(News.oto-hui.com) – Ngày nay có rất nhiều công nghệ cam biến thiên được trang bị trên động cơ ô tô. Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu về một trong những loại công nghệ cam biến thiên phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay là công nghệ cam biến thiên Vanos của hãng xe BMW.
Tìm hiểu thêm về chuỗi bài viết Cam biến thiên của các hãng xe: Tại đây!
I. Cam biến thiên là gì?
Như mọi người đã biết, trục cam trên động cơ có vai trò điều khiển các hoạt động của xupap. Hoạt động của loại trục cam bình thường phụ thuộc hoàn toàn vào sự dẫn động từ trục khuỷu của động cơ. Điều này khiến cho thời điểm đóng mở của xupap không thay đổi được. Các vấu cam trên trục cũng chỉ có một kích thước cố định làm cho hành trình của xupap cũng không thể thay đổi. Những điều này làm cho động cơ sẽ không thể hoạt động một cách tối ưu nhất.
Chính vì thế, các hãng xe đã phát triển một công nghệ gọi là cam biến thiên nhằm tối ưu hóa khả năng hoạt động của động cơ ở các chế độ làm việc khác nhau.
Khác với các loại cam thông thường, cam biến thiên là loại cam có thể tùy biến hoạt động của các xupap theo từng chế độ hoạt động của động cơ mà không phải phụ thuộc hoàn toàn vào trục khuỷu (gọi là không phụ thuộc hoàn toàn vì trục cam vẫn cần sự dẫn động từ trục khuỷu). Nói một cách đơn giản khác đó là cam biến thiên có thể điều khiển xupap theo ý của mình, không phụ thuộc vào sự tính toán trước của kết cấu động cơ.
Hiện nay có rất nhiều công nghệ cam biến thiên đến từ nhiều hãng xe khác nhau. Phổ biến như công nghệ VTEC của Honda, VVT-i của Toyota, Mivec của Mitsubishi, Vanos của BMW,…Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu về công nghệ Vanos của BMW.
II. Công nghệ cam biến thiên Vanos của BMW:
1. Kết cấu cam biến thiên Vanos của BMW:
Công nghệ Vanos có khả năng làm thay đổi thời điểm đóng mở của các xupap giúp tối ưu khả năng hoạt động của động cơ ở các chế độ làm việc khác nhau. Chính vì thế nên nguyên lí hoạt động cơ bản của công nghệ Vanos đó là làm thay đổi vị trí góc của trục cam so với đĩa xích cam. Cách làm này khá giống với công nghệ cam biến thiên VVT-i của hãng xe đến từ Nhật Bản Toyota.
Khác với kết cấu của công nghệ VVT-i, công nghệ Vanos không sử dụng các cánh gạt bên trong đĩa xích cam mà thay vào đó là một bánh răng di chuyển được theo hướng dọc trục cam nhờ các rãnh then hoa. Bánh răng này ăn khớp với các răng bên trong đĩa xích cam.
Các răng này là răng nghiêng nên mỗi khi bánh răng di chuyển trên trục cam thì trục cam sẽ có một vị trí góc mới so với đĩa xích cam. Từ đó làm thay đổi thời điểm đóng mở của các xupap. Sự di chuyển của bánh răng sẽ được điều khiển bởi ECU thông qua hệ thống thủy lực.
2. Nguyên lí hoạt động của công nghệ cam biến thiên Vanos BMW:
Khi động cơ hoạt động ở dải tua thấp: Van điều chỉnh 3 đóng các đường dầu 4, 5. Pít tông 6 và bánh răng 7 đang ở vị trí ban đầu. Lúc này vị trí góc của trục cam phù hợp để điều khiển hoạt động xupap với chế độ vòng tua thấp của động cơ.
Cảm biến 2 là một tập hợp nhiều cảm biến khác nhau được gắn trên động cơ và thiết bị điều khiển của người lái như cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến lưu lượng khí nạp,… Các cảm biến này có vai trò cung cấp thông tin từ người lái và tình trạng hoạt động của động cơ cho ECU. Từ đó giúp ECU có thể điều khiển hoạt động của động cơ theo ý muốn của người lái và giúp động cơ hoạt động tối ưu hơn.
Khi động cơ bắt đầu hoạt động ở dải tua cao hơn: Các cảm biến 2 cảm nhận được và gửi thông tin về ECU 1. ECU 1 nhận được thông tin và điều khiển hoạt động của van điều chỉnh 3. Đường dầu 4 mở, dầu thủy lực được cấp vào khoang bên trái, đẩy pít tông 6 di chuyển dang phải. Pít tông 6 di chuyển khiến cho bánh răng 7 di chuyển theo.
Khi này bánh răng 7 đã có một vị trí mới. Vì lắp ghép giữa bánh răng 7 và trục cam 8 là mối ghép then hoa nên bánh răng 7 chỉ có thể di chuyển dọc trục trên trục cam 8, vị trí góc giữa bánh răng 7 và trục cam 8 là không đổi.
Mặt khác, lắp ghép giữa bánh răng 7 và đĩa xích cam lại là các răng nghiêng nên khi này vị trí góc giữa bánh răng 7 và đĩa xích cam bị thay đổi. Khiến cho vị trí góc giữa trục cam 8 và đĩa xích cam bị thay đổi theo. Qua đó làm thay đổi thời điểm đóng mở xupap sao cho phù hợp hơn với chế độ hoạt động ở dải tua cao của động cơ.
Khi động cơ quay trở về hoạt động ở dải tua thấp: Van điều chỉnh 3 điều khiển không cấp thêm dầu vào đường dầu 4 nữa mà cấp dầu vào đường dầu 5. Dầu thủy lực theo đường dầu 5 tràn vào khoang bên phải đẩy pít tông 6 di chuyển về lại vị trí ban đầu. Bánh răng 7 cũng đi theo pít tông 6 về lại vị trí cũ, điều chỉnh vị trí góc của trục cam quay về hoạt động ở chế độ dải tua thấp của động cơ.
Dựa vào các thông tin thu thập được từ các cảm biến 2: ECU 1 sẽ tính toán và điều khiển vị trí của bánh răng 7 sao cho phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ.
Có hai loại hệ thống cam biến thiên Vanos là Single Vanos và Double Vanos.
Single Vanos là loại hệ thống chỉ có thể thay đổi vị trí góc của trục cam đến một trong hai vị trí góc khác nhau. Ví dụ khi động cơ đạt đến một tốc độ nhất định, vị trí góc của trục cam mới được thay đổi để giúp động cơ hoạt động ở vùng tốc độ đó.
Trái lại, Double Vanos có khả năng điều chỉnh biến thiên liên tục giúp động cơ có khả năng hoạt động tối ưu hơn.
Hệ thống cam biến thiên Vanos thường được trang bị trên trục cam nạp. Tuy vậy cũng có một số động cơ được trang bị trên cả hai trục cam nạp và xả.
Một số bài viết liên quan:
- Tìm hiểu về công nghệ cam biến thiên VTEC của Honda
- Tìm hiểu về công nghệ cam biến thiên Mivec của Mitsubishi
- Tìm hiểu về cách bố trí trục cam SOHC và DOHC
