Động cơ xăng ô tô: Cấu tạo, Nguyên lý hoạt động & Ưu nhược điểm

Động cơ xăng là dòng động cơ được đánh giá là có công suất lớn, sở hữu khả năng vận hành mạnh mẽ. Đây là loại động cơ phổ biến được dùng hầu hết trên thị trường hiện nay từ các dòng xe ô tô phổ thông cho đến cao cấp. Cùng Honda Mỹ Đình tìm hiểu chi tiết nhé!

Động cơ xăng ô tô là gì?

Động cơ xăng là động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng. Loại động cơ này có khả năng biến đổi nhiệt năng của xăng thành cơ năng hoặc mô men xoắn, tác động đến các bánh xe giúp ô tô chuyển động.

Lịch sử hình thành của động cơ xăng

Động cơ xăng do Nicholas August Otto phát triển vào cuối thế kỷ 19 dựa trên động cơ ba kỳ có bổ sung khí nén. Khi vận hành với hỗn hợp nhiên liệu và khí nổ sẽ tạo ra một lực đẩy pít-tông bắn ra, sau đó quay trở lại sinh ra công năng.

Sau đó ở Đức vào năm 1886 và ở Áo vào năm 1888-1889 Gottlieb Daimler và Carl Benz, Siegfried Marcus đã độc lập chế tạo chiếc ô tô đầu tiên có động cơ xăng. Thành tựu này được coi là đánh dấu cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển động cơ xăng thành động cơ ô tô phổ biến hiện nay.

Phân loại động cơ xăng

Hiện nay trên thị trường có loại động cơ xăng khác nhau, mỗi loại được sử dụng vào những mục đích riêng. Căn cứ vào một số tiêu chí, có thể phân động cơ xăng thành các loại như sau:

Dựa vào số xi lanh của động cơ

Ở phiên bản cổ điển, động cơ xăng được trang bị 4 xi lanh. Đến nay, động cơ xăng đã được trang bị nhiều xi lanh hơn, có thể là 6, 8 hoặc 18 xi lanh. Nhờ đó mà công suất động cơ tăng lên đáng kể, cùng với đó là lượng tiêu thụ nhiên liệu cao hơn. Một số máy móc nhỏ có thể được trang bị động cơ xăng 2 xi lanh.

Dựa vào kết cấu của khối xi lanh

Khối xi lanh của động cơ có thể được sắp xếp thằng hàng như ở phiên bản cổ điển. Chủ yếu chúng được lắp đặt theo phương thẳng đứng hoặc đối chiếu nghiêng. Bên cạnh đó còn có kiểu xếp theo chữ V hoặc chữ W để tiết kiệm không gian trong khoang động cơ, đặc biệt nếu đó là động cơ kích thước lớn.

Dựa vào loại hệ thống cung cấp nhiên liệu

Theo cách phân loại này, động cơ xăng được chia thành 2 loại: động cơ sử dụng bộ chế hòa khí và động cơ sử dụng bộ phun nhiên liệu.

Đối với bộ chế hòa khí, xăng từ thùng được bơm xăng hút lên chảy vào buồng phao. Ở kì nạp, piston đi xuống tạo chân không trong xi lanh, không khí được hút qua bầu lọc khí rồi đi qua bộ chế hòa khí. Tại đây chúng hút xăng trong buồng phao, hòa trộn tạo thành hòa khí ngay trên đường ống nạp rồi đi vào xi lanh.

Đối với bộ phun, xăng ở vòi phun/kim phun luôn được đảm bảo có áp suất ổn định nhờ bơm xăng và bộ điều chỉnh áp suất. Quá trình phun xăng được điều khiển bởi bộ điều khiển phun và luôn có tỷ lệ phù hợp với chế độ làm việc của động cơ, không khí được hút vào xilanh ở kì nạp nhờ sự chênh lệch áp suất. Phun xăng được chia làm 2 hình thức: Phun trực tiếp vào buồng cháy và phun xăng trên đường ống nạp.

Dựa vào loại chu kỳ động cơ

Dựa vào loại chu kỳ, có thể chia động cơ xăng thành 2 loại: Động cơ hai thì và động cơ 4 thì. Nguyên lý hoạt động của 2 loại này cơ bản là tương tự nhau nhưng vẫn có sự khác biệt nhất định.

Cấu tạo của động cơ xăng ô tô

Động cơ xăng ô tô bao gồm 7 bộ phận chính như sau: xi lanh, bugi, van, trục cam, trục khuỷu, hệ thống nạp nhiên liệu và hệ thống làm mát. Mỗi bộ phận sẽ mang một chức năng riêng biệt như sau:

• Xi lanh: là một bộ phận quan trọng của động cơ xăng – pít tông hoạt động ở đây để giúp xe chuyển động. Thông thường, ở động cơ xăng của ô tô sẽ có từ 4 đến 8 xi lanh được xếp theo chiều ngang, chiều dọc hoặc chữ I, chữ V,… tùy theo thiết kế động cơ của xe.
• Bugi: là một thiết bị có khả năng tạo ra tia lửa điện ở cuối hành trình nén để thực hiện quá trình đốt cháy bên trong động cơ. Nếu bugi không hoạt động sẽ không có nhiệt năng.
• Van (xunap): có nhiệm vụ điều khiển việc đóng mở thường xuyên của van xả, van hút và xả khí nén ra môi trường bên ngoài. Trong quá trình nén và đốt, van của xu náp sẽ đóng, và trong hai chu kỳ tiếp theo, van sẽ mở ống để xả khí thải ra ngoài.
• Trục cam: là một bộ phận của van, có chức năng đóng mở và xả khí. Vào cuối chu trình, trục cam mở và xả khí thải ở động cơ.
• Trục khuỷu: có nhiệm vụ nhận lực đẩy từ thanh truyền và truyền đến bánh đà.
• Hệ thống nạp nhiên liệu: có nhiệm vụ chính là cung cấp hỗn hợp xăng và không khí vào các xilanh. Tùy theo cấu tạo của động cơ xăng mà đưa ra kiểu hệ thống nạp thích hợp: chế hòa khí, phun xăng gián tiếp hay phun xăng trực tiếp.
• Hệ thống làm mát: bao gồm một bộ tản nhiệt (két nước làm mát) và máy bơm nước cũng như các đường ống và cảm biến nhiệt độ. Nước được đưa vào hệ thống, sau đó tuần hoàn qua động cơ và chảy ra két nước để làm mát.

Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng ô tô

Dựa trên chu kỳ đốt  có thể phân chia động cơ xăng thành động cơ xăng thành động cơ 4 thì và động cơ 2 thì. Nguyên lý hoạt động của từng loại như sau:

Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 thì

• Kỳ nạp: Piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới của xi lanh, tạo ra một khoảng trống để hỗn hợp xăng và không khí đi vào qua đường ống dẫn khí. Khi xupap nạp được mở ra thì xupap xả sẽ được đóng lại. Trong suốt quá trình, xăng sẽ bay hơi để tăng khả năng hòa xăng vào trong không khí, đây được gọi là quá trình chế hòa khí.
• Kỳ nén: Trong quá trình này, xupap nạp và xả đều sẽ được đóng lại. Lúc này piston sẽ chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên để nén hỗn hợp khí. Ở cuối kỳ nén, trước khi xilanh chạm đến điểm chết trên để thực hiện một chu trình mới thì bugi sẽ đánh lửa để đốt cháy hỗ hợp hòa khí.
• Kỳ nổ sinh công: Hỗn hợp xăng và không khí được đốt cháy và sinh ra nhiệt. Từ đó áp suất sẽ tăng lên khiến cho piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Nhờ chuyển động này tác động lên trục khuỷu để làm trục quay, truyền chuyển động tới hộp số và cuối cùng đi tới các bánh xe.
• Kỳ xả: Sau khi kỳ nổ kết thúc, khí thải được đẩy vào ống xả và thải ra môi trường. Theo đó, xupap xả sẽ mở và xupap nạp đóng lại, piston chuyển động trở lên xilanh để đẩy các khí thải ra ngoài. Ở cuối chu trình, xupap nạp và xả đều được mở ra nhằm để đẩy hết tất cả khí thải ra ngoài.

Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 2 thì

• Kỳ đầu (hành trình đi xuống): Tạo công và nén

Piston di chuyển từ điểm chế trên xuống điểm chết dưới khiến lượng khí bị nén lại, đồng thời hỗn hợp xăng và không khí được đưa vào trong buồng đốt. Bugi Bugi đốt hỗn hợp khiến nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt tăng. Qua đó tạo ra công cơ học. Ở cuối kỳ này, khi piston đi xuống, van xả khí và ống dẫn khí được mở ra để đẩy hỗn hợp hòa khí đang bị nén ra ngoài. Lúc này, trục khuỷu quay được nửa vòng tròn.

• Kỳ sau (hành trình đi lên): Nén và hút

Ở ký sau, khi piston đi lên thì van xả khí và ống dẫn khí đóng lại. Đồng thời hỗn hợp mới trong xi lanh tiếp tục bị nén và được đốt cháy trước khi piston đạt tới điểm chết trên và kết thúc một chu kỳ sinh công.

Ưu nhược điểm của động cơ xăng ô tô

Về động cơ xăng xe ô tô, có những ưu điểm và nhược điểm nhất định cụ thể như sau:

Ưu điểm

• Động cơ xăng khi hoạt động cho phép ô tô tăng tốc tốt hơn so với các dòng  động cơ còn lại.
• Khả năng vận hành êm ái và không gây ồn ào.

Nhược điểm

• Khả năng chịu tải thấp.
• Dễ gây cháy nổ nếu sử dụng không đúng cách.

Phân biệt động cơ xăng và động cơ dầu

Điểm khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ dầu như sau:

Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra nhiều công nghệ mới để cải thiện hiệu suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu của động cơ xăng. Các công nghệ này bao gồm:

Công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp

Thay vì phun nhiên liệu vào bể phun nhiên liệu như trong các động cơ truyền thống, các động cơ sử dụng công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp có thể phun nhiên liệu trực tiếp vào các xi lanh. Công nghệ này giúp tăng hiệu suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu.

Công nghệ van biến thiên

Công nghệ van biến thiên có thể điều chỉnh độ mở và đóng của van hút và van xả trong các xi lanh để tối ưu hóa hiệu suất động cơ. Công nghệ này giúp tăng hiệu suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu.

Công nghệ tăng áp

Các động cơ sử dụng công nghệ tăng áp sử dụng một hệ thống turbocharger hoặc supercharger để nén khí oxy vào động cơ. Công nghệ này giúp tăng hiệu suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu.

Công nghệ tăng hiệu suất động cơ Hybrid

Các động cơ hybrid kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện. Khi sức mạnh cần thiết cao, động cơ xăng sẽ hoạt động. Khi sức mạnh cần thiết thấp hơn, động cơ điện sẽ hoạt động. Công nghệ này giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm khí thải.

Như vậy, Honda Mỹ Đình đã cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về động cơ xăng trên xe ô tô. Đây là một loại động cơ phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trên các loại ô tô từ cổ điển đến hiện đại. Hy vọng những chia sẻ trên đã giúp ích cho bạn. Nếu có bất cứ thắc mắc nào, liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 0375 83 79 79 hoặc tới showroom tại 02 Lê Đức Thọ, Cầu Giấy, Hà Nội để được giải đáp và tư vấn chi tiết nhé!

• Đại lý Honda Mỹ Đình: https://hondaotomydinh.vn/
• Fanpage: Honda Ôtô Hà Nội – Mỹ Đình
• Youtube: Honda Ôtô Hà Nội – Mỹ Đình
• Hotline: 037 583 7979

Honda Mỹ Đình

Với những chiến lược đầu tư và kinh doanh đúng đắn, Honda Ôtô Mỹ Đình tự hào được đánh giá là một trong các nhà phân phối uy tín nhất hiện nay. Honda Ôtô Mỹ Đình luôn cam kết phục vụ quý khách hàng theo phong cách chuyên nghiệpnhằm mang đến các dịch vụ tốt nhất, vượt trên cả sự mong đợi của quý vị.