Ít ai biết rằng, động cơ tăng áp đã có "tuổi đời" 110 năm kể từ khi thế hệ đầu tiên được công khai vào năm 1905 và sản phẩm đầu tiên được ứng dụng trong ngành công nghiệp xe hơi là mẫu Porshe 917/30 công suất 1100 mã lực. Trong bối cảnh chính phủ các nước đang siết chặt các tiêu chuẩn khí thải bên cạnh việc áp thuế môi trường gián tiếp khiến người tiêu dùng khó lòng tiếp cận các sản phẩm xe hơi như hiện nay thì việc các hãng xe tập trung chế tạo động cơ xăng tăng áp dung tích nhỏ là lẽ tất yếu.
Vì lẽ đó, cuộc đua động cơ xăng tăng áp dung tích nhỏ ban đầu nhen nhóm ở châu Âu và trào lưu này chỉ thực sự bùng nổ khi Ford giới thiệu động cơ 1.0L EcoBoost 3 xy-lanh, ngay cả hãng xe Hàn Quốc - Hyundai cũng không nằm ngoài xu hướng này khi cho ra đời động cơ Kappa 1.2L T-GDI. Duy chỉ có các hãng xe Nhật Bản gia nhập trào lưu này khá muộn.
Trong năm 2015, ba hãng xe lớn của Nhật Bản là Toyota, Honda và Nissan đã chính thức bước vào cuộc chơi động cơ tăng áp. Với Nissan, hãng xe này đã trang bị động cơ tăng áp trên mẫu crossover thời trang Juke. Thế hệ Civic thứ 10 ra mắt mới đây và các sản phẩm tiếp theo của Accord và CR-V sẽ được Honda áp dụng động cơ tăng áp. Toyota thì có cách tiếp cận khá "rụt rè" khi giới thiệu tới công chúng động cơ xăng tăng áp 1.2L áp dụng cho mẫu Auris hatchback tại quê nhà Nhật Bản (các phiên bản Auris khác vẫn dùng động cơ cũ).Trong khuôn khổ triển lãm xe lớn nhất châu Á Tokyo 2015, Toyota đã tổ chức cho báo giới thử nghiệm hai loại động cơ thế hệ mới của hãng là động cơ xăng tăng áp 1.2L và động cơ diesel tăng áp 2.8L. Với động cơ xăng tăng áp 1.2L, cảm nhận của Otofun News là khá tích cực.
Ưu điểm ở động cơ xăng tăng áp dung tích nhỏ chính ở kích thước nhỏ làm giảm trọng lượng xe, bộ tăng áp nhỏ gọn khiến buồng đốt nhận được nhiều khí nạp hơn và được chế tạo từ các vật liệu cao cấp để chịu được nhiệt độ cao nhưng tạo ra công suất và sức kéo lớn không hề thua kém các động cơ có dung tích lớn hơn nếu không muốn nói là vượt trội, thế hệ động cơ mới tiết kiệm nhiên liệu hơn, giảm phát lượng khí thải xả ra môi trường khiến người tiêu dùng dễ dàng tiếp cận với các dòng xe sử dụng động cơ này.
Động cơ 1.2L tăng áp được ứng dụng trên mẫu Auris hatchback tại thị trường Nhật Bản.
Về mặt kĩ thuật, động cơ tăng áp 1.2L hiệu suất nhiệt cao (8NR-FTS) được trang bị hệ thống điều khiên van biến thiên theo thời gian VVT (VVT đang được cung cấp trên Corolla Altis, Vios và Innova tại thị trường Việt Nam) sử dụng chu kỳ Atkinson kết hợp với công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp cho công suất 114 mã lực và mô men xoắn cực đại đạt 184 Nm. Vậy, chu kỳ Atkinson là gì ?
Chu kỳ Atkinson được lấy tên theo kĩ sư người Anh James Atkinson. Ông đã phát hiện ra nhược điểm của động cơ 4 kỳ do kĩ sư người Đức Nikolaus Otto (1832-1891) sáng chế năm 1864. Atkinson đã chỉ ra trong 4 kỳ của động cơ Otto chỉ có kỳ nổ dãn là tạo ra sức mạnh cho động cơ, 3 kỳ còn lại chỉ hấp thụ động năng do kỳ nổ dãn tạo ra, tiêu tốn động năng nhiều nhất ở kỳ nén, nói một cách ngắn gọn là "giảm hút tăng dãn". Thực tế, mẫu động cơ Atkinson mới dừng ở mức phác thảo trên giấy. Đến năm 2011, các kĩ sư của Honda đã giới thiệu tới công chúng động EXlink (Extended Expansion Linkage Engine) dựa trên lý thuyết của động cơ Atkinson. Động cơ EXlink của Honda trong kỳ dãn và xả có quãng di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) và ngược lại xa hơn kỳ hút và kỳ nén. Điều này giúp thể tích dãn nổ lớn hơn thể tích hút nén 1,4 lần và giảm mức tiêu hao nhiên liệu so với động cơ thông thường. Hành trình dài cho kỳ cháy giãn nở sinh công và kỳ xả. Tỷ số nén đạt mức 12,2:1 trong khi tỷ số cháy giãn nở lên mức 17,6:1. Bởi vậy, hiệu suất của động cơ tăng lên. Một đặc điểm nữa khi bổ sung kết cấu tam giác là giảm đáng kể lực ma sát.
Khác với EXlink, Toyota lắp đặt VVT-iW để áp dụng cả hai chu kỳ Otto và Atkinson. VVT-iW là hệ thống điều khiển van biến thiên theo thời gian điều chỉnh thời điểm đóng/mở của van nạp sao cho lượng hỗn hợp không khí và nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt phù hợp với tốc độ động cơ. Trong quá trình hoạt động, các cảm biến ở vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính về ECU để tính toán thông số phối khi theo yêu cầu chủ động. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh còn các đầu đo VVT và vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình trạng phối khí thực tế.
Trên cơ sở các yếu tố chủ động, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tổng hợp được lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt. Lệnh này được tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết định đóng/mở các van điện của hệ thống thủy lực. Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu páp nạp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp. Như vậy, VVT-iW đã điều chỉnh vô cấp hoạt động của các van nạp. Bên cạnh đó, nhiên liệu được phun trực tiếp với áp suất cao khiến hỗn hợp không khí và nhiên liệu hòa quyện với nhau ngay trong buồng đốt. Cách làm này sản sinh nhiệt lượng lớn (hiệu suất nhiệt đạt 36%) và có tỉ lệ dãn nở cao hơn, tỉ lệ thất thoát nhiệt giảm thông qua tỉ số nén cao (10,0) giúp tiết kiệm nhiên liệu song song với bộ tăng áp kích thước nhỏ, điều này làm tăng mô-men xoắn ở dải vòng tua thấp. Ngoài ra, bề mặt piston được chế tạo võng kiểu dog-dish khiến dòng khí lưu thông từ cửa nạp vào buồng đốt cuộn theo chiều dọc.
Giới thiệu của Toyota về động cơ xăng tăng áp 1.2L
Số liệu Toyota thống kê được cho thấy, ở động cơ tăng áp 1.2L có mô-men xoắn đạt 185Nm tại dải vòng tua 1500-4000 vòng/phút vượt trội hơn động cơ 1.8L (đang ứng dụng trên mẫu sedan Corolla Altis 2014 tại Việt Nam) cómô-men xoắn cực đại là 173Nm tại 4000 vòng/phút. Khả năng tăng tốc từ 30km/h cũng cải thiện đáng kể. Sự khác biệt giữa hai thế hệ động cơ đến từ việc Toyota kết hợp giữa bộ tăng áp kích thước nhỏ và hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp.Trên đường chạy thử, cảm nhận của Otofun News khi cầm lái Auris – mẫu xe được ứng dụng động cơ mới, xe tăng tốc nhanh ngay ở những vòng tua đầu, êm và yên tĩnh so với các thế hệ cũ. Với những người là "fan" trung thành của Toyota, yêu thích sự đơn giản, nhẹ nhàng, không ưa chuộng “Fun to Drive” thì sức mạnh này là đủ đầy.
Thế hệ động cơ mới mang đến những trải nghiệm mới lạ cho người lái.
Song song với động cơ tăng áp, trên thế giới đã xuất hiện một vài mẫu xe sử dụng động cơ điện thân thiện với môi trường như BMW i3, i8, Toyota Prius, Mirai… Đặc điểm ở động cơ điện trên các xe này là đều sử dụng pin Lithium-ion (những thiết bị di động như điện thoại, máy tính bảng cũng sử dụng loại pin này) không xả khí độc ra môi trường. Tuy nhiên pin Lithium-ion hiện nay có một nhược điểm rất lớn: khi đã hết chu kỳ sạc xả những thỏi pin này trở thành rác thải rất độc hại, khó phân hủy, không thể tái chế được do thành phần cấu tạo từ hóa chất (Cô ban, than chì ...) Các công nghệ chế tạo loại pin mới sử dụng nguyên liệu sạch mới dừng ở mức thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Mảng xe sử dụng năng lượng sạch vẫn là trọng tâm chính của Toyota trong
5 năm tiếp theo.
Việc Toyota giới thiệu động cơ tăng áp thế hệ mới là tín hiệu tốt chứng tỏ hãng đã bắt kịp với xu hướng động cơ xăng tăng áp dung tích nhỏ trên toàn cầu. Điều đáng tiếc là có lẽ Toyota Việt Nam sẽ chưa có ý định mang các dòng xe nhóm này về Việt Nam - ít nhất là trong tương lai gần.
Copy link
