Cải tiến động cơ để đạt được tiêu chuẩn nhiên liệu của chính phủ

Trong những năm gần đây, sự đổi mới động cơ được thúc đẩy bởi nhiệm vụ tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn với hiệu suất tương đương. Quy định của chính phủ và giá nhiên liệu tăng đang buộc các nhà sản xuất ô tô phải phát triển các công nghệ mới, hiệu quả hơn. Trong những năm tới, chúng ta sẽ thấy nhiều phương tiện / động cơ giảm kích thước, và các loại xe hybrid và xe “diesel sạch”. Mức tiết kiệm nhiên liệu trung bình trong năm 2011 là 27,3 mpg so với những gì nó đã có trong thập kỷ qua. Mức trung bình đối với ô tô con là 30,2 mpg và 24,1 mpg đối với xe tải nhẹ. SUV và xe tải đại diện cho hơn một nửa doanh số bán ô tô tại Mỹ, và đang kéo mức tiết kiệm nhiên liệu trung bình xuống tổng thể. Vào năm 2016, chính phủ muốn xe du lịch đạt mức trung bình 39 mpg và xe tải là 30 mpg với mức trung bình tổng hợp là 35,5 mpg. Điều này sẽ giúp tiết kiệm ước tính 1,8 tỷ thùng dầu và 900 triệu tấn khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Làm thế nào để các nhà sản xuất ô tô đạt được những mục tiêu này? Bằng cách thu nhỏ kích thước xe, giảm kích thước và trọng lượng xe và sử dụng động cơ nhỏ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Công cụ thay thế

Xe hybrid gần đây đã trở nên phổ biến nhưng chỉ chiếm 2,5% tổng doanh số bán xe mới. Sản xuất hybrid bị giới hạn bởi chi phí sản xuất (trung bình thêm khoảng $ 3000 cho mỗi chiếc xe) và hạn chế sản xuất pin. Đến năm 2016, số lượng xe điện hybrid / plug-in dự kiến ​​sẽ tăng lên 1,5 triệu chiếc. Để so sánh, doanh số bán xe "diesel sạch" dự kiến ​​sẽ tăng vọt từ 680 nghìn chiếc lên hơn 9 triệu chiếc vào năm 2016. Tại châu Âu, hơn một nửa tổng số xe bán ra mới là động cơ diesel.

Tiết kiệm nhiên liệu đang tăng

Động cơ đốt trong chạy bằng xăng đã phát triển từ những ngày đầu của ô tô. Các biện pháp kiểm soát khí thải được yêu cầu trong những năm 1960 và 70 đã cản trở hiệu suất, nhưng đã làm cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn bao giờ hết. Sự gia tăng lớn nhất cho đến nay là do phát minh ra phun nhiên liệu điện tử và quản lý động cơ, cũng như giảm ma sát giữa các cơ cấu bên trong.

Tăng cường sức mạnh

Tăng áp và tăng áp cũng giúp tăng cường khả năng tiết kiệm nhiên liệu bằng cách cho phép các động cơ bốn và sáu xi-lanh nhỏ hơn tạo ra nhiều công suất như động cơ V8. Bộ tăng áp hoạt động bằng cách sử dụng khí thải nóng làm quay tuabin để nén nhiều không khí hơn vào các xi lanh. Bộ tăng áp sử dụng máy nén điều khiển bằng dây đai để tăng áp suất. Bộ sạc siêu cấp được sử dụng chủ yếu trên xe hiệu suất trong khi bộ tăng áp được sử dụng trên nhiều loại xe. Hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) cũng giúp cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu bằng cách phun xăng trực tiếp vào buồng đốt chứ không phải qua cổng nạp. Người ta ước tính rằng cứ năm chiếc xe được sản xuất vào năm tới sẽ có một chiếc có hệ thống nhiên liệu GDI.

Không lãng phí, không muốn

Việc ngừng kích hoạt xi lanh làm tăng mức tiết kiệm nhiên liệu khi tải thấp trên một số động cơ lên ​​10-20%. Không nên nhầm lẫn việc ngừng kích hoạt xi lanh với Thời gian van biến thiên (VVT). VVT sử dụng bộ pha cam trên các đầu của (các) trục cam để tiến hoặc lùi thời điểm tương đối của các cam. Áp suất dầu di chuyển một cơ cấu bên trong bộ pha cam cho phép bánh răng trượt một vài độ theo chiều này hay chiều khác để thay đổi thời gian của van.

Xuống đường

Trong một tương lai không xa, một số công nghệ mới sẽ được sử dụng để cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Một trong những công nghệ như vậy sẽ là loại bỏ động cơ khởi động sử dụng hệ thống phun trực tiếp để khởi động động cơ. Với hệ thống phun xăng trực tiếp, động cơ xăng sẽ tăng tốc độ nén để gần như tương đương với động cơ diesel. Các động cơ phân khối nhỏ hơn với turbo sẽ thay thế động cơ V8 và V6 hút khí tự nhiên. Các turbo trong tương lai có thể được điều khiển bằng động cơ điện chứ không phải khí thải nóng. Một tuabin chạy bằng điện có thể tăng tốc độc lập với tốc độ động cơ hoặc tải để mang lại khả năng tăng tốc tức thì và việc loại bỏ bánh tuabin chạy bằng khí thải cũng giúp loại bỏ nhiệt, cho phép tuabin chạy mát hơn và kéo dài hơn nhiều. Thời gian van biến thiên cũng có thể được sử dụng để tạo ra lực nén và đột quỵ công suất khác nhau. Chúng bao gồm chu trình nén “Atkinson” trong đó các van được mở sau đó để tạo ra hành trình công suất dài hơn hoặc chu trình “Miller” trong đó các van nạp được mở lâu hơn bình thường trong hành trình nén. Cả hai kỹ thuật đều cải thiện hiệu quả thở và sức mạnh nhưng yêu cầu các thủ thuật khác để làm cho chúng hoạt động. Các solenoid điện tốc độ cao như loại được sử dụng trong một số động cơ Công thức 1 cuối cùng có thể tìm thấy đường vào một số động cơ sản xuất, loại bỏ hoàn toàn cam thông thường, bộ nâng và bộ phận điều chỉnh.

Không ai nhìn thấy sự diệt vong sắp xảy ra đối với động cơ piston (xăng hoặc dầu diesel) sớm. Mặc dù có một số ô tô điện không sử dụng xăng hoặc chỉ để lái trong phạm vi rộng, nhưng những loại xe này sẽ khá hạn chế do chi phí.