Tìm hiểu một số phương pháp độ công suất

Độ công suất là điều được dân chơi xe quan tâm đầu tiên khi nhắc đến 2 chữ ” độ xe ”  bên cạnh những món độ âm thanh, thân vỏ, tính năng chuyên dụng như đi offroad, chạy drag, drift,..

Đầu tiên, việc độ chiếc xe theo ý muốn của mình là điều nhiều người khi dọn xe đều muốn làm. Nhưng có một điều tôi muốn lưu ý với các bạn, chiếc xe là một tổng thể được hoàn thiện từ rất nhiều khâu với nhiều kỹ sư, tính toán kỹ lưỡng và đã kiểm tra nghiêm ngặt nhiều bước với bất kỳ mẫu xe nào nếu muốn được bước ra khỏi cửa nhà máy sản xuất. Nên việc độ chế động cơ dưới nhiều góc độ có thể được xem là…vô ích nếu như cân bằng giữa sức mạnh và độ bền. Muốn xe mạnh hơn thì hãy nên tích tiền bạc và thời gian để mua một chiếc xe mạnh hơn là tốn kém một cách vô ích mà chiếc xe của bạn cũng chẳng mạnh hay bền bỉ hơn so với nguyên bản mà nó đã được hoàn thiện từ nhà máy sản xuất.

Tuy nhiên, lý do đưa chúng ta đến với cuộc chơi không chỉ đơn thuần nằm ở sự logic. Cuộc chơi có logic riêng của nó. Và sau đây là một số lưu ý nhỏ khi đã lỡ “bơi ra giữa dòng”.
Tôi nhận thấy một điều là thợ máy ở Việt Nam rất thích lên trái lớn cho xe. Nghe có vẻ đơn giản và hiệu quả nhưng thực tế sau thời gian lâu dài lại chứng minh đó không phải là cách nhanh nhất đế chiếc xe có thể mạnh hơn mà vẫn bền bỉ sau một thời gian dài . Bằng chứng là những chiếc xe lên trái lớn, bình xăng con họng lớn sau một thời gian đều bị các hiện tượng liên quan đến cong supap, nóng dẫn nở, cháy supap hoặc nóng chảy cả piston, hoặc nhẹ hơn là lò xo supap đóng không kịp dẫn đến hiện tượng xe tốn xăng, máy nóng mà chạy không bốc sau một thời gian, thậm chí đôi khi yếu hơn cả lúc xe còn zin! Nói thê thôi, chọn cách độ xe nào là lựa chọn của các bạn vì mục đích ban đầu của bài viết là như thế mà.

Công thức tính cc cho xylanh cũng khá đơn giản, ví dụ: trái của CBR250 có đường kính là 76mm, hành trình tay dên (biel) là 55mm. Thì thể tích sẽ là (7,7 x 7,7 x n/4) x 5,5 = 256,11 cm³
Với xe có nhiều máy công thức cũng tương tự, ngoại trừ bạn phải nhân thêm số xylanh.
Ví dụ: Ninja 250 có đường kính trái là 62mm, hành trình dên (biel) là 41,2mm với 2 piston.
Thì thể tích sẽ là (6,2 x 6 x 2 x n/4) x 4,12 = 124,38 cm³ x 2 = 248,7 cm³
Bên cạnh các yếu tố hình học nhằm bóp nặn buồng đốt để lấy dung tích máy lớn hơn như lên trái, đôn dên, … một yếu tố cũng khá quan trọng trong các động cơ hiệu năng cao là loại piston. Việc lựa chọn kiểu piston thực tế đem lại khá nhiều điểm thay đổi (lợi hay hại) với mỗi mục đích sử dụng đặc thù.
Kiểu piston thường thấy trên các xe nguyên bản từ nhà máy là piston đúc. Loại trái này hầu như không được tối ưu về thiết kế và có giá thành sản xuất thấp, đi kèm một số đặc điểm tốt hơn so với loại piston sau đây, dưới môi trường hoạt động thông thường.

Tại các động cơ hiệu năng cao, động cơ sử dụng trong thi đấu, … bởi một vài lý do mà piston thường được khuyến cáo sử dụng là piston nén – trái nén, hay forged piston. Khác với piston đúc ( casted piston), trái nén được sản xuất theo quy trình khá khác biệt, bằng cách tạo hình ở nhiệt độ thấp hơn nóng chảy, và được dập bởi các khuôn cỡ lớn, phát triển từ phương pháp chế tác kim loại vô cùng cổ xưa đó chình là rèn. Chính bởi phương pháp sản xuất khác, trái nén về cơ bản sở hữu khả năng chịu lực tốt hơn trái đúc (nhờ mật độ phân tử của vật liệu lớn hơn nhiều). Do đó, chúng thường được tối ưu trọng lượng bằng cách cắt gọt bớt vật liệu. Ngoài ra, một số tối ưu hình học cũng giúp tạo ra các piston cho tỉ số nén tốt hơn. Tổng hợp lại, với trọng lượng nhẹ, sức chịu lực tốt và thiết kế tối ưu, trái nén sẽ giúp gia tăng khả năng gia tốc động cơ, giảm rung động, và điều này không chỉ có ý nghĩa tích cực đối với bản thân động cơ mà còn tác động tốt lên khả năng hoạt động của hệ thống treo, đặc biệt là trong môi trường thi đấu.

Forged piston trên bàn thứ thủy lực 50 tấn

Tuy nhiên, cũng chính bởi các khác biệt trong quá trình sản xuất mà forged piston có đặc tính vật liệu không phù hợp với điều kiện sử dụng thông thường, khi động cơ hoạt động ở nhiệt độ thấp, trái nén có tỉ lệ giản nở (expansion rate) cao hơn tương đối so với trái đúc. Điều này dẫn đến việc khi tiến hành lắp đặt piston, giữa thành buồng đốt và piston nén luôn có độ rơ lớn hơn nhằm đảm bảo sự cố bó quá không xảy ra khi hoạt động tại cường độ cao. Điều này cũng đồng nghĩa với việc nếu động cơ chỉ hoạt động ở tốc độ thấp, hiện tượng vẫy piston gây hư hại cho buồng đốt và piston sẽ xảy ra. Ngoài ra, giá thành khá cao của các piston nén đã giới hạn chúng ở phân khúc riêng biệt dành cho các tay chơi công suất thay vì thị trường phổ thông.

Trái đúc thông thường vỡ trước khi kịp đạt tới chỉ số 50 tấn

Một số người khác thì lại chọn phương án thay cam độ, tức là lấy cam zin đắp cao lên hoặc thay cam đồ chơi có mấu cam cao hơn zin.
Tuy nhiên, việc tùy biến một cây cam theo mục đích sử dụng đặc thù không phải là đơn giản, do cũng có khá nhiều yếu tố cần xem xét và đều có thể được thể hiện thông qua hình dạng vấu cam. Chẳng hạn, thời gian mở van nạp/xả, thời điểm mở van, độ sâu đẩy supap,… Tức, không có một hình dạng hay thiết kế cam nào duy nhất phù hợp cho mọi mục đích.

Với việc hiệu chỉnh trục cam thủ công, một số vấn đề khác cũng hiện ra trên thực tế, chẳng hạn như xăng gió nạp (kì 1) vào không chuẩn, supap đóng khuôn khít khi nén (kì 2) dẫn đến hơi yếu, khi bắt đầu nổ (kì 3) thì yếu và ỳ ga, cuối cùng là xả quá lâu (kì 4) do độ mấu cam quá cao. Kết quả cuối cùng nhận được là một chiếc xe yếu đuối và không an toàn khi vận hành. Điều mà tất cả chúng ta xem như ác mộng.

Tôi nhận thấy đôi khi vì lý do nào đó chúng ta không có điều kiện hoặc không muốn lên một bộ kit hoàn hảo đầy đủ các chi tiết mà lại chọn thay thế từng phần. Như vậy là tạo nên một sự bất đồng bộ và không thống nhất trong tổng thể các chi tiết của động cơ.
Lấy ví dụ một động cơ thuộc hàng đơn giản nhất với kết cấu SOHC có chỉ 2 van nạp và xả. Khi này, cây cam chỉ cần được tùy chỉnh ở 2 vấu cam. Tuy nhiên, mọi chuyện sẽ bắt đầu trở nên phức tạp với những cây cam được dùng trong động cơ SOHC với số van nạp/xả là 4 hay nhiều hơn. Ấy là chưa nói đến những phép tính khiến bạn đắn đo về thuyết tương đối của Einstein khi tối ưu trục cam của hệ thông động cơ DOHC hiện tại với nhiều xy lanh với khoảng vô số van nạp/xả.

Một số kinh nghiệm truyền miệng cũng cần được cân nhắc và tái cân nhắc. Sẽ có người nói là có thể thay lò xo cứng hơn vì thay cam độ rồi. Nhưng có lò xo cứng hơn thì cam cũng chịu nhiều áp lực hơn lên vấu cam của nó. Dẫn tới việc vấu cam mau mòn (đặc biệt là khi các yếu tố về vật liệu bị xem nhẹ, và điều này thì lại nằm trong chuyên ngành kim loại học – metallurgy) và làm việc không còn chính xác. Các vấn đề nạp xả dần trở nên tệ hơn theo năm tháng vận hành.

Webike.vn

(Theo 4valves)