Home / Ô Tô / Động cơ nhiều xilanh: phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động

Động cơ nhiều xilanh: phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động

/

Động cơ nhiều xilanh là sự liên kết của nhiều động cơ 1 xilanh xếp thành 1 hoặc nhiều hàng.

động cơ nhiều xilanh

1. Động cơ nhiều xilanh là gì?

1.1. Nhược điểm của động cơ 1 xilanh

Động cơ một xilanh khó nâng cao công suất vì khi tăng công suất bằng tăng kích thước của các chi tiết, thì tổn hao cho các chi tiết lớn (do ma sát, quán tính). Số vòng quay một xilanh không đều, cân bằng động cơ khó. Vì vậy trên ô tô chủ yếu dùng động cơ nhiều xilanh.

Động cơ nhiều xilanh là sự liên kết của nhiều động cơ 1 xilanh. Động cơ gồm nhiều xilanh xếp thành 1 hoặc nhiều hàng. Trục quay có dạng trục khuỷu dài quay trên các cổ trục, các cổ khuỷu để lắp thanh truyền và cách cổ chính một khoảng bằng bán kính tay quay. Khi trục khuỷu quay tất cả các piston đều chuyển động trong xilanh.

1.2. Thứ tự làm việc của động cơ nhiều xilanh

Khi động cơ làm việc trong từng xilanh xảy ra các quá trình: hút, ép, nổ, xả (H- E – N – X) như phần trên đã nghiên cứu, nhưng các kỳ làm việc không trùng nhau mà được bố trí sao cho các kỳ sinh công cách đều nhau như vậy số vòng quay của động cơ sẽ đều hơn. 

1.3. Thứ tự các xilanh nổ sinh công gọi là thứ tự làm việc của động cơ

Bảng hành trình làm việc của động cơ là bảng thể hiện các quá trình làm việc trong các xilanh theo góc quay của trục khuỷu. Để lập bảng ta chỉ cần biết loại động cơ (4 kỳ hay động cơ 2 kỳ), thứ tự làm việc của động cơ, số xilanh để tính khoảng cách giữa hai lần sinh công. Khoảng cách giữa hai lần sinh công được tính bằng 720°/i (720° là góc trục khuỷu quay được trong một chu trình làm việc, i là số xilanh của động cơ 4 kỳ).

2. Nguyên lý hoạt động của động cơ nhiều xilanh

2.1. Động cơ 4 xilanh thẳng hàng 

Sơ đồ cấu tạo trục khuỷu: Động cơ 4 xilanh xếp 1 hàng dọc, có dạng trục khuỷu, có 5 cổ chính (a, b, c, d, e) và 4 cổ thanh truyền (cổ biên) (1, 2, 3, 4). Các cổ trục 1, 4, cổ trục 2, 3 cùng nằm trên một mặt phẳng. Khi trục khuỷu quay piston 1, 4 chuyển động ngược chiều với các piston 2, 3. 

cấu tạo trục khuỷu 4 xilanh
Cấu tạo trục khuỷu 4 xilanh

Thứ tự làm việc là 1, 3, 4, 2 hoặc 1, 2, 4, 3 ứng với hai vòng quay của trục khuỷu các xilanh đều thực hiện đủ một chu trình và sinh công 1 lần. Như vậy khi trục cơ quay được 2 vòng quay động cơ sinh công 4 lần và khoảng cách giữa hai lần sinh công là 180°.

Góc quay trục cơ (độ)Xilanh 1Xilanh 2Xilanh 3Xilanh 4
0-180NXEH
180-360XHNE
360-540HEXN
549-720ENHX
Bảng hành trình làm việc động cơ 4 xilanh thẳng hàng có thứ tự làm việc là 1, 3, 4, 2 xilanh

Nhìn vào bảng hành trình làm việc nếu máy 1 đang nổ thì máy 2 đang xả, máy 3 đang ép và máy 4 đang hút. Để nhận biết hành trình làm việc thực tế của các xilanh trên động cơ ta dựa vào bảng hành trình làm việc và góc mở sớm đóng muộn của các xupap.

2.2. Động cơ 6 xilanh thẳng hàng

Sơ đồ cấu tạo trục khuỷu: Động cơ 6 xilanh xếp 1 hàng (hình a), trục khuỷu có 7 cổ chính, 6 cổ biên. Các cổ 1 và 6, cổ 2 và 5, cổ 3 và 4 nằm trên một phẳng. Các mặt phẳng này cách đều nhau bằng khoảng cách nổ của động cơ là 120°. Thứ tự làm việc là: 1, 5, 3, 6, 2, 4 hoặc 1, 4, 2, 6, 3, 5 hoặc 1, 2, 3, 6, 5, 4.

cấu tạo trục khuỷu 6 xilanh
Cấu tạo trục khuỷu 6 xilanh

Động cơ 6 xilanh xếp hình chữ V có 4 cổ chính, 3 cổ biên. 3 cổ biên nằm trên 3 mặt phẳng cách nhau 120°, mỗi cổ biên lắp hai thanh truyền.

hành trình làm việc động cơ 6 xilanh
Bảng hành trình làm việc động cơ 6 xilanh thứ tự làm việc 1, 5, 3, 6, 2, 4

Nhìn vào bảng hành trình làm việc ta thấy nếu máy 1 ở đầu kỳ nổ (0° – 60°) thì máy 2 ở giữa kì nổ, máy 3 ở cuối kỳ hút, máy 4 ở cuối kỳ nổ, máy 5 ở giữa kì ép và máy 6 ở đầu kỳ hút.

2.3. Động cơ 8 xilanh

Sơ đồ cấu tạo trục khuỷu: Động cơ có 8 xilanh thường được bố trí hình chữ V, mỗi cổ biên thường lắp hai thanh truyền. Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của trục khuỷu có 4 cổ biên (1, 2, 3, 4) và 5 cổ chính (a, b, c, d, e).

cấu tạo trục khuỷu 8 xilanh
Cấu tạo trục khuỷu 8 xilanh

Các cổ 1, 4, cổ 2, 3 nằm chung một mặt phẳng nhưng đối nhau, hai mặt phẳng này vuông góc với nhau. Khoảng cách nổ là 90°, thứ tự nổ là 1, 5, 4, 2, 6, 3, 7, 8.

hành trình làm việc động cơ 8 xilanh
Bảng hành trình làm việc động cơ 4 xilanh thứ tự làm việc 1, 5, 4, 2, 6, 3, 7, 8

3. So sánh động cơ một xilanh và động cơ nhiều xilanh

Động cơ một xilanh khó nâng cao công suất, động cơ nhiều xilanh là sự kết nối của nhiều động cơ một xilanh nên tăng được công suất lớn. Động cơ một xilanh số vòng quay không đều, khó tự cân bằng, còn động cơ nhiều vị lanh cân bằng động cơ tốt hơn. 

Khi hoạt động các piston của động cơ nhiều xilanh thường được bố trí chuyển động ngược chiều nhau, tạo ra các lực tự cân bằng. Động cơ nhiều xilanh nếu tính về tỉ lệ công suất so với động cơ một xilanh thì động cơ nhiều xilanh gọn gàng hơn. 

Động cơ nhiều xilanh có nhiều ưu điểm, phù hợp với yêu cầu của động cơ ô tô cần có công suất lớn nên hiện nay được sử dụng nhiều loại 4, 6, 8 xilanh.

4. Xác định nguyên lý làm việc thực tế của động cơ nhiều xilanh

Nguyên lý làm việc thực tế của động cơ nhiều xilanh, trong mỗi xilanh làm việc tương tự như động cơ 1 xilanh, các xupap của từng xilanh cũng có góc mở sớm, đóng muộn như động cơ một xilanh để nạp đầy thải sạch. 

Khi chế tạo trục cam, các cam được bố trí đóng mở theo thứ tự làm việc của động cơ và có góc mở sớm đóng muộn của các xilanh như nhau, được bố trí đóng mở theo đúng trật tự làm việc của động cơ. 

Ví dụ: động cơ 7KE (Zace) quy định xupap hút của các xilanh đều mở sớm là 15°, đóng muộn là 51°. Thực tế do ta điều chỉnh khe hở nhiệt của các xupap cùng loại không bằng nhau nên làm cho góc mở sớm, đóng muộn của xupap các xilanh có thể khác nhau.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :