Động cơ xăng là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lí hoạt động

Động cơ xăng là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lí hoạt động của động cơ xăng? Động cơ xăng khác gì so với động cơ diesel? Tất cả những thông tin liên quan đến động cơ xăng sẽ có trong bài viết dưới đây. Hãy cùng Hangchavn theo dõi và tìm hiểu.

Động cơ xăng là gì?

Động cơ xăng là một loại động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng để tạo momen xoắn tác động vào hệ thống chuyển động giúp cho thiết bị, máy móc hoạt động. Loại động cơ này thường được sử dụng cho ô tô, máy bay, máy móc di động như máy xén cỏ, tàu thuyền loại nhỏ,…

Động cơ xăng được phát triển dựa trên một loại động cơ ba thì có công suất yếu hơn rất nhiều của Étienne Lenoir vào cuối thế kỷ XIX bởi Nikolaus August Otto. Sự thay đổi đáng chú ý nhất là việc được thêm vào một thì nén khí. Cho đến nay, động cơ xăng trải qua nhiều cải tiến với công nghệ ngày càng hiện đại. Do đó, thiết kế đầu tiên của Otto không có nhiều điểm tương tự với động cơ xăng mà chúng ta thường sử dụng ngày nay.

Xem thêm: Động cơ xe nâng: Phân loại, ưu nhược điểm, các hãng phổ biến

Phân loại động cơ xăng

Hiện nay, động cơ xăng bao gồm nhiều loại khác nhau, mỗi loại được sử dụng vào những mục đích cụ thể riêng. Dựa vào một số tiêu chí, có thể phân chia động cơ xăng như sau:

Dựa vào số xi lanh của động cơ

Ở phiên bản cổ điển, động cơ xăng được trang bị 4 xi lanh. Vậy sự khác biệt về số xi lanh giữa phiên bản cổ điển và phiên bản hiện đại của động cơ xăng là gì? Cho đến nay, động cơ xăng được trang bị nhiều xi lanh hơn, có thể là 6, 8 hoặc thậm chí 18 xi lanh. Nhờ đó mà công suất động cơ tăng lên đáng kể, cùng với đó là lượng tiêu thụ nhiên liệu cao hơn. Một số máy móc nhỏ có thể được trang bị động cơ xăng 2 xi lanh.

Dựa vào kết cấu của khối xi lanh

Khối xi lanh của động cơ xăng có thể được sắp xếp thẳng hàng như ở phiên bản cổ điển. Chủ yếu chúng được lắp đặt theo phương thẳng đứng hoặc đối chiếu nghiêng. Bên cạnh đó còn có kiểu sắp xếp chữ V hoặc chữ W để tiết kiệm không gian trong khoang động cơ, đặc biệt nếu đó là động cơ lớn. Ví dụ: động cơ 8 xi lanh được sắp xếp theo kiểu chữ V chỉ chiếm không gian tương tự như loại 4 xi lanh.

Dựa vào loại hệ thống cung cấp nhiên liệu

Theo tiêu chí này, động cơ xăng được chia thành hai loại: động cơ sử dụng bộ chế hòa khí và động cơ sử dụng bộ phun nhiên liệu. Vậy sự khác biệt giữa 2 loại động cơ xăng là gì?

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

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

Dựa vào loại chu kỳ động cơ

Dựa vào loại chu kỳ, có thể chia động cơ xăng thành 2 loại: Động cơ hai thì và động cơ 4 thì. Nguyên lý hoạt động của 2 loại này cơ bản là tương tự nhau nhưng vẫn có sự khác biệt nhất định. Nguyên lý hoạt động của 2 loại động cơ này sẽ được trình bày chi tiết ở phần sau.

Cấu tạo của động cơ xăng

Để hiểu hơn về chủ đề động cơ xăng là gì thì cấu tạo là một trong những vấn đề cần được quan tâm. Theo đó, động cơ xăng bao gồm 7 bộ phận chính bao gồm: Piston - xi lanh, trục khuỷu, trục cam, bugi, xunap, hệ thống nạp nhiên liệu và hệ thống làm mát. Mỗi bộ phận có chức năng, nhiệm vụ riêng. Cụ thể như sau:

• Piston - xi lanh: Piston chịu tác dụng của các chất khí nở ra và tạo áp suất lên trục khuỷu. Khi thực hiện các động tác hút, nén và xả, bộ phận này tạo ra chân không trong xylanh, nén hỗn hợp xăng và không khí, đồng thời loại bỏ các sản phẩm cháy ra khỏi khoang. Xi lanh là nơi hoạt động của các piston. Bộ phận này được làm từ gang, nhưng để tiết kiệm trọng lượng cho máy móc, thiết bị, các nhà sản xuất có thể chế tạo xi lanh từ nhôm.
• Trục khủy: Trục khuỷu có công dụng tiếp nhận lực đẩy từ thanh truyền và truyền cho bánh đà. Trục khuỷu chứa ít nhất 2 ổ trục chính và đối trọng có tác dụng bù dao động cho trục quay đều và hãm lực quán tính.
• Xu náp: Bộ phận này có nhiệm vụ điều khiển van xả và hút đóng mở theo kỳ cộng với thực hiện thoát khí nén ra môi trường ngoài. Trong kỳ nén và đốt, các van của xupap sẽ đóng kín, tại 2 kỳ sau, xu náp sẽ mở để thải khí ra ngoài.
• Trục cam: Đây là một bộ phận của xupap, hoạt động với chức năng đóng mở, xả khí. Tại kỳ cuối của chu kỳ, trục cam sẽ mở và xả khí thải từ động cơ.
• Bugi: Bugi là thiết bị có chức năng tạo ra tia lửa ở cuối kỳ nén để thực hiện quá trình đốt bên trong buồng cháy của động cơ. Nếu bugi không hoạt động, nhiệt năng sẽ không được sinh ra.
• Hệ thống nạp nhiên liệu: Hệ thống này có nhiệm vụ cung cấp hỗn hợp gồm xăng và không khí vào xi lanh. Tuỳ theo cấu tạo của động cơ xăng mà trang bị hệ thống nạp với loại phù hợp: chế hoà khí, phun nhiên liệu gián tiếp hay phun nhiên liệu trực tiếp.
• Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát của động cơ xăng là gì? Hệ thống này bao gồm bộ tản nhiệt (két nước làm mát) và bơm nước cùng các ống dẫn và cảm biến nhiệt độ. Theo đó nước sẽ được đưa vào hệ thống và luân chuyển trong động cơ, sau đó ra ngoài để đi đến két để làm mát.

Động cơ xăng hoạt động như thế nào?

Bên cạnh phân loại và cấu tạo thì nguyên lý hoạt động cũng là một trong những vấn đề đáng quan tâm khi tìm hiểu động cơ xăng là gì? Như đã trình bày ở trên, dựa vào chu kỳ đốt có thể phân chia động cơ xăng thành động cơ 4 thì và động cơ 2 thì. Nguyên lý hoạt động của chúng cụ thể như sau:

Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 thì

Động cơ xăng vận hành theo nguyên lý hoạt động khá phức tạp, trải qua các kỳ bao gồm:

• Kỳ nạp: Piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới của xilanh, tạo nên một khoảng trống để hỗn hợp xăng và không khí đi vào qua đường ống dẫn kí. Khi xupap nạp được mở ra thì xupap xả sẽ được đóng lại. Trong suốt quá trình, xăng sẽ bay hơi để tăng khả năng hòa xăng vào trong không khí, đây được gọi là quá trình chế hòa khí.
• Kỳ nén: Tại quá trình này, xupap nạp và xả đều sẽ được đóng lại. Lúc này piston sẽ chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên để nén hỗn hợp khí. Ở cuối kỳ nén, trước khi xilanh chạm đến điểm chết trên để thực hiện một chu trình mới thì bugi sẽ đánh lửa để đốt cháy hỗ hợp hòa khí.
• Kỳ nổ sinh công: Hỗn hợp xăng và không khí được đốt cháy và sinh ra nhiệt. Từ đó áp suất sẽ tăng lên khiến cho piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Nhờ chuyển động này tác động lên trục khuỷu để làm trục quay, truyền chuyển động tới hộp số và cuối cùng đi tới các bánh xe.
• Kỳ xả: Sau khi kỳ nổ lết thúc, khí thải được đẩy vào ống xả và thải ra môi trường. Theo đó, xupap xả sẽ mở và xupap nạp đóng lại, piston chuyển động trở lên xilanh để đẩy các khí thải ra ngoài. Ở cuối chu trình, xupap nạp và xả đều được mở ra nhằm để đẩy hết tất cả khí thải ra ngoài.

Xem thêm: Động cơ Quanchai là gì?Ưu, nhược điểm của động cơ Quanchai

Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 2 thì

Đối với chu kỳ 2 thì, nguyên lý hoạt động của động cơ xăng là gì? Chúng khác gì so với động cơ xăng 4 thì? Hãy cùng tìm hiểu:

• Kỳ đầu (hành trình đi xuống) : Tạo công và nén

Piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới khiến lượng khí bị nén lại, đồng thời hỗn hợp xăng và không khí được đưa vào trong buồng đốt. Bugi đốt hỗn hợp khiến nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt tăng. Qua đó tạo ra công cơ học. Ở cuối kỳ này, khi piston đi xuống, van xả khí và ống dẫn khí được mở ra để đẩy hỗn hợp hòa khí đang bị nén ra ngoài. Lúc này, trục khuỷu quay được nửa vòng tròn.

• Kỳ sau (Hành trình đi lên): Nén và hút

Tại kỳ này, khi piston đi lên thì van xả khí và ống dẫn khí đóng lại. Đồng thời hỗn hợp mới trong xi lanh tiếp tục bị nén và được đốt cháy trước khi piston đạt tới điểm chết trên và kết thúc một chu kỳ sinh công.

Xem thêm: Động cơ điện xoay chiều là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

So sánh động cơ xăng và động cơ diesel

Cả động cơ xăng và động cơ diesel đều là động cơ đốt trong, chuyển hóa nhiên liệu thành cơ năng thông qua quá trình đốt cháy. Năng lượng cơ học chuyển động các piston lên và xuống bên trong xi lanh, tạo ra chuyển động quay làm quay các bánh xe. Chính vì vậy, chúng đều bao gồm các chi tiết cơ bản giống nhau như: xi lanh, piston, trục khuỷu, xunap,… cấu thành nên một động cơ hoàn chỉnh.

Vậy điểm khách biệt giữa động cơ diesel và động cơ xăng là gì? Hãy cùng theo dõi chi tiết trong bảng dưới đây:

BẢNG SO SÁNH: ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ DIESELSTTTiêu chí so sánhĐộng cơ xăngĐộng cơ diesel1Nhiên liệuXăngDầu diesel2Quá trình đốt cháy nhiên liệuHỗn hợp không khí và xăng (hòa khí) được nén thông qua kỳ nén. Sau đó bugi bật tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu và nhiệt lan truyền khắp buồng đốt động cơ.Chỉ không khí được nén trong xilanh thông qua kỳ nén, sau đó nhiên liệu cao áp được phun vào bằng kim phun, gặp nhiệt độ thích hợp, nhiên liệu bốc cháy ngay lập tức trong buồng đốt.3Thành phần và kết cấu động cơTỷ số nén khá thấp, khoảng 8:1 đến 12:1, áp suất thấp hơn. Do vậy, kết cấu của động cơ xăng không đòi hỏi mạnh mẽ như động cơ diesel. Đồng thời, xilanh, piston, thanh truyền của động cơ xăng cũng sẽ ngắn hơn khi so sánh cùng thể tích công tác.Nhiên liệu trong động cơ diesel tự bốc cháy khi gặp không khí được nén đến nhiệt độ thích hợp nên động cơ diesel đòi hỏi kết cấu có độ bền cao để chịu được áp suất và nhiệt độ lớn. Tỷ số nén của loại động cơ này vào khoảng 14:1 đến 23:1, thanh truyền, piston, xilanh cũng sẽ dài hơn.4Chất liệuKhối động cơ xăng thường làm bằng hợp kim nhôm, nhẹ, xi lanh thường là liền khối và không thể thay thế.Khối động cơ diesel thường làm bằng gang, xilanh thường là các ống lót ướt, rời và có thể thay thế.5Công suấtĐộng cơ xăng sẽ có công suất và tốc độ cao hơn động cơ diesel.Động cơ diesel có mô men xoắn cao hơn, chạy ở dải tốc độ chậm hơn.6Hiệu suất nhiệt của động cơĐộng cơ xăng hiện nay có hiệu suất nhiệt tối đa hơn 50%, tức là có hơn 50% tổng công suất được tỏa ra dưới dạng nhiệt mà không biến thành công có ích. Trong đó, một phần nhiệt đi theo khí thải ra ngoài, phần còn lại được truyền vào khí quyển qua bộ tản nhiệt của hệ thống làm mát.Động cơ diesel hiện tại 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 nói hiệu suất nhiệt của động cơ diesel lớn hơn nhiều so với động cơ xăng, điều này đồng nghĩa với việc động cơ xăng sẽ tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn động cơ diesel.

7Tuổi thọ động cơĐộng cơ xăng thường có tuổi thọ ngắn hơn động cơ diesel. Khi chạm mốc 200.000 đến 250.000 km, các xilanh của động cơ xăng sẽ bắt đầu bị mài mòn, làm giảm hiệu suất đáng kể.Động cơ diesel được chế tạo từ vật liệu kết cấu bền để đáp ứng nhiệt độ và áp suất cao trong quá trình làm việc. Vì vậy, động cơ diesel có tuổi thọ cao hơn so với động cơ xăng. Khi động cơ đạt đến 350.000 đến 500.000 km thì có thể thay ống lót xilanh mà không cần thay thế toàn bộ động cơ.8Lượng khí thảiĐộng cơ xăng phát thải lượng khí ít độc hại hơn động cơ dieselDầu diesel thường phát ra nhiều hạt mịn hơn xăng. Trên thực tế, dù phun trực tiếp hay gián tiếp, nhiên liệu được phun vào muộn, dẫn đến hỗn hợp vừa và không cháy

Ứng dụng của động cơ xăng là gì?

Động cơ xăng hiện nay được ứng dụng nhiều trong cuộc sống và đóng vai trò rất quan trọng trong một số lĩnh vực.

• Ứng dụng của động cơ xăng trong ngành giao thông vận tải

Động cơ xăng được sử dụng phổ biến trên các loại phương tiện giao thông, ô tô, xe máy,… Hiện nay, xe ô tô chạy điện chỉ chiếm khoảng 10% trong doanh số bán xe trong toàn cầu. Các dòng xe máy trên thị trường chủ yếu sửu dụng động cơ xăng 4 thì với ưu điểm công suất cao, tiết kiệm nhiên liệu và độ bền bỉ cao, giảm gây ô nhiễm môi trường hơn so với động cơ xăng 2 thì nhưng nó có cấu tạo và nguyên lý hoạt động phức tạp hơn nên có giá thành và chi phí sản xuất cao hơn.

• Ứng dụng của động cơ xăng trong ngành nông nghiệp

Không chỉ trong lĩnh vực giao thông vận tải mà ngành nông nghiệp cũng sử dụng động cơ xăng trong ngành nông nghiệp. Vậy ứng dụng của động cơ xăng là gì trong ngành này? Sự ra đời và phát triển của động cơ xăng, máy móc nông nghiệp chạy bằng xăng như máy xới đất, máy bơm nước, máy cày,… đã giúp bà con nông dân giải quyết công việc một cách hiệu quả và nhanh chóng hơn, góp phần nâng cao năng suất lao động.

Xe nâng động cơ xăng thương hiệu Hangcha hoạt động bền bỉ

Lý do khiến khách hàng tin tưởng lựa chọn xe nâng Hangcha trang bị động cơ xăng là gì? Hangcha là thương hiệu xe nâng hàng đầu thế giới, được sử dụng phổ biến ở hơn 180 quốc gia và vùng lãnh thổ với doanh số bán ra mỗi năm lên tới hàng triệu sản phẩm. Để có được thành công như ngày hôm nay, Hangcha luôn không ngừng nghiên cứu và phát triển sản phẩm cùng với việc nâng cao chất lượng dịch vụ.

Các sản phẩm xe nâng trang bị động cơ xăng mang thương hiệu Hangcha luôn được khách hàng tin tưởng lựa chọn vì độ bền bỉ và hiệu suất làm việc đáng kinh ngạc. Bên cạnh đó, Hangcha còn sản xuất và cung cấp ra thị trường nhiều dòng sản phẩm xe nâng khác nhau, đáp ứng được mọi nhu cầu sử dụng như xe nâng dầu, xe nâng điện, xe nâng tay, xe nâng người,… cùng hệ thống phụ tùng xe nâng đa dạng và đảm bảo chất lượng tốt nhất tới tay người dùng.

Tại Việt Nam, Hangchavn là đơn vị ủy quyền phân phối chính hãng và duy nhất các sản phẩm mang thương hiệu Hangcha tại Việt Nam. Nhờ chất lượng sản phẩm tốt, đa dạng chủng loại và giá cả phải chăng cùng dịch vụ chăm sóc khách hàng chuyên nghiệp nên Hangchavn luôn là sự lựa chọn ưu tiên của mọi khách hàng.

Trên đây là bài viết Động cơ xăng là gì hy vọng rằng những thông tin mà Hangchavn cung cấp ở trên sẽ giúp ích cho bạn. Nếu có nhu cầu tìm hiểu và chọn mua các loại xe nâng và phụ tùng xe nâng, quý khách hàng vui lòng liên hệ hotline 0975.645.225 để được tư vấn tận tình và chu đáo nhất.

Xem thêm:

• Động cơ Isuzu hiệu suất cao, bền bỉ, tiết kiệm nhiên liệu
• Động cơ Cummins: Thông số kỹ thuật và tính năng nổi bật