Động cơ ô tô: Cấu tạo, nguyên lý và các lỗi thường gặp
Động cơ ô tô là gì?
Động cơ ô tô là thiết bị giúp chuyển hoá một dạng năng lượng nào đó (như xăng dầu – nhiệt năng, điện năng…) thành động năng. Đây là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo ô tô, được ví như “trái tim” của xe. Bởi chính động cơ 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.
Ngoài ra, động cơ còn chịu trách nhiệm dẫn động cho một số hệ thống phụ trợ khác trên xe như: máy phát điện, hệ thống trợ lực lái…
Các loại động cơ ô tô
Động cơ ô tô có nhiều loại, trong đó phổ biến nhất hiện nay có thể kể đến: động cơ đốt trong (sử dụng nhiên liệu xăng hoặc dầu Diesel), động cơ điện và động cơ lai hybrid.
Động cơ đốt trong
Động cơ nhiệt có hai loại chính là động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Trong đó, động cơ đốt trong cho hiệu suất cao hơn lại tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ hơn nên được sử dụng cho nhiều loại phương tiện, nhất là ô tô và xe máy.
Động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý đốt cháy nhiên liệu sinh nhiệt, từ nhiệt năng biến đổi thành công cơ học ở dạng mô men quay. Động cơ đốt trong có hai loại: động cơ xăng (sử dụng nhiên liệu là xăng) và động cơ Diesel (sử dụng nhiên liệu là dầu). Trong đó, động cơ xăng được ưa chuộng hơn do ưu điểm êm ái, tăng tốc nhanh và mượt mà.
Đa số xe ô tô hiện nay dùng động cơ đốt trong. Tuy nhiên, theo xu hướng “xanh hoá” ngành ô tô, trong tương lai các loại động cơ sử dụng nhiên liệu “sạch” như động cơ điện hay động cơ lai hybird sẽ dần dần thay thế động cơ đốt trong.
Động cơ điện
Động cơ điện hoạt động theo nguyên lý biến đổi điện năng thành động năng. Do đó, động cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt như xăng hay dầu mà hoạt động nhờ điện tích trữ trong pin (Lithium-ion). Pin thường đặt ở sàn xe. Người dùng có thể sạc pin cho xe tại các trạm sạc hay ổ điện trong nhà thông qua bộ sạc.
Pin sẽ cấp điện cho một động cơ cảm ứng gồm stator (phần đứng yên) và rotor (phần chuyển động). Khi stator được cấp điện nó sẽ tạo ra từ trường, cung cấp năng lượng cơ học làm quay rotor quanh trục, từ đó giúp xe lăn bánh. Ở Việt Nam hiện có xe VinFast VF e34 sử dụng động cơ này.
Động cơ hybird
Động cơ hybrid là loại động cơ lai điện, sử dụng song song hai nguồn động lực là động cơ đốt trong và động cơ điện. Động cơ hybrid có nhiều loại như nối tiếp, song song và hỗn hợp. Tuỳ vào từng loại mà quyết định động cơ điện hay động cơ đốt trong sẽ giữ vai trò dẫn động chính.
Ở Việt Nam, xe sử dụng động cơ hybrid vẫn còn khá hiếm. Hiện nay trong phân khúc phổ thông chỉ mẫu SUV 5 chỗ Toyota Corolla Altis.
Xem chi tiết: Cấu tạo, ưu nhược điểm xe hybird
Cấu tạo động cơ đốt trong
Trong động cơ đốt trong, hệ thống quan trọng nhất là cơ cấu sinh lực gồm:
Xi lanh: Xi lanh là phần bao bọc bên ngoài chứa buồng đốt bên trong – nơi diễn ra quá trình đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu. Đây cũng chính là không gian mà các piston di chuyển lên/xuống.
Động cơ ô tô thường có 3 – 12 xi lanh, trong đó phổ biến nhất là 4, 6 và 8 xi lanh. Cách bố trí xi lanh bên trong động cơ cũng có nhiều kiểu như xếp thẳng hàng chữ I, xếp đối đỉnh chữ V, chữ W. Ngoài ra còn có kiểu xếp phẳng, nằm ngang đối xứng nhau, loại này gọi là động cơ Boxer.
Xem chi tiết: Xi lanh là gì? Ý nghĩa ký hiệu i4, V6, V12, W12 ở động cơ ô tô
Piston: Piston có dạng hình trụ, chuyển động lên/xuống bên trong xi lanh và liên kết với thanh truyền. Khi nhiên liệu được đốt cháy sẽ tạo ra áp suất cao đẩy piston chuyển động, từ đó truyền lực lên thanh truyền để làm quay trục khuỷu.
Trên piston có các vòng găng piston (xéc-măng) gắn vào rãnh dọc thân piston. Xéc-măng giúp đảm bảo buồng đốt được đóng kín, ngăn hỗn hợp nhiên liệu/không khí hay khí thải lọt xuống dưới. Đồng thời ngăn dầu bôi trơn từ các te rò rỉ vào buồng đốt.
Xupap: Xupap có dạng hình nấm, đóng vai trò như một loại van giúp kiểm soát thời gian và lưu lượng hỗn hợp khí cháy trong động cơ. Xupáp giúp đóng/mở van nạp (cửa nạp) và van xả (cửa xả) của buồng đốt. Hoạt động của xupap được điều khiển bởi trục cam.
