Động cơ ô tô: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết

Động cơ ô tô được ví như “trái tim” của một chiếc xe ô tô và dùng để cung cấp sức mạnh cho xe. Động cơ cũng chính là một trong những bộ phận có cấu tạo phức tạp nhất trong chiếc xe.

Động cơ ô tô là gì?

Động cơ ô tô là thiết bị giúp chuyển hóa các dạng năng lượng như xăng dầu,… thành động năng. Đây là bộ phận khá quan trọng vì sẽ là nơi sản sinh ra công suất và mô men xoắn làm các bánh xe quay và đẩy ô tô di chuyển. 

Về cơ bản, động cơ xe ô tô có thể chia ra làm 3 loại chính là động cơ đốt trong (xăng, diesel), động cơ đốt ngoài (hơi nước, Stirling) và động cơ điện. 

Hiện nay, những loại động cơ đốt trong được sử dụng khá rộng rãi bởi tính gọn nhẹ và hiệu suất hoạt động cao. Và ngày càng được ứng dụng trên nhiều phương tiện di chuyển hơn.

Các loại động cơ ô tô phổ biến hiện nay

Động cơ ô tô có nhiều loại khác nhau. Dựa vào những tiêu chí cấu tạo để phân loại động cơ ô tô. Dưới đây là 4 loại động cơ được áp dụng trên ô tô, bao gồm:

• Động cơ xăng
• Động cơ diesel/dầu
• Động cơ điện
• Động cơ hybrid

Động cơ xăng

Có thể nói, động cơ xăng trên ô tô là một trong những nhiên liệu khá quen thuộc đối với người dùng. Đây là hỗn hợp gồm không khí và xăng được nén ở một áp suất phù hợp. Và bugi đốt cháy bằng cách phát ra tia lửa điện. Quá trình cháy diễn ra sẽ làm sinh ra một lượng lớn nhiệt lượng nhằm thúc đẩy piston chạy từ điểm chết trên đến điểm chết dưới. Và giúp hỗ trợ trục    khuỷu và chuyển động tới các hộp số. Cuối cùng, quá trình này sẽ làm cho bánh xe quay và làm cho xe di chuyển.

Động cơ diesel/dầu

Động cơ diesel còn được gọi với cái tên là động cơ dầu. Khá phù hợp cho những chuyến đi dài hay chở tải nặng. Dầu diesel được phun trực tiếp vào buồng cháy. Dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao của không khí nén, quá trình tự cháy sẽ diễn ra và sản sinh năng lượng cho động cơ.

Bảo dưỡng xe điện VinFast, bóc tách chi tiết các hạng mục Theo nhiều chủ xe, khoản chi bảo dưỡng xe điện rất rẻ. Thêm vào đó, nhiều ưu đãi của VinFast giúp chi phí sở hữu ban đầu các dòng ôtô điện càng tối ưu.

Động cơ điện

Động cơ điện ô tô hoạt động theo nguyên lý biến đổi điện năng thành động năng. Do đó, động cơ hoạt động nhờ vào lượng điện tích trữ trong pin. Trong đó, pin Lithium-ion được lựa chọn nhiều nhất để trang bị cho các dòng xe điện hiện đại bởi độ bền cao và khả năng vận hành tốt. Pin thường được đặt ngay dưới sàn xe.

Động cơ hybrid

Động cơ hybrid hay còn gọi là động cơ lai, sử dụng hai bộ truyền động, bao gồm một động cơ chạy xăng và một mô tơ chạy điện nhằm tạo ra lực đẩy cho xe. Điều này cho phép nhà sản xuất tùy chỉnh và kết hợp hai động cơ này để đáp ứng các tiêu chí khác nhau.

Cấu tạo của động cơ ô tô

Mặc dù có nhiều loại động cơ khác nhau, tuy nhiên về cơ bản thì chúng đều được cấu tạo từ những bộ phận tương tự nhau. Cùng tìm hiểu chi tiết ngay dưới đây nhé!

Xi lanh: Là bộ phận được bao bọc bên ngoài chứa buồng đốt bên trong. Đây cũng chính là nơi diễn ra quá trình đốt cháy giữa hỗn hợp nhiên liệu và khí. Là không gian để cho các piston di chuyển lên xuống. Thường thì động cơ có 3 – 12 xi lanh, được bố trí thành nhiều kiểu khác nhau. 

Việt Nam sẽ thêm nhiều mẫu xe sang tiết kiệm nhiên liệu sắp về Ngoài các mẫu xe điện, một số thương hiệu xe sang tại Việt Nam đang tích cực tăng thêm dải sản phẩm xe plug-in hybrid (xe điện sạc ngoài) để đáp ứng nhu cầu sử dụng xe xanh.

Piston

Có dạng hình trụ và liên kết với thanh tuyền, di chuyển lên xuống trong xi lanh. Khi nhiên liệu được đốt cháy thì sẽ tạo ra được một lượng lớn áp suất cao đẩy piston chuyển động. Và truyền lực lên thanh truyền làm trục khuỷu quay.

Trên piston có các vòng xéc-măng gắn dọc phần rãnh thân. Các xéc-măng giúp đảm bảo buồng đốt được đóng kín, ngăn hỗn hợp nhiên liệu hay khí thải lọt xuống dưới. 

Hãng xe Trung Quốc tận dụng hiệp định thuế quan, ồ ạt mở nhà máy tại ASEAN Việc chỉ định nhà phân phối ở Indonesia cùng thời điểm với nhà phân phối ở Việt Nam nằm trong chiến lược của hãng xe Trường Thành tại ASEAN.

Xupap: Đóng vai trò như một van nhằm kiểm soát hiệu quả thời gian và lưu lượng hỗn hợp khí cháy trong động cơ. Bên cạnh đó, giúp đóng/mở cửa nạp và cửa xả của buồng đốt. Hoạt động của xupap được điều khiển bởi trục cam.

Bugi: Bugi có nhiệm vụ tạo tia lửa để thực hiện kích hoạt quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khí bên trong buồng đốt động cơ.

Trục cam: Trên trục cam có sự hiện diện của các vẫu. Khi quay các vẫu trên trục này sẽ đẩy xupap  xuống làm cho xupap mở ra. Hiện tại, trục cam có 2 loại. Một là trục đơn có nhiệm vụ điều khiển sự đóng mở của van xả và hút. Hai là trục kép, có hai trục cam điều khiển riêng biệt van hút, xả.

Trục khuỷu: Biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay giống như trục ở bộ bánh vít – trục vít.

Nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô

Khi sử dụng một lượng nhiên liệu nhỏ và được đốt cháy trong một không gian nhỏ, kín. Thì một lượng lớn năng lượng được sinh ra trong quá trình này thông qua sức ép giãn nở của không khí. 

Động cơ ô tô đối trong cũng áp dụng theo nguyên lý này cùng với một chu trình khép kín, bên trong xylanh xảy ra các vụ nổi liên tục. Hỗn hợp hòa khí cũng sẽ được đốt trong xilanh và làm cho khi đốt giãn nở và tạo nên áp suất tác dụng lên một pít tông và đẩy pít tông di chuyển đi.

Đa phần, hiện nay những chiếc xe ô tô chỉ sử dụng một động cơ với chu kỳ 4 thì. Nhằm để chuyển đổi nhiên liệu thành dạng năng lượng, hay còn gọi là động cơ 4 thì. Các thì đó bao gồm:

• Kỳ nạp: Là kỳ thứ nhất (van nạp mở, van xả đóng), hỗn hợp hòa khí được “nạp” vào xilanh trong lúc pittong chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.
• Kỳ nén: Kỳ tiếp theo (Cả van nạp và xả đều đóng). Pít tông sẽ nén hỗn hợp khí và lượng nhiên liệu trong xi lanh khi chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Ở cuối kỳ này, hỗn hợp hòa khí được đốt trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh lửa gọi là bugi. Ở trong động cơ diesel sẽ là tự bốc cháy.
• Kỳ nổ: Ở kỳ thứ ba (Sinh công: các van vẫn đang đóng). Lúc này hỗn hợp hòa khí được đốt cháy. Do nhiệt độ tăng lên khiến áp suất của hỗn hợp khí tăng. Và làm cho pít tông chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Chuyển động tịnh tiến này của piston được chuyển bằng thanh truyền đến trục khuỷu và được biến đổi thành chuyển động quay.
• Kỳ xả: Tại kỳ này (van nạp đóng và van xả mở), pittong chuyển động từ điểm chết dưới lên ngược lại điểm chết trên, đẩy khí từ trong xi lanh qua ống xả và thải ra môi trường.

Những ứng dụng của động cơ đốt trong dùng trong ô tô

Hiện nay, trong ngành ô tô loại động cơ được ứng dụng khá rộng rãi và phổ biến với những đặc điểm như: Tốc độ quay nhanh, trọng lượng và kích thước nhỏ, giúp cho xe được vậ hành mạnh mẽ và thường được làm mát bằng nước.

Thường thì động cơ ô tô được sắp xếp và bố trí tại 3 điểm là đầu giữa và đuôi. Mỗi vị trí sẽ có những ưu và nhược điểm khác nhau. Những chiếc xe hơi khi sử dụng động cơ nà sẽ giúp quãng đường di chuyển xa hơn và xe vận hành êm ái hơn. Bên cạnh đó, còn giúp người dùng tiết kiệm được chi phí nhiên liệu.

Hiện nay, một số xe Toyota được trang bị hệ thống Toyota Hybrid (THS). Được tạo nên bởi sự kết hợp giữa motor điện công suất lớn và động cơ đốt trong hiệu suất cao. Với ưu điểm này giúp cho người dùng có thể dễ dàng lựa chọn nguồn năng lượng phù hợp trong quá trình vận hành.