Nắm giữ những thương hiệu “đình đám” như Bentley, Audi, Lamborghini, Seat, Skoda, Porsche nên không có gì khó hiểu khi Volkswagen (VW) thường được biết tới là hãng xe lớn nhất thế giới. Đồng nghĩa với sự lớn mạnh của tập đoàn thì Volkswagen còn sở hữu những công nghệ đỉnh cao trong ngành công nghiệp chế tạo xe ô tô. Trong đó, động cơ xăng TSI là cái tên trứ danh đầu tiên cần được nhắc đến. Vậy TSI là gì và nó có gì nổi trội mà khiến khối động cơ này trở nên nổi tiếng như thế?!
Động cơ TSI là gì ?
Trong thế giới của ngành công nghiệp sản xuất ô tô, 3 tiêu chí luôn được đặt lên hàng đầu khi chế tạo một khối động cơ là công suất, thể tích và trọng lượng. Với lịch sử lâu đời cũng như thừa hưởng những công nghệ tiên tiến ,các kỹ sư của VW đã bắt tay vào nghiên cứu và cho ra đời động cơ xăng TSI lừng danh. TSI thỏa mãn cả 3 tiêu chí trên khi có trọng lượng nhẹ tối ưu, dung tích xy lanh được giảm tối đa nhưng công suất và sức kéo được cải thiện nhiều lần so với một động cơ thông thường.
TSI được viết tắt từ cụm từ Turbocharger Stratified Injection, có nghĩa là động cơ tăng áp kết hợp với công nghệ phun xăng trực tiếp. Đây là công nghệ tiên phong của tập đoàn Volkswagen được áp dụng trên hầu hết các động cơ xăng. Áp dụng công nghệ phun xăng trực tiếp và turbo tăng áp. Cùng với việc giảm kích cỡ (dung tích xi-lanh) của động cơ giúp cho hiệu suất của nó cũng cao hơn nhờ giảm được tổn thất do ma sát.
Với tiêu chuẩn khí thải ngày càng khắt khe nhằm bảo vệ môi trường, Volkswagen cũng phải có những bước tiến quan trọng trong việc thiết kế khối động cơ xăng TSI nhằm đảm bảo phù hợp với yêu cầu của từng thị trường. Tại Việt Nam, mẫu xe Volkswagen Passat sở hữu dung tích 1.8L, 4 xy lanh thẳng hàng, tuy nhiên điểm đặc biệt là khối động cơ xăng TSI của Passat có đến 8 kim phun nhiên liệu. Cụ thể, 4 kim phun trực tiếp và 4 kim phun gián tiếp (phun trên đường ống nạp) nhằm nâng cao công suất tối ưu của xe trên đường trường mà vẫn đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu khi xe di chuyển trong nội thành.
Động cơ TSI làm việc như thế nào ?
Dung tích xy lanh của động cơ ảnh hưởng trực tiếp vào mô-men xoắn đầu ra của động cơ- cũng như kích thước của nó. Những động cơ lớn thường cho mô-men xoắn đầu ra lớn vào lúc bắt đầu và vì thế xe thường có ưu thế tăng tốc tốt. Tuy nhiên, tổn thất do ma sát nội bộ sinh ra cũng lớn hơn.
Động cơ có sử dụng turbo giúp tăng lượng khí nạp vào buồng đốt so với động cơ thông thường bên cạnh đó bộ điều khiển tính toán chính xác lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy, nhờ đó những động cơ có dung tích nhỏ vẫn có thể sản sinh công suất và moment lớn). Các tổn hao do ma sát được được giảm thiểu tương ứng với kích thước thước động cơ nhỏ gọn. Nhờ đó, hiệu suất của động cơ được tăng lên! Bên cạnh đó, việc này cũng giúp bảo vệ môi trường do giảm kích thước động cơ nhỏ hơn đồng nghĩa với lượng phát thải ít hơn và vận hành xe cũng kinh tế hơn.
Phun xăng trực tiếp là gì ?
Đối với động cơ xăng TSI, xăng được phun trực tiếp vào vào buồng đốt mà không vào đường ống nạp như các loại động cơ thông thường khác. Nhiên liệu có thể phun vào động cơ ở kỳ nạp và có thể kéo dài qua kỳ nén tùy vào điều kiện làm việc của động cơ.
Kết quả là xăng bay hơi ngay trong buồng đốt, nhiệt độ được giảm bớt từ hỗn hợp hòa khí. Quá trình trình làm mát bên trong buồng đốt này cho phép tỉ số nén của động cơ được tăng lên một cách đáng kể, do đó tăng hiệu suất của quá trình cháy và giảm thiểu năng lượng tiêu thụ.
Turbocharger là gì ?
Bộ tăng áp có hình dạng như 2 vỏ ốc sên được gắn chặt vào nhau, phía trong mỗi “vỏ ốc” có 1 cánh quạt được gọi là máy nén (Turbin) và một trục có trách nhiệm nối “chết” 2 cánh quạt này với nhau. Bộ tăng áp được lắp trực tiếp ở cửa xả động cơ để lợi dụng luồng khí xả làm quay Turbin trên cửa xả, do được lắp đồng trục nên Turbin trên cửa nạp sẽ quay theo và nén không khí sạch đưa vào buồng đốt . Ngoài ra khi quay cánh turbin trên cửa nạp sẽ tạo ra luồng gió xoáy giúp trộn đều hỗn hợp không khí với xăng, tạo điều kiện chu kỳ nổ diễn ra tốt hơn.
Tốc độ quay của Turbin đến 30,000 vòng/phút khi không tải và có thể tăng lên 80,000 – 100,000 vòng/phút lúc người lái nhấn ga, ngoài ra nó còn nhận trực tiếp khí xả nên nhiệt độ tỏa ra từ bộ tăng áp là cực kỳ nóng, nhiệt độ cao gây giãn nỡ không khí trong khoang máy và làm giảm hiệu năng tăng áp (không khí lạnh sẽ chứa nhiều ô xi hơn). Vì vậy các kỹ sư Volkswagen đã lắp thêm một lưới tản nhiệt lớn dành riêng cho bộ tăng áp để giảm nhiệt độ không khí trước khi đưa vào buồng đốt.
Supercharger là gì ?
Về cấu tạo, bộ siêu nạp là một máy nén khí, phía trong có cánh quạt làm nhiệm vụ hút khí vào buồng đốt. Nguyên lý hoạt động của hệ thống siêu nạp khá đơn giản, cụ thể, cụm máy nén sẽ được lắp phía trên động cơ và nối trực tiếp vào trục khủy (crankshaft) của máy, thông qua dây curoa. Khi động cơ vận hành, dây curoa sẽ kéo hệ thống siêu nạp hoạt động theo nhằm nén không khí vào buồng đốt.
Như vậy khác với Turbochager lợi dụng lực đẩy của ống xả làm quay turbin, supercharger dùng chính sức kéo của động cơ để nén không khí vào xy lanh.
Động cơ TSI “đỉnh cao” với “Twincharger”
Động cơ supercharged hay Turbocharged đều có nhược điểm riêng. Và để khắc phục những điểm yếu này, các kỹ sư Volkswagen đã tạo ra khối động cơ có tên Twincharger, đây là sự kết hợp giữa turbocharge và supercharge trên cùng 1 xe. Tại thị trường Việt Nam khá hiếm mẫu xe sử dụng loại động cơ này, có thể kể đến là chiếc Golfcross và chiếc xe thể thao Scirocco huyền thoại.
Sự kết hợp giữa Turbocharger và Supercharger giúp tạo nên một động cơ xăng TSI hoàn hảo nhờ vào việc bổ sung các khuyết điểm cho nhau. Khi động cơ ở vòng tua thấp và tạo ra ít dòng khí xả, hệ thống Supercharger sẽ hoạt động trước nhằm mang đến phản ứng chân ga nhanh nhạy và làm cho động cơ tăng công suất tức thời. Cho đến khi vòng tua động cơ cao hơn, hệ thống Turbocharger sẽ làm việc và mang đến hiệu suất nạp cao nhất, giúp cho xe tiếp tục đạt vận tốc cực đại nhanh chóng.
Việc cải tiến kỹ thuật trên đã tạo ra một thế hệ động cơ với với những tính năng ưu việt, cho mô-men xoắn và công suất đầu ra hoàn hảo nhưng vẫn đảm bảo giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ cũng như lượng khí thải phát ra.
Công nghệ tiên phong của tập đoàn Volkswagen đã gây ấn tượng đối với các chuyên gia xe hơi từ khắp nơi trên thế giới. Động cơ 1,4 lít TSI Twincharger của VW đã giành được giải thưởng quốc tế cho loại có dung tích từ 1 đến 1,4 lít. Động cơ này được bình chọn là động cơ của năm và động cơ “xanh” tốt nhất trong năm 2009.
Công nghệ tăng áp điện
Hiện tại công nghệ tiên tiến nhất của hệ thống tăng áp là do tập đoàn Volkswagen sáng tạo ra. Đó chính là hệ thống tăng áp điện (electric turbocharger), đây sẽ là hệ thống giải quyết được tất cả nhược điểm của tăng áp và siêu nạp truyền thống, do sử dụng điện làm nguồn cấp nên hệ thống này hoàn toàn không phụ thuộc vào khí xả hoặc công suất từ động cơ để hoạt động. Bên cạnh đó, động cơ tăng áp điện TSI cũng giải quyết được vấn đề nhiệt độ trong khoang máy và tất nhiên nó cũng không cần tản nhiệt đi kèm, như vậy bạn sẽ có một không gian khoang máy rộng rãi hơn và giải nhiệt tốt hơn.
Nhờ vào những nỗ lực không ngừng, các kỹ sư của Volkswagen đã tạo nên những chiếc xe có động cơ nhỏ nhưng “có võ”, giúp tiết kiệm nhiên liệu khi đi chậm nhưng vẫn đủ sức mạnh để vận hành ở tốc độ cao. Hơn hết, đó chính là cảm giác lái đầy phấn khích được mang đến cho người sử dụng từ một chiếc xe nhỏ và đầy kinh tế khi vận hành cũng như góp phần bảo vệ môi trường.
