Tìm hiểu tất cả công nghệ liên quan đến hệ thống VTEC

Có thể bạn đã không còn xa lạ gì với thuật ngữ VTEC hay i-VTEC trên xe của Honda nữa. Đằng sau những công nghệ mang tính cách mạng này là vô số những ý tưởng kỹ thuật thú vị. Tuy nhiên, bạn có chắc rằng mình có thể phân biệt được các công nghệ này với nhau không? Hãy cùng Otoman tìm hiểu một bức tranh tổng quát nhất về VTEC trong bài viết sau đây.

1. Công nghệ VTEC

VTEC (Variable Timing and lift Electronically Controlled) là một hệ thống điều khiển van biến thiên điện tử. Hệ thống này sử dụng hai cấu hình trục cam (camshaft profile) khác nhau. Một biên dạng dùng cho vòng tua máy thấp để giúp động cơ sản sinh đủ lượng momen và vận hành êm ái hơn. Biên dạng còn lại dùng cho vòng tua máy cao, giúp cho động cơ có độ mở van lớn hơn và thời gian mở van lâu hơn.

Hệ thống VTEC được cài đặt để kích hoạt khi vòng tua máy chạm một ngưỡng nhất định (khoảng 5,000 rpm) và khi được kích hoạt, nó giúp động cơ tăng công suất một cách đáng kể. Honda đưa vào sử dụng hệ thống này để tối ưu hóa hiệu suất động cơ, đồng thời giúp cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu.

Như chúng ta đã biết, trục cam quay với vận tốc chỉ bằng một nửa vận tốc quay của trục khuỷu. Do đó, góc trùng điệp (valve overlap) và thời điểm đóng mở van (valve timing) sẽ khác nhau tại từng dải vòng tua máy khác nhau.

Xe cơ bắp tạo ra âm thanh “phấn khích” ngay cả khi động cơ chạy không tải một phần là do thiết kế trục cam. Vì trục cam của xe cơ bắp được thiết kế để dùng riêng cho việc tạo công suất lớn tại vòng tua máy cao, nhà sản xuất buộc phải đánh đổi với việc động cơ vận hành êm ái tại vòng tua máy thấp.

2. Công nghệ VTEC-E

VTEC-E tương đối khác biệt so với công nghệ VTEC tiêu chuẩn. Lý do là bởi vì Honda không thiết kế VTEC-E cho việc tối ưu hóa công suất động cơ tại vòng tua máy cao. Thay vào đó, VTEC-E được dùng cho khả năng tiết kiệm nhiên liệu tại vòng tua máy thấp.

VTEC-E có thể làm được điều này bằng cách để động cơ vận hành với chỉ 12 xu páp thay vì toàn bộ 16 xu páp như bình thường (phần lớn các động cơ của Honda là động cơ 4 xi lanh với 4 xu páp cho mỗi xi lanh). Do đó, hệ thống VTEC-E không cho phép xu páp nạp thứ hai của mỗi xi lanh được vận hành.

Thiết kế của VTEC-E giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu một cách đáng kể, tuy nhiên lại không giúp động cơ sản sinh công suất cao như VTEC tiêu chuẩn. Công nghệ VTEC đặc biệt này là trang bị tiêu chuẩn trên nhiều dòng xe Honda cỡ nhỏ có xu hướng tiết kiệm nhiên liệu.

3. Công nghệ VTC

Trước khi đề cập đến i-VTEC, chúng ta cũng cần phải biết VTC là gì, từ đó hiểu rõ hơn về cách mà hệ thống này vận hành.

Hệ thống điều khiển van biến thiên (Variable Timing Control, VTC) cho phép bánh răng trục cam (camshaft gear) liên tục biến thiên trong quá trình động cơ hoạt động.

Bánh răng này biến thiên cho phép góc trùng điệp có thể được điều chỉnh tại các dải vòng tua máy khác nhau. Bằng cách điều chỉnh góc trùng điệp, hiệu suất và công suất động cơ được tăng lên rõ rệt.

Hệ thống này được Honda sử dụng với trục cam nạp (intake camshaft) nhưng lại không được trang bị cho trục cam thải (exhaust camshaft). Theo hãng, lý do là bởi vì lợi ích của việc thêm hệ thống VTC cho trục cam thải là không đáng kể.

4. Công nghệ i-VTEC

Hệ thống điều khiển van biến thiên điện tử thông minh (Intelligent Variable Timing and lift Electronically Controlled, i-VTEC) là hệ thống tích hợp hai công nghệ VTEC và VTC vào cùng làm một.

Rõ ràng, sự kết hợp giữa hai công nghệ tốt nhất sẽ giúp Honda tạo ra một động cơ có hiệu suất và công suất cực kỳ cao. Phần VTEC của hệ thống có hai cấu hình trục cam khác nhau, một dùng cho vòng tua máy thấp và một dùng cho vòng tua máy cao.

Trong khi đó, phần VTC của hệ thống cho phép thay đổi góc trùng điệp mọi lúc, giúp tăng hiệu suất và cải thiện đôi chút hiệu năng.

5. i-VTEC trên động cơ K20A2

Hệ thống VTEC của động cơ K20A2 được kích hoạt tại vòng tua máy khoảng 5,800 rpm, trong khi hệ thống VTC luôn được kích họat. Cả hai hệ thống khi kết hợp (cho ra i-VTEC) giúp động cơ sản sinh hơn 10 hp công suất so với phiên bản chỉ có VTEC. Động cơ này được sử dụng trong các mẫu xe Acura RSX Type S và TSX.

6. i-VTEC trên động cơ K20A3

Hệ thống i-VTEC của động cơ K20A3 khác hoàn toàn so với hệ thống của động cơ K20A2. Trên thực tế, động cơ K20A3 là sự kết hợp giữa hai công nghệ VTEC-E và VTC (do đó trên thực tế không nên gọi là i-VTEC).

Tại vòng tua máy thấp, chỉ một xu páp nạp hoạt động. Tuy nhiên khi vòng tua máy đạt mức 2,200 rpm, xu páp nạp thứ hai được phép hoạt động và cho phép động cơ vận hành với 16 xu páp như bình thường.

Tương tự như trong hệ thống i-VTEC của động cơ K20A2, phần VTC của K20A3 luôn hoạt động. Khối động cơ này được Honda trang bị trên các mẫu xe Acura RSX (DC5) bản tiêu chuẩn, Civic Si (thế hệ thứ 7), Accord (thế hệ thứ 7), CRV (thế hệ thứ 2) và chiếc Element.

7. Hệ thống VTEC giúp tăng công suất như thế nào?

Cách mà VTEC giúp động cơ tăng công suất có lẽ là hơi phức tạp. Như chúng ta đã biết, công suất động cơ được tính bằng tích của momen xoắn với vòng tua máy (công suất = momen x tốc độ động cơ). Mặt khác, thông thường để tăng momen, ta cần tăng lượng không khí và nhiên liệu đi vào động cơ.

Nếu các xu páp mở rộng hơn và lâu hơn, lượng khí được hút vào các xi lanh sẽ tăng lên. Bên cạnh đó, trục cam chỉ quay với vận tốc bằng một nửa trục khuỷu nên lượng khí nạp vào động cơ không thể được tối ưu hóa tại mọi dải vòng tua máy.

Với VTEC, việc có thêm nhiều vấu cam (camshaft lobe) sẽ cho phép động cơ tối ưu hóa độ nâng (lift) và thời gian mở xu páp tại nhiều dải vòng tua máy khác nhau.

Vì trục cam được tối ưu hóa cho cả hai dải vòng tua máy cao và thấp, nó giúp động cơ sản sinh nhiều momen hơn tại nhiều điều kiện vận hành. Với công thức trên, nhiều momen tại vòng tua máy cao cũng đồng nghĩa với việc động cơ sản sinh nhiều công suất hơn.

8. Tổng kết

Bài viết đã nhắc đến khá nhiều công nghệ liên quan đến VTEC. Tuy nhiên, cần luôn nhớ rằng i-VTEC là sự kết hợp giữa VTEC và VTC trong một khối động cơ.

Ngoài ra, dù cùng tên gọi i-VTEC nhưng khối động cơ K20A3 lại là sự kết hợp giữa VTEC-E và VTC (khác với K20A2). Do vậy, ứng dụng thực sự của hệ thống này là tập trung nhiều hơn vào việc tiết kiệm nhiên liệu.

Bạn nghĩ sao về hệ thống VTEC của Honda? Bạn có cho rằng công nghệ này của Honda vượt trội hơn so với các công nghệ tương tự trên thị trường? Hãy để lại suy nghĩ của mình ở phần bình luận bên dưới nhé.