c. Hệ thống buồng đốt kiểu Spray – Guide
4.1.1 Động cơ EcoBoost của Ford
Tình hình phát triển của động cơ EcoBoost
Hình 4.1: Động cơ EcoBoost I3 1.0L Ford.[12]
EcoBoost là thế hệ động cơ mới với cơng nghệ phun xăng trực tiếp và tăng áp tìch hợp do Ford sản xuất. Thế hệ động cơ này vốn là kết quả hợp tác giữa Ford và FEV Engineering (một tập đồn chuyên nghiên cứu, phát triển và chế tạo động cơ đốt trong). Động cơ EcoBoost đƣợc tích hợp nhiều cơng nghệ tân tiến so với các thiết kế động cơ truyền thống nhằm cải thiện hiệu suất vận hành và cả lƣợng nhiên liệu tiêu thụ.[4]
Cụ thể, mục tiêu mà Ford hƣớng tới chính là tạo ra một hệ động cơ mới, cĩ khả năng cung cấp cơng suất và mơmen xoắn ngang bằng với những loại động cơ hút khì tự nhiên cĩ kìch thƣớc và dung tích lớn hơn, và mức tiêu hao nhiên liệu hiệu quả hơn. Một số giai đoạn nổi bật của Ecoboost trên các dịng xe Ford:
Năm 2009: Ford ra mắt động cơ EcoBoost 3.5L V6 đầu tiên tại thị trƣờng Bắc Mỹ
và bắt đầu trang bị động cơ này trên những mẫu xe cỡ lớn.
Năm 2010: Các động cơ EcoBoost I4 2.0L và 1.6L cũng lần lƣợt ra đời và bắt đầu
83
Hình 4.2. Ford Fiesta 2020.[12]
Năm 2012: Ford phát triển thành cơng
động cơ EcoBoost I3 1.0L tại trung tâm kỹ thuật Dunton của Ford ở Anh quốc. Động này đƣợc áp dụng đầu tiên vào mẫu xe Focus phiên bản Facelift 2012 và gần đây nhất là trên chiếc Fiesta 2013 dành cho thị trƣờng châu Âu. [4]
Động cơ Ecoboost
Các kỹ sƣ của Ford đã đƣa cả 03 cơng nghệ chính vào động cơ EcoBoost nhằm giảm mức tiêu hao nhiên liệu và mang lại sức mạnh vƣợt trội: phun nhiên liệu trực tiếp, trục cam biến thiên và turbo tăng áp. Bộ điều khiển trung tâm đảm bảo cho động
cơ vận hành êm ái.
Hệ thống phun nhiên liệu cao áp sẽ phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt với lƣợng nhiên liệu đƣợc tính tốn chính xác theo nhu cầu của động cơ vào mỗi thời điểm thích hợp, đồng thời hệ thống cũng giúp làm mát khì nạp cho phép tỷ lệ nén cao hơn. So với động cơ phun nhiên liệu gián tiếp, cơng nghệ này giúp tăng đáng kể hiệu suất sử dụng nhiên liệu trong khi cơng suất động cơ ở mức cao.
EcoBoost kiểm sốt chính xác thời điểm đĩng mở của xupap nạp và xupap xả phù hợp với tốc độ và cƣờng độ hoạt động của động cơ. Do đĩ, quá trình tiết kiệm nhiên liệu cải thiện, giảm khí thải, tăng cơng suất của động cơ. [4]
Thiết kế gọn - nhẹ của EcoBoost giúp tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu, trong khi số lƣợng xy-lanh ít, giảm ma sát và bớt tiêu hao nhiên liệu. Nhờ turbo tăng áp và cơng nghệ phun nhiên liệu trực tiếp, EcoBoost cĩ khả năng đạt cơng suất mạnh mẽ tƣơng đƣơng với các động cơ lớn khác.
Turbo tăng áp tận dụng lƣợng khí thải của động cơ để tăng thêm dịng khì nạp vào buồng đốt với áp lực lớn. Cơng suất tăng thêm, đồng thời xupap biến thiên giúp triệt tiêu hiện tƣợng “trễ turbo” ở vịng tua thấp.
Giá trị Ecoboost
84
những động cơ nhỏ nhất và nhẹ nhất so với các động cơ khác cùng dung tìch, thời điểm đĩ. Cũng là đặc điểm giúp Ford giảm thiểu chi phí, thời gian sản xuất bên cạnh đĩ cũng giảm mức tiêu hao nhiên liệu bởi khối lƣợng động cơ giảm xuống đáng kể.
Lốc máy đƣợc làm hồn tồn bằng hợp kim và đƣợc đúc ở áp suất cực thấp. Điều này, khơng chỉ giúp các chi tiết trong động cơ cĩ độ chính xác cao hơn mà cịn khiến quá trình làm nĩng diễn ra nhanh hơn, giúp giảm hao phí nhiên liệu so với lốc động cơ nhơm truyền thống.[4]
Ma sát bên trong động cơ giảm thiểu tối đa nhờ các cấu tạo đặc biệt bên trong xy- lanh nhƣ vỏ piston đƣợc tráng một lớp vật liệu đặc biệt cĩ hệ số ma sát rất thấp ít tiếng ồn hơn cũng nhƣ hạn chế tối đa rung lắc trong động cơ. Xéc–măng đƣợc lắp khơng bắt chặt trong rãnh nên cĩ thể tự xoay để giảm thiểu lực ma sát bên trong xy- lanh tối đa.
Thế hệ động cơ EcoBoost đƣợc trang bị cơng nghệ phun xăng trực tiếp đặc biệt với kim phun đƣợc đặt trực tiếp vào chính giữa phần đầu của xy-lanh, làm tăng khả năng hịa trộn giữa khơng khì và xăng, giúp q trính cháy nhiên liệu diễn ra hiệu quả hơn.
Những động cơ EcoBoost đƣợc trang bị hệ thống Turbo tăng áp gọn nhẹ cĩ khả năng hoạt động ở vịng tua rất cao lên đến 248000v/p [4]. Kết hợp với cơng nghệ điều khiển van biến thiên theo thời gian, động cơ EcoBoost cĩ thể đạt đƣợc cơng suất và mơ-men xoắn cực đại ở vịng tua thấp, điều này giúp giảm thiểu độ trễ và đáp ứng tối đa cho quá trính tăng tốc của xe. Tất cả các động cơ EcoBoost thế hệ mới đều đƣợc trang bị hệ thống van biến thiên theo thời gian Ti – VCT với 02 trạng thái độc lập. Hệ thống này sử dụng trục cam kép DOHC với 01 trục dẫn động các van nạp và 01 dẫn động các van xả. Trong quá trình vận hành, ECU sẽ điều khiển hệ thống van dựa trên tác động vào dịng dầu áp suất cao nhằm làm xoay trục cam một gĩc nhỏ hơn so với vị trì ban đầu, từ đĩ thay đổi thời điểm đĩng/mở của các van nạp/van xả. Hai trục cam này đƣợc điều khiển một cách độc lập với nhau nhằm tối ƣu hĩa thời điểm đĩng/mở của các van xả cũng nhƣ van nạp. Điều này, sẽ giúp động cơ giảm thiểu lƣợng tiêu thụ nhiên liệu và khí thải độc hại mà vẫn khơng ảnh hƣởng đến hiệu suất của động cơ.
85
Hình 4.4. Cơ cấu trục cam biến thiên.[12]
Hệ thống ống xả đƣợc làm mát bằng dung dịch với cổ gĩp đƣợc đúc liền khối với đỉnh xy- lanh, giúp to khí xả luơn luơn hạ thấp ngay cả khi động cơ chạy ở vận tốc cao. Thiết kế mới khơng chỉ giúp động cơ chạy đƣợc ở dải tốc độ rộng hơn với tỉ lệ A/F tối ƣu mà cịn gĩp phần giảm trọng lƣợng, giảm tiêu hao nhiên liệu và động cơ vận hành êm ái hơn.
Động cơ EcoBoost đƣợc trang bị hệ thống tản nhiệt kép với 2 cảm biến đo to
giúp cho động cơ khởi động nhanh hơn, giảm ma sát bên trong động cơ cũng nhƣ tiêu hao nhiên liệu và thải CO2 ít hơn khi động cơ hoạt động ở điều kiện to mơi trƣờng xuống thấp. Bên cạnh đĩ, EcoBoost cịn cĩ những chi tiết đặc biệt nhƣ trục cam đƣợc vận hành bởi xích cam nhúng hồn tồn trong dầu bơi trơn. Thiết kế này tạo ra ít tiếng ồn, giảm thiểu mức ma sát và gĩp phần tiết kiệm nhiên liệu hơn.