ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Thứ ba, 03/12/2024, 10:47 (GMT+7)

ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ

 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1. Khái niệm

Động cơ đốt trong (internal combustion engine - ICE) là một loại động cơ nhiệt. Động cơ hoạt bằng cách đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt rồi chuyển nhiệt năng thành công năng và tác động lên một số thành phần của động cơ như cánh quạt, piston, cánh tuabin… Lực tác động đó giúp cho máy móc vận hành hoặc phương tiện di chuyển.

Động cơ đốt trong được phân loại theo nhiều cách khác nhau: Theo nhiên liệu: động cơ xăng, dầu diesel, khí; Theo chu kỳ hoạt động: động cơ 4 kỳ, động cơ 2 kỳ;…. Nhưng trên các xe ô tô hiện nay, chủ yếu sử dụng động cơ xăng 4 kỳ là chủ yếu.

Hình 1: Động cơ xăng 4 kỳ trên xe Toyota

2. Cấu tạo

Mặc dù có cấu tạo phức tạp, nhưng về cơ bản động cơ xăng 4 kỳ có cấu tạo gồm 2 cơ cấu và 4 hệ thống: Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, cơ cấu phân phối khí, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống cung cấp khí, hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát.

Hình 2: Cấu tạo động cơ xăng 4 kỳ

2.1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Đây là bộ phận quan trọng có chức năng tiếp nhận năng lượng được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Bộ phận này gồm các thành phần như sau:

- Xi lanh: Thành phần này được đặt trong thân động cơ, kết hợp cùng nắp xi lanh và đỉnh piston tạo nên buồng đốt.

- Piston: Có hình trụ, nằm bên trong xi lanh, có cấu tạo gồm đỉnh, thân và chốt piston. Piston kết hợp cùng xi lanh tạo nên buồng đốt trong động cơ.

- Thanh truyền (tay biên): Là bộ phận nối liền piston và trục khuỷu. Nhiệm vụ của thanh truyền là truyền lực tác động và biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.

- Trục khuỷu: Trục khuỷu có chức năng biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay.

2.2. Cơ cấu phân phối khí: Cơ cấu này có chức năng chính cung cấp đủ lượng không khí sạch vào trong bồng đốt thông qua việc đóng/mở hệ thống cửa nạp; Đồng thời thải xạch khí xả sau khi đố cháy qua cửa xả thông qua việc đóng/mở xu páp xả.

2.3. Hệ thống cung cấp khí nhiên liệu: có nhiệm vụ hòa trộn không khí sạch với nhiên liệu theo một tỷ lệ phù hợp và phun chúng vào bên trong buồng đốt. Hệ thống này bao gồm các thành phần như: kim phun và hòa khí điều khiển điện tử hoặc bộ chế hòa khí, các cơ cấu lọc và các chi tiết khác..

2.4. Hệ thống bôi trơn: Có nhiệm vụ vận chuyển và giúp dầu bôi trơn được bôi đều trên bề mặt các chi tiết bên trong động cơ. Quá trình này giúp giảm tính ma sát bề mặt, làm mát các chi tiết, loại bỏ các mạt kim loại…. đảm bảo cho động cơ hoạt động ổn định và bền bỉ hơn.

2.5. Hệ thống làm mát: Động cơ đốt trong là một động cơ nhiệt do vậy trong quá trình làm việc sẽ tỏa ra một lượng nhiệt rất lớn. Hệ thống làm mát sẽ đảm bảo nhiệt độ ổn định cho các bộ phận, các chi tiết, giúp động cơ hoạt động hiệu quả và bền bỉ hơn.

2.6. Hệ thống khởi động: Hệ thống giúp động cơ khởi động, bắt đầu cho một quá trình làm việc mới. Khi hệ thống hoạt động, trục khuỷu sẽ được làm quay giúp cho khối động cơ tự nổ máy.

3. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ được thực hiện dựa trên việc chuyển đổi hoá nhiệt năng thành động năng thông qua quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu bên trong buồng đốt. Khi hỗn hợp hoà khí bị đốt cháy sẽ khiến không khí giãn nở và tạo ra áp suất, áp suất sẽ đẩy Piston chuyển động tịnh tiến bên trong xilanh và sinh công. Quá trình đốt cháy nhiên liệu, sinh công của động cơ xăng 4 kỳ được thực hiện bởi 4 kỳ gồm: Nạp – Nén – Nổ – Xả.

3.1. Kỳ nạp: Trong chu kỳ nạp, xu páp nạp mở, xup páp xả đống. Lúc này Piston sẽ di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) đến chết dưới (ĐCD) tạo ra áp suất thấp bên trong buồng đốt và hút hỗn hợp hòa khí vào trong bồng đốt, hoặc hệ thông phun xăng điện tử sẽ phun xăng vào trong buồng đốt.

Hình 3: Kỳ nạp

3.2. Kỳ nén: Piston sẽ di chuyển từ điểm chết dưới (ĐCD) đến điểm chết trên (ĐCT). Lúc này toàn bộ van nạp và van xả đều đóng chặt, hỗn hòa khí bị nén lại.

Hình 4: Kỳ nén

3.3. Kỳ nổ: Cả 2 xup áp nạp và xả đều đóng. Khi hoà khí bị nén đến áp suất thích hợp, hệ thống đánh lửa được kích hoạt, đốt cháy hoàn toàn hoà khí bên trong buồng đốt. Áp suất sinh ra từ vụ cháy đẩy Piston di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD).

Hình 5: Kỳ nổ

3.4. Kỳ xả: Xu páp nạp đóng, xu páp xả mở. Piston di chuyển từ điểm chết dưới (ĐCD) đến điểm chết trên (ĐCT). Trong quá trình này Piston đẩy toàn bộ lượng khí sản sinh trong quá trình đốt nhiên liệu ra ngoài qua của xả.

Hình 6: Kỳ xả

Động xăng 4 kỳ là loại động cơ có nhiều ưu điểm vượt trội: Giá thành rẻ, hoạt động bền bỉ, mạnh mẽ, dễ bảo trì, bảo dưỡng, nhiên liệu sẵn có trong tự nhiên….

Chính vì vậy đây vẫn là loại động cơ được ưu chuộng, sử dụng rộng rãi y và được sử dụng ở hầu hết các loại máy máy móc, phương tiện đi lại, và đặc biệt là trong các loại xe ô tô.