wensheng
Tài xế O-H
Mazda Skyactiv-X: Công nghệ biến nhược điểm của động cơ xăng thành lợi thế tiết kiệm
Với công nghệ Skyactiv, Mazda đang dần chứng tỏ rằng họ cũng biết cách tạo ra những động cơ chạy xăng thân thiện với môi trường và cả túi tiền của chủ xe. Về cơ bản Mazda với công nghệ Skyactiv chỉ đơn giản là cố gắng tạo ra một động cơ đốt xăng hiệu quả nhất, tỷ số nén cao và khí thải đáp ứng được những tiêu chuẩn khắt khe nhất của từng quốc gia.
Hiện tại những chiếc xe của Mazda đang sử dụng thế hệ động cơ SkyActiv-G. Thế nhưng vài năm qua, Mazda đã bỏ ra vài chục triệu USD để phát triển một công nghệ mới toanh. Mazda đang cố gắng tạo ra một khối động cơ hiệu quả như diesel, nhưng sạch sẽ và thân thiện với môi trường hơn nhiều.
Anh em đọc tin tức có thấy tại LA Auto Show hồi giữa tuần, Mazda giới thiệu 2019 Mazda 3, với phiên bản động cơ Skyactiv-X sẽ ra mắt vào cuối năm sau. Như vậy là công nghệ đầy tham vọng của Mazda đã chín muồi và có thể trở thành cái tên đáng gờm khi cho phép động cơ tiết kiệm từ 20 đến 30% nhiên liệu sử dụng cho cùng một quãng đường đi so với thế hệ động cơ Skyactiv-G hiện tại.
Hồi tháng 2 vừa rồi, Mazda đã mang vài chiếc xe prototype lắp động cơ Skyactiv-X đến Mỹ để giới thiệu và cho báo giới lái thử. Bất ngờ là, công nghệ ấn tượng nhất kể từ khi công nghệ VTEC của Honda được giới thiệu hoạt động vô cùng trơn tru, không xảy ra bất kỳ vấn đề gì trong quá trình vận hành. Mà thật ra, nhiều người còn bất ngờ vì nó hoạt động được bình thường, không khiến động cơ nổ tung trong lúc chạy giữa đường cao tốc.
Hiểu một cách đơn giản, Skyactiv-X lấy nhược điểm khi piston ở áp suất cao của chính động cơ xăng, tối ưu hóa nó để tạo ra một động cơ có tỉ số nén cực cao, đốt xăng hiệu quả hơn. Tất cả xoay quanh một công nghệ có tên HCCI. Dịch nôm, HCCI nghĩa là kích nổ đồng nhất hỗn hợp nạp (Homogeneous Charge Compression Ignition).
Nó cho phép xăng được kích nổ trong piston mà không cần bu gi, thay vào đó là nhờ áp suất bên trong. Tuy nhiên nếu không kiểm soát một cách chặt chẽ quá trình kích nổ gián tiếp, việc xăng bị nén và phát nổ sớm hơn dự kiến sẽ tạo ra một hậu quả rất tệ tên là…
Pre-ignition
Đầu tiên phải nhắc đến cách động cơ xăng và động cơ diesel kích nổ nhiên liệu. Dầu diesel ổn định hơn xăng, nên động cơ có thể kích nổ bằng áp xuất bên trong piston chứ không cần bu gi. Nhờ cách kích nổ này mà động cơ diesel đốt cháy nhiên liệu vô cùng hiệu quả, sạch sẽ. Chỉ có điều khí thải của diesel rất tệ cho môi trường.
Trong khi đó, xăng bị đốt cháy trong buồng đốt do áp suất không phải không có. Thế nhưng do xăng rất dễ cháy và không ổn định như diesel, nên HCCI thường xảy ra trong những động cơ thông thường dưới dạng nổ sớm pre-ignition, hay dân tuner và dân mê xe cộ còn gọi bằng từ lóng “knocking” (gõ máy). Dưới đây là hình một piston bị hiện tượng pre-ingition làm hỏng:
Nếu không kiểm soát được quá trình kích nổ bằng áp suất, xăng bên trong buồng đốt thường cháy vào lúc piston ở sai vị trí, khiến động cơ bị hỏng hoặc nổ tung. Cái khó cho anh em tuner là, HCCI rất khó điều chỉnh vì phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, tốc độ piston và độ ẩm bên trong buồng đốt.
Giải pháp của Mazda là, thay vì cố gắng điều chỉnh thời gian HCCI xảy ra, họ chỉnh động cơ chạy đến một vòng tua nhất định đến ngay gần thời điểm HCCI có thể xảy ra. Kế đến, chính xác thời điểm HCCI chuẩn bị xảy ra, bu gi sẽ đánh lửa để đốt cháy một phần nhiên liệu. Vụ nổ nho nhỏ này sẽ khiến áp suất và nhiệt độ bên trong buồng đốt tăng mạnh, tạo điều kiện cho HCCI xảy ra, đốt cháy sạch sẽ số nhiên liệu được hệ thống phun xăng cấp cho động cơ.
Mazda gọi công nghệ này là SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition). Hiểu đơn giản thì xăng cháy không cần bugi, còn hiểu phức tạp là xăng cháy nhờ… bugi tạo ra áp suất kích nổ nhiên liệu, chứ không phải do bugi trực tiếp đánh lửa. Để làm được điều này hệ thống phun xăng điện tử phải hoạt động chính xác đến từng tích tắc, và ở dải tua cao, việc hỗn hợp nạp cháy nhờ áp suất mới xảy ra.
Kết quả là, từ một vấn đề của động cơ xăng khiến anh em đau đầu, Mazda đã hoàn thiện chính vấn đề này để tạo ra khối động cơ tiết kiệm hơn, đốt cháy xăng hiệu quả hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Tỷ lệ nén của động cơ này có thể lên tới 16:1 đến 18:1, hơn cả con số 14.0:1 của Skyactiv-G ở một số thị trường, và ăn đứt tỷ lệ 10:1 ở nhiều động cơ inline 4 của các hãng khác.
Động cơ siêu tiết kiệm
Nhờ công nghệ Skyactiv, động cơ xe Mazda trộn nhiều không khí vào hỗn hợp nạp hơn nhiều so với những động cơ xăng thông thường. Đôi lúc lượng không khí trong hỗn hợp nạp của chúng nhiều gấp đôi các xe khác. Thông thường thì việc nhiều không khí quá chưa chắc đã là tốt vì lượng khí thừa thãi có thể khiến xăng không được đốt cháy hết vì di chuyển quá chậm bên trong buồng đốt. Tuy nhiên SPCCI của Mazda giải quyết được tình trạng này.
Lượng không khí còn dư trong buồng đốt đem lại vài lợi thế đối với Mazda. Bình thường chúng thu nhận một phần nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy xăng, giúp động cơ không quá nóng. Nhưng trong động cơ Skyactiv-X, phần khí này nóng lên, nở ra và đẩy piston chuyển động kèm với quá trình đốt nhiên liệu. Ngắn gọn thì với tỉ lệ nén như thế này, Mazda có thể tạo ra nhiều mô men xoắn hơn dù dùng ít nhiên liệu hơn.
Tuy nhiên để cấp đủ không khí cho động cơ, hồi tháng 02, bản mẫu Mazda 3 chạy động cơ Skyactiv-X 2.0l được lắp một chiếc supercharger, không phải để xe chạy khỏe hơn mà là để cấp đủ không khí cho khối động cơ với tỉ số nén rất cao. Không chỉ dừng ở đó, supercharger của Skyactiv-X được tích hợp luôn một hệ thống tản nhiệt chất lỏng. Đến hệ thống xả khí thải cũng được máy tính kiểm soát nhiệt độ luôn.
Skyactiv-X hoạt động hiệu quả tới đâu, anh em sẽ phải chờ đến cuối năm 2019 khi những chiếc Mazda 3 đầu tiên được trang bị công nghệ động cơ này được bán ra thị trường một cách chính thức.
Tinhte - Tham khảo Road and Track
Anh em đọc tin tức có thấy tại LA Auto Show hồi giữa tuần, Mazda giới thiệu 2019 Mazda 3, với phiên bản động cơ Skyactiv-X sẽ ra mắt vào cuối năm sau. Như vậy là công nghệ đầy tham vọng của Mazda đã chín muồi và có thể trở thành cái tên đáng gờm khi cho phép động cơ tiết kiệm từ 20 đến 30% nhiên liệu sử dụng cho cùng một quãng đường đi so với thế hệ động cơ Skyactiv-G hiện tại.
Hiểu một cách đơn giản, Skyactiv-X lấy nhược điểm khi piston ở áp suất cao của chính động cơ xăng, tối ưu hóa nó để tạo ra một động cơ có tỉ số nén cực cao, đốt xăng hiệu quả hơn. Tất cả xoay quanh một công nghệ có tên HCCI. Dịch nôm, HCCI nghĩa là kích nổ đồng nhất hỗn hợp nạp (Homogeneous Charge Compression Ignition).
Nó cho phép xăng được kích nổ trong piston mà không cần bu gi, thay vào đó là nhờ áp suất bên trong. Tuy nhiên nếu không kiểm soát một cách chặt chẽ quá trình kích nổ gián tiếp, việc xăng bị nén và phát nổ sớm hơn dự kiến sẽ tạo ra một hậu quả rất tệ tên là…
Pre-ignition
Đầu tiên phải nhắc đến cách động cơ xăng và động cơ diesel kích nổ nhiên liệu. Dầu diesel ổn định hơn xăng, nên động cơ có thể kích nổ bằng áp xuất bên trong piston chứ không cần bu gi. Nhờ cách kích nổ này mà động cơ diesel đốt cháy nhiên liệu vô cùng hiệu quả, sạch sẽ. Chỉ có điều khí thải của diesel rất tệ cho môi trường.
Trong khi đó, xăng bị đốt cháy trong buồng đốt do áp suất không phải không có. Thế nhưng do xăng rất dễ cháy và không ổn định như diesel, nên HCCI thường xảy ra trong những động cơ thông thường dưới dạng nổ sớm pre-ignition, hay dân tuner và dân mê xe cộ còn gọi bằng từ lóng “knocking” (gõ máy). Dưới đây là hình một piston bị hiện tượng pre-ingition làm hỏng:
Mazda gọi công nghệ này là SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition). Hiểu đơn giản thì xăng cháy không cần bugi, còn hiểu phức tạp là xăng cháy nhờ… bugi tạo ra áp suất kích nổ nhiên liệu, chứ không phải do bugi trực tiếp đánh lửa. Để làm được điều này hệ thống phun xăng điện tử phải hoạt động chính xác đến từng tích tắc, và ở dải tua cao, việc hỗn hợp nạp cháy nhờ áp suất mới xảy ra.
Kết quả là, từ một vấn đề của động cơ xăng khiến anh em đau đầu, Mazda đã hoàn thiện chính vấn đề này để tạo ra khối động cơ tiết kiệm hơn, đốt cháy xăng hiệu quả hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Tỷ lệ nén của động cơ này có thể lên tới 16:1 đến 18:1, hơn cả con số 14.0:1 của Skyactiv-G ở một số thị trường, và ăn đứt tỷ lệ 10:1 ở nhiều động cơ inline 4 của các hãng khác.
Động cơ siêu tiết kiệm
Nhờ công nghệ Skyactiv, động cơ xe Mazda trộn nhiều không khí vào hỗn hợp nạp hơn nhiều so với những động cơ xăng thông thường. Đôi lúc lượng không khí trong hỗn hợp nạp của chúng nhiều gấp đôi các xe khác. Thông thường thì việc nhiều không khí quá chưa chắc đã là tốt vì lượng khí thừa thãi có thể khiến xăng không được đốt cháy hết vì di chuyển quá chậm bên trong buồng đốt. Tuy nhiên SPCCI của Mazda giải quyết được tình trạng này.
Tuy nhiên để cấp đủ không khí cho động cơ, hồi tháng 02, bản mẫu Mazda 3 chạy động cơ Skyactiv-X 2.0l được lắp một chiếc supercharger, không phải để xe chạy khỏe hơn mà là để cấp đủ không khí cho khối động cơ với tỉ số nén rất cao. Không chỉ dừng ở đó, supercharger của Skyactiv-X được tích hợp luôn một hệ thống tản nhiệt chất lỏng. Đến hệ thống xả khí thải cũng được máy tính kiểm soát nhiệt độ luôn.
Tinhte - Tham khảo Road and Track
