Những động cơ xe hơi phức tạp nhất mọi thời đại

Dưới đây là một số động cơ xe hơi được các chuyên gia đánh giá là phức tạp nhất mọi thời đại.

Porsche Type 547

Năm 1951, Porsche đã giành chiến thắng trong phân hạng của mình tại giải Le Mans bằng động cơ 1.1L. Để tranh tài ở các phân hạng cao hơn, trong thời gian 6 tháng, Porsche tạo ra một khối động cơ 4 xy-lanh phẳng, làm mát bằng không khí và đạt được ngưỡng vòng tua cao hơn.

Theo đó, Ernst Fuhrmann đã thiết kế một động cơ đua 4 trục cam có van nạp và xả nghiêng, yêu cầu sự sắp xếp phức tạp của các bánh răng côn và trục để hoạt động bình thường.

Oldsmobile Turbo Rocket

Động cơ có trang bị turbo tăng áp đầu tiên của Oldsmobile là biến thể của máy V8 215 năm 1962, dùng loại tăng áp T5 Garrett cỡ nhỏ có tích hợp cửa xả. Tuy nhiên, tỷ số nén 10,25:1 đã gây ra vấn đề với áp suất 5 psi khi người lái đạp ga hết cỡ. Oldsmobile đã giải quyết bằng một hệ thống phun phức tạp để phun một lượng hỗn hợp dung môi methanol và nước cất theo tỷ lệ 50:50 vào ống nạp.

Để xe có thể vận hành ổn định, Oldsmobile đề nghị khách hàng mua thêm Turbo-Rocket Fluid, những chai đựng hỗn hợp dung dịch và có thêm một ít chất chống gỉ sét.

Động cơ tỉ số nén biến thiên của Saab

Vào thập niên 90 của thế kỷ XX, Saab có động cơ trang bị turbo tăng áp hoạt động tương đối ổn, nhưng hãng xe Thụy Điển này vẫn muốn hoàn thiện thêm. Do đó, đến đầu những năm 2.000, Saab đã thử một cách tiếp cận sáng tạo để hoàn thiện ý tưởng về động cơ tỉ số nén biến thiên.

Hãng đã thiết kế động cơ 5 xy-lanh dung tích 1.6L có khả năng thay đổi tỉ số nén dao động từ mức thấp nhất 8:1 đến mức cao nhất 14:1 tùy thuộc vào các yêu cầu tức thời của người lái, giúp xe tiết kiệm nhiên liệu tiêu thụ đến 30% so với các động cơ dịch chuyển thông thường.

Khối động cơ này dùng cả tăng áp và siêu nạp, trang bị một khối nghiêng để thay đổi dung tích của buồng đốt, do đó thay đổi tỉ số nén. Tuy nhiên vì quá phức tạp nên không đủ kinh tế để Saab ứng dụng lên xe thương mại.

Cadillac V-8-6-4

Ý tưởng ngắt xy-lanh nhằm cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu và tránh lãng phí đã có từ thưở sơ khai của ngành xe hơi. Tuy nhiên phải đến năm 1981, cơ chế này mới được hoàn thiện bởi Cadillac với sự trợ giúp từ Tập đoàn Eaton. Một hệ thống máy tính có tên Computer Command Module đảm nhận vai trò điều hành và có thể ngắt bớt 2 hoặc 4 xy-lanh của động cơ V8 tùy theo thông tin nhận được từ các cảm biến.

Cảm biến liên tục theo dõi tình trạng vận hành của vòng tua động cơ, áp suất đường ống nạp, nhiệt độ nước làm mát, bơm không khí và lượng khí thải. Nếu bộ vi xử lý cảm nhận được xe đang lướt theo trớn, nó sẽ kích hoạt một tấm chắn để di chuyển cánh tay đòn để ngăn trục cam mở van.

Tuy hoạt động hiệu quả nhưng công nghệ điện toán của những năm cuối thập niên 1970 và đầu thập niên 1980 chưa đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu người lái. Vì lẽ đó, nhiều chủ xe Cadillac đã tắt luôn tính năng này. Dù vậy, nhiều hãng xe vẫn muốn đưa công nghệ này ra áp dụng đại trà và phải đến năm 2003 thì Chrysler mới thành công với hệ thống Multi Displacement System trên động cơ HEMI V8 5.7L.

Xe Volkswagen W8

Volkswagen có nhiều kinh nghiệm tạo ra những thiết kế động cơ tuyệt vời, tiêu biểu nhất là động cơ W8 dùng cho một số xe Passat đời 2001 đến 2004. Đây là tiền thân của động cơ W12 trên chiếc Volkswagen Phaeton tuyệt đẹp nhưng bán chậm.

Điểm đặc biệt của W8 đến từ 2 khối động cơ kiểu VR4 15 độ được gắn ở góc 72 độ với nhau và kết hợp với một trục khuỷu duy nhất. Điều đó có nghĩa toàn bộ khối động cơ này gần như là một hình vuông hoàn hảo và nằm vừa gọn trong không gian vốn chỉ dành cho những động cơ V6 ít xy-lanh hơn.

British Racing Motors H16

Đây là khối động cơ độc đáo, ra đời khi British Racing Motors (BRM) tự cảm thấy họ đã đạt đến giới hạn của kiểu động cơ V8 trong phạm vi cho phép của cuộc đua F1 1960. Họ tiến hành phát triển động cơ V12 với 48 van, sau đó nâng mục tiêu lên loại 16 xy-lanh. BRM tìm ra giải pháp khi lấy động cơ V8 16 van 1.5L và thay đổi cấu trúc thành 8 xy-lanh phẳng, sau đó ghép 2 cái lại với nhau để tạo thành khối động cơ hình chữ H.

Để cấu hình H16 hoạt động, mỗi phần của động cơ cần có hệ thống phun nhiên liệu, bộ tản nhiệt và bơm nước riêng. Ngoài ra, khối lượng còn tăng thêm vì cụm trục khuỷu phức tạp và độ rung động cơ lớn ở mức độ khắc nghiệt ngay cả đối với việc dùng cho xe đua.

Công suất tối đa đạt được rất ấn tượng với hơn 400 mã lực tại 10.000 vòng/phút, tuy nhiên dải công suất rất hẹp. Động cơ còn gặp phải những vấn đề khó khăn khác, chẳng hạn như trọng tâm cao và cần có 4 hệ thống ống xả riêng biệt. Đáng chú ý, đối tác sản xuất động cơ cho BRM đã rút lui khỏi dự án V12, buộc họ phải tự mình làm động cơ H16 và không có được hiệu quả như mong đợi.

Bugatti W16

Bugatti đã hoàn thiện động cơ 16 xi-lanh và chi phí của một chiếc Chiron cho thấy động cơ phức tạp như thế nào để vận hành đáng tin cậy và nó tạo ra bao nhiêu công suất. Mặc dù khi quan sát thông thường, trông giống như một loạt động cơ VW được hàn lại với nhau nhưng nó cũng là một khối "điên rồ" 64 van, tăng áp bốn, được thiết kế tinh xảo.

Nó sử dụng hệ thống VR của VW gồm các xi-lanh so le được phát triển để tránh trọng lượng của cấu hình V6, ngoại trừ W16 sử dụng hai dãy 8 xi-lanh được đặt ở góc 90 độ. 

Động cơ điều khiển van thông minh của Camcon Automotive

Intelligent Valve Actuation - IVA là tên gọi của cơ chế kiểm soát thời điểm đóng mở van và thay đổi độ mở van nạp xả thông minh đến từ hãng Camcon Automotive, được phát triển với sự hợp tác cùng các kỹ sư Jaguar. Trục cam và van được điều khiển bằng điện thông qua ECU, dù vẫn tiến hành nâng hạ van bằng cơ cấu cơ khí nhưng có thể kiểm soát van chính xác tuyệt đối cho từng van riêng lẻ, bao gồm thời điểm đóng mở lẫn độ mở khác nhau.

Khi ở mức vòng tua thấp, van mở nhanh và ít, đưa khí nạp vào buồng đốt vừa đủ cho động cơ làm việc. Còn khi vòng tua cao, van mở lâu hơn và nhiều hơn, khí nạp vào nhiều hơn, tạo ra mức công suất lớn hơn cho động cơ. Quá trình nạp xả và đốt cháy nhiên liệu tùy theo điều kiện vận hành của động cơ được tối ưu nhất, giúp tiết kiệm nhiên liệu và ít gây ô nhiễm hơn.