Động cơ lai khí nén

Động cơ lai khí nén (pneumatic hybrid engine) – động cơ của tương lai.16/04/2009Một động cơ lai khí nén có thể được sử dụng là nguồn động lực chính cho các phương tiện di chuyển trong tương
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động cơ lai khí nénĐộng cơ lai khí nén (pneumatic hybrid engine) – động cơ của 16/04/2009tương lai.Một động cơ lai khí nén có thể được sử dụng là nguồn độnglực chính cho các phương tiện di chuyển trong tương lai. Nó rẻhơn rất nhiều so với các động cơ lai điện ngày nay và là loạiđộng cơ rất kinh tế. Giáo sư Lino Guzzella và công trình nghiên cứu Thí nghiệm trên giá thử động cơ laiHãng Toyota của Nhật đã thiết kế một chiếc “Prius”, một chiếc xeđược coi là xe của tương lai. Nó sử dụng một động cơ lai điện(electric hybrid engine) để tiết kiệm nhiên liệu trong khi vẫn đảm bảokhả năng linh động và độ êm theo tiêu chuẩn. Mặc dù vậy, loại xenày có một nhược điểm lớn. Nó có giá thành đắt và đặc biệt khôngphù hợp với túi tiền của người tiêu dùng ở các nước đang phát triểnnhư Trung Quốc và Ấn Độ, đó là những nơi mà nhu cầu đi lại củangười dân đang tăng rất nhanh. Thêm vào đó, các bình ác quy đểtích năng lượng vừa đắt lại nặng nề. Hơn nữa, việc kết hợp giữađộng cơ xăng và truyền động điện rất phức tạp.Đơn giản hơn và rẻ hơn Mô hình động cơ lai khí nénĐây là lí do tại sao giáo sư Lino Guzzella (người Switzerland) khôngnghĩ động cơ lai điện là giải pháp duy nhất. Là một kĩ sư đầy kinhnghiệm, vì vậy, ông đã tìm kiếm một giải pháp đơn giản hơn mà vẫnphù hợp với túi tiền của đa số mọi người. Guzzella giải thích rằng“Một quả táo chín nhưng vẫn còn trên cành cho đến khi có người háinó xuống”. Quả táo chín ở đây chính là xe chạy bằng động cơ lai khínén. Mẫu xe này đơn giản hơn mẫu xe chạy bằng động cơ lai điện:Động cơ lai mới có một thùng khí nén được kết nối với nó thay vìnhững bộ ắc quy như trước. Khi có tín hiệu yêu cầu từ người lái, vídụ khi khởi động từ trạng thái đứng yên hoặc sau khi thay đổi số,dòng khí nén sẽ chảy vào trong động cơ qua một van điều khiểnbằng điện. Nếu nhiên liệu được phun, động cơ sẽ phản ứng lại ngaylập tức. Mặc dù hệ thống để điều khiển các van rất phức tạp nhưngngày nay vấn đề này có thể được giải quyết dễ dàng bằng hệ thốngmáy tính và các thuật toán.Nguồn khí nén cũng cho phép các kĩ sư mà đứng đầu là LinoGuzzella tạo ra được sự giảm cấp hết mức cho động cơ. Các độngcơ ô tô thông thường có thể đạt công suất đến 150 mã lực hoặc hơn,nhưng công suất sử dụng cho đi lại hàng ngày chỉ khoảng 30 mãlực. Giảm cấp động cơ chính là giảm số xi lanh xuống, từ động cơbốn xi lanh xuống động cơ hai xi lanh. Vì thế mà sự tổn hao do masát và mài mòn cũng giảm đi và hiệu suất trung bình của động cơ lạiđược tăng lên. Để giữ cho công suất lớn nhất và như vậy đã làmthỏa mãn yêu cầu của khách hàng, động cơ được tăng áp cao nhờtua bin tăng áp – lợi dụng năng lượng của khí thải để quay Turbinkhí dẫn động máy nén khí làm tăng áp suất nạp khí.Hiệu suất tăng lên một phần baCuộc thí nghiệm đầu tiên trên giá thử của phòng thí nghiệm ETHZurich Machinery Laboratory đã chỉ ra rằng Guzzella và nhóm nghiêncứu của ông hoàn toàn đúng. Họ đã nâng hiệu suất trung bình củađộng cơ khoảng từ 18% đến 24% trên đường kiểm tra EuropeanTest Cycle. Điều này tương đương với việc nhiên liệu sẽ tiết kiệmđược một phần ba. Lượng nhiên liệu tiết kiệm được có thể lên đến50% nếu xe đi trên các con đường ngoại ô, bởi vì động cơ có thểbơm khí vào trong thùng chứa khí nén trong suốt quá trình phanh xe,vì vậy có thể thu lại được phần động năng đã giải phóng.Mặc dù nhiên liệu tiết kiệm được qua việc sử dụng động cơ lai khínén không lớn bằng của động cơ lai điện, lượng nhiên liệu tiết kiệmcó thể lên đến 80% ở phiên bản sau. Trong thực tế thì Guzzella cũngcho rằng đây là loại xe phù hợp hơn với người dân lao động. Ôngước tính rằng hao phí tăng thêm của động cơ lai khí nén so với mộtđộng cơ xăng thông thường khoảng 20%. Còn hao phí tăng thêmcủa một chiếc xe lai điện ít nhất là 200%.Mẫu động cơ mới thực sự đã khuấy động sự quan tâm của một sốhãng sản xuất ô tô lớn và các nhà cung cấp ô tô. Tuy vậy, cuộckhủng hoảng tài chính và suy thoái kinh tế làm cho Guzzella lo lắngmột chút. Ông nói rằng đã có một vài khó khăn lúc chúng tôi xâydựng mẫu xe mới này nhưng chúng tôi đều đã vượt qua.Tuy nhiên, Guzzella tin chắc rằng ông sẽ tìm được người đỡ đầu chomẫu xe mới này, và theo Guzzella thì không có công nghệ mới nàotrong thời gian tới có thể thay thế được động cơ đốt trong, ngay cảtrong hai thập kỉ nữa cũng không thể có được. Đó là lí do tại saođộng cơ lai khí nén là động cơ của tương lai. Nó là động cơ tiết kiệmnhiên liệu mà lại duy trì được những ưu điểm của động cơ xăng vàđộng cơ diesel. ...