Hệ thống Valvetronic của BMW có nguyên lý hoạt động tương tự như VVTi của Toyota, VTEC của Honda. Và những công nghệ này đều ứng dụng cho hệ thống nạp-xả khí nhằm tối ưu hiệu suất của động cơ. Hãy cùng xem Valvetronic làm gì để cải thiện tính năng vận hành của xe.
Hệ thống Valvetronic được sản xuất tại Hams Hall, một nhà máy của BMW gần Coventry, Anh. Valvetronic lần đầu xuất hiện trên mẫu xe BMW 316ti năm 2001 và hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các mẫu BMW 3-series.
Động cơ ứng dụng công nghệ Valvetronic không sử dụng đai hoặc bánh răng chuyển động trục cam, do toàn bộ hệ thống Valvetronic được chế tạo trước dưới dạng module độc lập, có cả bộ vi xử lý riêng được tích hợp bên trong và sau đó được lắp lên thân động cơ, kết nối với hệ thống máy tính quản lý có bộ xử lý 40-megahertz, 32-bit trên xe.
Valvetronic là hệ thống tự động điều chỉnh hoà khí của động cơ thông qua cơ cấu phun xăng đa điểm và độ mở xu-páp biến thiên. Sự khác biệt giữa Valvetronic và các công nghệ phun xăng đa điểm khác là Valvetronic không sử dụng bướm ga cơ khí để điều khiển lượng hoà khí cho động cơ mà dùng chính cơ cấu xu-páp có độ mở biến thiên làm nhiệm vụ đó.
Hệ thống phun xăng thông thường dùng bướm ga để điều chỉnh lượng gió (hoặc hoà khí, tuỳ theo phun trực tiếp hay gián tiếp) do đó bướm ga càng đóng hẹp thì lượng gió (hoà khí) vào càng ít; tuy nhiên lúc này piston vẫn tiếp tục hút khí qua bướm ga đã đóng gần kín, gây ra hiệu ứng chân không tác động tiêu cực đến quá trình tịnh tiến của piston dẫn đến tổn hao năng lượng, động cơ vận hành càng chậm thì tổn hao càng lớn.
Với công nghệ Valvetronic tổn hao này đã được giảm thiểu tới mức thấp nhất, do piston dịch chuyển tự do không còn bị tác động từ hiệu ứng chân không. Trong hệ thống Valvetronic vẫn có trục cam xu-páp truyền thống, nhưng song song với trục cam xu-páp hút còn có một trục trung gian với nhiều tay đòn và bánh răng trung gian được kết nối với một mô-tơ điện tốc độ chậm.
Khi người lái nhấn hoặc buông chân ga, động tác này được chuyển sang tín hiệu điện. Tín hiệu điện được máy tính gửi ngay đến mô-tơ; tuỳ theo việc tăng hay giảm tốc mà mô-tơ sẽ dịch chuyển để thay độ mở của xu-páp. Khi ga thấp mô-tơ sẽ tác động tới xu-páp qua cơ cấu tay đòn và bánh răng để độ mở xu-páp nhỏ, lượng hoà khí vào trong xi-lanh ít.
Ngược lại, khi ga cao mô tơ sẽ điều khiển độ mở xu-páp lớn để lượng hoà khí vào xi-lanh nhiều hơn.
Do lượng hòa khí vào buồng đốt động cơ luôn được điều chỉnh tùy theo yêu cầu về công suất và mô-men xoắn nên Valvetronic có khả năng tiết kiệm nhiên liệu 10% so với các động cơ có cùng dung tích xi-lanh, động cơ êm và phản ứng nhanh hơn khi tăng/giảm tốc; giảm lượng khí thải độc hại do hòa khí được đốt cháy triệt để.
Valvetronic đặc biệt hiệu quả với các động cơ có vòng tua thấp nhưng không phát huy được tác dụng khi số vòng tua cao hơn 6000 vòng/phút, do ở tốc độ cao cần phải có lò xo xu-páp cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt. Nhưng lò xo cứng lại gây tổn hao năng lượng, chính vì vậy các mẫu xe có tính năng vận hành cao như BMW M-series không cần Valvetronic.
Hệ thống Valvetronic được sản xuất tại Hams Hall, một nhà máy của BMW gần Coventry, Anh. Valvetronic lần đầu xuất hiện trên mẫu xe BMW 316ti năm 2001 và hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các mẫu BMW 3-series.
Động cơ ứng dụng công nghệ Valvetronic không sử dụng đai hoặc bánh răng chuyển động trục cam, do toàn bộ hệ thống Valvetronic được chế tạo trước dưới dạng module độc lập, có cả bộ vi xử lý riêng được tích hợp bên trong và sau đó được lắp lên thân động cơ, kết nối với hệ thống máy tính quản lý có bộ xử lý 40-megahertz, 32-bit trên xe.
Valvetronic là hệ thống tự động điều chỉnh hoà khí của động cơ thông qua cơ cấu phun xăng đa điểm và độ mở xu-páp biến thiên. Sự khác biệt giữa Valvetronic và các công nghệ phun xăng đa điểm khác là Valvetronic không sử dụng bướm ga cơ khí để điều khiển lượng hoà khí cho động cơ mà dùng chính cơ cấu xu-páp có độ mở biến thiên làm nhiệm vụ đó.
Hệ thống phun xăng thông thường dùng bướm ga để điều chỉnh lượng gió (hoặc hoà khí, tuỳ theo phun trực tiếp hay gián tiếp) do đó bướm ga càng đóng hẹp thì lượng gió (hoà khí) vào càng ít; tuy nhiên lúc này piston vẫn tiếp tục hút khí qua bướm ga đã đóng gần kín, gây ra hiệu ứng chân không tác động tiêu cực đến quá trình tịnh tiến của piston dẫn đến tổn hao năng lượng, động cơ vận hành càng chậm thì tổn hao càng lớn.
Với công nghệ Valvetronic tổn hao này đã được giảm thiểu tới mức thấp nhất, do piston dịch chuyển tự do không còn bị tác động từ hiệu ứng chân không. Trong hệ thống Valvetronic vẫn có trục cam xu-páp truyền thống, nhưng song song với trục cam xu-páp hút còn có một trục trung gian với nhiều tay đòn và bánh răng trung gian được kết nối với một mô-tơ điện tốc độ chậm.
Khi người lái nhấn hoặc buông chân ga, động tác này được chuyển sang tín hiệu điện. Tín hiệu điện được máy tính gửi ngay đến mô-tơ; tuỳ theo việc tăng hay giảm tốc mà mô-tơ sẽ dịch chuyển để thay độ mở của xu-páp. Khi ga thấp mô-tơ sẽ tác động tới xu-páp qua cơ cấu tay đòn và bánh răng để độ mở xu-páp nhỏ, lượng hoà khí vào trong xi-lanh ít.
Ngược lại, khi ga cao mô tơ sẽ điều khiển độ mở xu-páp lớn để lượng hoà khí vào xi-lanh nhiều hơn.
Do lượng hòa khí vào buồng đốt động cơ luôn được điều chỉnh tùy theo yêu cầu về công suất và mô-men xoắn nên Valvetronic có khả năng tiết kiệm nhiên liệu 10% so với các động cơ có cùng dung tích xi-lanh, động cơ êm và phản ứng nhanh hơn khi tăng/giảm tốc; giảm lượng khí thải độc hại do hòa khí được đốt cháy triệt để.
Valvetronic đặc biệt hiệu quả với các động cơ có vòng tua thấp nhưng không phát huy được tác dụng khi số vòng tua cao hơn 6000 vòng/phút, do ở tốc độ cao cần phải có lò xo xu-páp cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt. Nhưng lò xo cứng lại gây tổn hao năng lượng, chính vì vậy các mẫu xe có tính năng vận hành cao như BMW M-series không cần Valvetronic.
