Công nghệ VTEC là gì & nguyên lý hoạt động | Thảo Luận - 2banh.vn

Thảo luận trong 'Xe phân khối lớn' bắt đầu bởi VT.Biker, 29 Tháng năm 2014.


  1. Biker cấp 3

    Thảo Luận Công nghệ VTEC là gì & nguyên lý hoạt động

    Thảo luận trong 'Xe phân khối lớn' bắt đầu bởi VT.Biker, 29 Tháng năm 2014.

    Công nghệ VTEC là gì & nguyên lý hoạt động

    Trước khi đặt tay vào phím viết bài, tớ muốn bà con PKL biết rằng tớ chưa từng mua, có, được tặng hay tệ hơn là chưa từng cưỡi trên cái xe PKL nào quá 5 phút, vì vậy các hiểu biết về xe PKL của tớ là con số không.
    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong
    Tuy nhiên do có duyên, nên hay được ngồi cùng hội nhậu với anh em PKL nên tớ thấy vấn đề rất nổi cộm là anh em hay lồng bàn về 4 cái chữ VTEC cực kỳ hăng say. Nào gió, nào bướm, nào van, nào thụt… nghe bùng nhùng cái lỗ tai.

    Vốn là người thích tìm hiểu kỹ thuật, công nghệ nên tớ mò ngay lên PKL để xem VTEC nó là cái giống gì mà bà con nói nhiều thế, thậm chí giá 1 cái xe cũng chênh nhau vài chục tháng lương còm của tớ cũng chỉ vì mấy chữ VTEC.

    Đáng tiếc là tìm mãi không thấy bài nào giải thích cặn kẽ được cho kẻ ngoại đạo này, đành nhờ anh Gúc gồ và bắt đầu hiểu lơ tơ mơ, lại đồ đoán rằng trên PKL cũng còn nhiều người chưa rõ nên tớ làm topic này để giãi bày các vấn đề về cái anh VTEC theo góc nhìn lý thuyết… Và sau đây là 2 câu hỏi cần phải trả lời cặn kẽ:
    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong - 2
    1. Công nghệ VTEC nó là cái giống gì và nó ra đời để giải quyết vấn đề gì?
    2. Nó tiến hóa tới đâu rồi? VTEC 1, 2, 3 khác nhau ra sao?

    1. Công nghệ VTEC nó là cái giống gì và nó ra đời để giải quyết vấn đề gì
    VTEC là gì?
    Trước tiên dùng chiết tự:
    VTEC là thuật ngữ viết tắt của cụm từ Variable valve Timing and lift Electronic Control dịch ra tiếng Việt Nam nhà mình là: Hệ thống điều khiển van biến thiên điện tử

    Về nguyên tắc hoạt động:
    Như đã biết, 1 động cơ đốt trong 4 kỳ (thì) gồm có 2 van hút và xả. 2 van này được điều khiển bởi con đội đặt trên trục cam (có lúc gọi là bánh cam). Khi con đội quay thì sẽ đẩy van mở hay đóng theo thời điểm phù hợp với 4 quy trình Hút – Nén – Nổ – Xả của động cơ 4 kỳ. Trong hầu hết các động cơ thì độ mở của các van này là cố định (không biến thiên) trong mọi điều kiện tải, thời tiết, vòng tua máy, momen xoắn…

    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong - 3
    Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ

    Như cái hình bên trên, các bác có thể thấy 2 cái van (xú páp) được điều khiển đóng mở bởi 2 cái bánh méo méo (con đội) phía trên. Và ở động cơ thông thường thì 2 cái bánh méo này nó cố định dẫn đến van cũng mở 1 khoảng cố định.

    Vấn đề ở chỗ, khi thiết kế động cơ thì các cao thủ của Honda sẽ quyết định cái bánh méo này nó méo nhiều hay ít, to hay nhỏ để từ đó quyết định việc van sẽ mở rộng bao nhiêu. Rộng quá thì tốn nhiên liệu mà hẹp quá thì động cơ yếu. Từ đây vấn đề phát sinh

    Ở vòng tua tối ưu, van mở đủ lâu để hút và xả, nhưng ở vòng tua cao hơn, thậm chí là ở động cơ xe đua thì vòng tua rất cao thì van mở rẹt cái đã đóng lại rồi, dẫn đến vấn đề cực kỳ nan giải là thiết kế độ mở van để động cơ khỏe, hiệu suất tốt, tiết kiệm ở vòng tua máy thấp thì lúc chạy nhanh động cơ lại không đủ nhiên liệu vì van mở có tý đã đóng, hút không đủ hỗn hợp khí-xăng.

    Và đây chính là nguyên nhân mà VTEC đã ra đời.

    VTEC ra đời để giải quyết vấn đề gì?
    VTEC ra đời để giải quyết vấn đề: Làm sao ở các vòng tua máy khác nhau thì độ mở của van là khác nhau hòng cho động cơ hút đủ nhiên liệu. Hay nói cách khác, chạy chậm thì mở bé cho tiết kiệm xăng, chạy nhanh thì mở to ra tý chạy cho máu.

    Với nhu cầu cải tiến động cơ như trên, tháng 3/1984 Honda giao nhiệm vụ cho bộ phận thiết kế nghiên cứu và chế tạo động cơ có van biến thiên để làm sao động cơ đảm bảo được sức mạnh, hiệu suất và có số vòng tua máy cao. Chương trình Honda NCE (New Concept Engine) ra đời. Hệ thống này đã được Kenichis Nagahiro – Kỹ sư trưởng của Honda, Ikuo Kajitani cùng nhóm Honda NCE sáng tạo thành công và đưa ra thị trường những động cơ công nghệ mới đầu tiên vào năm 1985 trong các mẫu ô tô của Honda như Civic, Integra…

    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong - 4
    Người hùng của chúng ta… Kenichis Nagahiro.

    Rất tiếc là không có ảnh của bác Ikuo Kajitani
    Người được gọi là cha đẻ của Công nghệ VTEC

    Vậy VTEC hoạt động như thế nào?
    Khi có nhu cầu điều chỉnh biến thiên độ độ mở của van hút, xả, các kỹ sư của Honda dự định thay vì dùng con đội, trục cam để điều khiển van họ sẽ dùng nam châm điện. Nếu cần van mở to thì cho điện vào cuộn dây khỏe lên, nó sẽ đẩy cái van mở to ra. Ngược lại, cần van mở bé thì giảm dòng điện đi vào cuộn dây yếu đi, van sẽ mở bé và có động cơ đã được chế tạo theo công nghệ này, tuy nhiên chi phí quá đắt nên động cơ này chỉ được chế tạo trong phòng thí nghiệm.

    Để thay thế hệ thống nam châm điện đắt tiền, Honda chế tạo ra hệ thống động cơ có các con đội kích thước khác nhau. Ở vòng tua thấp, con đội nhỏ sẽ điều khiển van. Ở vòng tua cao, hệ thống điều khiển sẽ chốt trượt để con đội lớn hơn làm nhiệm vụ, lúc này van sẽ mở rộng hơn và công suất động cơ sẽ cao hơn.

    Ikuo Kajitani là người rất có niềm tin vào hệ thống động cơ 4 van đã sáng chế ra hệ thống động cơ 4 van và kết hợp với hệ thống con đội kép. Ở vòng tua máy thấp, chỉ có 1 van hút, 1 van xả hoạt động. Khi động cơ chạy ở vòng tua cao hệ thống sẽ điều khiển chốt trượt để cho tiếp 2 van còn lại hoạt động, nâng gấp 2 lần độ mở của cửa hút/xả xy lanh. Hệ thống này cũng được gọi là Twincam.

    Notes: Khi 2 van còn lại hoạt động, công suất động cơ sẽ cao vọt, chu trình đốt & xả khí tăng cao và tiếng nổ động cơ sẽ dữ dội hơn khi chỉ hoạt động với 2 van, anh em PKL hay nói đó là “Mở VTEC”.

    Với các cải tiến trên, hệ thống động cơ của Honda đã có bước tiến rất xa về công nghệ và có ưu thế áp đảo các đối thủ cạnh tranh trong thời điểm đó nhưng họ vẫn thấy chưa thỏa mãn và tất nhiên, VTEC vẫn chưa ra đời.

    Quay về thuật ngữ Variable valve Timing and lift Electronic Control:
    Variable: Biến thiên
    Valve: Van
    Timing: Thời điểm
    Lift: Khoảng nâng
    Electronic: Điện tử
    Control: Điều khiển

    Việc điều khiển thời điểm mở van, khoảng nâng của van trước đây hoàn toàn dựa trên nguyên tắc cơ khí và phụ thuộc vào việc động cơ đang ở vòng tua bao nhiêu. Kết quả nghiên cứu của chương trình NCE về việc điều chỉnh các thông số đóng/mở van đã tạo tiền đề để Honda đưa ra 1 cơ chế làm việc tối ưu cho động cơ. Sau nhiều nỗ lực, sáng tạo, Honda thay thế việc điều khiển van cơ khí bằng việc cho ra đời hệ thống điều khiển van điện tử mà trái tim của nó được gọi là ECU (Electronic Control Unit) hay anh em hay gọi là Chip VTEC.
    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong - 5
    Năm 1989 Honda cho ra mắt mẫu xe JDM-spec Integra với động cơ sử dụng hệ thống điều khiển van biến thiên điện tử (VTEC) làm Thế giới ngỡ ngàng vì hiệu suất cao, sự nhỏ gọn và sức mạnh của động cơ.

    Từ nghiên cứu này của Honda, các hãng chế tạo xe hơi, động cơ cũng lần lượt cho ra mắt công nghệ riêng của mình dựa trên nguyên tắc điều khiển van biến thiên. Toyota có VVT (Variable Valve Timing), Misubishi có MIVEC, Porsche có VarioCam plus, BMW có VANOS (Variable nockenwellen steuerung), Subaru có Dual AVCS, Nissan có VVL (Variable Valve Lift and Timing).

    Sau này, VTEC được cải tiến và tích hợp thêm nhiều tính năng khác để trở thành i-VTEC, AVTEC, VTEC-E, 3STAGE VTEC..

    Tóm lại: VTEC là hệ thống điều khiển điện tử để động cơ chạy chậm thì mở van bé cho tiết kiệm, động cơ chạy nhanh thì mở van to hơn, lâu hơn cho công suất cao hơn.

    2. VTEC hiện tiến hóa tới đâu rồi?
    Trên 4 bánh như các bác đã biết, công nghệ VTEC ra mắt lần đầu năm 1989 tính đến nay đã có tuổi thọ trên 20 năm. Cùng thời gian, công nghệ VTEC cũng tiến hóa rất khủng khiếp, từ VTEC đời đầu đến giờ có hàng loạt tên phiên bản mới như i-VTEC (Được dùng trên động cơ 4 bánh của Honda ngày nay), chữ i là viết tắt của Intelligent với hệ thống điều khiển điện tử… vãi lúa . Các bác quan tâm tới công nghệ này có thể tìm trên Internet có rất nhiều thông tin.

    Giờ chúng ta tập trung vào mấy cái thuật ngữ VTEC 1, 2, 3 mà anh em PKL đang quan tâm
    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong - 6
    VTEC1, 2, 3 mà anh em PKL thường gọi là có ý ám chỉ đến dòng xe có tên đầy đủ là: CB400 Super Four Hyper VTECx

    Ngược dòng lịch sử 1 chút về dòng xe này:

    Năm 1965 Honda cho ra mắt xe motor CB450 tại thị trường Mỹ và được đón chào nồng nhiệt với ưu thế là thiết kế 1 động cơ với 2 xy lanh hiệu suất cao. Tuy nhiên 1 thời gian ngắn sau, CB450 không được coi là sản phẩm dẫn đầu thị trường nữa do việc cạnh tranh từ Harley Davidson, BMW… Yếu thế ở thị trường Mỹ đã đặt ra thách thức cho Yoshiro Harada là người phụ trách dự án. Năm 1967 Yoshiro Harada có dịp thăm Mỹ, ông đã dành ra rất nhiều thời gian để tìm hiểu trị trường này và rút ra chân lý từ người Mỹ: Bigger was better – Lớn hơn là tốt hơn

    Sau chuyến đi này của Harada, vào tháng 2/1968 Honda thành lập nhóm thiết kế cho mẫu xe 750cc mới và tháng 10/1969 sản phẩm mới ra đời được đặt tên là CB750 FOUR với hàm ý chiếc xe có động cơ 4 xy lanh 750cc. Đây cũng là chiếc xe đầu tiên Honda sử dụng hệ thống phanh (thắng) đĩa do Lockhart phát triển và sản xuất thay cho hệ thống phanh trống trước đây.

    Cong nghe VTEC la gi nguyen ly hoat dong - 7
    CB750 FOUR năm 1969

    Các bác đọc từ trên xuống dưới có thể thấy ở Honda, từ khi có thách thức xuất hiện cho đến khi họ giải quyết được vấn đề thường chỉ cần 2 năm. Nể thật!
    Nguồn PKL

    Video xem nhiều

    Hào Quy Nhơn and fate123 like this.