Động cơ ô tô: Cấu tạo, ý nghĩa thông số kỹ thuật xe ô tô

Cấu tạo động cơ ô tô có phức tạp hay không. Cách sửa chữa với các lỗi thường gặp như thế nào. Xem ngay cùng Xebiz nhé.  

Động cơ ô tô là thiết bị giúp xe chuyển hóa nguồn năng lượng xăng dầu, điện năng, nhiệt năng… thành động năng. Động cơ ô tô trực tiếp sản sinh ra công suất, mô men xoắn làm quay bánh xe và dẫn động cho các hệ thống phụ trợ (hệ thống trợ lực lái, máy phát điện,…) nên còn được coi như ‘trái tim’ của xe. 

Các động cơ ô tô được sử dụng phổ biến hiện nay

Có rất nhiều loại động cơ ô tô, trong đó các mẫu xe hơi hiện đang lưu hành phần đông sử dụng động cơ theo 3 nhóm: động cơ đốt trong, động cơ điện, động cơ Hybrid.

Đặc điểm của động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong và đốt ngoài đều thuộc nhóm động cơ nhiệt nhưng động cơ đốt trong được sử dụng nhiều hơn cho ô tô và xe máy do có hiệu suất cao, nhiên liệu tiêu thụ thấp, kích thước, trọng lượng nhỏ gọn.

Động cơ đốt trong có hai loại là động cơ Diesel (sử dụng dầu) và động cơ xăng (sử dụng xăng). Nguyên lý hoạt động của nó là đốt cháy nhiên liệu sinh nhiệt, nhiệt năng từ đó biến đổi thành cơ học dạng mô men quay. Người dùng ưa chuộng sử dụng động cơ xăng do có trải nghiệm vận hành xe êm ái, tăng tốc nhanh và mượt mà hơn.

Động cơ đốt trong là loại động cơ được nhiều nhiều nhất hiện nay, nhưng trong tương lai rất có thể nó sẽ bị thay thế dần bởi động cơ điện/ Hybrid để bảo vệ môi trường.

Đặc điểm của động cơ điện

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện là biến điện năng được tích trữ trong pin thành động năng. Pin sẽ cấp điện cho động cơ cảm ứng bao gồm stato (phần đứng im) và rotor (phần chuyển động). Stator dùng điện tạo ra từ trường, sản sinh năng lượng cơ học làm quay rotor trục và xe lăn bánh. 

Bộ phận pin này thường được lắp đặt ở sàn xe, chủ xe có thể sạc lại pin thông qua bộ sạc. Tại Việt Nam hiện nay có Vinfast VF e34 sử dụng loại động cơ này. 

Đặc điểm của động cơ Hybrid

Hybrid là loại động cơ lai điện, nó dùng đồng thời cả động cơ đốt trong và động cơ điện.  Tùy vào loại Hybrid (song song, nối tiếp, hỗn hợp) mà động cơ điện hay động cơ đốt trong sẽ có vai trò dẫn động chính. Tại Việt Nam hiện nay có mẫu SUV Toyota Corolla Altis 5 chỗ thuộc phân khúc phổ thông có sử dụng động cơ này.

Vị trí của động cơ ô tô trong mô hình xe
Vị trí của động cơ ô tô trong mô hình xe

Cấu tạo chi tiết của động cơ ô tô đốt trong

Cơ cấu sinh lực của động cơ ô tô đốt trong bao gồm 11 linh kiện chính, chi tiết mời Quý vị độc giả xem tại bảng sau. 

Linh kiện Vị trí/ Cấu tạo Vai trò
Xi lanh Bọc ngoài động cơ, phía trong là buồng đốt. Diễn ra quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí.
Piston Có dạng hình trụ, liên kết với thanh truyền và chuyển động lên xuống trong xi lanh. Chuyển động nhờ lực đẩy của áp suất đốt cháy, từ đó truyền lực làm quay trục khuỷu thông qua thanh truyền.
Vòng găng Xéc măng Gắn dọc thân Piston. Đảm bảo buồng đốt đóng kín, ngăn dầu bôi trơn các te rò rỉ vào buồng đốt và hỗn hợp nhiên liệu đang đốt không lọt xuống dưới. 
Xupap Hình dạng cây nấm. Trục cam điều khiển xupap đóng mở van nạp/ xả giúp kiểm soát thời gian và lượng khí cháy trong động cơ. 
Bugi Nằm trên động cơ xe, dưới nắp chụp bugi ở cuối bó 4-8 dây điện. Tạo tia lửa để kích hoạt quá trình đốt cháy trong buồng đốt.
Trục cam Có 2 loại: SOHC (trục cam đơn) và DOHC (trục cam đôi). Điều khiển van nạp, xả ở xi lanh đóng mở thông qua xupap.
Thanh truyền Kết nối piston và trục khuỷu Biến chuyển động thẳng của Piston thành chuyển động xoay của trục khuỷu.
Trục khuỷu Gắn cảm biến vị trí giúp xác động vị trí, vận tốc quay trục khuỷu Biển chuyển động piston tịnh tiến thành chuyển động quay thông qua lực thanh truyền. Đồng thời chuyển năng lượng từ bánh đà sang piston để duy trì quá trình sinh công.
Dây curoa Kết nối bánh răng trục cam và trục khuỷu Tạo sự đồng bộ giữa chuyển động các trục, giúp xupap đóng mở chính xác và piston không bị chạm vào van.
Các te Bộ phận bao quanh trục khuỷu, phần đáy có dầu bôi trơn Làm mát, làm sạch các chi tiết trong lúc động cơ hoạt động.
Hình ảnh mô phỏng động cơ ô tô đốt trong
Hình ảnh mô phỏng động cơ ô tô đốt trong

Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong

Động cơ ô tô đốt trong hoạt động theo chu trình khép kín:

  • Nạp nhiên liệu và không khí
  • Nén hỗn hợp vừa nạp vào không gian nhỏ
  • Đốt cháy cho không khí giãn nở tạo ra năng lượng
  • Năng lượng đẩy Piston di chuyển 

Mỗi phút động cơ ô tô tạo ra hàng trăm lần đốt cháy như vậy. 4 chu kỳ hoạt động này còn được gọi là động cơ 4 thì – được sử dụng trên đa số xe hơi hiện nay.

Để tối ưu hiệu suất động cơ, nhiều hãng ô tô đã sử dụng đến công nghệ van biến thiên giúp can thiệp, tính toán thời gian đóng, mở van nạp theo tình trạng phối khí thực tế. Một số hệ thống rất được cánh lái xe đánh giá cao như: VVT-i của Toyota, i-VTEC của Honda, VANOS của BMW, CVVD của Hyundai… 

Xem thêm:

Lịch bảo dưỡng xe ô tô: hạng mục, quy trình, giá cả chi tiết

Khám phá cấu tạo ô tô cực dễ hiểu dành cho dân không chuyên

Vị trí cụ thể của từng linh kiện trong động cơ ô tô đốt trong
Vị trí cụ thể của từng linh kiện trong động cơ ô tô đốt trong

Các hệ thống phụ trợ động cơ ô tô

Để động cơ ô tô hoạt động trơn tru, bền bỉ thì trong động cơ ô tô cần có 6 hệ thống phụ trợ chính, Xebiz sẽ tổng hợp cụ thể dưới đây. 

Hệ thống nạp nhiên liệu

Hệ thống này có vai trò cung cấp hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào buồng đốt.

Có 3 loại hệ thống nạp nhiên liệu:

  • Chế hòa khí: loại này ít được sử dụng nhất.
  • Phun nhiên liệu gián tiếp (phía trên cổng nạp)
  • Phun nhiên liệu trực tiếp (vào xi lanh)

Trong hệ thống nạp nhiên liệu bao gồm 6 bộ phận chính: 

Bộ phận Chức năng
Bình nhiên liệu Trữ nhiên liệu trong xe.
Bơm nhiên liệu Đưa nhiên liệu đến kim phun.
Lọc nhiên liệu Lọc tạp chất khỏi nhiên liệu trước khi bơm đến kim phun.
Điều áp nhiên liệu Chỉnh áp suất nhiên liệu về mức phù hợp giúp chính xác hóa thời gian và lượng mức bơm nhiên liệu vào buồng đốt.
Kim phun Phun nhiên liệu vào buồng đốt.

Hệ thống nạp khí

Hệ thống này có trách nhiệm nạp không khí vào buồng đốt. Các dòng xe phổ thông chủ yếu sử dụng hệ thống hút khí tự nhiên nhờ độ chênh lệch không khí trong và ngoài xi lanh.

Bảng thống kê chi tiết các bộ phận trong hệ thống nạp khí:

Bộ phận Chức năng
Bộ lọc gió Lọc bụi bẩn trong không khí trước khi nạp.
Cổ họng gió, bướm ga Bướm ga điều khiển cổ họng gió hút không khí vào trong. Lượng khí nạp được điều chỉnh nhờ van điều khiển tốc độ không tải. 
Đường ống nạp Dẫn không khí từ xi lanh.
Cảm biến vị trí cánh bướm ga Đo độ mở của cánh bướm ga, xác định lượng không khí và nhiệt độ không khí nạp vào.
ECU Nhận tín hiệu từ cảm biến để tính toán cân bằng tỷ lệ hòa khí. 
Hệ thống nạp tăng áp Turbocharged,  Supercharged Tăng lượng không khí nạp, đẩy áp suất nén để tăng công suất và hiệu suất động cơ.

Hệ thống đánh lửa

Chức năng chính của hệ thống này là tạo tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp trong buồng đốt. Cấu tạo của nó gồm 3 bộ phận chính:

Bộ phận Chức năng
Bô bin đánh lửa Tạo dòng điện cao áp.
Bộ chia điện Chia nguồn điện cao áp ở bô bin đánh lửa đến bugi ở mỗi xi lanh.
Bugi Tạo tia lửa kích hoạt cháy.

Hệ thống bôi trơn

Dầu nhớt bôi trơn sẽ được hệ thống này đưa đến các chi tiết động cơ như: trục cam, trục khuỷu, ổ bi, piston,… giúp giảm nhiệt, ma sát, làm vệ sinh và tăng khả năng vận hành.

Hệ thống bôi trơn bao gồm 4 bộ phận:

Bộ phận Chức năng
Dầu nhớt Bôi trơn, làm mát, vệ sinh.
Bơm dầu Hút dầu từ đáy các te và vận chuyển đi.
Lọc dầu Lọc cặn trong dầu trước khi sử dụng.
Các te Chứa dầu.

Hệ thống làm mát

Cũng có người gọi đây là hệ thống giải nhiệt. Nó có chức năng làm mát, duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ hoạt động. Hệ thống này bao gồm 6 bộ phận chính.

Bộ phận Chức năng
Nước làm mát Làm mát và duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ.
Két nước Làm lạnh nước làm mát trước khi hệ thống sử dụng.
Quạt làm mát Đẩy nhanh không khí lưu thông qua két nước.
Máy bơm nước Luân chuyển nước làm mát từ két nước đến động cơ và ngược lại.
Van hằng nhiệt Chuyển lượng nước làm mát phù hợp từ động cơ vào két nước.
Cảm biến nhiệt độ  Đo nhiệt độ nước làm mát và truyền thông tin cho ECU. Từ đó ECU có thể tính toán thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa chính xác.

Hệ thống khí xả

Hệ thống này có vai trò xử lý khí thải, giúp giảm âm, bảo vệ môi trường, duy trì động cơ hoạt động bền bỉ. Các bộ phận trong hệ thống khí xả bao gồm:

Bộ phận Chức năng
Ống dẫn xả Thu khí thải xi lanh khi van xả mờ.
Cảm biến oxy Đo khí còn dư và truyền thông tin về ECU.
Bộ chuyển hóa xúc tác Xử lý hóa chất độc hại trước khi xả thải ra môi trường.
Ống bô Giảm tiếng ồn xả thải.
Hình ảnh thực tế của một mẫu động cơ ô tô
Hình ảnh thực tế của một mẫu động cơ ô tô

Ý nghĩa các thông số kỹ thuật xe ô tô

Có 5 thông số kỹ thuật mà dân lái xe nhất định phải nắm rõ nếu muốn hiểu và vận hành ô tô tốt hơn. 

  • Thông số dung tích động cơ (lít/cc): tổng dung tích các xi lanh trong động cơ. Con số càng lớn thì khả năng chứa nhiên liệu, khí đốt càng lớn, động cơ sẽ càng khỏe.
  • Thông số mã lực/ công suất (HP/PS/CV/mã lực/kW): cho viết sức mạnh và khả năng chạy nhanh của xe. Tốc độ xe tỉ lệ thuận với công suất xe. Giá trị thông số này càng lớn, tốc độ xe chạy tối đa càng cao. 
  • Mô men xoắn (Nm – nanomet): thông số này cho biết khả năng chịu tải tức thời của động cơ khi leo địa hình, tải nặng,.. 
  • Vòng tua máy (rpm – vòng/phút): số vòng trục khuỷu có thể quay/phút. Số vòng tua càng thấp thì hiệu suất động cơ càng tốt. 

Trên đây là các thông tin và thông số cơ bản về động cơ ô tô, hy vọng bài viết này hữu ích tới Quý bạn đọc. Tìm hiểu thêm các bài viết về bảo dưỡng xe trên Xebiz để có thêm hiểu biết và chăm sóc tốt hơn cho chiếc xế hộp nhà mình nhé. 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *