Xuất hiện trên ôtô từ những năm 20 của thế kỷ trước, ý tưởng thay đổi thời gian đóng mở xu-pap theo tốc độ động cơ được nhiều hãng xe phát triển. GM gọi nó là vvt (Variable Valve Timing - biến thiên thời điểm đóng mở van nạp).
Toyota sau khi cải tiến thì gọi thành VVT-i, với chữ "i" lấy từ từ " intelligent - thông minh". Honda gọi VTEC, viết tắt từ cụm từ "Variable Valve-Timing and Lift Electronic Control". BMW phức tạp hơn khi đặt tên công nghệ là VANOS. Còn Subaru không chịu kém cạnh với cái tên dài ngoằng Dual AVCS (Active Valve Control System).
 |
| hệ thống điều khiển van biến thiên trên động cơ Hyundai T-GDI. Ảnh: Wikipedia. |
Tuy có sự khác biệt trong cách gọi nhưng bản chất, các công nghệ này đều hướng đến việc điều khiển thời điểm đóng mở xu-pap nạp, xu-pap thải theo tốc độ để cải thiện khả năng làm việc của động cơ. Hầu hết động cơ xe hơi hiện này là loại piston, van phân phối khí dẫn động bằng đai hoặc xích từ trục khuỷu.
Khi tốc độ tăng, thời gian đóng mở van giảm, lượng khí mới nạp vào xi-lanh giảm theo làm động cơ yếu đi. Nhưng nếu duy trì thời gian mở xu-pap dài, vấn đề có thể xuất hiện lúc động cơ làm việc ở tốc độ thấp. Nhiên liệu cháy không triệt để, công suất giảm, động cơ tạo ra nhiều khí độc.
Bằng việc tối ưu hóa thời gian đóng mở xu-pap, công nghệ điều khiển trục cam giúp tiết kiệm khoảng 20% nhiên liệu, tăng 5-10% mô-men, giảm 10% hydrocacbon và 40-60% NOx trong khí thải. Nó được ví như cánh cửa mở ra kỷ nguyên mới cho động cơ đốt trong.
Công nghệ SkyActiv - nỗ lực vươn đến giới hạn lý thuyết
Xuất hiện vài năm trở lại đây, skyactiv là thuật ngữ được Mazda dùng để chung cho các giải pháp công nghệ trên động cơ, hộp số, kết cấu khung vỏ. Trên động cơ, đó là những giải pháp tăng hiệu suất bằng cách thay đổi tỷ số nén, giảm ma sát các kết cấu cơ khí, sử dụng piston hốc.
Hãng xe Nhật từng cho biết, SkyActiv-G là loại động cơ xăng thương mại có tỷ số nén cao nhất đạt 14:1, trong khi thị trường phổ biến là từ 10:1 đến 13:1. Theo lý thuyết, nếu tăng tỷ số nén từ 10 lên 15, hiệu suất động cơ sẽ tăng 9%. Tuy nhiên không thể tiếp tục tăng tỷ số nén vì hiện tượng kích nổ.
 |
| So sánh hệ thống xả 4-2-1 và hệ thống xả truyền thống. Ảnh: Mazda. |
Tỷ số nén cao, nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp xăng – không khí tăng cao, có thể tự cháy khi piston tới điểm chết trên. Nghiên cứu từ Mazda cho thấy, nếu lượng khí sót trong xi-lanh cuối quá trình thải giảm từ 8 xuống 4% thì nhiệt độ cuối quá trình nén ở động có tỷ số nén 14:1 tương đương động cơ 11:1.
Trên động cơ nhiều xi-lanh có cổ xả ngắn, khí xả áp suất cao từ xi-lanh này có thể đi vào các xi-lanh khác làm tăng khí sót. Hệ thống xả 4-2-1 có cổ xả dài làm giảm ảnh hưởng của hiện tượng trên nhờ đó giảm khí sót trong mỗi. Bên cạnh đó, SkyActiv-G còn sử dụng piston hốc, chương trình phun nhiên liệu tối ưu.
Những nỗ lực từ Mazda giúp SkyActiv-G đạt hiệu suất nhiệt cao hơn 15% so với thế hệ trước.
Thế Hoàng
