Nhược điểm của động cơ 5 xi lanh là gì mà hãng nào cũng tránh?

Kể từ những năm 1930, người ta đã bắt đầu nghiên cứu cấu hình động cơ 5 xi lanh. Tuy nhiên, phải cho tới khi Mercedes-Benz ra mắt một trong những mẫu động cơ bền nhất là OM617 thì động cơ 5 xi lanh mới được coi là hoàn thiện. Từ lúc đó, nhiều nhà sản xuất đã không còn quan tâm đến cấu hình động cơ này, trong khi Audi và Volvo thì vẫn luôn cho thấy sự trung thành của mình.

Với những hãng xe nghiêm túc dành thời gian nghiên cứu và cải tiến, động cơ 5 xi lanh rõ ràng đã mang lại nhiều thành công. Ford Focus Mk2 được coi là một trong những mẫu xe cầu trước tuyệt vời nhất. Trong khi đó, Audi TT RS (bản nâng cấp từ Audi TT) đã dành được nhiều tình cảm từ những người mê xe trên khắp thế giới.

Vậy tại sao với danh tiếng mà động cơ I5 đã gây dựng được, các nhà sản xuất lại không lựa chọn sử dụng kết cấu này? Mời bạn đọc cùng Otoman tìm hiểu kĩ hơn ở phần dưới của bài viết.

1. Thiết kế của động cơ 5 xi lanh

Trên động cơ I5, góc đánh lửa (firing interval) là 144 độ, tức kỳ nổ sẽ diễn ra sau khi trục khuỷu cứ quay được 144 độ. Như vậy, góc trùng lấp (overlap) khi hai xi lanh trong động cơ cùng sinh công là 36 độ. Khoảng thời gian này giúp cho công suất động cơ được truyền đi “mượt mà” hơn. Để so sánh thì góc đánh lửa của động cơ I4 là 180 độ và các kỳ nổ diễn ra nối tiếp nhau mà không có trùng lấp.

Nếu làm một phép toán đơn giản, chúng ta sẽ thu được thứ tự nổ của động cơ là 1 - 2 - 4 - 5 - 3. Thứ tự nổ này giúp cân bằng động cơ theo phương dọc, hay nói cách khác là động cơ sẽ ổn định theo phương dọc (vertical). Vấn đề xuất hiện ở đây là động cơ không tự cân bằng theo phương ngang, do các kỳ nổ liên tục diễn ra ở hai đầu động cơ. Để trung hòa dao động này, một trục cân bằng (balancing shaft) được sử dụng để hỗ trợ triệt tiêu dao động không mong muốn.

2. Ưu nhược điểm của động cơ 5 xi lanh

Động cơ 5 xi lanh dần trở nên hiếm hoi bởi giá thành cao và yêu cầu nhiều công sức chế tạo. Dù vậy, động cơ này vẫn tương đối ưu việt và chỉ có một số nhược điểm. Tất nhiên, việc gã khổng lồ Volkswagen vẫn khăng khăng muốn trang bị động cơ I5 của Audi lên mẫu xe Golf R huyền thoại là có lý do của nó.

Rõ ràng, điểm cộng lớn nhất của động cơ I5 là khả năng truyền công suất mượt mà (hơn so với I4) và khả năng tự cân bằng theo phương dọc.

Ngoài ra, âm thanh của động cơ I5 được đánh giá tựa như một phiên bản rút gọn của động cơ V10. Có một điều không cần bàn cãi là âm thanh này luôn luôn thuyết phục được phần đa những người mê xe.

Một ưu điểm khác là động cơ I5 có kích thước tương đối nhỏ. Ngày nay, xe dẫn động cầu trước luôn gặp khó khăn với vấn đề dung tích động cơ, nhất là đối với những dòng xe nhỏ. Với sự nhỏ gọn của mình, động cơ I5 có thể được lắp vừa in vào khoang máy của xe cỡ nhỏ (hẹp hơn V6 và ngắn hơn I6).

Như đã nói ở trên, nhược điểm lớn nhất của I5 là không ổn định theo phương ngang. Việc bổ sung trục cân bằng làm cho động cơ trở nên nặng hơn, gây ảnh hưởng đến hiệu suất chung của xe.

3. Những mẫu xe sử dụng động cơ 5 xi lanh

Các nhà sản suất thường ưu tiên sử dụng các cấu hình động cơ với số xi lanh chẵn, một phần do chi phí gia công một động cơ I5 cân bằng là tương đối cao. Dù vậy, động cơ 5 xi lanh vẫn có chỗ đứng trên thị trường. Dưới đây là một số mẫu xe phổ biến với kết cấu động cơ này.

Mercedes-Benz 300D

Mercedes-Benz 300D là mẫu xe tiên phong sử dụng động cơ I5. Xe sử dụng động cơ OM617 vốn được đánh giá là “không thể phá hủy”. Động cơ này bền tới mức Mercedes dã duy trì dây chuyền sản xuất cho nó tới 17 năm. Dù chỉ tạo ra 80 hp, chiếc xe này đặc biệt nhờ thiết kế thời trang và sự bền bỉ đáng kinh ngạc.

Audi TT RS

Audi TT RS là biến thể hiệu năng cao của mẫu Audi TT. Xe có sức mạnh 394 hp từ động cơ 2.5L tăng áp dưới nắp capo, nhờ đó tăng tốc từ 0 - 100 km/h trong dưới 4 s. Tất nhiên, hiệu năng không phải là thứ duy nhất làm cho chiếc xe trở nên độc đáo. Tiếng máy đầy “thôi thúc” như tiếng của một động cơ V10 thu nhỏ tỏ ra rất hấp dẫn đối với những người yêu xe.

Ford Focus Mk2

Chiếc Focus thế hệ 2 được sản xuất từ năm 2005 - 2010. Thậm chí cho đến tận ngày nay, Focus Mk2 – “con thú” được sinh ra dành riêng cho châu Âu – vẫn được coi là một trong những chiếc xe cầu trước tuyệt vời nhất. Xe được trang bị động cơ 2.5L I5 Duratec (đã được gia cường để chịu mức áp suất nạp 20 psi) tạo ra sức mạnh 296 hp. Với thiết kế nhỏ gọn và động cơ Duratec ưu việt, chiếc xe có thể tăng tốc từ 0 - 100 km/h trong dưới 6 s.

4. Tổng kết

Khi sự cạnh tranh trên thị trường ngày càng khốc liệt, các nhà sản xuất cần phải đạt đủ doanh số để thu lợi nhuận. Trong khi đó, việc phát triển các mẫu động cơ I5 lại gây ảnh hưởng không nhỏ tới doanh thu của các hãng.

Ở một góc độ nào đó, động cơ 5 xi lanh vẫn đã và đang mang lại thành công cho những nhà sản xuất dám chấp nhận rủi ro. Tuy nhiên, hiện nhu cầu về loại động cơ này là không cao. Đặc biệt, những nhược điểm cố hữu khiến chúng chỉ chiếm được một thị phần tương đối nhỏ.