EnterKnow: Công nghệ đã và đang thay đổi một cách chóng mặt hàng ngày, nhưng có vẻ như động cơ ô tô chưa thực sự có nhiều thay đổi trong những năm qua. Động cơ của chiếc Ford Model T cũ có nhiều điểm tương đồng với động cơ của chiếc Ford Fusion 2011, nhưng không chắc Alexander Graham Bell có biết phải làm gì với iPhone hay không. Trong khi công nghệ truyền thông đã thay đổi mạnh mẽ, động cơ ô tô vẫn sử dụng nguyên tắc cơ bản giống nhau: Quá trình đốt cháy không khí và nhiên liệu để tạo ra lực quay và chuyển động ô tô.
Trước khi nói về sự khác biệt giữa động cơ ô tô hiện đại và động cơ cũ, bạn cần hiểu những điều cơ bản về cách thức hoạt động của động cơ ô tô. Về cơ bản, nhiên liệu và không khí được đốt cháy trong một buồng gọi là xi lanh. Piston di chuyển lên xuống, nó được gắn vào trục khuỷu. Khi piston di chuyển lên xuống sẽ làm cho trục khuỷu quay. Từ trục khuỷu đi ra hộp số, truyền lực đó tới các bánh xe ô tô. Nghe có vẻ đơn giản, và với động cơ hiện đại, những điều cơ bản vẫn được áp dụng nhưng còn nhiều điều cần phải xem xét hơn.
1. Động cơ hiện đại có hiệu suất cao hơn
Động cơ đốt trong cơ bản không hiệu quả lắm. Trong số tất cả năng lượng hóa học trong xăng/diesel, chỉ có khoảng 15% đến 30% được chuyển hóa thành năng lượng cơ học thực sự làm ô tô chuyển động. EPA cho biết hơn 17% năng lượng bị thất thoát khi động cơ chạy không tải và con số khổng lồ 62% bị thất thoát trong động cơ do nhiệt và ma sát.
Động cơ hiện đại có sẵn một số công nghệ để làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn. Ví dụ, công nghệ phun trực tiếp, trộn nhiên liệu và không khí trước khi chúng được đưa vào xi lanh, có thể cải thiện hiệu suất động cơ thêm 12% vì nhiên liệu đốt cháy hiệu quả hơn. Bộ tăng áp, sử dụng khí nén từ hệ thống ống xả của ô tô, nén không khí được sử dụng trong chu trình đốt cháy. Khí nén giúp đốt cháy hiệu quả hơn. Điều khiển van biến thiên và vô hiệu hóa xi-lanh là những công nghệ cho phép động cơ chỉ sử dụng nhiên liệu cần thiết, giúp tăng hiệu suất.
2. Động cơ hiện đại mạnh mẽ hơn
Mọi người hiện nay quan tâm nhiều hơn đến việc tiết kiệm nhiên liệu so với thời gian trước, nhưng họ cũng quan tâm nhiều hơn đến công suất động cơ. Suy cho cùng, những chiếc xe đầu tiên chỉ như một phương tiện thay thế ngựa kéo. Còn bây giờ ô tô được lái trên đường cao tốc. Những chiếc xe hiện đại cũng nặng hơn rất nhiều so với những chiếc xe đời đầu vì chúng được trang bị nhiều tính năng và phụ kiện an toàn. Động cơ ô tô ngày nay còn rất nhiều việc phải làm. Chúng đang mang tải nặng hơn với tốc độ nhanh hơn.
Ngay cả khi hiệu suất được tăng lên, các động cơ ngày nay vẫn mạnh hơn so với các động cơ tiền nhiệm – thậm chí so với các động cơ chỉ mới vài năm tuổi. Năm 1983, Chevrolet Malibu có động cơ V-6, dung tích 3,8 lít, công suất 110 mã lực. Năm 2005, nó có động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng, dung tích 2,2 lít, công suất 144 mã lực. Malibu 2011 có động cơ 4 xi-lanh 2,4 lít cơ bản, công suất 169 mã lực. Người mua cũng có thể nhận được động cơ V-6 3,6 lít công suất 252 mã lực. Mặc dù động cơ V-6 trên Malibu 2011 nhỏ hơn động cơ V-6 trên mẫu xe 1983 nhưng nó tạo ra công suất cao hơn 146 mã lực. Ngay cả động cơ bốn xi-lanh hiện tại trên Malibu cũng tạo ra công suất cao hơn 59 mã lực so với động cơ V-6 của mẫu năm 1983.
3. Động cơ hiện đại nhỏ hơn
Vì động cơ hiện đại tạo ra nhiều công suất hơn động cơ cũ nên bạn có thể mong đợi chúng sẽ lớn hơn. Nhưng nếu bạn nhìn vào ví dụ về chiếc Chevrolet Malibu mà chúng tôi đã sử dụng ở trang trước, bạn sẽ nhận thấy rằng mặc dù công suất động cơ tăng nhưng kích thước động cơ lại giảm.
Động cơ cực kỳ nhỏ gọn trong ô tô ngày nay có thể được cải thiện để cải thiện hiệu suất. Các nhà sản xuất ô tô đã học được rằng bạn không cần phải làm cho động cơ lớn hơn để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng năng lượng. Bạn chỉ cần làm cho động cơ hoạt động thông minh hơn. Công nghệ tương tự giúp động cơ hiện đại hoạt động hiệu quả hơn cũng có nghĩa là động cơ hiện đại có thể tạo ra nhiều công suất hơn mà không cần gói lớn hơn.
Ví dụ điển hình nhất cho điều này là xe tải Ford F-Series. Từ lâu là chiếc xe tải bán chạy nhất (và thường là phương tiện bán chạy nhất trong thời kỳ) ở Mỹ, Ford F-150 2011 là một ví dụ điển hình về động cơ nhỏ hơn hoạt động tương tự như động cơ lớn hơn. F-150 2011 có động cơ V6 3,5 lít tùy chọn, công suất 365 mã lực. Động cơ V-8 5,0 lít có sẵn tạo ra công suất 360 mã lực. Theo nguyên tắc chung, động cơ lớn hơn vẫn sẽ tạo ra nhiều công suất hơn động cơ nhỏ hơn. F-150 có sẵn động cơ V-8 6,2 lít, tạo ra công suất 411 mã lực, gần như vượt trội so với động cơ V-6 3,5 lít. Tuy nhiên, thực tế là động cơ V-6 có thể cạnh tranh với động cơ V-8 nhỏ hơn về sức mạnh là khá ấn tượng. Khi người tiêu dùng kêu gọi tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn, họ mong đợi được thấy những động cơ nhỏ hơn thực hiện công việc từng được dành riêng cho những chiếc V-8 quái vật.
4. Động cơ hiện đại hoạt động thông minh hơn
Một điểm khác biệt lớn giữa động cơ ô tô hiện đại và động cơ ô tô cũ là động cơ ô tô hiện đại không hoạt động “chăm chỉ”. Trong một động cơ V-8 cũ, tất cả tám xi-lanh đều hoạt động, bất kể xe chạy không tải hay tăng tốc nhanh nhất có thể. Ngoài ra, tất cả tám xi-lanh đều nhận được cùng một lượng nhiên liệu, bất kể động cơ đang hoạt động như thế nào vào thời điểm đó.
Động cơ ngày nay có công nghệ làm cho chúng hoạt động thông minh hơn. Vô hiệu hóa xi lanh là một hệ thống cho phép tắt một số xi lanh trong động cơ khi không cần thiết, chẳng hạn như khi xe đang chạy không tải hoặc đang chạy crusing. Khi cần thêm năng lượng, các xi-lanh đó sẽ “thức dậy” và trợ giúp. Việc ngừng kích hoạt xi lanh giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn, vì điều đó có nghĩa là động cơ chỉ sử dụng nhiên liệu cần thiết và chỉ tăng cường nỗ lực cần thiết cho công việc trước mắt.
Điều khiển định thời và nâng van biến thiên là một công nghệ khác giúp động cơ hiện đại hoạt động thông minh hơn. Nếu không có hệ thống này, các van của động cơ sẽ mở trong cùng một khoảng thời gian và cùng một khoảng cách cho dù động cơ có hoạt động mạnh đến đâu. Thế là lãng phí nhiên liệu. Với khả năng định thời và nâng van biến thiên, độ mở van được tối ưu hóa cho loại công việc mà động cơ đang thực hiện. Điều đó giúp động cơ tiêu tốn ít nhiên liệu hơn và hoạt động thông minh hơn.
5. Động cơ hiện đại có cộng sự
Động cơ hiện đại có rất nhiều công nghệ giúp sử dụng ít nhiên liệu hơn trong khi tạo ra nhiều công suất hơn động cơ cũ, nhưng chúng có một thứ cuối cùng mà động cơ cũ không có: Cộng sự.
Động cơ ô tô ngày nay không chỉ là những thành tựu công nghệ phức tạp mà chúng còn được kết hợp với các bộ phận công nghệ cao khác để giúp chúng thực hiện công việc tốt hơn. Hộp số bốn hoặc năm tốc độ từng là loại hộp số tiên tiến nhưng động cơ ngày nay được kết hợp với hộp số có bảy và thậm chí tám tốc độ. Hộp số càng có nhiều tốc độ thì khả năng kết hợp với công suất động cơ càng tốt, giúp toàn bộ hệ thống truyền động chạy hiệu quả hơn. Hoặc, nếu tám tốc độ là không đủ, các động cơ hiện đại sẽ được kết hợp với Hộp số vô cấp (CVT). CVT có vô số tỷ số truyền, giúp chúng có thể truyền sức mạnh của động cơ tới các bánh xe theo cách hiệu quả nhất có thể.
Ở ô tô hybrid, động cơ hiện đại nhận được sự trợ giúp từ động cơ điện chạy bằng bộ pin. Mặc dù động cơ điện có thể cung cấp năng lượng cho ô tô ở tốc độ chậm hoặc chạy các phụ kiện khi ô tô dừng lại, nhưng nó cũng có thể hoạt động để tạo thêm năng lượng khi cần thiết, chẳng hạn như khi ô tô tăng tốc mạnh. Có một động cơ điện dự phòng có nghĩa là động cơ của ô tô có thể nhỏ hơn và kém mạnh hơn một chút, giúp tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các công ty ô tô đang kết hợp động cơ điện với động cơ lớn, mạnh mẽ để tăng hiệu suất.
