Hệ thống VVT- i là gì?
VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence) là hệ thống điều phối van biến thiên thông minh. Hệ thống VVT-i là công nghệ sử dụng một máy tính để điều khiển thời điểm mở và đóng của van nạp (xu páp nạp) tương ứng với tình trạng hoạt động của động cơ phù hợp với các điều kiện vận hành.
Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí.
Cấu tạo của hệ thống VVT-i
Hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động cung cấp nhiên liệu. Hệ thống điện tử điều khiển van nạp biến thiên VVT-i được thiết kế với mục đích nâng cao mô-men xoắn của động cơ, cắt giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải độc hại.
Các bộ phận của hệ thống gồm: Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit; bơm và đường dẫn dầu; bộ điều khiển phối khí (VVT) với các van điện; các cảm biến: VVT, vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nước. Ngoài ra, VVT-i thường được thiết kế đồng bộ với cơ cấu bướm ga điện tử ETCS-i, đầu phun nhiên liệu 12 lỗ (loại bỏ sự hỗ trợ bằng khí) và bộ chia điện bằng điện tử cùng các bugi đầu iridium.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống VVT-i
Trong quá trình hoạt động, các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính về ECU để tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh, còn các đầu đo VVT và vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình trạng phối khí thực tế.
Trên cơ sở các yếu tố chủ động, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tổng hợp được lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt. Lệnh này được tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết định đóng (mở) các van điện của hệ thống thủy lực. Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu-páp nạp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp.
Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xu-páp không đổi, VVT-i đã điều chỉnh vô cấp hoạt động của các van nạp. Độ mở và thời điểm mở biến thiên theo sự phối hợp các thông số về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ và nhiệt độ động cơ.
Nguyên lý điều khiển của VVT-i
Bộ điều khiển VVT-i
Bộ điều khiển VVT-i lắp ở đầu trục cam nạp bao gồm bánh răng trong (ăn khớp với trục cam nạp), bánh răng ngoài ăn khớp với puli cam, piston nối bánh răng ngoài và bánh răng trong qua các then hoa xiên.
Van dầu điều khiển phối khí
Tuỳ theo tín hiệu từ ECU, van dầu điều khiển dòng chảy dầu thuỷ lực đến bộ điều khiển VVT-i đến phía mở sớm hay mở muộn.
Hoạt động của bộ điều khiển khi mở sớm
Khi ECU động cơ điều khiển van dầu đến vị trí như hình vẽ, dầu áp lực được dẫn vào buồng phía mở sớm, mô-men xoắn do then hoa xoắn tạo ra làm cho trục cam xoay theo hướng mở sớm.
Hoạt động của bộ điều khiển khi mở muộn
Khi ECU động cơ điều khiển van dầu đến vị trí như hình vẽ, dầu áp lực được dẫn vào buồng phía mở muộn, mô-men xoắn do then hoa xoắn tạo ra làm cho trục cam xoay theo hướng mở muộn.
Hoạt động của bộ điều khiển khi giữ nguyên vị trí
Khi ECU động cơ điều khiển van dầu đến đúng vị trí trung gian, dầu áp lực được giữ nguyên trong cả hai buồng và trục cam được giữ nguyên ở vị trí cần điều chỉnh.
Ngoài ra, còn một cảm biến đo nồng độ oxy dư đặt ở cụm góp xả cho biết tỷ lệ % nhiên liệu được đốt. Thông tin từ đây được gửi về ECU và cũng được phối hợp xử lý khi hiệu chỉnh chế độ nạp tối ưu nhằm tiết kiệm xăng và bảo vệ môi trường.
Hiện nay, VVT-i được áp dụng rộng rãi trên các mẫu xe hạng trung của Toyota, đặc biệt với thiết kế động cơ 4 xi lanh cỡ vừa và nhỏ.
