Động cơ xăng là gì? Cấu tạo, phân loại của động cơ xăng

Động cơ xăng là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của động cơ xăng bạn đã biết chưa? Hãy cùng Taxi Vượng Đức 686 tìm hiểu ngay tổng hợp thông tin về động cơ xăng trong bài viết dưới đây.

Động cơ xăng là gì?

Khái niệm động cơ xăng

Động cơ xăng là một động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng để chuyển đổi nhiệt năng của xăng trở thành cơ năng hoặc mô-men xoắn. Cuối cùng, cơ năng này sẽ tác động lên bánh xe giúp ô tô có thể chuyển động.

Loại động cơ này được sử dụng các loại thiết bị ô tô, máy bay, tàu thuyền loại nhỏ hoặc nhiều loại máy móc di chuyển khác. Động cơ xăng có thể coi là loại động cơ phổ biến nhất hiện nay.

Động cơ xăng
Động cơ xăng

Lịch sử hình thành nên động cơ xăng

Vào cuối thế kỷ 19, Nikolaus August Otto đã phát triển nên động cơ xăng dựa trên động ba thì có công suất yếu hơn rất nhiều của Étienne Lenoir. Otto đã thêm đã thêm một thì nén khí để tạo ra sự thay đổi. Khi vận hành kết hợp với hỗn hợp nhiên liệu và khí nổ sẽ tạo ra một lực đẩy pít-tông bắn ra, ngay sau đó sẽ quay trở lại sinh ra công năng.

Xem thêm: Động cơ ô tô: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách bảo dưỡng

Phân loại động cơ xăng

Dựa vào loại hệ thống giúp cung cấp nhiên liệu

Với tiêu chí này, ta có thể phân động cơ xăng thành 2 loại: 

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

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

Dựa vào loại chu kỳ động cơ

Phân theo loại chu kỳ, có thể chia động cơ xăng thành 2 loại: Động cơ hai thì và động cơ 4 thì. Cách thức hoạt động của 2 loại này cơ bản là giống nhau nhưng vẫn có khác biệt nhất định, sẽ được trình bày ở phần sau.

Dựa vào kết cấu của các khối xi lanh

Ở phiên bản cổ điển, khối xi lanh của động cơ xăng có thể được sắp xếp thẳng hàng. Chúng được lắp đặt chủ yếu theo phương thẳng đứng hoặc đối chiếu nghiêng. Ngoài ra còn có kiểu bố trí chữ V hoặc chữ W không lãng phí không gian trong khoang động cơ, đặc biệt là động cơ lớn. Ví dụ: động cơ 8 xi lanh sắp xếp kiểu chữ V sẽ chỉ chiếm không gian như loại 4 xi lanh.

Dựa vào số xi lanh của động cơ

Dựa trên số xi lanh của động cơ thì ta có 2 loại là phiên bản cổ điển và phiên bản hiện đại.

Ở phiên bản cổ điển, động cơ xăng thường được trang bị 4 xi lanh.

Còn ở những phiên bản hiện nay, động cơ xăng được trang bị nhiều xi lanh hơn, có thể là 6, 8 hoặc thậm chí 18 xi lanh. Nhờ điều đó mà công suất động cơ tăng lên đáng kể, đi kèm sẽ là lượng tiêu thụ nhiên liệu cao hơn. Một số máy móc nhỏ có thể được trang bị thêm động cơ xăng 2 xi lanh.

Tham khảo: Động cơ điện ô tô là gì? 6 Loại động cơ điện phổ biến nhất hiện nay

Cấu tạo chi tiết cần biết của động cơ xăng

Cấu tạo động cơ xăng
Cấu tạo động cơ xăng

Động cơ xăng sẽ có 7 bộ phận chính, mỗi bộ phận có một nhiệm vụ riêng. Các bộ phận gồm: xi lanh, Bugi, Xu páp (van), trục cam, trục khuỷu, hệ thống nạp nhiên liệu và hệ thống làm mát.

  • Bộ phận quan trọng của động cơ xăng là Xi lanh – nơi có các piston hoạt động, giúp xe lăn bánh. Trong động cơ xăng của ô tô thường có  4 đến 8 xi lanh được sắp xếp theo tùy theo thiết kế động cơ của xe.
  • Bugi là thiết bị với nhiệm vụ tạo ra tia lửa ở cuối kỳ nén để bắt đầu quá trình đốt bên trong động cơ. Nếu bugi không cháy, động cơ sẽ không hoạt động do nhiệt năng sẽ không được sinh ra.
  • Xu páp (van) với vai trò điều khiển van xả và hút đóng mở theo kỳ và thực hiện thoát khí nén ra môi trường ngoài. Các van của xupap sẽ đóng kín trong 2 kỳ đầu, tại 2 kỳ sau, xu páp sẽ mở để thải khí ra ngoài.
  • Trục cam là một bộ phận thuộc xupap, có nhiệm vụ đóng mở, xả khí. Trong kỳ cuối, trục cam sẽ mở và xả khí thải.
  • Trục khuỷu có chức năng tiếp nhận lực đẩy từ thanh truyền và truyền cho bánh đà. 
  • Hệ thống nạp nhiên liệu của động cơ  có nhiệm vụ đưa hỗn hợp gồm xăng và không khí vào xi lanh. Dựa trên cấu tạo của động cơ xăng mà trang bị hệ thống nạp với loại phù hợp: chế hoà khí, phun nhiên liệu gián tiếp hoặc phun nhiên liệu trực tiếp.
  • Hệ thống làm mát có: bộ tản nhiệt, bơm nước cùng các ống dẫn và cảm biến nhiệt độ. Nước được đưa vào hệ thống, luân chuyển trong động cơ để làm mát và đi ra lại két nước.

Nguyên lý hoạt động

Động cơ xăng khi hoạt động sẽ biến xăng thành nhiệt năng, trong quá trình đốt nóng tạo ra áp suất đẩy piston từ tâm chết trên xuống tâm chết dưới, đồng thời đẩy  trục khuỷu quay và truyền chuyển động đến chỗ của hộp số, cuối sẽ đến bánh xe.

Để động cơ có thể hoạt động, các thì động cơ xăng sẽ đi qua  4 hành trình chính:

  • Thì 1 – Kỳ nạp: Khi piston di chuyển từ vị trí tâm trên xuống tâm chết dưới, hỗn hợp không khí và nhiên liệu sẽ được nạp vào cylinder.
  • Thì 2 – Kỳ nén:  Piston nén hỗn hợp khí và nhiên liệu khi nó di chuyển từ tâm chết dưới lên tâm chết trên. Khi kỳ 2 kết thúc, hỗn hợp khí nhiên liệu sẽ được bugi đánh lửa.
  • Thì  3 – Nổ (Sinh công): Trong thì 3, hỗn hợp khí được đốt cháy và sinh ra nhiệt, áp suất tăng lên làm cho piston sẽ chuyển động từ tâm trên xuống tâm chết dưới. Chuyển động này tác dụng lên trục khuỷu làm cho trục quay chuyển động được truyền đến hộp số và cuối cùng là các bánh xe bằng cách quay trục khuỷu
  • Thì 4 – Xả: Khí thải sẽ được đẩy ra ống xả và thải ra môi trường.

So sánh 2 loại động cơ: động cơ xăng và động cơ diesel

Điểm giống: Cả động cơ xăng và động cơ diesel đều là động cơ đốt trong. Thông qua quá trình đốt cháy, nhiên liệu  chuyển hóa thành cơ năng. Năng lượng cơ học chuyển động các piston lên và xuống bên trong xi lanh, tạo chuyển động quay làm các bánh xe quay. Chính vì vậy, cả hai động cơ đều có các chi tiết cơ bản tương tự như: xi lanh, piston, trục khuỷu, xupap,… cấu thành nên một động cơ hoàn chỉnh.

Dưới đây là các điểm khác nhau giữa động cơ diesel và động cơ xăng: 

 

So sánh 2 động cơ: Động cơ xăng và Động cơ Diesel
STT Tiêu chí so sánh Động cơ xăng Động cơ Diesel
1 Quá trình đốt cháy nhiên liệu Hòa khí (hỗn hợp không khí và xăng) được nén trong kỳ nén. Sau đó bugi sẽ đốt cháy nhiên liệu bằng tia lửa điện và nhiệt lan truyền khắp buồng đốt của động cơ Chỉ không khí sẽ được nén trong xilanh thông qua kỳ nén. Sau đó nhiên liệu cao áp sẽ được phun vào bằng kim phun. Nhiên liệu bốc cháy ngay lập tức trong buồng đốt khi gặp nhiệt độ thích hợp.
2 Nhiên liệu Xăng Dầu Diesel
3 Thành phần và kết cấu động cơ Áp suất thấp hơn, tỷ số nén khá thấp, khoảng 8:1 đến 12:1. Do vậy, động cơ xăng không đòi hỏi kết cấu mạnh mẽ như động cơ diesel. Đồng thời, xilanh, piston, thanh truyền cũng sẽ ngắn hơn khi so sánh cùng thể tích công tác với động cơ Diesel Khi gặp nhiệt độ thích hợp, nhiên liệu trong động cơ diesel tự bốc cháy khi gặp không khí được nén. Động cơ diesel sẽ đòi hỏi kết cấu có độ bền cao để chịu được áp suất và nhiệt độ lớn.  Thanh truyền, piston và xilanh cũng sẽ dài hơn.

Tỷ số nén của loại động cơ này thường khoảng 14:1 đến 23:1,

4 Công suất Công suất và tốc độ cao hơn. Mô men xoắn cao hơn, chạy ở dải tốc độ chậm hơn động cơ xăng.
5 Chất liệu Khối động cơ với hợp kim nhôm, nhẹ. Xi lanh thường là liền khối và không có khả năng thay thế. Khối động cơ làm bằng gang. Xi lanh thường là các ống lót ướt, rời và thay thế được.
6 Tuổi thọ động cơ Do chất liệu, thường tuổi thọ động cơ xăng ngắn hơn động cơ diesel. Các xilanh của động cơ xăng sẽ bắt đầu bị mài mòn khi chạm mốc 200.000 đến 250.000 km. Điều này làm hiệu suất giảm đáng kể. Được chế tạo từ vật liệu kết cấu bền nên động cơ diesel có thể đáp ứng nhiệt độ và áp suất cao trong quá trình làm việc. Khi động cơ đạt đến 350.000 đến 500.000 km thì có thể thay ống lót xilanh nên động cơ diesel có tuổi thọ cao hơn.
7 Lượng khí thải Lượng khí phát thải ít độc hại hơn động cơ diesel Trên thực tế, nhiên liệu được phun vào muộn, dẫn đến hỗn hợp vừa và không cháy.
8 Hiệu suất nhiệt của động cơ Động cơ xăng hiện nay có hơn 50% tổng công suất được tỏa ra dưới dạng nhiệt. Trong đó, một phần nhiệt sẽ đi theo khí thải ra ngoài, phần còn lại thì được truyền vào khí quyển qua bộ tản nhiệt. Hiện tại, động cơ có hiệu suất nhiệt xấp xỉ 42% khi đầy tải, với 28% năng lượng nhiên liệu bị lãng phí trong khí thải (bao gồm 4% tổn thất do bơm), 28% năng lượng tiêu hao nhiên liệu đến phương tiện làm mát khi loại bỏ nhiệt môi trường xung quanh (bao gồm 4% do ma sát cơ học và các phụ kiện ký sinh), và 2% là thất thoát nhiệt khác. Có thể xem hiệu suất nhiệt của động cơ diesel lớn hơn nhiều so với xăng. Điều này đồng nghĩa với việc là động cơ xăng sẽ gây tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn động cơ diesel.

 

Ứng dụng của động cơ xăng

Hiện nay, động cơ xăng được ứng dụng trong cuộc sống và có vai trò rất quan trọng trong một số lĩnh vực.

Ứng dụng của động cơ xăng
Ứng dụng của động cơ xăng
  • Trong ngành giao thông vận tải: Được sử dụng phổ biến trên các loại phương tiện giao thông, ô tô, xe máy,… vì lượng phương tiện chạy bằng điện chưa phổ biến
  • Trong ngành nông nghiệp: Với nhiều loại máy móc nông nghiệp chạy bằng xăng như máy xới đất, máy bơm nước, máy cày,… đã giúp người nông dân giải quyết công việc một cách hiệu quả và nhanh chóng hơn, nâng cao năng suất lao động.

Lời kết

Trên đây là toàn bộ thông tin về động cơ xăng. Hy vọng những thông tin trên sẽ giúp bạn giải đáp được động cơ xăng là gì. Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động mà Taxi Vượng Đức 686 tổng hợp sẽ cung cấp cho bạn nhiều thông tin hữu ích.

Trả lời

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

NHẬN BẢNG GIÁ 0522.389.389