Ducati: Van biến thiên - không có gì phức tạp!
Từ khi Ducati bắt đầu trang bị van biến thiên trên động cơ các mẫu xe thể thao của mình, thì nó trở thành chủ đề bàn tán so sánh công nghệ của các hãng xe. Nhưng công nghệ vốn trên xe hơi này không có gì quá phức tạp tới mức được “thần thánh” hoá đến khó hiểu và phải giải thích lê thê. Vậy van biến thiên hoạt động ra sao và động cơ trang bị van biến thiên có ưu việt gì so với những dòng động cơ không được trang bị van biến thiên?
Ducati Multistrada 1200S 2015 – mẫu xe được trang bị động cơ có van biến thiên DVT
Trước hết “van biến thiên” không phải là một chi tiết hay hệ thống điện tử nào cả. Tương tự như các hệ thống tăng áp, van biến thiên được hỗ trợ bởi các thiết bị điều khiển điện tử. Khi mà các mẫu siêu môtô hàng đầu hiện nay của Ducati, KTM, BMW Motorrad, Kawasaki… ngày càng được chăm chút về hiệu suất, tính an toàn và mở rộng khả năng vận hành, thì các thiết bị điện tử ngày càng được sử dụng nhiều.
Van biến thiên là một công nghệ cho phép điều chỉnh linh hoạt thời điểm đóng mở của các van nạp xả. Nó cơ bản là một hệ thống cơ khí được hỗ trợ bởi điện tử, các cơ cấu điện tử và thuỷ lực.
Cam của Ducati
Bánh răng đai cam trên động cơ Ducati
Vô-lăng của hệ thống van biến thiên Testastretta DVT
Bí mật của hệ thống này chính là một vô-lăng “vô cấp” gắn trên đĩa cam nối với trục cam. Vô-lăng này có vai trò thay đổi vị trí tương đối giữa bánh răng đĩa cam dẫn động từ trục khuỷu và trục cam. Trên các động cơ không có van biến thiên, trục khuỷu dẫn động qua xích cam hoặc đai cam (Ducati sử dụng dẫn động đai), làm quay bánh răng cam gắn cứng với trục cam. Như vậy, hệ thống van biến thiên cho phép tuỳ chỉnh thời điểm đóng mở các xu-páp linh hoạt, còn động cơ không có van biến thiên thì thời điểm đó được giữ cố định theo thiết kế của nhà sản xuất. Vậy tại sao phải thay đổi thời điểm đóng mở các van nạp xả?
Diavel 2015 – mẫu xe của Ducati được trang bị DVT
Câu trả lời là để động cơ có khả năng vận hành theo ý muốn ở cả dải tua máy thấp và cao. Ở dải tua máy thấp, thường cần động cơ giàu mô-men xoắn và vận hành mượt mà (mà dân chơi không muốn hiện tượng “hỗn ga” xảy ra). Nhờ van biến thiên, khoảng thời gian chồng chéo giữa thời điểm van nạp mở sớm và van xả đóng muộn có thể thay đổi (overlap). Ở tua máy thấp, overlap được đặt ở mức thấp cho động cơ cấp đủ công suất cũng như lực kéo. Ở tua máy cao, khoảng thời gian này được kéo dài, tức là cửa xả mở lâu hơn, cửa nạp mở sớm hơn để bơm nhiều nhiên liệu hơn, giúp quá trình quét sạch – nạp đầy tối ưu. Động cơ “ăn” nhiều hơn, sản sinh nhiều công suất ở tua máy cao hơn.
Biểu đồ công suất và mô-men xoắn của động cơ Ducati trên Multistrada đời 2013 (chưa có van biến thiên) và 2015 (có van biến thiên)
Các hệ thống điện tử nhận thông tin vận hành của động cơ, tốc độ xe và tay ga để tính toán điều khiển hoạt động của vô-lăng trên trục cam. Các cơ cấu thuỷ lực, điện tử được sử dụng để đáp ứng lệnh điều chỉnh của hệ thống điện tử chính xác và kịp thời.
Nguyên lý hoạt động của van biến thiên trên động cơ của Ducati
Hãy nhìn lại rằng, công nghệ này vốn được các hãng xe hơi phát triển từ lâu. Hiện các mẫu ôtô hầu hết được trang bị công nghệ này với nhiều tên gọi khác nhau như: AVCS, AVLS của Subaru; CVTCS của Nissan – Infiniti; MIVEC của Mitsubishi; VANOS của BMW, VarioCam của Porsche, i-VTEC của Honda, VVT-I của Toyota, Lexus hay VVT của GM và VTVT của Hyundai, Kia…
