Kỹ sư Nga thiết kế động cơ "nhiên liệu gì cũng chạy" được cấp bằng sáng chế

Theo Science, kỹ sư Valery Borovskikh tại Moscow, Nga, vừa được cấp bằng sáng chế cho thiết kế động cơ đốt trong có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu. Ý tưởng này hướng tới khả năng vận hành với xăng, dầu diesel, khí đốt cùng một số nhiên liệu lỏng khác mà không cần thay đổi căn bản cấu trúc động cơ. Thông tin do Dân Trí dẫn lại thu hút sự chú ý vì thiết kế tìm cách giải quyết khác biệt lớn giữa các phương thức đốt nhiên liệu hiện nay. Động cơ xăng thường cần bugi tạo tia lửa, trong khi động cơ diesel truyền thống dựa vào nhiệt sinh ra khi không khí bị nén mạnh để nhiên liệu tự bốc cháy. Thiết kế của Borovskikh lựa chọn một hướng trung gian, tận dụng khí nóng còn lại sau chu kỳ hoạt động trước làm nguồn kích hoạt quá trình cháy tiếp theo. Nhờ vậy, cùng một nguyên lý có thể được điều chỉnh để hỗ trợ nhiều loại nhiên liệu với đặc tính cháy, nhiệt độ tự cháy và tốc độ cháy khác nhau. Trung tâm của thiết kế là một buồng phụ, có thể tích tương đương khoảng 5-10% thể tích buồng đốt, được bổ sung vào kết cấu động cơ. Sau kỳ sinh công, một phần khí nóng trong xi-lanh được dẫn vào buồng này, giữ lại cho đến chu kỳ kế tiếp. Khi piston tiến gần điểm chết trên ở cuối kỳ nén, khí nóng sẽ được đưa trở lại xi-lanh thông qua một van điều khiển. Theo mô tả, van bắt đầu mở khoảng 15-20 độ trước khi piston đạt điểm chết trên, sau đó đóng lại khoảng 30-40 độ khi piston đã vượt qua vị trí này. Hai nam châm điện đảm nhiệm việc đóng mở van, còn thời điểm vận hành được kiểm soát bằng một bộ điều khiển điện tử. Cách bố trí này nhằm đưa khí nóng vào đúng thời điểm, tạo nguồn nhiệt đủ mạnh nhưng vẫn hạn chế nguy cơ quá trình cháy diễn ra sai lệch. Duy trì nhiệt độ khí trong buồng phụ là thách thức đáng kể, bởi lượng nhiệt tích trữ có thể nhanh chóng thất thoát qua thành buồng và các chi tiết xung quanh. Vì vậy, buồng chứa được chế tạo bằng thép chịu nhiệt, phủ lớp cách nhiệt, đồng thời lắp thêm dây điện trở được cấp điện để làm chậm tốc độ nguội của khí. Khi piston tiến sát điểm chết trên trong chu kỳ mới, khí nóng quay lại xi-lanh, có thể kích hoạt hỗn hợp nhiên liệu mà không cần dùng cùng một phương thức đánh lửa cố định. Với nhiên liệu diesel, thiết kế đề xuất phun nhiên liệu vào khi nhiệt độ trong xi-lanh vẫn thấp hơn ngưỡng tự bốc cháy, tránh để quá trình cháy bắt đầu quá sớm. Sau đó, khí nóng từ buồng phụ được đưa vào, nâng nhiệt độ hỗn hợp lên mức cần thiết để kích hoạt quá trình cháy. Tuy nhiên, lúc động cơ còn nguội, việc duy trì nhiệt lượng trong buồng phụ khó hơn, nên phương án khởi động ban đầu bằng xăng và bugi thông thường được đưa ra. Khi động cơ đạt nhiệt độ vận hành, hệ thống có thể chuyển sang diesel, khí đốt hoặc loại nhiên liệu khác theo thiết kế. Công trình cũng hướng tới việc giữ nhiệt độ cháy cực đại dưới 2.000 độ C, mức được kỳ vọng giúp hạn chế hình thành oxit nitơ và muội than khi động cơ chạy ở chế độ diesel. Nếu hoạt động ổn định, thiết kế có thể mang lại sự linh hoạt đáng kể, nhất là trong bối cảnh nhiều phương tiện phải thích ứng với các nguồn nhiên liệu khác nhau. Dù vậy, bằng sáng chế mới chỉ xác nhận một thiết kế đã được đăng ký, chưa chứng minh động cơ đạt hiệu suất, độ bền hoặc khả năng thương mại trong thực tế. Việc điều khiển chính xác thời điểm cháy, nhiệt độ, lượng nhiên liệu và tổn thất nhiệt vẫn cần được kiểm tra qua nhiều điều kiện vận hành. Từ ý tưởng tận dụng khí nóng đến một động cơ thực sự chạy ổn định với nhiều nhiên liệu còn là chặng đường dài, đòi hỏi thử nghiệm, đánh giá độc lập và hoàn thiện đáng kể.