Động Cơ Ô Tô Là Gì ? Có Mấy Loại ?

Trong tất cả bộ phận trên xe ô tô, động cơ ô tô được đánh giá là phần quan trọng nhất vì nó ảnh hưởng công suất vận hành nói chung của nó.

Cũng giống như các cỗ máy khác, động cơ ô tô được ví như linh hồn của một chiếc ô tô vì nó là nhân tố quyết định xe có hoạt động tốt hay không. Với những ai có ý định sở hữu con “xế hộp” cho riêng mình cũng cần phải hiểu rõ khái niệm này.

Vậy rốt cục động cơ ô tô là gì, cấu tạo của nó ra sao, có những loại động cơ ô tô nào,… Tất cả sẽ được Oto101 giải đáp qua bài viết dưới đây!

Động cơ ô tô là gì?

Nói một cách trực quan và dễ hiểu thì động cơ ô tô là một hệ thống linh kiện nằm dưới nắp capo của mỗi chiếc xe và làm nhiệm vụ kết hợp với nhau để chuyển hóa xăng – dầu thành năng lượng cho ô tô vận hành. Động cơ đốt trong (động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ xoay,…) là loại ưu tiên dùng cho ô tô, xe máy hơn loại động cơ đốt ngoài.

Tính đến năm 2013, có rất nhiều hệ thống động cơ được cung cấp hoặc có thể có sẵn cho ô tô và các phương tiện khác. Các tùy chọn bao gồm động cơ đốt trong chạy bằng xăng, dầu diesel, propan hoặc khí tự nhiên; xe hybrid, xe hybrid plug-in, xe chạy pin nhiên liệu chạy bằng hydro và tất cả các loại xe điện. Các phương tiện chạy bằng nhiên liệu dường như có lợi thế hơn do phạm vi hoạt động hạn chế và chi phí pin cao.

Một số phương án yêu cầu xây dựng mạng lưới các trạm nạp nhiên liệu. Không có lợi thế hấp dẫn nào đối với bất kỳ tùy chọn cụ thể nào, các nhà sản xuất ô tô đã theo đuổi các chặng đường phát triển song song bằng cách sử dụng nhiều tùy chọn. Giảm trọng lượng của xe là một trong những chiến lược đang được sử dụng.

Việc sử dụng công nghệ cao (chẳng hạn như bộ điều khiển động cơ điện tử) trong các thiết kế tiên tiến do đầu tư đáng kể vào nghiên cứu phát triển của các nước châu Âu và Nhật Bản dường như mang lại lợi thế cho họ so với các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp phụ tùng của Trung Quốc, tính đến năm 2013, ngân sách phát triển và thiếu năng lực sản xuất các bộ phận cho các thiết kế động cơ và tàu điện công nghệ cao.

Trong những năm đầu, động cơ hơi nước và động cơ điện đã được thử nghiệm, nhưng thành công hạn chế. Trong thế kỷ 20, động cơ đốt trong (ic) trở nên thống trị. Trong năm 2015, động cơ đốt trong vẫn được sử dụng rộng rãi nhất nhưng có vẻ như sẽ có sự hồi sinh về điện do lo ngại ngày càng tăng về lượng khí thải động cơ ic.

Tính đến năm 2017, phần lớn ô tô ở Hoa Kỳ là chạy bằng xăng. Đầu những năm 1900, động cơ đốt trong phải đối mặt với sự cạnh tranh của động cơ hơi nước và động cơ điện.

Động cơ đốt trong thời đó chạy bằng xăng. Động cơ đốt trong hoạt động với khái niệm là một piston được đẩy bởi áp suất của một vụ nổ nhất định. [3] Vụ nổ này đốt cháy hydrocacbon bên trong đầu xi lanh của một động cơ. Trong số tất cả những chiếc xe được sản xuất trong thời gian đó, chỉ có khoảng một phần tư thực sự được coi là động cơ đốt trong.

Trong vòng vài năm tiếp theo, động cơ đốt trong trở thành động cơ ô tô phổ biến nhất. Vào khoảng thế kỷ 19, Rudolf Diesel đã phát minh ra một dạng năng lượng đốt trong mới, sử dụng khái niệm bơm nhiên liệu lỏng vào không khí chỉ được làm nóng bằng cách nén. Đây là tiền thân của động cơ diesel hiện đại được sử dụng trong ô tô, nhưng cụ thể hơn là các loại xe hạng nặng như xe bán tải.

Cấu tạo của động cơ ô tô bao gồm những gì?

Bên trong của động cơ ô tô gồm có nhiều linh kiện khá phức tạp kết hợp với nhau nên ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến một số bộ phận quan trọng cơ bản. Cụ thể như sau:

• Xilanh: đây là bộ phận đóng vai trò số 1 của một động cơ ô tô – nơi các piston xi lanh di chuyển để xe có thể vận hành. Thông thường trong một động cơ như thế sẽ có 4 – 8 xi lanh được bố trí theo chiều ngang, chiều dọc, chữ I, chữ V,… tùy theo ngôn ngữ thiết kế riêng của mẫu xe, hãng xe.
• Bugi: làm nhiệm vụ tạo ra tia lửa ở cuối kỳ nén để thực hiện quá trình đốt bên trong. Để có thể vận hành tốt, bugi xe buộc phải được trang bị tốt.
• Xupap: làm nhiệm vụ điều khiển van xả và hút đóng mở theo kỳ cộng với thực hiện thoát khí nén ra ngoài. Điều này có thể hiểu là khi xe vận hành trong kỳ nén và đốt, các van của xupap sẽ đóng kín lại và 2 kỳ sau thì sẽ mở ra để xả khí.
• Trục cam: là một bộ phận hỗ trợ xupap hoạt động đóng mở xả khí.
• Trục khuỷu: đóng vai trò “bắt cầu” để chuyển động tịnh tiến của piston chuyển đổi thành chuyển động quay như trục vít và bánh vít để toàn bộ động cơ vận hành “ăn rơ” với nhau.

Ngoài ra, còn có một số bộ phận khác như hệ thống nạp nhiên liệu, hệ thống phân phối khí, bộ chia điện, hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn,…

Bên trong của động cơ ô tô gồm có nhiều linh kiện khá phức tạp kết hợp với nhau

Vị trí bố trí

Bố trí động cơ ô tô phổ biến

Như đã đề cập trước đó, động cơ ô tô cũng được phân loại dựa trên cách bố trí xi lanh. Các nhà sản xuất ô tô khác nhau sử dụng các cách bố trí khác nhau để đặt động cơ dưới nắp ca-pô hoặc để thu được nhiều năng lượng hơn. Dưới đây là một số cách bố trí động cơ ô tô phổ biến được sử dụng bởi các nhà sản xuất ô tô.

1. Thẳng

• Trong kiểu bố trí thẳng, các xi lanh được bố trí trên một đường thẳng song song với xe (từ trước ra sau).
• Bố trí động cơ thẳng cho phép nhiều xi-lanh hơn. Càng nhiều xi lanh, động cơ càng dịch chuyển. Do đó, sản lượng điện nhiều hơn.
• Cách bố trí động cơ thẳng chủ yếu được sử dụng trên những chiếc xe sedan mạnh mẽ từ ổn định của BMW, Mercedes-Benz, v.v.

2. Nội tuyến

• Các xi lanh được bố trí cạnh nhau trên khoang động cơ (vuông góc với ô tô).
• Bố cục nội tuyến cho phép sắp xếp nhỏ gọn các thành phần động cơ. Do đó động cơ nội tuyến có kích thước nhỏ gọn.
• Động cơ nội tuyến chủ yếu được sử dụng trong xe hatchback và xe nhỏ.

3.Dạng chữ V

• Cái tên ‘V’ dùng để chỉ hình dạng sắp xếp của các hình trụ khi nhìn từ phía trước.
• Trong cách bố trí này, các xi lanh được gắn ở một góc 60 độ ở hai bên. Vì vậy, các hàng xi lanh hướng ra bên ngoài để tạo thành hình chữ V.
• Các pít-tông của tất cả các xi-lanh được nối với nhau bằng một trục khuỷu duy nhất ở chân đế.
• Dạng bố trí V có thể chứa rất nhiều xi lanh. Do đó, nó chủ yếu được thấy trên những siêu xe cao cấp.

4. Phẳng

• Trong cách bố trí động cơ này, các xi lanh được sắp xếp theo chiều ngang. Hai hàng xi lanh hướng ra ngoài.
• Động cơ phẳng là không phổ biến. Chúng được biết là có trọng tâm thấp do sự sắp xếp của các xi lanh.
• Do đó, động cơ phẳng hỗ trợ động lực lái và khả năng xử lý ấn tượng.

Porsche là một trong những nhà sản xuất động cơ xi-lanh phẳng lớn nhất. Chiếc xe thể thao Porsche 911 mang tính biểu tượng sử dụng động cơ sáu xi-lanh phẳng (6 xi-lanh).

Cách hoạt động ra sao?

Động cơ ô tô hoạt động như thế nào? Khi bạn bật khóa điện, động cơ sẽ hoạt động. Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào một động cơ hoạt động? Động cơ hiện đại tạo ra năng lượng thông qua quá trình đốt trong hoặc các vụ nổ có kiểm soát.

Nó đạt được bằng cách đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí bên trong xi lanh của động cơ. Quá trình này được gọi là chu kỳ đốt cháy và quá trình này lặp lại hàng nghìn lần mỗi phút để đẩy xe.

Một chu kỳ đốt cháy có bốn hành trình (bước). Do đó, động cơ hiện đại còn được gọi là động cơ bốn thì. Bốn thì bao gồm nạp, nén, đốt và xả. Dưới đây là lời giải chi tiết của từng bước.

• Cửa hút: Trong hành trình này, pít-tông di chuyển xuống, van nạp mở ra và giải phóng hỗn hợp không khí-nhiên liệu bên trong buồng đốt. Van mở và đóng với sự trợ giúp của trục cam. Pít-tông di chuyển lên/xuống với sự trợ giúp của trục khuỷu.
• Nén: Đúng như tên gọi, pít-tông di chuyển lên và nén hỗn hợp không khí-nhiên liệu bên trong buồng đốt trong hành trình này.
• Đốt cháy (Công suất): Bugi tạo ra tia lửa trong quá trình này và đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí nóng được nén. Nó gây ra một vụ nổ nhỏ và năng lượng do nó tạo ra sẽ đẩy pít-tông đi xuống. Cửa hàng này cung cấp năng lượng để đẩy các phương tiện. Do đó, nó còn được gọi là đột quỵ sức mạnh.
• Xả: Ngay khi pít-tông di chuyển xuống, van xả sẽ mở ra. Và khi pít-tông di chuyển lên sẽ đẩy các khí do vụ nổ tạo ra ra ngoài qua van xả. Chu kỳ lặp đi lặp lại hàng nghìn lần mỗi phút để cung cấp năng lượng cho xe.

Các loại động cơ ô tô

Dưới đây là 3 loại động cơ ô tô được sử dụng phổ biến nhất hiện nay mà mọi người có thể tham khảo qua.

Động cơ xăng

Động cơ xăng là một trong những loại động cơ quen thuộc được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Nguyên lý hoạt động của nó được miêu tả như sau: hỗn hợp xăng + không khí khi đưa vào động cơ xe sẽ được nén ở một mức áp suất phù hợp và sau đó bugi sẽ thực hiện đốt cháy chúng vào kỳ cuối cùng.

Lượng nhiệt lớn được sinh ra sau quá trình này sẽ đẩy piston đang ở điểm chết trên xuống vị trí điểm chết dưới, lúc đó trục khuỷu sẽ quay và truyền chuyển động tới vị trí của hộp số, cuối cùng là đến các bánh xe. Bugi là một trong những thiết bị mang tính “nhận diện” của động cơ xăng, không thể thiếu trong loại này.

Động cơ xăng nhanh chóng trở thành sự lựa chọn của các nhà sản xuất cũng như người tiêu dùng. Mặc dù khởi đầu khó khăn, động cơ ồn và bẩn, chuyển số khó khăn, các công nghệ mới như dây chuyền sản xuất và sự tiến bộ của động cơ đã cho phép sản xuất tiêu chuẩn ô tô chạy bằng xăng.

Đây là sự khởi đầu, từ việc phát minh ra ô tô chạy bằng khí đốt vào năm 1876, đến khi bắt đầu sản xuất hàng loạt vào những năm 1890. Henry Ford’s Model T đã làm giảm giá xe ô tô xuống mức giá phải chăng hơn.

Đồng thời, Charles Kettering đã phát minh ra bộ khởi động điện, cho phép chiếc xe hoạt động hiệu quả hơn bộ khởi động cơ khí. Sự phong phú của nhiên liệu ô tô chạy bằng khí đốt trở thành loại xe có khả năng vận hành cao và giá cả phải chăng. Nhu cầu xăng dầu tăng từ 3 tỷ thùng năm 1919 lên khoảng 15 tỷ thùng năm 1929.

Động cơ đốt trong là động cơ được cung cấp năng lượng bởi sự giãn nở của khí được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu khí hydrocacbon. Để hiểu rõ hơn, quá trình đốt trong sử dụng nhiệt của quá trình cháy được tạo ra bởi nhiên liệu hydrocacbon được bơm vào để tạo ra chuyển động cơ học.

Vào đầu những năm 1900, cồn gỗ là nhiên liệu phổ biến cho ô tô của Pháp và Đức, nhưng khi các chính phủ áp thuế lớn đối với việc sản xuất, giá rượu gỗ đã tăng cao hơn giá xăng.

Do đó, động cơ xăng trở nên phổ biến vì động cơ đốt trong thường được gọi là động cơ xăng. Mặc dù động cơ xăng đã trở nên phổ biến nhưng chúng không được ưa chuộng đặc biệt do nguy cơ rò rỉ nhiên liệu có thể gây nổ.

Do đó, kết quả là nhiều nhà phát minh đã cố gắng tạo ra động cơ đốt dầu hỏa. Đây không phải là một liên doanh thành công khi áp dụng nó cho việc sử dụng ô tô. Có nhiều loại nhiên liệu khác nhau cho động cơ đốt trong. Chúng bao gồm dầu diesel, xăng và ethanol.

Bugi là một trong những thiết bị mang tính “nhận diện” của động cơ xăng

Động cơ ô tô Diesel

Những chiếc xe sở hữu động cơ dầu diesel sẽ được hoạt động theo hình thức: phun dầu diesel vào buồng cháy của xe vào kỳ cuối thay vì sử dụng bugi để tạo ra tia lửa điện đốt cháy như ở động cơ xăng. Vào lúc thời tiết trở lạnh, nhiệt độ bên ngoài không khí xuống thấp sẽ không thể tạo đủ áp suất cho sự tự cháy của quá trình phun diesel vào buồng cháy như đã nêu ở trên.

Trong trường hợp này, sự có mặt của một loại thiết bị bổ trợ như bugi sưởi là vô cùng cần thiết, nó sẽ làm nhiệm vụ sưởi ấm buồng cháy trước khi dầu diesel được đưa vào.

Động cơ diesel có thể sử dụng bugi sưởi để hỗ trợ trong điều kiện thời tiết không cho phép

Động cơ điện

Khác với hai loại động cơ kể trên, động cơ điện là loại động cơ chạy bằng năng lượng điện nên quá trình chuyển hóa diễn ra khá đơn giản. Bên cạnh đó, nó còn được đánh giá cao bởi không có lượng khí thải quá nhiều ra bên ngoài, hạn chế được ô nhiễm tiếng ồn.

Đồng thời, nó là một trong những thiết kế mới mà thương hiệu xe ô tô Việt Nam Vinfast đang hướng đến phổ quát rộng rãi hơn ở thị trường trong nước cũng như quốc tế. Điều trở ngại duy nhất của nó là hạn chế điểm sạc pin cũng đã được Vinfast giải quyết bằng cách xây dựng hệ thống 2000 trạm sạc pin an toàn trên 63 tỉnh thành trên cả nước. Trên đây là bài viết về động cơ xe ô tô cho bạn trong mục kiến thức xe. Rất mong nhiều ý kiến đóng góp của bạn. Xin chân thành cảm ơn.