CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ XĂNG

Động cơ xăng là loại được ứng dụng nhiều nhất. Sau đây là một vài loại
động cơ xăng đã và đang có mặt trong rất nhiều loại xe trên toàn thế giới.

1. Động cơ xăng lean burn.

Loại động cơ chạy bằng hợp khí – nhiên liệu nghèo được gọi là động cơ lean burn.

Về cơ bản, loại động cơ chạy bằng hỗn hợp khí - nhiên liệu nghèo thì gọi là động
cơ lean burn. Đi tiên phong trong công nghệ này phải kể đến các nhà sản xuất xe hơi
Nhật Bản, dẫn đầu là Toyota.Nhìn bề ngoài, hỗn hợp khí - nhiên liệu càng nghèo thì
động cơ càng tiết kiệm xăng. Tuy nhiên, có hai lý do không cho phép động cơ thông
thường chạy bằng hỗn hợp khí - nhiên liệu nghèo, đó là nếu hỗn hợp quá nghèo, động
cơ sẽ không đốt cháy được, và theo lẽ tự nhiên, sự tập trung nhiên liệu nghèo sẽ dẫn
đến công suất thấp.
Động cơ lean burn tránh những vấn đề kể trên bằng cách ứng dụng quá trình pha trộn
hiệu quả cao. Chúng sử dụng loại pittong có hình dáng đặc biệt với ống góp được đặt
và tạo góc phù hợp, luồng không khí đi vào sẽ tạo ra gió xoáy bên trong buồng đốt. Gió
xoáy giúp hoàn thiện quá trình pha trộn nhiên liệu và không khí, từ đó giảm đáng kể
các hạt nhiên liệu khó hòa lẫn và không cháy được trong động cơ thông thường. Nhờ
vậy, quá trình đốt cháy sẽ được hoàn thiện, không chỉ giảm các chất gây ô nhiễm mà
còn hạ tỷ số nhiên liệu/không khí từ 1:14 đến 1:25 nhưng vẫn giữ nguyên công suất.
Hiện nay, công nghệ lean burn được ứng dụng vào động cơ phun trực tiếp (DI). Về bản
chất, DI vẫn là loại động cơ cũ được trang bị thêm thiết bị bơm nhiên liệu trực tiếp. Các
hãng xe hơi Nhật Bản như Toyota, Mitsubishi và Nissan đều tập trung vào việc phát
triển công loại động cơ DI này.
2. Động cơ phun xăng trực tiếp - Mitsubishi GDI



Trong thiết kế động cơ thường, phun nhiên liệu và thậm chí cả MPi (bơm đa
điểm), phần nhiên liệu được bơm sẽ phân tán trong cổng nạp khí (gần van nạp) trước
khi đi vào buồng đốt. Lý do không bơm trực tiếp vào xi-lanh là vì thật khó để có thể
phân bổ nhiên liệu một cách đồng đều khắp mọi nơi. Trái lại, nếu bơm vào cổng nạp
khí sẽ đảm bảo sự đồng nhất trong tỷ số nhiên liệu/không khí.
Không giống như động cơ thông thường, GDI sử dụng cổng nạp khí thẳng đứng đi kèm
với bề mặt pittong cắt lõm để tạo ra dòng không khí xoáy trong suốt kỳ nén. Khi nhiên
liệu phun trực tiếp vào trong buồng đốt, gió xoáy sẽ giúp không khí hòa lẫn với nhiên
liệu.
Vòi phun nhiên liệu là một tính năng mới. Nó có chức năng bơm nhiên liệu dưới áp
suất cao, phun thành bụi mịn và phân bổ đồng đều hơn.
Quá trình bơm nhiên liệu được chia thành hai pha. Trong kỳ nạp, một lượng nhiên liệu
được bơm trước vào trong buồng đốt, làm mát khí nạp từ đó tăng công suất riêng và
đảm bảo tỷ số nhiên liệu/không khí đồng đều mọi nơi.
Quá trình bơm chính diễn ra khi pittong chạm đến điểm chết trên trong kỳ nén ngay
trước quá trình đốt cháy. Pittong cắt lõm tập trung nhiều nhiên liệu hơn xung quanh
bugi và cho phép quá trình đốt cháy diễn ra thành công mà không bị tắt ngay cả khi hỗn
hợp khí - nhiên liệu cực nghèo. Điều này giải thích tại sao GDI có thể hoạt động với tỷ
số nhiên liệu/không khí dừng ở mức 1:40 trong điều kiện tải non, tức là nghèo hơn cả
động cơ lean burn và tạo ra được quá trình cháy hoàn thiện hơn.
Công suất cao hơn
Động cơ GDI của Mitsubishi sở hữu tỷ số nén 12 1 cực cao, có thể nói là kỷ lục trong
dòng động cơ sản xuất hàng loạt. Đó là nguyên do vì sao công suất của GDI bao giờ
cũng cao hơn.
Bí quyết tránh hiện tượng nổ dưới áp suất cao của GDI nằm ở quá trình bơm một ít
nhiên liệu vào buồng đốt trước. Trong suốt kỳ nén, không khínóng sẽ được giảm nhiệt
nhờ bụi nhiên liệu, vì vậy hiện tượng nổ sẽ khó xảy ra hơn.
Phát thải NOx
Một trong những nhược điểm của động cơ GDI là phát thải lượng NOx gây ô nhiễm

độ cao dẫn đến chỉ số mpg thấp hơn hẳn so với kết quả do Nhật Bản đưa ra.

Thay vì sử dụng hỗn hợp khí – nhiên liệu “siêu nghèo” như Mitsubishi, hãng
Renault chọn phương thức tái tuần hoàn khí xả EGR siêu cao.
Renault là hãng đầu tiên tung ra loại động cơ phun xăng trực tiếp của châu Âu. Nó
tránh được những vấn đề còn tồn tại trong động cơ của Mitsubishi với nguyên lý hoạt
động khác biệt.
Thay vì sử dụng hỗn hợp khí - nhiên liệu “siêu nghèo”, hãng Renault chọn phương
thức tái tuần hoàn khí xả EGR siêu cao. EGR có khả năng giảm thiểu lượng nhiên liệu
tiêu thụ bằng cách cắt giảm tổn thất trong quá trình bơm cũng như hạ thấp công suất
động cơ khi tải non hoặc tải bộ phận. Với trọng lượng tải nhẹ nhất, động cơ IDE của
Renault tăng EGR lên 25% so với 10-15% ở động cơ thường.
Nếu thiếu hệ thống phun trực tiếp hoạt động cực chính xác, các động cơ thông
thường sẽ phân tán nhiên liệu vào cổng hút cũng như buồng đốt không đồng đều và
không thể dồn nhiên liệu tới bugi.
Tùy thuộc vào tải động cơ, IDE sẽ chạy với một trong 3 tỷ số EGR xác định. Trong
đó, chế độ đầy tải không tái tuần hoàn khí xả cho nhu cầu công suất tối đa. Do vậy,
cũng giống như GDI, chạy xe ở chế độ này không bao giờ tiết kiệm được nhiên liệu.
Tuy nhiên, theo phương thức kiểm nghiệm của châu Âu, động cơ IDE do hãng Renault
sản xuất có thể tiết kiệm 16% lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Một điểm đáng chú ý khác là cải thiện mô men xoắn. Động cơ 1.988 cc có thể tạo ra
công suất 140 mã lực và mô men xoắn 148 lb-ft. Nếu đem so sánh, loại động cơ không
phun xăng trực tiếp nhưng được trang bị hệ thống supercharger cho công suất 140 mã
lực trong khi mô men xoắn chỉ dừng ở 139 lb-ft. Ngay cả động cơ VVT cũng không thể
sánh được với IDE.
Tính năng cải thiện là kết quả của việc tăng tỷ số nén tới mức “bất thường” 11,5:1
(động cơ GDI còn đạt con số ấn tượng hơn là 12,5:1). Tương tự Mitsubishi, việc bơm
một lượng nhiên liệu vào buồng đốt trước quá trình bơm thông thường giúp làm mát
buồng đốt, từ đó tăng khả năng chống nổ và cho tỷ số nén cao hơn.