Hệ thống vô hiệu hóa xylanh: Nguyên lý hoạt động, các hãng xe sử dụng?

1. Hệ thống vô hiệu hóa xylanh là gì?

Công nghệ ngừng hoạt động xylanh còn được gọi là cylinder-on-demand (CoD), và là một công nghệ sử dụng thông minh để ngăn một số xylanh của động cơ đốt trong (ICE) tiếp nhận nhiên liệu và không khí khi nó đang chạy. Để hiểu việc hủy kích hoạt xylanh là gì, cần có một bản phân tích ngắn gọn về cách hoạt động của ICE?

Một hệ thống vô hiệu hóa xylanh

2. Tìm hiểu quá trình đốt cháy bên trong động cơ?

Động cơ đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí và chuyển nó thành năng lượng để cung cấp năng lượng cho các bánh xe. Nó thực hiện điều này bằng cách hút hỗn hợp nhiên liệu và không khí vào các xylanh trong động cơ, nơi một piston chuyển động sau đó nén hỗn hợp trong mỗi xylanh. Sau khi được nén, một tia lửa từ bugi sẽ đốt cháy hỗn hợp làm cho piston bị đẩy xuống một lần nữa. Khí thải được đẩy ra ngoài qua các xupap trong khi chuyển động lên xuống của các piston được trục khuỷu chuyển thành chuyển động quay.

Khối động cơ 3 xylanh của Mazda với khả năng vô hiệu hóa xylanh.

3. Làm thế nào để hệ thống vô hiệu hóa xylanh hoạt động?

Hệ thống vô hiệu hóa xylanh mang một ý nghĩa rất quan trọng. Việc tắt một số xylanh sẽ góp phần tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải. Khi ECU nhận biết rằng chiếc xe không cần một lượng công suất lớn mà tất cả các xylanh tạo ra, một van điện từ ngừng hoạt động xylanh sẽ hoạt động để ngăn nhiên liệu và không khí đi vào xylanh. Điều này có nghĩa là quá trình đốt cháy trong một số xylanh không thể xảy ra, và nhìn chung lượng nhiên liệu được sử dụng ít hơn.

Động cơ có khả vô hiệu hóa một số xylanh không cần thiết còn được gọi là động cơ có dung tích thay đổi. Vì khi hệ thống vô hiệu hóa xylanh kích hoạt cho phép thay đổi dung tích động cơ tạm thời. Ví dụ: Nếu tạm thời tắt một nửa số xiylanh của động cơ V8 4.0 lít, về cơ bản động cơ sẽ hoạt động giống như động cơ V4 2.0 lít trong thời gian ngừng hoạt động. Một động cơ lớn chạy trên tất cả các xi-lanh trong điều kiện công suất thấp như chạy trên đường cao tốc là không hiệu quả. Việc biến nó thành một động cơ nhỏ tạm thời có thể tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu lên tới 25% trong một số điều kiện lái xe nhất định.

4. Ưu điểm của hệ thống vô hiệu hóa xylanh?

• Cải thiện hiệu suất nhiên liệu.
• Giảm lượng khí thải.
• Giảm tổn thất bơm.
• Tối ưu hóa luồng không khí trong động cơ khi tải thấp.
• Trong động cơ diesel, khí thải sau xử lý hiệu quả hơn do nhiệt độ khí thải cao hơn.

5. Những hãng xe đã sử dụng hệ thống vô hiệu hóa xylanh?

Giữa những năm 80 và đầu những năm 2000, một số nhà sản xuất đã có hứng thú với hệ thống vô hiệu hóa xylanh này. Daimler, Mercedes-Benz và General Motors đều đã thử nghiệm công nghệ trên vào những năm đầu tiên. Ngày nay đã có một số hãng xe cải tiến hệ thống vô hiệu hóa xylanh, như:

• Tập đoàn Volkswagen: Công nghệ xylanh chủ động của Volkswagen là ứng dụng đầu tiên của việc ngừng kích hoạt xylanh trên động cơ bốn xylanh, bắt đầu với động cơ TSI 1,4 lít. Ngày nay, VW Group cũng sử dụng công nghệ này trên các động cơ khác, chẳng hạn như động cơ tăng áp kép V8 4.0 lít của tập đoàn.
• General Motors: Bắt đầu từ năm 2005, GM đã áp dụng phiên bản Quản lý nhiên liệu chủ động cho động cơ V8 phân khối nhỏ Thế hệ IV. Thiết kế lại năm 2018 của hệ thống này được gọi là Quản lý nhiên liệu động đã mang lại khả năng cho bất kỳ số lượng xylanh nào trong bất kỳ sự kết hợp nào.
• Stellantis: Được phát triển ban đầu bởi Mercedes trong những năm Daimler-Chrysler, Hệ thống đa dịch chuyển lần đầu tiên được sử dụng trên động cơ V12 của Mercedes và trên Hemi V8 của Chrysler từ năm 2004. Hemi V8 vẫn sử dụng hệ thống này cho đến ngày nay.
• Mazda: Mazda bắt đầu sử dụng rộng rãi phiên bản của chính mình vào năm 2017 với mẫu SUV cỡ nhỏ Mazda CX-5 – một trong những mẫu SUV cỡ nhỏ phổ biến nhất và tốt nhất đang được bán tại Mỹ.
• Honda: Honda bắt đầu sử dụng hệ thống Quản lý xylanh biến thiên độc quyền của mình vào năm 2003 trên dòng động cơ V6 J; nó có thể chuyển động cơ V6 giữa hoạt động sáu, bốn và ba xi-lanh.
• Ford: Ford bắt đầu sử dụng tính năng ngừng hoạt động xylanh vào năm 2016 và việc áp dụng công nghệ này trên động cơ Ecoboost nhỏ của hãng là ứng dụng đầu tiên trên động cơ ba xylanh.

Hệ thống vô hiệu hóa xylanh của Audi.

6. Sự cố của hệ thống vô hiệu hóa xylanh động cơ?

Các hệ thống vô hiệu hóa xylanh ngày nay phần lớn rất đáng tin cậy, nhưng chúng lại tạo ra một lớp phức tạp khác có thể xảy ra sai sót. Các hệ thống này cũng bị hạn chế về khả năng ngắt kết hợp các xylanh mà không làm đảo lộn sự cân bằng của động cơ hoặc gây ra tiếng ồn hoặc rung động không mong muốn. Một số phương án khắc phục như thay giá đỡ động cơ, bánh đà và bộ giảm rung có thể giải quyết vấn đề trên.

Tập đoàn Volkswagen kết hợp công nghệ khử tiếng ồn trong hệ thống âm thanh để loại bỏ âm thanh của động cơ V8 4.0 lít khi nó ở chế độ bốn xylanh trong một số xe của họ sử dụng động cơ này, chẳng hạn như Audi A8 .

7. Những câu hỏi về hệ thống vô hiệu hóa xylanh?

a. Hệ thống vô hiệu hóa xylanh có làm thay đổi âm thanh của động cơ không?

Một trong những vấn đề về ngừng hoạt động xylanh rõ ràng nhất, đặc biệt là ở các xe V8, là nó có thể thay đổi âm thanh của động cơ V8 khi ở chế độ bốn xi-lanh. Âm thanh đặc trưng của động cơ V8 là một điểm thu hút trên một chiếc xe như vậy và vì lý do này, Jeep đã thực sự phát triển một hệ thống ống xả kép vận hành một bộ ống xả khác ở chế độ bốn xi-lanh để giữ lại âm thanh của Hemi V8.

b. Người lái có thể hủy kích hoạt hệ thống vô hiệu hóa xylanh không?

Hệ thống vô hiệu hóa xylanh được điều khiển bởi bộ phận điều khiển động cơ của xe để xác định sự phân phối nhiên liệu và cường độ hỗn hợp – và chỉ được kích hoạt khi đáp ứng các thông số khác nhau. Nó được bật và tắt liên tục, hầu như người lái không hề hay biết trừ khi nhìn vào chỉ báo trên bảng điều khiển. Trình điều khiển không thể tắt nó theo cách thủ công.

Hệ thống vô hiệu hóa xylanh có dẫn đến tình trạng tiêu thụ dầu quá mức được không?

Một số động cơ có thể hút dầu từ vỏ trục khuỷu qua van giảm áp của hệ thống khử kích hoạt xylanh. Kiểm tra hệ thống thông gió cacte tích cực (PCV) để tìm cặn dầu – bằng chứng động cơ của bạn có thể gặp sự cố này. Bugi bị bong tróc gây hoạt động kém và khó khởi động động cơ cũng có thể là một triệu chứng.

c. Hệ thống vô hiệu hóa xylanh có gây ra hoạt động kém hoặc đánh lửa sai thời điểm không?

Bởi vì các hệ thống này được cung cấp năng lượng bằng thủy lực bằng dầu động cơ có áp suất, việc bảo dưỡng không tốt gây ra dầu bẩn hoặc nhiễm bẩn có thể ảnh hưởng đến hoạt động và chuyển động tự do của các ống dẫn và chốt khóa của hệ thống đó, gây ra hoạt động kém.

8. Kết luận

Hệ thống vô hiệu hóa xylanh đã được sử dụng rất thành công để cải thiện hiệu suất nhiên liệu và lượng khí thải của động cơ đốt trong, nhưng sự phát triển ở mặt này có thể bị đình trệ khi các nhà sản xuất chuyển hướng nguồn lực phát triển cho những chiếc xe mới nhất của họ sang EV.