(OTOFUN) – Trong suốt chiều dài phát triển dài cả thế kỷ của mình, động cơ sử dụng nhiên liệu dầu diesel luôn gặp khó trong việc cạnh tranh thông số trên giấy với các loại sử dụng nhiên liệu xăng. Tuy nhiên, bạn có bao giờ thắc mắc vì sao loại động cơ này luôn ưu thế tuyệt đối về mô men xoắn với lực kéo “khủng” hơn hẳn đối thủ? Và mấy ai biết rằng động cơ dầu ngay từ khi sinh ra đã hướng tới “tải” trong khi máy xăng nhắm tới “tốc”?
có mô men xoắn cực đại lên tới 620 Nm – vượt xa phiên bản xăng (chỉ 480 Nm).
Tỉ số nén cao hơn hẳn máy xăng
Lý do đầu tiên cần đề cập tới chính là việc động cơ dầu diesel có tỉ số nén (tỉ lệ giữa dung tích tối đa và tối thiểu bên trong xi lanh) cao hơn rất nhiều so với máy xăng. Để đạt được điều này, động cơ diesel thường có hành trình piston dài hơn (và thể tích lòng xy lanh thường cũng lớn hơn). Cũng chính đặc điểm này khiến cho loại máy dầu thường không đạt tốc độ máy (vòng tua) lớn như động cơ xăng do piston phải di chuyển quãng đường xa hơn đáng kể. Trong khi đó, máy xăng lại dùng hành trình piston ngắn và bùng lên theo từng đợt ngắn cho phép tua máy cao hơn.
Về cơ bản, động cơ dầu cũng có bốn chu kì hút-nén-nổ-xả tương tự như động cơ xăng
– nhưng với nguyên tắc kích nổ nhiên liệu khác biệt.
Một yếu tố quan trọng thứ hai ảnh hưởng tới khả năng sinh mô men xoắn của động cơ dầu là áp suất tác động lên piston từ nhiên liệu cháy. Bản chất dầu Diesel (45.500 kJ/kg) có nhiệt trị thấp hơn so với xăng (45.800 kJ/kg) – dù không nhiều. Nói cách khác, lượng nhiệt tiềm tàng bên trong cùng một thể tích xăng luôn nhiều hơn so với dầu. Tuy nhiên, do tính chất đậm đặc hơn đáng kể, thực tế cho thấy ở cùng thể tích tự nhiên, dầu luôn trữ được nhiều hơn khoảng 15% năng lượng so với xăng (dễ giãn nở). Chính vì thế, khi được kích nổ, năng lượng truyền tới piston của động cơ dầu luôn vượt trội – đồng nghĩa với mô men xoắn lớn hơn được truyền qua trục khuỷu, qua hộp số và xuống các bánh xe.
Ở đây cũng có một điểm đáng lưu ý là dù có cùng bốn chu kì (hút-nén-nổ-xả) như máy xăng, sự cháy của nhiên liệu dầu xảy ra trong buồng đốt khi piston đi tới gần “điểm chết” trên trong kỳ nén. Nói cách khác, dầu diesel sẽ tự cháy dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao chứ không cần tới bugi chủ động đánh lửa kích nổ như với xăng.
Do hiệu suất cao hơn và nhiên liệu rẻ, động cơ Diesel được sử dụng rộng rãi
trong máy móc công nghiệp, đặc biệt trong phương tiện giao thông vận tải đường thuỷ, đường bộ.
Tăng áp
Ngày nay, nhiều động cơ dầu thường xuyên sử dụng hệ thống tăng áp để bù đắp sự thiếu hụt công suất và tua máy – điểm đặc thù của chúng (một phần lý do tại sao các dòng động cơ này thường được gọi là Turbo Diesel). Hệ thống tăng áp sẽ cho phép tăng đáng kể áp suất bên trong lòng xy lanh trong chu kỳ sinh công suất – yếu tố giúp mô men xoắn sinh ra cao hơn rất nhiều. So với tăng áp trên máy xăng, hệ thống trên máy dầu được thiết kế để tạo áp suất lớn hơn nhiều nhằm bù lại những hao tổn trong chu kỳ hút (nạp) của động cơ. Nhờ thế, động cơ việc truyền động năng qua trục khuỷu hiệu quả hơn.
Mô men xoắn hay mã lực?
Ngày nay, nhiều người đều có thể truyền miệng rằng mã lực không phải tất cả. Điều này không sai. Với các động cơ xe đua chạy xăng, nhà sản xuất thường thiết lập để sinh mô men xoắn không lớn nhưng lại đạt công suất rất cao nhờ vào tua máy nhanh – tiền đề quan trọng cho mức tốc độ di chuyển cao hơn. Thực tế, máy dầu vẫn luôn gặp khó khăn trong việc bắt kịp mức mã lực của máy xăng chính bởi tốc độ máy duy trì ở mức thấp. Bù lại, nó lại có lợi về mô men xoắn. Chính vì thế, các loại siêu xe thường không có xu hướng sử dụng máy dầu để tránh những hạn chế hiển hiện về tốc độ.
Nói cách khác, nếu phải lựa chọn giữa hai loại động cơ có khả năng sinh cùng mức mô men xoắn, chắc chắn bất cứ ai cũng sẽ đến với loại có thể “xoay” vòng trục khuỷu nhanh hơn – điều luôn đồng nghĩa với mức mã lực cao hơn.
Từ ngày đầu có mặt, động cơ dầu luôn hướng đến tính chất “tải” nhiều hơn là tốc độ.
(Ảnh: Một chiếc bán tải Tundra kéo tàu vũ trụ Endeavour nặng gần 300 tấn)
Ít ai biết rằng ngày đầu được chế tạo ra, mục tiêu của máy dầu là nhằm để cạnh tranh với động cơ hơi nước – thứ chủ yếu nhắm vào phục vụ nhu cầu tải nặng thông qua mô men xoắn lớn và ổn định. Trong khi đó, máy xăng tập trung vào đáp ứng các phương tiện yêu cầu lớn về tỉ lệ công suất/trọng lượng (mô tô, máy bay…) – tiền đề cho đặc điểm của tua máy lớn mà các tay chơi xe thường thích thú. Như thế, nếu nói một cách nôm na, động cơ xăng cũng giống như việc bạn lần lượt ôm bốn viên gạch chuyển đi càng nhanh càng tốt trong khi với động cơ dầu, bạn ôm cả bốn viên đi từ từ – đồng nghĩa với việc làm được nhiều việc hơn cho một lần di chuyển (chu kỳ vận hành).
Trong suốt năm 2015, Mazda đã giành nhiều thành công trên đường đua
với xe sử dụng động cơ dầu SkyActiv-D thế hệ mới của hãng.
Dĩ nhiên, ở đâu đó, người ta vẫn bắt gặp những chiếc xe thể thao hiệu năng cao sử dụng máy dầu. Điển hình như Audi R8 với cỗ máy V12 sử dụng dầu diesel năm 2008 với tốc độ tối đa đạt được lên tới 325 km/giờ – hệ quả của những dự án phát triển xe đua cho giải Le Mans 24 giờ hay Alpina D3 Bi-Turbo với 345 mã lực và thời gian tăng tốc 0-100km/giờ chỉ trong vòng 4,6 giây cực kì ấn tượng. Đó đều là những minh chứng rõ ràng cho tiềm năng cực lớn của động cơ dầu – kể cả trong vai trò trái tim của những cỗ máy tốc độ. Thậm chí, ngay trong năm 2014, dù vẫn đang nằm trong quy trình giám định và chứng nhận của Liên đoàn xe hơi thế giới (FIA), động cơ dầu Mazda SkyActiv-D 2.2L đã đạt được những thành tựu đáng kinh ngạc khi phá vỡ tới 20 kỉ lục tốc độ của FIA khi vận hành trên phiên bản đua của Mazda6 thế hệ mới. Tốc độ “đỉnh” trong kỷ lục mới cũng lên tới hơn 221 km/giờ – điều không tưởng thậm chí với nhiều loại máy dầu V6 3.0L trước đó.
Bê bối gian lận khí thải do Volkswagen gây ra đã để lại ấn tượng xấu
về động cơ dầu trong lòng người tiêu dùng.
Tuy nhiên, cũng không thể phủ nhận rằng trong bối cảnh hiện đại, sự phát triển ồ ạt của công nghệ HYBRID xen lẫn hàng loạt rắc rối từ các bê bối khí thải, dường như động cơ dầu diesel đang vấp phải rào cản lớn nhất trong suốt bề dày lịch sử phát triển của nó. Tuy nhiên, với những ưu thế mang tính thực dụng cao, đây sẽ vẫn là loại hình truyền động được sử dụng rộng rãi về lâu dài – đặc biệt là trong những môi trường mà hiệu quả công việc luôn được coi trọng hơn những thú vui tốc độ.
Theo Otofun.