Thêm SOHA trên Google
Truyền thông Nga đưa tin tháng 8/2026, ba kỹ sư Nga đến từ thành phố Khimki (thuộc tỉnh Moskva) là Alexander Rudnik, Maxim Klimenko và Maxim Melnik, đã được cấp bằng sáng chế cho một động cơ đốt trong mới dẫn động bằng bánh răng. Phát minh động cơ này loại bỏ hoàn toàn piston, thanh truyền hoặc trục khuỷu.
Đột phá này được kỳ vọng sẽ đơn giản hóa thiết kế, cải thiện độ tin cậy và tăng công suất riêng. Phát minh này đã được Cơ quan Trí tuệ Bằng sáng chế Nga (FIPS) - đơn vị trực thuộc Cục Sở hữu trí tuệ Liên bang Nga (Rospatent) - cấp vào ngày 13/7/2026.
Ảnh minh họa do AI thực hiện.
Khác biệt so với động cơ truyền thống là gì?
Trong động cơ piston cổ điển, chuyển động tịnh tiến tạo ra tải trọng quán tính, gây ra rung động và giới hạn tốc độ quay. Các giải pháp thay thế như tuabin khí, động cơ piston quay hay roto cánh gạt đều có nhược điểm riêng là hiệu suất thấp, tuổi thọ ngắn hoặc kết cấu phức tạp.
Để hạn chế loạt nhược điểm này, 3 kỹ sư đề xuất sử dụng bơm bánh răng bên trong thay vì dùng piston.
Cơ chế của động cơ bánh răng, không piston
Vỏ máy ghép từ hai xi lanh cắt chéo nhau, chia thành các khoang nối tiếp, nạp khí, nén, buồng đốt và tuabin. Trong mỗi khoang, hai bánh răng gắn trên hai trục song song ăn khớp tại vùng giao nhau, khi quay sẽ xúc và đẩy không khí hoặc khí cháy đi theo từng mẻ nhỏ.
Không khí lần lượt qua khoang nạp rồi khoang nén, sau đó vào buồng đốt. Hỗn hợp nhiên liệu bốc cháy, khí giãn nở được đưa sang khoang tuabin có thể tích lớn gấp ba lần khoang nén, vừa lấy công suất hữu ích vừa duy trì việc hút khí mới vào hệ thống.
Một tấm chắn đặt giữa buồng đốt và khoang tuabin giúp khởi động dễ hơn, lúc đầu chặn dòng khí để tạo áp suất trong buồng đốt, khi máy đã chạy ổn định, tấm chắn tự mở ra dưới áp lực khí.
Bản vẽ của động cơ. Nguồn: Cơ quan Trí tuệ Bằng sáng chế Nga (FIPS)
Bản vẽ của động cơ. Nguồn: Cơ quan Trí tuệ Bằng sáng chế Nga (FIPS)
Vì không có chuyển động tịnh tiến, dầu bôi trơn chỉ cần cho các bánh răng đồng bộ và ổ trục, khu vực nhiệt độ cao hoàn toàn không có dầu nên tránh được hiện tượng đóng cặn carbon, mở đường cho việc dùng vật liệu gốm chịu nhiệt.
Trong hồ sơ của Cục Sở hữu trí tuệ Liên bang Nga, thiết kế này giúp đơn giản hóa kết cấu, tăng độ tin cậy và nâng công suất riêng trên mỗi đơn vị khối lượng. Một ưu điểm quan trọng là không có chuyển động tịnh tiến, giúp giảm rung động và mài mòn.
Về tiềm năng ứng dụng, động cơ không piston này có thể dùng cho phương tiện mặt đất, hàng không hoặc cụm phát điện cố định.
Đây vẫn là các mục tiêu do nhóm tác giả công bố trong hồ sơ, chưa có số liệu công suất hay hiệu suất đo trên máy chạy thật.
Lợi ích môi trường rõ rệt
Nế được thử nghiệm thành công, động cơ bánh răng mang lại bước tiến vượt trội về hiệu suất nhiệt và khả năng giảm phát thải khí nhà kính (GHG).
Do chuyển động quay diễn ra trực tiếp, thiết kế mới loại bỏ hoàn toàn lực ngang (side thrust) và giảm thiểu tối đa ma sát trượt tổn hao năng lượng. Kết hợp với chu trình làm việc tách biệt cho phép tối ưu hóa thể tích nén và giãn nở độc lập tương tự Chu trình Atkinson và Miller, động cơ giúp đốt cháy nhiên liệu triệt để hơn, qua đó cắt giảm đáng kể lượng CO₂, CO và hydrocacbon chưa cháy (HC) xả ra môi trường.
Bên cạnh đó, việc triệt tiêu toàn bộ cụm chi tiết phức tạp từ hợp kim đắt tiền còn giúp thu nhỏ kích thước vỏ, giảm đáng kể trọng lượng tổng thể để nâng cao tỷ số công suất/trọng lượng, đồng thời tiết kiệm nguyên vật liệu và năng lượng trong quá trình khai thác khoáng sản cũng như chế tạo ban đầu.
Đặc biệt, cấu trúc buồng đốt đặt riêng biệt với phần nạp/xả tạo điều kiện quản lý nhiệt độ tối ưu, kiểm soát hiệu quả hiện tượng cháy sớm, giúp động cơ dễ dàng thích ứng với các nguồn nhiên liệu xanh như Hydrogen hay E-fuels trong tương lai.
Tham khảo: Cơ quan Trí tuệ Bằng sáng chế Nga (FIPS)
