Động cơ VinFast Lux – BMW N20

Động cơ VinFast Lux bao gồm Lux A2.0, SA2.0 được trang bị mẫu BMW N20 được BMW giới thiệu lần đầu năm 2011. Động cơ này đạt giải thưởng “Động cơ của năm” trong 2 năm liên tiếp là 20122013. theo WARDSAUTO™.

Động cơ VinFast Lux - BMW N20
Động cơ VinFast Lux – BMW N20

Thông số kỹ thuật động cơ VinFast Lux

  • Kiểu động cơ: Động cơ xăng, 4 xy-lanh thẳng hàng, Turbo tăng áp cuộn kép, Van biến thiên thông minh.
  • Dung tích xy-lanh: 2,0 lít (1.997 cc).
  • Công suất tối đa: 228 Hp tại vòng tua 5.000 rpm – 6.000 rpm.
  • Mômen xoắn cực đại: 350 Nm tại vòng tua 1.750 rpm – 4.500 rpm.
  • Có chức năng ngắt động cơ tạm thời.
  • Dầu bôi trơn: Castrol Edge Professional LL01 với tiêu chuẩn API SN và độ nhớt SAE 5W-30 (hoặc cao hơn).

VinFast không sử dụng nguyên bản 100% mã loại động cơ N20B20 của BMW, mà tiến hành hợp tác với các hãng tinh chỉnh động cơ nổi tiếng nhất trên thế giới để cải thiện khả năng vận hàng sao cho phù hợp với môi trường và khí hậu ở Việt Nam.

Sau đây là 5 lý do tại nên sự khác biệt cho động cơ VinFast Lux.

1. Công nghệ chế tạo động cơ VinFast Lux theo tiêu chuẩn Châu Âu

Mạ xy lanh N20
Động cơ VinFast Lux áp dụng công nghệ mạ lòng xy-lanh trực tiếp của Scheuchl (Đức)

Diện tích xưởng chế tạo động cơ VinFast Lux rộng hơn 50.000 m² nằm trong Tổ hợp nhà máy Ô Tô VinFast tổng diện tích 335 hecta tại Đảo Cát Hải – Hải Phòng – Việt Nam.

Tự động hóa hơn 90% các công đoạn chế tạo và sản xuất với Robot ABB (Thụy Sỹ) để làm ra trái tim chất lượng của chiếc xe.

Dây chuyền gia công phần đầu và thân động cơ với các máy CNC 2 trục chính của GROB (Đức) có khả năng gia công đồng thời 2 sản phẩm cùng lúc.

Áp dụng công nghệ mạ lòng xy-lanh trực tiếp của Scheuchl (Đức), chỉ được sử dụng ở các nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới.

Trục khuỷu được sản suất theo vật liệu và công nghệ chất lượng hàng đầu thế giới của ZF.

Trục khuỷa N20
Trục khuỷa của động cơ VinFast Lux

Video giới thiệu nhà máy ô tô chính thức của VinFast

2. Động cơ VinFast Lux sử dụng công nghệ phun xăng trực tiếp – GDI

GDI - Bosch
Động cơ GDI có hiệu suất ngang với các động cơ lớn hơn mà không được trang bị công nghệ này

Động cơ VinFast Lux sử dụng công nghệ phun xăng trực tiếp – GDI của tập đoàn Bosch, với những ưu điểm sau:

  • Giảm nhỏ kích thước và khối lượng động cơ, tiết kiệm chi phí sản xuất.
  • Tăng công suất động cơ.
  • Tiết kiệm nhiên liệu.
  • Giảm lượng khí thải ô nhiễm ra môi trường lên đến 15%.
  • Đạt tiêu chuẩn khí thải EURO 6tiêu chuẩn SULEV.
  • Khắc phục 50% độ trễ Turbo tăng áp bằng công nghệ quét sạch khí cháy của Bosch.
GDI - Bosch
Với GDI, động cơ được thiết kế nhỏ gọn hơn

Hệ thống phun xăng trực tiếp hoạt động như thế nào ?

Nhiên liệu được bơm cao áp đưa lên và tích trữ tại ống phân phối nhiên liệu (gọi là ống rail) với áp suất cao lên đến 200 Bar.

Chúng được phun vào xy-lanh bằng kim phun có độ chính xác cực cao với định lượng chính xác nhất tùy thuộc vào chế độ làm việc của động cơ.

VinFast Lux GDI
Lượng phun nhiên liệu của GDI cực chính xác

Không khí được đưa vào xy-lanh thông qua xupap nạp, tại đây hỗn hợp không khí và nhiên liệu được hòa trộn rồi đốt cháy trực tiếp với bugi có điện áp cao thế lên đến 30.000V (với công nghệ phun xăng bình thường thì hỗn hợp này được trộn bên ngoài xy-lanh với độ chính xác thấp hơn).

GDI - Bosch
Quá trình phun nhiên liệu trực tiếp vào động cơ

Tất cả các hoạt động trên được điều khiển bởi “bộ não” là thiết bị điều khiển điện động cơ (ECM), thông qua việc thu thập dữ liệu từ nhiều cảm biến:

  • Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga.
  • Cảm biến tốc độ trục khuỷu.
  • Cảm biến kích nổ động cơ.
  • Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
  • Cảm biến vị trí trục cam.
  • Cảm biến nồng độ oxy trong khí thải.
  • Cảm biến lưu lượng khí nạp.
  • Cảm biến áp suất khí nạp.
  • Cảm biến áp suất nhiên liệu.
GDI - Bosch
Thiết bị điều khiển điện động cơ – ECM

Công nghệ quét sạch khí cháy của Bosch giúp giảm 50% độ trễ Turbo tăng áp ở dãy tốc độ thấp như thế nào ?

GDI - Bosch
Công nghệ quét sạch khí cháy giúp giảm 50% độ trễ Turbo tăng áp

Turbo tăng áp bị lag ở dãy tốc độ thấp do áp lực khí cháy chưa đủ để nén không khí nạp quay trở lại buồng đốt.

Nên Bosch thiết kế công nghệ Scavenging – quét sạch khí cháy ra ngoài xy-lanh, bằng cách tận dụng áp suất từ không khí nạp.

Khi gần kết thúc kỳ xả thì xupap nạp mở để tạo ra luồng khí áp suất cao, giúp quét sạch khí cháy ra ngoài mà không làm tổn hao năng lượng hay nhiên liệu (do lúc này kim phun chưa phun nhiên liệu vào xy-lanh).

Video giới thiệu công nghệ phun xăng trực tiếp của Bosch trên động cơ xe VinFast Lux

3. Động cơ VinFast Lux sử dụng chu trình Atkinson hiện đại

Năm 1876, Nicolaus Otto giới thiệu động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine) ứng dụng chu trình Otto thay cho động cơ hơi nước (Steam Engine), nhằm mục đích cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng.

Chu trình Otto hoạt động như thế nào ?

Chu trình Otto
Chu trình Otto trong động cơ đốt trong
  • Kỳ nạp: Hỗn hợp nhiên liệu được hút vào xy-lanh, xupap nạp mở – xupap xả đóng.
  • Kỳ nép: Hỗn hợp này được nén lại để tạo áp suất cao, cả 2 xupap nạp và xả đóng.
  • Kỳ nổ: Bugi sẽ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, sinh ra công và nhiệt, cả 2 xupap nạp và xả đóng.
  • Kỳ xả: Sau khi nhiên liệu bị đốt xong thì tạo thành khí thải và được đẩy ra ngoài xy-lanh , xupap nạp đóng – xupap xả mở.

Trong 4 kỳ này, chỉ duy nhất kỳ nổ là sinh ra năng lượng có ích để động cơ hoạt động.

Từ đó, các nhà sản xuất ô tô trên thế giới luôn cố gắng phát triển công nghệ để cải thiện hiệu suất động cơ đốt trong sử dụng chu trình Otto, nhưng hiệu suất không quá 30%, 70% năng lượng còn lại sẽ theo khí thải ra ngoài.

Năm 1882, James Atkinson giới thiệu chu trình Atkinson nhằm mục đích tăng hiệu suất cho động cơ đốt trong lên từ 5% – 7%, nhưng do độ phức tạp của cấu tạo nên không được áp dụng rộng rãi.

Mãi đến 1957, Ralph Miller đã cải tiến thành công chu trình Atkinson bằng việc điều chỉnh thời gian Nạp – Nén – Nổ – Xả thông qua các xupap, còn gọi là chu trình Atkinson – Miller hay chu trình Atkinson hiện đại.

Chu trình Atkinson hiện đại hoạt động như thế nào ?

Chu trình mới này sẽ rút ngắn thời gian Nạp – Nép, kéo dài thời gian Nổ – Xả (thời gian sinh năng lượng có ích) bằng cách thay đổi thời gian đóng mở của các xupap nạp và xả.

Otto và Atkinson
Chu trình Atkinson hiện đại rút ngắn thời gian nén nhiên liệu
Chu trình Atkinson
Biểu đồ P-V của chu trình Atkinson hiện đại

Như biểu đồ P-V bên trên, ta chú ý phần đánh dấu, đó là thời gian kéo dài của kỳ Nổ – Xả, giúp động cơ đốt được nhiều nhiên liệu hơn trong cùng 1 chu trình; từ đó tăng thêm công suất cho động cơ.

Video giới thiệu chu trình Atkinson hiện đại trên động cơ VinFast Lux

Ưu điểm của chu trình Atkinson hiện đại

  • Hiệu suất động cao hơn chu trình Otto từ 25% – 30%.
  • Giúp xe tiết kiệm nhiên liệu.
  • Giảm lượng khí khải có hại ra môi trường.

Nhược điểm: Tăng tốc không tốt ở tốc độ thấp.

Để cải thiện nhược điểm này, VinFast đã sử dụng Turbo tăng áp cuộn kép (Twin-scroll Turbo)

4. Động cơ VinFast Lux sử dụng Turbo tăng áp cuộn kép

Turbo là gì ? Lợi ích gì cho động cơ ?

Có 2 loại Turbo

  • Turbocharger – Turbo tăng áp, thường phổ biến cho các xe thương mại. Sử dụng năng lượng từ dòng khí thải để quay cánh tua bin và nén không khí nạp trước khi đưa vào xy-lanh, giúp tăng công suất động cơ mà không tốn thêm năng lượng.
  • Supercharger – Turbo siêu nạp, thường dùng trên các siêu xe hiệu suất cao. Sử dụng năng lượng từ động cơ để nén không khí nạp nên giúp tăng rất mạnh công suất.

Động cơ VinFast Lux sử dụng loại Turbocharger để tận dụng năng lượng từ dòng khí thải và cải thiện công suất động cơ.

Về bản chất, muốn lửa cháy lớn thì cứ thổi nhiều gió nhiều oxy vào, động cơ đốt trong cũng thế. Turbo giúp tăng lượng gió và nhiên liệu vào động cơ bằng cách tận dụng năng lượng từ luồng khí xả (nơi có đến gần 70% năng lượng hao phí thải ra như mục số 3 đề cập).

Tuy nhiên, có 2 vấn đề phát sinh:

  • Thứ tự kỳ nổ của các xy-lanh là khác nhau (ví dụ: 1-4-3-2) tạo ra luồng khí thải bị rối.
  • Ở dãy tốc độ thấp Turbo bị trễ do áp lực khí thải chưa đủ.
Turbo
Độ trễ của Turbo ở dãy tốc độ thấp

Vì vậy Twin-scroll Turbo hay còn gọi là Turbo tăng áp cuộn kép ra đời nhằm khắc phục nhược điểm này để động cơ hoạt động tốt hơn ở dãy tốc độ thấp, thậm chí khắc phục được một phần nhược điểm của Chu trình Atkinson hiện đại như trên.

Turbo tăng áp cuộn kép
Phân biệt cấu tạo Turbo tăng áp cuộn kép và cuộn đơn.

Turbo tăng áp cuộn kép hoạt động như thế nào ?

Twin Scroll Turbo
Phân chia luồng khí trong Turbo tăng áp cuộn kép

Động cơ  VinFast Lux – BMW N20 có 4 xy-lanh tương ứng 4 đường khí thải ra, chúng được gom lại thành 2 luồng khí tương ứng với thứ tự kỳ nổ của các xy-lanh. Việc phân luồng khí này giúp hạn chế dòng khí thải bị rối từ động cơ đến Turbo.

2 luồng khí này làm quay cánh quạt của Turbo, từ đó tăng áp suất cũng như lưu lượng khí nạp lại vào động cơ mà không tổn hao thêm năng lượng.

Không khí được đưa vào động cơ nhiều hơn thì khả năng đốt nhiều và đốt sạch nhiên liệu tốt hơn, công suất động cơ cũng như hiệu suất sử dụng nhiên liệu được cải thiện đáng kể.

Twin Scroll Turbo
Luồng khí trong Turbo tăng áp cuộn kép
Twin Scroll Turbo
Hình ảnh thực tế của Turbo tăng áp cuộn kép

Video giới thiệu các loại Turbo – trong đó có Turbo tăng áp cuộn kép

Twin Scroll Turbo
Turbo tăng áp cuộn trên động cơ BMW N20

Ưu điểm của Turbo tăng áp cuộn kép

  • Tận dụng nhiều hơn năng lượng từ dòng khí thải.
  • Cải thiện một phần nhược điểm của chu trình Atkinson và Turbo thông thường, giúp xe tăng tốc nhanh và mạnh ở dãy tốc độ thấp.
  • Giúp động cơ tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Nhược điểm: Cấu tạo động cơ VinFast Lux phức tạp hơn và chi phí sản xuất cao.

5. Động cơ VinFast Lux được AVL và Magna Steyr tinh chỉnh

Động cơ VinFast Lux - BMW N20
Động cơ VinFast Lux được AVL và Magna tinh chỉnh

Động cơ VinFast Lux xây dựng dựa trên nền tảng công nghệ của BMW, tuy nhiên để tối ưu động cơ sao cho phù hợp môi trường giao thông ở Việt Nam thì lại là câu chuyện đáng quan tâm.

VinFast quyết định hợp tác với 2 công ty chuyên về thiết kế, tinh chỉnh và ứng dụng các công nghệ cho động cơ VinFast Lux của mình, đó là AVL và Magna.

AVL – Engineering Company

Động cơ VinFast Lux - BMW N20
Động cơ VinFast Lux được AVL tinh chỉnh

AVL hiện đang là đối tác chiến lược của VinFast, đảm nhận trách nhiệm tinh chỉnh động cơ BMW N20 sao cho phù hợp với khách hàng của VinFast ở Việt Nam.

Cụ thể hệ thống Valvetronic trên động cơ BMW N20B20 được thay thế bằng chu trình Atkinson hiện đại kết hợp với Turbo tăng áp cuộn kép và hệ thống điều chỉnh trục cam thông minh.

Mục tiêu là hoàn thiện động cơ VinFast Lux để:

  • Đạt được hiệu suất cao nhất.
  • Tiết kiệm nhiên liệu tối đa.
  • Giảm tối đa khí thải ô nhiễm ra môi trường.
  • Vận hành an toàn và thoải mái khi sử dụng.

Magna Steyr International

VinFast - Magna
Magna làm bài test thực tế để ghi nhận dữ liệu vận hành của động cơ VinFast Lux

Với trách nhiệm ứng dụng công nghệ vào sử dụng thực tế, Magna đã thử nghiệm khả năng vận hành của động cơ VinFast Lux vào thực tế bằng cách thu thập dữ liệu về xe khi di chuyển trên mọi địa hình ở Việt Nam.

VinFast phải thực hiện bài kiểm tra này không chỉ ở Việt Nam mà còn ở thị trường châu Âu và châu Úc. Tất cả dữ liệu thu thập được nhằm mục cải thiện khả năng vận hành của động cơ, hộp số, hệ thống khung gầm, …

VinFast - Magna
Các cảm biến được gắn khắp nơi trong xe

Ví dụ bạn đang đi với vận tốc 120 Km/h, gặp chướng ngại vật phải thắng gấp thì động cơ có hoạt động tốt không, hộp số có trả về số thấp nhanh nhất hay không, hệ thống khung gầm có ổn định không, các hệ thống hỗ trợ an toàn có hoạt động không.

Khi kiểm tra mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ VinFast Lux, ở tốc độ 120 Km/h thì tua máy chỉ khoảng 1.800 rpm – 1.900 rpm. Đây là kết quả đáng kinh ngạc cho thấy mức tiêu thụ nhiên liệu đúng như những gì mà chuyên gia của AVL và Magna cam kết.

VinFast - Magna
Magna cắm cảm biến vào để lấy dữ liệu nên hiện các đèn báo lỗi

Trong khi đó, khi thực hiện cùng bài kiểm tra này với BMW X5 cho kết quả tua máy lên đến 2.300 rpm. Chứng tỏ động cơ VinFast Lux đã được tinh chỉnh rất tốt.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.