Toyota 2JZ đấu Ford Barra: Cuộc chơi của những khối I6 cam kép

Trong ngành công nghiệp xe hơi, rất nhiều khối động cơ đã trở thành huyền thoại. Lý do là bởi vì những khối máy này cực kỳ bền bỉ và có tiềm năng đạt đến những con số công suất điên rồ.

Dù fan hâm mộ Supra Mk4 vẫn hay thổi phồng câu chuyện lên, 2JZ (Toyota) thực tế vẫn là khối động cơ tuyệt vời. Bên cạnh đó, khối Barra (Ford) cũng không hề kém cạnh khi đã giành được nhiều sự ủng hộ trong giới yêu xe. Vậy nếu đặt cả hai lên bàn cân so sánh, liệu đâu sẽ là động cơ tốt hơn? Hãy cùng Otoman đi tìm câu trả lời qua bài viết dưới đây.

1. Nguồn gốc động cơ Ford Barra

Động cơ Barra của Ford được phát triển và đưa vào sản xuất tại Úc từ năm 2002. Trên thực tế, đây là phiên bản cải tiến của động cơ I6 cam đơn (single overhead cam, SOHC) mà Ford sử dụng những năm 1980 và 1990. Khối động cơ I6 này có nguồn gốc từ mẫu xe cỡ nhỏ Ford Falcon, ra đời tại thị trường Bắc Mỹ từ năm 1959.

Động cơ Barra không có nhiều đặc điểm tương đồng với những khối động cơ I6 sản xuất từ những năm 1950. Tuy nhiên, chính những khối động cơ I6 cũ xưa đó lại đặt nền móng để Ford tạo ra Barra. Một phần lý do khiến nhiều người đam mê xe không biết về động cơ này là bởi vì nó chỉ có ở thị trường Úc và New Zealand. Trái lại, động cơ 2JZ của Toyota thì lại có mặt ở hầu hết mọi nơi trên thế giới.

2. Nguồn gốc động cơ Toyota 2JZ-GTE

Khác với Barra, 2JZ được sản xuất từ năm 1991 - 2002. Khi 2JZ còn được sản xuất, Toyota đã sử dụng khối động cơ này cho nhiều mục đích khác nhau. Hai mẫu xe điển hình sử dụng khối máy này là Toyota Aristo và Supra.

Việc trang bị 2JZ trên mẫu xe Supra góp phần giúp động cơ nổi tiếng và trở thành huyền thoại. Động cơ 2JZ được sử dụng trên toàn thế giới với nhiều phiên bản khác nhau. Tại Úc, động cơ Barra rất phổ biến và dễ dàng tìm mua được với giá rẻ. Tuy nhiên ở bên ngoài Úc hay New Zealand, chúng ta sẽ ít gặp động cơ Barra hơn (mà sẽ thường thấy nhiều xe với động cơ JZ).

Đó chính là sự khác nhau về sự phổ biến của hai động cơ. Từ đó, việc tìm kiếm linh kiện thay thế cung trở nên khác biệt.

3. So sánh các thông số cơ bản

Barra là khối động cơ 4.0L I6 cam đôi, có hệ thống van biến thiên (variable valve timing). Vật liệu thân máy là sắt và vật liệu nắp máy là nhôm. Khối động cơ có một số phiên bản tăng áp, với công suất nằm trong khoảng từ 209 - 436 hp và momen xoắn đạt khoảng từ 374 - 576 Nm.

Ngược lại, 2JZ cũng là động cơ I6 cam đôi nhưng có dung tích chỉ 3.0L. Hệ thống van biến thiên cũng được trang bị lên 2JZ trên các phiên bản sau này. Thân và nắp máy sử dụng vật liệu tương tự Barra. Đồng thời, 2JZ cũng có phiên bản tăng áp và không tăng áp, với phổ công suất trong khoảng từ 212 - 321 hp và momen xoắn khoảng từ 283 - 434 Nm.

Bên cạnh đó, có nhiều ý kiến cho rằng Toyota đã cố tình hạ thấp thông số công suất của 2JZ-GTE (để tuân thủ một số thỏa thuận trên thị trường). Tuy nhiên, trên bàn cân này, con số công suất của khối động cơ khi mới xuất xưởng không quá quan trọng. Lý do là vì cả hai khối động cơ này đều có thể được tăng công suất khi bắt vít một số linh kiện đơn giản. Ngoài ra, phần lớn chủ xe cũng không có ý định giữ nguyên bản những động cơ này như khi chúng mới rời dây chuyền sản xuất.

4. Sự khác biệt về dung tích động cơ

Trên lý thuyết, cả hai động cơ khá tương đồng với nhau. Sự khác biệt rõ rệt nhất là dung tích động cơ. Về kích thước, động cơ Barra tương đối lớn. Chúng ta có thể tăng công suất lên bằng nạp khí cưỡng bức, nhưng đến một mức nhất định thì việc tăng dung tích động cơ sẽ hiệu quả hơn.

Dung tích động cơ Barra cao hơn 2JZ tròn 1 lít, từ đó Barra sản sinh nhiều momen xoắn hơn tại dải vòng thấp. Phần đông mọi người thường chú trọng nhiều ở công suất tối đa, nhưng thực tế thì mức công suất xuyên suốt dải vòng tua lại quan trọng và giúp xe vận hành êm ái hơn. Chính vì vậy, động cơ Barra làm tốt hơn 2JZ-GTE ở điểm này.

Tất nhiên, cả hai khối động cơ đều có thể sản sinh công suất rất lớn tại vòng tua thấp. Điều này hoàn toàn khả thi nếu chúng được trang bị tuabin tăng áp kích thước nhỏ và hiệu suất cao (ví dụ như BorgWarner EFR).

5. Sự khác biệt về thân máy

Cả hai khối động cơ đều nổi danh với sự cứng cáp và bền bỉ. Tuy nhiên, Barra lại gặp bất lợi là kích thước quá khổ. Với dung tích động cơ 4.0L, động cơ Barra rất dài, cao và nặng bởi cấu hình I6. Với kích thước khổng lồ, khối động cơ này rất khó để có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Kích thước của Barra lớn hơn rất nhiều so với 2JZ và các động cơ I6 khác lúc bấy giờ như RB26 của Nissan.

Riêng phần thân máy của động cơ Barra cũng có kích thước khá lớn. Lý do là bởi vì Ford sử dụng lượng lớn vật liệu, đồng thời giữ khoảng cách lớn giữa các ống lót xi lanh. Ngoài ra, thân máy của Barra cũng sử dụng rất nhiều vật liệu tại các đường gân (ribbing) để tăng độ cứng.

Mặc dù có dung tích nhỏ hơn so với Barra, 2JZ lại sở hữu thân máy được cho là tốt hơn. So với Barra, thân máy của 2JZ nhẹ và gọn, đồng thời sử dụng vật liệu cứng cáp hơn.

Chưa hết, độ dày giữa các ống lót xi lanh trên 2JZ là 7 mm, trong khi trên động cơ Barra là từ 3 - 4 mm. Khối động cơ 2JZ có thiết kế xi lanh Siamese, tức nằm giữa các ống lót xi lanh là kim loại nguyên khối. Tưởng chừng điều này là không đáng kể, thế nhưng nó lại đóng vai trò không nhỏ trong việc duy trì vận hành của một động cơ công suất cao.

6. Sự khác biệt về nắp máy

Khi quan sát kỹ phần nắp máy của động Barra, chúng ta có thể tưởng tượng được khối động cơ này lớn đến nhường nào. Chiều dài nắp máy của động cơ Barra dài hơn nắp máy của động cơ 2JZ khoảng hơn 15 cm. Điều này cho thấy dung tích lớn hơn sẽ ảnh hưởng đến kích thước của khối động cơ.

Đi kèm với kích thước là sự cồng kềnh của các cơ cấu khác trên động cơ. Cụ thể, Barra sử dụng trục cam đôi với 4 van trên mỗi xi lanh. Trục cam được dẫn động bằng xích thay vì bằng dây đai.

Hai điểm yếu nhất của động cơ Barra nằm ở phần nắp máy. Đó là bu lông nắp máy (head bolt) và lò xo xu páp (valve spring). Mặc dù bu lông nắp máy cực kỳ cứng cáp, nó vẫn dễ bị kéo dãn bởi áp lực bên trong thân máy khi tăng áp suất nạp.

Các lò xo xu páp cũng không thể chịu được áp lực nếu áp suất nạp quá lớn. Do đó, chủ xe sẽ cần phải thay thế nếu muốn động cơ sản sinh công suất lớn hơn.

7. Sự khác biệt về hệ thống van biến thiên

Một trong những tính năng tốt mà chúng ta có thể tìm thấy trên các động cơ Barra là hệ thống van biến thiên dùng cho cả trục cam nạp và xả. Hệ thống này giúp cải thiện hiệu năng một cách đáng kể, đồng thời tăng công suất tại mọi dải vòng tua.

Đối với những động cơ Barra tăng áp thì hệ thống van biến thiên cho cả hai trục cam còn giúp giảm độ trễ tăng áp. Tất cả điều này chung quy lại giúp cho Barra cải thiện công suất ở vòng tua máy thấp và khả năng phản hồi chân ga.

Ngược lại, động cơ 2JZ sử dụng thiết kế con đội xu páp với đĩa chỉnh (shim over bucket). Ở thiết kế này, các vấu cam (camshaft lobe) đẩy các con đội (nằm trên lò xo xu páp) xuống. Hệ thống này tuy đơn giản nhưng hiệu quả.

Động 2JZ cũng sử dụng hệ thống van biến thiên VVT-i của Toyota và cho phép căn chỉnh thời gian đóng mở van khi động cơ vận hành.

Ở phiên bản dành cho thị trường Mỹ, khối động cơ 2JZ không có hệ thống van biến thiên (trừ khi hoán đổi sang nắp máy có trang bị sẵn hệ thống này). Việc sử dụng hệ thống van biến thiên hay không là tùy thuộc vào sở thích của mỗi người.

8. Sự khác biệt về tiềm năng độ công suất

Đối với động cơ Ford Barra, piston, thanh truyền và trục khuỷu đều cứng cáp hơn mức cần thiết. Điểm yếu của khối động cơ Barra (một lần nữa xuất hiện ở thân máy) là các bánh răng bơm dầu (oil pump gear).

Những bánh răng này thường bị hỏng và cần phải được thay thế nếu chủ xe muốn dùng động cơ cho mục đích hiệu suất cao.

Một điểm lưu ý ở phần thân máy là cách Ford gắn bơm dầu. Theo đó, bơm dầu được bắt vít theo phương thẳng đứng với nắp ổ trục (crank cap). Đây là điều khiến cho bơm dầu chịu nhiều áp lực khi tăng công suất cho động cơ.

Với phần thân máy “zin”, động cơ Barra có tiềm năng sản sinh đến hơn 600 hp công suất, với mức 700 hp được cho là giới hạn.

Ở phía bên kia bàn cân, động cơ 2JZ cũng có thể đạt được những con số công suất “điên rồ“ với các bộ phận “zin”. Piston, thanh truyền và trục khuỷu đều cứng hơn nhiều so với mức cần thiết. Vào thời điểm lúc bấy giờ, Toyota luôn làm mọi thứ vượt xa hơn nhu cầu sử dụng.

Việc tinh chỉnh Barra để sản sinh công suất từ 600 - 700 hp là một việc khá phổ biến. Động cơ 2JZ cũng có thể làm được điều tương tự, thậm chí nhỉnh hơn một chút mà vẫn sử dụng các linh kiện động cơ “zin”. Có thể nói, cả hai động cơ đều sản sinh cùng lượng công suất cực đại với các linh kiện động cơ “zin”.

Tuy nhiên, cần nhớ rằng động cơ Barra có dung tích lớn hơn nhiều so với động cơ 2JZ.

9. Sự khác biệt về mức độ phổ biến

Như đã đề cập ở trên, động cơ Barra ít được biết đến do chỉ tồn tại ở thị trường Úc và New Zealand. Khi một động cơ được biết đến rộng rãi tại thị trường lớn như Hoa Kỳ, thường sẽ có nhiều lựa chọn linh kiện hơn từ các nhà sản xuất aftermarket. Điều này cũng ảnh hưởng đến việc vận hành và sử dụng động cơ lâu dài.

Nếu có mặt tại Mỹ, chắc chắn Barra sẽ được hỗ trợ linh kiện thay thế và trở thành lựa chọn cho công việc hoán đổi động cơ (engine swap). Mặc dù vậy, tại thị trường Úc và New Zealand, động cơ Barra vẫn là một lựa chọn dễ tìm và có giá phải chăng.

Mặc dù linh kiện dành cho Barra không nhiều như cho 2JZ nhưng chúng cũng không ở mức quá khó tìm và khan hiếm. Đối với động cơ Barra, việc thay bu lông nắp máy, lò xo xu páp, bánh răng bơm dầu, lắp đặt hệ thống tăng áp để sản sinh 600 hp công suất là những việc khá đơn giản.

Ngược lại, động cơ 2JZ có mặt tại nhiều nơi trên thế giới và có sẵn hai phiên bản là hút khí tự nhiên và tăng áp. Các linh kiện aftermarket dành cho động cơ 2JZ nhiều không kể xiết và hầu như tất cả các bộ phận của động cơ đều có lựa chọn thay thế.

Tóm lại, động cơ Barra có mặt tại ít thị trường hơn, trong khi việc tìm kiếm động cơ 2JZ là dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, chi phí bỏ ra để mua động cơ 2JZ cũng rẻ hơn, đồng thời công việc tinh chỉnh cũng nhẹ nhàng hơn so với động cơ Barra.

10. Kết luận

Tóm lại, nếu không tính đến giá thành và mức độ phổ biến, 2JZ là động cơ tốt hơn để có thể đạt hiệu suất cao. Nếu là ở Úc hay New Zealand, động cơ Barra của Ford sẽ là lựa chọn hợp lý hơn vì giá rẻ và sẵn có.

Trong trường hợp hoán đổi động cơ, 2JZ trở nên phù hợp hơn do kích thước và trọng lượng nhỏ hơn. Tuy nhiên, việc đánh giá đúng sự hiệu quả của công việc hoán đổi sẽ phụ thuộc vào mục tiêu công suất mong muốn.

Bạn thích động cơ nào hơn giữa hai khối động cơ này? Hãy để lại đánh giá của mình ở phần bình luận bên dưới nhé!