Động cơ ô tô: Cấu tạo, nguyên lý và các lỗi thường gặp

Còn về cấu trúc động cơ ô tô? Động cơ hoạt động như thế nào? Các lỗi thường gặp ở động cơ ô tô là gì?

Bạn đang xem: động cơ ô tô

Động cơ ô tô là gì?

Động cơ ô tô là một thiết bị giúp biến đổi một số dạng năng lượng (ví dụ: xăng – nhiệt, điện …) thành động năng. Đây là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo của ô tô và được ví như “trái tim” của ô tô. Vì chính động cơ sẽ tạo ra công suất và mô men xoắn để làm quay các bánh xe, từ đó tạo điều kiện cho ô tô chuyển động.

Ngoài ra, động cơ có nhiệm vụ dẫn động nhiều hệ thống phụ trợ khác trên xe như: máy phát điện , trợ lực lái …

Các loại động cơ ô tô

Có nhiều loại động cơ xe hơi, trong đó có thể nói là phổ biến nhất: động cơ đốt trong (sử dụng xăng hoặc dầu diesel), động cơ điện và động cơ hybrid.

Động cơ đốt

Có hai loại động cơ nhiệt chính: động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Đặc biệt, động cơ đốt trong hiệu quả hơn, ít tiêu hao nhiên liệu, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ nên được sử dụng trên nhiều loại phương tiện, đặc biệt là ô tô và xe máy.

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là đốt cháy nhiên liệu để tạo ra nhiệt, nhiệt lượng này được chuyển thành cơ năng dưới dạng mômen quay. Có hai loại động cơ đốt trong: động cơ xăng (chạy bằng xăng) và động cơ diesel (chạy bằng dầu). Trong số đó, động cơ xăng được ưa chuộng vì ưu điểm êm ái, tăng tốc nhanh, mượt mà.

Hầu hết ô tô ngày nay sử dụng động cơ đốt trong. Tuy nhiên, với xu hướng “xanh hóa” ngành ô tô, trong tương lai, các động cơ sử dụng nhiên liệu “sạch” hơn, như động cơ điện hay hybrid sẽ dần thay thế động cơ đốt trong.

Động cơ ô tô

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện là biến đổi năng lượng điện thành động năng. Do đó, động cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt như xăng hay dầu mà chạy bằng điện tích trữ trong pin (ion lithium). Ắc quy thường nằm dưới sàn xe. Người dùng có thể sạc pin ô tô thông qua bộ sạc tại trạm sạc hoặc ổ cắm điện tại nhà.

Pin sẽ cung cấp năng lượng cho động cơ cảm ứng bao gồm stato (phần đứng yên) và rôto (phần chuyển động). Khi stato được cấp điện, nó sẽ tạo ra từ trường cung cấp năng lượng cơ học để làm quay rôto quanh trục của nó, giúp xe lăn bánh. Tại Việt Nam đã có xe vinfast vf e34 sử dụng động cơ này.

Động cơ kết hợp

Động cơ hybrid là động cơ hybrid điện sử dụng hai nguồn điện là động cơ đốt trong và động cơ điện. Có nhiều loại động cơ hybrid như nối tiếp, song song và hybrid. Tùy từng loại mà quyết định ưu tiên động cơ điện hay động cơ đốt trong.

Xe ô tô sử dụng động cơ hybrid vẫn rất hiếm ở Việt Nam. Hiện tại trong phần phổ biến chỉ có mẫu suv 5 chỗ toyota corolla altis .

Xem chi tiết: Cấu tạo, Ưu điểm và Nhược điểm của Xe điện hybrid

Kết cấu động cơ đốt trong

Trong động cơ đốt trong, hệ thống quan trọng nhất là cơ cấu công suất, bao gồm:

Xylanh : Xylanh là vỏ chứa buồng đốt trong – nơi diễn ra quá trình đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu. Đây cũng là khoảng trống để piston chuyển động lên xuống.

Động cơ ô tô thường có 3 – 12 xi lanh, với 4, 6 và 8 xi lanh là phổ biến nhất. Cách bố trí các xi-lanh bên trong động cơ cũng có nhiều kiểu như xếp hình chữ i, úp đầu chữ v, chữ w. Ngoài ra còn có một cách sắp xếp đối xứng, ngang, phẳng được gọi là động cơ boxer .

Chi tiết: Xi lanh là gì? Ý nghĩa của các ký hiệu i4, v6, v12, w12 trong động cơ ô tô

Piston : Piston có dạng hình trụ và di chuyển lên xuống trong xi lanh và được kết nối với thanh kết nối. Khi nhiên liệu cháy, một áp suất cao được tạo ra đẩy piston chuyển động, lực này truyền lực đến thanh truyền và làm quay trục khuỷu.

Trên piston có các vòng (vòng) piston gắn trong các rãnh dọc theo thân piston. Vòng này giúp đảm bảo buồng đốt được đóng kín, ngăn cản sự xâm nhập của hỗn hợp nhiên liệu / không khí hoặc khí thải. Nó cũng ngăn không cho dầu rò rỉ vào buồng đốt.

xupap : Xupap hình nấm đóng vai trò như một van giúp điều khiển thời điểm và lưu lượng của hỗn hợp khí cháy trong động cơ. Van này giúp đóng / mở van nạp (nạp) và van xả (xả) của buồng đốt. Hoạt động của van được điều khiển bởi trục cam.

Bugi : Bugi có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện để kích hoạt quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khí trong buồng đốt của động cơ.

Trục cam : Trục cam có nhiều trục cam và khi trục cam quay, các cam sẽ điều khiển các van đóng / mở van nạp và van xả trong xi lanh. Có hai loại trục cam: trục cam đơn (sohc) và trục cam đôi (dohc). Một trục cam duy nhất điều khiển việc đóng / mở van nạp và van xả. Trục cam kép có hai trục, một trục dùng cho van nạp và một trục cho van xả.

Thanh kết nối: Thanh truyền nối piston với trục khuỷu, biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động tròn trên trục khuỷu.

Trục khuỷu : Trục khuỷu giúp chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Trục khuỷu nhận lực từ thanh truyền và chuyển thành mômen quay sinh ra công và truyền cho chi tiết công tác. Công việc.

Có một cảm biến vị trí trục khuỷu trên trục khuỷu giúp xác định vị trí và tốc độ của trục khuỷu, sau đó được truyền đến ecu động cơ. Do đó, ecu có thể tính toán chính xác thời điểm phun xăng và đánh lửa.

Xem chi tiết: Dấu hiệu và nguyên nhân lỗi của cảm biến vị trí trục khuỷu

Đai : Đai nối trục cam và bánh răng trục khuỷu, tạo ra chuyển động đồng bộ giữa các trục. Điều này giúp van đóng mở đúng thời điểm. Nó cũng ngăn không cho piston chạm vào van.

Xem Thêm: Khi Nào Thay Đai Cam Ô Tô?

Hộp mực: Cácte là bộ phận bao quanh trục khuỷu. Đáy cacte chứa dầu bôi trơn có tác dụng bôi trơn, làm mát và làm sạch các bộ phận trong khi động cơ hoạt động.

Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong

Cách thức hoạt động của động cơ đốt trong của ô tô: Một hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nén trong một không gian nhỏ và sau đó được đốt cháy để giãn nở không khí để tạo ra năng lượng. Năng lượng này sẽ đẩy piston chuyển động. Động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý này theo một chu trình khép kín, với hàng trăm vụ cháy xảy ra mỗi phút.

Hầu hết ô tô ngày nay sử dụng động cơ 4 kỳ (4 thì) với 4 chu kỳ làm việc bao gồm: nạp, nén, đốt và xả.

Cửa nạp (Hút) : Khi van nạp mở ra, van xả đóng lại, hỗn hợp khí và nhiên liệu được nạp vào xi lanh, và pít tông di chuyển từ tâm trên xuống tâm chết dưới.

Hành trình nén: Piston di chuyển từ tâm chết dưới lên tâm chết trên để nén hỗn hợp khí và nhiên liệu. Khi kết thúc hành trình nén, bugi sẽ bắn ra để đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu.

Đốt cháy (Nổ): Hỗn hợp khí và nhiên liệu được đốt cháy, tạo ra áp suất cao đẩy pít-tông từ tâm trên xuống tâm chết dưới. Chuyển động này tác dụng lên thanh truyền, sau đó tác dụng lên trục khuỷu và chuyển thành chuyển động quay.

Hành trình xả: Sau khi quá trình đốt cháy hoàn tất, piston di chuyển từ tâm chết dưới lên tâm xả trên, đẩy khí thải từ xi lanh qua van xả đến hệ thống xả.

Chuyển động của pít-tông trong quá trình nạp, nén và xả chủ yếu là do năng lượng tích trữ của bánh đà gắn với trục khuỷu trong quá trình đốt cháy. Đối với 1 xi lanh, cứ 2 vòng quay của trục khuỷu thì có 1 quá trình đốt cháy xảy ra. Do đó, động cơ càng nhiều xi lanh thì góc đánh lửa càng nhỏ, làm việc nhiều hơn và động cơ hoạt động êm ái hơn.

Để tối ưu hóa hiệu suất động cơ, hầu hết các nhà sản xuất ô tô hiện nay đều kết hợp công nghệ van biến thiên vào động cơ của họ. Công nghệ này giúp can thiệp linh hoạt, tự động tính toán và điều chỉnh thay đổi thời điểm đóng mở van nạp theo từng tình huống phân phối thực tế.

Dựa trên nguyên tắc mỗi nhà sản xuất ô tô phát triển hệ thống riêng của mình, ví dụ: toyota có vvt-i , honda có i – vtec , mitsubishi có mivec, bmw có vanos, suzuki có vt, hiện đại có cvvd

công cụ ecu

Ecu (Electronic Control Unit) là bộ phận xử lý trung tâm điều khiển mọi hoạt động của động cơ, hệ thống điện tử và thiết bị trên xe. Thông qua các dữ liệu từ cảm biến tiếng gõ, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục khuỷu,… ECU sẽ tính toán và đưa ra lệnh tín hiệu giúp cơ cấu chấp hành hoạt động bình thường. Và chính xác theo từng tình huống thực tế.

Cụ thể, ecu sẽ điều khiển hệ thống nạp nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, đặc biệt là hệ thống điều khiển van biến thiên… Mục đích chính của ecu là giúp xe chạy ổn định, an toàn và tiết kiệm. Bộ truyền động thích ứng hoạt động tối ưu ở các chế độ khác nhau.

Ngoài động cơ, ecu có thể ảnh hưởng đến hệ thống an toàn của ô tô như: hệ thống chống bó cứng phanh , hệ thống cân bằng điện tử , Cruise Control … và nhiều hệ thống thông minh khác trên xe.

Hệ thống hỗ trợ động cơ ô tô

Để động cơ chạy được, ngoài cơ cấu sinh lực còn cần nhiều hệ thống phụ trợ khác như:

Xem thêm: LÀM SAO ĐỂ SƠN XE BỀN MÀU

Hệ thống nạp nhiên liệu

Vai trò của hệ thống nạp nhiên liệu là cung cấp hỗn hợp nhiên liệu xăng / dầu và không khí vào buồng đốt. Có 3 loại hệ thống nhiên liệu: bộ chế hòa khí, bộ phun nhiên liệu gián tiếp và bộ phun nhiên liệu trực tiếp. Hầu hết các ô tô ngày nay đều sử dụng hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp (phía trên khe hút gió) hoặc trực tiếp (vào xi-lanh).

Cấu trúc của hệ thống nạp nhiên liệu thường bao gồm các bộ phận chính sau:

Bình nhiên liệu: Được sử dụng để chứa nhiên liệu trong xe.

Bơm nhiên liệu: Bơm nhiên liệu vào kim phun.

Xem chi tiết:

• • Dấu hiệu hỏng hóc của bơm nhiên liệu tự động và phương pháp kiểm tra
  • Ưu nhược điểm của máy bơm cao áp trên ô tô

Bộ lọc nhiên liệu: Loại bỏ tạp chất khỏi nhiên liệu trước khi nó được đưa đến kim phun.

Xem chi tiết: Khi nào cần thay lọc nhiên liệu ô tô?

Điều chỉnh áp suất nhiên liệu : Điều chỉnh áp suất nhiên liệu ở mức phù hợp, giúp nhiên liệu được bơm vào buồng đốt chính xác và đúng giờ.

Xem chi tiết: Dấu hiệu của bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu bị trục trặc và cách kiểm tra

Vòi phun: Bơm nhiên liệu vào buồng đốt.

Xem Chi tiết: Kinh nghiệm Vệ sinh và Thay thế Đầu phun Nhiên liệu Ô tô

Hệ thống lấy nước

Hệ thống nạp giúp di chuyển không khí vào buồng đốt. Vì đốt cháy nhiên liệu cần không khí (oxy). Hầu hết các xe hơi phổ biến đều sử dụng hệ thống hút khí thông thường, một hệ thống hút khí tự nhiên tận dụng sự chênh lệch giữa áp suất không khí bên ngoài và chân không trong xi lanh.

Cấu tạo của hệ thống hút gió trên ô tô chủ yếu bao gồm các bộ phận sau:

Bộ lọc không khí: Loại bỏ bụi bẩn trước khi không khí đi vào hệ thống.

Xem chi tiết: Cách vệ sinh và thay lọc gió ô tô để tránh hao xăng

Họng và bướm ga: Hít vào. Họng khí được điều khiển bởi van tiết lưu nối với bàn đạp ga. Khi người lái nhấn bàn đạp ga, bàn đạp ga sẽ mở ra để lấy không khí vào. Ngoài ra, máy còn được trang bị van điều khiển tốc độ không tải, dùng để kiểm soát lượng khí nạp khi xe chạy không tải.

Ống nạp: Dẫn không khí đến các xi lanh.

Cảm biến: Hệ thống nạp có cảm biến vị trí bướm ga để giúp đo độ mở cánh bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp để giúp xác định lượng không khí đi vào và cảm biến nhiệt độ khí nạp để giúp đo nhiệt độ không khí vào. Các cảm biến này truyền tín hiệu đến ECU động cơ để ECU tính toán cân bằng bộ chế hòa khí chính xác.

Xem chi tiết:

• • • Lỗi cảm biến vị trí bộ gia tốc và phương pháp kiểm tra
    • Tín hiệu lỗi cảm biến lưu lượng cửa nạp
    • Nguyên nhân lỗi cảm biến nhiệt độ không khí nạp vào

Ngoài các hệ thống nạp khí tự nhiên nêu trên, còn có các hệ thống nạp khác nhau như tăng áp và siêu nạp. Tăng áp làm tăng lượng không khí vào động cơ đẩy áp suất nén lên và giúp động cơ sản sinh nhiều công suất hơn, hiệu suất cao hơn.

• • • • Thông tin chi tiết: Bộ tăng áp là gì? Những lưu ý khi đi động cơ turbo

Hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa giúp tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu trong buồng đốt.

Cấu tạo của hệ thống đánh lửa trên ô tô chủ yếu bao gồm:

Cuộn dây đánh lửa: Tạo ra dòng điện cao thế.

Xem chi tiết: Bugi bị hỏng

Xem thêm: Cameraman là gì? Cameraman bao gồm những công việc gì?

Nhà phân phối: Phân phối điện cao áp từ các bugi đến các bugi của mỗi xi lanh.

Bugi: Tạo ra tia lửa điện để kích hoạt quá trình đốt cháy trong buồng đốt.

Xem chi tiết: Cách nhận biết Bugi ô tô bị hỏng và chi phí thay thế

Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn giúp cung cấp dầu đến các bộ phận chuyển động bên trong động cơ như piston, ổ trục, ổ trục trục khuỷu, trục cam … để giảm ma sát, làm mát, làm sạch và giữ cho các chi tiết này hoạt động trơn tru.

Cấu tạo của hệ thống bôi trơn ô tô chủ yếu bao gồm các bộ phận sau:

Dầu: Bôi trơn, làm mát và làm sạch các bộ phận của động cơ.

Xem chi tiết: Thay nhớt ô tô loại nào tốt? Cách thay nhớt xe

Bơm dầu: hút dầu từ đáy cacte, đưa dầu vào mạch bôi trơn động cơ.

Lọc dầu: Lọc bụi bẩn trước khi dầu bước vào chu trình bôi trơn mới.

Xem chi tiết: Hướng dẫn cách thay bộ lọc dầu ô tô

Hộp mực: chứa dầu, hầu hết đều ở đây.

Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát (còn được gọi là hệ thống làm mát) giúp làm mát động cơ và giữ nhiệt độ của nó ở mức ổn định để vận hành tối ưu.

Cấu tạo của hệ thống làm mát ô tô chủ yếu bao gồm các bộ phận sau:

Chất làm mát: Làm mát động cơ để duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ.

Chi tiết: Loại nước làm mát ô tô nào tốt nhất? Thay đổi bao lâu một lần?

Két nước : Làm mát chất làm mát chảy ra từ động cơ trước khi bước vào chu trình mới.

Xem chi tiết: Cách vệ sinh bộ tản nhiệt ô tô

Quạt làm mát: Đẩy không khí qua bộ tản nhiệt nhanh hơn, từ đó chất làm mát đi vào bộ tản nhiệt để làm mát nhanh hơn.

Xem chi tiết: Các lỗi quạt làm mát két nước thường gặp

Bơm nước: Lưu thông chất làm mát từ bộ tản nhiệt đến động cơ và ngược lại.

Xem chi tiết: Sự cố và các giải pháp của máy bơm nước làm mát tự động

Van hằng nhiệt: Điều khiển nước làm mát động cơ vào két nước theo từng tình huống thực tế.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Đo nhiệt độ nước làm mát và truyền thông tin đến ECU, để ECU có thể tính toán chính xác thời điểm phun nhiên liệu, góc đánh lửa trước …

Xem chi tiết: Lỗi cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cách kiểm tra

Hệ thống xả

Hệ thống xả giúp xử lý khí thải để giảm tiếng ồn, bảo vệ môi trường và giúp động cơ hoạt động hiệu quả nhất.

Cấu trúc của hệ thống xả ô tô bao gồm các bộ phận sau:

Ống xả: Thu khí xả từ xi lanh khi van xả mở.

Cảm biến oxy: Đo lượng oxy còn lại trong khí thải và truyền tín hiệu đến ecu động cơ. Điều này cho phép ecu tính toán và điều chỉnh mức tiêu hao nhiên liệu để có hiệu quả đốt cháy tối ưu.

Xem chi tiết: Dấu hiệu của cảm biến oxy bị trục trặc và cách kiểm tra

Bộ chuyển đổi chất xúc tác: Xử lý các hóa chất độc hại trước khi cạn kiệt.

Tiếng ồn: Giảm tiếng ồn khi động cơ hoạt động.

Xem chi tiết: Cấu trúc ống xả ô tô và các hư hỏng thường gặp

Ngoài các hệ thống trên, còn có nhiều hệ thống phụ trợ khác cho động cơ ô tô như hệ thống khởi động động cơ (trong hệ thống điện), hệ thống van thông gió cácte pcv …

Ý nghĩa của thông số kỹ thuật ô tô

Chuyển động cơ ô tô

Dịch chuyển động cơ hoặc dịch chuyển xi lanh là tổng số dịch chuyển của tất cả các xi lanh bên trong động cơ ô tô . Thể tích thường được đo bằng lít hoặc mililit. Ví dụ, động cơ ô tô 4 xi-lanh có dung tích 2,0 lít có nghĩa là mỗi xi-lanh có dung tích 0,5 lít. Dung tích xi lanh càng lớn thì khả năng chứa hỗn hợp nhiên liệu và khí cháy càng lớn, do đó động cơ càng tạo ra nhiều công suất.

Công suất (mã lực)

Công suất là đại lượng thể hiện sức mạnh của động cơ, tức là ô tô có thể chạy nhanh và mạnh như thế nào. Tốc độ tối đa tỷ lệ thuận với công suất. Công suất càng cao, tốc độ tối đa càng cao.

Đơn vị phổ biến của công suất động cơ là mã lực, viết tắt là hp (Anh), ps (Đức), cv (Pháp) … mã lực là công cần thiết để nâng một vật 75 kg lên cao. 1 giây 1 mét. Ngoài mã lực, còn có các đơn vị công suất khác như kilowatt (kw).

Mô-men xoắn (nm)

Mômen xoắn là đại lượng biểu thị lực tác dụng làm quay một trục. Nói cách khác, mômen quay thể hiện khả năng tải tức thời của động cơ. Mô men xoắn càng cao thì khả năng bám đường của xe càng tốt, khả năng chở nặng, leo đồi, vượt địa hình… càng tốt. Đơn vị của mô-men xoắn là nanomet, viết tắt là nm.

Đây là một đại lượng quan trọng trong thông số kỹ thuật của động cơ ô tô. Tuy nhiên, nhiều người khó hình dung ra số tiền này. Để dễ hiểu hơn, bạn có thể hình dung khi siết chặt một con vít bằng cờ lê, chúng ta phải kéo một lực vừa đủ để làm cho con vít quay. Mô men xoắn là lực dùng để quay một trục vít.

Tốc độ máy (vòng / phút)

RPM của động cơ là thước đo số vòng quay mà trục khuỷu có thể thực hiện trong 1 phút. Đơn vị của vòng tua máy là rpm – vòng quay trên phút – viết tắt là rpm.

Trục khuỷu quay càng nhanh thì lực càng lớn. Tốc độ động cơ có quan hệ mật thiết với công suất và mô-men xoắn. Không giống như công suất và mô-men xoắn, khi đánh giá hiệu suất động cơ, số vòng quay càng thấp chứng tỏ động cơ hoạt động tốt hơn.

Mối quan hệ giữa công suất, mô-men xoắn và tốc độ động cơ

Công suất là tốc độ của xe. Mô men xoắn có nghĩa là sức kéo, tải trọng nặng, thời gian tăng tốc nhanh hay chậm. Công suất hoặc mô-men xoắn cực đại ở tốc độ động cơ thấp hơn, xe tăng tốc nhanh hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Văn học

Xem thêm: Có nên rửa gầm xe ô tô thường xuyên?