BMW TwinPower Turbo là gì?

TwinPower Turbo là công nghệ tăng áp động cơ do BMW phát triển, ứng dụng cho dải động cơ từ 3 xi-lanh cho tới động cơ 12 xi-lanh của hãng. Công nghệ này đã khắc phục hiện tượng hụt hơi của động cơ Turbo như thế nào?

Giới thiệu công nghệ TwinPower Turbo của BMW

Năm 2006, BMW lần đầu giới thiệu công nghệ TwinPower Turbo trên mẫu sedan BMW 335i. Sau đó, nó được triển khai rộng rãi trên hầu hết các mẫu xe BMW. Đây là công nghệ tăng áp do chính BMW phát triển, chuyên dùng cho các loại động cơ, kể cả máy xăng lẫn diesel.

BMW TwinPower Turbo là gì?

Về cấu tạo, TwinPower Turbo có hai thành phần là TwinPower và Turbo.

- TwinPower: bao gồm các công nghệ độc quyền của BMW gồm: Valvetronic, VANOS và HDPi - bộ phun nhiên liệu có độ chính xác cao, giúp đảm bảo độ nhạy chân ga, cải thiện độ ổn định và thích ứng của động cơ, giúp tiết kiệm nhiên liệu tối đa.

Valvetronic: Hệ thống Valvetronic điều chỉnh linh hoạt các van nạp không khí để kiểm soát lượng không khí đưa vào động cơ mà không cần sử dụng cụm van ga.

Double VANOS: Hệ thống Double VANOS kiểm soát linh hoạt thời gian mở và đóng của van nạp và van xả để tối ưu hóa hiệu suất động cơ ở mọi điều kiện vận hành.

High Precision Injection (HDPi): Hệ thống phun nhiên liệu chính xác cao giúp cải thiện hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

- Turbo: là bộ tăng áp đơn (single-turbo) hoặc tăng áp kép (twin-turbo). Với Turbo, động cơ được gia tăng sức mạnh tương đương với những động cơ có dung tích lớn hơn. Bơm tăng áp của động cơ BMW là loại Twin-scroll Turbo charger, bơm tăng áp cửa nạp kép, vận hành bằng cách tận dụng sức đẩy của khí thải động cơ. Turbo có hai cửa nạp giúp cho người lái tăng cảm giác nhạy ga hơn khi tăng tốc (vì không có hiện tượng trễ nhịp như turbo tăng áp thông thường) đồng thời tăng đáng kể hiệu quả mức tiêu thụ nhiên liệu.

Những ưu điển của công nghệ TwinPower Turbo

1. Do BMW tự phát triển nên mang đậm dấu ấn BMW, giảm giá thành của xe:

Để nghiên cứu và phát triển động cơ turbo phải tốn thời gian kèm chi phí rất cao. Để cắt giảm thời gian cũng như chi phí đầu tư, đa số các hãng xe thường mua sẵn bộ turbo của các nhà cung cấp (BorgWarner hay Garrett chẳng hạn) lắp vào động cơ của mình. Nhưng BMW thì nói không. Hãng tự làm chủ công nghệ từ bản phác thảo cho tới sản xuất hoàn chỉnh. TwinPower Turbo là một trong những sản phẩm "con cưng" của BMW, giúp hãng có bản quyền công nghệ lõi cũng như giảm được chi phí sản xuất sau này.

2. Nâng cao hiệu suất động cơ dựa trên Vanos, Valvetronic, HPDi:

Hệ thống VANOS là công nghệ làm thay đổi thời điểm mở xu-pap hoạt động dựa trên nguyên lý làm thay đổi vị trí tương đối của trục cam với trục khuỷ của động cơ. Hệ thống này có thể xoay tương đối trục cam 40 độ so với góc quay trục khuỷu và điều chỉnh liên tục để tối ưu hóa vị trí trục cam cho tất cả các điều kiện hoạt động của động cơ. Không giống như các hệ thống thay đổi thời điểm mở xupap của các hãng khác VANOS có cấu tạo khác hẳn là sự kết hợp giữa việc điều khiển bằng cơ khí và thủy lực và được quản lý bởi DME (hệ thống điều khiển động cơ của xe).

Ưu điểm:

- Tăng mômen xoắn ở tốc độ thấp và tốc độ trung bình mà không ảnh hưởng nhiều tới phạm vi công suất động cơ
- Tăng tính tiết kiệm nhiên liệu do tối ưu hóa góc phối khí.
- Giảm ô nhiễm khí thải do tối ưu hóa góc trùng điệp của xupap
- Chế độ cầm chừng ổn định

Hệ thống VALVETRONIC: Hệ thống Vanos mới chỉ thay đổi được thời điểm phối khí mà chưa tác động sâu được vào độ nâng xu-pap. Do đó BMW tiếp tục phát minh ra hệ thống Valvetronic hiện nay được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các mẫu xe của BMW. Động cơ ứng dụng công nghệ Valvetronic là động cơ đầu tiên trên thế giới không cần sử dụng bướm ga.

Valvetronic là hệ thống tự động điều chỉnh hoà khí của động cơ thông qua cơ cấu phun xăng đa điểm và độ mở xupap biến thiên. Sự khác biệt giữa Valvetronic và các công nghệ phun xăng đa điểm khác là Valvetronic không sử dụng bướm ga cơ khí để điều khiển lượng hoà khí cho động cơ mà dùng chính cơ cấu xupap có độ mở biến thiên làm nhiệm vụ đó.

Với công nghệ Valvetronic tổn hao này đã được giảm thiểu tới mức thấp nhất, do pit-tông dịch chuyển tự do không còn bị tác động từ hiệu ứng chân không.Trong hệ thống Valvetronic vẫn có trục cam xu-pap truyền thống, nhưng song song với trục cam xu-pap hút còn có một trục lệch tâm, nhiều đòn dẫn và bánh răng trung gian được kết nối với một mô tơ điện tốc độ chậm.

Valvetronic đặc biệt hiệu quả với các động cơ có vòng tua thấp nhưng không phát huy được tác dụng khi số vòng tua cao hơn 6000 vòng/phút, do ở tốc độ cao cần phải có lò xo xupap cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt. Nhưng lò xo cứng lại gây tổn hao năng lượng như ma sát sẽ lớn hơn, chính vì vậy các mẫu xe có tính năng vận hành cao như BMW M-series không cần Valvetronic.

HPDi – Công nghệ phun xăng trực tiếp

Công nghệ phun xăng trực tiếp – HPDi là hệ thống phun xăng sáng tạo từ BMW khiến cho quá trình đốt cháy hiệu quả hơn, động cơ này mang lại hiệu suất cao hơn và giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu. Công nghệ HPDi là một phần của công nghệ của TwinPower Turbo và kết hợp tăng hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. HPDi đảm bảo liều lượng nhiên liệu chính xác cho quá trình đốt cháy hiệu quả và sạch sẽ.

Công nghệ này sử dụng máy bơm cao áp và kim phun điện tử Piezo có đặc tính dãn nở của gốm tổng hợp khi có điện áp chạy qua, nhiên liệu có thể được tiêm vào buồng đốt chỉ trong 0,27 mili giây và được tiêm nhiều lần trong một quá trình đốt cháy duy nhất. Hệ thống này được điều khiển bởi ECM sẽ tính toán để điểu khiển lượng nhiên liệu được tiêm vào buồng đốt theo nhu cầu năng lượng động cơ, nhiệt độ vận hành và áp suất xi lanh.

Điều này đảm bảo rằng quá trình đốt cháy được kiểm soát chính xác, cực kỳ sạch sẽ và rất hiệu quả trong mọi tình huống lái xe.

ƯU ĐIỂM

- Tỉ số nén được tăng lên
- Tăng hiệu suất của động cơ 6 tới 14%.
- Hiệu quả quét sạch khí cháy được cải thiện nhờ tăng góc trùng điệp xupap giúp khí nạp được sạch hơn.
- Lượng nhiên liệu được đốt cháy gần như tối ưu làm giảm khí thải 50%
- Tăng công suất và mô men trong khi kích thước động cơ nhỏ hơn
- Hiệu suất động cơ cao giúp tăng tính kinh tế nhiên liệu từ 8 – 22%

3. Khắc phục hiện tượng hụt hơi của động cơ Turbo:

Ở tốc độ vòng tua máy thấp, bộ turbo không được cấp khí xả dẫn đến hiện tượng hụt hơi. TwinPower Turbo ra đời nhằm hạn chế tối đa nhược điểm đó.

Giảm hiện tượng hụt hơi của động cơ Turbo

Lựa chọn giải pháp tăng áp cuộn đôi twin-scroll với hai cửa nạp khí được áp dụng cho động cơ TwinPower Turbo. Trong đó, BMW dành riêng một đường nạp khí có kích thước nhỏ hơn hoạt động khi ở dải tua máy thấp. Đường nạp khí còn lại có kích thước lớn hơn, có vai trò tối ưu hoá sức mạnh ở dải vòng tua cao. Công thức này đã giúp TwinPower Turbo gần như triệt tiêu được hiện tượng turbo lag. TwinPower Turbo là công nghệ áp dụng cho cả động cơ tăng áp đơn và tăng áp kép.

Các dòng động cơ BMW dùng TwinPower Turbo

TwinPower Turbo trên động cơ xăng cải tiến: 3 xi-lanh đặc biệt êm ái, động cơ xăng 4 xi-lanh và động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng BMW TwinPower Turbo đã đạt vô số danh hiệu danh giá tại giải thưởng "Động cơ của năm". Các động cơ này đều đã thiết lập nên những chuẩn mực mới trong ngành công nghiệp ô tô. Những động cơ ở thế hệ mới nhất đã chứng minh được tính kinh tế, lượng khí thải thấp và vận hành mạnh mẽ hơn những thế hệ tiền nhiệm. Để tăng hiệu quả ¬vận hành và tính động lực học, gói cải tiến này – một cột mốc quan trọng trong chiến lược BMW EfficientDynamics - kết hợp công nghệ phun mới nhất và Valvetronic kiểm soát van nạp xả linh hoạt bao gồm công nghệ tăng áp kép cải tiến VANOS. Sự kết hợp hoàn hảo này đem đến hệ thống lái hiệu quả, là một minh hoạ ấn tượng về bậc thầy động cơ của BMW.

TwinPower Turbo xuất hiện trên mọi dòng động cơ BMW

TwinPower Turbo trên động cơ dầu: kết hợp tính kinh tế tối ưu, sức mạnh động cơ và các tính năng vận hành với mức tiêu hao nhiên liệu thấp. Không có bất kỳ một nghi ngờ nào về hiệu quả và sự năng động của động cơ này. Nếu động cơ BMW TwinPower Turbo 3 xi-lanh là động cơ lý tưởng cho các dòng xe entry-level, thì động cơ diesel cải tiến BMW TwinPower Turbo 4 xi-lanh và động cơ diesel đặc biệt mạnh mẽ BMW TwinPower Turbo 6 xi-lanh thẳng hàng đem lại khả năng vận hành cực kỳ ấn tượng với mức tiêu hao nhiên liệu thấp và độ ma sát tối thiểu. Cảm giác hưng phấn đằng sau tay lái nhờ đó luôn được đảm bảo. Các bộ phận khối động cơ diesel kết hợp với kết cấu làm bằng nhôm trọng lượng nhẹ của dòng động cơ BMW EfficientDynamics được trang bị khả năng tăng áp với turbine có hình dạng biến đổi. Tính năng phun nhiên liệu trực tiếp được đảm bảo bằng công nghệ Common Rail thế hệ mới nhất.

BMW chuyển giao công nghệ nào cho Vinfast?

VinFast đã mua giấy phép sản xuất và lắp đặt động cơ N20 2.0 lít nổi tiếng của BMW để sản xuất những chiếc xe đầu tiên của hãng là Lux A và Lux SA. Tuy nhiên, BMW không bán cho VinFast giấy phép Valvetronic của họ. Động cơ trong xe hơi của VinFast không có công nghệ Valvetronic. VinFast đã cùng đối tác khác "tinh chỉnh" động cơ bằng công nghệ tương đương.

Công nghệ Twin-Scroll TurboCharger

Động cơ N20 BMW chia sẻ với Vinfast vẫn được gắn bộ tăng áp (turbocharger). Bộ tăng áp này sẽ hoạt động nhờ Map (phần mềm điều khiển động cơ) được Vinfast phát triển riêng thông qua một đối tác rất nổi tiếng trong lĩnh vực hiệu chỉnh hệ truyền động (AVL).

Ngoài ra, động cơ N20 trên xe Vinfast vẫn giữ nguyên công nghệ tăng áp cuộn đôi (twin scroll Turbo) giống y chang của xe BMW. Cụm từ "tăng áp cuộn đôi" không phải tăng áp kép (Twin Turbo). Twin Turbo là 2 bộ tăng áp riêng biệt gắn trong động cơ. Còn Twin Scroll Turbo thực ra chỉ là một bộ tăng áp, nhưng đường ống dẫn khí xả kéo bộ tăng áp được chia ra làm 2 đường, thay vì chỉ một đường như chúng ta thường thấy. Về lý thuyết, thiết kế đặc biệt này sẽ giúp đảm bảo lưu lượng khí xả kéo bộ tăng áp được đều hơn và từ đó cũng giảm được một chút độ trễ, vốn là nhược điểm của động cơ tăng áp.

(Theo BMW, Vinfast)

✅Xem thêm: Bảng giá xe BMW