Tìm hiểu dòng động cơ VC- Turbo thông minh trên Infiniti QX50 2018

Động cơ VC-Turbo trên Infiniti QX50 2018 là động cơ thương mại đầu tiên trên thế giới có thể thay đổi tỉ số nén linh hoạt nhờ cơ cấu trục khuỷu thông minh. 

Nằm trong phân khúc crossover hạng C cao cấp, Infiniti QX50 2018 sẽ đại diện cho Infiniti để cạnh tranh với các đối thủ như Mercedes GLC, BMW X3, Audi Q5 hay Volvo XC60. Điểm đặc biệt nhất của QX50 2018 là khối động cơ VC-Turbo hoàn toàn mới, ứng dụng công nghệ biến đổi tỉ số nén Variable Compression ratio (VC).

 Chiếc Infiniti QX50 2018 là mẫu xe đầu tiên trên thế giới trang bị động cơ có khả năng biến thiên tỉ số nén.

Công nghệ VC này lần đầu tiên trên thế giới cho phép một khối động cơ có 2 tỉ số nén hoàn toàn khác nhau đã được sản xuất hàng loạt. Cụ thể là động cơ xăng I4 2.0 lít có 2 tỉ số nén hoàn toàn khác nhau là 8:1 và 14:1 được Infiniti trang bị trên chiếc QX50 2018.

Công nghệ biến đổi tỉ số nén VC đại diện cho một bước đột phá trong thiết kế động cơ đốt, nhằm tối ưu hóa để đảm bảo cả 2 yếu tố là hiệu năng cao và tính tiết kiệm nhiên liệu cho xe, tùy thuộc vào từng điều kiện vận hành.

Khối động cơ xăng VC-Turbo dung tích 2.0 lít 4 xi-lanh thẳng hàng mới áp dụng công nghệ VC biến thiên tỉ số nén, cung cấp công suất 268 mã lực tại vòng tua 5.600 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 380Nm tại vòng tua máy 4.400 vòng/phút. Với công suất 268 mã lực và sức kéo 380Nm này thì động cơ VC-Turbo hiệu quả hơn động cơ xăng tăng áp thông thường cùng dung tích cơ, thậm chí có thể cạnh tranh với động cơ xăng V6 (dung tích lớn hơn). Tuy nhiên, một ưu điểm khác của động cơ VC-Turbo là sức kéo cũng khá “ổn” nếu so với động cơ diesel 4 xi-lanh.

Như đã biết, tỉ số nén là tỉ số thể tích buồng đốt xy-lanh tại hai thời điểm khi pít-tông đi xuống cực đại ở điểm chết dưới Bottom Dead Centre (BDC) tương ứng thể tích buồng đốt lớn nhất và khi pít-tông đi lên cực đại Top Dead Centre (TDC) lúc này thể tích buồng đốt nhỏ nhất.

Đối với động cơ có thể thay đổi tỷ số nén linh hoạt – Variable Compression Ratio (VCR) là một trong những giải pháp giúp tăng công suất động cơ, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu nhờ nâng cao hiệu suất quá trình cháy, giảm mức khí thải độc hại. Hiệu suất của quá trình cháy phụ thuộc rất lớn vào tỷ số nén. Tỷ số nén càng cao thì quá trình cháy càng diễn ra triệt để. Tuy nhiên đối với các động cơ xăng thì không thể tăng mãi tỷ số nén bởi nếu tỷ số này lớn thì hỗn hợp xăng và nhiên liệu khi đi vào bên trong buồng đốt có thể sẽ tự bốc cháy mà không cần bugi và gây ra hiện tượng kích nổ của động cơ dẫn đến làm giảm công suất của động cơ và có thể làm hư hỏng động cơ.

Khắc phục tình trạng này, hãng Nissan (sở hữu thương hiệu Infiniti) nghiên cứu chế tạo thêm một hệ thống các liên kết đa điểm để nối giữa trục khủyu, thanh truyền, thông qua cơ cấu bánh lệch tâm mà nhà sản xuất gọi là Harmonic Drive.

Trong quá trình làm việc, động cơ điện được nối cơ cấu Harmonic Drive thông qua một cánh tay điều khiển. Khi cơ cấu Harmonic Drive quay, trục điều khiển ở đáy của động cơ quay, di chuyển hệ thống liên kết đa điểm bên trong động cơ. Khi góc của cánh tay đa liên kết thay đổi, nó sẽ điều chỉnh vị trí trung tâm của piston và thay đổi tỷ số nén. Một trục điều khiển bất thường làm thay đổi tỉ số nén của tất cả các xi lanh cùng một lúc. Kết quả là, dung tích động cơ thay đổi từ 1.997 cc (với tỷ lệ 8:1 thấp) và 1.970 cc (tỷ lệ cao 14:1). Với mô hình này của Infiniti thì ngoài những ưu điểm về tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất nó còn giúp động cơ hoạt động êm dịu hơn nhờ mối liên kết giữa trục khủy và thanh truyền “mềm” hơn.

Khi tỷ số nén giảm xuống, động cơ sẽ quay trở lại chu trình đốt thường. Động cơ VC-Turbo kết hợp một số công nghệ INFINITI hiện có để nhận ra tính chất biến thiên của nó. Động cơ sử dụng cả MPI (phun xăng đa điểm) và GDI (phun xăng trực tiếp) để cân bằng hiệu quả và sức mạnh trong mọi điều kiện:  Đối với phun xăng trực tiếp GDI giúp động cơ cải thiện hiệu suất đốt và hiệu suất làm việc, và cho phép động cơ tránh được va đập với tỷ lệ nén cao hơn. Còn đối với kiểu phun xăng đa điểm MPI trộn nhiên liệu và không khí sớm hơn, cho phép đốt hoàn toàn trong buồng để đạt hiệu suất cao hơn với tải trọng thấp. Động cơ này cho phép chuyển đổi giữa hai tốc độ động cơ thông thường, với cả hai bộ phun có thể làm việc kết hợp dưới tải cao hơn.

 Cơ cấu trục khuỷu thông minh Harmonic Drive của Infiniti giúp thay đổi tỉ số nén động cơ.

Kết hợp cùng một turbo tăng áp đơn duy nhất tăng tối đa hiệu năng và hiệu suất, cho phép phản ứng ga ngay tại bất kỳ tốc độ hoặc tỷ lệ nén nào. Hệ thống ống xả được tích hợp trong đầu xi lanh nhôm nhằm tăng cường khả năng trao đổi và thải khí hiệu quả. Điều này đảm bảo hiệu quả sử dụng nhiên liệu và hiệu suất trong khi giảm thiểu phát thải.

Chiếc Infiniti QX50 2018 trang bị động cơ VC-Turbo áp dụng công nghệ biến thiên tỷ số nén hoạt động hiệu quả với mức tiêu thụ nhiên liệu lần lượt cho 2 loại hệ dẫn động là cầu trước và 4 bánh lần lượt là 8,7 và 9,04 lít/100 km. Với con số này, QX50 2018 tiết kiệm nhiên liệu 35% so với động cơ xăng V6 của QX50 thế hệ trước với hệ dẫn động cầu trước và 30% so với phiên bản dẫn động 4 bánh. Bên cạnh đó, so với động cơ “đàn anh” VQ V6 3,5 lít của Infiniti, động cơ 2.0 lít VC-Turbo nhẹ hơn 18kg và đòi hỏi ít khoảng trống trong khoang động cơ hơn, nhưng sức mạnh và hiệu suất không hề thua kém.

Ngoài khả năng vận hành linh hoạt, động cơ VC-Turbo cũng chạy mượt mà hơn so với động cơ truyền thống, với độ ồn và độ rung thấp hơn động cơ V6 truyền thống. Do liên kết đa điểm Harmonic Drive trong đó các thanh truyền piston gần như di chuyển thẳng đứng trong suốt quá trình đốt cháy chứ không phải di chuyển tịnh tiến theo chiều ngang và theo chiều dọc trục khuỷu, vì thanh truyền không quay vòng quanh trục khuỷu như động cơ truyền thống. Kết quả là độ rung động cơ thấp hơn.

Theo nhà sản xuất, động cơ VC-Turbo còn được trang bị hệ thống giảm chấn động đầu tiên trên thế giới được gọi là Rod Active Torque (ATR) nhằm giảm tiếng ồn động cơ. Infiniti QX50 2018 là chiếc xe duy nhất trong phân hạng của nó được áp dụng loại công nghệ này.

Tích hợp vào block máy phía trên, nơi có tiếng ồn và độ rung cao nhất, hệ thống ATR có một cảm biến G phát hiện rung động và nó tạo ra các rung động đối nghịch nhằm triệt tiêu tiếng ồn phát ra, từ đó làm giảm độ ồn động cơ VC-Turbo. Theo phân tích, độ ồn của động cơ VC-Turbo đã giảm tới 9dB so với động cơ tiền nhiệm. Điều này giúp làm cho VC-Turbo trở thành một trong những động cơ êm và linh hoạt nhất trong phân khúc SUV cao cấp.

Như vậy, với khả năng vận hành linh hoạt vừa mạnh mẽ, tiết kiệm nhiên liệu có thể thay đổi tỉ số nén và độ ồn, độ rung được hạn chế tối đa thì động cơ VC-Turbo chắc chắn sẽ trở thành vũ khí cạnh trạnh lợi hại của chiếc Infiniti QX50 2018 so với các đối thủ cùng phân khúc.

RPM

(Theo Nghe nhìn Việt Nam)