Các kiểu thiết kế động cơ ô tô

Gửi: 28/12/2017 - 21:01
 
 
Động cơ phẳng Boxer trên Subaru và Porsche

Chắc hẳn các bạn cũng đã biết có 2 loại động cơ chính trên xe ô tô là loại động cơ có xy lanh thẳng hàng và loại động cơ có xy lanh đặt theo hình chữ V. Hãy cùng tìm hiểu các thiết kế động cơ khác nhau cùng ưu nhược điểm của chúng nhé.

Động cơ có xy lanh đặt thẳng hàng hay động cơ thẳng hàng

Là thiết kế động cơ phổ biến nhất trên thị trường với các xy lanh đặt đứng và thẳng hàng.

Động cơ 4 xy lanh thẳng hàng
Động cơ 4 xy lanh thẳng hàng

Ưu điểm

Có cấu tại cơ khí đợn giản nhất trong các loại động cơ và vì vậy có chi phí sản xuất thấp nhất. Điều này lý giải vì sao chúng được sử dụng nhiều nhất trên các dòng xe hơi phổ thông
Tiết kiệm nhiên liệu hơn thiết kế kiểu V
Dài hơn động cơ hình chữ V nhưng lại hẹp hơn vì vậy chúng thường được đặt ngang để giảm thiểu tối đa chiều dài của khoang động cơ giúp mở rộng tối đa kích thước khoang hành khách.

Nhược điểm :

Việc các xy lanh đặt thẳng hàng làm loại động cơ này có chiều dài đáng kể. Đối với thiết kế 4 xy lanh thẳng hàng, các lực sinh ra bởi chuyển động lên xuống của piston tác động không đều lên trục khuỷu và làm động cơ bị rung lắc. Thông thường ở loại động cơ này cần thêm 1 hệ thống trục cân bằng để triệt tiêu rung lắc (gồm 1 trục quay gắn thêm một quả tạ, dẫn động ngược với trục khuỷu nhờ bánh răng và giúp làm đối trọng cho trục khuỷu)

Trục cân bằng và trục khuỷu động cơ
Trục cân bằng và trục khuỷu động cơ

Động cơ có xy lanh đặt phẳng hay động cơ phẳng

Loại động cơ này có xy lanh đặt nằm ngang trên 1 mặt phẳng, piston vì vậy sẽ chỉ chuyển động ngang thay vì theo chiều dọc. Một nửa số piston sẽ chuyển động theo 1 hướng và nửa còn lại theo hướng ngược lại. Động cơ dạng phẳng nhìn chung có 2 loại : loại Boxer và loại động cơ hình chữ V góc mở 180°.

Động cơ dạng phẳng 6 xy lanh, tương đương với 1 động cơ V có góc mở 180°
Động cơ dạng phẳng 6 xy lanh, tương đương với 1 động cơ V có góc mở 180°
Và đây là 1 động cơ Boxer. Điểm khác biệt so với động cơ phẳng dạng V 180° là vị trí các điểm nối giữa tay dên và trục khuỷu. Loại động cơ Boxer chủ yếu được sử dụng trên các dòng xe của Subaru và Porsche. Ngoài ra trên thị trường rất ít khi bắt gặp động cơ này.
Và đây là 1 động cơ Boxer. Điểm khác biệt so với động cơ phẳng dạng V 180° là vị trí các điểm nối giữa tay dên và trục khuỷu. Loại động cơ Boxer chủ yếu được sử dụng trên các dòng xe của Subaru và Porsche. Ngoài ra trên thị trường rất ít khi bắt gặp động cơ này.
Sự khác biệt trong quá trình chuyển động piston giữa 2 loại động cơ phẳng. Boxer phía trên và V 180 phía dưới
Sự khác biệt trong quá trình chuyển động piston giữa 2 loại động cơ phẳng. Boxer phía trên và V 180 phía dưới
Động cơ Boxer trên 1 chiếc Porsche Boxster, tại sao không phải là Porsche "Boxer" nhỉ ?
Động cơ Boxer trên 1 chiếc Porsche Boxster, tại sao không phải là Porsche "Boxer" nhỉ ?

Ưu điểm

Do thiết kế phẳng nên động cơ có chiều cao thấp và vì vậy khi lắp vào khoang máy kéo tâm trọng lực của xe xuống thấp. Điều này sẽ giúp xe đầm và ổn định hơn. Bên cạnh đó, các xy lanh được bố trí đều sang 2 bên cũng như chuyển động theo các hướng ngược chiều nhau giúp phân bố trọng lực đều hơn và vì vậy xe ít bị rung lắc hơn so với kiểu động cơ có xy lanh đứng thẳng hàng.

Nhược điểm

Kiểu động cơ phẳng phần lớn chỉ được sử dụng trên các dòng xe Subaru và Porsche nên hiếm khi người thợ có cơ hội tiếp xúc với loại động cơ này. Hậu quả là giá thành sửa chữa tại hãng cao. (mặc dù quảng cáo khá rầm rộ nhưng số lượng xe Subaru bán ra trên thị trường Việt Nam thật ra là rất ít, thậm chí còn ít hơn cả xe Porsche)

Động cơ có xy lanh xếp theo hình chữ V hay động cơ V

Loại động cơ này chia thành 2 hàng xy lanh đặt đối diện nhau hính chữ V thay vì các xy lanh thẳng hàng
Loại động cơ này chia thành 2 hàng xy lanh đặt đối diện nhau hính chữ V thay vì các xy lanh thẳng hàng
Động cơ V6 = 6 xy lanh xếp thành 2 hàng hình chữ V, mỗi hàng 3 xy lanh
Động cơ V6 = 6 xy lanh xếp thành 2 hàng hình chữ V, mỗi hàng 3 xy lanh
Khác với động cơ thẳng hàng, cấu trúc hình V phức tạp hơn vì nó gần như tương đương với 2 động cơ thẳng hàng, cụ thể là các bộ phận phải nhân đôi như 2 nắp quy lát, 4 trục cam, ...(riêng trục khuỷu sử dụng chung). Bên cạnh đó, việc đồng bộ chuyển động của piston với trục khuỷu cũng phức tạp hơn so với 4 xy lanh thẳng hàng.
Khác với động cơ thẳng hàng, cấu trúc hình V phức tạp hơn vì nó gần như tương đương với 2 động cơ thẳng hàng, cụ thể là các bộ phận phải nhân đôi như 2 nắp quy lát, 4 trục cam, ...(riêng trục khuỷu sử dụng chung). Bên cạnh đó, việc đồng bộ chuyển động của piston với trục khuỷu cũng phức tạp hơn so với 4 xy lanh thẳng hàng.

Ưu điểm

Bên cạnh cấu trúc vuông vắn hơn động cơ thẳng hàng giúp hạn chế tối đa lực ly tâm khi xe vào cua ở tốc độ cao, thiết kế hình V cho phép trọng lực được phân bố đều sang 2 bên vì vậy giảm thiểu tối đa các rung lắc gây ra trong quá trình chuyển động của piston. Cấu tạo góc mở của thiết kế hình V càng lớn thì trọng tâm của động cơ càng thấp, tương tự như trường hợp của động cơ phẳng khi góc mở đạt tối đa 180 độ đem lại độ ổn định tối đa cho xe. Ngoài ra, do kết nối với ít xy lanh hơn, trục khuỷu động cơ V cũng ngắn hơn so với động cơ thẳng hàng khiến chúng chắc chắn hơn và không cần đến hệ thống trục cân bằng để triệt tiêu rung lắc như trường hơn phía trên.

Nhược điểm

Do phải nhân đôi các bộ phận và có cấu tạo phức tạp hơn động cơ thẳng hàng nên động cơ V đắt hơn cả về chi phí sản xuất lẫn chi phí bảo dưỡng.
Tiêu hao nhiên liệu thường nhiều hơn
Rộng hơn động cơ thẳng hàng

Không chỉ nhằm tăng thêm vẻ "sang trọng" của xe chạy bằng động cơ V, cấu trúc 2 dãy xy lanh phải cần đến 2 đường ống xả riêng biệt
Không chỉ nhằm tăng thêm vẻ "sang trọng" của xe chạy bằng động cơ V, cấu trúc 2 dãy xy lanh phải cần đến 2 đường ống xả riêng biệt

Động cơ V có góc mở nhỏ hay động cơ VR

Đây là 1 dạng động cơ V có góc mở nhỏ khoảng 15 độ nhằm giảm thiểu tối đa kích thước của động cơ. Ưu điểm của loại động cơ này là chỉ sử dụng 1 nắp quy lát như động cơ thẳng hàng nhưng lại ngắn hơn vì vẫn có cấu trúc 2 hàng xy lanh của động cơ V. VR6 (6 xy lanh) là mẫu động cơ VR được ứng dụng khá rộng rãi của Volkswagen.

VR chỉ có 2 nắp quy lát
VR chỉ có 2 nắp quy lát
Động cơ VR6 3.6 V6 FSI lắp dọc trên 1 chiếc Volkswagen Toureg. Hãy tưởng tượng đầu xe sẽ dài đến đâu nếu là 1 động cơ 6 xy lanh thẳng hàng
Động cơ VR6 3.6 V6 FSI lắp dọc trên 1 chiếc Volkswagen Toureg. Hãy tưởng tượng đầu xe sẽ dài đến đâu nếu là 1 động cơ 6 xy lanh thẳng hàng

Động cơ W hay động cơ V kép

Loại động cơ này tương đương với 2 động cơ V đặt cạnh nhau. Tiêu biểu là động cơ W12 với 12 xy lanh của Audi được lắp trên chiếc A8. Cấu trúc W đơn giản chỉ là cách sắp xếp càng nhiều xy lanh càng tốt và giảm thiểu tối đa kích thước động cơ.

Động cơ W12
Động cơ W12
W theo nghĩa 2 chữ V đặt cạnh nhau ( W = V + V ) chứ không chính xác là xy lanh đặt theo hình chữ W
W theo nghĩa 2 chữ V đặt cạnh nhau ( W = V + V ) chứ không chính xác là xy lanh đặt theo hình chữ W
1 chiếc Audi A8 L trang bị động cơ W12 tại Việt Nam
1 chiếc Audi A8 L trang bị động cơ W12 tại Việt Nam

Động cơ quay Wankel

Loại động cơ này không dùng Piston lên xuống như động cơ ô tô thông thường, thay vào đó là buồng đốt hình oval và một rotor cánh quạt hình tam giác chuyển động xoay tròn trong nó. Hiện tại mẫu động cơ này thường được áp dụng trong các mẫu xe đua.

Chắc chắn đây là loại động cơ độc đáo nhất, không hề có piston và xy lanh
Chắc chắn đây là loại động cơ độc đáo nhất, không hề có piston và xy lanh

Ưu điểm

Có kích thước nhỏ và khối lượng nhẹ hơn so với các loại động cơ khác do số lượng các bộ phận ít hơn
Động cơ cho khả năng tăng tốc rất nhanh vì vậy thường được lắp trên các dòng xe thể thao
Do cấu trúc tròn nên trọng lực được phân bố đều khi quay, không hề có rung lắc, rất ít tiếng ồn

Nhược điểm

Động cơ cực kì hiếm nên chẳng ai biết sửa cả
Tiêu thụ nhiên liệu cao
Đặc điểm của loại động cơ này là đốt cả dầu trong buồng đốt vì vậy bạn phải thường xuyên châm thêm dầu. Bên cạnh đó, khí thải đen do đốt dầu gây ô nhiễm môi trường và sẽ chẳng thể đáp ứng được các điều kiện khí thải ngày càng khắc nghiệt. Chiếc Mazda RX-8 vì vậy đã phải ngưng sản xuất vào năm 2012.

admin 29/12/2017

Động cơ quay trên 1 chiếc RX-8 tại Việt Nam
Động cơ quay trên 1 chiếc RX-8 tại Việt Nam

Bình luận

Giang gửi vào
Vẫn còn một thiết kế động cơ mới đơn giản và hiểu quả hơn. Có thể sử đụng nhiều loại nhiên liệu và cả khí nén nữa.

Trang

Viết bình luận

CAPTCHA
Câu hỏi kiểm tra bạn không phải là robot gửi spam
Image CAPTCHA
Điền vào những kí tự hiện lên trong ảnh