Bu-gi đánh lửa thế hệ mới

Thay vì sử dụng bu-gi truyền thống với nguyên lý phóng điện đơn giản, ACIS biến các phân tử khí thành ion (plasma khí) để châm cháy hỗn hợp nhiên liệu. Phát minh mới nhất hứa hẹn cắt giảm 10% nhiên liệu.

Hệ thống đánh lửa plasma ACIS (Advanced Corona Ignition System) đang được nghiên cứu bởi tập đoàn sản xuất linh kiện ôtô khổng lồ Federal – Mogul.

Bu-gi thuyền thống tạo ra mồi lửa bằng cách phóng dòng điện cao áp qua hai điện cực. Quá trình cháy lan dần ra từ vị trí phóng điện ra bên ngoài. Áp suất khí tăng dần theo tốc độ cháy, đẩy pít-tông đi xuống trong kỳ cháy giãn nở. ACIS tạo ra một nguồn châm cháy rộng dưới dạng plasma khí (một dạng tồn tại của vật chất, ở đó nguyên tử, phân tử mất đi hầu hết các electron).

Quá trình ion hóa kích thích hỗn hợp hòa khí trong buồng đốt khiến chúng bắt lửa và tốc độ cháy lan rộng nhanh chóng. Nhiệt độ của plasma cực cao, cho dù hỗn hợp nghèo nhiên liệu cũng có thể cháy được dễ dàng tạo ra hiệu suất nhiên liệu cao, động cơ cháy sạch hơn.

Hệ thống đánh lửa plasma – ACIS.

Theo giám đốc Kristapher Mixell của Federal – Mogul, plasma tồn tại trong thời gian ngắn nhưng mạnh. Trong khi bu-gi truyền thống cần đến 2 hoặc 3 mi-li giây để châm cháy thì plasma chỉ cần 100 – 200 mi-crô giây.

Thay vì một điểm mồi, quá trình ion hóa có thể trong đường kính 30 mm hoặc 40 mm. Vị trí phát cháy có thể ở khắp nơi trong buồng đốt. Điều này mở ra những khả năng mới về việc thiết kế buồng cháy nhằm nâng cao hiệu suất nhiên liệu trong tương lai.

Việc sử dụng hệ thống tái tuần hoàn khí xả EGR (Exhaust gas recirculation) là một thủ thuật trong thiết kế động cơ nhằm giảm nồng độ NOx trong khí xả. Một lượng khí xả được trích ngược lại, hòa trộn cùng không khí và nhiên liệu. Quá trình cháy diễn ra chậm lại nhờ đó mà thu gom được các hydrocarbons trong khí xả. Tuy nhiên, biện pháp này lại khiến quá trình châm cháy trở nên khó khăn, một vấn đề mà ACIS khắc phục được, nhờ đó động cơ có thể làm việc với lượng lớn khí xả tái tuần hoàn.

Để nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu, động cơ cần đạt tỷ số nén lớn. Tuy nhiên lại gặp phải rào cản là hiện tượng kích nổ. Áp suất hỗn hợp nhiên liệu – không khí cao có thể xuất hiện nhiều điểm tự phát cháy bên trong buồng đốt. Các điểm cháy lan rộng tạo hành làn sóng áp suất và khi chúng gặp sau sẽ tạo thành tiếng gõ. Kích nổ thường làm động cơ nóng hơn, công suất tụt giảm đáng kể.

Cục diện sẽ hoàn toàn thay đổi với ACIS, khối hỗn hợp nhiên liệu bị kích thích, tốc độ cháy lan nhanh. Hỗn hợp được điều khiển đốt cháy trước khi hiện tượng kích nổ xảy ra.

Hiện tại ACIS đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Nếu thành công rất có thể đây sẽ giải pháp triệt để nhất cho hai vấn đề của động cơ là nâng cao hiệu suất nhiên liệu, và tạo ra khí xả sạch hơn.

Thế Hoàng