Thời gian van biến thiên đang trở thành hiện thực

Thời gian van biến thiên không phải là một ý tưởng mới. Ý tưởng tăng mô-men xoắn động cơ ở tốc độ thấp và tốc độ cao bằng cách tự động tiến và lùi đã xuất hiện từ khá lâu.

Vào những năm 1960, bạn có thể có một bánh răng điều khiển trục cam biến thiên có thiết bị lò xo xoắn giúp hãm thời gian van để đáp ứng với việc tăng mômen quay cần thiết để quay trục cam ở tốc độ động cơ cao hơn. Về lý thuyết, bạn có thể tận hưởng lợi thế của mô-men xoắn tốc độ thấp và mã lực tốc độ cao, nhưng nó dường như không hoạt động trong thực tế do phụ thuộc vào mô-men xoắn quay.

Ngày nay, một cuộc thảo luận lịch sử về các phương pháp kỹ thuật khác nhau đối với thời gian van biến thiên có thể lấp đầy một cuốn bách khoa toàn thư. Nhưng hệ thống quản lý động cơ được vi tính hóa đã làm cho việc điều chỉnh van biến thiên trở thành hiện thực cho hầu hết các loại xe.

Tôi sẽ để lại những thiết kế VVT độc đáo hơn cho các trang lịch sử và thời gian van điện tử cho các trang trong tương lai. Trong thời gian chờ đợi, hãy xem xét những điều cơ bản về cách VVT ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ, cách nó có thể bị lỗi và sau đó theo dõi một số mẹo về cách khắc phục sự cố hệ thống VVT đáng ngờ.

Van so với trục cam
Thời gian “van” thay đổi mà hầu hết chúng ta thấy trong các cửa hàng của chúng tôi thực sự là thời gian “trục cam” có thể thay đổi để cải thiện mô-men xoắn ở tốc độ thấp và tốc độ cao bằng cách tăng hoặc hãm thời gian trục cam trên các ứng dụng động cơ trục cam trên không (SOHC) .

Ngược lại, một số ứng dụng trục cam kép (DOHC) thực hiện các chức năng tương tự bằng cách tiến hoặc lùi riêng rẽ trục cam nạp và xả.

Chỉ có thể đạt được thời gian van có thể thay đổi hoàn toàn bằng cách sử dụng các đế van điều khiển bằng máy tính để điều khiển chính xác các sự kiện đóng mở van nạp và xả. Mặc dù về mặt lý thuyết, sự kết hợp khác nhau của các sự kiện thời gian van là vô hạn trên một hệ thống được điều khiển điện tử, các ứng dụng của nó bị hạn chế do các vấn đề về chi phí và trong một số trường hợp là độ tin cậy.

Về lý thuyết…. Thời gian hiệu quả của van
phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc của khí nạp chảy qua các cổng nạp của động cơ và khí thải chảy ra khỏi các cổng xả của động cơ.

Khi khí nạp di chuyển chậm ở tốc độ động cơ thấp hơn, van nạp phải đóng sớm để ngăn piston đẩy không khí nạp trở lại cửa nạp và ống góp.

Nhưng khi vận tốc khí nạp tăng theo tốc độ động cơ, van nạp sẽ đóng lại sau đó để giúp nạp nhiều không khí vào xi lanh hơn. Về lý thuyết, hầu hết các thiết kế VVT bắt đầu thay đổi thời điểm van nạp khi vận tốc khí nạp bắt đầu tăng mạnh ở 2.500 đến 3.500 vòng / phút. Tất nhiên, chiến lược vận hành thực tế của PCM phụ thuộc phần lớn vào thiết kế động cơ và giới hạn tốc độ của động cơ.

Mặc dù thời gian của van xả không quan trọng đối với hiệu suất động cơ như thời gian của van nạp, nhưng về mặt lý thuyết, nó có thể được nâng cao trên các ứng dụng DOHC để tăng sự trùng lặp thời gian van ở tốc độ động cơ cao hơn và được làm chậm lại để giảm sự chồng chéo của van ở tốc độ động cơ thấp hơn.

Sự chồng chéo thời gian van là mong muốn ở tốc độ động cơ cao hơn. Đồng thời giữ van nạp và van xả mở khi động cơ đi từ hành trình xả đến hành trình nạp cho phép động cơ sử dụng áp suất âm nhẹ tạo ra bởi khí thải thoát ra khỏi cửa xả để giúp hút nạp vào xi lanh.

Nhưng ở tốc độ động cơ và vận tốc khí thấp hơn, sự chồng lên nhau của van cao tạo ra hiện tượng chạy không tải do khí thải đẩy ngược vào đường ống nạp, cộng với nó làm giảm sức nén khi vận hành của động cơ. Cũng nên nhớ rằng việc thay đổi thời gian van xả có thể tạo ra hiệu ứng “EGR” giúp giảm lượng khí thải Nitrogen Oxide (NO) trong một số ứng dụng.

Thiết kế Cam Lobe
Tóm lại, sẽ rất hữu ích nếu bạn hiểu những kiến ​​thức cơ bản về thiết kế trục cam. Để ngăn chặn ứng suất quá mức trên hệ thống van, phải thiết kế một thùy cam để tăng tốc dần khối lượng của bộ nâng, thanh đẩy, tay quay và van. Các thiết kế trục cam trên cao làm giảm ứng suất của hệ thống van bằng cách thay thế các bộ phận này bằng một bộ theo cam đơn giản.

Thật không may đối với trục cam cơ khí, sự thay đổi trong vành van sẽ gây ra những thay đổi nhỏ trong thời gian của van. Vì trục cam được điều chỉnh bằng thủy lực không yêu cầu khe hở, thời gian của van vẫn rất nhất quán.
Trong cả hai trường hợp, cam phải được thiết kế để giảm tốc dần dần hệ thống van để ngăn van bật ra khỏi ghế van ở tốc độ động cơ cao nhất. . Trong khi các thùy trục cam có thể được mài để tăng lưu lượng khí bằng cách tăng lực nâng của van, thì lực nâng của van tăng lên sẽ làm tăng ứng suất trên hệ thống van cũng như khả năng gây nhiễu từ piston đến van.

Phasers đã sẵn sàng Thời gian thay đổi trục cam trên
động cơ trục cam đơn đặt trên không (SOHC) đời đầu đạt được bằng cách sử dụng một “phaser” trục cam bao gồm một piston thủy lực được nạp vào lò xo buộc một bánh răng truyền động vát vào một bánh răng truyền động vát tương tự lắp trên trục cam.

Có thể đạt được thời điểm trục cam chính xác bằng cách sử dụng Mô-đun điều khiển hệ thống truyền lực (PCM) để tạo áp suất dầu lên pít-tông bằng cách kích hoạt van điều khiển dầu. Vì pít-tông kết hợp với một lỗ để chảy ra áp suất dầu, thời gian cam có thể được thay đổi bằng cách tăng độ rộng xung áp dụng cho van điều khiển dầu.

Nếu thiết bị điện tử bị hỏng, một lò xo hồi vị phaser sẽ đẩy piston về vị trí định thời mặc định của nó. PCM cũng sẽ theo dõi vị trí trục cam bằng cách so sánh các vị trí tương đối của cảm biến vị trí trục cam (CMP) và cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP). Nếu các vị trí đó không tương ứng với dữ liệu được lập trình, PCM phải đặt mã sự cố P0010-series hoặc P0340-series.

Một số thiết kế VVT cũng kết hợp một cảm biến thời gian van riêng biệt (VTS) để cung cấp phản hồi thời điểm van chính xác hơn đến PCM. Trong khi hầu hết các thiết kế VVT hiện đại sử dụng phaser kiểu cánh gạt nhỏ gọn hơn để điều chỉnh thời gian van, chúng tiếp tục sử dụng cách sắp xếp cơ bản tương tự của các cảm biến và cơ chế kiểm soát áp suất dầu để cho phép điều khiển bằng máy tính.

Lỗi VVT
Như bạn có thể đã đoán, chẩn đoán VVT rất cụ thể cho từng ứng dụng vì nó không chỉ phụ thuộc vào việc động cơ là khối thẳng hàng hay khối loại V, hay cấu hình SOHC hoặc DOHC, mà còn phụ thuộc vào cấu hình của máy phaser và thiết bị điện tử hệ thống.

Ngoài ra, có hàng tá mã sự cố “toàn cầu” P0010- và P0340-series, chưa kể đến mã P1000-series của nhà sản xuất cụ thể có thể được lưu trữ do sự cố van thời gian.
Nhưng, bằng cách áp dụng nguyên tắc hoạt động cơ bản, có thể chẩn đoán hầu hết các lỗi VVT, bất kể cấu hình.

Rõ ràng là hầu hết các lỗi VVT sẽ dẫn đến mất mô-men xoắn động cơ ở tốc độ thấp hoặc tốc độ cao và ảnh hưởng đến độ chân không của đường ống nạp. Khi trục cam không đáp ứng với các vị trí do PCM chỉ huy, PCM phải lưu mã lỗi dòng P0340-series thời gian liên quan đến trục cam. Trên động cơ khối V, lỗi định thời trục cam trên một dải ngân hàng cũng có thể dẫn đến mã cháy sai dòng P0300 cho tất cả các xi lanh trên dải ngân hàng đó.

Ngoài ra, hãy nhớ rằng thời gian van và sự chồng lên nhau của van ảnh hưởng đến độ nén của xi lanh. Với sự cố hỏng một bên trên động cơ khối V, khả năng nén của vòng tua máy từ ngân hàng đến ngân hàng sẽ khác nhau, cũng như các số cắt nhiên liệu từ ngân hàng đến ngân hàng.

Ngoài ra, hãy nhớ rằng với sự ra đời lại của xích định thời bằng thép, một xích lỏng đơn lẻ hoặc một bộ căng hoặc dẫn hướng xích bị mòn trên một dải có thể làm chậm thời gian cam và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất khởi động nguội và khả năng truyền động.

Độ nhớt của dầu động cơ cũng như công suất dòng chảy của bộ lọc dầu chắc chắn có thể ảnh hưởng đến khả năng điều khiển thời gian của van cam, cũng như xếp hạng tuổi thọ của dầu.

Trong nhiều trường hợp, dầu không được OE chấp thuận, cùng với bộ lọc dầu công suất thấp, có thể gây ra hiện tượng đóng cặn hoặc đánh bóng, làm cho cam pha bị dính ở các vị trí nâng cao hoặc chậm phát triển.

Điều này cũng có thể làm cho các đường dẫn dầu trong đầu xi lanh, van điều khiển dầu và các pha bị tắc do cặn hoặc bị nhiễm các vụn kim loại. Ngay cả khi sử dụng dầu được OE hoặc OE chấp thuận, hãy nhớ rằng dầu động cơ phải được thay theo khoảng thời gian khuyến nghị.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, nhiều kỹ thuật viên chẩn đoán tiên tiến thường xuyên thu thập các mẫu kính labscope của các dạng sóng cảm biến CMP và CKP tốt đã biết để so sánh trong tương lai với các mẫu được tạo ra bởi một mẫu tương tự có vấn đề nghi ngờ về thời gian van.