Động cơ van biến thiên và bài toán giữa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu

Video: Đánh giá xe tay ga Yamaha NMAX 155 mới.

Trong bối cảnh yêu cầu về hiệu suất và tiết kiệm ngày càng cao, động cơ không còn có thể vận hành theo một cấu hình cố định. Công nghệ van biến thiên vì thế trở thành lời giải giúp tối ưu động cơ dung tích nhỏ mà không phải đánh đổi giữa sức mạnh và hiệu quả.

Bài toán tối ưu trong thiết kế động cơ dung tích nhỏ

Trong lịch sử phát triển của động cơ đốt trong, mối quan hệ giữa sức mạnh và mức tiêu thụ nhiên liệu luôn tồn tại như một nghịch lý. Để tạo ra nhiều công suất hơn, động cơ buộc phải đốt nhiều nhiên liệu hơn; ngược lại, khi ưu tiên tiết kiệm, hiệu suất thường bị giới hạn. Đây là bài toán quen thuộc với các nhà sản xuất, đặc biệt trong phân khúc động cơ dung tích nhỏ - nơi yêu cầu về chi phí vận hành, độ bền và khả năng thích ứng với nhiều điều kiện sử dụng càng trở nên khắt khe.

Động cơ van biến thiên - bài toán giữa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

Vấn đề cốt lõi của bài toán này nằm ở cơ chế nạp - xả của động cơ. Về mặt kỹ thuật, động cơ cần thời điểm mở van khác nhau ở dải vòng tua thấp so với khi vận hành ở vòng tua cao. Ở tốc độ thấp, ưu tiên là mô-men xoắn và khả năng phản hồi mượt; trong khi ở tốc độ cao, động cơ cần lưu lượng khí nạp lớn hơn để duy trì công suất.

Tuy nhiên, với cấu trúc truyền thống, thời điểm đóng mở van gần như cố định trong suốt quá trình vận hành. Điều này khiến động cơ chỉ thực sự hoạt động tối ưu ở một dải vòng tua nhất định, và phải chấp nhận đánh đổi ở những điều kiện còn lại. Nói cách khác, động cơ luôn bị “đóng khung” trong một trạng thái thiết kế sẵn, thay vì có khả năng thích ứng linh hoạt với từng tình huống sử dụng.

Thay vì giữ nguyên một cấu hình cơ học, hệ thống van có thể điều chỉnh thời điểm và biên độ mở theo điều kiện vận hành thực tế của động cơ.

Sự xuất hiện của công nghệ van biến thiên đã thay đổi cách tiếp cận này. Thay vì giữ nguyên một cấu hình cơ học, hệ thống van có thể điều chỉnh thời điểm và biên độ mở theo điều kiện vận hành thực tế của động cơ. Nhờ đó, quá trình nạp - xả được tối ưu liên tục, phù hợp với từng dải vòng tua và tải trọng.

Về bản chất, động cơ không còn phải lựa chọn giữa hai cực “mạnh” hoặc “tiết kiệm”, mà chuyển sang trạng thái tự thích ứng. Khi cần sức kéo, hệ thống ưu tiên cấu hình hiệu suất; khi vận hành ổn định, cấu hình tiết kiệm được kích hoạt. Đây chính là cách công nghệ van biến thiên giải quyết trực tiếp bài toán đánh đổi vốn tồn tại suốt nhiều thập kỷ trong ngành công nghiệp động cơ.

Ứng dụng thực tế trên Yamaha NMAX 155

Tại Việt Nam, công nghệ van biến thiên đã bắt đầu xuất hiện trên một số mẫu xe tay ga thế hệ mới, trong đó Yamaha NMAX 155 là một đại diện tiêu biểu cho xu hướng này. Mẫu xe được trang bị động cơ Blue Core 155cc tích hợp hệ thống VVA (Variable Valve Actuation), cho phép động cơ tự động chuyển đổi cấu hình van theo dải vòng tua.

Tại Việt Nam, công nghệ van biến thiên đã bắt đầu xuất hiện trên một số mẫu xe tay ga thế hệ mới, trong đó Yamaha NMAX 155 là một đại diện tiêu biểu cho xu hướng này.

Trên thực tế sử dụng, sự khác biệt không nằm ở những con số kỹ thuật, mà thể hiện rõ qua cảm giác vận hành. Ở tốc độ thấp, xe phản hồi đều ga, mượt và dễ kiểm soát, còn khi tăng tốc hoặc duy trì tốc độ cao, động cơ vẫn giữ được độ ổn định và không bị hụt lực, cho thấy sự chuyển đổi cấu hình van diễn ra gần như liền mạch. Điểm đáng chú ý là toàn bộ quá trình điều chỉnh này hoàn toàn tự động, diễn ra theo điều kiện vận hành tại từng thời điểm. Người lái không cần can thiệp, nhưng vẫn cảm nhận được sự khác biệt giữa các trạng thái vận hành - từ êm ái, tiết kiệm đến ổn định ở tốc độ cao.

Việc công nghệ van biến thiên xuất hiện trên xe tay ga cũng phản ánh một xu hướng rõ rệt: các giải pháp kỹ thuật từng chỉ phổ biến trên ôtô hoặc môtô phân khối lớn đang dần được phổ cập xuống những phân khúc gần gũi hơn với người dùng đại chúng. Thay vì chỉ tập trung vào tăng công suất, nhà sản xuất hướng đến việc làm cho động cơ thông minh hơn, thích ứng hơn với điều kiện sử dụng thực tế.

Bên cạnh động cơ, NMAX 155 còn được trang bị hộp số vô cấp điện tử YECVT, cho phép người lái điều chỉnh hiệu suất thông qua hai chế độ vận hành.

Bên cạnh động cơ, NMAX 155 còn được trang bị hộp số vô cấp điện tử YECVT, cho phép người lái điều chỉnh hiệu suất thông qua hai chế độ vận hành. Đây là một bước phát triển đáng chú ý so với hộp số CVT truyền thống, khi người dùng có thể chủ động lựa chọn thiên hướng vận hành phù hợp với từng tình huống.

Không chỉ dừng lại ở động cơ, NMAX 155 còn được phát triển theo định hướng một mẫu tay ga thiên về trải nghiệm vận hành tổng thể. Thiết kế mang phong cách maxi-scooter với phần thân xe lớn, tư thế ngồi thoải mái và sàn để chân rộng, giúp người lái duy trì trạng thái thư giãn ngay cả khi vận hành trong thời gian dài. Các đường nét thiết kế thiên về tính khí động học, đồng thời tạo cảm giác chắc chắn và đầm xe khi di chuyển ở tốc độ cao.

Không chỉ dừng lại ở động cơ, NMAX 155 còn được phát triển theo định hướng một mẫu tay ga thiên về trải nghiệm vận hành tổng thể.

Hệ thống phanh ABS hai kênh giúp kiểm soát lực phanh độc lập cho cả bánh trước và bánh sau, hạn chế hiện tượng khóa bánh khi phanh gấp - một yếu tố đặc biệt quan trọng trong điều kiện vận hành trơn trượt hoặc mật độ giao thông cao. Bên cạnh đó, hệ thống kiểm soát lực kéo (Traction Control System - TCS) đóng vai trò như một lớp an toàn chủ động, giúp phát hiện và điều chỉnh tình trạng trượt bánh khi tăng ga đột ngột.

Khóa thông minh Smart Key tích hợp chức năng định vị xe trong bãi đỗ và khóa cổ chống trộm, giúp quản lý xe tiện lợi. Màn hình hiển thị kỹ thuật số cung cấp đầy đủ thông tin vận hành như tốc độ, mức tiêu thụ nhiên liệu, tình trạng hệ thống và các cảnh báo an toàn. Khi kết hợp với nền tảng kết nối Y-Connect, người dùng có thể theo dõi lịch sử vận hành, mức tiêu hao nhiên liệu, nhắc nhở bảo dưỡng và thậm chí là trạng thái pin của xe thông qua điện thoại thông minh.

Thảo Nguyễn