Trong tất cả các loại động cơ đốt trong, trục khuỷu được liên kết với trục cam qua dây đai răng, xích hoặc bánh răng. Khi trục khuỷu quay, trục cam quay theo và lần lượt đóng mở xupap nạp và xả.
Trong nền công nghiệp ô tô, trục cam là một bộ phận không thể thiếu trong mỗi động cơ đốt trong, do đó, để tối ưu hoạt động của các van nạp và van xả, các hãng xe lần lượt cho ra mắt công nghệ trục cam biến thiên (variable camshaft) giúp tăng giảm thời gian đóng mở van tùy theo tình trạng làm việc của động cơ (van mở lớn khi xe tăng tốc hoặc leo dốc và mở vừa phải khi trên đường bằng hoặc đổ dốc). Honda đi tiên phong với công nghệ VTEC, Toyota có VVT-i, BMW có VANOS, NISSAN có VVEL, Mitsubishi có MIVEC…
Tuy nhiên, ở công nghệ động cơ không sử dụng trục cam này, mỗi van nạp và van xả sẽ được tích hợp một bộ phận bơm thủy lực được điều khiển bằng điện tử. Hệ thống này cung cấp khả năng độc đáo để có thể kiểm soát độc lập các van nạp và xả. Đối với bất kì tải động cơ nào, thời gian nạp và xả có thể được lập trình độc lập. Hệ thống quyết định dựa trên điều kiện lái xe, sử dụng để tối đa hóa hiệu suất hoặc giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu và khí thải. Điều này cho phép một mức độ kiểm soát lớn hơn đối với động cơ mà lần lượt cung cấp các lợi ích hiệu suất đáng kể.
Ưu điểm động cơ không trục cam:
Hệ thống điều khiển động cơ sẽ chính xác bằng việc loại bỏ các chi tiết cơ khí, sẽ giúp tăng đáng kể hiểu suất của động cơ, qua đó tiết kiệm nhiên liệu hơn và ít ô nhiễm hơn
Công suất, mô men xoắn và mức tiêu hao nhiên liệu đều được cải thiện do động cơ sinh công chỉ để làm bánh xe chuyển động.
Lượng khí thải độc hại sẽ giảm vì bộ điều khiển trung tâm (ECU động cơ) sẽ điều khiển các xuap đóng mở chính xác. Mỗi xupap trong một xi lanh có thể đóng mở hoàn toàn độc lập, một điều không thể có trong loại động cơ sử dụng trục cam.
Nhược điểm động cơ không trục cam:
Chi phí đắt hơn động cơ sử dụng trục cam (thiết bị điện tử sẽ được bảo dưỡng, thay thế mắc hơn khi xảy ra hư hỏng)
Xupap điều khiển phải đóng mở thật chính xác, nếu máy tính điện tử gặp sự cố hoặc hệ thống điện có trục trặc, rất có thể động cơ sẽ cho ra lượng khí thải độc hại lớn hoặc tệ hơn nữa, nếu xupap đóng mở không đúng thời điểm sẽ phá vỡ đỉnh piston, hỏng động cơ.
Ứng dụng động cơ không trục cam trên các hãng ô tô:
Hãng xe Qoros của Trung Quốc mới đây đã hợp tác với hãng siêu xe nổi tiếng Koenigsegg để cho ra đời mẫu động cơ QamFree đầu tiên trên thế giới không dùng trục cam. Đây hứa hẹn sẽ là một bước tiến mới của sự phát triển động cơ đốt trong.
Khối động cơ QamFree hút khí tự nhiên dung tích 1.6L có thể sản sinh công suất lên đến 230 mã lực và mô men xoắn 320Nm. Thông số này tương đương với một mẫu xe sử dụng trục cam, dung tích 2.0L tăng áp.
Hiện tại hãng xe đến từ Trung Quốc, Qoros vẫn chưa công bố về thời điểm bán ra, tuy nhiên hãng cũng cam kết chắc chắn sẽ thương mại hóa mẫu động cơ này trong thời gian tới.
Động cơ Freevalve mới của hãng xe thể thao Thuỵ Điển Koenigsegg hoàn toàn không dùng trục cam có kích thước gọn nhẹ, hiệu suất cao và cung cấp khả năng vận hành linh hoạt.
