VVT (Variable valve timing) là hệ thống điều khiển van biến thiên được phát triển bởi hãng ô tô Toyota. Hệ thống này giúp điều chỉnh thời điểm đóng/mở của các van nạp sao cho phù hợp với tình trạng vận hành của động cơ. Nhờ đó mà hiệu suất động cơ được cải thiện đáng kể, xe tiết kiệm nhiên liệu hơn đồng thời giảm thiểu được lượng khí thải độc hại ra môi trường.

VVT-i (Variable valve timing – Intelligent) là hệ thống điều khiển van biến thiên thông minh, phiên bản nâng cấp và thay thế cho VVT. Hệ thống VVT-i được điều khiển bằng điện tử, giúp thay đổi thời điểm đóng/mở các van nạp bằng cách điều chỉnh mối quan hệ truyền động trục cam (dây đai hoặc xích) với trục cam nạp.

VVT-i dùng áp suất thuỷ lực để chỉnh vị trí trục cam, từ đó làm thay đổi thời điểm phối khí, giúp thời điểm đóng van xả và mở van nạp trùng khớp với nhau.

VVT-i có ý nghĩa gì?

Với động cơ đốt trong, dòng khí nạp vào và xả ra từ buồng đốt được điều khiển bởi các van xupáp. Thời điểm đóng/mở các van này ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của quá trình đốt cháy và sinh công. Tuy nhiên, thời điểm đóng/mở và độ mở van lại giống nhau ở tất cả các tốc độ và điều kiện vận hành của động cơ. Nó không thể linh hoạt thay đổi theo từng tình huống. Điều này gây ra lãng phí rất lớn.

Mục đích của công nghệ VVT hay VVT-i chính là để khắc phục hạn chế trên. Công nghệ VVT-i giúp điều chỉnh vô cấp hoạt động của hệ thống van nạp. Từ đó thời điểm mở và độ mở van có thể biến thiên theo tình trạng vận hành thực tế của động cơ. Nhờ vậy mà công suất động cơ đạt được mức tối ưu hơn, nhiên liệu tiết kiệm hơn, lượng khí xả ra môi trường cũng giảm thiểu.

Cấu tạo hệ thống VVT-i

Hệ thống VVT-i gồm:

Bộ xử lý trung tâm ECU

Bơm dầu và đường dẫn dầu

Bộ điều khiển phối khí

Hệ thống cảm biến: cảm biến vị trí cam VVT, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát…

Hệ thống chấp hành của VVT-i gồm:

Bộ điều khiển VVT-i xoay trục cam nạp

Áp suất dầu tạo lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i

Van điều khiển đường đi của dầu

Ngoài ra, hệ thống VVT-i còn thường được kết hợp đồng bộ với bướm ga điện tử, kim phun nhiên liệu 12 lỗ, bộ chia điện cùng các bugi loại Iridium.

Nguyên lý hoạt động của VVT-i

Hệ thống cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến lưu lượng khí nạp sẽ truyền dữ liệu về cho bộ xử lý trung tâm ECU. Từ các dữ liệu này, ECU sẽ tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động. Trong khi đó, cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ truyền dữ liệu để ECU hiệu chỉnh. Còn cảm biến vị trí cam VVT và cảm biến vị trí trục khuỷu truyền dữ liệu để ECU nắm được tình trạng phối khí thực tế diễn ra.

Trên cơ sở hiệu chỉnh và thực tế, ECU tính toán đưa ra lệnh phối khí tối ưu nhất. Quá trình tính toán của ECU chỉ diễn ra trong vài phần nghìn giây. Theo lệch của ECU, các van điện của hệ thống thuỷ lực sẽ được đóng hoặc mở.

Bộ điều khiển VVT-i được dẫn động bởi xích cam và có cánh gạt lắp cố định trên trục cam nạp. Áp suất dầu được gửi từ phía làm sớm hoặc phía làm muộn trục cam khiến các cánh gạt xoay. Từ đó giúp đóng/mở hệ thống xupáp nạp vào đúng thời điểm phù hợp.