2.4. Một số cơ cấu phân phối khí thông minh khác
2.4.2. Hệ thống MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic
2.4.2.1 Cấu tạo
Hình 2.23 : Hệ thống MVEC của hãng MITSUBISHI.
MIVEC ( Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) là tên viết tắt của công nghệ động cơ với xupap nạp biến thiên được phát triển bởi hãng MITSUBISHI. Cũng tương tự như các hệ thống được đề cập trước đó, hệ thống này cũng có khả năng thay đổi hành trình hoặc đóng mở các xupap bằng cách sử dụng hai loại vấu cam khác nhau.
Ở dải tốc độ thấp, vấu cam nhỏ dẫn động các xupap, động cơ hoạt động ở chế độ 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 được tăng lên, các xupap được mở rộng hơn và thời gian mở xupap tăng lên. Bởi vậy làm tăng lượng khí 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 MIVECMIVEC 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 xupap nạp và hai xupap 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.
Hình 2.24: Chiếc xe Mitsubishi Grandis sử dụng công nghệ MIVEC Vào năm 1993, hãng Misubishi bắt đầu đưa vào sản xuất loại động cơ có ứng dụng công nghệ MIVEC. Vào thời điểm đó, MIVEC đứng đầu trong hàng ngũ những công nghệ giúp tiết kiệm nhiên liệu với mức tiêu thụ nhiên liệu vào khoảng 16 km /1 lít xăng khi đi trong thành phố.
Đây là một trong những công nghệ đầu tiên trong các giải pháp nhằm
nâng cao công suất và bảo vệ môi trường bằng cách tác động vào hệ thống nạp nhiên liệu, và công nghệ này hiện nay vẫn được ứng dụng. Trên thị trường ô tô Việt Nam hiện nay, hãng Mitsubishi ứng dụng công nghệ MIVEC trên xe GRANDIS.
Điểm đặc biệt của công nghệ MIVEC là việc bố trí trên trục cam với 3 biên dạng cam có kích thước khác nhau. Biên dạng cam lớn nhất đặt ở giữa và hai biên dạng cam nhỏ và trung bình đặt ở hai bên (như hình 2), mặc dù có 3 biên dạng cam như vậy nhưng chỉ tạo ra 2 chế độ động cơ:
Chế độ tốc độ thấp, sử dụng biên dạng cam nhỏ, trung bình và chế độ tốc độ cao sử dụng biên dạng cam to. Ở chế độ tốc độ thấp, các xupap nạp được dẫn động bởi hai biên dạng cam nhỏ và trung bình và sẽ được điều khiển độc lập bởi hai cò mổ riêng biệt, còn biên dạng cam to này được dẫn động trực tiếp cần chữ T, cần này sẽ điều khiển cả thời gian và khoảng mở của cả hai xupap nạp khi động cơ chạy ở chế độ tốc độ cao.
Hình 2.25: Bố trí dẫn động xupap nạp
Trong hệ thống MIVEC sử dụng các biên dạng cam khác nhau để mở xupap nạp theo hai chế độ động cơ: tốc độ thấp và tốc độ cao, nó sẽ nâng cao công suất lớn nhất và tăng mômen xoắn trong các chế độ làm việc của động cơ. Khi động cơ ở số vòng quay thấp MIVEC sẽ chọn biên dạng cam nhỏ và cung cấp hỗn hợp cháy ổn định, ít khỉ xả. Khi bướm ga được mở rộng, tốc độ động cơ tăng lên, MIVEC sẽ cho phép tăng thời gian và hành trình mở của xupap nạp vì vậy nó sẽ cung cấp cho động cơ công suất và mômen lớn hơn hẳn xo với các động cơ không sử dụng công nghệ này.
Hình 2.26: Công suất và mômen của động cơ sử dụng MIVEC 2.4.2.2 Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ chạy ở tốc độ thấp, cần chữ T vẫn kết nối với biên dạng cam to nhưng lúc này chỉ chuyển động tự do và không tiếp xúc với cò mổ
của xupap nạp. Khi đó vấu cam nhỏ và trung bình được dẫn động từ trục cam sẽ điều khiển khoảng nâng và thời điểm mở thích hợp cho xupap nạp.
Bên trong cò mổ có các piston được nén lại nhờ các lò xo, khi đó cần T chỉ chuyển động tự do và không điều khiển các cò mổ. Ngoài ra, việc sử dụng hai biên dạng cam khác nhau để mở xupap nạp khi ở chế độ tốc độ thấp giúp tạo ra sự xoáy lốc cho dòng khí nạp đi vào bên trong xy lanh làm quá trình cháy ổn định và giảm lượng khí thải.
Hình 2.27: Cấu trúc hệ thống MIVEC
Khi động cơ chạy ở tốc độ cao, MIVEC sẽ điều khiển mở van dầu làm tăng áp suất dầu tới piston khiến cho piston được nâng lên và tiếp xúc với cần chữ T. Khi đó biên dạng cam lớn thông qua cần chữ T tác động vào cả hai cò mổ và điều khiển đóng mở xupap nạp vì vậy sẽ làm tăng được công suất và mômen của động cơ.
Hệ thống MIVEC điều khiển bốn chế độ vận hành tối ưu của động cơ như sau:
Khi cần công suất cực đại ( tốc độ và tải trọng cao ), thời điểm đóng xupap 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 xupap nạp đóng được làm sớm hơn để đảm bảo đủ lượng khí nạp. Cùng lúc đó, thời điểm xupap 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 xupap nạp và xả trùng nhau được loại bỏ để ổn định quá trình cháy.