Bugatti W16: “Gã khổng lồ” cuối cùng của Thế giới động cơ đốt trong trên siêu xe

Cỗ máy W16 8.0 lít đã là nguồn động lực cho những chiếc hypercar của Bugatti trong gần 20 năm. Là động cơ 16 xi-lanh duy nhất trên thế giới được sử dụng trên ô tô, nó là một kiệt tác kỹ thuật thực sự và đã trở thành một biểu tượng theo đúng nghĩa đen.

 

16 xi lanh. Dung tích 8 lít. 1.001PS. Khi Bugatti công bố những chi tiết kỹ thuật đầu tiên về động cơ cho Veyron 16.4 vào năm 2005, nó đã ngay lập tức thay đổi cuộc chơi vì đây là những con số "giật gân". Trước đây, chưa bao giờ một chiếc xe thương mại nào sở hữu động cơ mạnh mẽ nhưng lại nhỏ gọn và dễ lái hàng ngày cũng như lúc phá vỡ các kỷ lục tốc độ. Sức mạnh của Veyron là vô song vào thời điểm đó; Khả năng tăng tốc từ 0 lên 100km/h chỉ trong 2,5 giây và tốc độ tối đa trên 400km/h. Khi Veyron 16.4 được đưa vào sản xuất, nó đã đánh dấu một thành tựu tiên phong của Bugatti và cùng lúc mở ra một phân khúc mới - Veyron là hypercar đầu tiên trên thế giới. Và điều đó có được nhờ động cơ W16.

 Bugatti đã trình làng mẫu xe kế nhiệm Chiron vào tháng 3 năm 2016. Và một lần nữa động cơ này vượt ngoài vong đợi điều ngoài mong đợi. Mức công suất từng được cho là không thể đạt được ở một chiếc xe thương mại của Veyron đã bị Chiron vượt qua khoảng 50%. Cỗ máy W16 8,0 lít vẫn kèm 4 tăng áp và 8.0l - giống như Veyron - nhưng từng thành phần bên trong đã được cải tiến. Quan trọng nhất, bộ tăng áp lớn hơn và hệ thống phun nhiên liệu kép với 32 van phun đã được trang bị, với việc sử dụng nhiều hơn carbon và titan để giúp bù đắp sự gia tăng trọng lượng. Với công suất ban đầu là 1.500PS, sau đó tăng lên 1.600PS và mô-men xoắn cực đại 1.600Nm, động cơ W16 đã thay đổi lịch sử siêu xe một lần nữa.  Điểm khởi đầu của động cơ W16

Qúa trình phát triển động cơ W16 của Bugatti là một câu chuyện dài. Năm 1997, kỹ sư nổi tiếng Ferdinand Karl Piëch - Chủ tịch Hội đồng quản trị Volkswagen AG vào thời điểm đó đã bàn về ý tưởng ban đầu với Trưởng bộ phận phát triển động cơ của VW Karl-Heinz Neumann. Ông vẽ nó lên một chiếc phong bì khi đang di chuyển trên tàu cao tốc Shinkansen tàu từ Tokyo đến Osaka. Ý tưởng của Piëch là một động cơ có 18 xi-lanh, nhưng sau đó nó sẽ được sửa đổi để trở thành W16 mà chúng ta biết ngày nay. Đó là một sự tôn vinh động cơ 16 xi-lanh do chính Ettore Bugatti phát triển trong quá khứ.

 Gregor Gries, một trong những nhân viên đầu tiên của Bugatti sau khi công ty tái sinh cách đây 20 năm và cho đến tháng 2 năm 2022 là Giám đốc Phát triển Kỹ thuật nhớ lại: “Vào thời điểm đó, không ai thực sự tin rằng có thể có một chiếc xe thương mại sở hữu 1.000PS. Chúng tôi muốn chứng minh rằng chúng tôi có thể tạo ra một động cơ không chỉ mạnh mẽ mà còn có thể dễ kiểm soát. " Các kỹ sư bắt đầu từ con số không. “Chúng tôi đã phải tham gia vào việc phát triển cơ bản cho mọi thành phần; mọi bộ phận của xe phải được chế tạo lại và thử nghiệm - ngay cả máy thử động cơ. Điều duy nhất chúng tôi không thay đổi là những chiếc bút chì dùng để vẽ, ” Gregor Gries cười và nói. “Chúng tôi cảm thấy giống như Ettore Bugatti ngày xưa - ông ấy cũng phải phát triển các công cụ của riêng mình”.  Các kỹ sư đã phác thảo ý tưởng của Ferdinand Piëch vẽ trên một phong bì và phát triển nó thành sự thật. Không lớn hơn một cỗ máy V12 và trọng lượng khoảng 400kg, động cơ có các xi-lanh theo hình chữ W. Hai dãy 8 xi-lanh được đặt lệch nhau một góc 90 độ và tăng lực bởi tổng cộng 4 tăng áp - ý tưởng đã có từ thời chiếc Bugatti EB110. Nhưng những thách thức mà Karl-Heinz Neumann và nhóm của ông phải đối mặt để biến W16 thành hiện thực là vô cùng lớn.  Neumann cho biết: “Vào thời điểm đó, không có tài liệu hoặc dữ liệu thực nghiệm nào về động cơ thương mại có hơn 12 xi-lanh hoặc dành cho xe sản xuất hàng loạt có thể chạy nhanh hơn 350km/h. Một điều được chứng minh là vấn đề đặc biệt đau đầu - chiếc xe phải tiếp đất, sức mạnh của nó phải duy trì trên đường - điều không hề dễ dàng ở dải tốc độ này. Nhưng việc chứng minh rằng có thể tạo ra một động cơ có thể mang lại điều này là vô cùng tuyệt vời. Có một cảm giác thực sự mãn nguyện khi W16 cuối cùng đã hoạt động”.  Quá trình phát triển của động cơ W16

Để tạo ra cỗ máy W16, Bugatti cần hơn 3.500 bộ phận riêng lẻ - mỗi bộ phận được lắp ráp bằng tay và công việc được giám sát xuyên suốt bằng máy tính kiểm tra. Trong lần thử nghiệm đầu tiên vào năm 2001, động cơ 4 tăng áp đã đạt được 1.000 + 1PS ngay lập tức - lý thuyết và thực hành không thể tốt hơn. Nhưng đó là những bước nhảy vọt về hiệu suất mà hệ thống thông gió và máy thử động cơ truyền thống không thể đáp ứng được - các hệ thống mới phải được phát triển đặc biệt. Cũng có những yêu cầu mới trước đây chưa từng được yêu cầu đối với một chiếc xe sản xuất hàng loạt, chẳng hạn như thực tế là khí thải rất nóng cần được dẫn truyền. Chính vì vậy hệ thống xả titan chưa từng xuất hiện trong Thế giới xe hơi đã được lựa chọn.

 Với hiệu năng đã được bảo đảm, cá kỹ sư tiếp tục tập trung vào độ mượt mà và bền bỉ. Do động cơ 16 xi-lanh vốn đã êm và mượt, nên việc phát hiện nó đánh lửa sai thời điểm hay nhiên liệu cháy ngoài buồng đốt bằng các phương pháp truyền thống sẽ không đáng tin cậy. Do đó, Bugatti đã phát triển hệ thống cảm biến Bugatti Ion Current Sensing (BIS) để theo dõi dòng ion chạy ở mỗi bugi. Nếu hệ thống phát hiện sự kích nổ hoặc đánh lửa sai, thời điểm đánh lửa bị chậm lại, xi lanh ngừng hoạt động hoặc giảm áp suất tăng áp. Mọi xi lanh đơn lẻ đều có thể chạy đúng giới hạn hiệu suất của nó. “Ngay từ đầu, mục đích của chúng tôi là tạo ra hiệu suất động cơ tối đa một cách ổn định và sạch sẽ,” ông Gries giải thích. Điều tối quan trọng đối với độ bền của động cơ W16 là hệ thống làm mát của nó. Và hệ thống này cũng được thiết kế trên quy mô chưa từng thấy trong ngành công nghiệp ô tô. Một hệ thống làm mát bằng nước phức tạp với 2 chu kỳ tuần hoàn nước giữ cho W16 trong phạm vi nhiệt độ cần thiết, ngay cả khi hoạt động ở cường độ cao. 40 lít nước chảy qua chu trình nhiệt độ cao với 3 bộ làm mát ở phía trước để giữ cho động cơ ở nhiệt độ hoạt động. 

 Chu trình nhiệt độ thấp với một máy bơm nước riêng biệt chứa 15 lít nước làm mát để đưa không khí nạp được làm nóng của bộ tăng áp xuống 130 độ trong hai bộ trao đổi nhiệt trên động cơ. Ngoài ra còn có các bộ làm mát cho dầu vi sai, dầu hộp số và dầu động cơ, cũng như bộ trao đổi nhiệt cho hệ thống điều hòa không khí. W16 được đặt giữa Veyron theo chiều dọc với hộp số ly hợp kép 7 cấp nằm ở phía trước động cơ.

Bộ tăng áp thường được thêm vào để tăng sức mạnh của động cơ nhỏ. Trong trường hợp của BugattiI, động cơ cơ bản đã có đủ công suất đầu ra, nhưng bốn bộ tăng áp được xây dựng dựa trên những nền tảng vững chắc này để tạo ra một thứ thực sự có một không hai. “Trên đường cùng W16 có nghĩa là có được cảm giác vô hạn về sức mạnh và hiệu suất. Dù ở tốc độ nào, động cơ cũng có đủ tiềm lực để tăng tốc trong mọi tình huống. Khi chuyển đổi nhanh chóng từ lái xe chậm sang nhanh, W16 vẫn hoạt động trơn tru và dễ kiểm soát, không bao giờ cảm thấy bị giới hạn" - Pierre-Henri Raphanel, tay lái thử của Bugatti - người đã lái Veyron và Chiron hơn 100.000 km kể lại.

Âm thanh của động cơ cũng độc đáo như chính nó. Nhờ thứ tự nổ hoàn toàn độc lập, bất đối xứng với khoảng cách kích nổ chỉ 45 độ, âm thanh của nó không giống bất kỳ động cơ nào khác. Cân bằng và thoải mái trong phạm vi tải thấp, nó ngày càng trở thành một con thú gầm gừ khi tăng ga. Và tất cả đều không có sự nhiễu âm thanh cơ học. Các kỹ sư tiếp tục tối ưu hóa động cơ trong nhiều năm. Với bộ tăng áp lớn và nhiều sửa đổi khác, W16 mang lại công suất 1.200 mã lực trên Veyron 16.4 Super Sport từ năm 2010. Cùng năm đó, Super Sport lập kỷ lục tốc độ 431,072km/h và từng được Sách kỷ lục Guinness ghi nhận là mẫu xe thương mại nhanh nhất Thế giới.

 Tiếp tục tiến hoá trên Chiron

Với Chiron, các kỹ sư đã phải đối mặt với thách thức trong việc phát triển một mẫu xe kế nhiệm tinh vi tương tự nhưng thậm chí sang trọng hơn và mạnh mẽ hơn. Họ muốn làm cho W16 mạnh hơn, yên tĩnh và tân tiến hơn. Do đó một lần nữa động cơ này đã vượt qua ranh giới của những gì khả thi về mặt kỹ thuật. Tilo Fürstenberg, Trưởng bộ phận Phát triển Động cơ tại Bugatti, nhớ lại: “Cũng như sản lượng công suất lớn hơn dựa trên cùng kích thước và trọng lượng động cơ, chúng tôi muốn cải thiện âm thanh, mức tiêu thụ và khí thải".

 Các khía cạnh duy nhất mà các kỹ sư giữ lại là hình dạng động cơ nhỏ gọn và khoảng cách giữa mỗi xi-lanh 73mm - mọi thứ khác đều được phát triển mới. Kết quả là một động cơ mới, yên tĩnh, hiệu quả và mạnh mẽ với công suất 1.500PS - với khả năng phản hồi trực tiếp hơn và cung cấp sức mạnh chưa từng thấy trước đây. Điều này tương đương với mức tăng 50% sức mạnh so với phát triển động cơ cơ bản ban đầu của Veyron 16.4 và tăng khoảng 24% so với Veyron 16.4 Super Sport.  Phần lớn hiệu suất mới của động cơ đến từ bộ tăng áp tuần tự đặc biệt mới. Việc tăng công suất ban đầu lên 1.500PS và đối với Chiron Super Sport hay Centodieci, tăng thêm 100PS để đạt 1.600PS, yêu cầu 4 turbo. Mỗi tăng áp phải cung cấp đủ lưu lượng không khí cho khoảng 380PS. Điều này được thực hiện nhờ vào tăng áp hai giai đoạn (tăng áp tuần tự) trong đó hai bộ turbo lần lượt hoạt động. Chúng lớn hơn 69% so với Veyron. Chỉ khi cả bốn bộ tăng áp - 2 bộ trên mỗi dãy xi lanh - được sử dụng thì động cơ mới đạt được công suất cực đại. Ở Chiron, bộ tăng áp chạy vĩnh viễn và turbo có thể ngừng hoạt động đều chung kích thước - lý tưởng cho dải mô-men xoắn ổn định mà không có bất kỳ sự sụt giảm đáng kể nào. Van xả khí tạo thành một bộ phận của hoạt động này phải có khả năng chịu nhiệt độ 980 độ C trong khi vẫn phải chuyển động được - do đó Bugatti sử dụng hợp kim vật liệu nhiệt độ cao đặc biệt cho các thành phần chính.  Những nỗ lực phát triển đã được đền đáp, với việc Chiron Super Sport 300+ phá kỷ lục tốc độ vào năm 2019 để trở thành chiếc xe thương mại đầu tiên vượt qua mốc 300 dặm / giờ. Đạt tốc độ chính xác 490,484km/h, Chiron Super Sport 300+ là chiếc siêu xe thương mại nhanh nhất hiện nay. Đồng thời, Bugatti đã tăng giới hạn điện tử lên tốc độ chưa được kiểm chứng trước đó là 440km/h, biến Chiron Super Sport trở thành chiếc Bugatti nhanh nhất mọi thời đại và Centodieci trở thành phiên bản giới hạn đặc biệt mạnh mẽ. Tất cả những điều này đều bắt nguồn từ một ý tưởng tuyệt vời cho một động cơ độc đáo. Bugatti đã thử nghiệm động cơ 16 xi-lanh trước khi sản xuất với sự hỗ trợ của phần mềm mô phỏng máy tính và trên một hệ thống thử nghiệm động cơ mới được phát triển. Động cơ Chiron đã chạy trong hơn 16.000 giờ trong quá trình phát triển. Ngoài ra, hơn 500.000km thử nghiệm đã được hoàn thành trên xe để động cơ đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng khắt khe của Bugatti. Động cơ được sản xuất tại nhà máy Volkswagen ở Salzgitter - trong một căn phòng riêng biệt dành riêng.  2 chuyên gia mất 6 ngày để lắp ráp thủ công 3.712 bộ phận riêng lẻ của động cơ. Cỗ máy hoàn thiện sau đó được đóng gói cẩn thận và vận chuyển đến Molsheim, nơi động cơ và hộp số được kết hợp với nhau như bước đầu tiên trong quá trình lắp ráp cuối cùng của Chiron tại nhà máy Bugatti Atelier. Sau đó là nhiều tuần làm việc thủ công cho đến khi một chiếc hypercar độc đáo khác nằm trên cả bốn bánh, sẵn sàng giao tới tay khách hàng. Với kỷ nguyên điện hoá đang tới gần và các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt, gần như chắc chắn sẽ không còn bất kỳ một động cơ nào với số xi-lanh và dung tích lớn như Bugatti W16 được phát triển. Bản thân nó có thể sẽ xuất hiện lần cuối trên hậu duệ của Chiron cùng các phiên bản khác nhau sau đó dưới dạng hybrid, trước khi vĩnh viễn lùi vào quá khứ với danh vọng là động cơ đốt trong vĩ đại nhất từng được trang bị trên một chiếc xe bán tới tay khách hàng.