Cả 2 khối động cơ đều được thiết kế hiện đại nhưng lại đi theo hai hướng khác nhau. Trong khi các động cơ xe thương mại thì được tối ưu hóa về mặt tiết kiệm nhiên liệu thì động cơ xe đua được tối ưu hóa về phương diện tốc độ và công suất. Tất cả tùy thuộc vào mục đích mà nhà thiết kế hướng tới. Một động cơ nếu muốn công suất lớn nhất và tốc độ nhanh nhất có thể thì phải chấp nhận tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn và ngược lại.
Ngược lại với những hiểu biết thông thường, động cơ xe đua có nhiều nét tương đồng với bất cứ động cơ xe thương mại thông thường nào đó có trên thị trường hiện nay. Trong khi động cơ xe đua được thiết kế để phát huy tối đa sức mạnh và công suất và đi ngược lại với hiệu suất thì nhiều thành phần cơ khí của động cơ vẫn hoạt động dựa trên sơ đồ nguyên lí cơ bản của nhà sản xuất. Sự khác biệt chỉ đến từ các chi tiết được sử dụng, độ chính xác kỹ thuật, kết cấu các thành phần bên trong và các hệ thống thiết bị phụ trợ khác để hỗ trợ cho việc tạo ra công suất lớn nhất cho xe.
Tiếp theo, chúng ta sẽ cùng nói đến một vài đặc điểm của động cơ xe đua và cách mà những thuộc tính này cuối cùng được “thấm nhuần” vào các chiếc xe hơi, xe tải hay xe SUV mà bạn lái hằng ngày.
Phân tích các nguyên lí cơ bản của động cơ đốt trong
Để hiểu được sự khác biệt giữa động cơ xe đua và động cơ thương mại thông thường, chúng ta cần phải phân tích các thành phần cấu tạo cơ bản của một khối động cơ đốt trong hiện đại ngày nay. Về bản chất, một động cơ đốt trong sẽ có 3 thành phần cơ bản:
- Thân máy: thân máy là thành phần chính của động cơ đốt trong. Cùng với nắp quy lát và cacte dầu tạo thành phần ngoài của một khối động cơ hoàn chỉnh. Bên trong bao gồm các thành phần như trục khuỷu, buồng đốt, piston, thanh truyền, cơ cấu phân phối khí,… Hầu hết các động cơ đều được thiết kế thẳng hàng hoặc đặt thành 2 dãy thành hình chữ V.
- Nắp quy lát: được lắp ở phần trên của động cơ bằng bu lông, bao gồm các thành phần như xupap, lò xo xupap, đũa đẩy,…
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: là hệ thống phun nhiên liệu sử dụng kim phun hoặc sử dụng bộ chế hòa khí (trong động cơ cũ). Hệ thống nhiên liệu là nơi nhiên liệu và không khí được trộn, sau đó được vào buồng đốt. Một hệ thống nhiên liệu có thể được hỗ trợ bởi các thành phần như siêu tăng áp hoặc tăng áp.
Hiểu được mục đích thiết kế của từng loại động cơ
Động cơ hiệu suất cao hiện đại (được trang bị cho xe đua) được thiết kế để tối ưu được công suất cực đại và momen xoắn cực đại. Công suất được định nghĩa là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian, còn momen xoắn được hiểu là lực sinh ra khi xảy ra hiện tượng vật thể quay quanh trục, nói một cách nôm na, mô-men xoắn chính là lực xoay của trục khuỷu và nếu "tưởng tượng" ra xa hơn thì nó tượng trưng cho lực quay của bánh xe. Mặt khác, động cơ xe thương mại thông thường được thiết kế để ưu tiên vấn đề hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu để nâng cao tính kinh tế.
Động cơ thông thường được thiết kế thế nào để cho hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu
Ngày nay, khối động cơ của xe cần phải đạt hiệu suất cao vì nhiều lý do. Đầu tiên là cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn về hiệu suất nhiên liệu và phát thải ô nhiễm. Động cơ hiện đại thông thường được hỗ trợ bởi nhiều hệ thống vận hành bằng máy tính giúp điều chỉnh việc cung cấp nhiên liệu và không khí, thời điểm đánh lửa và thậm chí ứng dụng năng lượng thông qua hệ truyền động để hoàn thành các nhiệm vụ này.
Các bộ phận bên trong của động cơ thông thường thường được chế tạo để có tuổi thọ cao, được chế tạo từ các kim loại “khỏe” hơn có khối lượng nặng hơn và được thiết kế để hoạt động với số vòng quay thấp hơn mỗi phút để kéo dài tuổi thọ. Hệ thống nhiên liệu được thiết kế tương tự cho hiệu quả và thường không bao gồm một bộ tăng cường hiệu suất. Tuy nhiên, công nghệ động cơ mới đang dần phát triển và ứng dụng vào động cơ nhỏ hơn với việc trang bị bộ tăng áp.
Động cơ xe đua được thiết kế thế nào để cho được công suất cao
Để tạo ra sức mạnh tối ưu trong động cơ xe thể thao, các kỹ sư sẽ tinh chỉnh các bộ phận của động cơ. Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, hãy khảo sát từng phần trong 3 phần chính mà tất cả các động cơ đốt đều có, và những thay đổi được thực hiện cho từng phần để tăng sức mạnh.
- Thân máy: lốc máy của động cơ xe đua thường được làm từ vật liệu nhẹ – trong hầu hết các trường hợp là nhôm. Trục khuỷu được làm bằng thép bền để chịu được lực lớn khi số vòng quay cao được tạo ra bởi các động cơ này và với các thanh truyền và piston thường được làm từ nhôm hoặc trong một số trường hợp là vật liệu composite. Hầu hết các động cơ xe đua cũng có tỷ số nén cao hơn bên trong buồng đốt. Để tạo độ nén cao hơn, pít-tông hoặc xéc măng được điều chỉnh để tạo ra một độ kín khít hơn, và miếng đệm nắp quy lát được điều chỉnh.
- Nắp quy lát: các động cơ hiệu suất cao có các cửa nạp và xả được thiết kế để giúp đẩy nhanh dòng nhiên liệu và khí thải vào và ra khỏi buồng cháy. Nắp quy lát cũng có các chi tiết có trọng lượng nhẹ hơn, trong một số trường hợp chúng có thể được làm từ titan để đảm bảo chúng có thể chịu được sức mạnh được gia tăng cho động cơ.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: nếu bạn thực hiện các điều chỉnh ở lốc máy và nắp quy lát để tạo ra nhiều năng lượng hơn, bạn cần phải đồng đưa nhiên liệu vào động cơ một cách hiệu quả. Đây là công việc của hệ thống nhiên liệu. Bằng cách thêm một bộ tăng áp hoặc siêu nạp, không khí và nhiên liệu được ép vào động cơ, cho phép nó đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn và do đó tạo ra nhiều công suất hơn.
Như bạn có thể thấy, có một số khác biệt giữa động cơ xe thể thao và động cơ thông thường. Một điểm tương đồng quan trọng mà chúng có là yêu cầu đặt ra để các thành phần làm việc cùng nhau một cách hiệu quả. Hệ thống nhiên liệu cần được điều chỉnh theo kết cấu của nắp quy lát, cần cung cấp nhiên liệu hiệu quả cho động cơ. Tất cả đều yêu cầu kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ, và mỗi loại đều có tuổi thọ mong đợi riêng. Nếu được bảo dưỡng thường xuyên theo khuyến nghị đối với cả hai loại động cơ, chiếc xe sẽ có tuổi thọ lâu hơn và cho phép bạn tận hưởng nó với toàn bộ tiềm năng mà chiếc xe có.
