Động cơ 8.0L W16 đã được trang bị trên những chiếc siêu xe thể thao của Bugatti trong gần 20 năm. Đây là động cơ 16 xi-lanh duy nhất trên thế giới được sử dụng trên ô tô, và là một kiệt tác kỹ thuật đã trở thành biểu tượng theo đúng nghĩa đen của nó. Mời bạn đọc cùng AutoVn nhìn lại câu chuyện về sự tiến hóa và phát triển của một trong những khối động cơ ấn tượng nhất từng được tạo ra.
16 xi-lanh, dung tích 8.0L, 1.001 mã lực, những con số "giật gân" gần như thay đổi cuộc chơi ngay lập tức khi Bugatti công bố các thông số kỹ thuật đầu tiên của động cơ trên Veyron 16.4 vào năm 2005. Trước đây, chưa bao giờ một mẫu xe thương mại nào có động cơ mạnh mẽ nhưng lại nhỏ gọn và dễ dàng di chuyển hàng ngày đến mức có thể xóa sổ các kỷ lục về tốc độ. Hiệu suất của Veyron là vô song vào thời điểm đó với khả tăng tốc từ 0-100 km/h chỉ trong 2,5 giây trong khi tốc độ tối đa trên 400 km/h. Khi Veyron 16.4 được đưa vào sản xuất, cũng là lúc đánh dấu một thành tựu tiên phong của Bugatti, đồng thời thiết lập một dòng xe hoàn toàn mới trong quá trình này - Veyron là chiếc hypercar đầu tiên trên thế giới. Và điều đó sẽ không thể thực hiện được nếu không có động cơ W16.
Kế nhiệm Veyron, Bugatti đã trình làng Chiron vào tháng 3/2016, và một lần nữa đạt được thành tựu ngoài mong đợi. Ở Veyron, thứ từng được cho là mức công suất không thể đạt được ở một chiếc ô tô đường phố, đã bị Chiron vượt mặt khoảng 50%. Dù vẫn là khối động cơ 8.0L W16 với bốn bộ tăng áp giống như Veyron nhưng từng thành phần đơn lẻ đã được tinh chỉnh để đạt mức hiệu suất cao hơn. Quan trọng nhất là bộ tăng áp lớn hơn và hệ thống phun nhiên liệu kép với 32 van phun đã được trang bị, đồng thời sử dụng nhiều carbon và titan hơn để tối ưu hóa trọng lượng. Với công suất đầu ra ban đầu là 1.500 mã lực, sau đó tăng lên 1.600 mã lực và mô-men xoắn cực đại 1.600 Nm, động cơ W16 đã thay đổi lịch sử siêu xe hiệu suất cao một lần nữa.
Sự phát triển của động cơ W16 là cả một quá trình dài. Năm 1997, vị kỹ sư nổi tiếng Ferdinand Karl Piëch, kiêm Chủ tịch Hội đồng Quản trị của Volkswagen vào thời điểm đó, đã thảo luận những ý tưởng ban đầu với Trưởng Bộ phận Phát triển Động cơ là Karl-Heinz Neumann. Ông đã vẽ phác thảo ý tưởng về một động cơ có 18 xi-lanh lên một chiếc phong bì trong khi di chuyển trên tàu cao tốc Shinkansen từ Tokyo đến Osaka, và ý tưởng này sau đó dần được chuyển đổi trở thành W16 ngày nay. Đây cũng là sự nhắc nhở về động cơ 16 xi-lanh do chính Ettore Bugatti từng phát triển trước đây.
Gregor Gries, một trong những nhân viên đầu tiên của Bugatti trong thời kỳ tái sinh của hãng cách đây 20 năm và trở thành Giám đốc Phát triển Kỹ thuật vào tháng 2/2022, nhớ lại: "Vào thời điểm đó, không ai thực sự tin rằng có một chiếc xe có thể chạy trên đường phố với công suất lên đến 1.000 mã lực. Chúng tôi muốn chứng minh rằng Bugatti có thể tạo ra một động cơ không chỉ mạnh mẽ mà còn có thể dễ dàng kiểm soát." Các kỹ sư đều phải bắt đầu từ con số không vì trước đây chưa có một động cơ nào như vậy cả. Gregor Gries cười nói: "Chúng tôi phải tham gia vào việc phát triển từ cơ bản cho mọi chi tiết, mọi bộ phận của xe hay ngay cả nơi chạy thử động cơ cũng phải được chế tạo lại và thử nghiệm. Điều duy nhất không thay đổi là những chiếc bút chì chúng tôi dùng để vẽ. Chúng tôi có cảm giác giống như Ettore Bugatti ngày xưa - ông ấy cũng luôn phát triển các công cụ của riêng mình."
Các kỹ sư đã phác thảo ý tưởng trên phong bì của Ferdinand Piëch và biến nó thành hiện thực trong sản xuất. Có trọng lượng khoảng 400 kg với các xi-lanh được sắp xếp theo hình "W" tạo nên một động cơ nhỏ gọn không lớn hơn động cơ V12. Trong đó, hai khối 8 xi-lanh được đặt lệch nhau một góc 90 độ và được hỗ trợ bởi bốn bộ tăng áp. Tuy nhiên 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: "Hồi đó, không có tài liệu hoặc dữ liệu thực nghiệm nào về động cơ có hơn 12 xi-lanh hoặc cho xe thương mại có thể chạy nhanh hơn 350 km/h. Bên cạnh đó, một vấn đề đặc biệt gây đau đầu khác khi chiếc xe phải tiếp đất, lực bám trên đường phải được duy trì và điều đó không hề dễ dàng ở tốc độ này. Nhưng việc cố gắng để chứng minh con người có thể tạo ra một động cơ mang lại những điều trên là vô cùng tuyệt vời. Một cảm giác thực sự mãn nguyện khi W16 cuối cùng đã vận hành."
Để hoạt động, khối động cơ W16 cần tới hơn 3.500 bộ phận riêng lẻ, trong đó mỗi bộ phận được lắp ráp bằng tay và được giám sát xuyên suốt bằng máy tính thử nghiệm. Trong lần thử nghiệm đầu tiên vào năm 2001, động cơ biturbo kép đã ngay lập tức đạt được 1.000+1 mã lực, mức công suất lý thuyết và thực tế không thể tốt hơn. Vì vậy mà các hệ thống mới phải được đặc biệt phát triển vì đây là những bước nhảy vọt về hiệu suất mà hệ thống thông gió và hệ thống thử nghiệm động cơ truyền thống không thể xử lý. Cũng có những yêu cầu mới trước đây chưa từng được đề ra đối với một chiếc xe sản xuất, chẳng hạn như việc khí thải rất nóng cần được dẫn truyền và hệ thống xả titan quy mô chưa từng thấy trong ngành công nghiệp ô tô xuất hiện.
Khi đảm bảo được hiệu suất, đội ngũ kỹ sư đã chuyển sự chú ý của họ đến sự mượt mà và bền bỉ của động cơ. Vì động cơ 16 xi-lanh vốn đã hoạt động trơn tru, nên việc phát hiện động cơ mất lửa hoặc kích nổ sai thời điểm bằng các phương pháp truyền thống sẽ không được tối ưu. 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 kích nổ hoặc đánh lửa sai, thời điểm đánh lửa sẽ 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. Gregor Gries giải thích: "Ngay từ đầu, mục tiêu của chúng tôi là tạo ra hiệu suất động cơ tối đa một cách ổn định và sạch sẽ."
Quan trọng nhất đối với độ bền bỉ của động cơ W16 là hệ thống làm mát, vì vậy hệ thống này đã được thiết kế trên quy mô chưa từng thấy trong ngành công nghiệp ô tô. Một hệ thống làm mát bằng nước phức tạp, có hai chu trình nước, giữ cho W16 trong mức phạm vi nhiệt độ cần thiết, ngay cả khi phải chịu tải cực lớn. 40 lít nước chảy qua chu trình nhiệt độ cao với ba 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, dầu động cơ, cũng như bộ trao đổi nhiệt cho hệ thống điều hòa không khí. Động cơ W16 được đặt giữa trong Veyron theo chiều dọc kết hợp hộp số ly hợp kép nằm ở phía trước động cơ.
Bộ tăng áp thường được bổ sung để tăng hiệu suất cho các động cơ nhỏ. Trong trường hợp của Bugatti, động cơ cơ bản đã có đủ công suất đầu ra, nhưng bốn bộ tăng áp được tích hợp dựa trên những nền tảng vững chắc này để tạo ra một thứ thực sự có một không hai. Pierre-Henri Raphanel, người đã lái Veyron và Chiron hơn 100.000 km, kể lại: "Trên đường cùng W16 là một cảm giác không có giới hạn cả về sức mạnh lẫn 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 trạng thái lái thông thường chuyển sang tăng tốc, W16 vẫn hoạt động trơn tru, dễ dàng điều khiển, và không tạo áp lực đến người lái. Tính vô hạn độc đáo này là những gì rất hấp dẫn đối với khách hàng của chúng tôi."
Góp phần không nhỏ vào kết quả này là những con người với ý chí không mệt mỏi, Chủ tịch Bugatti Christophe Piochon, chia sẻ: "Với động cơ của Veyron 16.4, Bugatti đã thể hiện rõ ràng ngay cả trước khi đưa nó vào sản xuất rằng chỉ một đội ngũ đặc biệt mới có thể hiện thực hóa ý tưởng động cơ này. Chỉ với sự nỗ lực không ngừng nghĩ của các nhân viên, động cơ nổi bật này mới có thể được cải tiến, thiết kế lại và ngày càng hoàn thiện trong nhiều năm." Có thể nói, động cơ W16 gói gọn trong tôn chỉ của Ettore Bugatti: "Nếu có thể so sánh, nó không còn là Bugatti nữa."
Âm thanh của động cơ W16 cũng hết sức độc đáo như chính những điểm khác biệt của nó. Nhờ thứ tự nổ hoàn toàn độc lập, không đối xứng với khoảng cách kích nổ chỉ 45 độ, âm thanh của cỗ máy này không giống bất kỳ ý tưởng động cơ nào khác. Cân bằng và thoải mái trong phạm vi tải thấp và ngày càng biến thành một con thú gầm gừ ở tốc độ cao mà không hề gặp nhiễu cơ học.
Các kỹ sư tiếp tục tối ưu hóa động cơ trong nhiều năm. Với bộ tăng áp mở rộng và nhiều quá trình tinh chỉnh khác, W16 mang lại công suất 1.200 mã lực trên Veyron 16.4 Super Sport từ năm 2010. Cùng năm đó, Super Sport ghi tên mình vào Sách kỷ lục Guinness khi lập kỷ lục tốc độ 431,072 km/h, là siêu xe thể thao thương mại có tốc độ nhanh nhất có thể chạy trên đường.
Sau khi Veyron 16.4 và các biến thể của nó là Grand Sport, Super Sport và Grand Sport Vitesse dần trở thành những món đồ sưu tập được đánh giá cao. Bugatti đã nghĩ đến một dòng xe kế nhiệm mới và hãng đã làm thay đổi bối cảnh của những chiếc siêu xe hiệu suất bằng những sản phẩm tốc độ, thanh lịch, bền bỉ, sang trọng và độc nhất của mình.
Với Chiron, các kỹ sư đã phải đối mặt với những thách thức trong việc phát triển một mẫu xe kế nhiệm phức tạp hơn, thậm chí sang trọng hơn và mạnh mẽ hơn. Họ muốn nâng cấp và cải tiến W16 thành một động cơ mạnh mẽ hơn, yên tĩnh hơn, và một lần nữa nó 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: "Ngoài lượng công suất lớn hơn dựa trên cùng kích thước và trọng lượng động cơ, chúng tôi còn muốn cải thiện âm thanh, mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải."
Các đặc điểm duy nhất mà đội ngũ kỹ sư giữ lại là hình dạng động cơ nhỏ gọn trong khi mọi thứ khác đều được phát triển mới. Kết quả là một động cơ mới, yên tĩnh, hiệu quả, mạnh mẽ hơn với công suất 1.500 mã lực cùng khả năng phản hồi trực tiếp hơn và cung cấp năng lượng tốt hơn chưa từng thấy trước đây đã được tạo ra. Điều này tương đương với mức hiệu suất tăng 50% so với sự phát triển của động cơ ban đầu trên 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. Để tăng công suất ban đầu lên 1.500 mã lực và lên 1.600 mã lực đối với Chiron Super Sport và Centodieci yêu cầu bốn bộ tăng áp khí xả. Mỗi bộ tăng áp phải cung cấp đủ lưu lượng không khí cho khoảng 380 mã lực. Điều này có được nhờ vào quá trình tăng áp hai giai đoạn (tăng áp tuần tự) trong đó hai bộ tăng áp lần lượt hoạt động. Chúng lớn hơn 69% so với Veyron.
Chỉ khi cả bốn bộ tăng áp trong đó hai 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 bộ tăng áp có thể ngừng hoạt động đều có cùng kích thước, phù hợp cho một đường dẫn mô-men xoắn ổn định mà không có bất kỳ sự hao hụt lớn nào. Van xả khí là một phần của hoạt động này phải có khả năng chịu nhiệt tới 980 độ C trong khi vẫn chuyển động, do đó Bugatti đã sử dụng vật liệu bằng hợp kim chịu được nhiệt độ cao đặc biệt cho các thành phần chính.
Những cố gắng trong quá trình phát triển đã thu được nhiều thành tựu, với việc Chiron Super Sport 300+ phá kỷ lục tốc độ vào năm 2019 để trở thành chiếc ô tô sản xuất đầu tiên vượt qua mốc 300 dặm/giờ. Đạt tốc độ chính xác 490,484 km/h, Chiron Super Sport 300+ trở thành chiếc siêu xe thể thao sản xuất nhanh nhất hiện nay. Đồng thời, Bugatti cũng tăng bộ giới hạn điện tử lên tốc độ chưa được kiểm chứng trước đó là 440 km/h, biến Chiron Super Sport trở thành chiếc Bugatti thương mại 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 cho một khối động cơ đặc biệt.
Christophe Piochon chia sẻ: "Ai có thể nghĩ rằng chúng tôi sẽ tiếp tục phát triển W16 trong thời gian dài và ấn tượng đến vậy? Bắt đầu từ 1.001 mã lực, chúng tôi đã đẩy công suất lên thêm 200 mã lực với Veyron Super Sport và Vitesse. Sau đó là bước nhảy vọt lên 1.500 mã lực với Chiron vào năm 2016 và thêm 100 mã lực nữa ở Chiron Super Sport và Centodieci từ đó đến năm 2019. Nói cách khác, chúng tôi đã tăng hiệu suất của W16 lên 60% trong hơn 14 năm. Hơn nữa, nó còn rất linh hoạt trong tăng tốc với khả năng trượt theo chiều dọc ân tượng của Chiron Super Sport hay lực trượt theo chiều ngang độc nhất trên Chiron Pur Sport. Mỗi mẫu trong số bốn phiên bản Chiron cơ bản của chúng tôi - Chiron, Chiron Sport, Chiron Pur Sport và Chiron Super Sport đều có phong cách lái rất riêng. Chưa kể đến các biến thể chế tác riêng là Divo, Centodieci, La Voiture Noire, cũng như Bolide vẫn được phát triển. Thành thật mà nói, càng nghĩ lâu về nó, tôi càng ấn tượng về động cơ W16."
Bugatti đã thử nghiệm động cơ 16 xi-lanh trước khi sản xuất với sự hỗ trợ qua mô phỏng máy tính ở phòng thử nghiệm động cơ mới được phát triển. Động cơ Chiron đã chạy trong hơn 16.000 giờ trong quá trình phát triển. Bên cạnh đó, hơn 500.000 km thử nghiệm đã được hoàn thành trên chiếc xe để động cơ đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng khắt khe của Bugatti. Động cơ được sản xuất tại nhà máy động cơ Volkswagen ở Salzgitter trong một căn phòng riêng biệt dành riêng cho W16. Hai chuyên gia phải mất 6 ngày để lắp ráp thủ công toàn bộ 3.712 linh kiện riêng lẻ của động cơ. Khối động cơ hoàn thiện sau đó được đóng gói cẩn thận và vận chuyển đến Molsheim, ở đó W16 và hộp số được lắp lại với nhau như bước đầu tiên trong quá trình lắp ráp của Chiron tại Bugatti Atelier. Sau đó là hàng tuần làm việc thủ công cho đến khi một chiếc xe độc nhất sẵn sàng tới tay khách hàng.
: