Động cơ xăng không cần bu-gi (HCCI)

Có thể xe bạn có thể chạy bằng xăng hoặc bằng dầu Diesel nhưng việc kết hợp cả hai thì sao. Hôm nay chúng ta sẽ đề cập đến một loại động cơ pha trộn của 2 loại động cơ đốt trong phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô hiện này : động cơ xăng và động cơ diesel. Đó chính là động cơ đốt trong chạy xăng nhưng lại không cần bu-gi kích nổ : HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition).

Mặc dù là động cơ xăng nhưng HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) không sử dụng bugi để đánh lửa mà nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu đến áp suất cao để tự bốc cháy giống như động cơ Diesel mà không sợ hiện tượng kích nổ. Điểm khác biệt của động cơ HCCI so với các động cơ xăng có lẽ là nguyên lý hòa trộn và cháy đồng đều tại mọi điểm bên trong buồng đốt không giống như nguyên tắc lan truyền ngọn lửa trên các động cơ xăng thông thường. Điều này sẽ giúp tránh được hiện tượng kích nổ do tự hỗn hợp xăng và nhiên liệu tự bốc cháy và tạo ra sóng lan truyền từ bugi.

So sánh 3 loại động cơ​

Tuy nhiên, để vận hành được động cơ HCCI thì nhiệt độ của buồng đốt đóng vai trò rất quan trọng. hỗn hợp xăng và nhiên liệu chỉ có thể tự bốc cháy khi buồng cháy được làm nóng nhất định, do đó động cơ sẽ sử dụng buji đánh lửa để khởi động động cơ, khi nhiệt độ bên trong xilanh đã được làm ấm lên thì mới vận hành được chế độ HCCI. Trong chế độ HCCI hỗn hợp hòa trộn nhiên liệu và không khí rất loãng do đó động cơ làm việc ở chế độ hỗn hợp nhiên liệu nghèo nhờ vậy động cơ có thể đạt được hiệu quả như động cơ Diesel và giảm được hàm lượng CO2 trong khí thải.

Có lẽ thử thách lớn nhất của động cơ này là điều khiển quá trình cháy của HCCI. Với động cơ sử dụng bugi có thể dễ dàng điều khiển thời điểm đánh lửa nhưng với sự cháy của HCCI cần phải thay đổi thành phần của hỗn hợp và nhiệt độ đồng thời kết hợp với thời điểm phun để có thể đạt được hiệu quả cao nhất và tránh được hiện tượng kích nổ. Công nghệ HCCI đang rất được các nhà sản xuất ô tô quan tâm vì đây là sự kết hợp những công nghệ ưu việt nhất của ngành động cơ đốt trong hiện nay như: sử dụng phun nhiên liệu trực tiếp, điều khiển cam bằng điện tử và điều khiển khoảng nâng của cam theo áp suất bên trong xilanh. Mặc dù vậy, những nghiên cứu mới chỉ cho phép động cơ tự bốc cháy ở chế độ tải trọng thấp, khi làm việc với công suất lớn thì chế độ HCCI sẽ không đáp ứng được và động cơ vẫn phải trở về chế độ đánh lửa bằng bugi như động cơ thông thường.

Cấu tạo ngoài của động cơ HCCI​

Trên hai mẫu xe hai xe 2007 Saturn Aura và Opel Vectra đều được trang bị động cơ 2.2L Ecotec với công suất 180 Hp (134Kw) và mômen xoắn cực đại lên tới 230 Nm, hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp đặt tại trung tâm, trục cam kép được điều khiển điện tử để điều khiển đóng mở xupap theo nhiều chế độ. Thiết bị quan trọng nhất là bộ điều khiển rất phức tạp có khả năng phân tích các dữ liệu từ cảm biến đo áp suất bên trong xilanh để vận hành quá trình cháy HCCI và chuyển đổi giữa chế độ cháy HCCI và chế độ cháy sử dụng bugi đánh lửa.

Những thử nghiệm của GM trên 2 mẫu xe Saturn Aura và Opel Vectra vào năm 2007 đã cho thấy khi vận hành ở chế độ HCCI nó có thể đạt tốc độ tối đa lên tới 88 km/h, còn khi chiếc xe chạy ở tốc độ cao hơn thì động cơ sẽ chuyển sang chế độ sử dụng bugi như trên các động cơ xăng thông thường. Và các nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục nghiên cứu để nâng cao phạm vi sử dụng chế độ HCCI.

Những ưu điểm nổi bật của công nghệ HCCI:

- Hiệu quả động cơ giống như động cơ Diesel nhưng lại giảm được chi phí dành cho xử lý khí thải.
- Sử dụng công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp và cơ cấu phối khí thông minh (variabe valve).
- Sẵn sàng lắp đặt HCCI cho động cơ xăng đang sử dụng.
- Ngoài động cơ xăng còn có thể sử dụng cho động cơ sử dụng nhiên liệu hỗn hợp E85.
- Tiết kiệm nhiên liệu khoảng 15% so với động cơ xăng thông thường.

​

Jason Fenske là 1 youtuber khá nổi tiếng trong cộng đồng Youtube. Xuất thân là 1 kỹ sư cơ khí, Jason thường xuyên làm những video giải thích về nguyên lý hoạt động, cấu tạo của những bộ phận, hệ thống cơ khí có trên xe ôtô. Với cách giải thích đơn giản, dễ hiểu cùng những hình vẽ minh họa cụ thể, video của Jason giúp ích rất nhiều cho những ai có nhu cầu tìm hiểu về công nghệ ôtô.

Theo: Autonet​