Các loại động cơ ô tô, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô

Động cơ ô tô là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống cấu tạo của ô tô. Được gọi là “trái tim” của xe. Là hệ thống giúp cho việc vận hành, hoạt động của xe đảm bảo an toàn, mượt mà và bền bỉ nhất. Việc tìm hiểu về động cơ ô tô rất quan trọng và thiết yếu, cùng tham khảo chi tiết!

Cách kiểm tra dấu hiệu van điều áp nhiên liệu hư hỏng

Top những loại camera 360 tốt nhất cho ô tô hiện nay

Tăng sáng đẳng cấp an toàn cho ô tô với độ đèn bi led gầm

Có nên lắp cách âm chống ồn cho xe ô tô

Động cơ ô tô là gì

• Động cơ ô tô là thiết bị hệ thống, giúp chuyển hoá một dạng năng lượng nào đó ( cơ bản là xăng dầu – nhiệt năng, điện năng…) thành động năng.

Vai trò của động cơ ô tô

• Động cơ là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo ô tô. Là nơi sản sinh ra công suất và mô men xoắn, làm quay các bánh xe, nhờ đó mà ô tô có thể di chuyển, hoạt động ổn định.
• Ngoài ra, động cơ ô tô còn chịu trách nhiệm dẫn động, làm cầu nối cho một số hệ thống phụ trợ khác trên xe như: máy phát điện, hệ thống trợ lực lái xe…

Có bao nhiêu loại động cơ ô tô, những loại động cơ ô tô phổ biến nhất hiện nay

Hiện nay có 3 loại động cơ ô tô chính. Cùng tìm hiểu và đánh giá ưu nhược điểm của từng loại động cơ ô tô này nhé!

Động cơ đốt trong

• Phân loại theo nhiên liệu động cơ ô tô gồm: Động cơ đốt trong được chia thành: động cơ xăng/động cơ diezen/động cơ than.
• Phân loại theo hành trình của piston, trong một chu trình làm việc, động cơ ô tô gồm: Động cơ đốt trong được chia làm 2 loại là động cơ 2 kỳ, động cơ 4 kì.

Động cơ xăng

Là loại động cơ ô tô được ưa chuộng nhất

• Ưu điểm: Khả năng tăng tốc tối ưu. Vận hành êm ái, mượt mà. Tạo ra tiếng ồn ít nhất.
• Nhược điểm: Khả năng chịu tải thấp. Nhiên liệu dùng xăng dễ cháy ở nhiệt độ thường.

Động cơ Diesel ( Diezen/ động cơ dầu)

Là loại động cơ ô tô phổ biến nhất

• Ưu điểm: Sức kéo và chịu tải nặng tốt. An toàn hơn động cơ xăng, chỉ có khả năng bốc cháy ở áp suất và nhiệt độ cao. Không có bộ hòa khí và bugi, cấu tạo đơn giản hơn, ít hư hỏng và thay thế hơn.
• Nhược điểm: Gây ra tiếng ồn lớn hơn. Kích thước động cơ lớn và cồng kềnh hơn. Tốc độ khả năng tăng tốc thâp hơn động cơ xăng. Giá thành cao hơn.

Động cơ than

Hiện không còn được áp dụng trên xe hơi.

Động cơ điện

• Ưu điểm: Không có khí thải, bảo vệ môi trường và sức khỏe hơn. Dễ dàng tháo lắp nhờ cấu trúc đơn giản. HIệu suất chuyển hóa nhiên liệu sang cơ năng cao hơn. Êm nhẹ không gây tiếng ồn lớn. Chỉ cần sạc tại trạm.
• Nhược điểm: Pin dự trữ năng lượng xuống cấp nhanh, kém bền. Không chủ động vì cần thời gian nạp lại nhiên liệu. Không có dung lượng lớn, tuổi thọ pin không cao.

Động cơ Hybrid

• Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu tối ưu. Giảm thiểu khí thải, bảo vệ môi trường và sức khỏe hơn. Khả năng tăng tốc tốt. Vận hành mượt mà và êm ái.
• Nhược điểm: Giá thành cao. Trọng lượng nặng do phải trang bị thêm pin và hệ thống cơ điện. Thời gian sạc pin lâu. Khả năng vận hành bị giới hạn, do phụ thuộc vào cả động cơ điện, và động cơ đốt trong.

Tham khảo:

Đánh giá VinFast VF9 mẫu SUV điện hạng sang của người Việt

Audi e-tron GT 2023 dòng SUV thuần điện hạng sang đầu tiên tại Việt Nam

Đánh giá xe thuần điện Ford Explorer EV SUV 5 chỗ gầm cao

Nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô

Động cơ xăng

• Khi hỗn hợp gồm không khí và xăng, được nén dưới một áp suất phù hợp. Hỗn hợp này sẽ được bugi đốt cháy thông qua phát ra tia lửa điện.
• Khi quá trình đốt cháy xảy ra sẽ sản sinh ra một nhiệt lượng khá lớn, từ đó thúc đẩy được piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Hỗ trợ làm quay trục khuỷu, rồi truyền chuyển động tới các hộp số, cuối cùng là giúp quay các bánh xe và tạo ra chuyển động.

Động cơ diesel

• Dầu diesel sẽ được phun vào buồng cháy, nhờ tác động của áp suất cao và nhiệt độ của không khí nén. Quá trình tự cháy sẽ được diễn ra, giúp sản sinh năng lượng cho động cơ vận hành.

Động cơ điện

• Hoạt động dựa theo nguyên lý biến đổi điện năng thành dạng động năng.
• Động cơ ô tô điện không sử dụng nhiên liệu đốt như động cơ xăng hay dầu. Mà hoạt động nhờ điện tích trữ trong pin (Lithium-ion). Pin của động cơ thường đặt ở sàn xe. Người dùng sẽ sạc pin cho xe tại các trạm sạc thông qua bộ sạc.

Động cơ Hybrid

• Đây được gọi là động cơ ô tô lai. Sức mạnh được tạo ra từ sự kết hợp của động cơ xăng và động cơ điện.
• Trong đó động cơ xăng sẽ đóng vai trò cung cấp sức mạnh chủ yếu, còn động cơ điện có vai trò hỗ trợ cho động cơ xăng khi cần thiết (mô hình Parallel Hybrid). Điện năng sẽ được dự trữ trong cụm pin ( loại Li-ion) của xe. Pin của động cơ sẽ được sạc thông qua hệ thống tái tạo năng lượng phanh (Regenerative Braking), bao gồm cả động năng sinh ra từ động cơ xăng (mô hình Series Hybrid).

Cấu tạo vai trò các bộ phận của động cơ đốt trong ô tô

Xi lanh

• Xi lanh là phần bao bọc bên ngoài chứa buồng đốt bên trong của động cơ. Là nơi diễn ra quá trình đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu.
• Đây là không gian để các piston di chuyển lên/xuống.
• Động cơ ô tô thường gồm có 3 – 12 xi lanh. Phổ biến nhất là loại 4, 6 và 8 xi lanh.

Piston

• Piston có dạng hình trụ, tạo ra chuyển động lên/xuống bên trong xi lanh, được liên kết với thanh truyền.
• Khi nhiên liệu được đốt cháy sẽ sản sinh tạo ra áp suất cao. Từ đó giúp đẩy piston chuyển động, rồi truyền lực lên thanh truyền để có thể làm quay trục khuỷu.

Xupap

• Xupap được thiết kế với dạng hình nấm. Sở hữu vai trò như một loại van giúp kiểm soát thời gian và lưu lượng hỗn hợp khí cháy bên trong động cơ ô tô.
• Xupap có chức năng đóng/mở van nạp (cửa nạp) và van xả (cửa xả) của buồng đốt. Hoạt động của xupap được điều khiển bởi bộ phận trục cam.

Bugi

• Bugi có vai trò tạo tia lửa. Từ đó kích hoạt quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khí bên trong buồng đốt động cơ.

Trục cam

• Trục cam có vai trò làm quay các mấu cam. Với vai trò để điều khiển xupap để đóng/mở van nạp van xả ở xi lanh.
• Thường có 2 loại trục cam là trục cam đơn (SOHC) và trục cam đôi (DOHC). Trục cam đơn có vai trò điều khiển cả việc đóng/mở van nạp và van xả. Còn trục cam đôi có vai trò hai trục, một điều khiển van nạp và một điều khiển van xả.

Thanh truyền

• Thanh truyền kết nối piston với trục khuỷu. Có vai trò biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động xoay tròn trên trục khuỷu.

Trục khuỷu

• Trục khuỷu đóng vai trò giúp biến chuyển động tịnh tiến của piston, thành chuyển động quay.
• Trục khuỷu có khả năng cảm biến vị trí, từ đó xác định vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu rồi truyền về ECU động cơ. Giúp cho ECU có thể tính toán thời điểm phun nhiên liệu, để tiến hành đánh lửa chính xác.

Dây curoa

• Dây curoa đóng vai trò kết nối các bánh răng trục cam và trục khuỷu.
• Tạo ra sự chuyển động đồng bộ linh hoạt giữa các trục với nhau.Giúp cho xupap đóng và mở van vào thời điểm chính xác nhất. Đồng thời ngăn cho piston không va chạm vào van.

Các-te

• Các-te là bộ phận ở vị trí bao quanh trục khuỷu.
• Đáy các-te chứa dầu bôi trơn giúp bôi trơn, làm mát và làm sạch các chi tiết, đảm bảo cho động cơ hoạt động ổn định và tốt nhất.

Cấu tạo và vai trò các hệ thống phụ trợ động cơ ô tô

• Hệ thống nạp nhiên liệu: Có vai trò cung cấp hỗn hợp nhiên liệu, kèm không khí vào trong buồng đốt. Cấu tạo gồm 5 bộ phận: Bình nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, bộ điều áp nhiên liệu, kim phun.
• Hệ thống nạp khi: Có vai trò nạp không khí vào buồng đốt. Cấu tạo gồm 4 bộ phận: Bộ lọc gió, cổ họng và bướm ga, đường ống nạp, các cảm biến.
• Hệ thống đánh lửa: Có vai trò giúp tạo ra tia lửa điện, giúp đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu ở bên trong buồng đốt. Cấu tạo gồm 3 bộ phận: Bộ bin đánh lửa, bộ chia điện, bugi.
• Hệ thống bôi trơn: Có vai trò giúp đưa dầu nhớt đi bôi trơn các chi tiết chuyển động (piston, ổ bi, trục cam…Có chức năng giảm ma sát, giảm nhiệt, giúp các chi tiết hoạt động trơn tru, bền bỉ. Cấu tạo gồm 4 bộ phận: Dầu nhớt, bơm dầu, lọc dầu, cascte.
• Hệ thống làm mát: Có vai trò làm mát, duy trì nhiệt độ hoạt động của động cơ ở mức ổn định, tối ưu nhất. Cấu tạo gồm 6 bộ phận: Nước làm mát, két nước, quạt làm mát, máy bơm nước, van hằng nhiệt, cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
• Hệ thống khí xả: Có vai trò giảm âm, bảo vệ môi trường, cho động cơ hoạt động hiệu quả tối ưu nhất. Cấu tạo gồm 4 bộ phận chính: Ống dẫn xả, cảm biến oxy, bộ chuyển hóa xúc tác, ống bô.

Ý nghĩa thông số kỹ thuật của động cơ ô tô

• Dung tích động cơ (dung tích xi lanh): Là tổng dung tích của tất cả hệ thống xi lanh trong động cơ. Dung tích xi lanh càng lớn, khả năng chứa hỗn hợp nhiên liệu + khí đốt cháy càng nhiều, giúp cho động cơ càng khỏe hơn.
• Công suất (mã lực): Là một đại lượng, cho ta biết sức mạnh của động cơ xe. Cụ thể cho biết xe chạy nhanh, mạnh và khả năng tăng tốc như thế nào.
• Mô men xoắn (Nm): Là đại lượng cho biết lực tác động để quay quanh trục động cơ, tỉ lệ thuận với khả năng chịu tải của xe.
• Vòng tua máy (vòng/phút): Là đại lượng cho biết số vòng quay trong 1 phút của trục khuỷu. Trục khuỷu quay càng nhanh, thì lực tạo ra càng lớn. Vòng tua máy tỉ lệ nghịch, chỉ số càng thấp càng cho thấy động cơ đạt hiệu suất càng tốt hơn.

Mối quan hệ giữa công suất, mô men xoắn và vòng tua máy

• Công suất mã lực mang ý nghĩa về tốc độ xe.
• Mô men xoắn mang ý nghĩa về khả năng kéo, khả năng chịu tải nặng, thời gian tăng tốc của xe nhanh hay chậm.
• Công suất hay mô men xoắn đạt cực đại cho thấy, khi vòng tua máy càng thấp thì xe sẽ tăng tốc nhanh hơn, xe có khả năng tiết kiệm nhiên liệu hơn.