Động cơ có tỷ số nén biến thiên: Tương lai của xe hơi thế giới (P1)

Làm thế nào để tăng được công suất mà không cần tăng kích thước của động cơ? Hãy quên việc sử dụng tăng áp đi, thay vào đó là một giải pháp hiệu quả và tiết kiệm hơn rất nhiều.

Với mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu, các hãng có xu hướng chuyển sang dùng động cơ dung tích nhỏ nhưng có tăng áp. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của loại động cơ này là khi ở tua thấp, không cần tăng áp, lại không hiệu quả bằng động cơ cùng dung tích vốn không có tăng áp, vì tăng áp không cho phép tỷ số nén cao. Như vậy, nếu bạn chỉ cần xe chạy tầm tầm thì động cơ tăng áp là không cần thiết, chỉ gây tốn xăng.

Động cơ có thể thay đổi tỷ số nén biến thiên – Variable compression ratio (VCR) là một trong những giải pháp giúp tăng công suất động cơ, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu nhờ nâng cao hiệu suất quá trình cháy, giảm mức khí thải độc hại. Những điều này đạt được là nhờ khả năng thay đổi một cách linh hoạt tỷ số nén để thay đổi thể tích buồng đốt của động cơ theo điều kiện vận hành của xe.

Vì sao cần động cơ có thể thay đổi tỷ số nén linh hoạt?

Chúng ta đều biết hiệu suất của quá trình cháy phụ thuộc rất lớn vào tỷ số nén, tỷ số nén càng cao thì quá trình cháy càng diễn ra triệt để. Tuy nhiên đối với các động cơ xăng thì không thể tăng mãi tỉ số nén bởi nếu tỉ số này lớn thì hỗn hợp xăng và nhiên liệu khi đi vào bên trong buồng đốt có thể sẽ tự bốc cháy mà không cần bugi và gây ra hiện tượng kích nổ của động cơ dẫn đến làm giảm công suất của động cơ và có thể làm hư hỏng động cơ.

Nhìn chung, ôtô sẽ phải vận hành trong nhiều điều kiện khác nhau: dừng đỗ đèn xanh đèn đỏ, đi với tốc độ thấp khi di chuyển trong đô thị hay luôn duy trì tốc độ cao khi đi trên đường cao tốc…Tuy nhiên khi đi trong thành phố thường duy trì với tốc độ thấp, trọng nhẹ nên làm giảm giảm hiệu suất của quá trình cháy dẫn đến tăng mức tiêu thụ nhiên liệu. Lúc này chúng ta chỉ mong muốn động cơ có tỷ số nén cao để phát huy được hiệu suất của quá trình cháy.

Ngược lai, khi di chuyển với tốc độ cao, tải trọng lớn sẽ dễ dẫn đến hiện tượng kích nổ của động cơ lúc này tỷ số nén thấp mới là lựa chọn tối ưu. Tỷ số nén cao hay thấp cũng đều mang đến lợi thế cũng như kém theo đó là những bất lợi trong các điều kiện khác nhau vì vậy giải pháp về một động cơ có tỷ số nén có thể thay đổi theo điều kiện làm việc sẽ giúp giải quyết những vấn đề trên.

Theo những nghiên cứu cho thấy khi tăng tỷ số nén từ 8:1 lên 14:1 thì hiệu suất của quá trình cháy bên trong động cơ có thể tăng từ 50% lên đến 65% (mức tăng 15%).

Việt Lê