![[Chia sẻ] Động cơ Boxer là gì và ưu nhược điểm thế nào?](https://photo2.tinhte.vn/data/attachment-files/2019/08/4741656_COVER.jpg)
Bên trong khối động cơ này, các xilanh được bố trí nằm ngang đối xứng nhau, thường được ví là động cơ chữ V với góc 180°.
Về nguyên lý, động cơ Boxer hoạt động như sau. Các piston bên trong động cơ được xếp nằm trên cùng 1 mặt phẳng, đối xứng nhau. Khi vận hành, chúng di chuyển liên tục và ngược chiều nhau, thông qua thanh truyền, lực được chuyển đến trục khuỷu, giúp cho trục khuỷu chuyển động.
Sở dĩ nó mang cái tên Boxer là vì sự chuyển động của các piston bên trong tương tự như động tác ra đòn của các võ sĩ quyền anh.
Về nguyên lý, động cơ Boxer hoạt động như sau. Các piston bên trong động cơ được xếp nằm trên cùng 1 mặt phẳng, đối xứng nhau. Khi vận hành, chúng di chuyển liên tục và ngược chiều nhau, thông qua thanh truyền, lực được chuyển đến trục khuỷu, giúp cho trục khuỷu chuyển động.
Sở dĩ nó mang cái tên Boxer là vì sự chuyển động của các piston bên trong tương tự như động tác ra đòn của các võ sĩ quyền anh.
Ngoài ra, người ta cũng hay gọi động cơ Boxer là động cơ phẳng (flat engine) hay động cơ Contra. Contra không phải vì người phát minh ra động cơ này là một fan hâm mộ của tựa game huyền thoại Contra và trong tiếng anh, Contra nghĩa là đối nghịch, nhằm mô phỏng sự di chuyển của các piston vốn ngược chiều nhau.
Bằng sáng chế về khối động cơ có phần lập dị này được cấp năm 1896 và nó được sở hữu bởi Karl Benz. Chữ Benz trong tên của người đàn ông này rất quen và nếu như đang nghĩ gì đó trong đầu thì bạn đã nghĩ đúng rồi đó, Karl Benz chính là người đã sáng lập ra thương hiệu ô tô Mercedes-Benz.
Tính đến thời điểm này, có 2 hãng ô tô trên thế giới dùng động cơ Boxer cho sản phẩm của họ, 1 là Porsche và 2 là Subaru đến từ Nhật Bản.
Bây giờ chúng ta hãy thử tìm hiểu xem đâu là ưu nhược điểm của loại động cơ này và vì sao nó không phổ biến như các loại động cơ khác?
Sau đây là ưu điểm
Đầu tiên: Sự ổn định
Quảng cáo
Ở động cơ 4 xylanh thẳng hàng, chúng ta biết rằng khi piston di chuyển qua điểm chết trên và điểm chết dưới của xylanh, thay đổi hướng đột ngột sẽ tạo ra 1 lực và đó được gọi là lực quán tính. Trong thuật ngữ chuyên ngành, người ta gọi đây là lực sơ cấp và lực này sẽ gia tăng cùng với tốc độ làm việc của động cơ.
Trong mỗi chu kỳ, piston di chuyển hoặc lên trên hoặc xuống dưới, khoảng cách di chuyển của piston là không đồng đều và theo như công thức tính động lực học, F= (quãng đường x khối lượng) / thời gian, chúng ta thấy được động lực sinh ra bởi các piston không đồng đều, nghĩa là chúng không bị triệt tiêu và vì lẽ đó, phát sinh thêm 1 lực và người ta gọi đó là lực thứ cấp.
Cả 2 lực này là nguyên nhân gây ra dao động lớn khi động cơ vận hành và ảnh hưởng đến nhiều yếu tố, bao gồm cả độ ổn định của chiếc xe lẫn tiếng ồn phát ra và cả tuổi thọ động cơ. Để giải quyết vấn đề này, trục cân bằng là giải pháp và giải pháp đó vẫn hiệu quả cho đến ngày nay.
Động cơ Boxer ra đời và không hề gặp vấn đề này, bởi lẽ, cho dù trục khuỷu có đang ở một góc như thế nào chăng nữa, piston vẫn nằm đối xứng, liên tục đấm về phía trước với vận tốc đều nhau nhưng ngược hướng nhau. Và cũng chính vì thế, mọi lực sinh ra đều bị triệt tiêu. Kết quả, chúng ta có 1 khối động cơ làm việc êm ái hơn, nhẹ nhàng hơn về ít ồn ào hơn.
Quảng cáo
Nhờ thiết kế phẳng, chiều cao động cơ Boxer cũng thấp hơn, và với kết cấu chia đều trọng lượng về 2 bên trái phải, vì lẽ đó, chiếc xe gần như luôn đạt được trạng thái cân bằng trong mọi tình huống, giúp nó ổn định hơn khi phải vào cua gấp hay chuyển hướng đột ngột.
Thứ 2: trọng lượng và độ bền
Với kích thước nhỏ và không cần đến trục cân bằng, đơn nhiên, trọng lượng của động cơ Boxer phải nhẹ hơn so với các khối động cơ khác. Đối với Subaru, họ thậm chí còn dùng vật liệu nhôm để làm đầu xi lanh cũng như cacte, giúp giảm đáng kể trọng lượng tổng thể của động cơ. Điều này chẳng những giúp cản thiện hiệu suất, mức công suất / trọng lượng mà còn có tác động tích cực đến môi trường, đồng thời tăng tính ổn định của xe.
Như đã nói bên trên, nhờ kết cấu đặc biệt, mọi lực quán tính sinh ra đều bị triệt tiêu, vì lẽ đó mức độ rung động giảm đáng kể. Lợi ích của việc này là giảm độ hao mòn của các chi tiết máy, từ đó gia tăng đáng kể đồ bền, giúp giảm chi phí bảo dưỡng cũng như thay thế.
Thứ 3: độ an toàn
Nếu xảy ra va chạm, một lực đủ lớn có thể khiến cho động cơ và các bộ phận liên quan bị đẩy ngược về phía khoang hành khách và dẫn đến các chấn thương nghiêm trọng. Động cơ Boxer được bố trí thẳng hàng với hộp số và trục dẫn động, nằm thấp ở bên dưới khoang trước của xe, chính vì thế, giảm thiểu tối đa việc người lái cũng như hành hàng bên trong bị tổn thương do các va chạm đến từ những bộ phận bên trong xe và trong trường hợp ày là động cơ.
Nhược điểm.
Với rất nhiều lợi thế đã nêu bên trên, vì sao đa số các nhà sản xuất không ứng dụng công nghệ động cơ này lên các dòng xe thương mại của họ?
Rõ ràng, vấn đề đầu tiên chính là chi phí. Về cơ bản, động cơ Boxer có cấu trúc và hình dạng phức tạp, đỏi hỏi các chi tiết bên trong phải được làm nhỏ và đủ tinh xảo để động cơ vận hành mượt mà. Chính vì lẽ đó, chi phí để sản xuất một khối động cơ như vậy chắc chắn không hề rẻ.
Nguyên do thứ 2 chính là kích thước. Chiều cao thấp mang đến lợi ích về sự ổn định thân xe, song đây cũng lại chính là nhược điểm của động cơ Boxer. Vì thấp về chiều cao nhưng lại rộng về chiều dài, động cơ trở nên cồng kềnh khi phải đặt vào một khoang máy nhỏ. Vì vấn đề này, các kỹ sư phải tái thiết kế lại khung xe để có thể đặt vừa động cơ Boxer và công việc này nghe đơn giản nhưng làm thì không hề như vậy
Đối với động cơ Boxer, để có thể gia tăng công suất, chỉ có 1 giải pháp duy nhất chính là tăng đường kính của nòng xi lanh, bởi nếu chọn giải pháp kéo dài hành trình xilanh, chiều rộng động cơ sẽ lớn hơn và tạo khó khăn trong quá trình thiết kế khoang máy. Khi động cơ bị "over square”, nghĩa là đường kính xy lanh lớn hơn so với hành trình của piston trong xy lanh, hiệu quả đốt cháy sẽ giảm sút.
Trong mỗi chu kỳ, thời gian để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu có hạn, và nếu kích thước nòng xi lanh quá lớn, thời gian ngọn lửa đi từ bugi ra ngoài thành xilanh sẽ gặp vấn đề. Hậu quả là nhiên liệu sẽ bị cháy không hết và ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất làm việc của động cơ.
Tuy nhiên, những cải tiến về thiết kế buồng đốt, tỷ lệ hòa khí, bộ đánh lửa và thời gian đóng / mở van sẽ giúp khắc phục được nhược điểm này của dộng cơ Boxer.
Tổng hợp
