OHV là gì? Ưu, nhược điểm & So sánh động cơ OHV và OHC

Từ trước đến nay, động cơ trên xe ô tô trải qua nhiều thời kỳ thay đổi với đa dạng sự lựa chọn. Trong đó, động cơ OHV là một loại động cơ phổ biến với những ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên, động cơ này vẫn tồn tại nhiều nhược điểm lớn, không khai thác đủ hiệu suất của động cơ, gia tăng khối lượng và hạn chế tốc độ máy. Cùng Honda Ô tô Mỹ Đình tìm hiểu chi tiết về loại động cơ này nhé!

OHV là gì?

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 có van trên cao OHV (Overhead Valve)
Động cơ có van trên cao OHV (Overhead Valve)

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.

Những động cơ này có thể mang lại lợi ích so với cả cấu hình van bên cũ hơn và cấu hình OHC mới hơn. Những lợi ích chính mang lại cho động cơ van bên liên quan đến hiệu suất và hiệu suất, với động cơ OHV lấy hỗn hợp không khí và nhiên liệu, sau đó thải khí thải hiệu quả hơn và cũng quay nhanh hơn trong một số trường hợp. Khi so sánh với thiết kế OHC, động cơ này có xu hướng đơn giản hơn, với cơ cấu dẫn động trục cam ít phức tạp hơn. Động cơ van trên cao thường có thể có kích thước nhỏ hơn thiết kế OHC có dung tích tương tự.

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 cấu tạo đơn giản hơn so với các loại động cơ hiện đại khác
Động cơ OHV có cấu tạo đơn giản hơn so với các loại động cơ hiện đại khác

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 có thiết kế đơn giản
Động cơ OHV có thiết kế đơn giản

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 và OHC

Sự khác biệt cơ bản giữa đồng cơ OHV và động cơ OHC như sau:

OHVOHC
Động cơ nhỏ gọn vì không cần thêm không gian cho máy quay trên caoĐộng cơ có kích thước lớn hơn do cần thêm không gian trong đầu xi lanh cho trục cam
Thiết kế cũ hơnThiết kế mới hơn
Thông thường 2 van trên mỗi xi lanhNhiều van trên mỗi xi lanh
Chi phí sản xuất rẻ hơnChi phí sản xuất tương đối đắt
Bôi trơn tự nhiên do vị trí trục cam thấp hơnThiết kế đặc biệt cần thiết để bôi trơn cam trên cao
Nhiều thành phần chuyển động hơnÍt thành phần chuyển động hơn
Cần ít bảo trì hơnCần bảo trì nhiều hơn do dây đai/xích định thời có chiều dài dài hơn

Động cơ OHV chỉ có thể hoạt động ở tốc độ động cơ giới hạn, khoảng 6000 vòng/phút (điều này còn phụ thuộc vào cấu hình động cơ). Điều này là do động cơ OHV chứa nhiều bộ phận quay và do các thanh đẩy dài và mảnh, điều này làm cho các tải trọng quán tính và nhất thời bị uốn cong hoặc “uốn cong” các thanh này, khiến chúng phản ứng không hiệu quả khi đi qua vấu cam và dẫn đến “ nổi” của các van. Điều này hạn chế RPM vận hành tổng thể của động cơ, chủ yếu do trọng lượng của các bộ phận này; do đó, động cơ OHC sẽ luôn hoạt động tốt hơn động cơ OHV về tốc độ động cơ, yếu tố quan trọng để tối đa hóa mã lực.

Đối với động cơ OHC, vị trí đặt cam trên cao cho phép có nhiều van hơn trên mỗi xi-lanh. Trong động cơ OHV, cần đẩy và cần gạt cản trở nên chỉ có thể đặt hầu hết hai van trên mỗi xi-lanh. Với đường kính nhỏ hơn và số lượng van nhiều hơn, diện tích hiệu dụng sẽ tăng lên trong động cơ OHC có xu hướng tạo ra nhiều luồng không khí hơn và tạo ra mô-men xoắn và mã lực cao cấp tốt hơn. Mặc dù đây trông giống như một tình huống cổ tích; không phải vậy. Đường kính nhỏ hơn có nghĩa là dòng chảy tầng xung quanh các van này nhiều hơn trong khi luồng không khí xung quanh các van lớn hơn đối với động cơ OHV lại hỗn loạn. Luồng không khí hỗn loạn tạo ra sự pha trộn hoàn chỉnh hơn giữa hỗn hợp không khí-nhiên liệu trước khi đốt và do đó, động cơ OHV mang lại mức tăng mô-men xoắn ở mức thấp một cách tự nhiên trong khi chúng bị ảnh hưởng ở đầu trên.

Động cơ OHV chỉ có thể hoạt động ở tốc độ động cơ giới hạn
Động cơ OHV chỉ có thể hoạt động ở tốc độ động cơ giới hạn

Do có ít bộ phận chuyển động hơn và trọng lượng của bộ truyền động van ít hơn nên công suất truyền tới trục khuỷu trong động cơ OHC nhiều hơn so với động cơ OHV.

Động cơ OHV có trọng tâm thấp hơn do vị trí của chúng và do đó mang lại khả năng bám đường, xử lý và an toàn tốt hơn so với động cơ OHC.

Như vậy, Honda Ô tô Mỹ Đình đã cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về động cơ OHV. Hy vọng những chia sẻ hữu ích này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về loại động cơ này. 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!


Đánh giá post

CÁC BÀI VIẾT MỚI NHẤT

LIÊN HỆ VỚI HONDA Ô TÔ MỸ ĐÌNH