Hơn một thế kỉ nay, động cơ đốt trong vẫn giữ vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp xe hơi. Khi giá thành xế điện và xe hybrid vẫn còn khá cao thì việc cải thiện hiệu quả động cơ đốt trong là cách tốt nhất để giảm thiểu ô nhiễm cũng như sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Một bước tiến đáng kể trên hành trình cải tiến công nghệ chính là động cơ chia chu kì mà Công ty kỹ thuật Scuderi vừa nộp đơn xin cấp bằng sáng chế sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển.
Hầu hết động cơ xăng ngày nay đều vận hành theo chu kỳ Otto bao gồm: nạp, nén, nổ, xả. Không khí được bơm vào buồng đốt, trộn lẫn với nhiên liệu và đi vào xylanh, sau đó được nén lại bằng pit-tông. Một tia lửa đốt cháy hỗn hợp này và đẩy pit-tông đi xuống cuối khoảng chạy để tạo năng lượng. Khi pit-tông đi lên trở lại, van xả mở và đẩy khí thoát ra. Chu kì Otto khá dễ hiểu và ngày càng trở nên tinh tế hơn nhưng vẫn còn tương đối kém hiệu quả.
Chu kỳ Atkinson thường được sử dụng trong xe hybrid hiện đại cũng hoạt động tương tự nhưng van nạp mở lâu hơn trong khi pit-tông ở giai đoạn nén. Lực nén giảm xuống nhưng độ mở rộng vẫn giữ nguyên. Chu kỳ này trích xuất năng lượng từ quá trình đốt cháy nhưng tạo ra ít năng lượng hơn. Lượng khí thải giảm đi đáng kể và sự thâm hụt năng lượng có thể bù đắp bằng môtơ điện.
Bên cạnh đó còn có chu kỳ Miller với nguyên tắc cũng giống như vậy nhưng sử dụng lực nén cưỡng bức, thường là động cơ siêu nạp, để bổ sung sức mạnh bị tiêu hao bằng cách tăng thêm không khí vào buồng đốt. Sau khi hoàn thành một mẫu thử nghiệm, Scuderi đã cho ra mắt bản concept đầu tiên với những đổi mới trên nền tảng động cơ chu kỳ Miller.
Động cơ chia chu kỳ
Động cơ chia chu kỳ tách bốn kỳ thành hai phần thông qua một cặp xylanh, mỗi xylanh trong cặp đảm nhận một nửa quá trình. Trong xylanh đầu tiên, không khí được rút ra thông qua một van nạp và trộn lẫn với nhiên liệu có trong xy-lanh. Khi pit-tông trở lại, một van khác mở lối vào một cổng đặc biệt. Hỗn hợp được đẩy qua và hút vào xylanh thứ hai thông qua van nạp đó.
Sau đó van đóng lại, hỗn hợp được nén bằng pit-tông thứ hai, bắt lửa và bắt đầu cháy. Khi pit-tông trở lại lần nữa, hỗn hợp đi ra ngoài van xả như thông thường.
Dường như phức tạp hơn, nhưng động cơ mới này đóng góp lớn cho cuộc cách mạng trục khuỷu, buộc động cơ phải làm việc nhiều hơn. Trong khi một pit-tông thực hiện nén không khí - nhiên liệu thì pit-tông khác sẵn sàng cho quá trình đốt cháy ngay khi hỗn hợp bơm qua.
Không có yêu cầu đặc biệt về số lượng xylanh, vẫn là những động cơ bốn, sáu, tám hoặc hơn nữa nhưng tất cả đều được ghép cặp nên chỉ một nửa trong số đó thực sự là môi trường đốt cháy hỗn hợp. Điều này cũng đồng nghĩa với việc giảm một nửa số bugi và kim phun so với thông thường.
Lợi ích
Kết quả tổng quát về khả năng tiết kiệm nhiên liệu của động cơ chia chu kỳ cao hơn 25% so với tiêu chuẩn chung Châu Âu và 13% so với những sản phẩm cùng dòng. Trong thời tiết khắc nghiệt, Scuderi dự đoán động cơ chia chu kỳ 26 km/lít so với xe thông thường. Lượng khí thải CO2 cũng giảm xuống chỉ còn 81,6 g/km so với mục tiêu 120 g/km tại Châu Âu.
Động cơ chia chu kỳ vẫn có nền tảng động cơ đốt trong thông thường, do đó có độ phổ biến rộng rãi. Nếu những thông số trên được kết hợp với hệ truyền động hybrid, sản phẩm tạo ra sẽ thực sự gây ấn tượng.
Từ khi thử nghiệm cho tới ngày phổ biến ứng dụng là một chặng đường dài nhưng động cơ chia chu kỳ Scuderi hứa hẹn là làn gió mới trong cuộc cạnh tranh gay cấn về hiệu suất và tiết kiệm giữa các nhà sản xuất xe hơi.
Theo Greencarreports