Van điện tử đầu tiên trên thế giới mở ra chân trời mới cho động cơ đốt trong

Công ty Camcon Automotive đến từ Anh quốc mới đây đã chế tạo thành công hệ thống van động cơ điện tử hoàn toàn đầu tiên trên thế giới với tên gọi Intelligent Valve Actuation (IVA). Hệ thống van này tách biệt hoàn toàn khỏi trục khuỷu cho phép kiểm soát chu trình đốt trong một cách triệt để. Ngoài chức năng chính là cải thiện hiệu suất động cơ và cải tiến lượng khí thải thoát ra, hệ thống van điện tử này mở ra những khả năng phát triển mới cho khối động cơ đốt trong, ví dụ như khiến động cơ 4 thì có khả năng gia tốc nhảy vọt như động cơ 2 thì trong một khoảng thời gian ngắn ngủi.

Video giới thiệu về van điện tử IVA của Camcon

Trước van điện tử của Camcon, thế giới bốn bánh đang phát triển huy hoàng với van biến thiên Variable Valve Timing (VVT) mấy thập kỷ nay. Ví dụ như trên Toyota là VVT-i, Suzuki là VVT và Honda là i-VTEC. Van biến thiên này tối ưu hóa tốc độ nạp – xả nhiên liệu theo từng thời điểm đóng mở van khác nhau tùy thuộc vào hoàn cảnh hoạt động của động cơ. Kết quả là xe sẽ đạt được công suất, mô-men xoắn tối ưu trên từng dải tua máy đồng thời tăng cường khả năng tiết kiệm nhiên liệu từ đó giảm thiểu lượng khí thải thoát ra.

Điều làm hệ thống van điện tử IVA của Camcon khác biệt và độc đáo chính là nó cho phép sự kiểm soát hoàn toàn và chính xác đối với van nạp và van xả tại bất cứ thời điểm dù động cơ đang có tua máy là bao nhiêu. Lý do chính bởi hệ thống này là hoàn toàn hoạt động bằng điện tử, không hề gắn liền với trục khuỷu.

Không hề có băng dẫn động cốt cam hay lò xo xu-páp, mỗi van trong hệ thống van điện tử IVA đều có một trục cam thu nhỏ phối hợp với hệ thống phân phối khí không lò xo desmodromic đóng hoặc mở van một cách chính xác. Thay vì điều khiển hoạt động này bằng trục khuỷu, mỗi trục cam của van điện tử sẽ được điều khiển bằng một mô-tơ điện.

Những mô-tơ điện này có thể xoay theo 2 chiều khác nhau với sự chính xác tuyệt đối và mỗi một hành động của van điện tử chúng có thể xoay tròn để đạt đổ mở 100% cho van hoặc dừng giữa chừng rồi quay trở lại vị trí đóng. Chi tiết hoạt động của hệ thống này quý độc giá có thể tham khảo qua video phía bên trên.

Để tối ưu hóa khả năng kiểm soát giúp hệ thống IVA biết được chính xác vị trí của trục khuỷu, Camcon lắp đặt thêm một cảm biến độ quay. Thực tế, cả hệ thống van điện tử này hoạt động theo một vòng kín thời gian thực do vậy hoạt động đóng mở của van được kiểm soát một cách hoạt hảo dù tua máy của động cơ có thế nào đi chăng nữa.

Lý giải cụ thể hơn, COO của Camcon – ông Mark Gostick - cho biết: “Điều đó có nghĩa là hệ thống van điện tử IVA của chúng tôi có thể khiến cho khối động cơ đạt được công suất tối ưu nhất ở bất cứ vòng tua nào mà không hề phải lo lắng về sự xung đột. Bạn có thể thay đổi thời điểm đóng mở van, quãng thờì gian đóng mở thậm chí là mức độ đóng mở của van, hoặc là vừa đóng vừa mở cùng lúc. Bạn có đạt được 100% lượng ga từ chế độ ngắt dừng đóng im chỉ trong một vòng tua, và đó chính là điểm độc đáo của van điện tử IVA”.

Với những ích lợi đó, van điện tử IVA cho phép các hãng xe ô tô tạo ra một khối động cơ có mức tối ưu hóa vượt trội so với van biến thiên VVT truyền thống – cho ra mô-men xoắn cao hơn ở vòng tua thấp và thêm mã lực ở vòng tua cao, ngoài ra còn giảm thiểu lượng khí thải thoát ra ngoài. Bản thân Camcon cũng chế tạo một vài động cơ thử nghiệm và lắp vào một mẫu ô tô để phô diễn khả năng của van điện tử IVA.

Camcon tin rằng với những ưu điểm đó, trong tương lai hệ thống van điện tử IVA sẽ được ứng dụng trong nền công nghiệp ô tô đặc biệt là mảng xe hybrid, đồng thời ông Gostick cũng khẳng định động cơ chạy xăng còn lâu mới đến ngày tàn.

Công chúng đều cho rằng thời đại của những động cơ đốt trong đã dần đi đến điểm cuối, chuẩn bị chuyển sang hướng xe điện. Tuy nhiên, nếu nhìn nhận chi tiết hơn, chúng ta có thể thấy rõ ràng các hãng xe giờ đây hiện đang nhắm đến phát triển xe hybrid trước và những mẫu xe hybrid này vẫn trang bị kèm động cơ đốt trong mạnh mẽ.

Lý giải về lợi thế của van điện tử IVA đối với xe hybrid, ông Gostick chia sẻ: “Những xe plug-in hybrid thường được trang bị hệ thống điện tử thông minh quyết định khi nào thì xe chỉ sử dụng mô-tơ điện, khi nào thì chỉ sử dụng động cơ. Vấn đề ở đây chính là khi xe ngắt mô-tơ điện và chuyển sang động cơ, nó sẽ ngốn khá nhiều năng lượng của ắc quy, và rồi sau đó khi động cơ chạy xe sẽ đồng thời sạc lại ắc quy, hệ quả là ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành tổng thể”.

“Nhưng nếu động cơ có thể điều khiển hoàn toàn các van trợ động như hệ thống van điện tử IVA, năng lượng cần để khởi động lại động cơ sẽ được giảm thiểu rất nhiều. Và tất nhiên với việc giảm thiểu năng lượng, van điện tử IVA chắc chắn có thể gia tăng phạm vi hoạt động của xe lên.” ông Gostick nói thêm.

Bên cạnh đó, Camcon cũng cho biết với hệ thống van điện tử IVA này, họ có thể biến khối động cơ 4 thì thành 2 thì trong một khoảng thời gian ngắn ngủi giúp xe có khả năng bứt tốc mạnh mẽ dù chỉ trong khoảnh khắc.

Được biết, hiện Camcon đang hợp tác cùng Jaguar Land Rover. Tuy chưa bật mí về việc liệu thời điểm hệ thống van điện tử IVA của Camcon sẽ được đưa vào các mẫu xe thương mại nhưng công ty này cũng chia sẻ rằng cơ hội phát triển lớn nhất của họ là nằm ở khu vực Châu Á.