Động cơ Boxer nằm trong sách đỏ của ngành cơ khí ô tô

Trong thế giới xe thể thao, chỉ còn Porsche sử dụng động cơ boxer. Xuống phân khúc bình dân, khách hàng có thêm Subaru. Porsche bớt đơn độc. Dù cả hai không cùng thứ nguyên, nhưng đều mang triết lý giống nhau: Theo đuổi cảm giác lái là ưu tiên hàng đầu.

Động cơ boxer (hay động cơ phẳng) được phát minh vào năm 1896 bởi cái tên lỗi lạc trong lịch sử công nghiệp ôtô thế giới – Karl Benz, người sau này trở thành đồng sáng lập ngôi sao ba cánh Mercedes-Benz. Ban đầu Karl Benz gọi phát minh của ông là động cơ Kontra, vì trong tiếng Đức, Kontra có nghĩa là đối nghịch, đúng với nguyên lý hoạt động của cỗ máy. Về sau, thuật ngữ "boxer" xuất hiện nhiều hơn và được dùng cho tới ngày nay bởi hành trình di chuyển của các piston trong hai dãy xi-lanh luôn ngược chiều nhau theo phương nằm ngang, giống như động tác của hai tay đấm boxer trên võ đài khi tranh đấu.

Ưu điểm lớn nhất của động cơ boxer là sự ổn định. Chúng không cần tới thanh cân bằng. Theo giải thích từ Subaru, là bởi chúng được đặt nằm ngang trong khoang máy. Ở động cơ thẳng hàng chữ I hay động cơ V, khi piston di chuyển trong lòng xi lanh tạo ra tổ hợp lực tác động phức tạp và khó bị triệt tiêu gây ra rung lắc nhất định. Động cơ boxer thì hoàn toàn khác, các piston di chuyển theo phương nằm ngang luôn tạo nên các lực đối nghịch tác dụng lên trục khuỷu và chúng gần như triệt tiêu nhau, độ rung rất thấp.

Ngoài ra chính cách bố trí ở dạng đứng đối với động cơ V hay động cơ thẳng hàng khiến chúng có xu hướng bị văng nhiều hơn khi chiếc xe vào cua bởi lực quán tính và ly tâm. Trong khi đó, động cơ boxer đặt nằm ngang có trọng tâm rất thấp giúp nó ổn định vượt trội ở những tình huống tương tự.

XEM VIDEO HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BOXER

Do không có thanh cân bằng, phần lớn động cơ boxer nhẹ hơn các động cơ khác có cùng số lượng xi lanh. Từ đó, hiệu suất xe sẽ được cải thiện và giảm mức tiêu hao nhiên liệu. Subaru gần đây dùng vật liệu nhôm ở một số bộ phận như đầu xi-lanh hay các-te giúp tối ưu trọng lượng.

Có nhiều ý kiến cho rằng, khi hoạt động với ít độ rung hơn và giảm bớt các thành phần cấu tạo, động cơ boxer sẽ bền hơn và giúp chiếc xe trở nên êm ái so với các động cơ truyền thống khác. Nhưng với những cải tiến công nghệ gần đây, đặc biệt ở những dòng xe sang, sự khác biệt này rất khó nhận ra. Thực tế những chiếc xe được đánh giá êm ái nhất hiện nay vẫn thuộc về các thương hiệu xe sang như BMW với series 7, Mercedes có S-class và dòng LS của Lexus. Tất cả chúng đều sử dụng động cơ thẳng hàng chữ I hoặc động cơ V. Động cơ chỉ ảnh hưởng một phần tới sự ổn định của chiếc xe, nó còn phải kết hợp với hệ thống treo, khung gầm, vật liệu chế tạo để tạo nên một thể thống nhất.

Theo nguyên tắc vật lý, để giảm thiểu chấn thương cho hành khách trong trường hợp xe xảy ra va chạm thì phải giảm được lực tác động lên cơ thể họ càng nhiều càng tốt. Về mặt này, với những chiếc xe có động cơ được đặt phía trước thì một lần nữa boxer giành ưu thế. Vì được bố trí nằm ngang và có trọng tâm rất thấp nên khi xảy ra va chạm trực diện từ phía trước, khối động cơ boxer có xu hướng tụt xuống phía dưới thay vì dồn thẳng về phía khoang hành khách như các động cơ thông thường. Khi đó, lực tác động từ một khoang máy "rỗng" lên người ngồi trong xe sẽ nhẹ hơn rất nhiều. Riêng với Porsche, những mẫu xe sử dụng động cơ boxer của họ như 911 hay 718 đều đặt ở giữa hoặc phía sau, vì chúng là xe thể thao.

Nhưng với nhiều ưu điểm như thế, tại sao các hãng không mặn mà với boxer mà chỉ có Porsche và Subaru trung thành? Thậm chí các dòng gầm cao của Porsche hiện nay như Cayenne hay Macan cũng chỉ sử dụng động cơ chữ V hoặc thẳng hàng chữ I.

Trước hết là vấn đề tăng công suất. Ở những động cơ khác, nếu không dùng tăng áp hoặc siêu nạp, các kỹ sư có thể tăng đường kính của nòng xi lanh hoặc kéo dài hành trình piston. Nhưng ở động cơ boxer, chỉ có thể tăng đường kính nòng xi-lanh, vì nếu kéo dài xi-lanh, động cơ boxer vốn đã dài theo chiều ngang sẽ không còn đủ không gian trong khoang máy nữa. Ngoài ra, nếu tăng đường kính nòng xi-lanh lên quá mức khiến nó lớn hơn hành trình của piston, thì hiệu quả đốt cháy lại giảm đi. Để tối ưu, nhà sản xuất phải kết hợp với tăng áp.

Hạn chế tiếp theo nằm ở giá thành. Động cơ boxer tuy ít thành phần hơn nhưng những chi tiết đòi hỏi sự phức tạp và tỉ mỉ trong quá trình chế tạo, qua đó gián tiếp khiến chi phí chế tạo bị đội lên. Với Porsche, họ giải quyết vấn đề này bằng việc cộng vào giá bán. Khách hàng vẫn sẵn lòng chi trả, bởi đó là Porsche, chiếc xe sẽ mang cảm giác lái khác biệt với phần còn lại. Ở đây chỉ giới hạn đối với xe thể thao nói chung, loại trừ yếu tố về phân khúc, bởi Ferrari, Lamborghini hay Bugatti sẽ ở một tầm cao hơn, chúng là siêu xe thuần chủng.

Porsche 911 dùng động cơ boxer 3 lít 6 xi-lanh. Ảnh: Auto Express

Động cơ boxer đặt thấp giúp nó được dễ dàng đặt thẳng hàng với trục truyền động cũng như hộp số, từ đó giảm đi rất nhiều thành phần trung gian gây lãng phí công suất, nhưng đó cũng là trở ngại cho phần lớn xe phổ thông, bởi chúng phải được thiết kế lại hệ thống khung gầm.

Chỉ còn Subaru trung thành tuyệt đối, hãng sử dụng boxer cho tất các mẫu xe hiện nay của mình. Thứ nhất, nếu Subaru chuyển sang động cơ thẳng hàng hay động cơ chữ V, họ phải phát triển lại từ đầu. Với một hãng xe bình dân, phát triển một hệ thống động cơ mới cho cả một dải sản phẩm không phải là điều dễ dàng, nó sẽ gây nên gánh nặng tài chính.

Từ năm 1966, Subaru đã chọn gắn liền với boxer để tạo ra khác biệt về cảm giác lái. Nếu không còn đặc trưng đó, khách hàng liệu có lý do để chọn một chiếc Subaru khi ngoại hình và trang bị của chúng không quá nổi trội? Còn xét theo lợi thế thương hiệu, Subaru vẫn còn chặng đường dài phía sau đồng hương Toyota hay Honda. Ngoài ra, lựa chọn boxer hiện tại vẫn được coi là khả dĩ nhất đối với hãng xe Nhật, bởi tuy có thể phải phát triển khung gầm cho từng mẫu xe riêng biệt nhưng họ lại tận dụng được hệ truyền động toàn thời gian S-AWD danh tiếng của mình. Nếu không có boxer, S-AWD không thể phát huy tối đa năng lực của nó và ngược lại.

Mỗi hãng xe đều có câu chuyện của riêng mình để trở nên khác biệt, nhưng phần lớn sẽ đi theo thị hiếu chung của khách hàng. Số đông khách hàng phổ thông sẽ không đặt cảm giác lái là ưu tiên hàng đầu, bởi đôi khi cảm giác đó mơ hồ. Còn với số ít muốn trở nên được tách biệt, động cơ boxer vẫn như chất gây nghiện. Nếu rủng rỉnh hầu bao, bạn hãy mua một chiếc Porsche. Còn nếu muốn tiết kiệm thì suy nghĩ tới Subaru.

Nguồn: Sưu tầm và www.vnexpress.net