ĐIỀU KHIỂN đặc TÍNH ĐỘNG cơ

ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ
1. Mục đích của việc điều khiển đặc tính động cơ:
Ngày nay, để cải thiện các tính năng kinh tế, kĩ thuật và giảm ô nhiễm môi
trường, hệ thống điều khiển động cơ đã được điện tử hóa, tin học hóa. Trong đó hệ
thống phối khí có rất nhiều thay đổi, như: tạo ra thời điểm đóng, mở các xupap biến
thiên thông minh (VVT-I, VTEC ), thay đổi hành trình xupap thông minh (VVTL-I,
MIVEC, VVEL, Vavetronic ) để tạo ra các vùng đặc tính tối ưu của động cơ (được
gọi là loại động cơ 2,3 trong một).
Góc mở sớm đóng muộn của xupap có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nạp thải.
Góc mở sớm, đóng muộn của các xupap lớn làm tăng tiết diện và thời gian mở xupap,
qua đó làm giảm tổn thất nạp, thải và tăng khả năng nạp của động cơ. Ngoài ra, góc
đóng muộn xupap có tác dụng tận dụng quán tính nạp thêm khí nạp mới cũng làm tăng
hệ số nạp.
Với các động cơ thông thường, thời điểm phối khí được cố định. Nhưng với
động cơ có hệ thống VVT-I, VTEC pha phối khí có thể thay đổi được trong quá
trình làm việc của động cơ tùy theo các chế độ làm việc của động cơ.
Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khi tải nhẹ
Thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xupap
giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp. Điều này làm ổn định chế độ không
tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động.

Các thời điểm pha phối khí
1. Chế độ không tải ổn định
2. Chế độ tiết kiệm nhiện liệu và giảm khí thải
3. Chế độ cho công suất tối đa.
Thời điểm phối khí của
xupap nạp
Hình 1. Chế độ điều khiển pha phối khí
Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng
Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng
EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh

tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để
giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.
Khi tốc độ cao và tải nặng
Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupap tăng lên để tăng
EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh
tế nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để
giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.
2. Một số giải pháp điều khiển cụ thể:
2.1. Điều khiển pha phối khí
Đặc điểm/ mô tả Hình minh họa
Hệ thống sử dụng một cơ
cấu căng đai hoặc xích cam
kiểu thủy lực để thay đổi sườn
căng đai, xích cam và làm
thay đổi thời điểm phối khí.
Thay đổi sườn căng đai, xích cam
Hệ thống có một khớp dầu
lắp ở đầu trục cam, sử dụng áp
suất thủy lực để xoay trục cam
và làm thay đổi thời điểm phối
khí. Điều này có thể làm tăng
công suất động cơ, cải thiện
tính kinh tế nhiên liệu và giảm
ô nhiễm môi trường. Tức là
làm thay đổi đặc tính của động
cơ.
Hệ thống VVT-I có thể
điều khiển góc phối khí của
xupap nạp thay đổi trong
phạm vi 50

o
so với góc quay
của trục khuỷu để đạt được
thời điểm phối khí thích hợp
cho từng chế độ của động cơ.
Cơ cấu khớp dầu ở đầu trục cam
Một số kiểu điều khiển khác:
Khớp dầu có bốn cánh độc
lập của hãng BMW, có thể tạo
ra góc mở sớm xupap nạp 60
o
,
góc đóng muộn xupap xả 60
o
,
tức là góc trùng điệp có thể
đạt tới 120
o
.
Khớp dầu của hãng BMW
Một kiểu khác là sử dụng
một mô tơ điện truyền động
qua một bộ giảm tốc xycloit
để xoay trục cam, làm thay đổi
thời điểm phối khí.
Cơ cấu điều khiển bằng mô tơ điện
2.2. Điều khiển hành trình xupap
Phương pháp thay đổi hành trình xupap thường kết hợp với cơ cấu thay đổi pha
phối khí làm tăng hệ số nạp,tăng công suất động cơ mà không làm ảnh hưởng tới tính
kinh tế nhiên liệu cũng như ô nhiễm khí xả. Cách này cũng có một số kiểu, tùy theo

hang.
Dưới đây là một số kiểu tiêu biểu:
+ Hãng Toyota
Cơ cấu điều chỉnh hành trình xupap của Toyota gồm 2 vấu cam khác nhau cho
xupap nạp mỗi xy lanh. Một chốt thép được lắp ở cò mổ, có thể di chuyển tự do hoặc
bị hãm lại bởi một chốt hãm( chốt chèn), phụ thuộc vào việc điều khiển cấp dầu nhớt
để đẩy chốt hãm hoặc xả dầu nhớt để chốt hãm không chèn vào đáy chốt thép.
Hình 2. Cơ cấu điều khiển hành trình xuppáp.
Cấu tạo
- Van điều khiển dầu cho VVTL-I: Van điều khiển dầu cho VVTL-I điều khiển áp
suất dầu cung cấp đến phía cam tốc độ cao của cơ cấu chuyển vấu cam.
- Trục cam và cò mổ: Để thay đổi hành trình Xuppáp trục cam có hai loại vấu
cam, vấu cam tốc độ cao và vấu cam tốc độ thấp cho mỗi xylanh. Cơ cấu chuyển vấu
cam được lắp bên trong cò mổ giữa xup páp và vấu cam. Áp suất dầu từ van điều
khiển dầu của VVT-L đến lỗ dầu trong cò mổ, và áp suất này đẩy chốt hãm bên dưới
chốt đệm. Nó cố định chốt đệm và ấn khớp cam tốc độ cao. Khi áp suất dầu ngừng tác
dụng, chốt hãm được trả về bằng lực của lò xo và chốt đệm được tự do và có thể di
chuyển tự do theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa.
Hoạt động
Trục cam nạp và xả có các vấu cam với hai hành trình khác nhau cho từng
xylanh, và ECU động cơ chuyển những vấu cam hoạt động bằng áp suất dầu.
- Tốc độ thấp và trung bình (V
đc
< 6000v/p): Van điều khiển dầu mở phía xả. Do
đó áp xuất dầu không tác dụng lên cơ cấu chuyển vấu cam. Chốt hãm có thể chuyển
động tịnh tiến theo phương thẳng đứng, vấu cam tốc độ cao bị vô hiệu hóa, xu páp
được dẫn động bằng vấu cam tốc độ thấp và trung bình.

Hình 3. Hoạt động tại tốc độ thấp
- Tốc độ cao(V

đc
> 6000v/p, nhiệt độ nước làm mát cao hơn 60
o
c): Phía xả của
van điều khiển dầu được đóng lại, áp suất dầu tác dụng lên phía cam tốc độ cao của cơ
cấu chuyển vấu cam. Áp suất dầu ấn chốt hãm bên dưới chốt đệm và cò mổ giữ chốt
đệm và cò mổ. Cam tốc độ cao tác dụng cò mổ trước khi cam tốc độ thấp và trung bình
tác dụng đến con lăn. Lúc này xup páp được dẫn động bằng cam tốc độ cao.
Hình 4. Hoạt động tại tốc độ cao.
+ Hãng Honda
Hãng Honda sử dụng 3 vấu cam tại một xy lanh ( một xy lanh có tới 6 vấu
cam). Vấu cam giữa cao hơn và là vấu cam tốc độ cao. Tương ứng với 3 vấu cam có 3
cò mổ, chúng có thể tách rời nhau hoặc liên kết với nhau thành một khối nhờ 2 chốt
liên động lắp trong cò mổ.
Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà sử dụng loại vấu cam phù
hợp.
Ở dải tốc độ thấp, thời gian mở xupáp 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, độ mở xupáp và thời gian mở xupáp được tăng lên, không khí
được nạp vào nhiều hơn. Hệ thống cung cấp cho xe khả năng di chuyển tốt ở tốc độ
thấp và tăng hiệu suất động cơ khi tốc độ xe tăng lên.
Qua nhiều năm phát triển, các động cơ của Honda đã sử dụng qua năm loại hệ
thống VTEC khác nhau gồm: (1) VTEC có một trục cam đặt trên gọi là SOHC; (2)
VTEC-E tiết kiệm nhiên liệu; (3) VTEC có hai trục cam đặt trên DOHC; (4) VTEC có
xilanh không tải và (5) công nghệ i-VTEC thông minh. Kết cấu của 5 modun trên 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 xupáp mở ít và thời gian mở ngắn lại do tốc độ của vấu cam giảm.
Hiệu quả thực tế của công nghệ VTEC phụ thuộc vào điều kiện chạy xe và kiểu

xe. Bộ điều khiển trung tâm ECM/PCM liên tục theo dõi sự thay đổi tình trạng hoạt
động của động cơ như tải trọng, số vòng quay và tốc độ chạy xe. Dựa vào các thông số
đầu vào này, ECM/PCM sẽ xác định và tính toán để kích hoạt hoặc hủy bỏ chế độ
VTEC.
Khi tốc độ động cơ tăng lên, lượng không khí và nhiên liệu cần thiết cũng tăng
lên. Nếu các điều kiện như nhiệt độ nước làm mát động cơ, áp suất đường ống nạp, tốc
độ động cơ và tốc độ di chuyển của xe đạt đến một giá trị nào đó, hệ thống sẽ chuyển
từ vấu cam tốc độ thấp sang vấu cam tốc độ cao. Nhờ vậy, độ mở xupáp và thời gian
xupáp mở tăng lên.
PCM/ECM điều khiển hoạt động của VTEC nhờ tín hiệu điện. Khi PCM/ECM
kích hoạt VTEC, công tắc áp suất dầu được bật lên, dầu qua van trượt theo đường ống
dẫn đến tác động vào piston nối, piston này sẽ dịch chuyển sang phải để nối hai cụm
cò mổ lại với nhau, chuyển động đồng thời.
Chúng ta hãy quan sát hình ảnh hoạt động của một hệ thống VTEC với một trục
cam đặt trên, mỗi cụm cò mổ gồm hai cò mổ tốc độ thấp ở hai bên và một cò mổ tốc
độ cao ở giữa.
Ở dải tốc độ thấp, các cò mổ tốc độ thấp và tốc độ cao chuyển động riêng rẽ.
Các xu páp mở ra ít và thời gian mở ngắn. Ở dải tốc độ cao, PCM/ECM kích hoạt để
VTEC hoạt động, các piston nối dưới tác động của dầu thủy lực sẽ di chuyển để nối
các cò mổ tốc độ thấp và tốc độ cao với nhau thành mối khối. Lúc này, các xu páp mở
ra nhiều hơn và thời gian mở tăng lên. Không khí được nạp vào nhiều hơn, công suất
động cơ tăng lên nhanh chóng. Hình ảnh động dưới đây sẽ giúp các bạn dễ hình dung
hơn hoạt động của một hệ thống VTEC kiểu SOHC.
+ Hãng Mitsubishi.
MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) là tên
viết tắt của công nghệ động cơ với xupáp nạp biến thiên được phá triển bởi hãng
Mitsubishi. Cũng tương tự như các hệ thống với xupáp nạp biến thiên được đề cập kỳ
trước, hệ thống này cũng có khả năng thay đổi hành trình hoặc thời gian đóng mở các
xupáp bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau. Ở dải tốc độ thấp, vấu cam nhỏ
dẫn động các xupáp, động cơ hoạt động ở trạng thái không tải ổn định, lượng khí thải

giảm và mômen xoắn tăng lên ở tốc độ thấp. Khi vấu cam lớn được kích hoạt, tốc độ
tăng lên, các xupáp được mở rộng hơn và thời gian mở xupáp tăng lên. Bởi vậy làm
tăng lượng khí nạp trong buồng cháy, công suất và mômen xoắn tăng, dải tốc độ động
cơ được mở rộng.
Động cơ 4G92 đầu tiên của Mitsubishi sử dụng công nghệ MIVEC
MIVEC được Mitsubishi giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992 trên động cơ 4G92,
dung tích 1597 cc, DOHC không tăng áp, 4 xilanh thẳng hàng, mỗi xilanh gồm hai
xupáp nạp và hai xupáp xả. Thế hệ công nghệ này ra đời với tên gọi “Mitsubishi
Innovative Valve timing and lift Electronic Control”. Chiếc xe đầu tiên sử dụng công
nghệ này là chiếc hatchback Mitsubishi Mirage và chiếc sedan Mitsubishi Lancer.
Trong khi một động cơ 4G92 thông thường sinh ra công suất 145 mã lực ở tốc độ 7000
vòng/phút thì một động cơ được trang bị công nghệ MIVEC có thể sinh ra tới 175 mã
lực ở vòng tua 7500 vòng/phút. Một số các cải tiến về công nghệ khác cũng được ứng
dụng khi công nghệ này được áp dụng rộng rãi vào năm 1994 trên xe Mitsubishi FTO.
Mặc dù vậy các thiết kế mới nhằm nâng cao hiệu suất vẫn phải đảm bảo tính tiết kiệm
nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí thải ở dòng xe Mitsubishi.
Chiếc Mitsubishi Grandis sử dụng công nghệ MIVEC
Hoạt động.
Nhằm tối ưu hiệu suất động cơ ở giải tốc độ thấp và trung bình, mặt khác lại
nâng cao công suất ở vòng tua cao, hệ thống MIVEC đạt được cả hai mục tiêu trên nhờ
chủ động điều khiển cả thời điểm và khoảng thời gian đóng mở xupáp. Hệ thống
MIVEC điều khiển hoán đổi các vấu cam có cùng chức năng. Một số các loại xe đua
thể thao đã áp dụng biện pháp công nghệ này nhằm mục đích sinh ra nhiều công suất
hơn. Việc chuyển đổi vấu cam được thực hiện một cách tự động nhờ các ECU của hệ
thống MIVEC, dựa trên các tín hiệu đầu vào như tốc độ động cơ, số vòng quay trục
khuỷu, nhiệt độ nước làm mát, độ mở bướm ga,…ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển để
kích hoạt hoạt hoặc hủy chế độ MIVEC.
Hai cam có hai biên dạng khác nhau được sử dụng ở hai chế độ khác nhau của
động cơ: một cam có biên dạng nhỏ, dùng ở dải tốc độ thấp mà ta gọi tắt là cam tốc độ
thấp và vấu cam còn lại có biên dạng lớn hơn, dùng ở dải tốc độ cao gọi tắt là cam tốc

độ cao. Các vấu cam tốc độ thấp và các trục cò mổ, dẫn động các xupáp nạp, đặt đối
xứng nhau qua cam tốc độ cao ở giữa. Mỗi xupáp nạp được dẫn động bởi một cam tốc
độ thấp và trục cò mổ. Để chuyển sang cam tốc độ cao, một tay đòn chữ T được ép vào
các khe ở đỉnh trục cò mổ của cam tốc độ thấp. Điều này cho phép các cam tốc độ
cao dịch chuyển cùng với cam tốc độ thấp. Lúc này các xupáp thay đổi hành trình khi
được dẫn động bởi cam tốc độ cao.
Ở dải tốc độ thấp, tay đòn chữ T trượt ra khỏi khe một cách tự do, cho phép các
cam tốc độ thấp dẫn động các xupáp. Ở dải tốc độ cao, áp suất thủy lực đẩy piston
thủy lực lên, bởi vậy tay đòn chữ T lại trượt vào các khe cò mổ để chuyển sang vận
hành với các cam tốc độ cao.
Nói chung, chế độ MIVEC được kích hoạt để chuyển sang vấu cam tốc độ cao
khi tốc độ động cơ tăng và chuyển sang vấu cam tốc độ thấp khi tốc độ động cơ giảm.
Ở dải tốc độ thấp, thời gian đóng mở các xu páp nạp và xả trùng nhau tăng để tăng sự
ổn định ở chế độ không tải. Khi tăng tốc, thời điểm xupáp nạp đóng được làm chậm lại
để giảm áp lực ngược đồng thời cải thiện hiệu suất khí nạp, giúp tăng công suất động
cơ cũng như giảm hệ số ma sát.
Hệ thống MIVEC điều khiển bốn chế độ vận hành tối ưu của động cơ như sau:
• Trong hầu hết các điều kiện làm việc, để đảm bảo hiệu suất nhiên liệu cao nhất,
thời gian đóng xupáp trùng nhau tăng lên để giảm tổn thất bơm. Thời điểm
xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén, tăng tính kinh tế của nhiên
liệu.
• Khi cần công suất cực đại (tốc độ và tải trọng cao), thời điểm đóng xupáp nạp
được làm chậm lại để đồng nhất hóa không khí nạp với thể tích nạp là lớn nhất.
• Ở dải tốc độ thấp và tải nặng, MIVEC đảm bảo tối ưu mômen xoắn do thời
điểm xupáp nạp đóng được làm sớm hơn để đảm bảo đủ lượng khí nạp. Cùng
lúc đó, thời điểm xupáp xả mở được làm chậm lại để tăng tỷ số nén và cải thiện
hiệu suất động cơ.
• Ở chế độ không tải, thời điểm xupáp xả và nạp trùng nhau được loại bỏ để ổn định quá
trình cháy.
+ Hãng Nissan

Hãng Nissan có cơ cấu điều khiển hành trình xupap khá phức tạp. Một cơ cấu
liên động gồm: cam điều khiển, trục điều khiển, cam trong, cam ngoài, trục dẫn động,
đòn lốt A, đòn lốt B … được liên kết với cụm đai ốc vít. Đai ốc được lắp với trục vít
của một mô tơ điện một chiều. Bằng cách điều khiển hoạt động của mô tơ điện, quay
tiến hoặc quay lùi, cơ câu liên động sẽ đẩy con đội của xupap với các mức thay đổi
hành trình xupap khác nhau.
Việc sử dụng hệ thống VVEL (Variable valve event and lift) sẽ góp phần giảm
10% lượng nhiên liệu tiêu thụ và 10% lượng khí thải cacbondioxit gây ô nhiễm môi
trường. Hãng Nissan dự định sẽ lắp đặt cho các mẫu xe của hãng trong thời gian tới.

Các bộ phận chính của hệ thống VVEL gồm có: cò mổ (Rocker arm), hai khớp
nối (LinkA & LinkB), vấu cam (output cam), trục cam (drive shaft), trục điều khiển
(control shaft)… Quá trình đóng mở xupap nạp được thực hiện bằng cách biến chuyển
động quay của động cơ điện một chiều, thông qua trục dẫn động, cam lệch tâm, trục
cam và các vấu cam thành chuyển động đóng mở của xupap. Chuyển động của vấu
cam được thay đổi bằng cách thay đổi tốc độ của động cơ điện một chiều, hoặc thay
đổi điểm tiếp xúc của thanh nối và con đội xupap. Chính điều này giúp cho việc điều
khiển đóng mở xupap đạt được độ chính xác cao.

Đối với các động cơ truyền thống, việc điều chỉnh lưu lượng khí nạp được thực
hiện ở bướm ga thì đối với động cơ VVEL, việc điều chỉnh lưu lượng khí nạp đi vào
trong xi lanh được thực hiện bằng cách điều khiển trực tiếp đóng mở xupap nạp, kết
hợp hệ thống VVEL với hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap C-CTV
(continuos valve timing control) để điều chỉnh pha phân phối khí, giúp nâng cao hiệu
quả của quá trình nạp và xả, đem lại những hiệu quả nổi bật so với động cơ không có
hệ thống VVEL như sau:

- Nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu: ở tốc độ thấp và trung bình, hệ thống
VVEL sẽ điều khiển dòng khí nạp tại xupap nạp ngay trước buồng cháy, nó trái ngược
hẳn với các động cơ trước đây điều chỉnh dòng khí nạp tại bướm ga. Nhờ đó, dòng khí

nạp đi vào bên trong xilanh dễ dàng hơn, giúp cải thiện hiệu quả của quá trình nạp.
Mặt khác, khi động cơ ở tốc độ thấp hay trung bình, xupap mở nhỏ và được giữ, nhờ
đó giảm ma sát, giảm độ mài mòn cho trục cam, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng
nhiên liệu.

- Tăng cường khả năng tăng tốc: với việc điều khiển dòng khí nạp ngay tại
xupap nạp, làm tăng lượng khí nạp vào bên trong xilanh ngay từ khi bắt đầu của quá
trình tăng tốc, khiến cho quá trình tăng tốc diễn ra nhanh hơn.

- Tăng công suất động cơ: ở số vòng quay động cơ thấp, độ mở xupap nhỏ làm
giảm hiện tượng dội ngược lại của hỗn hợp nhiên liệu và không khí, giúp tăng công
suất động cơ. Khi số vòng quay động cơ tăng cao, độ mở xupap lớn làm tăng lượng
khí nạp, giúp tăng công suất đầu ra của động cơ.
- Bảo vệ môi trường tốt hơn: thời gian đóng mở xupap nạp được tối ưu hoá
ngay từ khi khởi động. Khi động cơ còn lạnh thì sản phẩm cháy vẫn “sạch” nhờ lượng
nhiên liệu được cấp phù hợp, khi động cơ làm việc ở tốc độ thấp hoặc trung bình,
lượng khí thải cacbondioxit cũng được giảm xuống nhờ góc mở xupap nhỏ, đồng thời
tốc độ dòng khí nạp và hỗn hợp nhiên liệu vào trong xilanh rất tơi, làm tăng hiệu quả
cháy và giảm lượng khí độc thải ra môi trường.

Hệ thống VVEL giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu, đặc biệt trong
phạm vi tốc độ thấp và trung bình. Vì vậy, nó thích hợp nhất với động cơ nhiều xilanh
và các động cơ có dung tích xilanh lớn.
+ Hãng BMW
Cơ cấu điều khiển hành trình xupap của hãng BMW có thể thay đổi độ mở của
xupap nạp từ 0,5 mm đến 10mm. Một mô tơ bước thông qua cặp trục vít- bánh vít làm
xoay một cam phụ. Cam phụ đẩy đòn trung gian, còn cam chính đẩy ngang đòn trung
gian. Đầu mỏ của đòn trung gian tác động vào con lăn trên cò mổ và đẩy xupap
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.
Để hiểu tại sao một động cơ không có bướm ga lại có khả năng tiết kiệm được
nhiên liệu thì điều đầu tiên bạn phải hiểu được nguyên lý hoạt động của một động cơ
thông thường. Khi đạp hết ga nghĩa bạn không thể khống chế được lượng nhiên liệu
phun vào buồng cháy (điều này dẫn đến sự thay đổi tỷ lệ không khí-nhiên liệu dẫn đến
nổ ngược) cũng như lượng không khí đi vào các xilanh. Trong hệ thống vòi phun
nhiên liệu, lượng không khí đi qua bướm ga sẽ được giám sát chặt chẽ và căn cứ vào
đó, hệ thống điều chỉnh lượng nhiên liệu cho phù hợp. Khi bướm ga càng mở rộng,
không khí đi vào buồng cháy càng nhiều, công suất động cơ tăng lên.
Hơn nữa, khi bướm ga mở rất ít (khi đạp ga một cách đều đặn, xe xuống dốc
hoặc đường khá trơn nhẵn), mở một phần hoặc thậm chí đóng lại gần như hoàn toàn.
Trong khi đó, các piston vẫn di chuyển, hút một phần không khí còn lại trong đường
ống nạp khí đã được đóng kín. Không cần phải giải thích quá nhiều, bạn đọc cũng có
thể dễ dàng hình dung ra rằng trong đường ống dẫn khí nạp, phần giữa bướm ga và
buồng cháy sẽ tự hình thành chân không trong đó, để chống lại lực hút/lực bơm hút
của các piston. Do vậy làm tổn hao một phần năng lượng. Động cơ càng chạy chậm
bao nhiêu, bướm ga càng đóng kín bao nhiêu thì càng tiêu tốn nhiều năng lượng.
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.
Không có bướm ga, vậy làm sao để hệ thống này có thể khống chế lượng không
khí đi vào các xilanh? Bí ẩn nằm ở việc áp dụng biện pháp công nghệ để thay đổi độ
mở của xupáp. Valvetronic chứa một hệ thống cò mổ có khả năng thay đổi một cách
linh hoạt khi tác động lên các xupáp. So với các loại động cơ có hai loại vấu cam
thông thường khác, nó sử dụng một trục truyền động lệch tâm, một mô tơ điện và một
số cò mổ trung gian. Tùy theo tín hiệu điện từ bộ điều khiển ECU sẽ kích hoạt mô tơ
điều khiển góc xoay của trục lệch tâm, trục này sẽ xoay đi một góc nào đó khiến cò 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 xu páp. Nếu cò mổ đẩy các trục đòn gánh vào sâu hơn, các
xupáp nạp sẽ mở rộng hơn và ngược lại.
So với công nghệ VTEC của Honda, Valvetronic cũng sử dụng xupáp thay đổi
hành trình để tăng công 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, các bạn co thể nhận thấy trục cam dẫn động các cò mổ trung gian, tiếp đó
tác động vào các trục đòn 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 vòng tua lớn hơn
6.000 vòng/phút. Không ngạc nhiên khi trong tương lai BMW không trang bị
Valvetronic cho các động cơ M-power của họ.
2.3. Điều khiển khí nạp (Hệ thống ACIS)
Hệ thống nạp có chiều dài hiệu dụng thay đổi
Hệ thống ACIS thay đổi chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp để tăng công
suất trên phạm vi rộng từ tốc độ thấp đến tốc độ cao.
Hệ thống này sử dụng một van điều khiển khí nạp để chia đường ống nạp thành
2 đoạn mà cho phép thay để chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp phù hợp với tốc
độ động cơ và góc mở bướm ga.
Có vài loại ACIS. Ví dụ sử dụng ở đây là loại cho động cơ 3UZ-FE.
Cấu tạo
Các bộ phận chính của hệ thống được mô tả như sau:
a.Van điều khiển khí nạp
Van điều khiển khí nạp nằm trong khoang khí nạp, và được mở và đóng để thay
đổi chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp thành 2 trạng thái.
b.Van VSV
Tùy theo tín hiệu ACIS từ ECU động cơ, VSV điều khiển chận không, đóng vai
trò nguồn động lực để vận hành bộ chấp hành của van điều khiển khí nạp.
c. Bình chân không
Bình chân không có lắp một van một chiều. Và nó lưu chân không tác dụng lên
bộ chấp hành sao cho van điều khiển khí nạp có thể đóng lại hoàn toàn thậm chí ở

trạng thái chân không thấp.
Hoạt động
a. Khi van điều khiển khí nạp đóng (VSV ON)
Khi ECU động cơ bật van VSV để phù hợp với chu kỳ dao động dài, chân
không được cấp đến màng bộ chấp hành. Nó đóng van điều khiển. Điều đó kéo dài
chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp, nâng cao hiệu quả nạp khí và công suất ở
phạm vi tốc độ thấp và trung bình do hiệu ứng dao động của không khí.
b . Khi van điều khiển nạp khí mở (VSV OFF)
Khi ECU động cơ tắt van VSV để phù hợp với chu kỳ dao động ngắn, áp suất
khí quyển được cấp đến màng bộ chấp hành, mở van điều khiển. Khi van điều khiển
mở ra, chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp được rút ngắn lại, nó tạo ra hiệu quả
nạp không khí tối đa để tăng công suất ở dải tốc độ cao.
Hệ thống điều khiển AI (Air Injection-Phun khí) /AS (Hút khí)
Hệ thống điều khiển AI/AS là một hệ thống mà cung cấp không khí vào đường
ống xả để đốt cháy lại khí chưa cháy hết trong khí xả nhằm giảm khí ô nhiễm HC và
CO. Sự chênh lệch giữa hai hệ thống này là hệ thống điều khiển AI sử dụng bơm để
cung cấp cưỡng bức không khí còn hệ thống điều khiển AS sử dụng độ chân không
trong đường ống xả để hút không khí vào. Hệ thống điều khiển AI sẽ được mô tả ở
đây.
Hệ thống này được vận hành bằng ECU động cơ khi khí xả ô nhiễm CO và HC
tăng lên khi động cơ nguội và xe đang giảm tốc. Hệ thống thống này không sử dụng
dưới bất kỳ điều kiện nào khác.
Khi tất cả các điều kiện hoạt động xuất hiện, ECU động cơ sẽ kích hoạt bơm
không khí điện đồng thời với van VSV để cấp độ chân không đường ống nạp vào van
phun khí. Nó mở khoang để cấp không khí nén vào đường ống xả.
ECU động cơ dự tính tổng thể tích khí đi qua TWC dựa trên tín hiệu từ cảm
biến lưu lượng khí nạp.
Hệ thống điều khiển AI trước đây giữa cho bơm khi luôn hoạt động.
Do đó, một ASV (Van chuyển không khí) được sử dụng thay cho van phun khí để hút
không khí nén khi hệ thống không hoạt động.

3. Sơ đồ cấu trúc điều khiển ( điều khiển kín, điều khiển hở):
Sơ đồ khiều khiển hở:
Sơ đồ điều khiển kín:
Điều khiển theo một chương trình có sẵn

sưanx
B
A
Tín hiệu điều khiển được hiệu chỉnh
Tín hiệu phản hồi
B
A