Chi tiết về động cơ tỉ số nén biến thiên VC-Turbo của Infiniti

Suốt hơn một thế kỉ nay, các kĩ sư sản xuất xe ô tô đã không ngừng nghiên cứu cách thức chế tạo động cơ với tỉ số nén phù hợp nhất. Và nay, Infiniti sẽ là hãng xe đầu tiên tìm được lời giải cho bài toán khó này với khối động cơ VC-Turbo.

Động cơ VC-Turbo của Infiniti

Động cơ ô tô thường chỉ có duy nhất một tỉ số nén, dùng để mô tả dung tích lớn nhất và nhỏ nhất của mỗi xy lanh qua 4 kì sinh công (nạp - nén - nổ - xả) bằng một tỉ số. Động cơ càng nén hỗn hợp khí và xăng với áp suất càng cao thì con số sẽ càng lớn.

Tuy nhiên, một tỉ số nén chỉ sử dụng tốt nhất cho mỗi một điều kiện riêng biệt. Tỉ số nén cao giúp động cơ chạy tiết kiệm và hiệu quả, nhưng không cho hiệu suất cao. Ngược lại, để tăng hiệu suất cho một khối động cơ, các nhà sản xuất thường trang bị các hệ thống như siêu nạp (supercharger) hay tăng áp (turbocharger). Vì các hệ thống này bơm thêm khí vào buồng đốt, động cơ không thể có tỉ số nén cao do khi tăng lượng hỗn hợp khí và xăng kèm với tỉ số nén cao, hỗn hợp có thể tự nổ sớm hơn so với chu kì. Điều này sẽ dẫn đến hiện tượng tay biên “gõ” trong động cơ, giảm tuổi thọ. Nhưng với tỉ số nén thấp, động cơ siêu nạp hay tăng áp sẽ hoạt động rất ì tại tốc độ và vòng tua thấp. Vì vậy, việc sử dụng 2 tỉ số nén khác nhau sẽ là một bước ngoặt cho động cơ đốt trong khi các tiêu chuẩn khí thải ngày càng bị giới hạn.

Infiniti đã mất hơn 20 năm nghiên cứu, hơn 100 động cơ thử nghiệm, gần 3 triệu km lái thử và 30.000 tiếng chạy thử trong phòng thí nghiệm để đưa ước mơ tỉ số nén biến thiên thành hiện thực. Thành quả của họ là động cơ mang tên VC-Turbo, sẽ được trang bị cho mẫu xe QX50 kể từ năm nay.

Khối động cơ này sẽ có tỉ số nén biến thiên từ 8:1 đến 14:1, được điều khiển qua hệ thống điện tử. Khi phát hiện ra xe cần nhiều công suất hơn khi cần tải nặng, động cơ sẽ hoạt động ở mức tỉ số nén thấp, nhằm mang lại công suất tối đa, đồng thời cải thiện tình trạng kích nổ sớm trên các động cơ tăng áp. Nhưng trong trường hợp cần sử dụng nhiên liệu hiệu quả hơn như khi đã đạt được tốc độ ổn định trên đường dài, động cơ sẽ chuyển về tỉ số nén cao nhất. Kết hợp với van điện tử biến thiên và phun xăng điện tử trực tiếp, động cơ cho phép thay đổi khoảng thời gian đóng mở van nạp, tăng hiệu quả nén – hay còn được gọi là chu kỳ Atkinson chỉ ở tỉ số nén cao.

Mô phỏng hoạt động của động cơ VC-Turbo

Việc thay đổi tỉ số nén đồng nghĩa với việc tăng – giảm chu kì di chuyển của piston. Vì vậy, hãng đã phải thêm vào bên trong động cơ một tay điều khiển điện nhằm thay đổi vị trí tay biên khi hoạt động trên các tỉ số nén khác nhau.

Infiniti tuyên bố rằng công nghệ mới trên động cơ sẽ mang lại mô-men và hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu như một động cơ diesel tăng áp cao cấp mà lượng khí thải vẫn đảm bảo. Động cơ tăng áp VC-Turbo 2.0L sẽ cho công suất 268 mã lực và mô-men xoắn 390 Nm cũng như khả năng tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm hơn 27%.

Động cơ hoàn toàn mới của Infiniti QX50