Được quảng cáo như một công nghệ mới trong chế tạo động cơ, mang đến hiệu quả vượt trội so với các động cơ khác, SkyActiv là gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu.
Tên gọi SkyActiv
Thực chất SkyActiv được Mazda “mệnh danh” cho một loạt giải pháp công nghệ trong chế tạo ôtô. Nó không chỉ đơn thuần là công nghệ về động cơ ma còn là khung gầm, hộp số…
Sau đây là một số các định nghĩa của Mazda:
- SkyActiv G: Thế hệ động cơ của Mazda mới bao gồm các động cơ 1.3 , 1.5, 2.0 và 2.5 sản xuất từ 2012 đến nay.
- SkyActiv D: Dùng chỉ các động cơ turbo diesel.
- SkyActive Drive: Thế hệ hộp số tự động.
- SkyActive Body: Hệ thống khung vỏ mới.
- Skyactive R: Động cơ Walken (động cơ piston xoay) vốn được phát triển từ thế hệ trên dòng xe RX7 RX8 với công nghệ mới.
- Skyactive - Hybrid: Động cơ Hybrid.
Với ngôn ngữ thiết kế mới, Mazda đưa ra các giải pháp nâng cấp từng phần cho từng cụm chi tiết. Tuy nhiên, tại thị trường Việt Nam, phần lớn (hay tất cả) đều sử dụng thế hệ động cơ Skyactiv G, với bí quyết là tỷ số nén động cơ rất cao so với các động cơ khác. Vậy để tìm hiểu rõ hơn, hãy cùng xem lại lịch sử phát triển của động cơ hút khí tự nhiên song hành cùng tỷ số nén.
Tỷ số nén là gì?
Ví dụ trên động cơ 2.000cc 4 xi-lanh, mỗi xi-lanh có dung tích 500cc. Ở thể tích lớn nhất, mỗi xi-lanh có 500cc hỗn hợp không khí và nhiên liệu. Hỗn hợp này được nén khi piston lên tới điểm giới hạn, thể tích còn lại 50cc. Công thức tính tỷ số nén sẽ là 500/50=10. Vậy tỷ số nén của động cơ này là 10.
Điều gì giới hạn việc tăng tỷ số nén?
Khi nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu dưới áp suất cao, với nhiệt độ lớn từ động cơ thì hỗn hợp nhiên liệu có thể bốc cháy không đúng thời điểm. Việc này được gọi là hiện tượng kích nổ, gây hỏng hóc nghiêm trọng hoặc nhẹ hơn sẽ gây ra các tiếng gõ khó chịu mà người ta hay gọi là tiếng ‘’róc máy’’.
Bản chất sự kích nổ quyết định phần lớn bởi nhiên liệu. Ở những năm 1950, chỉ số octane (chỉ số kích nổ) vào khoảng 70 octane, phần lớn động cơ thời đó có tỷ số nén vào khoảng 6.5. Tuy nhiên, các hãng xe luôn tìm các phương pháp mới để nâng cao tỷ số nén động cơ, nhằm tạo ra nhiều công suất hơn trên cùng dung tích, giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ và khí thải.
Dưới đây là công thức tính công suất thay đổi khi thay đổi tỷ số nén:
Theo công thức trên nếu tăng tỷ số nén từ 8 lên 11, ta sẽ có thêm được 9.2% công suất (Rnew = tỷ số nén mới; Rorig = tỷ số nén cũ)
Mặc dù rào cản là chỉ số kích nổ (octane) của nhiên liệu, nhưng các hãng xe đã ứng dụng nhiều công nghệ để có thể sử dụng tỷ số nén cao hơn. Trong thập niên 1950, Mercedes đã sản xuất ra chiếc Pullman lần đầu áp dụng phương pháp phun nhiên liệu trực tiếp (đến nay công nghệ này đã được áp dụng rất nhiều). Động cơ mã hiệu M198 trên chiếc xe này sử dụng tỷ số nén 8.5 trong khi phần lớn các xe khác dừng sử dụng 6.5 đã giúp chiếc Pullman đoạt được các thành tích nổi trội thời đó.
Hiện nay, xăng đã được cải thiện nhiều về tỷ số kích nổ, hiện nay tại Việt Nam xăng có chỉ số kích nổ RON95 đã được bán khắp nơi, việc này tạo ra điều kiện cơ bản để các động cơ ngày nay có thể chạy với tỷ số nén 9.5 đến 10.5. Năm 2001, BMW đã cho ra đời động cơ mã hiệu S54 với tỷ số nén khá cao 11.5 lắp trên dòng BMW M3.
Thế hệ động cơ SkyActiv G của Mazda
Quay trở lại về thế hệ động cơ SkyActiv G của Mazda. Ra đời năm 2012, động cơ có tỷ số nén lớn 14.0 của Mazda đã áp dụng 1 loạt các công nghệ để vượt qua rào cản là hiện tượng kích nổ và mang đến hiệu năng tốt hơn.
Cụ thể, Mazda dùng piston có hình dáng chuyên biệt, dùng kim phun dạng tia, ống xả dạng 4-2-1, đồng thời, cải thiện hệ thống làm mát.
Việc cải thiện hiệu quả của nhiều chi tiết trên động cơ SkyActiv mang đến 15% trong việc tiết kiệm nhiên liệu cũng như tăng công suất.
Tuy nhiên, không dừng ở đó, Mazda tuyên bố sẽ cho ra đời động cơ SkyActiv thế hệ mới có tỷ số lên đến 18.0 nhằm mang đến hiệu năng cao nữa, và sẽ ra đời vào năm 2019.
Hình minh họa về khả năng giảm nhiệt độ khi sử dụng ống xả 4-2-1 trên động cơ Skyactiv
Hình minh họa về sự khác biệt của piston trong động cơ Skyactiv so với động cơ thường
Theo Autodaily
