Ford Model T được xem là chiếc xe hơi thực thụ đầu tiên trên thế giới, được giới thiệu năm 1908, trang bị động cơ 2.9L I-4 công suất 22 mã lực. Đó là con số rất khiêm tốn so với kích cỡ động cơ của nó và chẳng thấm vào đâu so với các thế hệ động cơ ngày nay, nhưng đó là thành công lớn so với “cỗ máy” gắn trên chiếc xe được cho là thuỷ tổ của nền công nghiệp xe hơi: chiếc Benz Patent Motorwagen 1885, sử dụng động cơ 6 piston đơn và cho công suất chưa đầy 1 mã lực. Cho đến tận ngày nay, động cơ đốt trong vẫn không ngừng được phát triển và hoàn thiện, và trong tương lai nó vẫn sẽ cịn được duy trì như một phần khơng thể thiếu song song với sự phát triển của động cơ điện, Fuelcell hay hybrid. Có rất nhiều những bước tiến lớn nhỏ trong thời gian hơn 150 năm qua, hãy cùng nhìn lại 5 công nghệ được coi là những bước đột phá quan trọng nhất trong thiết kế động cơ theo đánh giá của Autonet.
Ưu điểm: cho công suất mạnh hơn mà không
cần tăng kích thước động cơ.
Nhược điểm: tốn nhiên liệu và thời gian phát
huy công suất kéo dài.
Như chúng ta đều biết, để tăng được công suất động cơ thì yêu cầu bắt buộc phải tăng được lượng nhiên liệu và không khí vào trong buồng đốt, và giải pháp đưa ra là tăng kích thước động cơ. Tuy nhiên vào năm 1860, hai anh em Philander và Francis Marion Roots (người Mỹ) đã đưa ra ý tưởng sử dụng máy nén khí dẫn động trực tiếp từ động cơ để đẩy không khí vào trong buồng đốt với mục đích tăng lượng không khí nạp vào bên trong động cơ từ đó tăng công suất cho động cơ, sau này được gọi là Superchager. Tuy nhiên chúng lại lấy mất một phần công suất của động cơ nên sau đó vào năm 1885, kỹ sư người Thụy sỹ Alfred Büchi cũng sử dụng máy nén khí để lượng khí nạp vào nhưng thay vì dẫn động trực
tiếp từ động cơ, ông sử dụng dòng khí thải để dẫn động cho máy nén này và sau đó máy nén này được gọi là Turbocharger. Cả 2 công nghệ tăng áp này được đưa lên ô tô thương mại vào những năm 1920 và là một giải pháp giúp nâng cao công suất động cơ mà không cần tăng kích thước tổng thể của động cơ.
Công nghệ này đặc biệt có lợi cho động cơ nhỏ vì có thể tạo thêm rất nhiều công suất mà không cần gia tăng kích thước động cơ (làm tăng khối lượng toàn bộ xe cũng như chi phí vật liệu) . Chẳng hạn, chiếc Mini Cooper S turbocharged chỉ đi với động cơ 1.6L nhưng cho công suất hơn 200 mã lực. Ngoài ra, những chiếc xe hơi yêu cầu công suất lớn và những chiếc siêu xe như Porsche 911 Turbo hoặc Corvette ZR-1 cũng sử dụng tăng áp để sinh ra được công suất vô cùng mạnh mẽ thỏa mãn được nhu cầu của những người đam mê tốc độ.
Vấn đề gặp phải của những chiếc xe sử dụng tăng áp thường địi hỏi xăng chất lượng cao, khơng thể đạt được công suất cao ngay sau khi khởi động mà phụ thuộc vào tớc độ vịng tua của động cơ. Ngoài ra, mức độ tăng công suất là hạn chế, không phải muốn tăng bao nhiêu cũng có thể đáp ứng. Những hạn chế này đang được cải thiện trong vài năm trở lại đây bằng cách sử dụng 2 máy nén khí (Twin-turbo) hoặc thậm chí dùng đến 3 máy nén khí (Tri-turbo) như trên xe BMW.
Thực tế cho thấy, với mục đích tiết kiệm nhiên liệu cho xe hơi và đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt, nhiều nhà sản xuất ôtô đang chuyển sang sử dụng tăng áp cho động cơ nhỏ thay vì sử dụng động cơ lớn hơn. Chẳng hạn, thế hệ Hyundai Sonata mới nhất khơng cịn sử dụng động cơ V6, mà đã chuyển sang loại turbo 4 xi-lanh.
Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu một cách tối đa,
dễ dàng hơn trong chẩn đoán bệnh, điều chỉnh.
Nhược điểm: chi phí cao, khó khăn sửa chữa
khi hệ thống gặp trục trặc.
Trước khi xuất hiện bộ điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit) thì tất cả hoạt động bên trong đông cơ như hịa trộn hỡn hợp xăng và không khí, thời điểm đánh lửa…được điều khiển bởi các cơ cấu cơ khí và thủy lực cho hiệu suất làm việc thấp. Ý tưởng đầu tiên trong việc sử dụng các thiết bị tự động quản lý hoạt động
của động cơ là của hãng BMW vào năm 1939 trên động cơ hình sao với tên gọi “Kommandogerät”. Trải qua quá trình phát triển và hoàn thiện, vào năm 1979 nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới lúc bấy giờ general Motor đã giới thiệu bộ ECU hiện đại sử dụng microprocessor lấy thông tin từ các cảm biến và xử lý thông tin ngay lập tức theo điều kiện vận
hành của xe. Sự ra đời này đã mở ra một giai đoạn phát triên mới cho động cơ đốt trong va là tiền đề cho sự ra đời của rất nhiều các công nghệ sau này giúp chiếc xe ô tô ngày cảng trở nên tiết kiệm, mạnh mẽ, an toàn và dễ điều khiển cũng như sửa chữa.
ECU theo dõi những gì đang xảy ra trong động cơ bằng cách sử dụng hàng loạt các cảm biến và thực hiện hàng triệu phép tính mỗi giây để giữ tất cả mọi thứ hoạt động một cách chính xác. Trong khi các máy tính khác được gắn trên xe sẽ điều khiển những thứ như hệ thống điện, túi khí, nhiệt độ, kiểm soát độ bám đường, chống bó cứng phanh và hộp số tự động.
Sự xuất hiện của ECU không những giúp chiếc xe vận hành một cách trơn tru, an toàn và tối ưu mà cùng với nó là hệ thống tự chẩn đoán OBD (On-Board Diagnostics) được bổ sung lần đầu tiên trên xe hơi trong thập niên 80. Khi đó máy tính sẽ đưa tín các hiệu cảnh báo lên bảng điều
khiển của xe và giúp lái xe đưa ra những điều chỉnh kịp thời tránh những hư hỏng nặng có thể xảy ra cho xe. Với OBD việc chẩn đoán bệnh cũng trở nên dễ dàng hơn, người thợ cơ khí chỉ cần cắm một máy tính vào cổng OBD thông qua các tín hiệu từ cảm biến chuyển về người thợ có thể dễ dàng nhận ra khu vực chiếc xe đang gặp vấn đề. Dù OBD không giúp họ ngay lập tức biết được chiếc xe chính xác là đang gặp sự cố gì, nhưng nó mang lại cho họ một điểm khởi đầu tuyệt vời cho việc tự chẩn đoán, cảnh báo của xe.
Ưu điểm: nhạy hơn, mạnh mẽ, tiết kiệm nhiên
liệu và khởi động dễ dàng
Nhược điểm: phức tạp hơn và chi phí sửa
chữa đắt hơn
Trong nhiều thập kỷ, nhiên liệu và không khí được hoà trộn thành hỗn hợp rồi sau đó được đẩy vào buồng đốt của động cơ thông qua bộ chế hoà khí, mặc dù đã có rất nhiều cải tiến, thay đổi nhưng vẫn không thể khắc phục đươc nhược điểm là tính “nhạy” và sự linh hoạt theo điều kiện làm việc của động cơ. Trước khi có sự xuất hiện của ECU thì hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử đã có một lịch sử phát triển trước đó, vào năm 1957 nhà sản xuất ôtô American Motors Corporation (AMC) đã giới thiệu hệ
thống phung xăng điện tử đầu tiên trên thế giới, tuy nhiên, ở thuở sơ khai của công nghệ này dữ liệu đầu vào được dùng quyết định lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt có lẽ chỉ là tốc độ động cơ và lượng khí đi vào trên đường ống nạp.
Kể từ cuối những năm 80 cùng với sự xuất