Khác với động cơ 4 kỳ truyền thống hoạt động xoay quanh 4 hành trình của piston, Porsche đưa ra hứa hẹn về động cơ 6 kỳ mới được bổ sung thêm 1 kỳ nén và 1 kỳ nổ nữa với hiệu năng tốt hơn so với thông thường.
Động cơ 6 kỳ vốn dĩ không phải là thứ gì đó quá mới mẻ, với thiết kế đầu tiên từng được Samuel Griffin giới thiệu từ tận năm 1883. Qua thời gian, động cơ 4 kỳ đã chứng minh sự ưu việt và được sử dụng rộng rãi, trong khi các thiết kế động cơ 6 kỳ hầu như không mang lại thêm lợi ích đáng kể nào. Tuy nhiên Porsche lại nghĩ khác.
Vào tháng 9/2024, Porsche đã nộp bộ hồ sơ tài liệu xin cấp bằng sáng chế liên quan đến cấu tạo của một loại động cơ 6 kỳ mới. Theo thông tin trong bộ hồ sơ dài 81 trang này, động cơ mới của Porsche hoạt động bằng cách bổ sung thêm 1 kỳ nén và 1 kỳ nổ nữa vào giữa 4 kỳ truyền thống, kết hợp với thiết kế trục khuỷu độc đáo nhằm làm thay đổi quãng đường di chuyển của piston trong suốt chu trình, hứa hẹn làm tăng hiệu suất đốt của nhiên liệu.
Cụ thể, nếu như động cơ 4 kỳ quen thuộc bấy lâu nay có 4 hành trình piston gồm: hút – nén – nổ – xả, thì cách thức hoạt động của động cơ 6 kỳ do Porsche đề xuất là: hút – nén – nổ – nén – nổ – xả, với 2 kỳ mới được bổ sung diễn ra ngay sau kỳ nổ thứ nhất. Như vậy có nghĩa là trong mỗi chu trình sẽ có 2 kỳ nén và 2 kỳ nổ.
Chu trình mới này diễn ra trong phạm vi 3 vòng quay trục khuỷu (1.080 độ). Để so sánh, chu trình Otto nguyên bản với 4 kỳ quen thuộc cần 2 vòng quay trục khuỷu (720 độ) để hoàn tất, trong khi chu trình Atkinson diễn ra trong phạm vi 1 vòng quay trục khuỷu (360 độ).
Theo những gì bằng sáng chế của Porsche mô tả, có vẻ như thiết kế động cơ này ứng dụng một dạng cơ cấu trục khuỷu lệch tâm làm thay đổi quãng đường di chuyển trong hành trình của piston. Porsche muốn tạo ra những kỳ biến thiên, từ 83 mm (ngắn) đến 101 mm (trung bình) và 118 mm (dài).
Ngoài ra còn sự hiện diện của hàng loạt các khe hở hình tròn kỳ lạ tạo thành chuỗi liên tiếp nhau, được bố trí ở khoảng gần cuối của xy-lanh. Khi chu trình diễn ra, những khe hình tròn này được che kín và chỉ hở ra khi piston di chuyển đến điểm chết dưới tại kỳ nén thứ hai, chính là kỳ có hành trình dài nhất lên đến 118 mm.
Dựa vào đó, có thể suy diễn cách thức hoạt động như sau: hành trình piston sẽ bắt đầu ở kỳ hút với quãng di chuyển chỉ 83 mm, sau đó đến kỳ nén thứ nhất tăng quãng đường lên 101 mm và đạt đến độ dài tối đa là 118 mm ở 2 kỳ liền sau đó, gồm kỳ nổ thứ nhất và kỳ nén thứ hai. Điều này rất quan trọng vì nó cho phép piston di chuyển xuống đủ thấp để làm cho các khe hình tròn được hở ra.
Rất có khả năng, thông qua những khe hở này, lượng khí được nạp cưỡng bức (có thể thông qua turbo tăng áp) sẽ đẩy lượng khí thải còn lại qua van xả, làm đầy không khí vào buồng đốt. Về lý thuyết, toàn bộ sự việc này phải diễn ra thật nhanh chóng, để kịp tranh thủ khoảng chênh lệch chỉ 17 mm của hành trình piston dài nhất so với các hành trình ngắn hơn ở cả trước và sau nó, rất mong manh.
Khi giờ đây xy-lanh đã được nạp đầy không khí trong lành, piston di chuyển trở lại lên điểm chết trên, nhiên liệu cũng đã được phun. Kỳ nổ thứ hai xảy ra với hành trình giảm xuống còn 101 mm và cuối cùng là kỳ xả, tiếp tục giảm hành trình xuống 83 mm. Như vậy, điểm mấu chốt là Porsche thiết kế để mỗi xy-lanh có 2 điểm chết trên khác nhau, 2 điểm chết dưới khác nhau và 3 quãng đường di chuyển piston với độ dài khác nhau.
Với thiết kế 6 kỳ này, khi trục khuỷu đã quay được khoảng 500 độ, piston trên đường di chuyển xuống điểm chết dưới ở sau kỳ nổ thứ nhất với hành trình dài lên đến 118 mm và mở ra các khe hở hình tròn, chính là đang thực hiện một hình thức khác của… kỳ xả! Nhờ đó mà có thể đưa thêm khí vào buồng đốt, sẵn sàng cho kỳ nổ thứ hai.
Tuy vậy, mặc dù có tới 2 kỳ nổ diễn ra trong phạm vi 3 vòng quay trục khuỷu, thật khó để thấy rằng kỳ nổ thứ hai có thể đem lại hiệu quả cao như kỳ nổ thứ nhất. Thêm nữa, hiện giờ vẫn chưa rõ liệu chu trình mới này có thể cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu so với động cơ 4 kỳ truyền thống ra sao. Khả năng tác động tích cực dường như chỉ đến từ việc bổ sung thêm một kỳ nổ nữa, nên có thể việc giảm dung tích xy-lanh sẽ ít nhiều giúp phát huy tác dụng.
Tham khảo Porsche
