Sơ lược về xi lanh ô tô

Xi lanh ô tô là gì?

Xi lanh có dạng hình trụ và đây là một bộ phận không thể thiếu trong động cơ ô tô. Xi lanh là nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí, tạo ra công suất giúp động cơ quay.

Xi lanh được làm bằng vật liệu chịu nhiệt, chịu lực cao như thép, hợp kim nhôm,... Thành xi lanh được gia công nhẵn bóng để giảm ma sát giữa piston và thành xi lanh.

Xi lanh được chia thành hai phần chính là:

Thứ nhất, phần trên là nắp xi lanh, được đúc liền khối với động cơ xi lanh thẳng hàng hoặc đúc riêng mỗi nắp cho một xi-lanh, chúng thường được làm bằng nhôm, có tác dụng bao kín buồng đốt, ngăn không khí và nhiên liệu thoát ra ngoài.

Nắp xi-lanh 

Thứ hai, phần dưới là thân xi lanh, thường được làm bằng thép, có tác dụng đỡ piston và truyền lực từ piston lên trục khuỷu.

Công dụng của xi lanh

Biết rằng Xi lanh là một bộ phận quan trọng trong động cơ ô tô nhưng cụ thể nó đảm nhiệm những vai trò gì trong bộ máy điều hành ô tô. 

Cùng Emidas khám phá hàng loạt công dụng chính của xi lanh ô tô nhé. Cụ thể: 

• Xi lanh là nơi chứa hỗn hợp nhiên liệu và không khí, nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí. Quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí tạo ra áp suất và nhiệt độ cao, đẩy piston di chuyển lên xuống, truyền lực đến trục khuỷu, làm quay trục khuỷu.
• Xi lanh được làm bằng vật liệu chịu nhiệt, chịu lực cao, có bề mặt nhẵn bóng, giúp giảm ma sát giữa piston và thành xi lanh. Điều này giúp piston di chuyển lên xuống một cách dễ dàng, hiệu quả.
• Khi piston di chuyển lên xuống trong xi lanh, piston sẽ truyền lực tác động lên thành xi lanh. Lực tác động này sẽ được truyền đến trục khuỷu qua thanh truyền. Trục khuỷu sẽ tiếp tục truyền lực này đến các bộ phận khác của xe, giúp xe di chuyển.
• Công suất của động cơ ô tô phụ thuộc vào số lượng xi lanh và dung tích xi lanh. Động cơ có nhiều xi lanh và dung tích xi lanh lớn sẽ có công suất lớn hơn.

Cách hoạt động của xi lanh

Để hiểu cách hoạt động của xi lanh, bạn cần hiểu cách động cơ ô tô hoạt động. Động cơ được tạo thành từ một bộ xi lanh và piston. Để hoàn thành một chu trình, piston phải lên xuống 4 lần, tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu.

Sơ đồ làm việc của động cơ 

Để cung cấp năng lượng cho xe, động cơ phải trải qua một chuỗi bốn bước (chu trình bốn kỳ): Nạp - Nén - Cháy - Thải hay còn gọi là Hút - Ép - Nổ - Xả. 

Trong đó:

• Ở kỳ Nạp, piston di chuyển bên trong xi lanh và van nạp mở, cho phép nhiên liệu hòa trộn với không khí. 
• Vào kỳ Nén, cho phép piston nén hỗn hợp nhiên liệu và không khí, làm cho nó dễ cháy. Điều này làm tăng nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp.
• Kỳ Cháy là giai đoạn diễn ra quá trình đốt cháy tạo ra tia lửa. Cụ thể, Bugi đánh lửa tạo ra tia lửa điện, đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí. Quá trình này tạo ra áp suất và gia tăng nhiệt độ. Áp suất tăng sẽ đẩy piston di chuyển xuống.
• Tại kỳ Thải, van xả mở cho phép piston di chuyển xuống và khí thải ra ngoài qua van xả. Tức, Piston di chuyển lên, đẩy khí thải ra ngoài.

Cho nên, xi lanh đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra công suất bên trong động cơ bằng cách điều hướng piston nào di chuyển và đốt cháy nhiên liệu đúng nơi đúng thời điểm.

Số lượng và cách sắp xếp xi lanh ô tô

Hầu hết xe hơi hiện nay có động cơ 4, 6 hoặc 8 xi lanh. Con số này cho biết số lượng xi lanh được bố trí theo các kiểu khác nhau.

Quá trình làm việc của động cơ 4 kỳ, 8 Xi-lanh được sắp xếp theo hình chữ V. Các  xilanh được  đặt theo 2 hàng, mỗi hàng gồm có 4 Xi-lanh, đường tâm của các Xi-lanh đi qua đường tâm trục cơ và các đường tâm của 2 dãy đặt nghiêng nhau 90 độ.

Trong mỗi nhóm Xi-lanh, piston 1 và 4 chuyển động ngược chiều nhau và cùng điểm chết, piston số 2 và 3 cũng như vậy và các kỳ của chúng cách cặp thứ nhất 1/4 vòng quay của trục cơ.

Phân loại xi lanh

Có rất nhiều cách để phân loại Xi lanh, nhưng phổ biến nhất là phân theo số lượng và phân theo cách sắp xếp.

Phân loại dựa trên số lượng:

• Xi lanh 4: Động cơ có 4 xi lanh là phổ biến nhất trong ô tô.
• Xi lanh 6: Động cơ có 6 xi lanh thường xuất hiện trong các dòng xe với hiệu suất cao.
• Xi lanh 8: Động cơ 8 xi lanh thường đi kèm với các dòng xe sang và xe thể thao.

Dung tích xi lanh

Dung tích xi lanh là thể tích của không gian bên trong xi lanh của động cơ, được tính bằng cách nhân diện tích mặt cắt của xi lanh với hành trình của piston trong xi lanh. Dung tích xi lanh thường được quy ước và được làm tròn là 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5,... hoặc 1,5L, 2,0L, 2,5L, 3,0L, 3,5L,... đều đúng bởi L là ký hiệu đơn vị của xi lanh (1000cm3 = 1L). Dung tích này không bao gồm thể tích buồng đốt.

Phân loại dựa theo Cách Sắp Xếp:

• Xi lanh Thẳng: Các xi lanh được sắp xếp thành một dãy thẳng.
• Xi lanh Hình V: Các xi lanh được sắp xếp thành hình chữ V.
• Xi lanh Boxer: Các xi lanh được sắp xếp hai bên của trục động cơ, tạo ra hình dạng giống như hộp.

Vì sao động cơ ô tô cần nhiều xi lanh?

Trong một chu trình bốn kỳ của động cơ, chỉ có một kỳ tạo ra công suất, ba kỳ còn lại chỉ tiêu hao công suất. Vì vậy, mô men xoắn của động cơ không ổn định, động cơ rung động mạnh. Động cơ một xi lanh không thể tạo ra nhiều công suất, nên người ta phải chế tạo động cơ nhiều xi lanh để đáp ứng nhu cầu công suất của động cơ.

Khi chế tạo động cơ nhiều xi lanh, người ta phải tính toán sao cho tất cả các xi lanh đều được đốt cháy một lần trong hai vòng quay của trục khuỷu. Thời điểm bắt đầu đốt cháy của các xi lanh không được trùng nhau, mà phải cách đều nhau trong hai vòng quay. Điều này giúp cho động cơ hoạt động ổn định, không bị rung giật.

Tại sao động cơ ô tô cần nhiều Xi-lanh 

Mỗi xi lanh trong động cơ ô tô sẽ thực hiện một chu kỳ gồm bốn kỳ như bên trên. Trong mỗi chu kỳ, piston sẽ di chuyển lên xuống một lần. Đồng nghĩa với việc động cơ chỉ có thể tạo ra công suất trong thời gian ngắn nên để tạo ra công suất liên tục, cần phải có nhiều xi lanh hơn.

Khi có nhiều xi lanh, mỗi xi lanh sẽ thực hiện chu kỳ bốn kỳ theo thứ tự. Điều này giúp động cơ tạo ra công suất liên tục, không bị ngắt quãng, từ đó gia tăng sức mạnh cho xe để vận chuyển hành khách và hàng hóa trơn tru hơn, đặc biệt trên địa hình đèo dốc.

Đặc biệt, đối với các loại xe cao cấp, việc có nhiều xi lanh cũng giúp kiểm soát khí thải hiệu quả hơn. Các hệ thống kiểm soát khí thải, như catalytic converter và oxygen sensor, có thể hoạt động tốt hơn khi có nhiều xi lanh.

Các loại xe ô tô đang được kinh doanh trên thị trường hiện nay đều sử dụng động cơ có 4 - 8 xi lanh. Động cơ 4 xi lanh thường được dùng trên hầu hết các mẫu xe ô tô cỡ nhỏ và cỡ trung. Động cơ 6 hoặc 8 xi lanh thì được ứng dụng trên các mẫu xe ô tô cỡ lớn và xe thể thao.

Kết luận

Emidas hy vọng những thông tin được chia sẻ trong bài viết này đã mang lại cho bạn cái nhìn toàn diện về xi lanh, giúp bạn tự tin hơn khi đối mặt với các vấn đề liên quan đến động cơ ô tô.

Mặc dù xi-lanh chỉ là một bộ phận nhỏ bé của ô tô nhưng nó có tác dụng rất quan trọng. Việc hiểu rõ về xi lanh ô tô không chỉ mở mang kiến thức về mặt học thuật, mà còn là chìa khóa mở ra sự hiểu biết sâu rộng về xe hơi, giúp bạn biết cách bảo dưỡng xe của mình đúng cách.