Xe Ô Tô 2 Thì: Toàn Tập Về Cấu Tạo, Ưu Nhược Điểm

Động cơ 2 thì từng là một công nghệ đột phá, định hình nên nhiều mẫu xe ô tô trong giai đoạn đầu của ngành công nghiệp. Mặc dù ngày nay động cơ 4 thì đã trở thành tiêu chuẩn và động cơ điện đang dần chiếm lĩnh thị trường, việc tìm hiểu về xe ô tô 2 thì vẫn mang ý nghĩa lịch sử và kỹ thuật quan trọng. Bài viết này của Sài Gòn Xe Hơi sẽ đi sâu vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động, những ưu và nhược điểm nổi bật, cũng như lý do khiến động cơ 2 thì dần biến mất khỏi thế giới ô tô hiện đại.

Động cơ 2 thì là gì? Nguyên lý hoạt động cơ bản

Động cơ 2 thì, hay còn gọi là động cơ chu trình 2 kỳ, là một loại động cơ đốt trong hoạt động theo chu kỳ hoàn thành trong hai hành trình của piston (lên và xuống) và một vòng quay của trục khuỷu. Khác với động cơ 4 thì cần bốn hành trình piston và hai vòng quay trục khuỷu để hoàn thành một chu trình, động cơ 2 thì thực hiện toàn bộ quá trình nạp, nén, đốt cháy và xả chỉ trong hai thì, mang lại một số lợi thế đáng kể về mặt hiệu suất và độ đơn giản trong thiết kế ban đầu.

Nguyên lý cơ bản của động cơ 2 thì dựa trên việc sử dụng các cổng nạp và cổng xả được điều khiển bởi chuyển động của piston, thay vì các van riêng biệt như ở động cơ 4 thì. Điều này giúp giảm đáng kể số lượng bộ phận chuyển động, làm cho động cơ trở nên gọn nhẹ và mạnh mẽ hơn so với kích thước của nó. Trong một chu trình, khi piston đi lên, hỗn hợp nhiên liệu-không khí được hút vào khoang trục khuỷu, đồng thời khí trong buồng đốt được nén lại. Khi piston đi xuống sau quá trình đốt cháy, nó sẽ mở cổng xả để khí thải thoát ra và đồng thời mở cổng nạp để hỗn hợp mới đi vào buồng đốt, đẩy khí thải còn sót lại ra ngoài. Quá trình này diễn ra liên tục, tạo ra công suất chỉ sau mỗi vòng quay của trục khuỷu.

Sự đơn giản trong thiết kế và khả năng tạo ra công suất cao so với dung tích xi lanh đã khiến động cơ 2 thì trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng yêu cầu trọng lượng nhẹ và hiệu suất tức thời, đặc biệt là trong các loại xe nhỏ, xe máy, và thiết bị cầm tay. Tuy nhiên, những đặc tính này cũng đi kèm với các nhược điểm cố hữu, đặc biệt là về hiệu suất nhiên liệu và vấn đề khí thải, vốn là nguyên nhân chính dẫn đến sự suy thoái của loại động cơ này trong ngành ô tô.

Lịch sử phát triển của xe ô tô 2 thì

Lịch sử của động cơ 2 thì trong ngành ô tô là một câu chuyện đầy thú vị về sự đổi mới, phổ biến và cuối cùng là sự thoái trào. Khởi đầu từ cuối thế kỷ 19, động cơ 2 thì đã nhanh chóng chứng tỏ tiềm năng của mình nhờ vào cấu tạo đơn giản và khả năng sản sinh công suất ấn tượng so với trọng lượng.

Những chiếc xe đầu tiên sử dụng động cơ 2 thì xuất hiện vào những năm 1900, nhưng phải đến giữa thế kỷ 20, chúng mới thực sự trở nên phổ biến, đặc biệt là ở châu Âu và Nhật Bản. Trong bối cảnh kinh tế khó khăn sau Thế chiến II, các quốc gia như Đức, Thụy Điển và Nhật Bản đã tìm kiếm những giải pháp giao thông cá nhân tiết kiệm và dễ sản xuất. Động cơ 2 thì là lựa chọn lý tưởng bởi sự đơn giản trong thiết kế, chi phí sản xuất thấp và khả năng vận hành đáng tin cậy.

Một trong những biểu tượng nổi tiếng nhất của xe ô tô 2 thì chính là Trabant, được sản xuất tại Đông Đức. Chiếc xe này trở thành phương tiện di chuyển chính của hàng triệu người dân Đông Đức trong nhiều thập kỷ. Với động cơ 2 thì nhỏ gọn, Trabant mang lại sự cơ động và chi phí bảo dưỡng thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế của khu vực. Tương tự, Wartburg, một mẫu xe khác từ Đông Đức, cũng sử dụng động cơ 2 thì và được biết đến với độ bền và khả năng vượt địa hình tốt.

Ở Thụy Điển, hãng Saab đã sản xuất một loạt các mẫu xe du lịch nổi tiếng với động cơ 2 thì, như Saab 92, 93, 95 và 96. Những chiếc xe Saab này không chỉ được đánh giá cao về khả năng vận hành thể thao mà còn nổi tiếng với tính an toàn và thiết kế khí động học tiên tiến. Động cơ 2 thì của Saab, thường được trang bị ba xi lanh, mang lại khả năng tăng tốc linh hoạt và trải nghiệm lái độc đáo.

Tại Nhật Bản, Subaru cũng góp phần vào trào lưu xe 2 thì với mẫu Subaru 360 vào cuối những năm 1950. Đây là một chiếc xe “kei car” nhỏ gọn, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu di chuyển trong đô thị với chi phí thấp. Động cơ 2 thì đã giúp Subaru 360 đạt được sự gọn nhẹ và hiệu quả, phù hợp với quy định về xe nhỏ của Nhật Bản.

Tuy nhiên, sự phổ biến của động cơ 2 thì bắt đầu suy giảm từ những năm 1970 do các yếu tố chính như sự gia tăng của giá dầu, yêu cầu ngày càng khắt khe về tiêu chuẩn khí thải và sự phát triển vượt bậc của công nghệ động cơ 4 thì. Các nhược điểm cố hữu của động cơ 2 thì, đặc biệt là về hiệu suất nhiên liệu thấp và lượng khí thải ô nhiễm cao, đã khiến chúng không còn phù hợp với xu hướng phát triển bền vững của ngành ô tô. Mặc dù vậy, những chiếc xe ô tô 2 thì này vẫn giữ một vị trí đặc biệt trong lòng những người đam mê xe cổ và là một minh chứng cho một kỷ nguyên độc đáo của công nghệ ô tô.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết của động cơ 2 thì trên ô tô

Để hiểu rõ hơn về lý do tại sao động cơ 2 thì lại có những đặc tính riêng biệt, cần phải đi sâu vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết của nó. So với động cơ 4 thì phức tạp với hệ thống van và trục cam, động cơ 2 thì có một cấu trúc đơn giản hơn nhiều.

Cấu tạo chính

Xi lanh và Piston: Tương tự như động cơ 4 thì, xi lanh là nơi piston di chuyển tịnh tiến. Piston được nối với trục khuỷu thông qua thanh truyền.
Trục khuỷu và Thanh truyền: Chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu, từ đó truyền lực tới bánh xe.
Buồng đốt: Khoảng không gian phía trên piston, nơi hỗn hợp nhiên liệu-không khí được nén và đốt cháy.
Cửa nạp, Cửa xả, Cửa truyền: Đây là điểm khác biệt lớn nhất. Thay vì van, động cơ 2 thì sử dụng các lỗ (cổng) trên thành xi lanh.
- Cửa nạp (Intake Port): Cho phép hỗn hợp nhiên liệu-không khí đi vào khoang trục khuỷu (cacte) khi piston đi lên.
- Cửa xả (Exhaust Port): Cho phép khí thải thoát ra khỏi buồng đốt khi piston đi xuống.
- Cửa truyền (Transfer Port): Nối khoang trục khuỷu với buồng đốt, cho phép hỗn hợp nhiên liệu-không khí đã được nén trong cacte đi lên buồng đốt.
Bugi: Tạo tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu.
Cacte (Crankcase): Không chỉ chứa dầu bôi trơn như động cơ 4 thì, trong động cơ 2 thì, cacte còn đóng vai trò là khoang nạp sơ cấp, nơi hỗn hợp nhiên liệu-không khí được hút vào và nén nhẹ trước khi chuyển lên buồng đốt.
Hệ thống bôi trơn: Động cơ 2 thì thường sử dụng phương pháp bôi trơn pha dầu vào xăng. Dầu được trộn trực tiếp với nhiên liệu, sau đó cháy cùng với nhiên liệu, bôi trơn các bộ phận chuyển động như piston, xi lanh và trục khuỷu.

Nguyên lý hoạt động (Chu trình 2 thì)

Chu trình hoạt động của động cơ 2 thì diễn ra trong hai hành trình của piston:

Thì 1: Piston đi lên (Hút – Nén)
- Khi piston bắt đầu đi lên từ điểm chết dưới (ĐCD):
  - Nó đóng cửa truyền và cửa xả, bắt đầu nén hỗn hợp nhiên liệu-không khí còn lại trong buồng đốt.
  - Đồng thời, áp suất trong khoang trục khuỷu giảm xuống dưới áp suất khí quyển, làm cho hỗn hợp nhiên liệu-không khí mới từ bộ chế hòa khí (hoặc hệ thống phun nhiên liệu) được hút vào qua cửa nạp (nằm ở đáy xi lanh hoặc trên thành xi lanh, được piston che chắn).
- Khi piston đạt đến điểm chết trên (ĐCT):
  - Hỗn hợp trong buồng đốt được nén đến áp suất cao nhất.
  - Bugi phát tia lửa điện, đốt cháy hỗn hợp.
Thì 2: Piston đi xuống (Nổ – Xả)
- Sau khi đốt cháy, khí nén giãn nở mạnh mẽ, đẩy piston đi xuống từ ĐCT. Đây là hành trình sinh công.
- Khi piston tiếp tục đi xuống:
  - Nó sẽ mở cửa xả trước. Khí thải có áp suất cao thoát ra ngoài.
  - Ngay sau đó, piston mở cửa truyền. Hỗn hợp nhiên liệu-không khí đã được nén trong khoang trục khuỷu (do piston đi xuống làm tăng áp suất trong cacte) sẽ đi qua cửa truyền, tràn vào buồng đốt, đẩy khí thải còn sót lại ra ngoài (quá trình quét khí).
  - Quá trình này được gọi là “quét vòng” hoặc “quét khí”, nơi hỗn hợp mới giúp làm sạch buồng đốt khỏi khí thải.
- Khi piston đạt ĐCD, chu trình hoàn tất và sẵn sàng cho thì tiếp theo.

Điểm đặc trưng và hệ quả

Sự trùng lặp giữa các quá trình nạp, nén, đốt và xả trong hai thì đã mang lại hiệu suất làm việc cao cho động cơ 2 thì (một lần sinh công mỗi vòng quay trục khuỷu so với mỗi hai vòng quay của động cơ 4 thì). Tuy nhiên, nó cũng dẫn đến một số vấn đề. Quá trình quét khí không hoàn hảo thường khiến một phần hỗn hợp nhiên liệu-không khí chưa cháy kịp thoát ra ngoài qua cửa xả cùng với khí thải, gây lãng phí nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Thêm vào đó, việc bôi trơn bằng cách pha dầu vào xăng cũng góp phần tạo ra khói xanh và các chất ô nhiễm khác.

Những đặc điểm cấu tạo và nguyên lý này đã định hình nên ưu nhược điểm của xe ô tô 2 thì, và cuối cùng quyết định vị trí của nó trong lịch sử ngành công nghiệp ô tô.

Ưu điểm của động cơ 2 thì trên ô tô

Mặc dù động cơ 2 thì đã không còn được sử dụng rộng rãi trong các dòng xe ô tô hiện đại, nhưng nó vẫn sở hữu một số ưu điểm nổi bật, đặc biệt là trong bối cảnh lịch sử phát triển của ngành xe. Những ưu điểm này đã từng khiến chúng trở thành lựa chọn hấp dẫn cho nhiều nhà sản xuất và người tiêu dùng.

1. Thiết kế đơn giản và ít bộ phận chuyển động

Đây là lợi thế rõ ràng nhất của động cơ 2 thì. Không có van nạp/xả, trục cam, con đội hay bộ phận dẫn động van phức tạp, động cơ 2 thì có cấu tạo cơ khí đơn giản hơn nhiều so với động cơ 4 thì. Sự đơn giản này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn làm cho động cơ nhẹ hơn và dễ bảo trì, sửa chữa hơn. Với ít bộ phận chuyển động, khả năng hỏng hóc do mòn cơ khí cũng được giảm thiểu ở một mức độ nào đó, mặc dù tổng thể độ bền có thể không bằng động cơ 4 thì do cường độ làm việc cao hơn.

2. Tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao

Nhờ có một chu trình sinh công sau mỗi vòng quay trục khuỷu (so với hai vòng quay ở động cơ 4 thì), động cơ 2 thì có khả năng tạo ra công suất lớn hơn đáng kể so với động cơ 4 thì cùng dung tích xi lanh và trọng lượng. Điều này mang lại khả năng tăng tốc ấn tượng và cảm giác lái thể thao, đặc biệt là với những chiếc xe nhỏ. Các mẫu xe như Saab 96 với động cơ 2 thì đã từng gây bất ngờ trên các đường đua nhờ tỷ lệ công suất/trọng lượng tối ưu của chúng.

3. Khởi động nhanh và phản ứng tức thì

Với số lượng thì ít hơn, động cơ 2 thì thường khởi động nhanh hơn và có phản ứng ga tức thì hơn. Không cần chờ đợi nhiều hành trình để chu trình hoàn tất, động cơ có thể nhanh chóng đạt được vòng tua và cung cấp lực kéo. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng cần sức mạnh tức thời hoặc ở vòng tua thấp, mang lại cảm giác lái linh hoạt cho người điều khiển.

4. Chi phí sản xuất thấp

Do cấu tạo đơn giản, việc sản xuất động cơ 2 thì đòi hỏi ít nguyên vật liệu và quy trình lắp ráp ít phức tạp hơn. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất, khiến các mẫu xe ô tô 2 thì trở nên phải chăng hơn đối với người tiêu dùng, đặc biệt là trong thời kỳ kinh tế khó khăn hoặc ở các thị trường mới nổi. Đây là một yếu tố quan trọng giúp các mẫu xe như Trabant hay Subaru 360 trở nên phổ biến rộng rãi.

5. Vận hành ổn định ở mọi vị trí

Vì hệ thống bôi trơn pha dầu vào xăng không phụ thuộc vào trọng lực để đưa dầu đến các bộ phận, động cơ 2 thì có thể hoạt động hiệu quả ở mọi góc độ, thậm chí là lộn ngược. Mặc dù đây không phải là một ưu điểm trực tiếp cho xe ô tô thông thường, nhưng nó là lý do khiến động cơ 2 thì cực kỳ phù hợp cho các thiết bị như máy cưa, máy cắt cỏ, hoặc động cơ thuyền máy, nơi yêu cầu sự linh hoạt về vị trí vận hành.

Tóm lại, những ưu điểm về sự đơn giản, công suất và chi phí đã giúp động cơ 2 thì định hình một phần quan trọng trong lịch sử ngành ô tô. Tuy nhiên, những nhược điểm cố hữu của nó về môi trường và hiệu suất đã không thể vượt qua được sự tiến bộ của công nghệ 4 thì và các quy định ngày càng nghiêm ngặt.

Nhược điểm và lý do suy thoái của xe ô tô 2 thì

Mặc dù có những ưu điểm nhất định, nhưng chính những nhược điểm cố hữu đã khiến động cơ 2 thì dần biến mất khỏi ngành công nghiệp ô tô. Sự suy thoái này không diễn ra đột ngột mà là kết quả của nhiều yếu tố kỹ thuật, kinh tế và môi trường tích tụ theo thời gian.

1. Hiệu suất nhiên liệu thấp

Đây là một trong những điểm yếu lớn nhất của động cơ 2 thì. Do quá trình quét khí không hoàn hảo, một phần hỗn hợp nhiên liệu-không khí tươi (chưa cháy) có thể bị thoát ra ngoài qua cửa xả cùng với khí thải. Hiện tượng này, được gọi là “short-circuiting” hoặc “scavenging losses”, dẫn đến sự lãng phí nhiên liệu đáng kể. Trong bối cảnh giá dầu tăng cao và nhu cầu tiết kiệm nhiên liệu ngày càng lớn, hiệu suất kém cỏi này là một trở ngại lớn cho việc sử dụng động cơ 2 thì trong xe ô tô.

2. Mức độ ô nhiễm cao và khí thải độc hại

Việc đốt cháy dầu bôi trơn cùng với nhiên liệu là đặc trưng của động cơ 2 thì pha dầu vào xăng. Điều này dẫn đến lượng khí thải hydrocacbon (HC) và hạt vật chất (PM) cao, thường thấy qua làn khói xanh đặc trưng thoát ra từ ống xả. Ngoài ra, quá trình quét khí không hiệu quả còn thải ra các chất ô nhiễm khác như carbon monoxide (CO). Khi các tiêu chuẩn khí thải trên toàn cầu ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn (như Euro Standards, EPA regulations), động cơ 2 thì hoàn toàn không đáp ứng được. Đây là lý do chính khiến các nhà sản xuất ô tô buộc phải từ bỏ công nghệ này.

3. Độ ồn và rung lắc lớn

Do chu kỳ sinh công diễn ra thường xuyên hơn (mỗi vòng quay trục khuỷu) và sự thiếu vắng các van điều khiển chính xác, động cơ 2 thì thường tạo ra độ ồn lớn hơn và rung động nhiều hơn so với động cơ 4 thì. Đối với một phương tiện di chuyển cá nhân như ô tô, sự thoải mái của người lái và hành khách là yếu tố quan trọng, và độ ồn/rung lắc cao là một điểm trừ đáng kể.

4. Độ bền kém hơn và yêu cầu bảo dưỡng đặc thù

Việc đốt cháy dầu bôi trơn cùng nhiên liệu khiến các bộ phận như piston, xi lanh và bugi dễ bị tích tụ muội than hơn. Điều này có thể dẫn đến mài mòn nhanh hơn, giảm tuổi thọ của động cơ và đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên hơn, bao gồm việc vệ sinh hoặc thay thế bugi định kỳ. Áp lực nhiệt và cơ học cao hơn do chu kỳ sinh công liên tục cũng góp phần làm giảm độ bền tổng thể so với động cơ 4 thì được thiết kế để chịu tải tốt hơn trong thời gian dài.

5. Khó khăn trong việc phát triển công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp

Mặc dù đã có những nỗ lực nghiên cứu và phát triển động cơ 2 thì với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (direct injection) để cải thiện hiệu suất và giảm khí thải, nhưng việc tích hợp công nghệ này vào động cơ 2 thì phức tạp hơn nhiều so với động cơ 4 thì. Các thách thức kỹ thuật liên quan đến việc kiểm soát quá trình nạp/xả và phun nhiên liệu vào đúng thời điểm để tránh mất mát nhiên liệu là rất lớn, khiến chi phí phát triển và sản xuất tăng cao, làm mất đi lợi thế về giá thành ban đầu của động cơ 2 thì.

Những nhược điểm này, đặc biệt là về môi trường và hiệu suất nhiên liệu, đã khiến động cơ 2 thì không thể cạnh tranh được với động cơ 4 thì vốn đã được cải tiến liên tục để đạt hiệu suất cao hơn, sạch hơn và bền bỉ hơn. Khi ngành công nghiệp ô tô chuyển dịch sang các giải pháp thân thiện với môi trường và hiệu quả hơn, sự biến mất của xe ô tô 2 thì khỏi thị trường là một điều tất yếu.

Các mẫu xe ô tô 2 thì kinh điển đã đi vào lịch sử

Mặc dù đã không còn hiện diện trên thị trường ô tô mới, động cơ 2 thì đã từng là trái tim của nhiều mẫu xe kinh điển, định hình văn hóa và phương tiện di chuyển của cả một thế hệ. Dưới đây là một số mẫu xe ô tô 2 thì nổi tiếng đã đi vào lịch sử:

1. Trabant (Đông Đức)

Có lẽ là chiếc xe 2 thì nổi tiếng nhất thế giới, Trabant là biểu tượng của ngành công nghiệp ô tô Đông Đức trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh. Được sản xuất từ năm 1957 đến 1991, Trabant được trang bị động cơ 2 thì xi lanh đôi, làm mát bằng không khí, dung tích 500cc (sau này là 600cc), sản sinh công suất khiêm tốn khoảng 18-26 mã lực. Mặc dù bị chế giễu vì động cơ yếu và cấu tạo bằng Duroplast (nhựa gia cường bằng sợi bông hoặc gỗ), Trabant lại cực kỳ dễ sửa chữa, bền bỉ và là phương tiện di chuyển duy nhất mà hàng triệu người dân Đông Đức có thể sở hữu. Nó đại diện cho sự tiện dụng và khả năng tiếp cận trong một xã hội khan hiếm.

2. Wartburg (Đông Đức)

Cũng đến từ Đông Đức, Wartburg là một thương hiệu ô tô lớn hơn và cao cấp hơn Trabant. Các mẫu Wartburg 311, 312 và 353 nổi tiếng với động cơ 2 thì 3 xi lanh, dung tích 992cc, sản sinh công suất khoảng 45-50 mã lực. Wartburg được đánh giá cao về không gian nội thất rộng rãi, khả năng vận hành ổn định và độ bền, thường được sử dụng làm xe gia đình hoặc taxi. Giống như Trabant, Wartburg cũng bị ngừng sản xuất sau khi bức tường Berlin sụp đổ và kinh tế Đông Đức được sáp nhập vào Tây Đức.

3. Saab 92, 93, 94 (Sonett), 95, 96 (Thụy Điển)

Hãng Saab của Thụy Điển đã có một mối tình lâu dài với động cơ 2 thì trong những thập niên đầu của mình. Bắt đầu với Saab 92 vào năm 1949, các mẫu xe này được trang bị động cơ 2 thì 2 hoặc 3 xi lanh, nổi tiếng với độ tin cậy và hiệu suất đáng ngạc nhiên. Saab 96, đặc biệt, đã giành được nhiều chiến thắng trong các cuộc đua rally quốc tế, chứng tỏ khả năng vận hành vượt trội của động cơ 2 thì khi được điều chỉnh tốt. Động cơ 2 thì của Saab còn được cải tiến với hệ thống bôi trơn độc lập (Oil-matic), giảm thiểu sự bất tiện của việc pha dầu vào xăng. Tuy nhiên, Saab cuối cùng cũng chuyển sang động cơ 4 thì vào cuối những năm 1960 để đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải và nhu cầu thị trường.

4. DKW (Đức)

DKW là một trong những nhà tiên phong của công nghệ động cơ 2 thì và là một phần của Auto Union (tiền thân của Audi). Các mẫu xe DKW như F8, F9 hay Meisterklasse rất phổ biến ở Đức trước và sau Thế chiến II. Động cơ 2 thì của DKW, thường là loại 3 xi lanh, nổi tiếng với sự mạnh mẽ và độ tin cậy. Công nghệ này đã được cấp phép và ảnh hưởng đến nhiều nhà sản xuất khác trên thế giới, bao gồm cả Saab.

5. Subaru 360 (Nhật Bản)

Được ra mắt vào năm 1958, Subaru 360 là một chiếc “kei car” nhỏ gọn, tiên phong của Nhật Bản. Với động cơ 2 thì 2 xi lanh, làm mát bằng không khí, dung tích chỉ 356cc, sản sinh 16-25 mã lực, chiếc xe này được thiết kế để đáp ứng các quy định về xe nhỏ của Nhật Bản và cung cấp phương tiện di chuyển giá cả phải chăng cho đông đảo người dân. Mặc dù kích thước nhỏ và động cơ yếu, Subaru 360 đã giúp Subaru đặt nền móng vững chắc trong ngành công nghiệp ô tô.

Những mẫu xe ô tô 2 thì này không chỉ là phương tiện di chuyển mà còn là một phần của di sản kỹ thuật và văn hóa ô tô. Chúng minh chứng cho một kỷ nguyên mà sự đơn giản và hiệu suất tức thì được ưu tiên, trước khi các yếu tố về môi trường và hiệu quả nhiên liệu trở thành những yếu tố quyết định.

Tương lai của động cơ 2 thì trong ngành ô tô hiện đại

Với những nhược điểm cố hữu về hiệu suất nhiên liệu và đặc biệt là vấn đề khí thải, động cơ 2 thì đã hoàn toàn bị loại bỏ khỏi các ứng dụng ô tô sản xuất hàng loạt từ nhiều thập kỷ trước. Trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, nơi các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt và công nghệ đang hướng tới sự bền vững, không còn chỗ cho động cơ 2 thì truyền thống.

Sự thay thế bởi động cơ 4 thì và động cơ điện

Sự phát triển vượt bậc của động cơ 4 thì, với các công nghệ như phun nhiên liệu trực tiếp, turbo tăng áp, điều khiển van biến thiên, đã giúp chúng đạt được hiệu suất nhiên liệu vượt trội và đáp ứng dễ dàng các tiêu chuẩn khí thải. Các hệ thống xử lý khí thải phức tạp như bộ chuyển đổi xúc tác cũng chỉ có thể hoạt động hiệu quả với động cơ 4 thì.

Hơn nữa, sự trỗi dậy của xe điện (EV) đang làm thay đổi hoàn toàn cục diện ngành ô tô. Với khả năng vận hành không khí thải tại điểm sử dụng, hiệu suất năng lượng cao và chi phí vận hành thấp hơn, xe điện đang dần thay thế động cơ đốt trong. Trong bối cảnh này, việc quay lại với công nghệ động cơ 2 thì cho xe ô tô là điều không thể xảy ra.

Các ứng dụng còn sót lại của động cơ 2 thì

Mặc dù biến mất khỏi ô tô, động cơ 2 thì vẫn tồn tại và phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực khác nhờ vào ưu điểm về tỷ lệ công suất/trọng lượng và sự đơn giản. Chúng vẫn là lựa chọn hàng đầu cho:

Xe máy và xe tay ga: Đặc biệt là các dòng xe thể thao, xe địa hình (motocross) hoặc xe máy giá rẻ ở một số thị trường đang phát triển.
Thiết bị làm vườn và xây dựng: Máy cưa, máy cắt cỏ, máy thổi khí, máy khoan đất.
Động cơ hàng hải: Động cơ ngoài của thuyền máy nhỏ, jetski.
Máy phát điện di động: Các loại máy phát điện nhỏ gọn.

Trong các ứng dụng này, yêu cầu về hiệu suất nhiên liệu và khí thải không quá khắt khe như ô tô, hoặc các ưu điểm về trọng lượng và công suất tức thời được ưu tiên hàng đầu.

Nghiên cứu về động cơ 2 thì phun nhiên liệu trực tiếp

Trong quá khứ, đã có những nỗ lực nghiên cứu để “hồi sinh” động cơ 2 thì bằng cách kết hợp với công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp (Direct Injection – DI). Mục tiêu là khắc phục nhược điểm về ô nhiễm và hiệu suất nhiên liệu bằng cách phun chính xác nhiên liệu vào buồng đốt ngay trước khi đốt cháy, tránh thất thoát nhiên liệu qua cửa xả. Các công ty như Orbital Engine Corporation của Úc đã phát triển thành công hệ thống DI cho động cơ 2 thì, giúp giảm đáng kể lượng khí thải và cải thiện hiệu suất.

Tuy nhiên, những công nghệ này chủ yếu được ứng dụng trong động cơ hàng hải (ví dụ như một số động cơ tàu thủy) hoặc xe máy hiệu suất cao, chứ không phải cho xe ô tô thương mại. Lý do là chi phí phát triển và sản xuất động cơ 2 thì DI vẫn khá cao, đồng thời động cơ 4 thì đã đạt đến mức độ hoàn thiện và hiệu quả rất cao, khiến việc đầu tư vào động cơ 2 thì cho ô tô trở nên không khả thi về mặt kinh tế.

Tóm lại, tương lai của xe ô tô 2 thì trong ngành công nghiệp chính thống là không có. Nó sẽ mãi mãi là một phần của quá khứ, một công nghệ đã phục vụ mục đích của mình trong một kỷ nguyên cụ thể. Tuy nhiên, di sản kỹ thuật của nó vẫn còn sống động trong các ứng dụng chuyên biệt khác, nơi những đặc tính độc đáo của động cơ 2 thì vẫn còn giá trị.

Động cơ 2 thì, với chu trình hoạt động độc đáo và cấu tạo đơn giản, đã từng là một công nghệ quan trọng trong ngành ô tô, mang lại sự cơ động và giá cả phải chăng cho hàng triệu người. Từ những chiếc Trabant biểu tượng đến các mẫu xe Saab thể thao, xe ô tô 2 thì đã định hình một phần lịch sử đáng nhớ. Tuy nhiên, những hạn chế cố hữu về hiệu suất nhiên liệu và vấn đề khí thải đã khiến chúng dần bị loại bỏ khi các tiêu chuẩn môi trường trở nên nghiêm ngặt hơn và công nghệ động cơ 4 thì ngày càng hoàn thiện. Ngày nay, dù không còn xuất hiện trên những chiếc ô tô mới, động cơ 2 thì vẫn giữ một vị trí đặc biệt trong ký ức và là một minh chứng cho sự đa dạng trong kỹ thuật cơ khí của quá khứ.

Kiến Thức ô Tô