Động cơ ô tô là gì? Nguyên lý làm việc các loại động cơ ô tô

14:04 | 18/06/2022 - Mai Hương
Động cơ được ví như là trái tim của ô tô. Một trái tim khỏe sẽ cho một chiếc xe có hiệu suất chạy cao, tiết kiệm nhiên liệu và vận hành an toàn. Tuy nhiên, không phải ai cũng có hiểu biết tường tận về "trái tim" của người bạn đồng hành hàng ngày của mình.

Động cơ xe ô tô được xem là một trong những bộ phận phức tạp nhất của một chiếc xe. Kể cả từ cấu tạo đến nguyên lý hoạt động và cách bảo dưỡng. Hãy cùng với Auto5 tìm hiểu về động cơ ô tô trong bài viết dưới đây có cái nhìn chi tiết nhất về người bạn "bốn bánh" luôn đồng hành cùng gia đình mỗi ngày.

Tìm hiểu về động cơ ô tô 

Động cơ ô tô là thiết bị chuyển hóa năng lượng (nhiệt năng, điện năng,...) thành động năng. Ngoài ra, động cơ còn chịu trách nhiệm dẫn động cho một số hệ thống phụ trợ khác trên xe như máy phát điện, hệ thống trợ lực lái,...

Động cơ ô tô được đánh giá là yếu tố quan trọng nhất vì ảnh hưởng đến công suất vận hành của chiếc xe và là nhân tố quyết định xe có hoạt động tốt hay không.

Động cơ ô tô

Nhiệm vụ của động cơ ô tô trong quá trình hoạt động

Nhiệm vụ của động cơ là chuyển hóa năng lượng để xe di chuyển trên đường phố, tối ưu quá trình vận hành của xe, mang đến chuyển động hiệu quả, mạnh mẽ.

02

Phân loại động cơ ô tô. Đánh giá ưu - nhược điểm của từng loại 

Phân loại động cơ ô tô

Về cơ bản, động cơ được chia làm 3 loại. Đó là: động cơ đốt trong (gồm xăng & diesel), động cơ điện và động cơ hybrid.

Đánh giá / Động cơ Động cơ đốt trong Động cơ điện Động cơ hybrid
Ưu điểm
  • Nạp nhiên liệu nhanh chóng
  • Giá thành rẻ
  • Không sử dụng nhiên liệu
  • Không phát thải ra môi trường
  • Hiệu suất chạy cao, tăng tốc nhanh chóng
  • Vận hành êm ái
  • Giảm thiểu lượng khí thải
  • Mức tiêu hao nhiên liệu thấp
Nhược điểm
  • Mức tiêu hao nhiên liệu cao
  • Tiếng ồn động cơ cao khi tăng tốc
  • Giá thành cao
  • Thời gian sạc điện lâu
  • Công suất hạn chế hơn
  • Hiệu suất xe giảm trong trường hợp xe hết pin

Xem thêm: Xe hybrid: Cấu tạo, nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm

Động cơ ô tô được cấu tạo như thế nào?

Mỗi loại động cơ có hình thức cấu tạo riêng. Dưới đây là chi tiết cấu tạo 3 loại động cơ chính trên ô tô hiện nay.

1. Động cơ đốt trong

Cấu tạo động cơ đốt trong
Số thứ tự  Cấu tạo Nhiệm vụ
1 Xylanh

Xylanh là bộ phận đóng vai trò số 1 của động cơ ô tô. Động cơ ô tô thường có 3-12 xylanh, trong đó phổ biến nhất là 4,6,8 xylanh.

Cách bố trí xylanh bên trong động cơ cũng có nhiều kiểu như xếp thẳng hàng, xếp chữ V, xếp chữ W.

2 Bugi

Làm nhiệm vụ tạo tia lửa điện để đốt hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xylanh.

Tia lửa điện phải được tạo ra đúng thời điểm của kỳ nén để tạo hiệu suất tối đa.

3 Xupap Làm nhiệm vụ điều khiển van xả và hút đóng mở theo kỳ. Ngoài ra còn có nhiệm vụ thực hiện thoát khí nén ra ngoài.
4 Trục cam  Đóng vai trò hỗ trợ xupap hoạt động đóng mở xả khí
5 Trục khuỷu Đóng vai trò "bắt cầu" để chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay như trục vít và bánh vít để toàn bộ động cơ vận hành "ăn khớp" với nhau.

2. Động cơ điện

Cấu tạo động cơ điện

Hai bộ phận quan trọng nhất của động cơ điện gồm bộ pin và động cơ mô tơ điện. Cùng với đó là một số bộ phận hỗ trợ sau:

Số thứ tự  Cấu tạo Nhiệm vụ
1 Pin Pin là nơi lưu trữ năng lượng. Giống như bình nhiên liệu trên xe xăng.
2 Mô tơ điện

Mô tơ điện được ví như động cơ. Có nhiệm vụ chuyển thẳng năng lượng từ mô tơ tới bánh xe để bánh xe chuyển động.

3 Bộ biến tần

Nhiệm vụ của bộ biến tần là biến đổi dòng điện một chiều trên pin thành dòng điện xoay chiều. Dòng điện xoay chiều sẽ giúp mô tơ điện hoạt động.

Ngược lại, trong quá trình xe phanh, bộ biến tần làm nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều để nạp lại năng lượng cho pin.

4 Bộ điều khiển

Bộ điều khiển trên ô tô điện được xem như bộ não của xe. Bộ phận này lưu trữ các thông số và kiểm soát tốc độ sạc thông qua cách xử lý thông tin từ pin. 

Bên cạnh đó, bộ điều khiển cũng có thể chuyển áp lực lên bàn đạp ga để điều chỉnh động cơ xe.

5 Cáp sạc

Cáp sạc của ô tô điện là được đặt trong xe. Bộ phận này được sử dụng tại nhà hoặc tại các điểm công cộng.

Tại các điểm sạc nhanh, sẽ có loại cáp riêng để sử dụng.

3. Động cơ hybrid

Động cơ hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Chính vì vậy, cấu tạo động cơ hybrid sẽ có đầy đủ các bộ phận của động cơ đốt trong và động cơ điện đã trình bày chi tiết ở phía trên.

Động cơ Hybrid

Nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô 

Mỗi động cơ có cách thức hoạt động riêng nhưng đều chung mục đích chuyển đổi năng lượng giúp cho chiếc xe chuyển động với hiệu suất tối ưu và mức tiết kiệm nhiên liệu ít nhất.

1. Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Kỳ 1: Hút (van nạp mở, van xả đóng)

Trong kỳ thứ 1, hỗn hợp không khí & nhiên liệu được nạp vào cylinder trong lúc piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.

Kỳ 2: Nén (cả 2 van đều đóng)

Trong kỳ thứ 2, hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nạp vào cylinder trong lúc piston chuyển động. Ở kỳ cuối thứ 2, hỗn hợp khí và nhiên liệu được đốt trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh lửa gọi là bugi.

Kỳ 3: Nổ (cả 2 van vẫn đóng)

Trong kỳ thứ 3, hỗn hợp khí và nhiên liệu được đốt cháy. Nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất của hỗn hợp khí tăng và làm cho piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.

Chuyển động tịnh tiến của piston được chuyển bằng thanh truyền đến trục khuỷu và được biến đổi thành chuyển động quay.

Kỳ 4: Xả (van nạp đóng, van xả mở)

Trong kỳ thứ 4, piston chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, đẩy khí từ trong cylinder qua ống xả, thải khí thải ra môi trường.

2. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện

Động cơ điện hoạt động theo nguyên lý biến đổi điện năng thành động năng. Do đó, động cơ điện hoạt động nhờ lượng điện tích trữ trong pin được đặt dưới sàn xe. Người dùng có thể sạc pin cho xe tại các trạm sạc hay ổ điện trong nhà thông qua bộ sạc.

Động cơ được sử dụng trong ô tô điện là động cơ cảm ứng xoay chiều. Động cơ điện cấu tạo gồm 2 phần stato & roto. Stato là phần đứng yên tạo ra từ trường quay. Còn roto là bộ phận chuyển động quay.

Khi dòng điện xoay chiều đi qua stato và làm roto quay. Roto được nối với một bộ truyền động làm quay các bánh xe và giúp ô tô chuyển động về phía trước.

3. Nguyên lý hoạt động của động cơ hybrid

Nguyên lý hoạt động của động cơ hybrid
Nguyên lý hoạt động của động cơ hybrid

Giai đoạn 1: Xe ở chế độ nghỉ

Động cơ điện và động cơ xăng tự động tắt để bảo toàn năng lượng. Nhiên liệu không bị lãng phí khi xe không hoạt động.

Giai đoạn 2: Khởi động

Khi xe bắt đầu chuyển động ở tốc độ thấp, năng lượng được cung cấp từ pin hybrid đến động cơ điện. Trong trường hợp này, động cơ xăng vẫn tắt.

Giai đoạn 3: Tăng tốc

Khi tăng tốc, động cơ điện và động cơ xăng kết hợp cùng hoạt động để đạt được công suất mạnh mẽ. 

Khi ắc quy không còn đủ năng lượng, động cơ xăng sẽ làm quay động cơ điện. Và sử dụng nguồn điện tạo ra để dẫn động bánh xe.

Giai đoạn 4: Duy trì tốc độ ổn định

Khi xe đi ở điều kiện bình thường, xe được dẫn động bởi động cơ xăng ở dải tốc độ mà xe hoạt động hiệu quả nhất.

Giai đoạn 5: Giảm tốc

Khi giảm tốc và phanh, động cơ điện sẽ sử dụng động năng của xe làm máy phát quay. Lượng điện tạo ra sẽ được tích vào pin hybrid.

Ý nghĩa các thông số kỹ thuật quan trọng của động cơ ô tô 

Xét về các thông số kỹ thuật quan trọng nhất của động cơ, thông số được nhiều người dùng quan tâm nhất chính là công suất cực đại & momen xoắn cực đại. 

Ý nghĩa của momen xoắn cực đại

Ý nghĩa của momen xoắn cực đại

Momen xoắn hay còn được gọi là lực kéo bánh xe. Vì vậy, một chiếc xe có momen xoắn càng lớn thì lực kéo của bánh xe càng mạnh, xe có khả năng chở vật nặng, leo dốc tốt hơn so với những dòng xe chung phân khúc khác.

Đặc biệt, khi xe muốn tăng tốc tăng, tài xế chủ chỉ cần chuyển về cấp số thấp, xe sẽ vọt nhanh hơn nhưng tốc độ di chuyển của xe không được cao.

Trên thực tế, giá trị momen xoắn còn tùy thuộc vào tốc độ vòng tua máy hoặc tại một vòng tua nào đó mà momen xoắn đạt giá trị cực đại. Đối với động cơ xăng & điện, giá trị momen xoắn cực đại chỉ ở 1 vị trí tốc độ vòng quay. Còn đối với động cơ diesel, momen xoắn cực đại nằm ở một dải tốc độ vòng quay.

Xem thêm: Mua ô tô nên chọn máy xăng hay máy dầu?

Ý nghĩa của công suất cực đại

Ý nghĩa của công suất cực đại

Cộng suất cực đại lớn hay nhỏ quyết định tới việc một chiếc xe có thể chạy nhanh như thế nào và tốc độ tối đa là bao nhiêu. Công suất cực đại tượng trưng cho khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm chứ không tượng trưng cho sức mạnh hay lực quay của bánh xe.

Vì vậy, một chiếc xe có công suất càng lớn thì có thể đạt được vận tốc cao nhưng khả năng kéo thì còn phụ thuộc vào "momen xoắn cực đại" mà chiếc xe đạt được.

Trên đây là những thông tin cơ bản về động cơ được sử dụng trên ô tô hiện nay. Với những thông tin mà Auto5 cung cấp sẽ giúp cho đọc giả có cái nhìn bao quát về những loại động cơ ô tô đang có trên thị trường và lựa chọn 1 mẫu xe phù hợp nhất.

Theo Tạp chí Người Đưa Tin - Link gốc

Từ khóa: động cơ ô tô