Đảo ngược cấu trúc - Giải pháp cứu cánh...

Tháng 12 năm 2007, sau khi tổng thống Mỹ Bush ký điều luật quy định tiêu chuẩn tiết kiệm nhiên liệu đối với các sản phẩm xe hơi ở mức 1 gallon (3,8 l) nhiên liệu cho 35 dặm (56 km), hãng General Motors đã ngay lập tức hoãn lại kế hoạch tung ra động cơ V-8 mới được thiết kế để thay thế cho động cơ Northstar truyền thống của Cadillac. Việc trì hoãn này đã gây ra mối quan ngại về một kết thúc dành cho động cơ V-8 - chiến mã nổt tiếng về tốc độ, sức mạnh và cả những ảnh hưởng tới môi trường.

Tuy nhiên, có lẽ những dự báo về sự ra đi của động cơ V-8 vẫn chỉ là sự cường điệu.  

Động cơ V8 Diesel cho xe tải của GM

Bằng chứng là chỉ vài tuần sau đó, hãng G.M. đã trình làng hai loại động cơ V-8 mới tại triển lãm ô tô quốc tế Bắc Mỹ tại Detroit. Những động cơ với mã lực lớn này đã được nghiên cứu, phát triền từ rất lâu trước khi đạo luật mới về tiêu chuẩn tiết kiệm nhiên liệu được đệ trình lên quốc hội. Hãng G.M. dự định sẽ tung ra thị trường hai loại động cơ này vào năm nay trong những model nhỏ gọn như chiếc Chevrolet Corvette và Cadillac CTS-V.

Ngoài ra vẫn còn nhiều bằng chứng khác cho thấy sự xuất hiện của một thế hệ động cơ V-8 mới đáp ứng các tiêu chuẩn ngặt nghèo hơn về khí thải dành cho các mẫu xe nhỏ gọn hơn. Tiếp theo triển lãm của BMW giới thiệu model 2009 X6, hãng này đã trình làng động cơ V-8 tubo kép 400 mã lực được trang bị cho dòng xe coupe thể thao. Vào mùa hè năm ngoái, hãng G.M. đã cho công bố với giới báo chí về loại động cơ V-8 chạy bằng diesel 4,5 lít sẽ được trang bị cho dòng xe pickup, S.U.V. và nhiều dòng xe khác.

Những khách tham quan đã tham gia buổi giới thiệu của BMW và đã tìm hiểu về động cơ Duramax chạy bằng diesel mới nhất của hãng G.M. sẽ nhận thấy những động cơ này mặc dù đã được các hãng nỗ lực cải tiến và phát triển theo nhiều hướng khác nhau nhưng đều tuân theo một nguyên lý: đảo ngược cấu trúc V-8.

Duramax 4,5 lít

Khác với cấu trúc truyền thống với hệ thống xả của động cơ nằm bên ngoài chữ V, đường dẫn khí nóng, bộ nạp khí cho xy lanh và cả bộ kích hoạt xúc tác của động cơ V-8 mới được bố trí tại rãnh giữa các xy lanh. Hệ thống nạp khí được di chuyển từ vị trí trung tâm của động cơ tới phía ngoài của đầu xy lanh.

Vậy tại sao lại có sự thay đổi này?

Động cơ V-8 vốn được thiết kế với hệ thống dẫn nhiên liệu được bố trí trong rãnh giữa các xi lanh. Cấu trúc này cho phép một bộ chế hoà khí có thể cung cấp nhiên liệu cho cả 8 xi lanh. Ngày nay, các kim phun nhiên liệu được bố trí ngay tại vị trí của mỗi xi lanh để thay thế bộ chế hoà khí. Nhờ vậy có thể chuyển hệ thống ống xả vào khoảng giữa chữ V.

Kiểu cấu trúc này mang lại nhiều lợi ích, ví dụ như việc lắp đặt bộ phận nén khí vào xy lanh sẽ đơn giản hơn và lượng nhiệt hao tổn từ khí thải sẽ giảm đáng kể. Nhờ vậy thời gian để hệ thống kích hoạt xúc tác đạt tới nhiệt độ hoạt động sẽ được rút ngắn.  

Việc đảo ngược cấu trúc của động cơ sẽ giúp động cơ trở nên nhỏ gọn hơn, nhờ vậy cho phép trang bị động cơ V-8 cho những mẫu xe nhỏ được khuyến khích sử dụng trong đạo luật mới về tiết kiệm nhiên liệu. Ông Charles Freese – Giám đốc điều hành phụ trách Kỹ thuật động cơ diesel của G.M. cho biết “Việc cấu trúc lại các chi tiết của động cơ kết hợp với việc sử dụng các phần mềm mô phỏng và thiết kế tiên tiến cho phép chúng tôi giảm tối đa kích cỡ và khối lượng của động cơ Duramax V-8”.

Dù các động cơ V-8 mới nhất do hãng BMW và G.M. phát triển đều có chung sự cải tiến then chốt về cấu trúc này, nhưng giữa chúng vẫn có sự khác nhau đáng kể. Với cùng một mục đích làm tăng hiệu suất của van bướm, hãng BMW đã chọn tubô kép trong khi G.M. lại sử dụng một bộ nén khí cho xy lanh kết hợp với cánh gió. Trong động cơ của hãng BMW, góc giữa các khối xy lanh là 90 độ; còn động cơ Duramax của G.M. lại có góc chữ V 72 độ để thu hẹp thể tích động cơ. Động cơ của BMW có vỏ bằng nhôm để giảm trọng lượng, trong khi đó G.M. lại chọn vỏ bằng thép đúc để chịu được áp lực cao từ diesel.

Đảo ngược cấu trúc V8

Với mômen xoắn hơn 744 kg/m và 300 mã lực, quá trình gia tốc của xe với 2 người ngồi bên trong vẫn mang lại cảm giác như máy bay phản lực cất cánh. Sự cải tiến này đã khiến động cơ diesel vốn rất hiệu quả nay lại có thêm sự cân bằng và tính năng của động cơ xăng. Có thể nói lời đồn đại về khả năng trang bị loại động cơ này cho thế hệ xe Corvette “xanh” mới cũng không hẳn là không có cơ sở.

Trong khi các tiêu chuẩn mới về tiết kiệm nhiên liệu đang gây sức ép đối với tất cả các nhà sản xuất xe hơi thì các lái xe vẫn tiếp tục tìm kiếm sức mạnh của động cơ V-8 ngay cả từ các động cơ V-6. Giải pháp của hãng Ford mang tên EcoBoost đã kết hợp bộ nạp khí của xy lanh với kim phun nhiên liệu trực tiếp để tạo ra các động cơ nhỏ hơn, tăng mức tiết kiệm nhiên liệu lên 10% đến 30% mà không làm giảm hiệu suất của xe. Động cơ V-8 EcoBoost sẽ được trang bị cho các xe tải và nhiều dòng xe khác.

Động cơ V8 tau 4,6 lít

Hyundai và Kia cũng nghiên cứu phát triển động cơ V-8 mới cho các dòng xe 2009. Động cơ V-8 Tau 4,6 lít mặc dù ít gây sự chú ý tại Detroit, sẽ được trang bị cho mẫu xe Genesis của Hyundai và chiếc S.U.V. 8 chỗ Borrego của Kia. Động cơ này được lắp ráp với trục cam, bộ định giờ van và các tính năng tiên tiến nhất.

Cadillac là nhãn hiệu xe đầu tiên sử dụng động cơ V-8 vào năm 1915. Với nỗ lực cải tiến của nhiều hãng sản xuất ô tô, V-8 đã trở thành sự lựa chọn số một cho mọi loại xe, từ những chiếc xe đua Formula One mảnh dẻ tới những chiếc S.U.V. to lớn. Tuy nhiên, với sự đi xuống của động cơ Northstar V-8 nổi tiếng của Cadillac, có thể thấy rõ ràng trong tương lai các hãng ô tô sẽ phải dồn sức vào công tác nghiên cứu, phát triển theo nhiều hướng để có thể đạt mức 6,75 lít/100km.

• L.D.P