam
Góc cam được duy trì

Vị trí góc quay VTC

Tải động cơ

3.30 Thời điểm phối khí chuần
VTECsau khi điều chỉnh
Sự thay đổi góc trùng điệp khi sử dụng VTC:
250

ĐCT
D

3

ĐCT

xả

hút

ĐCT
D

mômen
động

cơ

V
T
4

C

1

Góc trùng điệp
3.7.2 Các chế độ hoạt động
2 cơ bản của i-VTEC
1
lớn
GVHD : Th.S Lý Văn Trung

Cam tốc độ thấp

Cam thứ cấp
cấp
Tốc độ
60 động cơ

Cam tốc độ cao


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

3.31 Các chế độ hoạt động của i- VTEC

1- Chế độ cầm chừng và cháy nghèo
ĐCD

Kỳ xả

ĐCT

Kỳ hút

Góc trùng điệp nhỏ

ĐCD

Cam thứ cấp

3.32 Chế độ cầm chừng ( nét đứt là sau khi điều chỉnh )

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

61


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

Ở chế độ này các cò mổ hoạt động độc lập và chịu tác dụng của các vấu cam
riêng. Cò mổ thứ cấp chịu tác dụng của cam thứ cấp nên chỉ mở một hành trình nhỏ để
hỗn hợp hòa khí không đọng lại trên ống góp nạp. Cò mổ cơ bản chịu tác dụng của
cam cơ bản nên hầu như lượng hòa khí đều qua đây làm cho hòa khí vào buồng đốt với
dòng lốc xoáy mạnh điều mà cho phép sử dụng tỉ lệ hòa khí ngac nhiên tới 20 : 1 trong
chế độ cháy nghèo hoặc chế độ tiết kiệm trong điều kiện chạy cầm chừng. Bộ chấp

hành VTC điều khiển góc trùng điệp là nhỏ nhất kết quả làm cho khí xả được thải
sạch, hòa khí mới nạp vào không lẫn với khí xả làm cho đặc tính cháy tốt hơn , động
cơ hoạt động ổn định ở chế độ cầm chừng, tính kinh tế nhiên liệu tốt. Chế độ được xác
định với các điều kiện bướm ga gần như đóng kín, tải động cơ nhỏ và tốc độ động cơ
thấp. Nếu bướm ga mở lớn ECM sẽ chuyển sang hoạt động ở chế độ 3.
2- Tính kinh tế nhiên liệu và hiệu ứng EGR
ĐCD

Kỳ xả

ĐCT

Kỳ hút

Góc trùng điệp lớn
3.33 Hiệu ứng EGR

ĐCD

Cam thứ cấp

Các cò mổ vẫn hoạt động độc lập tương ứng với các vấu cam. Chế độ này là
chế độ chuyển tiếp giữa chế độ 1 và chế độ 3. ECM sẽ chuyển từ việc sử dụng tỉ lệ hòa
khí 20 : 1 sang 14,7 hoặc 12 : 1 gần với tỉ lệ hòa khí lý tưởng và điều khiển bộ chấp
hành VTC làm cho góc trùng điệp của 2 xupap là lớn nhất, kết quả sẽ gây ra tác dụng
tuần hoàn khí thải EGR (cho một phần khí xả quay trở lại buồng đốt để làm cho nhiệt
độ buồng đốt giảm và giảm khí thải độc NO x sinh ra ). Chế độ này tiết kiệm nhiên liệu,
giảm ô nhiễm khí thải nhưng vẫn tạo ra công suất cao.
3- Tăng mômen xoắn ở tốc độ thấp


GVHD : Th.S Lý Văn Trung

62


Hệ thống phân phối khí thông minh trên xe Honda

ĐCD

Kỳ xả

ĐCT

ĐCD

Kỳ hút

Góc trùng điệp

Cam thứ cấp

3.34 Chế độ mômen xoắn nhỏ
Ở chế độ này ECM điều khiển thời điểm đóng mở của xupap nạp theo số vòng
quay động cơ khi mà bướm ga mở lớn hơn nhưng số vòng quay động cơ thấp ( tải
tăng ) nhằm tạo ra được mômen xoắn tối ưu nhất.
4- Chế độ mômen xoắn trung bình/cao ( Mid/Hight-End Torque )
ĐCD

Kỳ xả


ĐCT

ĐCD

Kỳ hút

Góc trùng điệp điều chỉnh liên tục

Cam thứ cấp

3.35 Chế độ mômen xoắn trung bình/cao
Chế độ này động cơ hoạt động với cam tốc độ cao. ECM xác định từ các điều
kiện số vòng quay tăng, tài xế đạp chân ga mở lớn. Bộ chấp hành VTC điều khiển thời

GVHD : Th.S Lý Văn Trung

63