Xi lanh là gì? Vì sao động cơ ô tô cần nhiều xi lanh?

Khi xem thông số kỹ thuật xe ô tô, bạn sẽ thường thấy thông tin động cơ 4 xi lanh. Vậy xi lanh là gì? Vì sao động cơ ô tô cần nhiều xi lanh?

Xi lanh là gì? Mối quan hệ giữa động cơ và xi lanh

Động cơ của ô tô là thiết bị chuyển hóa một dạng năng lượng nào đó như xăng hoặc dầu diesel thành động năng để xe ô tô chuyển động. Thông thường, động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài là hai loại cơ bản. Mỗi loại động cơ lại được chia thành nhiều loại nhỏ khác nhau, những loại nhỏ này mang đặc tính không giống nhau.

Động cơ nhiều xi-lanhĐộng cơ cần nhiều xi lanh

Xi lanh có vai trò là một bộ phận chính trong động cơ, bên trong xi- anh có piston di chuyển lên xuống. Động cơ ô tô nào hầu như cũng có nhiều hơn 1 xi lanh. Đối với những loại xe ô tô phổ thông, số xi lanh trong động cơ sẽ là 4, 6 hoặc 8 xi lanh. Các dòng xe thể thao cần lượng xi lanh lớn hơn, có thể là 12 hoặc 16 xi lanh.

Bên trong những động cơ nhiều xi lanh, có những cách như sau để sắp xếp xi lanh: xếp thành một hàng dọc (xi lanh xếp thẳng hàng), xếp thành hình chữ V (xi lanh xếp hình chữ V) và cuối cùng là hai xi lanh xếp đối nhau nằm ngang (xi lanh xếp đối đỉnh).

Một động cơ sắp xếp xi lanh thành hình chữ V

Một động cơ sắp xếp xi lanh thành hình chữ V

Hầu hết tất cả các xe ô tô hiện nay đều sử dụng loại động cơ 4 kì, để chuyển đổi xăng thành năng lượng chuyển động, động cơ này còn có tên gọi khác là động cơ 4 thì. Các thì bao gồm: nạp, nén, đốt và xả. Ngoài ra xi lanh, động cơ còn bao gồm bugi, trục cam, trục khuỷu, van.

Tham khảo thêm: Lót sàn oto 5D

Vì sao động cơ cần nhiều xi lanh?

Phân bổ lực

Ví dụ một động cơ 4 kỳ thì mỗi xi lanh cần 720 độ góc quay của trục khuỷu (tương đương 2 vòng) để thực hiện một chu trình. Nghĩa là một chu trình cháy sẽ được sinh ra sau 2 vòng quay. Trong đó chỉ có một kỳ nổ có khả năng tạo ra công có ích nhưng kỳ nạp, kỳ thải, kỳ nén lại gây tốn một lượng công lớn, đặc biệt là kỳ nén.

Như vậy có thể thấy động cơ 1 xi lanh sinh ra công ở dạng xung tuần hoàn. Do đó nếu muốn phân bổ lực kéo đồng đều, động cơ bắt buộc phải tận dụng quán tính để giữ tốc độ quay không thay đổi, điều này khiến động cơ phải sử dụng một bánh đà nặng. Bánh đà càng nặng thì lực được phân bổ càng đều, tuy nhiên điều này kéo theo một hệ quả đó là động cơ kém nhạy hơn, khó điều khiển hơn. Động cơ sẽ phát ra rung động, hoạt động không được êm ái.

Đó cũng là lý do mà động cơ cần nhiều xi lanh thay vì 1 xi lanh. Với động cơ 2 xi lanh một chu trình cháy xảy ra chỉ ngay sau một vòng quay của trục khuỷu. Động cơ 4 xi lanh chỉ cần ¼ chu kỳ là có một kỳ nổ. Thậm chí động cơ 12 xi lanh chỉ cần 60 độ góc quay của trục khuỷu là đã có một kỳ nổ. Có thể dễ dàng thấy công suất sinh ra càng đều nếu động cơ có số xi lanh càng nhiều. Đây cũng chính là lý do mà động cơ 12 xi lanh rất được ưa chuộng.

Nhiều xi-lanh giúp động cơ hoạt động êm ái hơnNhiều xi lanh giúp động cơ hoạt động êm ái hơn

Nguyên nhân gây ra dao động

Thực tế cho thấy dao động không chỉ xảy ra theo phương thẳng đứng. Lý do là thanh truyền có thể chuyển động sang trái và sang phải chứ không chỉ di chuyển lên xuống như nhiều người vẫn nhầm lẫn. Do vậy dao động còn có thể xảy ra theo phương ngang.

Khi được so sánh với piston, các nhà sản xuất nhận ra rằng khối lượng của thanh truyền nhẹ hơn nhiều. Vì thế dao động theo phương ngang được tạo ra do sự di chuyển qua lại của thanh truyền là nhỏ hơn nhiều so với dao động theo phương đứng của động cơ nhiều xi lanh. Đó là đối với động cơ một xi lanh.

Còn động cơ nhiều xi lanh thì còn rắc rối hơn nhiều so với những gì mà chúng ta tưởng tượng. Vì động cơ nổ một lần ứng với mỗi vòng quay nên 2 piston chuyển động tương ứng với nhau về chiều lẫn vị trí. Điều này mang lại tổng dao động có độ lớn gấp đôi dao động do động cơ 1 xi lanh sinh ra. Phương của dao động chủ yếu là phương di chuyển lên xuống của piston. 

Động cơ kết cấu 3 xi-lanhĐộng cơ kết cấu 3 xi lanh

Hiện nay rất hiếm hãng sản xuất ô tô áp dụng động cơ 1 xi lanh cho sản phẩm của mình. Hầu như xe ô tô nào cũng sử dụng động cơ nhiều xi lanh. Các dòng xe phổ thông phổ biến nhất là động cơ 4 xi lanh.

Minh Duyên

Bình luận

Email của bạn sẽ không công khai.

*