Đội ngũ kĩ sư sáng tạo Subaru đã thiết kế ra động cơ Boxer với trọng tâm thấp – một cách tiếp cận độc đáo để tối đa hóa sự cân bằng, khả năng kiểm soát và vận hành.
Cái tên BOXER được lấy cảm hứng từ môn thể thao nổi tiếng “BOXING”; kiểu cách hoạt động của loại động cơ này giống hệt như cách những võ sĩ BOXING ra đòn. Động cơ BOXER tận dụng chính những phản lực khi 1 trong các xy lanh đốt cháy nhiên liệu; để có thể tự cân bằng mà không cần dùng thêm các chi tiết khác để làm đối trọng như các động cơ chữ I (Inline – thẳng hàng) hay động cơ V (xếp theo hình chữ V)…
Động cơ BOXER hay còn gọi là động cơ dạng phẳng (Flat Engine) là 1 loại động cơ đốt trong (có thể sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau như : Xăng hoặc Dầu) để làm nhiên liệu. Động cơ BOXER có kiểu các xi lanh cùng bố trí trên cùng 1 mặt phẳng nên thường được gọi với các tên động cơ dạng phẳng.
Động cơ BOXER được phát minh lần đầu tiên vào năm 1896 bởi Karl Benz – Người sáng lập tập đoàn DAIMLER; và thương hiệu ô tô hạng sang MERCEDES BENZ ngày nay. Karl Benz gọi khối động cơ của ông là “Contra Engine” – hàm ý nhắc tới loại động cơ có 2 piston di chuyển ngược chiều nhau trên cùng 1 mặt phẳng.
Nhờ vào phát minh của Karl Benz mà ngày nay; động cơ BOXER được ứng dụng trên rất nhiều các loại phương tiện như : máy bay; motor, ô tô… Cho tới thời điểm hiện tại, chỉ có duy nhất 2 hãng xe ô tô là : Posrcher và Subaru; sử dụng các loại động cơ BOXER để trang bị cho các mẫu xe thương mại của mình.
Mẫu xe đắt nhất thế giới hiện nay Lykan HyperSport được trang bị động cơ Boxer ( 3,4 triệu USD hơn 80 tỷ VNĐ).
Như đã nói ở trên, động cơ Boxer có cách sắp xếp xy-lanh nằm ngang đối xứng, trên cùng một mặt phẳng. Khi các piston di chuyển tịnh tiến và ngược chiều nhau, lực đẩy sẽ được truyền đến trục khuỷu một cách đối xứng thông qua thanh truyền, tạo ra chuyển động quay tròn của trục khủy. Cơ chế truyền động này mang tính trực tiếp và tối giản, không cầu kỳ như các loại động cơ khác.
Ở động cơ 4 xylanh thẳng hàng, chúng ta biết rằng khi piston di chuyển qua điểm chết trên và điểm chết dưới của xylanh, thay đổi hướng đột ngột sẽ tạo ra 1 lực và đó được gọi là lực quán tính. Trong thuật ngữ chuyên ngành, người ta gọi đây là lực sơ cấp và lực này sẽ gia tăng cùng với tốc độ làm việc của động cơ.
Trong mỗi chu kỳ, piston di chuyển hoặc lên trên hoặc xuống dưới, khoảng cách di chuyển của piston là không đồng đều và theo như công thức tính động lực học, F= (quãng đường x khối lượng) / thời gian, chúng ta thấy được động lực sinh ra bởi các piston không đồng đều, nghĩa là chúng không bị triệt tiêu và vì lẽ đó, phát sinh thêm 1 lực và người ta gọi đó là lực thứ cấp.
Cả 2 lực này là nguyên nhân gây ra dao động lớn khi động cơ vận hành và ảnh hưởng đến nhiều yếu tố, bao gồm cả độ ổn định của chiếc xe lẫn tiếng ồn phát ra và cả tuổi thọ động cơ. Để giải quyết vấn đề này, trục cân bằng là giải pháp và giải pháp đó vẫn hiệu quả cho đến ngày nay.
Động cơ Boxer ra đời và không hề gặp vấn đề này, bởi lẽ, cho dù trục khuỷu có đang ở một góc như thế nào chăng nữa, piston vẫn nằm đối xứng, liên tục đấm về phía trước với vận tốc đều nhau nhưng ngược hướng nhau. Và cũng chính vì thế, mọi lực sinh ra đều bị triệt tiêu. Kết quả, chúng ta có 1 khối động cơ làm việc êm ái hơn, nhẹ nhàng hơn về ít ồn ào hơn.
Nhờ thiết kế phẳng, chiều cao động cơ Boxer cũng thấp hơn, và với kết cấu chia đều trọng lượng về 2 bên trái phải, vì lẽ đó, chiếc xe gần như luôn đạt được trạng thái cân bằng trong mọi tình huống, giúp nó ổn định hơn khi phải vào cua gấp hay chuyển hướng đột ngột, tạo ra ít rung động hơn các loại động cơ khác.
Với kích thước nhỏ và không cần đến trục cân bằng, đơn nhiên, trọng lượng của động cơ Boxer phải nhẹ hơn so với các khối động cơ khác. Đối với Subaru, họ thậm chí còn dùng vật liệu nhôm để làm đầu xi lanh cũng như cacte, giúp giảm đáng kể trọng lượng tổng thể của động cơ. Điều này chẳng những giúp cản thiện hiệu suất, mức công suất / trọng lượng mà còn có tác động tích cực đến môi trường, đồng thời tăng tính ổn định của xe.
Như đã nói bên trên, nhờ kết cấu đặc biệt, mọi lực quán tính sinh ra đều bị triệt tiêu, vì lẽ đó mức độ rung động giảm đáng kể. Lợi ích của việc này là giảm độ hao mòn của các chi tiết máy, từ đó gia tăng đáng kể đồ bền, giúp giảm chi phí bảo dưỡng cũng như thay thế.
Nếu xảy ra va chạm, một lực đủ lớn có thể khiến cho động cơ và các bộ phận liên quan bị đẩy ngược về phía khoang hành khách và dẫn đến các chấn thương nghiêm trọng. Động cơ Boxer được bố trí thẳng hàng với hộp số và trục dẫn động, nằm thấp ở bên dưới khoang trước của xe, chính vì thế, giảm thiểu tối đa việc người lái cũng như hành hàng bên trong bị tổn thương do các va chạm đến từ những bộ phận bên trong xe và trong trường hợp này là động cơ. Vì thế ưu điểm của động cơ Boxer còn là sự an toàn tối ưu cho hành khách.
Cùng xem cách động cơ Boxer và S-AWD phối hợp hoạt động để mang đến khả năng cân bằng hoà hảo và trải nghiệm lái độc đáo.