Động Cơ Đốt Trong: Khái Niệm, Phân Loại Và Hư Hỏng Thường Gặp

Động cơ là một thiết bị cơ khí dùng để chuyển đổi bất kỳ một dạng năng lượng nào đó thành cơ năng để dẫn động máy móc khác. Có thể kể ra các dạng động cơ như động cơ điện thực hiện chuyển đổi điện năng thành cơ năng, động cơ đốt trong chuyển đổi hóa năng thành cơ năng, động cơ turbin khí và các dạng động cơ khác…

Trong bài viết này, Thanh Phong Auto chỉ giới thiệu quá trình hình thành – phát triển, các hệ thống của động cơ đốt trong sử dụng trên ô tô hiện nay.

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine – ICE) là loại động cơ nhiệt chuyển đổi năng lượng hóa học từ nhiên liệu thành năng lượng cơ học thông qua quá trình đốt cháy bên trong buồng đốt. Năng lượng cơ học này được sử dụng để vận hành các máy móc, phương tiện giao thông.

Phân loại động cơ đốt trong

1. Động cơ bốn kỳ

Chu trình công tác được thực hiện trong bốn hành trình piston hoặc hai vòng quay trục khuỷu, nghĩa là piston đi lên và xuống một lần sẽ hoàn thành một vòng quay trục khuỷu. Động cơ bốn kỳ được sử dụng phổ biến rộng rãi hiện nay hơn là loại động cơ hai kỳ do hiệu quả làm việc của nó cao hơn.

2. Động cơ hai kỳ

Chu trình công tác được thực hiện trong hai hành trình piston hoặc một vòng quay trục khuỷu.

Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ

Động sơ sử dụng nhiên liệu lỏng nhẹ như xăng, dầu hỏa, cồn….

Động cơ sử dụng nhiên liệu lỏng nặng như: dầu Diesel, dầu mazút…

Động cơ sử dụng nhiên liệu khí như: khí LNG, CNG… bạn có thể dễ dàng nhận thấy những loại động cơ này trên các dòng xe buýt thân thiện môi trường tại Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay.

Theo số lượng xylanh

1. Động cơ một xylanh

Động cơ một xylanh là loại động cơ được sử dụng phổ biến hiện nay trên xe máy, máy nông nghiệp…

2. Động cơ nhiều xylanh

Động cơ nhiều xylanh có thể sản sinh ra công suất lớn và hiệu quả hoạt động cao do đó nó thường được sử dụng trên xe ô tô, tàu thủy, các loại máy nông nghiệp lớn, máy xây dựng…

Theo cách bố trí xylanh

1. Động cơ thẳng hàng

Các xylanh của động cơ được bố trí thẳng hàng với nhau tạo thành một đường thẳng, do đó nó còn được gọi là động cơ chữ I. Số lượng xylanh của động cơ trên ô tô thường có là 3, 4, 6… Bốn hoặc sáu xylanh thường phổ biến hơn hẳn do khả năng ổn định động lực học tốt của nó đồng thời kích thước động cơ cũng không quá lớn.

2. Động cơ chữ V

Khi số lượng xylanh tăng lên đến 6, 8, 12… thì động cơ thường được bố trí theo kiểu chữ V để giảm kích thước chiều dài của động cơ. Góc chữ V có thể là 45^o, 60^o hoặc 90^o.

3. Động cơ chữ W

Loại động cơ chữ W được sử dụng khi số lượng xylanh quá nhiều như: 12, 16… xylanh.

4. Động cơ đối xứng

Động cơ đối xứng hay còn gọi là động cơ Boxer (Boxer engine) là loại động cơ được sử dụng trên hầu hết các dòng xe của Subaru và một vài dòng xe của Porsche. Loại động cơ này có khả năng ổn định tốt, khả năng chống rung động cao so với các loại động cơ khác, do đó cảm giác lái của các dòng xe Subaru rất êm ái và thoải mái so với các dòng xe khác.

5. Động cơ hình sao

Đây là loại động cơ được bố trí trên các loại máy bay cánh quạt, các xylanh sẽ được bố trí xung quanh trục khuỷu nằm ở trung tâm. Loại kết cấu động cơ này có kích thước và khối lượng rất lớn, đồng thời hiệu quả làm việc cũng thấp hơn động cơ turbin khí, do đó nó ít được trang bị trên các dòng máy bay dân dụng và quân sự hiện nay.

Theo phương pháp nạp khí vào buồng đốt

1. Động cơ không tăng áp

Hay còn gọi là động cơ hút khí tự nhiên, quá trình hút không khí hoặc hỗn hợp hòa khí vào xylanh hoàn toàn do piston hút trực tiếp từ khí trời (đối với động cơ bốn kỳ) hoặc do không khí được nén tới áp suất đủ để thực hiện việc thay đổi môi chất và nạp đầy xylanh (động cơ hai kỳ).

2. Động cơ tăng áp

Thuật ngữ tăng áp có nghĩa là làm tăng khối lượng của môi chất mới nhờ nâng cao áp suất trên đường nạp qua đó tăng mật độ khí nạp, hay có thể hiểu đơn giản hơn, tăng áp là tăng khối lượng khí nạp vào buồng đốt bằng cách tăng áp suất đường ống nạp. Từ đó có thể dễ dàng hình dung động cơ tăng áp khi hoạt động sẽ làm tăng áp suất đường ống nạp bằng một thiết bị tăng áp là turbocharger hoặc supercharger. Turbo tăng áp được dẫn động bởi khí thải của động cơ, trong khi đó, tăng áp kiểu siêu nạp được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ.

Ngoài những đặc điểm kể trên, còn có thể dựa vào những đặc trưng khác để phân loại động cơ như: dựa vào công dụng của động cơ (động cơ tĩnh tại, động cơ tàu thủy, động cơ ô tô – máy kéo, theo phương pháp làm mát động cơ, theo khả năng đổi chiều quay động cơ, theo phương pháp hình thành hòa khí… về mặt nguyên lý làm việc các động cơ đốt trong đều phải thực hiện các quá trình.

Bảy hệ thống chính của động cơ đốt trong

1. Hệ thống phát lực

Hệ thống phát lực có nhiệm vụ bao kín buồng cháy và tiếp nhận lực khí cháy truyền xuống trục khuỷu tới máy công tác. Hệ thống phát lực bao gồm các chi tiết như piston, xéc măng (bạc piston), chốt piston, thanh truyền (tay dên), bạc đầu to (miễn dên) và đầu nhỏ (nếu có) thanh truyền, trục khuỷu (cốt máy), bạc trục khuỷu (miễn cốt máy) và bánh đà.

2. Hệ thống cố định

Hệ thống cố định bao gồm các chi tiết chiếm phần lớn khối lượng của động cơ như thân máy, nắp quy-lát, nắp cò, cạc te nhớt, đường ống nạp và thải… Đây là những chi tiết có kết cấu rất phức tạp dùng để ghép các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ. Hình dạng và kếu cấu của chúng phụ thuộc vào công suất động cơ, kiểu làm mát động cơ hay phương pháp chế tạo…

3. Hệ thống phân phối khí

Hệ thống phân phối khí động cơ có nhiệm vụ nạp đầy không khí hoặc hòa khí (xăng hòa trộn với không khí) vào buồng đốt trong kỳ nạp và thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh trong kỳ thải. Hệ thống phân phối khí phải làm việc rất chính xác để đáp ứng được nhiệm vụ trên.

Hệ thống phân khối bao gồm các chi tiết như trục cam, xích cam (dây cuaroa cam), xupap, lò xo xupap, cò mổ,… Ngoài ra trên các hệ thống phân phối khí hiện đại trên các dòng xe của TOYOTA như Camry, Altis, Fortuner, LandCruiser… còn trang bị thêm các cơ cấu điều khiển cam thông minh VVT-i, tương tự trên các dòng xe khác như HONDA, MAZDA, KIA, HYUNDAI, BMW, MERCEDES, AUDI… đều trang bị thêm các cơ cấu để cải thiện hiệu quả làm việc của các hệ thống phân phối khí.

4. Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ có nhiệm vụ cung cấp đúng lượng nhiên liệu cần thiết cho động cơ trong kỳ nạp, lượng nhiên liệu phụ thuộc vào các điều kiện vận hành của động cơ như: khởi động, cầm chừng (không tải), tăng tốc, nửa tải, toàn tải…

Các loại động cơ xăng hiện đại ngày nay đều đang sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điện tử nhằm tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm…

Các loại động cơ Diesel ngày nay vẫn còn sử dụng bơm cao áp (bơm phân phối) để cấp nhiên liệu tới động cơ. Bên cạnh đó, hệ thống phun nhiên liệu điện tử Common Rail cũng được ứng dụng để giảm phát thải ô nhiễm, tăng công suất động cơ Diesel.

5. Hệ thống bôi trơn

Động cơ đốt trong hoàn toàn được chế tạo từ kim loại, do đó khi hoạt động sẽ có ma sát  giữa các bề mặt chi tiết gây mài mòn. Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ làm giảm tối đa sự ma sát mài mòn đó, đồng thời giúp cho động cơ hoạt động mượt mà hơn. Hệ thống bôi trơn động cơ là một hệ thống quan trọng ảnh hưởng tới tuổi thọ lẫn khả năng sinh công suất của động cơ.

6. Hệ thống làm mát

Trong quá trình hoạt động, động cơ đốt trong sẽ sinh ra một lượng nhiệt rất lớn. Nhiệt độ quá cao sẽ làm các chi tiết giãn nở gây bó kẹt với nhau, đồng thời sự mài mòn sẽ tăng lên và độ bền của chi tiết cũng sẽ giảm xuống. Do đó, hệ thống làm mát động cơ ô tô được thiết kế để làm giữ nhiệt độ của động cơ trong một phạm vi nhiệt độ mà động cơ hoạt động ổn định, nhiệt độ sẽ không quá cao cũng không quá thấp.

Trang bị điện cho động cơ (hệ thống điện động cơ)

Động cơ đốt trong trên ô tô luôn được trang bị các thiết bị và hệ thống điện nhầm giúp cho động cơ có thể hoạt động. Có thể dễ dàng nhận biết các trang bị điện cho động cơ xăng như: hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, máy phát, ac-quy…, động cơ Diesel được trang bị các thiết bị điện như bugi xông, máy phát, hệ thống khởi động, ac-quy…

Nhìn chung, động cơ đốt trong là một cỗ máy rất phức tạp bao gồm các cụm hệ thống lắp ghép lại với nhau. Hệ thống này hoạt động sẽ kéo theo hệ thống khác hoạt động đồng thời.

FAQ – Những câu hỏi thường gặp

1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu điện tử trên động cơ xăng là gì và ưu điểm của nó so với hệ thống phun xăng cơ khí?

Hệ thống phun nhiên liệu điện tử sử dụng các cảm biến để đo các thông số của động cơ như tốc độ vòng quay, lượng khí nạp, nhiệt độ… và sau đó điều khiển các kim phun để phun một lượng nhiên liệu chính xác vào buồng đốt. Ưu điểm của hệ thống này so với hệ thống phun xăng cơ khí là:

• Độ chính xác cao: Giúp động cơ hoạt động ổn định, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.
• Linh hoạt: Có thể điều chỉnh lượng nhiên liệu phun theo từng điều kiện vận hành của động cơ.
• Dễ dàng tích hợp với các hệ thống điện tử khác: Giúp nâng cao tính năng của xe.

Xem thêm bài viết: Nguyên nhân khiên động cơ xăng ngốn nhiên liệu và các giải pháp khắc phục hiệu quả nhất được nhiều chuyên gia chia sẻ.

2. So sánh ưu nhược điểm của động cơ xăng và động cơ diesel?

3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ đốt trong?

Tuổi thọ của động cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Chất lượng nhiên liệu: Sử dụng nhiên liệu kém chất lượng sẽ làm tăng ma sát và ăn mòn các chi tiết trong động cơ.
• Dầu nhớt: Dầu nhớt không phù hợp hoặc không thay đổi định kỳ sẽ làm giảm khả năng bôi trơn và làm tăng ma sát.
• Điều kiện làm việc: Vận hành động cơ quá tải hoặc trong điều kiện khắc nghiệt sẽ làm giảm tuổi thọ.
• Bảo dưỡng: Việc bảo dưỡng định kỳ là rất quan trọng để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và bền bỉ.

Đọc ngay bài viết: 6 Lỗi động cơ xe ô tô hiện đại thường gặp nhất và cách sửa chữa an toàn, hiệu quả.

4. Công nghệ tăng áp hoạt động như thế nào và mang lại lợi ích gì cho động cơ?

Công nghệ tăng áp sử dụng một máy nén để tăng áp suất của không khí nạp vào động cơ, giúp tăng lượng không khí nạp vào buồng đốt. Điều này dẫn đến việc tăng công suất và momen xoắn của động cơ.

Ưu điểm:

• Tăng công suất: Động cơ tăng áp có thể sản sinh công suất lớn hơn so với động cơ cùng dung tích không tăng áp.
• Momen xoắn lớn ở vòng tua máy thấp: Giúp xe tăng tốc tốt hơn.
• Tiết kiệm nhiên liệu: Nhờ vào việc quản lý nhiên liệu hiệu quả hơn.

5. Động cơ hybrid hoạt động như thế nào và có những ưu điểm gì so với động cơ đốt trong truyền thống?

Động cơ hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Động cơ đốt trong cung cấp năng lượng chính cho xe, trong khi động cơ điện hỗ trợ trong quá trình tăng tốc hoặc khi xe chạy ở tốc độ thấp.

Ưu điểm:

• Tiết kiệm nhiên liệu: Nhờ vào việc kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện.
• Giảm khí thải: Nhờ vào việc sử dụng động cơ điện.
• Vận hành êm ái: Nhờ vào việc sử dụng động cơ điện.

6. Gara sửa chữa động cơ ô tô uy tín, giá tốt tại HCM?

Dịch vụ sửa chữa động cơ ô tô tại Thanh Phong Auto được biết đến như một trong những lựa chọn hàng đầu cho các chủ xe tại khu vực TP.HCM. Với hơn 10 năm kinh nghiệm, Thanh Phong Auto không chỉ cung cấp dịch vụ sửa chữa mà còn bảo trì và bảo dưỡng động cơ ô tô một cách chuyên nghiệp và uy tín.

• Đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp

Thanh Phong Auto quy tụ đội ngũ kỹ sư và kỹ thuật viên có trình độ cao, được đào tạo từ các trường đại học danh tiếng như Đại học Bách Khoa và Đại học Giao Thông Vận Tải. Họ có nhiều năm kinh nghiệm trong ngành sửa chữa ô tô, đặc biệt là trong lĩnh vực động cơ, giúp khách hàng yên tâm về chất lượng dịch vụ.

• Quy trình sửa chữa hiện đại

Tại Thanh Phong Auto, quy trình sửa chữa động cơ được thực hiện theo các bước khoa học và hiện đại. Đầu tiên, xe sẽ được kiểm tra tổng quát để xác định nguyên nhân gây hư hỏng. Sau đó, các kỹ thuật viên sẽ tiến hành sửa chữa hoặc thay thế linh kiện cần thiết bằng các thiết bị và công nghệ tiên tiến nhất, đảm bảo động cơ hoạt động trở lại với hiệu suất tối ưu.

• Dịch vụ đa dạng và linh hoạt

Ngoài dịch vụ sửa chữa động cơ, Thanh Phong Auto còn cung cấp nhiều dịch vụ khác như bảo trì định kỳ, kiểm tra hệ thống điện, hệ thống nhiên liệu, và nhiều dịch vụ chăm sóc xe khác. Khách hàng có thể lựa chọn gói dịch vụ phù hợp với nhu cầu của mình, từ đó tiết kiệm thời gian và chi phí.

Với cam kết mang lại sự hài lòng cho khách hàng, Thanh Phong Auto không ngừng cải tiến chất lượng dịch vụ và nâng cao tay nghề của đội ngũ nhân viên. Nếu bạn đang tìm kiếm một địa chỉ sửa chữa động cơ ô tô đáng tin cậy tại TP.HCM, Thanh Phong Auto chính là sự lựa chọn hoàn hảo cho bạn.

Hình ảnh sửa chữa động cơ tại Thanh Phong Auto