Động cơ hoạt động bằng cách đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí, hỗn hợp này nở ra và tạo ra áp suất. Nếu đưa vào nhiều không khí hơn, áp suất lên piston sẽ tăng lên, dẫn đến công suất ra lớn hơn. Quá trình này được gọi là sạc xi lanh. Tuy nhiên, ở động cơ hút khí tự nhiên (không có turbo), có một giới hạn về mức độ nạp của xi lanh dưới áp suất khí quyển. Nhiều phương pháp khác nhau đã được phát triển để cải thiện hiệu quả nạp xi lanh. Tại sao sạc xi lanh giảm? Ở động cơ 4 thì, hỗn hợp nhiên liệu-không khí đi vào qua van nạp trong kỳ nạp. Van nạp mở ra để cho không khí đi vào xi lanh và đóng lại khi kết thúc hành trình. Tuy nhiên, vì động cơ hoàn thành một chu kỳ chỉ trong một phần nghìn giây nên thời gian để van nạp mở là rất ngắn, đặc biệt là ở tốc độ RPM cao. Khi động cơ chạy ở tốc độ cao, không có đủ thời gian để nạp đầy không khí vào xi lanh, dẫn đến giảm áp suất lên piston trong quá trình đốt cháy. Điều này, đến lượt nó, làm giảm sức mạnh và hiệu quả.
Ngoài ra, ở độ cao lớn hơn, áp suất khí quyển giảm, làm giảm mật độ không khí. Điều này có nghĩa là có ít oxy hơn trên một đơn vị thể tích, dẫn đến quá trình đốt cháy không hoàn toàn và sản lượng điện thấp hơn. Do Bộ điều khiển động cơ (ECU) điều chỉnh phun nhiên liệu dựa trên lượng khí nạp để duy trì tỷ lệ nhiên liệu-không khí chính xác, mật độ không khí giảm dẫn đến lượng phun nhiên liệu thấp hơn, đồng thời giảm công suất. Do những thách thức này, các nhà sản xuất đã phát triển nhiều công nghệ nạp xi lanh khác nhau để cải thiện hiệu suất động cơ. Hệ thống sạc xi lanh Một kỹ thuật phổ biến được sử dụng trong hầu hết các động cơ là chồng van, trong đó van nạp mở nhẹ trước khi hành trình xả kết thúc. Điều này cho phép nhiều không khí đi vào xi lanh hơn. Tuy nhiên, thời gian chồng chéo rất ngắn nên hạn chế hiệu quả. Để cải thiện luồng không khí, các nhà sản xuất đã giới thiệu van nạp kép, dẫn đến động cơ 12 van (đối với động cơ 4 xi-lanh). Trong khi hiệu suất tăng lên, sự hiện diện của chỉ một van xả đã tạo ra áp suất ngược, hạn chế luồng không khí một chút. Để giải quyết vấn đề này, động cơ đã được nâng cấp lên thiết kế 16 van (2 van nạp và 2 van xả trên mỗi xi-lanh). Mặc dù hiệu suất được cải thiện này nhưng ở tốc độ RPM cao, việc đổ đầy xi lanh vẫn chưa tối ưu.
Van thời gian biến thiên (VVT) Để giải quyết vấn đề nạp khí có tốc độ RPM cao, các nhà sản xuất đã giới thiệu : Thời gian trục cam biến đổi (VCT). Trong hệ thống này, thời điểm trục cam được điều chỉnh linh hoạt bằng áp suất dầu, cho phép van nạp mở sớm hơn và mở lâu hơn. Điều này cải thiện lượng không khí nạp vào, tăng khả năng đổ đầy xi lanh ở tốc độ RPM cao. Hệ thống này được điều khiển bởi hệ thống điện tử và được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất: Toyota – VVTI (Điều khiển van biến thiên thông minh)
Honda – VTEC (Điều khiển điện tử định thời van biến thiên và nâng hạ) Mitsubishi – MIVEC (Điều khiển điện tử định thời van cải tiến của Mitsubishi) Sự khác biệt giữa VTEC và VVTI VVTI (Toyota) điều chỉnh thời điểm trục cam, thay đổi thời điểm đóng mở van. VTEC (Honda) thay đổi cả thời gian và độ nâng van, nghĩa là nó cũng có thể điều chỉnh mức độ mở van. Lợi ích của việc điều chỉnh thời gian van biến thiên Bằng cách tối ưu hóa chỉ đổ đầy xi lanh khi cần thiết, các hệ thống này: ✔ Cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu ✔ Tăng công suất đầu ra ✔ Nâng cao hiệu suất động cơ tổng thể Bất chấp những tiến bộ này, vẫn chưa có nhà sản xuất nào có thể đạt được áp suất khí quyển bên trong xi lanh trong hành trình nạp ở động cơ hút khí tự nhiên. Để cải thiện hơn nữa khả năng nạp xi lanh, các hệ thống cảm ứng cưỡng bức như bộ tăng áp, bộ tăng áp và oxit nitơ (NOS) được sử dụng. Các hệ thống này được phân loại là hệ thống cảm ứng không khí cưỡng bức.
Bình luận