Các thông số kỹ thuật trên ô tô – Phần 1

Thông số kỹ thuật xe ô tô

Các thông số kỹ thuật trên ô tô – Phần 1

Xét về các thông số kỹ thuật quan trọng nhất của động cơ, quan trọng nhất chính là bộ 3: Dung tích xi-lanh, mô-men xoắn cực đại và công suất cực đại.

Xe ô tô đang ngày càng được ưa chuộng, là phương tiện di chuyển tiện lợi, an toàn và thoải mái. Để chọn mua 1 chiếc xe phù hợp, ngoài việc quan tâm đến các thương hiệu, dòng xe, kiểu dáng, các thông số kỹ thuật cũng là một vấn đề quan trọng được chú ý hàng đầu. Một chiếc xe về cơ bản có rất nhiều thông số kỹ thuật:  kích thước, động cơ, hộp số, dẫn động, các trang bị an toàn,… Với series lần này, chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn về ý nghĩa và công dụng của các thông số kỹ thuật trên.

DUNG TÍCH XI LANH

Định nghĩa

Dung tích xi lanh, hay thông dụng được biết đến như số “chấm” của ô tô (1.0, 1.5, 2.0,…) là phần thể tích xi lanh quét bởi pit-tông khi đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới của động cơ. Dung tích xi lanh được quy ước là không bao gồm phần thể tích phía trên điểm chết trên (thể tích buồng đốt).

 

phần thể tích xi lanh quét bởi pit-tong khi đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới của động cơ

Dung tích xi lanh là phần thể tích xi lanh quét bởi pit-tông khi đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới của động cơ

Đối với động cơ 1 xi lanh, dung tích động cơ cũng là dung tích xi lanh. Còn đối với động cơ nhiều xi lanh, dung tích động cơ chính là tổng dung tích của các xi lanh.

 

dung tích động cơ chính là tổng dung tích của các xi lanh

Dung tích động cơ chính là tổng dung tích của các xi lanh

Đơn vị dung tích ô tô là lít (l), xe máy thường là cc hay phân khối (cm3), 1l=1000cc.

Ý nghĩa

Thông thường dung tích xi lanh cho ta biết về độ lớn của động cơ. Dung tích xi lanh càng lớn thì xi lanh càng nạp được nhiều hỗn hợp không khí, năng lượng sinh ra trong quá trình cháy càng lớn, công sinh ra càng cao, động cơ càng khỏe và tất nhiên cũng sẽ tốn nhiều nguyên liệu hơn.

Tuy nhiên, quan điểm trên chỉ đúng khi xét trên cùng một trình độ sản xuất và trình độ tương đương nhau. Đối với động cơ đốt trong, sự phát triển của công nghệ đang ngày càng làm cho thông số dung tích động cơ giảm dần vai trò, và không còn là yếu tố quyết định lớn tới sức mạnh của một cỗ máy, bởi lẽ các yếu tố khác như: turbo tăng áp, phun nhiên liệu trực tiếp, hệ thống điều khiển cam thông minh,…cũng ảnh hưởng không nhỏ đến sức mạnh của động cơ.  Ford EcoBoost là một ví dụ điển hình, phiên bản có dung tích tích chỉ 1 lít, nhưng công suất cực đại tạo ra tới 123 mã lực, trong khi đó Mitsubishi Mirage có dung tích 1,2 lít trong khi động cơ chỉ cung cấp 74 mã lực.

 

Vì vậy, trong tương lai không xa, khách hàng sẽ chỉ còn quan tâm chủ yếu đến sức mạnh và công nghệ được áp dụng trên một động cơ ô tô, mà ít ai còn quan tâm đến số chấm (dung tích xi lanh) của động cơ đó nữa.

Các kết cấu động cơ xi-lanh phổ biến

ĐỘNG CƠ THẲNG HÀNG

Kết cấu phổ biến nhất với các xi lanh được xếp song song thành một hàng dọc bên trục khuỷu. Thông dụng nhất là loại I4 ( 4 xi lanh thẳng hàng hình chữ i), ngoài ra còn có I6, I8.

 

 

Ưu điểm: Loại bỏ các thành phần giúp động cơ cân bằng, giảm độ phức tạp khi sản xuất, dễ dàng bảo hành sửa chữa, tiết kiệm nhiên liệu.

Nhược điểm: Rung lắc nhất định ở tốc độ động cơ ( vòng/phút) nào đó, không thể đặt quá nhiều xi lanh vào kết cấu này để tránh cồng kềnh.

ĐỘNG CƠ HÌNH CHỮ V

Động cơ được xếp số xi lanh thành 2 hàng bằng nhau xung quanh trục khuỷu, ứng dụng rộng rãi từ loại 2 cho đến loại 24 xi lanh ( V6, V8, V10,…)

 

Động cơ V10

Động cơ V10

Ưu điểm: gọn gàng, khối lượng nhẹ, cân bằng tốt, mang sức mạnh lớn, thường được áp dụng trên các dòng xe đắt tiền.

Hạn chế: phức tạp hơn, tốn kém hơn, cần được bảo hành thường xuyên.

ĐỘNG CƠ BOXER

Thiết kế xi lanh nằm 2 khối đối đỉnh nhau. Pit-tông sẽ di chuyển trái qua phải, thay vì lên xuống như các động cơ khác.

 

Động cơ boxer

Động cơ boxer

Ưu điểm:

  • Thiết kế “bẹt” giúp động cơ có trọng tâm thấp, cân bằng hơn.
  • Thiết kế nằm giúp hệ thống truyền động mượt mà hơn
  • Thiết diện lớn giúp việc làm mát không khí hiệu quả hơn

Hạn chế: đòi hỏi khoang máy lớn; việc bảo dưỡng, thay thế phức tạp nên chỉ thích hợp cho các xe có hiệu suất cao.

MÔ-MEN XOẮN CỰC ĐẠI

Định nghĩa

Mô-men xoắn chính là lực sinh ra khi xảy ra hiện tượng vật thể quay quanh trục. Khi có một lực tác động vào vật làm nó quay xung quan một điểm, mô-men xoắn sẽ xuất hiện. Trong động cơ ô tô, mo men xoắn được tạo ra từ quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu làm quay trục khủyu.

Mô men xoắn có đơn vị thường dùng trong hệ SI là Nm, tức mô men xoắn tỷ lệ thuận với độ lớn của lực tác động (đo bằng Newton – N) và độ dài của cánh tay đòn (Mét – m).

 

mo men xoắn được tạo ra từ quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu làm quay trục khủyu

Mo men xoắn được tạo ra từ quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu làm quay trục khủyu

Ý nghĩa

Về cơ bản, mô-men xoắn chính là lực xoay của trục khuỷu, và nếu liên tưởng xa hơn đó chính là lực xoay của bánh xe. Vì thế, một chiếc xe có mô-men xoắn càng lớn thì lực quay của bánh xe càng mạnh, xe càng có khả năng kéo hay chở vật nặng, khả năng leo dốc do có độ “bốc” lớn; khi xe muốn gia tốc nhanh thì người lái thường chuyển về cấp số ( tỷ số truyền ) thấp, xe sẽ vọt nhanh nhưng không thể di chuyển tốc độ cao.

 

Xe có mô-men xoắn lớn thì khả năng leo dốc cao do có độ "bốc" lớn

Xe có mô-men xoắn lớn thì khả năng leo dốc cao do có độ “bốc” lớn

Giá trị mô-men xoắn tùy thuộc vào tốc độ vòng tua máy và tại một vòng tua nào đó (theo thiết kế của nhà sản xuất), nó đạt giá trị cực đại. Đối với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, giá trị mô-men xoắn cực đại chỉ ở 1 vị trí tốc độ vòng quay; động cơ sử dụng nhiên liệu diesel có mô-men xoắn cực đại lại được nằm ở một dải tốc độ vòng quay.

Động cơ đốt trong thường chỉ sinh ra mô-men xoắn hữu ích trong khoảng vòng tua máy nhất định (1.000-6.000 vòng/phút đối với xe hạng nhỏ). Mô-men xoắn ghi trong bảng thông số động cơ được mặc định là giá trị cực đại và có thể đo trực tiếp.

Trên ô tô sử dụng hộp số tay, mô-men xoắn được truyền tới hộp số nhờ thiết bị có tên ly hợp, còn hộp số tự động sử dụng hộp biến mô (torque converter).

CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI

Khái niệm

Xét về lí thuyết, công suất là công được thực hiện trọng một đơn vị thời gian. Trong động cơ đốt trong, công suất tượng trưng cho khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm của một động cơ ( tốc độ sinh công của động cơ) , chứ không phải “sức mạnh” của động cơ đó như mô-men xoắn.

Đơn vị thường dùng cho công suất của các động cơ là mã lực.

Ý nghĩa

Công suất lớn hay nhỏ quyết định độ nhanh chậm của của một chiếc xe . Đối với động cơ diesel, vì tỷ số nén lớn, nhiên liệu tự cháy dưới áp suất + nhiệt độ cao, tốc độ cháy chậm, động cơ nặng nề, nên tốc độ quay của động cơ tăng lên chậm hơn rất nhiều so với động cơ xăng. Ngược lại, đối với động cơ xăng thì khi đạp mạnh chân ga, tốc độ quay của động cơ có thể tăng từ 1.000 vòng/phút lên hơn 6.000 vòng/phút trong khoảng thời gian rất ngắn, dễ dàng tăng tốc nhanh và có thể đạt tốc độ tối đa lớn. Tuy nhiên, đối với hai xe có cùng công suất, tốc độ tối đa không hẳn đã giống nhay bởi tốc độ tối đa còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: trọng lực, lực cản khí động học,…

 

Công suất lớn hay nhỏ quyết định độ nhanh chậm của của một chiếc xe

Công suất lớn hay nhỏ quyết định độ nhanh chậm của của một chiếc xe

Trên thực tế, công suất cực đại mà các nhà sản xuất đưa ra thường không phải công suất thực sự, có sự hao hụt công suất do ảnh hưởng của hiện tượng ma sát từ 10-25% tùy theo từng loại xe.

MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Khi bắt đầu thiết kế một động cơ thì nhà thiết kế phải cân đối và ưu tiên cho công suất và mô-men xoắn tùy theo mục đích sử dụng. Với 2 động cơ cùng dung tích xi-lanh, động cơ sử dụng nhiên liệu xăng sẽ có công suất cực đại lớn hơn động cơ sử dụng diesel, và ngược lại đối với mô-men xoắn. Vì vậy, xe tải, off-road thường được gắn động cơ diesel, trong khi các loại xe ô tô thông thường sẽ sử dụng động cơ xăng.

 

xe tải, các loại xe off-road thường được gắn động cơ diesel

Xe tải, các loại xe off-road thường được gắn động cơ diesel

các loại xe ô tô sẽ sử dụng động cơ xăng

Các loại xe ô tô thông thường thường sử dụng động cơ xăng

Công suất và mô-men xoắn đều biến thiên liên tục trong dải vòng tua hoạt động của động cơ đốt trong. Một động cơ hoàn hảo cần phải có các yếu tố sau:

  • Công suất cực đại lớn => đạt được tốc độ cao
  • Mô-men xoắn cực đại lớn => tải nặng, lực kéo mạnh, tăng tốc nhanh
  • Mô-men xoắn đạt cực đại ở vòng tua thấp => tăng tốc nhanh, tải nặng tức thời và tiết kiệm nhiên liệu
  • Mô-men xoắn đạt cực đại tại một dải vòng tua dài => kéo dài khả năng tải nặng và tăng tốc độ của xe

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *