Cùng tìm hiểu về các thông số động cơ Bi-Turbo Diesel 2.0L i4 TDCi – Trục cam kép, có làm mát khí nạp (DOHC, with Intercooler).
Có thể bạn quan tâm:
Ford Ranger Stormtrak 2024 Mới, Cao Hơn Ford Ranger Wildtrak Nhưng Xứng Đáng!
Động cơ Bi-Turbo Diesel 2.0L i4
Theo ông Peter Fleet – Phó chủ tịch Ford khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, việc lấy lại động cơ diesel 2.0L từ Ford Transit tại thị trường Châu Âu, kết hợp với hộp số tự động 10 cấp, đã mang lại một sức cạnh tranh mới là một sự lựa chọn đúng đắn để đem lại hiệu quả, sức mạnh mới và đặc biệt là sức cạnh tranh cực lớn.
Riêng tại thị trường Việt Nam, với dòng động cơ dưới 2.000cc này, sẽ được hưởng thuế Tiêu thụ đặc biệt chỉ 40%, thay vì 50% và 90% cho dòng động cơ 2.2L và 3.2L trước đây. (Theo khoản 2 điều 2, luật sửa đổi, bổ sung một số điều của luật thuế thuế giá trị gia tăng, thuế tiêu thụ đặc biệt và luật quản lý thuế số 106/2016/QH13)
Thế hệ động cơ diesel 2.0L mới của Ford được sử dụng các vật liệu tiên tiến cải thiện sức bền vật liệu và có cấu trúc rất tinh tế, nhỏ gọn, nhẹ, mạnh mẽ và hiệu quả, động cơ được trang bị công nghệ tiên tiến, phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển bằng hệ thống điện tử; cổ hút gió được tích hợp đúc liền khối với đầu xy-lanh và đai cam truyền động được nhúng trong dầu, nâng cấp các piston, tối ưu hóa tua-bin tăng áp, đã thử nghiệm động cơ này trên những cung đường khắc nghiệt nhất trước khi đến tay người dùng.
Động cơ diesel 2.0L tăng áp kép (bi-turbo) của Ford tận dụng cơ chế hoạt động của 2 turbo để tăng độ nhạy, giảm hiện tượng trễ của tăng áp (turbo lag) và tối ưu nhiên liệu. Công dụng mà sự khác biệt về số lượng tăng áp này mang lại là việc momen xoắn cực đại đạt 500 Nm từ vòng tua máy thấp khoảng 1.750 vòng/phút, công suất tối đa đạt 210 mã lực tại 3.000 vòng/phút.
Việc vận hành còn được hỗ trợ bởi hộp số tự động 10 cấp, giúp thu hẹp độ trễ giữa các cấp số khiến việc vận hành trên các cung đường dốc, trơn trượt hay các con đèo dài đều trở nên mượt mà hơn.
Cách thức hoạt động của động cơ 2.0L Bi-Turbo
- Ở tốc độ động cơ khoảng 1.500 vòng/phút: Chỉ có tăng áp nhỏ hoạt động.
- Ở tốc độ động cơ trong khoảng 1.500 – 2500 vòng/phút: Cả hai tăng áp nhỏ và lớn cùng hoạt động.
- Ở tốc độ động cơ trên 3.000 vòng/phút: Chỉ có tăng áp lớn hoạt động.
Và theo các kỹ sư của Ford, việc trang bị tăng áp kép trên động cơ diesel I4 2.0L mới này không những mang lại hiệu quả cao hơn động cơ Duratorq I5 3.2L (197 mã lực, 470Nm) mà còn mang tới sức mạnh mới khi giúp tăng momen xoắn ở tốc độ thấp hay đạt công suất lớn khi ở tốc độ cao.
Giảm độ trễ khi tăng áp
Về lý thuyết, động cơ tăng áp chấm nhỏ sẽ bị trễ tăng áp nhiều hơn động cơ tăng áp chấm lớn. Tuy nhiên, trên thế hệ động cơ Ford ứng dụng 2 công nghệ nổi bật giúp giảm độ trễ.
- Đầu tiên là công nghệ tăng áp kép tuần tự với 1 turbo lớn và 1 turbo nhỏ. Trong đó, turbo nhỏ sẽ bắt đầu hoạt động ở dải tua máy thấp hơn so với những loại turbo đơn. Còn turbo lớn sẽ hoạt động ở dải tua cao đem lại công suất lớn hơn ở dải tua cao. Thế nên động cơ tăng áp kép vừa có công suất mạnh hơn và trễ tăng áp ít hơn so với động cơ tăng áp đơn.
- Cánh quạt của bộ tăng áp trên Ford sử dụng động cơ Bi-Turbo làm tự vật liệu Inconel có khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt. Tứ đó có thể làm cánh quạt nhỏ hơn, nhẹ hơn và giúp cải thiện độ nhạy của bộ tăng áp.
Công nghệ TDCi
Công nghệ TDCi của Ford khắc phục khắc phục những nhược điểm cơ bản của động cơ diesel. TDCi là động cơ tăng áp có tính năng êm ái như xăng, nhưng cùng lúc đó lại mang đầy sức mạnh và tính kinh tế của một động cơ Diesel thực thụ. Trong đó có một số ưu điểm là: Nâng cao khả năng vận hành, kinh tế, và khá êm ái.
Trục cam kép (DOHC)
DOHC là viết tắt của cụm từ tiếng Anh Double Overhead Camshaft. Dịch sang tiếng Việt có nghĩa là trục cam kép, một loại động cơ đốt trong xe ô tô.
DOHC có hai trục khuỷu và hai trục cam nằm phía trên khối xi lanh. Trong đó, trục cam (camshaft) là một thành phần quan trọng trong động cơ. Nó điều khiển việc mở và đóng của van xả và van nạp trên xi lanh.
Trục cam kép có chức năng tăng hiệu suất của động cơ, tối đa hóa công suất của động cơ mà không làm tăng thể tích tổng thể.
Cấu tạo của động cơ DOHC
DOHC được cấu thành từ hai bộ phận chính, gồm: cánh tay thủy lực và hai trục cam. Ngoài ra còn một số bộ phận khác như bugi, xi lanh, van,…
Cánh tay thủy lực (cánh tay rocker)
Là một phần quan trọng của cơ cấu truyền động hệ thống van. Cánh tay tiếp điểm được sử dụng để truyền động từ trục cam đến van để mở và đóng chúng.
Hai trục cam
Trong DOHC có hai trục cam (camshaft) được đặt ở phía trên đầu xi lanh. Mỗi trục cam điều khiển một nhóm van tương ứng (van hút và van xả) cho một bộ xi lanh. Trục cam có nhiệm vụ mở các van để khí vào và khí thải ra khỏi động cơ. Trục cam sử dụng các thùy quay, được gọi là cam, đẩy các van để mở chúng.
Nguyên lý hoạt động của động cơ DOHC
Nguyên lý hoạt động của DOHC liên quan chủ yếu đến việc quản lý hoạt động mở và đóng của các van trong động cơ để kiểm soát luồng không khí và nhiên liệu vào và ra khỏi xi lanh.
Trục Cam
Động cơ DOHC có hai trục cam riêng biệt, mỗi trục cam điều khiển một nhóm van (van hút và van xả) cho một bộ xi lanh. Trục cam chứa các vấu cam (lobe) có hình dáng đặc biệt. Khi trục cam quay, các vấu cam tiếp xúc với cơ cấu truyền động. Mỗi vấu cam được thiết kế để tạo ra một lực đẩy hoặc kéo tại các điểm cụ thể trong vòng quay của trục cam.
Van hút và van xả
Van hút hút hỗn hợp khí nhiên liệu và không khí vào buồng đốt, van xả mở ra để đẩy khí thải ra ngoài.
Mở/ đóng van
Khi vấu cam (lobe) tiếp xúc với cơ cấu truyền động, van tương ứng (van hút hoặc van xả) sẽ mở hoặc đóng. Việc mở và đóng van xảy ra theo lịch trình và thời gian được xác định bởi hình dáng của vấu cam và cơ cấu truyền động.
Như vậy, động cơ DOHC hoạt động bằng cách sử dụng các trục cam riêng biệt để điều khiển van trong các xi lanh. Các vấu cam (lobe) được thiết kế đặc biệt để đạt được lịch trình mở và đóng van tốt nhất cho hiệu suất và hiệu quả của động cơ.
Ưu điểm của DOHC
Động cơ DOHC có nhiều ưu điểm so với các loại động cơ khác như: Hiệu suất cao hơn, giảm khí thải, đáp ứng nhiều động cơ mới.
Hiệu suất cao hơn
DOHC cho phép kiểm soát chính xác thời gian mở và đóng của van. Điều này giúp tối ưu hóa luồng không khí và nhiên liệu vào và ra khỏi xi lanh, cung cấp hiệu suất tốt hơn và tăng cường công suất động cơ.
Đáp ứng với nhiều động cơ, công nghệ mới
Động cơ DOHC có khả năng đáp ứng và tương thích với nhiều công nghệ mới trong ngành công nghiệp ô tô và động cơ. Có thể kể đến như van biến thiên, hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp,…
Giảm khí thải tốt hơn
DOHC cho phép động cơ làm việc với hiệu suất thải khí tốt hơn. Điều này giúp giảm khí thải và tuân thủ các quy định về khí thải.
Nhược điểm của DOHC
Mặc dù động cơ trục cam kép DOHC có nhiều ưu điểm, nhưng nó vẫn còn một số hạn chế nhỏ.
Thiết kế phức tạp
Thiết kế phức tạp của DOHC gồm hai trục cam riêng biệt để điều khiển van hút và van xả cho mỗi xi lanh. Do đó cấu trúc của nó phức tạp hơn so với các loại động cơ khác như SOHC hay OHV.
Nặng hơn
DOHC thường có cấu trúc phức tạp hơn, bao gồm nhiều bộ phận hơn, dẫn đến trọng lượng tổng thể của động cơ tăng lên. Điều này có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng và hiệu suất của xe, đặc biệt đối với các ứng dụng yêu cầu trọng lượng nhẹ.
Chi phí cao hơn
Cấu trúc DOHC phức tạp hơn so với SOHC (Single Overhead Camshaft) hoặc cấu trúc OHV (Overhead Valve). Do đó, việc sản xuất và lắp đặt DOHC tốn chi phí hơn.
Làm mát khí nạp (with Intercooler)
Intercooler là một thiết bị cơ học được sử dụng để làm mát không khí nạp vào ở những động cơ được trang bị hệ thống nạp cưỡng bức (có thể là tăng áp turbocharger hoặc siêu nạp – supercharger). Nhiệm vụ của bộ làm mát khí nạp intercooler là làm giảm nhiệt độ của dòng khí sau khi nó được nén bởi turbocharger hoặc supercharger và trước khi được đưa vào động cơ.
Cách Intercooler hoạt động
Động cơ tăng áp hoạt động bằng cách nén không khí, tăng mật độ không khí trước khi nó đến các xi lanh của động cơ. Bằng cách ép thêm không khí vào mỗi xi-lanh, động cơ có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu tương ứng hơn, tạo ra nhiều năng lượng hơn trong mỗi lần sinh công.
Quá trình nén này sẽ sản sinh rất nhiều nhiệt, và làm tăng nhiệt độ của không khí nạp vào động cơ. Khi không khí nóng hơn, nó cũng trở nên ít “đậm đặc” hơn vì vậy nó làm giảm lượng oxy có sẵn trong mỗi xilanh và làm ảnh hưởng đến hiệu suất.
Intercooler làm việc để chống lại nhược điểm này, nó làm mát khí nén để cung cấp cho động cơ nhiều oxy hơn và cải thiện quá trình đốt cháy trong mỗi xi lanh. Ngoài ra, bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của không khí, nó cũng làm tăng độ ổn định của động cơ bởi sự đảm bảo tỷ lệ không khí với nhiên liệu trong mỗi xi lanh được duy trì ở mức an toàn.
Nguồn:
Dân trí.(2024). Tìm hiểu sức mạnh của động cơ 2.0L bi-turbo trên Ford Everest mới. [online] dantri.com.vn. Có tại: https://dantri.com.vn/o-to-xe-may/tim-hieu-suc-manh-cua-dong-co-20l-bi-turbo-tren-ford-everest-moi-20180915122029889.htm [Truy cập ngày 27/06/2024]
Hondaotomydinh.(2024). Động cơ DOHC là gì? Tìm hiểu sự khác biệt giữa SOHC và DOHC. [online] hondaotomydinh.vn. Có tại: https://hondaotomydinh.vn/tin-xe/thuat-ngu/dohc-la-gi-so-sanh-voi-sohc/ [Truy cập ngày 27/06/2024]
Powerturbo.(2024). TÌM HIỂU VỀ BỘ PHẬN LÀM MÁT KHÍ NẠP INTERCOOLER. [online] powerturbo.vn. Có tại: https://powerturbo.vn/tim-hieu-ve-bo-phan-lam-mat-khi-nap-intercooler.html [Truy cập ngày 27/06/2024]
