(News.oto-hui.com) – Trên thị trường ô tô có rất nhiều kiểu động cơ đốt trong quen thuộc như động cơ chữ I, động cơ chữ V,…. Vậy có bao giờ chúng ta nghe đến cái tên động cơ Boxer hay chưa? Cái tên BOXER được lấy cảm hứng từ môn thể thao nổi tiếng “BOXING”. Bởi vì nguyên lý hoạt động của loại động cơ này giống hệt như cách những võ sĩ BOXING ra đòn. Động cơ Boxer đã tận dụng chính những phản lực khi 1 trong các xy lanh đốt cháy nhiên liệu; để có thể tự cân bằng mà không cần dùng thêm các chi tiết khác để làm đối trọng.
1. Động cơ boxer là loại động cơ gì?
Động cơ boxer (còn được gọi là động cơ đốt trong dạng phẳng – Flat engine) là loại động cơ ô tô có piston và xi lanh được bố trí nằm ngang, đối xứng với nhau. Bởi vì động cơ Boxer có các kiểu xi lanh cùng bố trí trên cùng một mặt phẳng nên người ta mới đặt cho nó tên gọi khác là động cơ dạng phẳng. Động cơ boxer cũng có thể sử dụng cả hai loại nhiên liệu là xăng và dầu diesel.
Trong động cơ đốt trong có nhiều kiểu bố trí xylanh khác nhau như thẳng hàng hình chữ I, hai hàng hình chữ V và ba hàng hình chữ W… Những kiểu động cơ đốt trong này đều có một đặc điểm chung đó là những kiểu động cơ này đều được bố trí ở dạng đứng, piston và xylanh đặt vuông góc với mặt đất. Nếu như từ hai hàng trở lên thì sẽ đối xứng với nhau một góc khoảng 60 độ. Còn động cơ Boxer thì hoàn toàn khác biệt, ở động cơ này, piston và xylanh được bố trí nằm ngang, song song với mặt đất.
2. Lịch sử ra đời của động cơ Boxer:
Động cơ Boxer hay còn gọi là động cơ đốt trong dạng phẳng được phát minh lần đầu tiên vào năm 1896 bởi Karl Benz. Chính là người sáng lập tập đoàn DAIMLER; và thương hiệu ô tô hạng sang MERCEDES BENZ ngày nay. Sau khi phát minh ra động cơ đốt trong nằm ngang này, Karl Benz gọi mô hình động cơ mới này với cái tên “Contra Engine” – cái tên này có ý nghĩa là động cơ có 2 piston di chuyển ngược chiều nhau trên cùng một mặt phẳng.
Chính phát minh này mà về sau, mô hình động cơ ấy đã được phát triển và ứng dụng nhiều trong lĩnh vực hàng không, sản xuất mô tô và đặc biệt là trong công cuộc sản xuất ô tô. Trong đó có hai hãng xe nổi tiếng là Subaru và Porsche đã sử dụng động cơ Boxer để trang bị cho các mẫu xe thương mại của họ.
Nhờ vào phát minh của Karl Benz mà ngày nay; động cơ BOXER được ứng dụng trên rất nhiều các loại phương tiện như: máy bay; motor, ô tô… Cho tới thời điểm hiện tại, chỉ có duy nhất 2 hãng xe ô tô là: Porsche và Subaru; sử dụng các loại động cơ BOXER để trang bị cho các mẫu xe thương mại của mình.
Hơn nữa, ở tất cả các dòng xe của Subaru gần như để sử dụng động cơ boxer kể từ năm 1966 cho đến nay và cũng là hãng xe sản xuất ra nhiều động cơ Boxer nhất. Cả Porsche lẫn Subaru để có những nghiên cứu riêng để cải tiến động cơ nằm ngang này nhưng nhìn chung vẫn là dựa trên nền tảng động cơ nằm ngang “Contra Engine” đầu tiên của Karl Benz. Và Lykan HyperSport hiện là mẫu xe đắt nhất thế giới được trang bị động cơ Boxer (khoảng 3,4 triệu USD và từng được xuất hiện trên bộ phim Fast & Furious 7).
3. Nguyên lý hoạt động của động cơ Boxer:
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong dạng phẳng này cũng gồm 4 thì: nạp – nén – nổ – xả. Tuy nhiên do có kết cấu nằm ngang đối xứng nên cơ chế truyền động của động cơ Boxer mang tính trực tiếp và tối giản hơn, không phức tạp như các loại động cơ khác.
Cụ thể các piston sẽ di chuyển tịnh tiến và ngược chiều nhau tạo nên lực đẩy truyền đến trục khủy một cách đối xứng thông qua thanh truyền. Từ đó khiến trục khuỷu chuyển động quay tròn.
a. Ưu điểm của động cơ boxer:
Mỗi loại động cơ đều có những ưu điểm & nhược điểm riêng, những ưu điểm nổi của động cơ boxer- động cơ đốt trong dạng phẳng này gồm có: hiệu suất động cơ cao, êm ái hơn, tuổi thọ cao, trọng tâm xe thấp.
- Hiệu suất động cơ cao.
Động cơ boxer là động cơ đặt thẳng hàng với trục dẫn động và hộp số. Nhờ cấu tạo dạng phẳng và hoạt động theo phương ngang nên lực sinh ra từ chuyển động của piston qua hộp số đến trục khuỷu nhanh chóng, trực tiếp, ít phải truyền qua các cơ cấu trung gian như động cơ thẳng hàng hoặc động cơ hình chữ V. Do đó động cơ đốt trong dạng phẳng này có hiệu suất cao hơn là do ít bị thất thoát hao phí truyền qua các cơ cấu trung gian.
- Êm ái hơn một số loại động cơ khác.
Cũng nhờ có kết cấu nằm ngang đối xứng nên khi Boxer hoạt động, hai dãy pistron tạo lực dao động ngược chiều nhau và từ đó triệt tiêu nhau. Vì thế động cơ Boxer thường êm ái, ít rung động hơn so với những loại kết cấu khác.
Động cơ boxer được thiết kế với mục đích ban đầu là có khả năng tự cân bằng các giao động sinh ra trong quá trình vận hành, nên khi giảm được các giao động sinh ra trong khối động cơ thì động cơ có thể vận hành vô cùng êm ái, vì vậy động cơ đốt trong dạng phẳng này sinh ra rất ít tiếng ồn.
- Trọng tâm thấp.
Động cơ là thành phần có trọng lượng lớn nhất trên chiếc xe, khi động cơ boxer được đặt sâu xuống dưới thì trọng tâm của xe sẽ hạ thấp xuống. Hơn nữa, với kết cấu nằm ngang, động cơ đốt trong dạng phẳng cũng sẽ chiến ít không gian về chiều cao hơn các loại động cơ đặt thẳng đứng. Nhờ đó trọng tâm xe thấp và việc xe vận hành ở tốc độ cao sẽ ổn định hơn.
2. Nhược điểm của động cơ Boxer:
- Phải chế tạo khung xe riêng.
Động cơ Boxer có kết cấu nằm ngang nên sẽ như một khối chữ nhật dài và rộng nhưng lại dẹp về chiều cao. Điều này gây không ít khó khăn trong việc bố trí động cơ. Để lắp đặt động cơ Boxer, nhà sản xuất phải chế tạo khung xe riêng với các tính toán phức tạp hơn. Bên cạnh đó, việc bảo dưỡng động cơ Boxer tương đối khó, do khoang động cơ chật, hẹp.
- Chi phí sản xuất cao.
Cũng như động cơ chữ V, động cơ Boxer cần đến hai hàng xylanh nên chi phí sản xuất cũng sẽ cao hơn do số linh kiện nhiều hơn. Chi phí sản xuất động cơ đốt trong dạng phẳng cao hơn động cơ đốt trong thằng hàng vì kết cấu phức tạp hơn, các chi tiết máy yêu cầu phải nhỏ gọn để tiết kiệm chiều ngang tối đa nên chi phí gia công sẽ cao.
Bài viết liên quan:
- Khác biệt lớn giữa động cơ boxer và flat-engine
- So sánh ưu và nhược điểm của mỗi loại động cơ I, V, Boxer, W, Wankel
