Động cơ boxer có ý nghĩa như thế nào đối với Porsche và Subaru?

Có thể bạn chưa biết, tên của động cơ boxer bắt nguồn từ cách một võ sĩ quyền anh chuyên nghiệp tung ra cú đấm. Sự giống nhau ở đây chính là chuyển động ngang của các piston trên cùng một mặt phẳng (giống chuyển động của cánh tay). Và không có gì ngạc nhiên khi Porsche và Subaru được biết đến là những nhà sản xuất xe hơi cuối cùng sử dụng động cơ boxer...

Mặc dù động cơ boxer có những ưu điểm và nhược điểm cố hữu, Porsche và Subaru đã tìm ra cách để khắc phục những hạn chế của nó. Porsche muốn phục vụ nhiều đối tượng khách hàng khác nhau, trong khi Subaru chỉ hướng đến một chiếc xe dễ tiếp cận cho thị trường. Một bên là thương hiệu xe thể thao sang trọng, trong khi bên còn lại là thương hiệu xe tầm trung. Và cả hai có những thách thức khác nhau.

Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cách mà Porsche và Subaru đã hoàn thiện động cơ boxer dù gặp phải một số trở ngại khá lớn. Ta sẽ tìm câu trả lời cho câu hỏi tại sao hai nhà sản xuất xe hơi nổi tiếng này cho đến nay vẫn còn sử dụng chúng?

1. Ưu điểm của động cơ boxer

Một trong những ưu điểm chính của việc sử dụng động cơ boxer chính là tính động lực học của xe được cải thiện rõ rệt. Cụ thể hơn, do động cơ boxer vốn được đặt nằm ngang và đặt thấp trong khoang máy, chúng giúp xe đạt trọng tâm rất thấp. Trọng tâm thấp hơn giúp cải thiện sự ổn định tổng thể và giảm hiện tượng bị văng xe nhiều hơn khi chiếc xe vào cua (xuất hiện do lực quán tính và ly tâm). Trục khuỷu của động cơ boxer, đặc biệt là động cơ boxer 6 xi lanh có khả năng tự cân bằng tuyệt vời, cho phép động cơ hoạt động trơn tru hơn. Điều này loại bỏ yêu cầu phải bổ sung đối trọng và thanh cân bằng (để giảm rung động cho động cơ), và vì thế cải thiện tuổi thọ cũng như độ bền của động cơ.

Một ưu điểm khác của động cơ boxer là chúng hoạt động mà không sản sinh quá nhiều nhiệt. Diện tích bề mặt tương đối lớn cải thiện khả năng tản nhiệt. Ngoài ra, chất làm mát không bị ảnh hưởng dưới tác động của trọng lực nên hiệu suất làm mát tốt hơn. Một lợi thế khác có thể nhận ra trong trường hợp xảy ra tai nạn. Vì nằm thấp ở bên dưới khoang trước của xe, động cơ boxer có xu hướng trượt xuống gầm thay vì dồn thẳng vào khoang hành khách như các động cơ thông thường. Điều này giảm thiểu tối đa rủi ro tổn thương cho người lái và hành khách bên trong.

2. Nhược điểm của động cơ boxer

Tuy nhiên, vì có các xi lanh được đặt nằm ngang nên kích thước động cơ boxer tương đối rộng so với động cơ thông thường. Điều này làm tăng chiều rộng của xe đáng kể. Ví dụ, thiết kế phần hông xe đặc biệt của Porsche 911 chính là để phù hợp với khối động cơ boxer.

Ngoài ra, động cơ boxer cũng khá phức tạp và tốn kém để sản xuất. Trái ngược với kết cấu I4, động cơ boxer có hai đầu xi lanh kết nối với cụm xu páp, áo nước làm mát và các bộ phận phụ trợ khác. Một bất tiện khác mà động cơ này cũng gây ra là nó hạn chế khả năng tiếp cận của thợ. Việc nhồi nhét khối động cơ rộng về chiều ngang vào một khoang máy nhỏ tạo ra không gian khá chật chội dưới nắp capo. Thêm vào đó, do động cơ nằm ngang nên các chất lỏng như nhớt, nước làm mát dễ bị rò rỉ và gây ra các tổn thất ngoài ý muốn. Ngoài những lý do trên, động cơ boxer cho thấy sự phức tạp khi kết hợp với hệ thống dẫn động cầu trước FWD – hệ dẫn động phổ biến nhất trên các mẫu xe bình dân.

3. Tại sao Subaru và Porsche vẫn tiếp tục sử dụng động cơ boxer?

Như đã đề cập ở trên, hai thương hiệu này phục vụ cho các đối tượng khách hàng khác nhau. Trong khi một bên là công ty xe hơi tầm trung sản xuất hàng loạt, hãng còn lại lại là thương hiệu xa xỉ nhắm đến nhóm khách hàng thượng lưu. Đối với Subaru, họ nhận thấy đây là một chiến lược tiếp thị độc đáo giúp tách biệt họ với các nhà sản xuất xe hơi khác. Mặc dù lợi thế về hiệu suất đều được cả hai khai thác như nhau, nhưng Subaru lại được lòng giới hâm mộ nhờ vào nguồn gốc JDM của mình. Tương tự, Porsche cũng tận dụng được những lợi ích về hiệu suất của động cơ boxer và đã khắc phục được những hạn chế của nó.

Có thể nói, những khối động cơ boxer của Porsche tỏ ra bền hơn của Subaru chủ yếu là do số tiền mà hãng này đầu tư vào R&D.; Khác với Subaru, Porsche có đủ nguồn lực để khắc phục những hạn chế của động cơ boxer, sau đó hoàn toàn có thể tính thêm phí từ khách hàng của mình. Tất nhiên, cả Porsche và Subaru đều đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất hàng loạt động cơ boxer với những bí quyết kỹ thuật của riêng mình.

4. Thương hiệu nào khác đã từng sử dụng động cơ boxer?

Ở thế kỷ 21, Porsche và Subaru vẫn đang là những nhà sản xuất xe hơi nổi tiếng sử dụng động cơ boxer. Nhưng ít ai biết rằng, trước Chiến tranh Thế giới Thứ Hai (chỉ vài năm trước khi Volkswagen giới thiệu Beetle), mẫu Tatra 97 đã là chiếc xe đầu tiên sử dụng động cơ boxer. Năm 1923, BMW Motorrad với chiếc R32 của họ cũng đã trở thành một trong những nhà sản xuất đầu tiên sử dụng động cơ boxer cho xe hai bánh. Sau đó, vào năm 1974, Honda trang bị động cơ boxer 4 xi lanh cho mẫu xe Goldwing của mình. Động cơ này vào năm 1987 đã được thay thế bằng động cơ boxer 6 xi lanh.

Sau chiến tranh, có rất nhiều công ty xe hơi cũng đã quan tâm đến loại động cơ này, đặc biệt là từ khi Porsche giới thiệu mẫu xe 356 được trang bị động cơ boxer 4 xi lanh với hệ thống làm mát bằng không khí. Những cái tên đáng chú ý bao gồm Chevrolet Corvair (1959 - 1969), Citroën GS (1970 - 1986), Alfa Romeo Alfasud (1971 - 1989).

Ferrari Boxer và Testarossa cũng nổi tiếng với việc sử dụng cấu hình động cơ phẳng 12 xi lanh. Tất nhiên, đây không phải là động cơ boxer mà là động cơ V12 với góc đặt 180 độ. Trong cấu hình này, hai thanh truyền cho hai piston đối diện được lắp trên cùng một cổ trục khuỷu, không giống với cấu hình boxer thông thường (mỗi thanh truyền được lắp trên một cổ trục).