Lưu trữ (Archives)

Bốn điểm khác biệt giữa động cơ xe hơi hiện nay và trước đây

Động cơ xe hơi đã thay đổi rất nhiều kể từ lúc được phát minh cho đến ngày nay, dù những nguyên lí cơ bản từ những chiếc xe thế hệ đầu tiên vẫn được sử dụng ngày nay, những mẫu động cơ cũ trước đây và các mẫu hiện đại có những điểm khác biệt.

Rowville Mobile Mechanics. Ảnh: eurojap.com

Như bất kỳ công nghệ nào, nó đã được cải tiến, ngày càng phức tạp, dần trở nên khác biệt lớn so với những thiết kế ban đầu.
Mặc dù mẫu “concept” cơ bản không thay đổi, mẫu xe ngày nay đã trải qua một loạt nhiều những cải tiến nhỏ trong suốt quá trình. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào 4 điểm lớn nhất. Hãy cùng xem xét động cơ ô tô của thời kỳ này.

Nếu nó không hỏng, đừng sửa

Những nguyên lí cơ bản nhất của những động cơ xe hơi đầu tiên vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay. Một trong những sự thay đổi chính là xe hơi hiện đại là kết quả của yêu cầu nâng cao công suất của động cơ và hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Chúng ta có thể liên tưởng trường hợp tương tự giữa loài sói và chó trong trường hợp này. Chúng chia sẻ cùng nguồn gốc về sinh học, có những đặc điểm tương tự nhau, 1 sinh trưởng rắn rỏi ở vùng hoang dã trong khi giống còn lại ở môi trường nuôi nhốt, đầy đủ điều kiện.

Trước khi bắt đầu chúng ta hãy nhìn lại sơ lược về cách hoạt động của động cơ đốt trong.

Động cơ hơi nước của “Hero of Alexandria”. Nguồn: Research Gate

Động cơ đốt trong, về bản chất, lấy nhiên liệu (xăng hoặc dầu diesel), trộn với không khí, nén lại và kích nổ. Nó tạo nên một chuỗi nổ nhỏ trong buồng đốt, dẫn động piston chuyển động lên xuống. Piston được nối vào trục khuỷu, trục khuỷu tiếp tục truyền chuyển động quay này đến các bánh xe. Video sau mô tả nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong. Thực tế thì nó phức tạp hơn nhiều, nhưng đây là những phần cơ bản nhất.

Điều thú vị là việc biến đổi chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay là điều không phải mới. Nó đã xuất hiện rất sớm ở động cơ hơi nước của “Hero of Alexandria” của Alexandria vào thế kỷ 1 sau công nguyên (Hình ảnh ở trên). Thậm chí những cơ cấu tay quay được cho rằng bắt nguồn từ thời Hán, Trung Quốc!

1. Động cơ hiện đại có hiệu suất cao hơn

Động cơ đốt trong thường có hiệu quả không cao, chỉ khoảng 14-30%. Phần còn lại bị hao phí vào nhiệt và ma sát.
Động cơ hiện đại đã có những bước cải tiến dài để tận dụng nhiều nhất có thể năng lượng từ nhiên liệu. Ví dụ, công nghệ phun xăng trực tiếp, không trộn sẵn nhiên liệu và không khí trước khi dẫn vào buồng đốt như những động cơ kiểu cũ. Thay vào đó, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt. Điều này giúp cải thiện 1% hiệu năng.

Bộ tăng áp động cơ (Turbochargers) sử dụng khí thải để đẩy thêm một lượng không khí (đồng nghĩa với việc có thêm oxy) vào buồng đốt để có thể tăng cường hiệu năng lên đến 8%. Van điều chỉnh và ngắt xy lanh tiếp tục giúp tăng hiệu suất chỉ bằng cách cho phép động cơ sử dụng lượng nhiên liệu vừa vặn với mức nó thực sự cần.

* Turbocharger là một quạt gió ly tâm được dẫn động thông qua tuốc bin sử dụng dòng khí xả của động cơ. Và được dùng để tăng áp dòng khí nạp cho động cơ.

Tuốc bin tăng áp (Turbocharger). Ảnh: autovietnam.wordpress.com

2. Tối đa sức mạnh

“Tất cả là vì người ta quan tâm đến MPG (Miles per Gallon, số dặm chạy được trên một gallon xăng – ND) hơn MPH (Miles per hour, số dặm chạy được trên giờ – ND)” – Jeremy Clarkson, biên tập viên kiêm dẫn chương trình nổi tiếng của Top Gear. Nhưng có thể nhận định của ông cũng không hoàn toàn đúng.
Xe hơi ngày nay không chỉ sử dụng năng lượng hiệu quả mà còn mạnh mẽ hơn nhiều so với trước. Ví dụ, một chiếc Chevrolet Malibu 1983 có động cơ 3.8l V-6 có công suất 110 mã lực. Trong khi đó, phiên bản năm 2005 với động cơ 4 xi lanh 2.2l cùng dòng đó có công suất đến 144 mã lực.

3. Kích thước có phải là tất cả?
Động cơ xe cho hiệu suất tốt hơn nhưng đồng thời kích thước cũng được thu nhỏ. Không ngẫu nhiên mà có điều đó. Những nhà sản xuất xe hơi nhận thức được rằng bạn không cần đến những thứ lớn hơn để đạt được thêm sức mạnh. Tất cả những gì bạn cần làm là làm cho chúng hoạt động thông minh hơn. Cùng một công nghệ làm động cơ hoạt động hiệu quả hơn cũng có tác dụng làm kích thước của chúng nhỏ hơn. Ví dụ sinh động nhất là các model xe tải Ford F-series. Năm 2011, mẫu F-150 sử dụng 2 phiên bản động cơ: V6 3.5 với 365 mã lực và V8 5.0 với 360 mã lực. Bạn có thể hỏi, nhưng còn động cơ V8 6.2L cho công suất 411 mã lực? Điều đó đúng, nhưng sự thật không thể chối bỏ là một động cơ V6 nhỏ hơn có thể cạnh tranh với động cơ V8 lớn hơn về hiệu suất.

4. Động cơ không tuổi
Động cơ hiện đại cũng là kết quả của việc thay thế dần dần các chi tiết cơ khí bằng các linh kiện điện tử. Điều này giúp tăng độ bền cho động cơ, và cũng giúp chúng ít phải bảo trì hơn. Các linh kiện điện tử ít bị ăn mòn và hỏng hóc cơ tính hơn so với các chi tiết cơ khí. Nó cũng ít phải điều chỉnh. Các bộ phận như bơm dần được thay thế bằng bộ phận điều khiển điện tử.

Bộ chế hòa khí được thay thế bởi bướm ga (throttle bodies) và hệ thống phun xăng điện tử. Bộ chia điện (nguồn) và các cáp được thay thế bởi những cuộn đánh lửa độc lập điều khiển bởi ECU. Ngoài ra, hệ thống cảm biến gần như giám sát mọi thứ trên chiếc xe. Bạn có thể thấy các dòng xe mới hơn kém an toàn hơn.

Lời kết

Mặc dù về cơ bản, động cơ xe hơi hiện đại và truyền thống đều hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý, những động cơ hiện đại đã được trải qua một bước dài các cải thiện trong suốt quá trình. Một cuộc chạy đua để động cơ mạnh mẽ, hiệu quả hơn. Điều này khiến động cơ hiện đại trở nên mạnh mẽ hơn cùng kích thước ngày càng được thu nhỏ. Sự gia tăng phụ thuộc vào hệ thống giám sát và điều khiển điện tử đã và đang dần được thay thế bởi một hệ thống tương tự. Cần thời gian để trả lời cho tính khả quan của việc cải tiến này.

Chung quy lại, động cơ xe hiện đại hiệu quả hơn, nhỏ hơn, mạnh mẽ và thông minh hơn cũng như ít gặp lỗi hơn. Mặt khác, thay thế và bảo trì cho chúng giờ đây đòi hỏi kỹ năng cao hơn và tốn nhiều thời gian hơn. Đó là sự đánh đổi cần thiết cho sự phát triển về mặt công nghệ.

To Top