T.H - Tổng hợp

Việc thay đổi thời điểm đóng mở xupap sẽ ảnh hưởng ra sao trong động cơ đốt trong?

(News.oto-hui.com) – Trên động cơ 4 kỳ theo lý thuyết trục khuỷu quay 2 vòng ứng 720o. Một kỳ ứng 180o, pít tông di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) hoặc ngược lại. Xupap nạp và xupap thải phải đóng mở để nạp khí vào và thải khí ra để thực hiên 4 quá trình: nạp, nén, cháy giãn nở, thải. Dưới đây là những ảnh hưởng tạo ra do việc thay đổi thời điểm đóng mở xupap trong động cơ đốt trong.

Ảnh hưởng của thời điểm đóng mở xupap đến hiệu quả của động cơ:

Pha phân phối khí.
Pha phân phối khí.

Pha phân phối khí động cơ bốn kỳ không tăng áp:

  • j1- góc mở sớm xupap nạp. j2 – góc đóng trễ xupap nạp
  • j3- góc mở sớm xupap xả. j4 – góc đóng trễ xupap xả
  • js- góc đánh lửa hoặc phun dầu sớm.

1. Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm mở xupap xả (Exhaust Valve Opening Timing – EVO):

Xupap thải bắt đầu mở sẽ làm cho áp suất cao trong xylanh trong quá trình đốt cháy được thoát ra ngoài qua hệ thống xả.

Xupap thải mở sớm trước khi piston tới điểm chết dưới (điểm b’ trên hình) sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thải bằng cách cho sản vật cháy tự thoát ra ngoài nhờ chênh áp giữa xylanh và đường thải. Với mục đích giảm tải trọng động cho xupap cần phải cho xupap mở và đóng đường thông một cách từ từ. Chính vì vậy việc mở sớm xupap thải nhằm tạo ra giá trị “thời gian-tiết diện” đủ để áp suất trong xylanh giảm tới mức yêu cầu khi piston đi ngược từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Khi đã mở sớm xupap thải vào thời điểm hợp lý sẽ làm giảm công tiêu hao cho việc đẩy khí thải ra ngoài.

Nhưng nếu mở xupap thải quá sớm sẽ làm giảm công giãn nở trên đồ thị công qua đó làm giảm công suất động cơ.

Hai yêu cầu trên mâu thuẫn với nhau. Trên các động cơ đốt trong cổ điển thì pha phân phối khí được chọn cố định nên phải cân đối lợi ích giữa hai yếu tố trên. Còn trên các động cơ có trang bị hệ thống phân phối khí thông minh thì hệ thống sẽ thay đổi thời điểm mở xupap thải sao cho động cơ đạt được hiệu suất cao nhất ở mọi tốc độ và tải động cơ.

Ở chế độ tải nhỏ hay một phần tải động cơ sẽ đạt hiệu suất cao hơn nếu như thời điểm mở xupap thải càng gần ĐCD hơn càng tốt vì ở chế độ này áp lực khí cháy trong xylanh nhỏ hơn nên cũng cần ít thời gian hơn để đẩy khí cháy ra ngoài.

Ngược lại khi động cơ ở chế độ toàn tải thì cần mở xupap thải sớm tức trước khi piston tới ĐCD vì cần có đủ thời gian để đẩy sạch khí cháy ra ngoài, tuy mất một ít công trên đồ thị P-V nhưng bù vào đó quá trình nạp trong chu kỳ kế tiếp có lợi ích lớn hơn nên nhìn chung động cơ sẽ đạt được hiệu quả cao hơn.

Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm mở xupap xả.
Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm mở xupap xả.

2. Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm đóng xupap xả (Exhaust Valve Closing Timing – EVC):

Xupap xả bao giờ cũng đóng trễ sau khi piston đã đi qua điểm chết trên nhằm đảm bảo cho sản vật cháy được thoát hết ra ngoài, mặt khác lợi dụng chênh áp để sản vật cháy được thải tiếp giảm lượng khí sót còn lại trong xylanh. Ngoài ra việc đóng muộn xupap thải còn nhằm sử dụng quán tính trên đường thải sinh ra giảm áp có tính chu kỳ thấp hơn giá trị trung bình của pth tạo điều kiện để thải sạch hơn.

Thời điểm đóng xupap thải có ảnh hưởng rất quan trọng đến việc khí thải còn lại trong xylanh trong kỳ hút tiếp theo. Thời điểm đóng xupap thải là một thông số quan trọng trong việc điều khiển lưu hồi khí thải và góc trùng điệp của hai xupap.

Khi ở chế độ đầy tải mong muốn cho lượng khí thải còn lại trong xylanh là ít nhất để tối đa lượng hòa khí mới nạp vào trong xylanh trong kỳ hút kế tiếp. Điều này đòi hỏi thời điểm đóng xupap thải phải càng gần ngay ĐCT.

Ngoài ra trong động cơ có hệ thống xả tích cực nghĩa là sử dụng sóng áp suất của dòng khí xả xylanh khác thì thời điểm đóng xupap xả cũng ảnh hưởng tới sóng áp suất làm ảnh hưởng tới việc đẩy hay hút khí xả ra ngoài hoặc trở lại xylanh. Sóng áp suất thay đổi theo tốc độ động cơ do đó nếu cố định thời điểm đóng xupap xả ở một tốc độ nào đó sẽ gây ảnh hưởng tới các chế độ hoạt động khác của động cơ.

Khi động cơ hoạt động ở chế độ một phần tải thì thời điểm đóng muộn xupap thải có thể mang lại lợi ích lớn từ việc giữ lại một phần khí thải để hạn chế hòa khí mới nạp vào. Khí thải được giữ lại do đó làm giảm sự hoạt động cần thiết của bớm ga để điều khiển lượng hòa khí vào buồng đốt và kết quả làm giảm tổn thất bơm trong kỳ hút tiếp theo. Di chuyển thời điểm đóng trễ xupap thải sẽ làm tăng tuần hoàn khí thải tương ứng giảm phát thải khí thải làm động cơ thân thiện với môi trường.

Giới hạn bao nhiêu khí thải còn lại trong xylanh là cần thiết để đặc tính sự cháy vẫn ổn định và không ảnh hưởng tới công suất động cơ. Tuần hoàn khí thải làm giảm dụng tích xylanh của buồng đốt do lượng khí trơ chiếm chỗ do đó sẽ làm giảm công suất và gây ra đặc tính cháy xấu. Vì vậy ở chế độ cầm chừng và tốc độ thấp không nên sử dụng việc lưu hồi để ổn định tốc độ cầm chừng, khi ở tốc độ cao cũng vậy để công suất và mômen động cơ phát ra đạt tối đa.

Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm đóng xupap xả.
Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm đóng xupap xả.

3. Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm mở xupap nạp (Intake Valve Opening Timing – IVO):

Việc mở xupap nạp cho phép hòa khí vào xylanh từ ống góp hút (trong động cơ diesel hay động cơ phun xăng trực tiếp thì chỉ có không khí). Thời gian bắt đầu mở xupap nạp cần chọn sao cho khi áp suất trong xylanh (do giãn nở của khí sót) hạ thấp hơn áp suất môi chất trên đường nạp thì tiết diện lưu thông của xupap nạp đã đủ lớn để môi chất mới đi vào. Do đó thường mở sớm xupap nạp trước ĐCT (BTDC).

Thời điểm mở xupap nạp là thông số thứ hai xác định góc trùng điệp của xupap nạp và xupap xả (cả hai xupap đều mở) đó thời điểm đóng xupap xả và mở xupap nạp thay đổi sẽ làm thay đổi thời điểm phối khí, thay đổi lượng luân hồi khí thải.

Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm mở xupap nạp.
Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm mở xupap nạp.

4. Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm đóng xupap nạp (Intake Valve Closing Timing – IVC):

Hiệu quả thể tích hòa khí nạp vào phụ thuộc vào thời điểm đóng xupap nạp theo từng tốc độ và tải động cơ. Thời điểm đóng xupap nạp quyết định bao nhiêu hòa khí sẽ được nạp vào xylanh do đó ảnh hưởng tới tính kinh tế và hiệu quả động cơ.

Để đạt được mômen xoắn tối đa, xupap nạp đóng muộn sau khi piston đã vượt qua điểm chết dưới nhằm nạp thêm môi chất mới. Vì ở điểm chết dưới tiết diện lưu thông qua xupap còn lớn, áp suất trong xylanh pa còn thấp hơn áp suất trên đường ống nạp pk quán tính của môi chất mới từ đường nạp vào xylanh vẫn còn.

Do đó có thể kéo dài quá trình nạp thêm một giai đoạn sau điểm chết dưới cho tới khi áp suất trong xylanh trở nên lớn hơn pk. Mặt khác còn lợi dụng quán tính của dòng khí nạp tốc độ cao để nạp thêm môi chất giúp tối đa lượng hòa khí nạp vào để công suất và mômen động cơ phát ra tối đa.

Việc đóng sớm xupap nạp sẽ làm giảm hòa khí nạp vào xylanh giúp tiết kiệm nhiên liệu ở chế độ tải nhỏ. Việc đóng sớm xupap nạp ở chế độ tải nhỏ còn giúp hạn chế hòa khí quay trở lại ống góp hút và hạn chế tổn thất bơm.

Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm đóng xupap nạp.
Ảnh hưởng của việc thay đổi thời điểm đóng xupap nạp.

Thời gian mở sớm và đóng muộn của các xupap theo góc quay trục khuỷu tính bằng độ tạo thành pha phân phối khí của động cơ. Động cơ vận tải hoạt động ở các tốc độ khác nhau mà mỗi tốc độ lại tương ứng với một pha phân phối khí tối ưu đảm bảo cho hệ số nạp đạt cực đại. Nhưng trên thực tế các động cơ cổ điển không thể thay đổi được điều này. Pha phân phối khí trong mỗi động cơ được quyết định sau khi thử nghiệm và lấy ở tốc độ xe hay hoạt động.


Bài viết liên quan:

Advertisement

Advertisement

Chia sẻ ý kiến của bạn

Thông Tin Cá Nhân

NamNữ

Trình Độ Học Vấn

Thông tin chung

Kỹ thuật viên sửa chữa chungKỹ thuật viên sơnKỹ thuật viên đồngKỹ thuật viên điệnChăm sóc, làm đẹp, Detailing ô tôCố vấn dịch vụBán hàng (Sales)Nhân viên phụ tùngThiết kếMarketingKiểm soát chất lượng (PDI)Quản đốc xưởngTrưởng/phó phòng dịch vụTrưởng/phó phòng kinh doanhTrưởng/phó phòng kỹ thuậtGiám đốc điều hànhChưa có kinh nghiệmKhác