phuctocdai.cba
Tài xế O-H
I. Giới thiệu về động cơ Ecoboost:
1. Lịch sử phát triển:
+ 2009: Ford ra mắt động cơ EcoBoost 3.5L V6 đầu tiên tại thị trường Bắc Mỹ và bắt đầu trang bị động cơ này trên những mẫu xe cỡ lớn.+ 2010: Các động cơ EcoBoost 4 xylanh có dung tích 2.0L và 1.6L cũng lần lượt ra đời và bắt đầu được trang bị trên những mẫu xe cỡ nhỏ, cụ thể là dòng xe Ford Focus.
+ 2012: Hãng xe Mỹ phát triển thành công động cơ EcoBoost 3 xylanh với dung tích 1.0L tại trung tâm kỹ thuật Dunton của Ford ở Anh quốc. Động cơ tí hon này được ứng dụng đầu tiên vào mẫu xe Ford Focus phiên bản facelift đời 2012 và gần đây nhất là trên chiếc Fiesta phiên bản 2013 dành cho thị trường châu Âu..
2. Thành tựu:
Kể từ khi ra đời, động cơ EcoBoost - đặc biệt là loại 1.0L 3 xylanh - đã nhận được khá nhiều giải thưởng của các tạp chí quốc tế có uy tín chuyên về công nghệ động cơ:+ Bộ ba giải thưởng: động cơ dưới 1L tốt nhất năm 2012, động cơ tốt nhất năm 2012 và động cơ quốc tế tốt nhất năm 2012.
+ Gỉải thưởng Dewar Trophy danh giá từ Hiệp hội ô tô Hoàng gia Anh trao tặng năm 2012.
+ Giải thưởng động cơ quốc tế tốt nhất năm 2013.
EcoBoost là thế hệ động cơ mới nhất với công nghệ phun xăng trực tiếp và tăng áp tích hợp do Ford sản xuất. Thế hệ động cơ này vốn là thành quả hợp tác giữa hãng xe Mỹ và FEV Engineering - một tập đoàn chuyên nghiên cứu, phát triển và chế tạo động cơ đốt trong. Động cơ EcoBoost được tích hợp khá nhiều công nghệ tiên tiến so với các mô hình thiết kế động cơ truyền thống nhằm cải thiện hiệu suất vận hành và cả lượng nhiên liệu tiêu thụ. Cụ thể, mục tiêu mà Ford hướng tới chính là tạo ra một hệ đông cơ mới (trước mắt là động cơ xăng) có khả năng cung cấp một lượng công suất và mô-men xoắn ngang bằng với những loại động cơ hút khí tự nhiên có kích thước và dung tích lớn hơn, đồng thời đem lại mức tiêu hao nhiên liệu hiệu quả hơn. Với mục tiêu đó, Ford hy vọng động cơ EcoBoost sẽ cắt giảm được khoảng 15% lượng khí thải gây nên hiệu ứng nhà kính so với các mẫu động cơ truyền thống có dung tích lớn hơn với công suất vận hành tương đương.
Động cơ EcoBoost 1.0L
II. Các công nghệ ứng dụng động cơ EcoBoost:
1. Hệ thống tăng áp:
Động cơ EcoBoost sử dụng turbo tăng áp thay vì supercharger, turbo tăng áp giúp tăng lượng khí nạp vào buồng đốt bằng cách tận dụng áp lực từ dòng khí cháy để làm quay cánh tuabin của Turbo, ở một vòng tua máy lớn như vậy cánh turbin quay 250.000 vòng/phút tương đương 4.600 vòng/giây đòi hỏi vật liệu chế tạo phải thật tốt để đáp ứng yêu cầu làm việc.Hệ thống turbocharger trên động cơ Eco Boost
Đặc biệt hệ thống tăng áp cần phải được làm mát liên tục. Như các hệ thống tăng áp khác, khí nạp trước khi đi vào sẽ đi qua một bộ làm mát (intercooler) có thể là khí hoặc nước sau đó mới được đưa vào buồng đốt.
2. Hệ thống phun xăng trực tiếp:
Hệ động cơ EcoBoost mới được trang bị công nghệ phun xăng trực tiếp đặc biệt với kim phun được đặt trực tiếp vào chính giữa phần đầu của xylanh, làm tăng khả năng hòa trộn giữa không khí và xăng, giúp quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra hiệu quả hơn.Công nghệ phun xăng trực tiếp trên động cơ EcoBoost
Nhiên liệu được cháy triệt để bởi một công nghệ phun xăng trực tiếp GDI Gasoline Direct Injection, công nghệ phun xăng tiên tiến nhất hiện nay. Công nghệ GDI đòi hỏi một công nghệ thiết kế cực kì tinh tế, bền hơn, kim phun phải được chế tạo theo những quy trình khắc khe nhất. Giúp cho lượng hòa trộn được tối ưu trong buồng đốt xoáy lốc.
Kim phun nhiên liệu EcoBoost
Kim phun được gắn trực tiếp vào đầu xylanh với đầu phun nhô ra trong buồn đốt. Lượng nhiên liệu phun vào được tính toán một cách chính xác và trực tiếp trong lòng xylanh nên sẽ không có sự lãng phí nhiên liệu so với hệ thống phun thông thường.
Phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng đốt cho phép tăng tỷ số nén cao hơn, kim phun làm việc ở áp suất lên đến vài nghìn PSI, tạo ra hỗn hợp sương nhiên liệu tối ưu để trộn lẫn với không khí nạp. Hiệu suất nhiên liệu được tăng lên đáng kể (%).
3. Hệ thống xupap biến thiên Ti-VCT (Variable Cam Timing):
Tất cả các động cơ EcoBoost thế hệ mới đều được trang bị hệ thống xupap biến thiên theo thời gian Ti-VCT với hai trạng thái độc lập. Hệ thống này sử dụng trục cam kép DOHC (Double Overhead Camshaft) với một trục dẫn động các xupap nạp và trục còn lại dẫn động các xupap xả. Trong quá trình vận hành, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ điều khiển hệ thống xupap dựa trên tác động vào dòng dầu áp suất cao nhằm làm xoay trục cam một góc nhỏ hơn so với vị trí ban đầu, từ đó thay đổi thời điểm đóng/mở của các xupap nạp/xupap xả. Hai trục cam này được điều khiển một cách độc lập với nhau giúp tối ưu hóa thời điểm đóng/mở của các xupap xả cũng như xupap nạp. Điều này sẽ giúp động cơ giảm thiểu lượng tiêu thụ nhiên liệu và khí thải độc hại mà vẫn không ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ.Trục cam kép DOHC
Hệ thống sử dụng van điều khiển dầu được điều khiển bằng ECU trên mỗi trục cam. Thông qua một piston, van này điều khiển áp lực dầu theo thời gian trên mỗi trục. Dầu được chảy vào một buồng điều khiển được gắn ở đầu trục cam. Áp suất dầu tác động lên làm quay mấu cam như hình 4.5. Khi các mấu cam thay đổi, nó có thể xoay từ 45 đến 50 độ theo góc trục khủy.
Cơ cấu hoạt động của hệ thống van biến thiên kép
Modun điều khiển hệ thống truyền động giám sát toàn bộ quá trình. Cảm biến trục cam và trục khủy truyền dữ liệu về PCM (Powertrain Control Module) và thời gian thực hiện từ lúc bắt đầu thay đổi đến lúc hoàn toàn thay đổi của mấu cam chỉ mất khoảng 0.2s.
4. Cấu trúc động cơ EcoBoost đặc biệt:
Động cơ Eco Boost được tinh giảm khoảng 25% số lượng các chi tiết và linh kiện, động cơ EcoBoost là một trong những động cơ nhỏ nhất và nhẹ nhất so với các động cơ khác cùng dung tích ở thời điểm hiện tại. Đây là một đặc điểm giúp Ford giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất đồng thời cũng làm giảm mức tiêu hao nhiên liệu do khối lượng của động cơ đã giảm xuống một cách đáng kể.Lốc máy được làm hoàn toàn bằng hợp kim và được đúc ở áp suất cực thấp. Điều này không chỉ giúp các chi tiết trong động cơ có độ chính xác cao hơn mà còn khiến quá trình làm nóng diễn ra nhanh hơn, giúp giảm hao phí nhiên liệu so với lốc động cơ nhôm truyền thống.
Ma sát bên trong động cơ được triệt tiêu một cách tối đa nhờ các cấu tạo đặc biệt bên trong xylanh như vỏ piston được tráng một lớp vật liệu đặc biệt có độ ma sát cực thấp tạo ra ít tiếng ồn hơn cũng như hạn chế tối đa rung lắc trong động cơ. Xecmang được lắp lỏng trong rãnh nên có thể tự xoay để giảm thiểu lực ma sát bên trong xylanh một cách tối đa.
Piston và xéc măng được làm bằng vật liệu đặc biệt
Hệ thống ống xả được làm mát bằng dung dịch với cổ góp được đúc liền khối với đỉnh xylanh, giúp nhiệt độ khí xả luôn luôn hạ thấp ngay cả khi động cơ chạy ở vận tốc cao. Thiết kế mới này không chỉ giúp động cơ chạy được ở dải tốc độ rộng hơn với tỉ lệ không khí/nhiên liệu tối ưu mà còn góp phần giảm trọng lượng, giảm tiêu hao nhiên liệu và cho phép động cơ vận hành êm ái hơn.
Động cơ EcoBoost được trang bị hệ thống tản nhiệt kép với 2 cảm biến đo nhiệt độ giúp cho động cơ khởi động nhanh hơn, giảm thiểu ma sát bên trong động cơ cũng như tiêu hao ít nhiên liệu và thải ít khí CO2 hơn khi động cơ hoạt động ở điều kiện nhiệt độ môi trường xuống thấp.
Bên cạnh đó, EcoBoost còn có những chi tiết đặc biệt như trục cam được vận hành bởi xích cam nằm hoàn toàn trong dầu bôi trơn. Thiết kế này tạo ra ít tiếng ồn, giảm thiểu mức ma sát và góp phần tiết kiệm nhiên liệu hơn. Tất nhiên, loại dây đai này phải được thiết kế chuyên biệt và đủ bền để đảm bảo khả năng làm việc.
Một điều nũa có lẽ chúng ta mới biết, động cơ EcoBoost sử dụng Turbo tăng áp, thay vì Super Charge, Turbo tăng áp giúp tăng lượng khí nạp vào buồng đốt bằng cách tận dụng áp lực từ dòng khí cháy để làm quay cánh tuabin của Turbo, ở một vòng tua máy lớn như vậy cánh turbin quay 250.000 vòng / phút tương đương 4600 vòng / giây. Thì đòi hỏi vật liệu chế tạo cánh tua bin và Turbo phải tốt như thế nào. Đặc biệt là turbo phải được làm mát tốt để duy trì trạng thái vận hành của nó.
Dây đai được nằm hoàn toàn trong dầu trên động cơ EcoBoost
Tổng hợp
