Động cơ xăng không bugi

Trong khi động cơ xăng mơ đến đường đặc tính mô-men, hiệu suất nhiệt cao của máy dầu thì diesel lại muốn giá nhiên liệu rẻ như xăng hay hệ thống phun đắt tiền. Liệu có thể kết hợp ưu điểm của các hai loại vào một siêu động cơ?

Hyundai đang phối hợp với Delphi để tìm lời giải đáp với động cơ phun xăng trực tiếp tự cháy (Gasoline Direct-Injection Compression Ignition gọi tắt GDCI), có nghĩa không cần dùng đến bugi.

Các kết quả nghiên cứu có khác biệt sau hơn một thập kỷ qua. Cả GM và Honda đều nhấn mạnh việc sản sinh năng lượng trên động cơ xăng cần trải qua các quá trình đồng nhất – nén – đánh lửa. Nhưng gần đây, Hyundai và Delphi đạt bước tiến trong việc tạo ra động cơ xăng 1.8 I4 công suất 180 mã lực có thể hoạt động trong dải tốc độ từ không tải đến 4500 vòng/phút mà không dùng bu-gi bằng cách phân đoạn quá trình nạp. Mẫu thực tế sẽ lắp trên 2 xe chạy thử nghiệm vào cuối năm nay.

Hình dạng bên ngoài của động cơ thí nghiệm này không có gì đặc biệt. Máy trang bị phun xăng trực tiếp, hệ thống điều khiển trục cam, tua-bin tăng áp, bộ siêu nạp, bộ tuần hoàn khí xả. Điểm đặt biệt của động cơ này là dạng pít-tông đỉnh lõm, vòi phun có thể phun nhiên liệu vào chính giữa phần lõm này, không bugi.

Hỗn hợp cháy cuối quá trình nén được gia nhiệt nhờ lượng khí xả trích lại được tính toán chính xác và tỷ số nén đặt 14,8:1. Một lượng xăng nhỏ được phun vào xi-lanh trước khi pít-tông đi đến điểm chết trên (ĐCT) ở cuối kỳ nén. Phần còn lại được phun khi pít-tông qua ĐCT, kết quả là áp suất nén tăng. Hiệu suất cháy cải thiện khi áp suất cháy làm việc với pít-tông đang đi xuống.

Theo một chuyên gia GDCI của Hyundai, đặc điểm làm việc của động cơ: hỗn hợp nghèo nhiên liệu, một lượng nhiệt nhỏ tổn hao qua vách xi-lanh, không có bướm ga và tỷ lệ giãn nở lớn (mặt trái của việc tăng tỷ số nén) đạt hiệu quả tương đương động cơ diesel. Kết quả tốt nhất bắt nguồn từ luồng xoáy nhỏ trong phần lõm của đỉnh pít-tông. Áp suất phun trong dải của động cơ xăng, chỉ bằng 1/5 so với áp suất yêu cầu của động cơ diesel nên ưu thế chính đạt được là giá, tổn thất ký sinh thấp hơn, hoạt động êm hơn. Bộ siêu nạp cung cấp dòng khí nạp tốc độ thấp và tải khi khí thải công cấp đủ năng lượng cho tubor.

Nhờ việc hóa hơi tốt mà việc làm sạch buồng đốt không còn là rắc rối lớn. Vấn đề khác của của động cơ diesel – các hạt NOx – giờ đã được giải quyết bởi nhiệt độ cháy của GDCI thấp. Hỗn hợp sạch làm giảm hiệu quả của bộ xúc tác tiêu chuẩn ba thành phần nên cần bổ sung thêm chất xúc tác quá trình oxy hóa thứ 2 để giảm lượng CO và Hydrocarbon. Kết quả chung đạt được là hiệu suất động cơ xăng cải thiện 10- 15% mà không cần đến bộ chuyển đổi nhiên liệu phức tạp.

Theo VNE