Động cơ OHV ô tô: Cổ điển, bền bỉ nhưng có lỗi thời?

Động cơ OHV (OverHead Valve) từng là một trong những công nghệ động cơ phổ biến nhất trên thế giới, đặc biệt là trong những năm 1930-1970. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, động cơ OHV dần được thay thế bởi các loại động cơ tiên tiến hơn như OHC và DOHC. Vậy điều gì đã khiến động cơ OHV mất dần vị thế? Cùng cố vấn Bùi Hải Nam của Honda Ô tô Mỹ Đình tìm hiểu chi tiết về loại động cơ này nhé!

OHV là gì?

Động cơ OHV (OverHead Valve) là loại động cơ đốt trong có trục cam đặt trong thân máy (block) và các xupap nằm phía trên trục cam, trong nắp máy (cylinder head).

Động cơ có van trên cao (OHV) thường có thể được xác định bằng vị trí của trục cam và các van: trục cam nằm trong khối và các van nằm phía trên khối, bên trong đầu xi lanh. Cần đẩy thường chạy từ trục cam vào đầu và được di chuyển lên xuống nhờ các vấu lệch tâm của cam. Khi cần đẩy di chuyển, chúng có thể kích hoạt các cánh tay đòn để đẩy các van mở ra. Động cơ van trên đầu tiên mang lại một số lợi ích so với động cơ van bên trước đây về mặt hiệu quả, trong khi các thiết kế cam trên cao (OHC) sau này thường có thể hoạt động ở tốc độ vòng quay mỗi phút (RPM) cao hơn.

Động cơ OHV thường được sử dụng trên các dòng xe sau:

• Xe tải và xe bán tải: Do có cấu tạo đơn giản, độ bền cao và mô-men xoắn lớn ở vòng tua thấp, phù hợp với nhu cầu vận chuyển hàng hóa và kéo tải nặng.
• Xe SUV và xe địa hình: Động cơ OHV có khả năng hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt, phù hợp với các dòng xe thường xuyên di chuyển trên các địa hình khó khăn.
• Xe cơ bắp Mỹ: Động cơ OHV V8 là biểu tượng của dòng xe cơ bắp Mỹ, mang lại công suất lớn và âm thanh đặc trưng.

Lịch sử hình thành của động cơ OHV

Động cơ đốt trong thời kỳ đầu sử dụng nhiều thiết kế khác nhau, chẳng hạn như van tay áo hoặc van bên. Những thiết kế này đặt bộ truyền động van bên trong khối xi lanh cùng với các piston. Động cơ van trên không đầu tiên được thiết kế vào khoảng năm 1902 và mang lại những lợi ích như hiệu suất cao nhất và hiệu suất cao hơn. Năm 1928, bằng sáng chế đầu tiên của Hoa Kỳ được cấp cho thiết kế động cơ OHV, bao gồm các kế hoạch chuyển đổi động cơ van bên cũ sang thông số kỹ thuật mới hơn. Vì các cấu hình hệ thống van OHV sau này sử dụng van trên cao về mặt kỹ thuật, gần như tất cả các ô tô hiện đại có động cơ đốt trong đều sử dụng một số kiểu thiết kế OHV.

Động cơ OHV trở nên phổ biến trong những năm 1930-1970, đặc biệt là ở Mỹ. Các hãng xe lớn như Chevrolet, Ford, Chrysler và nhiều hãng xe khác đều sử dụng động cơ OHV trên các dòng xe của mình. Ban đầu, động cơ OHV sử dụng con đội (tappet) để truyền động xupap. Sau đó, công nghệ đũa đẩy (pushrod) và cò mổ (rocker arm) được phát triển, giúp giảm ma sát và cải thiện hiệu suất động cơ. Trong những năm 1950, động cơ OHV V8 trở nên phổ biến trên các dòng xe cơ bắp Mỹ, mang lại công suất lớn và mô-men xoắn cao.

Ngày nay, trên các dòng xe ô tô hiện đại, động cơ OHV không còn xuất hiện phổ biến bởi vì:

• Động cơ OHV có hiệu suất thấp hơn và tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn so với động cơ OHC và DOHC.
• Động cơ OHV có kích thước lớn hơn và nặng hơn, không phù hợp với xu hướng thiết kế xe nhỏ gọn và nhẹ nhàng hiện nay.
• Công nghệ động cơ OHC và DOHC đã phát triển vượt bậc, mang lại hiệu suất cao hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn và ít ô nhiễm hơn.

Cấu tạo của động cơ OHV

Động cơ OHV có cấu tạo đơn giản hơn so với một số loại động cơ khác như động cơ OHC hay DOHC. Sau đây là các bộ phận cơ bản của động cơ OHV:

• Đầu xi lanh: Đầu xi lanh chứa van và các bộ phận liên quan như bu lông và con ốc cố định van. Trong động cơ OHV, van được đặt ở phía trên đầu xi lanh.
• Trục cam: Trục cam trong động cơ OHV thường nằm ở đầu xi lanh. Trục cam điều khiển hoạt động của van bằng cách mở và đóng chúng tại các thời điểm cụ thể trong chu kỳ động cơ.
• Van: Van được đặt ở phía trên đầu xi lanh và có thể là van hút (intake valve) và van xả (exhaust valve). Chúng mở và đóng để kiểm soát lưu lượng nhiên liệu và khí.
• Piston: Piston tạo chuyển động lên – xuống trong xi lanh khi nén khí và nhiên liệu, đồng thời truyền động qua trục khuỷu để chuyển động quay trục khuỷu và trục cam.
• Trục khuỷu: Trục khuỷu chuyển động lên – xuống của piston thành chuyển động quay, cung cấp công suất động cơ cho hệ thống truyền động.
• Hệ thống làm mát và dầu động cơ: Động cơ OHV có thể được trang bị hệ thống làm mát và dầu để làm mát và bảo vệ các bộ phận quan trọng như piston và trục khuỷu.
• Buồng đốt: Buồng đốt là không gian trong xi lanh nơi khí và nhiên liệu hỗn hợp và bị nén trước khi bị châm chích để đốt cháy và tạo ra công suất.
• Ông xả và hút khí: Hệ thống ống xả và ống hút khí dẫn khí và khí thải tới và từ buồng đốt và đầu xi lanh.

Động cơ OHV có thiết kế đơn giản với trục cam nằm ở đầu xi lanh, và van được điều khiển trục tiếp bởi trục cam. Mặc dù có cấu trúc đơn giản, nhưng chúng vẫn có thể cung cấp công suất đáng kể và là lựa chọn phổ biến cho một số ứng dụng ô tô và động cơ công nghiệp.

Nguyên lý hoạt động của động cơ OHV

Nguyên lý hoạt động của OHV trên xe ô tô dựa trên cơ sở của chu kỳ 4 thì, bao gồm 4 bước chính: hút, nén, đốt và xả. Cụ thể như sau:

Hút

Van hút mở, cho phép hỗn hợp khí và nhiên liệu từ ốn hút khí được hút vào buồng đốt khi piston di chuyển xuống. Trục khuỷu và trục cam được thiết lập để mở và đóng van hút theo đúng thời điểm.

Nén

Khi piston bắt đầu di chuyển lên, cả van hút và van xả đóng lại. Không khí và nhiên liệu bị nén trong buồng đốt và tăng áp suất và nhiệt độ.

Đốt

Khi piston ở gần đỉnh hành trình nén, ngọn lửa từ hệ thống đánh lửa châm chích hỗn hợp khí/nhiên liệu. Hỗn hợp cháy nhanh chóng mở van đốt và tạo ra áp suất cao, đẩy piston xuống dưới.

Xả

Van đốt mở và khi piston điều hòa lên, khí thải từ quá trình đốt cháy được đẩy ra khỏi buồng đốt và chuyển vào ống xả để thoát ra ngoài. Van xả đóng lại sau khi khí thải được xả hết.

Quá trình trên được lặp lại liên tục để tạo ra sự chuyển động liên tục của piston và tạo ra công suất động cơ.

Ưu, nhược điểm của động cơ OHV

Ưu điểm

Động cơ OHV (Overhead Valve) có một số ưu điểm, đặc biệt là trong ngữ cảnh của động cơ đốt trong truyền thống. Dưới đây là một số ưu điểm của động cơ OHV:

• Thiết kế đơn giản: Động cơ OHV có cấu trúc đơn giản hơn so với một số loại động cơ khác. Điều này giúp giảm chi phí sản xuất và bảo trì.
• Bảo dưỡng dễ dàng hơn: Thiết kế đơn giản của động cơ OHV làm cho việc bảo dưỡng trở nên dễ dàng hơn. Các bộ phận thường có thể được tiếp cận một cách thuận lợi, làm giảm chi phí bảo trì.
• Kích thước gọn: Động cơ OHV thường có kích thước gọn hơn so với một số loại động cơ khác có công suất tương đương. Điều này giúp tối ưu hóa không gian trong khoang động cơ.
• Tính hiệu quả nhiên liệu: Do thiết kế đơn giản và cấu trúc ít van phức tạp hơn, động cơ OHV thường có hiệu quả nhiên liệu tốt, đặc biệt ở các dải vòng tua thấp và trung bình.
• Sức mạnh ở dải tua thấp: Động cơ OHV thường cung cấp sức mạnh ổn định ở các dải vòng tua thấp, làm cho chúng phù hợp cho việc lái xe hàng ngày và đường thành phố.
• Tản nhiệt hiệu quả: Thiết kế đơn giản giúp động cơ OHV tản nhiệt hiệu quả hơn, đặc biệt là ở các điều kiện hoạt động cần sự làm mát tốt. 
• Chi phí sản xuất thấp: Vì tính đơn giản và ít bộ phận phức tạp, việc sản xuất động cơ OHV thường ít tốn kém hơn so với một số loại động cơ phức tạp hơn.

Nhược điểm

Mặc dù động cơ OHV có nhiều ưu điểm, nhưng cũng tồn tại một số nhược điểm cần xem xét như sau:

• Hạn chế về hiệu suất: So với một số loại động cơ khác như động cơ DOHC (Double Overhead Camshaft), động cơ OHV thường có hạn chế về hiệu suất, đặc biệt là ở các dải vòng tua cao.
• Giới hạn trong việc điều chỉnh van: Thiết bị đơn giản của động cơ OHV có thể giới hạn khả năng điều chỉnh đối với cam và camshaft, ảnh hưởng đến sự linh hoạt trong việc kiểm soát van.
• Tính năng hạn chế: Do cấu trúc đơn giản, động cơ OHV có thể có tính năng hạn chế hơn các động cơ phức tạp hơn. Điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng thích ứng và hiệu suất trong một số điều kiện đặc biệt.
• Khả năng gặp vấn đề nâng cao: Trong một số trường hợp, động cơ OHV có thể gặp vấn đề khi làm việc ở dải vòng tua cao, như hiện tượng hậu hiệu (valve float), khi van không đóng đúng do tốc độ quay cao.
• Khả năng tiêu thụ nhiên liệu không hiệu quả ở dải vòng tua cao: Trong khi có hiệu quả tốt ở các dải vòng tua thấp và trung bình, động cơ OHV có thể trở nên không hiệu quả ở dải vòng tua cao, điều này ảnh hưởng đến tiêu thụ nhiên liệu.

So sánh động cơ OHV với OHC và DOHC

Động cơ OHV có những điểm khác biệt so với loại động cơ OHC và DOHC như sau:

Một số hư hỏng động cơ OHV thường gặp và cách khắc phục

Tiếng ồn lớn

Nguyên nhân:

• Khe hở xupap không đúng tiêu chuẩn: Xupap quá chặt hoặc quá lỏng sẽ gây ra tiếng ồn.
• Con đội thủy lực bị hỏng: Con đội thủy lực giúp điều chỉnh khe hở xupap tự động. Nếu con đội bị hỏng, khe hở xupap sẽ không được điều chỉnh chính xác, gây ra tiếng ồn.
• Thanh truyền đẩy hoặc cò mổ bị mòn: Sự mòn của các bộ phận này cũng có thể gây ra tiếng ồn.

Cách khắc phục:

• Kiểm tra và điều chỉnh khe hở xupap theo đúng tiêu chuẩn của nhà sản xuất.
• Thay thế con đội thủy lực nếu bị hỏng.
• Kiểm tra và thay thế thanh truyền đẩy hoặc cò mổ nếu bị mòn.

Tiêu hao nhiên liệu cao

Nguyên nhân:

• Khe hở xupap không đúng tiêu chuẩn: Xupap không đóng kín sẽ làm giảm hiệu suất động cơ và tăng tiêu hao nhiên liệu.
• Lọc gió bị bẩn: Lọc gió bẩn làm giảm lượng không khí vào động cơ, gây ra hiện tượng thiếu không khí và tăng tiêu hao nhiên liệu.
• Bugi bị mòn hoặc hỏng: Bugi không đánh lửa tốt sẽ làm giảm hiệu suất động cơ và tăng tiêu hao nhiên liệu.
• Cảm biến oxy bị hỏng: Cảm biến oxy giúp điều chỉnh tỷ lệ hòa khí. Nếu cảm biến bị hỏng, tỷ lệ hòa khí sẽ không chính xác, gây ra hiện tượng tiêu hao nhiên liệu cao.

Cách khắc phục:

• Kiểm tra và điều chỉnh khe hở xupap.
• Thay thế lọc gió định kỳ.
• Kiểm tra và thay thế bugi nếu cần thiết.
• Kiểm tra và thay thế cảm biến oxy nếu bị hỏng.

Khó khởi động

Nguyên nhân:

• Ắc quy yếu hoặc hỏng.
• Bugi bị mòn hoặc hỏng.
• Hệ thống nhiên liệu bị tắc nghẽn.
• Bơm xăng yếu hoặc hỏng.

Cách khắc phục:

• Kiểm tra và sạc hoặc thay thế ắc quy nếu cần thiết.
• Kiểm tra và thay thế bugi.
• Kiểm tra và vệ sinh hệ thống nhiên liệu.
• Kiểm tra và thay thế bơm xăng nếu cần thiết.

Các vấn đề khác

• Hư hỏng trục cam, xupap, thanh đẩy, cò mổ: Các bộ phận này có thể bị mòn hoặc hỏng do ma sát và nhiệt độ cao. Cần kiểm tra và thay thế nếu cần thiết.
• Rò rỉ dầu: Rò rỉ dầu có thể xảy ra ở các vị trí như gioăng nắp máy, gioăng các-te dầu, phớt dầu trục cam… Cần kiểm tra và khắc phục vị trí rò rỉ.
• Mất công suất: Mất công suất có thể do nhiều nguyên nhân như khe hở xupap không đúng, lọc gió bẩn, bugi hỏng, hệ thống nhiên liệu bị tắc nghẽn… Cần kiểm tra và khắc phục từng nguyên nhân.

Lưu ý: Nếu bạn không có kinh nghiệm về sửa chữa ô tô, hãy mang xe đến gara uy tín để được kiểm tra và khắc phục sự cố. Việc tự ý sửa chữa có thể gây ra những hư hỏng nghiêm trọng hơn.

Cách bảo dưỡng động cơ OHV

Bảo dưỡng động cơ OHV đúng cách sẽ giúp kéo dài tuổi thọ, đảm bảo hiệu suất hoạt động và tiết kiệm nhiên liệu. Dưới đây là các bước bảo dưỡng định kỳ và một số lưu ý quan trọng:

Các bước bảo dưỡng định kỳ

Thay dầu nhớt và lọc dầu

• Thời gian thay: Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thường là sau mỗi 5.000 – 10.000 km hoặc 6 tháng, tùy theo điều kiện vận hành.
• Tác dụng: Giúp bôi trơn và làm mát động cơ, giảm ma sát và mài mòn, loại bỏ cặn bẩn và tạp chất.

Thay bugi

• Thời gian thay: Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thường là sau mỗi 20.000 – 40.000 km.
• Tác dụng: Đảm bảo quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra hiệu quả, giúp động cơ hoạt động ổn định và tiết kiệm nhiên liệu.

Kiểm tra và điều chỉnh khe hở xupap

• Thời gian kiểm tra: Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thường là sau mỗi 20.000 – 40.000 km.
• Tác dụng: Đảm bảo xupap đóng kín và mở đúng thời điểm, giúp động cơ hoạt động hiệu quả và giảm thiểu tiếng ồn.

Kiểm tra dây curoa cam

• Thời gian kiểm tra: Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thường là sau mỗi 60.000 – 80.000 km.
• Tác dụng: Đảm bảo trục cam và trục khuỷu hoạt động đồng bộ, tránh tình trạng gãy dây curoa cam gây hư hỏng nghiêm trọng cho động cơ.

Vệ sinh hệ thống làm mát

• Thời gian vệ sinh: Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thường là sau mỗi 2 năm hoặc 40.000 km.
• Tác dụng: Đảm bảo hệ thống làm mát hoạt động hiệu quả, giúp động cơ không bị quá nhiệt.

Các lưu ý khi bảo dưỡng

• Sử dụng đúng loại dầu nhớt và phụ tùng thay thế: Sử dụng dầu nhớt và phụ tùng không đúng tiêu chuẩn có thể gây hại cho động cơ và làm giảm tuổi thọ.
• Mang xe đến gara uy tín để được bảo dưỡng bởi kỹ thuật viên có kinh nghiệm: Kỹ thuật viên có kinh nghiệm sẽ giúp bạn kiểm tra và bảo dưỡng động cơ một cách chính xác và an toàn.

Động cơ OHV, với thiết kế trục cam đặt trong thân máy, đã có một lịch sử lâu dài và đóng góp quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Trong bối cảnh hiện nay, động cơ OHV không còn là lựa chọn tối ưu cho các dòng xe du lịch phổ thông. Tuy nhiên, với những ưu điểm về độ bền và mô-men xoắn, động cơ OHV vẫn được sử dụng trên một số dòng xe tải, xe bán tải và xe chuyên dụng, nơi mà những yếu tố này được ưu tiên hơn hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Việc lựa chọn động cơ phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng và ngân sách của mỗi người. Hãy cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố trên để đưa ra quyết định tốt nhất cho mình. Nếu có bất cứ thắc mắc nào, liên hệ ngay với Honda Ô tô Mỹ Đình 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: 0375 83 79 79

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.