Trong nhiều thập kỷ, động cơ V6 từng là lựa chọn hàng đầu trên các mẫu sedan hạng sang, SUV, bán tải và xe thể thao nhờ khả năng cân bằng giữa sức mạnh và kích thước nhỏ gọn. So với động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng (I6), động cơ V6 bố trí sáu xi-lanh thành hai dãy riêng biệt, mỗi dãy ba xi-lanh), thường đặt nghiêng một góc 60 độ và dùng chung một trục khuỷu.

Thiết kế chữ V này giúp rút ngắn chiều dài gần một nửa, cho phép dễ dàng lắp đặt trên các mẫu xe dẫn động cầu trước, điều mà động cơ I6 không thể làm được. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm về công suất và khả năng bố trí, động cơ V6 cũng tồn tại nhiều hạn chế mang tính cấu trúc mà bất kỳ nhà sản xuất ô tô từ hạng sang cho đến phổ thông cũng đều phải đối mặt.

Độ rung lớn hơn động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng

Khác với động cơ I6 có khả năng tự cân bằng gần như hoàn hảo, động cơ V6 vốn không đạt được sự cân bằng tự nhiên do các xi-lanh được chia thành hai hàng.

dong co V6.jpg
Các nhà sản xuất buộc phải bổ sung thêm trục cân bằng cho động cơ V6 nhằm hạn chế rung lắc và cải thiện độ êm ái. Ảnh: The Drive

Khi các piston hoạt động, lực quán tính không được triệt tiêu hoàn toàn, tạo ra rung động truyền xuống trục khuỷu. Để giảm hiện tượng này, các nhà sản xuất buộc phải bổ sung thêm trục cân bằng cho động cơ V6 nhằm hạn chế rung lắc và cải thiện độ êm ái.

Một báo cáo về công nghệ tiết kiệm nhiên liệu được đăng tải trên tạp chí National Academies Press đã chỉ rõ: "Trục cân bằng làm tăng tổn thất năng lượng, trọng lượng và quán tính quay, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu".

Nói một cách dễ hiểu, việc bổ sung trục cân bằng giúp động cơ vận hành mượt hơn nhưng cũng khiến trọng lượng tăng lên, phát sinh tổn hao cơ học và làm giảm nhẹ hiệu suất nhiên liệu do động cơ phải tiêu tốn một phần công suất để vận hành chính bộ phận này. Đó cũng là một trong những lý do nhiều chuyên gia vẫn đánh giá động cơ I6 có độ êm ái vượt trội hơn động cơ V6.

Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng cao hơn

Theo phân tích của trang CarThrottle, một trong những điểm yếu lớn nhất của động cơ V6 nằm ở kết cấu phức tạp. Do được chia thành hai dãy xi-lanh, động cơ V6 cần hai nắp quy-lát thay vì một như động cơ I6. Với các động cơ DOHC hiện đại, số lượng trục cam có thể lên tới bốn chiếc cùng hàng chục van điều khiển.

dong co V6 sua chua.jpg
Động cơ V6 thường phức tạp do số lượng chi tiết tăng thêm đáng kể khiến việc bảo dưỡng trở nên khó khăn và tốn kém hơn. Ảnh: Deutschland Autowerks

Điều này kéo theo việc số lượng gioăng quy-lát, gioăng nắp cò, phớt trục cam, xích hoặc dây curoa cam... cũng tăng lên đáng kể. Đối với người dùng tại Việt Nam, điều này đồng nghĩa với việc khi xe đến hạn bảo dưỡng lớn hoặc cần đại tu, chi phí nhân công tháo lắp và tiền vật tư thay thế cho một cỗ máy V6 sẽ đắt đỏ hơn đáng kể so với các động cơ xi-lanh thẳng hàng có cùng dung tích. 

Khó tối ưu khi trang bị tăng áp

Ngày nay, để tăng công suất mà vẫn đáp ứng tiêu chuẩn khí thải và tiết kiệm nhiên liệu, các hãng xe thường trang bị thêm bộ tăng áp. Tuy nhiên, việc tích hợp bộ tăng áp lên động cơ V6 phức tạp hơn nhiều so với động cơ thẳng hàng.

dong co V6 turbo.jpg
Động cơ V6 gặp khó khăn trong việc tối ưu khi trang bị bộ turbo tăng áp. Ảnh: Audi

Với động cơ V6 turbo tăng áp, hai bộ turbo thường được bố trí ở hai bên động cơ, trong khi đường nạp nằm giữa hai hàng xi-lanh ngay phía trên nguồn nhiệt khổng lồ của động cơ. Khí nạp bị làm nóng sẽ giảm mật độ, dẫn đến suy giảm công suất đầu ra.

Để khắc phục nhược điểm này, nhiều hãng xe như Mercedes-Benz, BMW, Ferrari hay Cadillac đã phát triển thiết kế Hot-Vee, đưa turbo vào giữa hai hàng xi-lanh, còn đường nạp chuyển ra phía ngoài để giảm nhiệt độ khí nạp.

Mặc dù giúp cải thiện hiệu suất và khả năng đáp ứng của turbo, tổ chức Consumer Report đánh giá thiết kế này lại tiềm ẩn rủi ro lớn hơn. Với kim phun nhiên liệu đặt sát sườn, chỉ cần một vòng đệm bị rò rỉ, nhiên liệu sẽ nhỏ trực tiếp lên hệ thống xả đang rực lửa, gây nguy cơ cháy xe.

Điều này đòi hỏi hệ thống làm mát và vật liệu chịu nhiệt phức tạp hơn, kéo theo chi phí sản xuất và sửa chữa tăng lên. Trong khi đó, động cơ I6 hoàn toàn tránh được rủi ro này do đường nạp và đường xả nằm ở hai phía đối diện biệt lập.

Góc nghiêng chữ V quyết định độ êm của động cơ

Không phải mọi động cơ V6 đều được thiết kế giống nhau. Theo các kỹ sư, góc nghiêng 60 độ được xem là tối ưu vì cho phép các kỳ nổ diễn ra đều đặn, giúp động cơ vận hành mượt mà hơn.

Trong khi đó, nhiều động cơ V6 góc nghiêng 90 độ được phát triển bằng cách tận dụng chung nền tảng với động cơ V8 nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất. Kết quả là kiểu thiết kế này tạo ra chu kỳ đánh lửa không đều, khiến động cơ rung nhiều hơn và thường phải bổ sung trục cân bằng.

dong co V6 M267 Mercedes Benz.JPG
Động cơ V6 mã hiệu M267 là minh chứng về tác động của góc nghiêng xi lanh ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của động cơ. Ảnh: Mercedes-Benz

Chuyên trang MotorReviewer đã chỉ ra ví dụ điển hình là Mercedes-Benz. Hãng xe Đức từng phải thiết kế lại hoàn toàn dòng động cơ của mình, chuyển từ mã M272 (góc nghiêng 90 độ) sang M276 (góc nghiêng 60 độ). Việc một gã khổng lồ như Mercedes-Benz phải đập đi xây lại toàn bộ dây chuyền sản xuất chỉ để thay đổi góc nghiêng đã chứng minh nhược điểm của động cơ V6 góc nghiêng 90 độ là không thể xem thường.

Mặc dù tồn tại nhiều hạn chế, động cơ V6 vẫn có chỗ đứng trên thị trường. Hiện nay, nhiều mẫu xe như Ford Ranger Raptor, Ford Everest Platinum, Toyota Land Cruiser đang bán tại Việt Nam đang sử dụng động cơ V6 nhờ khả năng khả năng tạo công suất lớn trong kích thước gọn, đáp ứng tốt nhu cầu kéo tải và vận hành ở tốc độ cao. 

Tuy nhiên, trước áp lực giảm phát thải và tiết kiệm nhiên liệu, nhiều hãng xe đang dần thay thế động cơ V6 bằng động cơ 4 xi-lanh tăng áp, hệ truyền động hybrid hoặc đưa động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng trở lại trên các dòng xe cao cấp. Đây được xem là xu hướng tất yếu của ngành công nghiệp ô tô trong giai đoạn chuyển đổi sang công nghệ điện hóa.

Tổng hợp (Theo Consumer Report/MotorReviewer/National Academies Press/CarThrottle)

Hãy chia sẻ ý kiến của bạn tới Báo VietNamNet theo email: otoxemay@vietnamnet.vn. Các nội dung phù hợp sẽ được đăng tải. Xin cảm ơn!

4 vấn đề thường gặp với động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng
Động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng từ lâu đã được đánh giá cao bởi sự êm ái, mạnh mẽ và bền bỉ. Tuy nhiên, đằng sau sự mượt mà hoàn hảo ấy, thiết kế đặc trưng của động cơ này cũng mang đến những "căn bệnh" đau đầu.