Động cơ đốt trong được phát minh bởi kỹ sư người Pháp Jean Joseph Etienne Lenoir năm 1860. Cùng với sự phát triển của công nghệ, các loại động cơ đốt trong được cải tiến không ngừng, đảm bảo xe vận hành tối ưu. Vậy, cấu tạo động cơ đốt trong và nguyên lý hoạt động ra sao?
Cấu tạo động cơ đốt trong
Là loại động cơ nhiệt, tạo ra công suất nhờ đốt cháy nhiên liệu và không khí bên trong xi lanh. Các bộ phận tham gia quá trình này bao gồm:
Cơ cấu trục khủy thanh truyền
Cơ cấu trục khủy thanh truyền là bộ phận quan trọng đảm nhiệm việc nhận năng lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Bộ phận này gồm có 3 thành phần chính với cấu tạo và chức năng khác nhau:
- Piston: gồm piston, đầu và thân piston có nhiệm vụ tiếp nhận lực sinh ra từ khoang buồng đốt, truyền vào xi lanh giúp xi lanh hoạt động.
- Thanh truyền: gồm đầu nhỏ, đầu to và thân. Đây là bộ phận dẫn truyền lực được sinh ra từ piston qua xi lanh tới trục khuỷu.
- Trục khuỷu: gồm 6 chi tiết là đầu trục khuỷu, cổ khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng và đuôi trục khuỷu. Bộ phận này nhận lực từ thanh truyền, sau đó chuyển hóa lực thẳng thành lực quay nhờ hệ thống liên động cơ khí.
Cơ cấu phân phối khí
Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp/thải đúng lúc giúp động cơ thực hiện quá trình nạp khí mới vào xi lanh cũng như thải khí đã cháy trong xi lanh ra ngoài.
>>> Tìm hiểu thêm: Các loại động cơ xe ô tô phổ biến hiện nay
Hệ thống bôi trơn
Hệ thống này thực hiện việc vận chuyển dầu bôi trơn đến các chi tiết trong động cơ, giúp giảm ma sát bề mặt. Vì thế, chúng có vai trò không nhỏ trong việc hỗ trợ các chi tiết bên trong động cơ hoạt động tốt hơn và gia tăng tuổi thọ.
Hệ thống khởi động
Đúng như tên gọi, hệ thống này đóng vai trò khởi động động cơ. Khi hệ thống hoạt động, trục khuỷu động cơ được làm quay đến một tốc độ nhất định để khối động cơ tự nổ máy.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí
Là một bộ phận thuộc cấu tạo động cơ đốt trong, nhiệm vụ của hệ thống là cung cấp hoà khí trước khi đưa vào buồng xi lanh với tỷ lệ không khí/nhiên liệu phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.
Hệ thống làm mát
Đây là bộ phận đóng vai trò làm mát, giữ cho nhiệt độ các chi tiết không nóng quá giới hạn cho phép khi động cơ hoạt động, góp phần nâng cao tuổi thọ các chi tiết.
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong
Theo nguyên lý hoạt động, ô tô có hai loại động cơ là bốn kỳ và hai kỳ. Cách thức hoạt động của các loại động cơ có sự khác nhau ở các kỳ. Cụ thể như sau:
Động cơ bốn kỳ
Quá trình hoạt động của động cơ bốn kỳ trải qua 4 giai đoạn nạp, nén, nổ, thải để thực hiện toàn quá trình tạo ra cơ năng của xe:
- Kỳ 1 - Kỳ nạp: Piston di chuyển tịnh tiến xuống dưới và tạo ra áp suất chân không, hút hỗn hợp nhiên liệu đi vào xi lanh thông qua đường nạp của động cơ.
- Kỳ 2 - Kỳ nén: Sau khi hỗn hợp được nạp vào buồng đốt, piston từ dưới tịnh tiến lên khiến thể tích buồng đốt giảm xuống, hỗn hợp nhiên liệu bị nén, áp suất và nhiệt độ tăng lên.
- Kỳ 3 - Kỳ nổ: Piston di chuyển gần lên đến "điểm chết trên" thì bugi bật tia lửa điện [ở động cơ xăng] hoặc hỗn hợp tự cháy [ở động cơ diesel]. Sự đốt cháy tạo ra áp suất lớn đẩy piston đi xuống, tạo ra cơ năng cho xe.
- Kỳ 4 - Kỳ thải: Khí thải sau quá trình đốt cháy được piston di chuyển từ dưới lên và đẩy ra ngoài qua đường xả động cơ.
Động cơ hai kỳ
Không có van nạp và van xả như động cơ bốn kỳ, động cơ hai kỳ chỉ có các lỗ nạp, xả khí đặt trực tiếp trong thành xi lanh, đóng/mở do chuyển động của piston. Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ hai kỳ như sau:
- Kỳ nén: Bắt đầu lúc piston ở gần điểm chết trên, lỗ nạp và lỗ xả đóng. Piston vừa nén hỗn hợp hòa khí bên trong xi lanh vừa nạp hòa khí mới vào buồng đốt. Khi piston đến điểm chết trên, quá trình nổ diễn ra.
- Kỳ nổ: Hoà khí khi được đốt cháy ở nhiệt độ và áp suất cao thì thể tích giãn nở, đẩy piston chuyển động từ điểm chết trên xuống dưới. Khi gần đến điểm chết dưới, lỗ xả nạp được mở ra. Hầu hết lượng khí cháy thoát ra khỏi xi lanh.
>>> Tìm hiểu thêm: 4 cách phân loại động cơ đốt trong xe ô tô
Trên thực tế, động cơ bốn kỳ được các ông lớn trong ngành sản xuất ô tô “săn đón” nhiều hơn, ứng dụng phổ biến trên các dòng xe hiện đại do tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế tình trạng xả thải ra môi trường. Sự cải tiến không ngừng về cấu tạo động cơ đốt trong và nguyên lý hoạt động giúp xe vận hành mạnh mẽ nhưng lại tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Nhằm mang đến khả năng vận hành và cảm giác lái tốt hơn cho các dòng ô tô, VinFast đã dựa trên cấu tạo của từng loại động cơ để trang bị trên các sản phẩm của mình. Khi sở hữu VinFast Fadil khách hàng sẽ được trải nghiệm động cơ 1.4L đầm chắc, VinFast Lux A2.0 và Lux SA2.0 với động cơ xăng 2.0L tăng áp cuộn kép sánh ngang tầm với loại dung tích 2.5L, thậm chí 3.0L và President là động cơ V8 mạnh mẽ vượt trội, dung tích 6.2L.
Tham khảo thông tin, đăng ký lái thử và đặt mua các dòng xe ô tô của VinFast như VinFast Fadil, VinFast Lux SA2.0, VinFast Lux A2.0, VinFast VF e34, VinFast President hoặc gọi điện đến hotline 1900 232389 để được hướng dẫn chi tiết.
-
- 13/10/09
Động cơ xe gắn máy phổ biến là loại động cơ sử dụng nhiên liệu xăng. Có hai loại động cơ là động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ với hệ thống nạp nhiên liệu dạng hút chân không [áp thấp]. Hệ thống làm mát cho các loại động cơ này thường là làm mát bằng gió tự nhiên, tuy nhiên với các loại xe thể thao, xe phân khối lớn hoặc xe tay ga thì lại làm mát bằng gió cưỡng bức [quạt gió] hoặc bằng nước. Chúng ta cùng nghiên cứu cấu trúc và hoạt động của hai loại động cơ trên.
ĐỘNG CƠ 4 KỲ: CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG
1. Cấu trúc cơ bản:
[center
2. Hoạt động của động cơ 4 kỳ:
. Kỳ nạp: Khi pittông dịch chuyển từ điểm chết trên [ĐCT] xuống điểm chết dưới [ĐCD] tạo ra áp suất chân không trong buồng đốt tăng dần, lúc này xupap nạp mở ra, hỗn hợp hòa khí gồm không khí và xăng đã được hòa trộn ở chế hòa khí được hút vào buồng đốt. Thực tế để tăng hiệu suất nạp, xupap nạp được cho mở sớm trước khi pittông đến ĐCT một chút và đóng lại sau khi pittông qua ĐCD. Như vậy, lượng hòa khí nạp vào buồng đốt được nhiều hơn nhờ thời gian mở xupap nạp dài hơn.
. Kỳ nén: Pittông tiếp tục di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, lúc này cả hai xupap nạp và xả đều đóng kín. Thể tích buồng đốt thu hẹp dần từ lớn nhất đến nhỏ nhất, hòa khí đã được nạp bị nén lại với áp suất lớn dần tạo điều kiện dễ bắt lửa và đốt cháy.
. Kỳ cháy giãn nở [kỳ nổ]: Trước khi pittông tới ĐCT, bugi phát ra tia lửa điện và đốt cháy hỗn hợp đã bị nén dưới áp suất cao. Hỗn hợp bị cháy rất nhanh và áp suất khí cháy giãn nở rất lớn đẩy pittông đi xuống, truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu. Đây là kỳ sinh công duy nhất của động cơ 4 kỳ.
. Kỳ xả: Dưới tác động áp suất cao của khí cháy, pittông tiếp tục di chuyển xuống ĐCD. Khi pittông gần tới ĐCD, xupap xả mở ra và khí cháy thoát ra ngoài qua cửa xả nhờ áp suất chênh lệch giữa trong và ngoài buồng đốt. Xupap xả đóng lại khi pittông qua ĐCT một chút [đóng muộn], chấm dứt kỳ xả.
3. Sơ đồ phối khí của động cơ 4 kỳ:
4. Phân loại cơ cấu phối khí:
Có 4 loại cơ cấu phối khí cơ bản, có cấu tạo và hoạt động khác nhau.@ Cơ cấu phối khí cạnh SV [Side Valve]:
. Xupap được bố trí bên cạnh của xy lanh, như vậy buồng đốt sẽ lớn nên động cơ không thể có tỉ số nén cao và công suất lớn. . Trục cam được đặt gần trục khuỷu. . Cơ cấu phối khí này chỉ phù hợp với các động cơ tốc độ thấp và máy công nghiệp.@ Cơ cấu phối khí xupap trên đỉnh OHV [Over head Valve]:
. Xupap được đặt phía trên đỉnh của pittông và được điều khiển bởi trục cam thông qua cò mổ và cần đẩy. Như vậy, thể tích buồng đốt có thể làm nhỏ hơn và động cơ có tỉ số nén và công suất cao hơn. . Do kết cấu cò mổ và cần đẩy dài, khi hoạt động ở tốc độ cao động cơ chưa thực sự được ổn định.@ Cơ cấu phối khí trục cam trên đỉnh SOHC [Single Over Head Camshaft]:
. Trục cam được bố trí trong cụm đầu xylanh [trên đỉnh pittông], được dẫn động bởi xích cam và điều khiển xupap thông qua cò mổ. . Do giảm nhiều chi tiết dẫn động nên hoạt động ổn định hơn, ngay cả ở tốc độ cao.@ Cơ cấu phối khí hai trục cam trên đỉnh DOHC [Double Over Head Camshaft]:
. Xupap nạp và xupap xả được điều khiển bởi hai trục cam riêng biệt. . Có 2 loại cơ cấu phối khí hai trục cam: loại có sử dụng cò mổ và loại không sử dụng cò mổ. . Cho phép thiết kế dạng buồng đốt ưu việt hơn loại SOHC. . Khả năng đáp ứng và hoạt động của xupap nhanh hơn và chính xác hơn so với loại SOHC. . Áp dụng cho các loại động cơ cần tính năng cao, tốc độ cao [xe thể thao, xe hơi].5. Ưu và nhược điểm của động cơ 4 kỳ:
Ưu điểm:
. Động cơ hoạt động rất chính xác, hiệu quả và ổn định do các kỳ nạp, nén, cháy giãn nở và xả đều diễn ra riêng biệt. . Ít xảy ra hiện tượng quá nhiệt do cửa xả không bố trí trên thành xy lanh và động cơ có hệ thống bôi trơn hoạt động rất hiệu quả. . Sự mất mát nhiên liệu ít, động cơ có khả năng tiết kiệm nhiên liệu cao [so với động cơ 2 kỳ]. . Quá trình nạp và nén kéo dài nên hiệu suất nạp và nén cao, như vậy động cơ có khả năng cho hiệu quả công suất cao so với mức tiêu tốn nhiên liệu [PS/l lớn].Nhược điểm:
. Động cơ có cơ cấu phối khí để đóng mở các xupap khá phức tạp, nhiều chi tiết nên việc chế tạo và bảo dưỡng khó khăn hơn so với động cơ 2 kỳ. . Tiếng ồn các cơ cấu cơ khí khi động cơ làm việc lớn. . Sự cân bằng của động cơ kém do 2 vòng quay trục khuỷu mới có một kỳ sinh công.6. Thực hiện quy trình bảo dưỡng:
Mục đích của bảo dưỡng là luôn đảm bảo các tính năng của xe ở trạng thái tốt nhất có thể, để tránh những hư hỏng nhỏ trở lên lớn hơn trong tương lai, để đảm bảo sự an toàn của xe và chủ xe. Nếu chiếc xe được bảo dưỡng đúng tiêu chuẩn, tuổi thọ của xe có thể tăng, tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn, hoạt động tin cậy hơn. Quy trình bảo dưỡng xe gắn máy được thực hiện theo các bước sau: - Động cơ: Kiểm tra tiếng động phát ra từ động cơ nhằm phát hiện và ngăn chặn các hỏng hóc trong động cơ. Kiểm tra tình trạng hoạt động của bu-gi, động cơ hoạt động tốt bu-gi luôn có màu gạch; nếu bu-gi có màu đen, hoặc trắng sáng cho thấy động cơ hoạt động không đạt hiệu quả tối ưu. Khói thải động cơ màu đen, có thể nhiên liệu không cháy hết. Khói thải màu trắng, có thể dầu bôi trơn lọt vào buồng đốt, những hiện tượng này đều biểu hiện các hỏng hóc của động cơ, cần điều chỉnh, sửa chữa kịp thời để tránh kéo theo những hỏng hóc lớn hơn. - Dầu máy: Dầu máy cần được kiểm tra thường xuyên. Dầu máy có nhiệm vụ bôi trơn và làm mát động cơ, sử dụng dầu bôi trơn cần đúng chỉ dẫn của nhà sản xuất. Dầu cần được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo động cơ luôn có chế độ vận hành tốt nhất. - Hệ thống điện: Theo thời gian, hệ thống điện của xe sẽ kém dần do sức nóng của động cơ, hoặc do các tác nhân bên ngoài [nước, ô-xy hóa…]. Việc kiểm tra hệ thống điện nhằm bảo đảm khả năng nạp điện cho ắc-quy, khả năng khởi động của động cơ, hệ thống điện đánh lửa hoạt động ở trạng thái tốt nhất, giúp duy trì khả năng tiết kiệm nhiên liệu của động cơ. - Ắc-qui: Ắc-quy có nhiệm vụ cung cấp điện cho bộ phận khởi động [đề] và hệ thống đèn tín hiệu. Kiểm tra, bảo dưỡng ắc-quy để luôn đảm bảo lượng dung dịch, điện thế của bình theo tiêu chuẩn. Ắc-quy sẽ hoạt động ổn định và có tuổi thọ cao hơn. - Chế hòa khí: Kiểm tra và vệ sinh [rửa] chế hòa khí để duy trì khả năng chế hòa khí tối ưu, góp phần không nhỏ trong việc giảm lượng nhiên liệu tiêu hao. Vệ sinh bình xăng để tránh hiện tượng đọng nước trong bình lâu ngày có thể dẫn tới bình xăng bị thủng do gỉ sét. Vệ sinh hệ thống lọc gió, đảm bảo khả năng cung cấp đủ không khí cho động cơ, giúp động cơ ít tiêu hao nhiên liệu. Tuy nhiên để đảm bảo an toàn, trước mỗi chuyến đi xa hoặc sau mỗi lần đi qua các con đường ngập nước, nên bảo dưỡng toàn bộ xe. Mỗi khi phát hiện ra các triệu chứng bất thường của xe, cần cho kỹ thuật viên kiểm tra ngay nhằm tránh các hỏng hóc lớn hơn.SƯU TẦM - TỔNG HỢP
Cảm ơn bạn khoadongluc đã tổng hợp được một bài viết thật chi tiết với rất nhiều thông tin bổ ích
Sau khi học xong bài Cơ cấu phân phối khí và xem bài viết này, các bạn thử tìm hiểu xem xe gắn máy ta thường dùng hằng ngày có cơ cấu phân phối khí thuộc loại nào nha
Bài quá hay, từ bé đến giờ nghe người ta nói 4 thì , 4 kỳ gì đó, giờ mới hiểu rõ nguyên lý làm việc cua nó
Em hok biết nhiều về xe, mai mốt em post "Nguyên lý làm việc cua..Tim":w