(News.oto-hui.com) – Với mục đích tạo cân bằng khi động cơ hoạt động, số piston của động cơ thường là số chẵn. Tuy nhiên từ cuối những năm 90 của thế kỉ thứ XX đến những năm đầu của thế kỉ XXI, Volkswagen đã tạo nên sự khác biệt khi phát minh ra động cơ VR5 , một thiết kế được xem là khá “dị” thời bấy giờ.
1. Lịch sử phát triển của động cơ VR5
Cùng ngược dòng thời gian trở về những năm 80 của thế kỉ XX, khi mà ý tưởng thiết kế nên động cơ V5 không phải là lần đầu tiên xuất hiện. Không chỉ Volkswagen mà chính General Motor mới là những người đầu tiên có ý tưởng về loại động cơ V5.
- Thương hiệu ô tô của General Motor lúc đó là Oldsmobile đã đưa ra nguyên mẫu đầu tiên là khối động cơ V5 chạy bằng diesel có dung tích 2.5L.
- Tuy nhiên họ cũng chỉ dừng lại tại đó và không thể phát triển tiếp động cơ này một cách tốt hơn, để đưa vào vận hành.
Động cơ V5 đầu tiên được thiết kế và đưa vào thực tiễn trên thế giới chính là động cơ VR5 của Volkswagen.
- Xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1997, động cơ VR5 dựa trên thiết kế của động cơ Volkswagen VR6. Tuy nhiên, sự khác biệt đến từ việc một xy-lanh đã được bỏ đi.
- Điều này làm cho dung tích xy lanh giảm từ 2.8L trên động cơ VR6 còn 2.3L trên động cơ VR5.
2. Lý do nghiên cứu và phát triển động cơ VR5, 5 xy lanh
Volkswagen tiết lộ họ muốn thiết kế ra một khối động cơ có sức mạnh ở “lưng chừng” giữa sức mạnh của động cơ 6 xy lanh và 4 xy lanh. Thời bấy giờ, công nghệ turbo vẫn chỉ đang được nghiên cứu và chưa được áp dụng thực tế. Do đó, việc tăng hay giảm công suất của một khối động cơ vẫn phụ thuộc vào việc tăng hay giảm số xy lanh.
Trong một vài dòng xe phổ thông, sức mạnh của một cỗ máy 6 xy lanh dường như là quá lớn và không thực sự cần thiết. Mặc khác ở động cơ 4 xy-lanh lại chưa đáp ứng được nhu cầu sức mạnh mà họ mong muốn có được. Và đó chính là lí do họ nghiên cứu ra động cơ với số xy-lanh là 5.
- Chiếc xe đầu tiên được trang bị động cơ VR5 cho ra công suất tối đa là 148 mã lực.
- Đến năm 2000, nhờ vào sự phát triển công nghệ của trục cam và van biến thiên, Volkswagen đã có thể nâng con số này lên thành 168 mã lực.
3. Động cơ VR5 – Khởi đầu nhanh, vòng đời ngắn
Vòng đời của động cơ VR5 kết thúc vào năm 2006 như một điều tất yếu của sự xuất hiện công nghệ turbo. Khi mà Volkswagen đã có thể tạo ra được một khối động cơ “bình thường” nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sức mạnh của một động cơ V5, họ đã chấp nhận hy sinh khối động cơ VR5 của mình.
Một động cơ I4 có sử dụng bộ turbo để tăng áp mang lại sức mạnh ngang với động cơ VR5 nhưng lại có khối lượng thấp hơn, tiêu hao ít nhiên liệu hơn. Và số xy lanh chẵn để đảm bảo độ ổn định và cân bằng cho động cơ thì dĩ nhiên là sẽ có lợi hơn cỗ máy kì lạ mang tên VR5.
4. Một số dòng xe sử dụng động cơ VR5
5. Cấu tạo của động cơ VR5
Về cơ bản, cấu tạo động cơ VR5 của Volkswagen cũng giống như động cơ VR6: bao gồm 2 hàng xy – lanh xếp thành hình chữ V, nhưng chỉ dùng chung 1 nắp xy lanh.
Góc giữa 2 dãy xy lanh là 15 độ.
- Ở động cơ VR5, một dãy sẽ bao gồm 2 xy lanh thẳng hàng còn dãy còn lại sẽ bao gồm 3 xy lanh.
- Đường tâm xy lanh sẽ không trùng với đường tâm của trục khủyu.
Động cơ sẽ được đánh lửa theo thứ tự 1 – 2 – 4 – 5 – 3, cùng thứ tự đánh lửa với một động cơ 5 xy – lanh thẳng hàng.
Động cơ VR5 của Volkswagen
| Mã động cơ | Sản xuất | Dung tích xy lanh | Công suất tối đa | Mô-men xoắn cực đại | Tỷ số nén |
|---|---|---|---|---|---|
| AGZ | 1997–2000 | 2.3L | 147 mã lực ở 6000 vòng/phút | 209 N.m ở 3200 vòng/phút | 10: 1 |
| AQN / AZX | 2000–2006 | 2.3L | 167 mã lực ở 6200 vòng/phút | 220 N.m ở 3300 vòng/phút | 10,8: 1 |
6. Sự tương đồng với động cơ i5 thẳng hàng
Động cơ VR5 có rất nhiều điểm tương đồng đối với động cơ 5 xy lanh thẳng hàng, nhưng chắc chắn rằng động cơ VR5 có những nét nổi bật riêng của nó. Nếu không thì Volkswagen đã chẳng dày công mà nghiên cứu và phát triển động cơ này.
Điểm nổi bật mà động cơ VR5 mang lại nằm ở chỗ góc lệch hai hàng xy lanh 15 độ.
- Muốn làm được vậy thì họ phải dời hai dãy xy lanh ra xa nhau một khoảng và do đó sẽ tạo ra cơ cấu piston – thanh truyền lệch tâm.
- Việc này làm giảm đi lực ngang cực đại tác dụng lên piston và thành xy lanh qua đó giảm rung lắc của động cơ.
Một vấn đề nữa làm nổi lên các tranh cãi về động cơ VR5 đó chính là sự cân bằng của động cơ.
Nhìn vào cách bố trí của động cơ, khi mà một dãy gồm hai xy lanh và một dãy gồm ba xy lanh, ai cũng sẽ nghĩ rằng động cơ này không thể cân bằng và êm dịu được. Suy nghĩ này hoàn toàn có cơ sở vì sự khác biệt về số lượng xy lanh mỗi bên sẽ gây ra sự khác biệt về khối lượng các thành phần chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.
Thế nhưng để khắc phục điều này, Volkswagen đã dùng các đối trọng trên trục khuỷu để cân bằng lại các khối lượng kể trên. Mặc dù sẽ còn lại một số dao động không thể triệt tiêu hết được nhưng với tình hình thời bấy giờ, họ phải đánh đổi một số thứ có thể không đạt được trọn vẹn để hướng tới mục đích cuối có lợi hơn.
7. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ VR5
Ưu điểm:
- Đáp ứng được yêu cầu về sức mạnh của động cơ thời bấy giờ khi mà công nghệ turbo vẫn chưa được đưa vào thực tiễn và việc nâng cao hay giảm công suất vẫn còn phụ thuộc vào việc thêm hay bớt số xy lanh.
- Vì là động cơ V nên cho công suất lớn hơn động cơ một hàng xy lanh với cùng số xy lanh và dung tích xy lanh.
- Kết cấu động cơ ngắn hơn, động cơ thấp hơn so với động cơ một xy lanh thẳng hàng có cùng số xy lanh và dung tích.
- Chỉ sử dụng một nắp máy cho cả hai dãy xy lanh. Kết cấu nắp máy đơn giản hơn các động cơ V có số xy lanh chẵn.
Nhược điểm:
- Vì để cân bằng cho khối lượng chuyển động của hai hàng xy lanh nên đối trọng lớn và trọng lượng nặng, phần nào sẽ làm cho động cơ nặng hơn.
- Độ ổn định của động cơ thấp hơn so với các động cơ V với số xy lanh chẵn.
8. Thông tin bên lề
Hiện nay không có bất kỳ nhà sản xuất ô tô hay xe máy nào phát triển động cơ V5 nữa. Trước đó, ngoài Volkswagen, Honda cũng đã sản xuất loại động cơ V5 dành riêng cho xe đua hai bánh (RC211V, 990 cc, V5) nhưng chỉ tồn tại 4 năm (2002 – 2006).
Động cơ V5 của Honda
Lùi 1 của 4 Tiếp
Động cơ này có khối lượng 148 kg, góc nghiêng giữa hai dãy xy lanh là 75,5 độ. Do yêu cầu về dung tích xy lanh động cơ ở giải đua MotorGP giảm xuống 800cc, động cơ V5 của Honda đã bị khai tử.
Bài viết liên quan:
- So sánh ưu và nhược điểm của mỗi loại động cơ I, V, Boxer, W, Wankel
- So sánh động cơ I6 với V6 – Tại sao sự thẳng hàng lại xuất hiện trở lại?
- Lịch sử về động cơ xoay Wankel – Từ những tháng ngày huy hoàng rồi chợt tắt
