Tất tần tật về công nghệ động cơ VTEC và i-VTEC của Honda

Để đáp ứng nhu cầu về hiệu suất, cảm giác lái và hiệu quả lái xe, Honda đã và đang đi đầu trong việc đổi mới và phát triển công nghệ.

Điều này thể hiện rõ nhất khi công nghệ động cơ của Honda luôn được đánh giá cao về công suất đầu ra cũng như khả năng lái tuyệt vời (có thể nói là nhất) từ trước tới nay, giúp mẫu xe được trang bị những công nghệ này vượt trội hơn nhiều mặt so với các đối thủ cùng phân khúc.

Kết quả của việc liên tục đổi mới và phát triển này chính là công nghệ động cơ VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control system) hay còn được biết tới cái tên Hệ thống biến thiên pha phân phối khí và điều khiển độ nâng van bằng điện tử. 

Bài viết dưới đây sẽ chia sẻ cho độc giả biết điều gì tạo nên công nghệ VTEC của Honda, một phần của sự đổi mới của hãng xe Nhật Bản từ những năm 80 của thế kế kỷ trước.

*Quan tâm đến dòng sản phẩm từ hãng xe Nhật, khám phá chi tiết tại Giá xe ô tô Honda

Hoàn cảnh ra đời VTEC

Bộ phận Nghiên cứu và Phát triển của Honda đã đạt được cột mốc quan trọng đầu tiên vào những năm 1980 với cơ thế van REV (Revolution-modulated valve control).

REV cho phép 1 van nạp hay van xả trên 1 xy-lanh động cơ được tạm thời ngưng hoạt động, cho đến khi hệ thống cần nhiều công suất hơn, tương ứng với lượng hỗn hợp hòa khí/khí thải nhiều hơn. 

Cải tiến mới này lần đầu tiên được giới thiệu trên chiếc xe máy Honda CBR400F vào năm 1983. Nhận thấy được công nghệ này áp dụng khá tốt trên xe 2 bánh, Honda đã tiếp tục nghiên cứu để có thể áp dụng vào những chiếc xe 4 bánh sau này.

Từ REV được áp dụng trên xe máy, Honda đã phát triển hệ thống VTEC DOHC (trục cam kép) dành cho xe ô tô. DOHC VTEC ngay lập tức đã cải thiện thể tích của động cơ đốt trong bốn kỳ, dẫn đến hiệu suất cao hơn ở vòng tua cao và tiết kiệm nhiên liệu hơn ở vòng tua thấp.

Kể từ lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1989, công nghệ VTEC đã thay đổi hoàn toàn cách nhìn của thế giới về động cơ. 

Công nghệ VTEC đầu tiên xuất hiện Việt Nam được trang bị trên mẫu xe Honda Civic vào năm 2006, đây cũng là lần ra mắt đầu tiên của mẫu sedan hạng C tại dải đất hình S.

Xe được cung cấp với biến thể động cơ bao gồm: SOHC i-VTEC 1,8L (140 mã lực) và DOHC i-VTEC 2,0L (155 mã lực).

Động cơ SOHC, DOHC hoạt động như thế nào?

Trước khi tìm hiểu về cách thức hoạt động, hãy điểm nhanh về khái niệm động cơ SOHC.

Động cơ SOHC là gì?

SOHC (Single OverHead Camshaft) – trục cam đơn.

SOHC chỉ sử dụng 1 trục cam nằm ở phía trên nắp máy để kéo các van nạp và xả thông qua con đội hoặc cò mổ. Thông thường trục cam sẽ kéo 2 van, tuy nhiên vẫn có thể lắp nhiều van hơn nhưng độ phức tạp và chi phí sẽ gia tăng.

Động cơ DOHC là gì?

DOHC (Double OverHead Camshaft) – trục cam kép. Có cùng cách bố trí như động cơ SOHC, nhưng DOHC sử dụng 2 trục cam kép kéo 4 van xả và hút riêng biệt.

Động cơ DOHC có thể lắp nhiều van khá dễ dàng. Và chu kỳ nạp, xả cũng diễn ra nhanh hơn giúp tốc độ vòng quay cũng lớn hơn.

Sự khác biệt giữa động cơ SOHC và DOHC

Trong khi động cơ SOHC cho phép tối đa 4 van cho mỗi xi-lanh. Thì DOHC có thể là 5 van hoặc thậm chí nhiều hơn.

Tuy vậy với mục tiêu 4 van cho mỗi xi-lanh thì việc sử dụng DOHC không thực cho nhiều hiệu quả. Trong khi lại cồng kềnh hơn SOHC.

Việc bố trí được bu gi ở chính giữa đỉnh buồng đốt giúp cho động cơ DOHC có hiệu quả đốt cháy nhiên liệu tốt hơn. Ngược lại, động cơ SOHC do trục cam phải đặt chính giữa buồng đốt để truyền động cho cả van nạp, van xả. Nên bu gi phải đặt sang bên cạnh khiến hiệu quả sử dụng nhiên liệu kém hơn hẳn. Do vậy xe sử dụng động cơ SOHC thường hao xăng hơn động cơ DOHC.

Ở tốc độ thấp, động cơ cùng dung tích và số van, loại SOHC tạo mô-men cao hơn DOHC. Nhưng ở tốc độ cao, mô-men và công suất tối đa của SOHC lại thấp hơn.

Động cơ DOHC còn sở hữu ưu thế về khả năng ứng dụng công nghệ van biến thiên. Điều chỉnh trục cam giúp tối ưu hóa chế độ vận hành. Trong khi đó, việc áp dụng hệ thống này trên SOHC lại gặp nhiều khó khăn.

Động cơ DOHC có kết cấu phức tạp, giá thành cao, khi sửa chữa đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao.

Ngược lại, SOHC với cấu tạo đơn giản kéo theo việc giảm giá bán. Vì đây là loại động cơ thông dụng nên khi bị hỏng hóc dễ tìm được nơi sửa chữa. Chi phí sửa chữa và thay thế cũng thấp hơn nhiều.

Cuộc cách mạng Honda VTEC

Với những thông tin ở trên, ta biết rằng trục cam điều khiển độ mở của van, ở vòng tua thấp hơn sẽ làm cho các van mở trong một khoảng thời gian đủ để hỗn hợp nhiên liệu dạng khí hoạt động bên trong động cơ.

Tuy nhiên, ở vòng tua lớn, các van sẽ đóng/mở một cách nhanh chóng trong thời gian ngắn, do đó ảnh hưởng đến lượng hỗn hợp nhiên liệu. Do đó, việc tăng thời gian đóng/mở các van sẽ cần thiết để cung cấp đủ nhiên liệu cho động cơ. Điều này dẫn đến sự phát triển của công nghệ VTEC hoặc i-VTEC.

Cơ chế hoạt động VTEC

VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control) là hệ thống biến thiên pha phân phối khí và điều khiển độ nâng van bằng điện tử được phát triển bởi hãng xe ô tô Honda. Chức năng của VTEC là tối ưu hiệu suất động cơ và tăng cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Hệ thống VTEC cho phép động cơ chuyển đổi giữa hai biên dạng cam khác nhau theo từng chế độ tốc độ động cơ. Cụ thể, cấu tạo hệ thống VTEC về mặt cơ khí gồm trục cam có 3 vấu cam nạp trên 1 xi lanh động cơ.

Trong đó, vấu cam ở giữa sẽ chịu trách nhiệm khi vòng tua máy cao, hai vấu cam còn lại làm việc khi vòng tua máy thấp. Nhờ vậy mà ở vòng tua máy thấp, hành trình đóng mở xupáp sẽ được giảm đi. Còn với vòng tua máy cao, hành trình đóng mở sẽ tăng lên.

Từ VTEC đến i-VTEC

i-VTEC là hệ thống được phát triển dựa trện sự kết hợp hệ thống VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control) và hệ thống VTC (Variable Overlap Timing Control).

Trong đó VTC là hệ thống điều khiển biến thiên van theo thời gian. VTC giúp thay đổi góc lệch của cam nạp và cam xả trên cùng một xi lanh nhằm thay đổi góc trùng điệp của xupáp nạp và xupáp xả.

Với việc kết hợp VTEC và VTC, hệ thống i-VTEC có khả năng điều khiển liên tục thời điểm đóng/mở của cam nạp trên toàn dải tốc độ phù hợp với tình trạng vận hành của động cơ. Từ đó giúp nâng cao hiệu suất động cơ.

>> Xem thêm: Tìm hiểu công nghệ an toàn Honda Sensing