Khởi động xe bằng laser thay cho bugi

Một nhóm nghiên cứu đến từ Romania và Nhật Bản vừa thiết kế thiết bị laser có khả năng khởi động động cơ đốt trong hiệu quả hơn bugi truyền thống. Công nghệ này gây chú ý vì không chỉ thay thế tia lửa điện quen thuộc, mà còn có thể đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu tại nhiều điểm bên trong xi lanh. Thông tin do Telegraph công bố ngày 25/4, trong bối cảnh ngành ô tô liên tục tìm giải pháp nâng hiệu suất động cơ và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Bugi xuất hiện từ khoảng 150 năm trước, giữ nhiệm vụ đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu, đồng thời truyền nhiệt ra khỏi buồng đốt. Cấu tạo quen thuộc này đã phục vụ động cơ đốt trong qua nhiều thế hệ, nhưng vẫn tồn tại những hạn chế đáng kể sau thời gian vận hành. Vật liệu bugi dễ hao mòn, khiến vị trí phát tia lửa điện thay đổi hoặc trở nên khó dự đoán, từ đó ảnh hưởng quá trình cháy. Nhóm nghiên cứu cho rằng laser có thể giải quyết một phần vấn đề bằng cách tạo ra tia đánh lửa chính xác hơn trong buồng đốt. Khả năng phát tia tại nhiều điểm giúp hỗn hợp nhiên liệu bắt cháy đồng thời ở những vị trí khác nhau, thay vì chỉ bắt đầu từ một điểm duy nhất. Cách tiếp cận này có thể làm quá trình cháy diễn ra nhanh hơn, yếu tố được xem là quan trọng đối với khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Takunori Taira, nhà nghiên cứu thuộc Viện khoa học tự nhiên quốc gia ở Okazaki, Nhật Bản, cho biết laser trước đây chủ yếu bị giới hạn trong các nghiên cứu cơ bản. Nguyên nhân nằm ở kích thước lớn, hiệu suất thấp và độ ổn định chưa đủ đáp ứng những điều kiện khắc nghiệt của động cơ đốt trong. Thiết bị mới đã thu nhỏ đáng kể, mang hình dáng tương tự bugi, nhờ đó mở ra khả năng lắp đặt trực tiếp trên các động cơ hiện nay. Không chỉ nhỏ gọn, thiết bị laser còn được đặt trong một lớp vỏ bằng gốm, vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt trong môi trường làm việc khắc nghiệt. Thiết kế này giúp laser phù hợp hơn với không gian chật hẹp và nhiệt độ cao bên trong động cơ đốt trong. Việc mô phỏng hình dạng bugi cũng có thể hỗ trợ quá trình tích hợp công nghệ mới vào những hệ thống vốn đã quen với vị trí lắp đặt hiện có. Theo Takunori Taira, laser có thể đánh lửa chính xác hơn và tạo ra nhiệt độ cao hơn so với bugi thông thường. Tia laser còn cho phép các nhà nghiên cứu lựa chọn vị trí phát năng lượng trong hỗn hợp nhiên liệu, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào điểm phóng điện cố định. Khi nhiên liệu cháy nhanh và đồng đều hơn, động cơ có thêm cơ hội vận hành hiệu quả, dù công nghệ vẫn cần được phát triển thêm. Một lợi thế khác nằm ở khả năng đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu tại nhiều điểm trong cùng một xi lanh, giúp ngọn lửa lan truyền thuận lợi hơn. Cơ chế này được kỳ vọng rút ngắn thời gian cháy, đồng thời hỗ trợ quá trình biến năng lượng nhiên liệu thành chuyển động cơ học. Tuy nhiên, bài viết chỉ cho biết các nhà nghiên cứu đánh giá công nghệ hiệu quả hơn bugi, chưa cung cấp số liệu cụ thể về mức tiết kiệm nhiên liệu. Nghiên cứu dự kiến được trình bày tại Hội nghị về laser và điện quang học tổ chức ở Baltimore, Mỹ, trong tháng tiếp theo. Sau sự kiện này, nhóm nghiên cứu dự định phối hợp với Denso, nhà sản xuất thiết bị xe hơi quốc tế, để tiếp tục phát triển công nghệ. Nếu quá trình hợp tác đạt kết quả tích cực, thiết bị laser có thể tiến gần hơn tới ứng dụng thực tế trong những động cơ đốt trong tương lai.