Hệ thống VANOS chính là “trợ lý thông minh” của động cơ BMW, giúp tối ưu mô-men xoắn, giảm tiêu hao nhiên liệu, cắt giảm khí thải và đảm bảo động cơ vận hành mượt mà trong mọi điều kiện. Công nghệ nhỏ nhưng hiệu quả lớn, hãy cùng khám phá cách VANOS thay đổi trải nghiệm lái xe.
Hệ thống VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) là công nghệ điều khiển trục cam thông minh, đóng vai trò then chốt trong các dòng động cơ BMW hiện đại. Nhờ khả năng điều chỉnh linh hoạt thời điểm đóng/mở van, hệ thống giúp giảm khí thải, tiết kiệm nhiên liệu, tăng mô-men xoắn ở vòng tua thấp và đạt công suất tối đa ở vòng tua cao. VANOS cũng đảm bảo động cơ hoạt động ổn định ngay cả khi không tải và ở nhiệt độ thấp, mang lại hiệu suất tối ưu trong mọi điều kiện vận hành.
Variable Nockenwellen Steuerung (VANOS) là hệ thống điều khiển trục cam biến thiên do các kỹ sư BMW phát minh, nhằm tối ưu hoạt động của động cơ trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau. Về bản chất, VANOS là một hệ thống điều khiển phối van biến thiên, cho phép thay đổi vị trí trục cam so với trục khuỷu.
Sự điều chỉnh này giúp tối ưu các giai đoạn của cơ chế phân phối khí (GRM), từ đó cải thiện hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Hệ thống có thể điều chỉnh góc lệch của trục cam từ 6 độ sớm hơn đến 6 độ muộn hơn so với điểm chết trên (TDC), tạo sự linh hoạt cao trong quá trình phối khí của động cơ.
Hệ thống Vanos được đặt giữa trục cam và bánh răng dẫn động, với thiết kế khá đơn giản. Thành phần chính là các piston thủy lực, có nhiệm vụ điều chỉnh vị trí trục cam, từ đó thay đổi thời điểm đóng/mở van.
Các piston này được điều khiển bằng áp suất dầu động cơ, thông qua một van điện tử chuyên biệt, do ECU (bộ điều khiển điện tử) kiểm soát. ECU nhận dữ liệu từ cảm biến vị trí trục cam, xác định góc quay hiện tại, sau đó so sánh với giá trị mong muốn để điều chỉnh phù hợp.
Nhờ sự thay đổi linh hoạt trong vị trí trục cam, hệ thống có thể mở hoặc đóng van sớm hay muộn hơn một cách chính xác, giúp tối ưu hiệu suất hoạt động của động cơ trong từng điều kiện vận hành cụ thể.
BMW hiện đang sử dụng công nghệ Vanos thế hệ thứ tư trong các dòng động cơ của mình. Hệ thống này bắt đầu với Single Vanos, trong đó chỉ trục cam nạp được điều chỉnh, còn pha xả được điều khiển độc lập theo từng bước. Vị trí trục cam được điều chỉnh dựa trên dữ liệu từ cảm biến tốc độ động cơ và bàn đạp ga.
Ở tải nhẹ (vòng tua thấp), van nạp mở muộn giúp động cơ hoạt động mượt mà hơn. Ở vòng tua trung bình, van mở sớm nhằm tăng mô-men xoắn và cải thiện quá trình đốt cháy, từ đó giảm tiêu hao nhiên liệu và khí thải. Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, van mở muộn trở lại để tối ưu công suất. Ngoài ra, trong giai đoạn khởi động, hệ thống kích hoạt chế độ đặc biệt để rút ngắn thời gian làm nóng động cơ.
Sau này, Double Vanos được giới thiệu với khả năng điều khiển cả trục cam nạp và xả một cách liên tục và mượt mà hơn. Công nghệ này giúp tăng đáng kể mô-men xoắn và công suất trên toàn dải vòng tua, đồng thời cho phép một phần khí xả được đốt lại để giảm ô nhiễm.
Hiện tại, thế hệ thứ tư của Vanos là tiêu chuẩn trên mọi dòng xe BMW. Hệ thống sử dụng bánh răng Vanos cho cả hai trục cam và được tích hợp gọn trong đĩa xích định thời. Mặc dù thiết kế nhỏ gọn hơn, nguyên lý vận hành vẫn kế thừa từ Single Vanos, nhưng với hiệu suất và tính hiệu quả được tối ưu hơn nhiều.
Mặc dù sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội như: tăng mô-men xoắn ở vòng tua thấp, cải thiện độ ổn định khi không tải, tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường, hệ thống VANOS vẫn tồn tại một nhược điểm đáng lưu ý độ tin cậy chưa thực sự cao.
Dù mang lại nhiều lợi ích về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu, hệ thống VANOS vẫn tồn tại một số nhược điểm liên quan đến độ bền và tuổi thọ của các chi tiết bên trong:
- Hư hỏng vòng đệm piston dầu
Các vòng đệm có nhiệm vụ điều chỉnh vị trí trục cam. Tuy nhiên, chúng thường được làm bằng cao su loại vật liệu dễ bị lão hóa do nhiệt độ cao/thấp và ảnh hưởng từ tạp chất trong dầu máy. Theo thời gian, vòng đệm mất tính đàn hồi, nứt vỡ và không còn đảm bảo độ kín, làm suy giảm hiệu quả điều chỉnh cam.
- Mòn vòng bi và vòng đệm kim loại
Piston dầu trong hệ thống VANOS cũng chứa vòng bi và vòng đệm kim loại. Với thiết kế có giới hạn về độ bền, những chi tiết này dễ bị biến dạng theo thời gian. Dấu hiệu nhận biết là tiếng ồn kim loại khó chịu phát ra khi động cơ hoạt động cho thấy các chi tiết cần được kiểm tra hoặc thay thế.
- Mặt bích và piston bị mài mòn
Quá trình vận hành khắc nghiệt, nhiên liệu/dầu bôi trơn kém chất lượng hoặc quãng đường sử dụng lớn có thể gây ra vết xước, khía và biến dạng trên piston hoặc trục cam. Kết quả là động cơ mất công suất, giảm mô-men xoắn và hoạt động không ổn định ở chế độ không tải.
Nếu động cơ bắt đầu rung khi không tải, khả năng tăng tốc yếu trong suốt dải vòng tua, tiêu hao nhiên liệu tăng cao, hoặc xuất hiện tiếng lạch cạch bất thường, rất có thể hệ thống VANOS đang gặp sự cố và cần được kiểm tra khẩn cấp. Các vấn đề khác như khó khởi động, bugi đánh lửa không ổn định, hoặc va đập nhẹ trong động cơ cũng là những dấu hiệu cảnh báo rõ ràng về tình trạng hoạt động kém của hệ thống này.
Dù không được đánh giá cao về độ bền, nhưng công nghệ VANOS thành tựu kỹ thuật từ các kỹ sư BMW tại Bavaria vẫn đóng vai trò quan trọng. Nhờ vào khả năng điều chỉnh thời điểm đóng/mở van một cách linh hoạt, VANOS giúp tối ưu hiệu suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải và làm mượt đường cong mô-men xoắn, mang lại trải nghiệm vận hành ổn định hơn trong mọi điều kiện.
Nguồn: VATC
