CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HỌA ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ECOBOOST

ĐỘNG CƠ ECOBOOST
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.
Lịch sử phát triển của thế hệ động cơ EcoBoost





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 xy-lanh 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 xy-lanh 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..


Kể từ khi ra đời, động cơ EcoBoost - đặc biệt là loại 1.0L 3 xy-lanh - 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.
Các công nghệ ứng dụng trên động cơ EcoBoost thế hệ mới
Động cơ EcoBoost có cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản dựa trên những công nghệ
tiên tiến hàng đầu dành cho động cơ đốt trong:
1. 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.
2. 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.
3. Ma sát bên trong động cơ được triệt tiêu một cách tối đa nhờ các cấu tạo đặc biệt
bên trong xy-lanh như vỏ pít-tông 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. Xecmăng được lắp lỏng trong rãnh nên có thể tự xoay để giảm thiểu lực ma sát bên
trong xy-lanh một cách tối đa.
4. 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 xy-lanh, làm tăng khả
năng hòa trộn giữa không khí và xăng, giúp quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra hiệu
quả hơn.
5. Những chiếc máy EcoBoost được trang bị hệ thống Turbo tăng áp gọn nhẹ có khả
năng hoạt động ở vòng tua rất cao lên đến 248.000 vòng/phút. Kết hợp với công
nghệ điều khiển van biến thiên theo thời gian, động cơ EcoBoost có thể đạt được
công suất và mô-men xoắn cực đại ở vòng tua thấp, điều này giúp giảm thiểu độ trễ
và đáp ứng tối đa cho quá trình tăng tốc của chiếc xe.

6. Tất cả các động cơ EcoBoost thế hệ mới đều được trang bị hệ thống van biến thiên
theo thời gian Ti-VCT với hai trạng thái độc lập. Hệ thống này sử dụng trục cam kép
DOHC với một trục dẫn động các van nạp và trục còn lại dẫn động các van xả. Trong
quá trình vận hành, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ điều khiển hệ thống van 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 van nạp/van xả. Hai
trục cam này được điều khiển một cách độc lập với nhau giúp tối ưu hóa thời điểm
đóng/mở của các van xả cũng như van 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.
7. Hệ thống ống xả được làm mát bằng dung dịch với cổ góp được đúc liền khối với
đỉnh xy-lanh, 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.
8. 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.


9. Bên cạnh đó, EcoBoost còn có những chi tiết đặc biệt như trục cam được vận hành
bởi xích cam nhúng 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.

Công nghệ EcoBoost tạo ra những động cơ xăng nhỏ hơn, giảm tiêu thụ nhiên liệu tới
20% và giảm thải CO2 tới 15%, nhưng cho công suất và mô-men xoắn của một động cơ
lớn hơn. (Động cơ 1.0L sẽ có công suất tương ứng 1.6L). Tuy nhiên, bên cạnh đó Động
cơ Ecoboost có một điểm yếu.
Nhưng trước hết ta khảo sát xem những gì là nên sư khác biệt mang tên EcoBoost. Hệ

thống tuần hoàn nước làm mát động cơ được điều khiển thông qua Van Hằng Nhiệt. Khi
mới khởi động máy, nhiệt độ động cơ còn thấp, Van hằng nhiệt sẽ đóng để giúp cho động
cơ mau ấm lên, khi nhiệt độ động cơ đạt đến mức làm việc tức khoảng 90 độ C, van hằng
nhiệt sẽ mở đưa nước làm mát vào để động cơ không nóng hơn nhiêt độ làm việc. Ở
nhiệt độ này, hỗn hợp hòa khí giữa xăng và không khí sẽ cháy tốt hơn, giống như chúng
ta đốt củi khô và củi ướt vậy. Bên cạnh đó trong quá trình nạp khí và phun xăng, sẽ có
lúc chúng ta cần nhiều không khí, cần ít không khí, có lúc cần xả nhanh khí cháy, có khi
cần xả chậm khí cháy, điều đó tùy thuộc nhiều vào tải và tốc độ động cơ, Ti VCT giúp
chúng ta điều đó, giống như Dual VVT-i của Toyota, công nghệ này sử dụng các van thủy
lực để điều khiển góc đóng, mở xuppap nạp và xả. Khi mới khởi động, ta cần nhiều xăng
hơn, ít không khí thôi, và phải xả khí nạp thật nhanh. Chính vì vậy góc xuppap nạp sẽ
được điều khiển đóng muộn hơn, và góc xuppap xả sẽ được điều khiển mở sớm hơn .

Nước làm mát được đưa vào làm mát động cơ


Nước làm mát được đưa đến các xylanh

Hình 4. Công nghệ Ti-VCT

Khi góc trục cam ở vị trí ban đầu


Áp suất dầu làm thay đổi góc trục cam
Một điều mới thấy ở động cơ EcoBoost là đai dẫn động trục cam được ngâm trong dầu,
sẽ có người hỏi rằng, ngâm đai trong dầu sẽ tăng độ trơn trượt, giảm hiệu suất truyền
động, nhưng tất nhiên, đai phải được thiết kế chuyên biệt và đủ bền để đảm bảo khả năng
làm việc, hơn nữa, đai cam được ngâm trong dầu sẽ giúp giảm ồn khi truyền động, tăng
tuổi thọ của đai

Đai cam được ngâm trong dầu


Đai cam được làm mát bằng dầu
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. Chắc chắc người yêu ô tô đã quá
quen thuộc với công nghệ này, nhưng với các dòng xe thuộc phân khúc C thì đây là lần
đầu tiên. 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.

Xăng được phun trực tiếp vào trong buồng đốt

Turbo tăng áp trên động cơ xăng
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.

Phần nạp khí của Turbo

Phần cánh tuabin bên khí xả
Nhìn tổng quan Động cơ EcoBoost mang đến sự vượt trội chính từ những điều khác biệt
đó. Trong tương lai, Ford sẽ tiếp tục cải tiến và cho ra đời nhiều động cơ EcoBoost nữa.
Ecoboost hứa hẹn sẽ mang lại một chiếc xe khỏe mạnh hơn, uống ít xăng hơn, và mang
trên nó nhiều công nghệ vượt trội hơn.

Cấu hình và thông số cơ bản của các động cơ EcoBoost phổ biến trên thị trường
1. Động cơ EcoBoost 3.5L V6
 Công suất tối đa 365 mã lực tại 5.000 vòng/phút
 Mô-men xoắn cực đại 570Nm tại 2.500 vòng/phút
 Tỷ số nén: 10.0:1
 Mức tiêu hao nhiên liệu theo tiêu chuẩn EPA: 14.7L/100km đường đô thị,
10.7L/100km đường cao tốc
 Những mẫu xe được trang bị: Ford Explorer Sport, Ford Flex Limited, Lincoln MKS,
Lincoln MKT, Ford Taurus SHO, Ford F-150 XLT/FX2/FX4/King
Ranch/Lariat/Platinum/Limited

2. Động cơ EcoBoost 2.0L I4
 Công suất tối đa từ 200 - 252 mã lực tại 5.500 vòng/phút
 Mô-men xoắn cực đại từ 300 - 366Nm tại 1.750 - 4.500 vòng/phút
 Tỷ số nén: 9.3:1
 Mức tiêu hao nhiên liệu theo tiêu chuẩn EPA: 10.2L/100km đường đô thị,
7.4L/100km đường cao tốc




Những mẫu xe được trang bị: Ford Explorer, Ford Edge, Ford Tarus, Ford Fusion,
Ford S-Max, Ford Falcon, Ford Escape, Ford Focus ST, Land Rover Range Rover
Evoque, Land Rover Freelander 2, Jaguar XF, Jaguar XJ, Volvo S60, Volvo V60.

3. Động cơ EcoBoost 1.6L I4
 Công suất tối đa từ 148 - 197 mã lực tại 6.000 vòng/phút
 Mô-men xoắn cực đại từ 200 - 274Nm tại 4.200 vòng/phút

 Tỷ số nén: 11.0:1
 Mức tiêu hao nhiên liệu theo tiêu chuẩn EPA: 9L/100km đường đô thị, 6.5L/100km
đường cao tốc
 Những mẫu xe được trang bị: Ford Fusion, Ford S-Max, Ford C-Max, Ford Galaxy,
Ford Focus, Ford Escape, Ford Fiesta ST, Volvo S60, Volvo V60, Volvo V40.


4. Động cơ EcoBoost 1.0L I3
 Công suất tối đa 100 - 125 mã lực tại 6.000 vòng/phút
 Mô-men xoắn cực đại đạt 170Nm tại 1.400 - 4.500 vòng/phút. (ở chế độ OverBoost
là 200Nm)
 Tỷ số nén: 11.0:1
 Mức tiêu hao nhiên liệu theo tiêu chuẩn EPA: 6.9L/100km đường đô thị, 5.4L/100km
đường cao tốc. Thải ra môi trường lượng CO2 khoảng 109g/km.
 Những mẫu xe được trang bị: Ford B-Max, Ford C-Max, Ford Focus, Ford Fiesta,
Ford EcoSport.



Ắt hẳn sẽ có nhiều bạn ngạc nhiên, và chính bản thân mình cũng vậy, khi biết được rằng
chiếc động cơ EcoBoost 1.0L 3 xy-lanh của hãng xe Mỹ có thể gắn được trên chiếc xe đua
Formula Ford và hoàn thành một vòng tại đường đua danh tiếng Nurburgring trong thời gian
chỉ 7 phút 22 giây - xếp thứ 11 trong số những chiếc xe có thể hoàn thành đường đua này
nhanh nhất, nhanh hơn cả những siêu xe đình đám như Ferrari Enzo, Lamborghini
Aventador và Pagani Zonda.