Quote from Hứa Văn Bảo on 11/10/2021, 13:39

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:

Cấu tạo của động cơ đốt trong

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 trục khuỷu thanh truyền trong động cơ ô tô

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.

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:

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

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.

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.