Có phải số lượng xi lanh ô tô càng nhiều thì động cơ càng khỏe?

Xi lanh ô tô có dung tích càng lớn, thể hiện kích thước, cũng như công suất và mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ càng lớn. Xe ô tô 30 - 100 mã lực thường có 3 xi lanh, 100 - 300 mã lực thường có 4 xi lanh, 300 - 400 mã lực thường có 6 xi lanh… hay trên 700 mã lực thường có 12 xi lanh.

1. Xi lanh ô tô là gì?

1.1. Xi lanh ô tô là gì?

Xi lanh ô tô là một bộ phận quan trọng của động cơ ô tô, quyết định đến chất lượng vận hành của động cơ ô tô. Đây là nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu; tạo ra áp suất đẩy piston chuyển động, trục khuỷu quay, hình thành không gian hút và nén khí. Giúp động cơ ô tô hoạt động và xe chạy.

Như vậy, chức năng của xi lanh là giúp động cơ tạo ra công suất thông qua việc đốt cháy nhiên liệu và điều hướng chuyển động của piston.

Thành xi lanh được giới hạn bởi đỉnh piston và nắp xi lanh tạo thành không gian xi lanh. Do vậy, không gian xi lanh sẽ không cố định mà sẽ thay đổi theo chuyển động lên, xuống của piston.

1.2. Dung tích xi lanh ô tô

Không gian xi lanh khác với dung tích xi lanh. Dung tích xi lanh là phần không gian được giới hạn bởi 2 mặt phẳng vuông góc tính từ tâm của xi lanh, đi qua điểm chết trên và điểm chết dưới.

Dung tích xi lanh là một chỉ số kỹ thuật cho biết kích thước động cơ, có đơn vị đo lường là cc, cm3, ml hoặc l (mà ta hay gọi là phân khối). Chỉ số này thể hiện lượng nhiên liệu mà động cơ có thể tiêu thụ và năng suất của động cơ ô tô.

1.3. Cách thức hoạt động

Động cơ ô tô được cấu tạo từ nhiều xi lanh giống nhau và các piston. Để tạo ra công suất cho xe hoạt động, động cơ ô tô phải trải qua 4 giai đoạn, gồm: nạp, nén, công suất và xả.

Trong giai đoạn nạp, piston di chuyển đẩy vào bên trong xi lanh, van nạp mở cho nhiên liệu tràn vào hòa trộn với không khí và chuyển tiếp sang giai đoạn nén. Piston nén không khí và nhiên liệu tạo thành hỗn hợp dễ cháy. Hỗn hợp được đốt cháy sinh ra tia lửa phục vụ cho quá trình khởi động và vận hành của động cơ.

Vào cuối chu trình, van đầu mở ra, piston di chuyển xuống để luồng khí thải thoát ra ngoài. Đây là giai đoạn xả. Như vậy là kết thúc một chu trình gồm 4 giai đoạn: nạp, nén, công suất và xả của xi lanh xe ô tô.

2. Số lượng và cách sắp xếp xi lanh trong động cơ ô tô

Cấu tạo của động cơ ô tô khác nhau được thiết kế dựa trên mục tiêu về khả năng vận hành của xe ô tô. Vì vậy, số lượng xi lanh ô tô cũng không cố định tùy thuộc vào cấu tạo của động cơ ô tô. Tuy nhiên, phổ biến nhất vẫn là dòng động cơ có 4 và 6 xi lanh.

Các xi lanh thường được xếp cạnh nhau tạo thành hình chữ I, V hay W. Số lượng xi lanh càng nhiều, cách sắp xếp càng phức tạp.

Số lượng và cách sắp xếp xi lanh được ghi rõ thông qua ký hiệu về thông số kỹ thuật. Cụ thể:

Động cơ I4: Động cơ có 4 xi lanh xếp theo kiểu thẳng hàng giống chữ I (1 hàng 4 xi lanh)

Động cơ V6: Động cơ có 6 xi lanh xếp theo kiểu đối đỉnh giống chữ V (2 hàng, mỗi hàng 3 xi lanh)

Động cơ V8: Động cơ có 8 xi lanh xếp theo kiểu đối đỉnh giống chữ V (2 hàng, mỗi hàng 4 xi lanh).

Động cơ W12: Động cơ có 12 xi lanh xếp theo kiểu chữ W (4 hàng - mỗi hàng 3 xi lanh).

Động cơ W16: Động cơ có 16 xi lanh xếp theo kiểu chữ W (4 hàng - mỗi hàng 4 xi lanh).

3. Vì sao động cơ ô tô cần nhiều xi lanh

Như đã đề cập bên trên, số lượng xi lanh càng nhiều thì độ phức tạp của động cơ ô tô càng cao, quyết định đến khả năng vận hành của xe. Những dòng xe siêu sang hoặc xe thể thao như Aston Martin, Lamborghini… động cơ ô tô của chúng thường thuộc dòng V12 hoặc W12.

3.1. Tốc độ quay trục khuỷu đều hơn

Mỗi một xi lanh thuộc động cơ ô tô sẽ thực hiện một quy trình đốt cháy gồm 4 kỳ: nạp, nén, nổ, xả và cần một số góc quay nhất định của trục khuỷu. Giả sử, động cơ ô tô chỉ có 1 xi lanh. Khi này, xi lanh sẽ cần 1 góc quay của trục khuỷu - là 720 độ - tương đương với 2 vòng quay để hoàn thành một chu trình đốt cháy. Nghĩa là, khi trục khuỷu quay được 2 vòng thì 1 chu trình cháy sẽ diễn ra.

Tuy nhiên, trong đó chỉ có kỳ nổ là sinh công; kỳ nạp, kỳ nén và kỳ xả gây tốn công, đặc biệt là kỳ nén. Như vậy, nếu động cơ có 1 xi lanh ô tô sẽ sinh ra công ở dạng xung tuần hoàn.

Nếu muốn phân bổ lực kéo đồng đều, động cơ cần tận dụng quán tính để giữ tốc độ quay không thay đổi thông qua một bánh đà nặng. Bánh đà càng nặng thì lực được phân bổ càng đều. Tuy nhiên bánh đà càng nặng lại khiến động cơ kém nhạy hơn.

Do đó, thay vì sử dụng bánh đà nặng vừa tăng trọng lượng động cơ, vừa khiến động cơ kém nhạy, nhà sản xuất sử dụng phương pháp nâng số lượng xi lanh trong động cơ.

Nếu động cơ có 1 xi lanh, kỳ nổ ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu thì động cơ có 2 xi lanh kỳ nổ chỉ ứng với 1 vòng quay. Tương tự, khi số xi lanh tăng lên, số chu trình cháy được hoàn thành sẽ rút ngắn lại (gia tăng lên) do góc quay của trục khuỷu giảm xuống. Động cơ có 3 xi lanh kỳ nổ ứng với 720 độ/3 là 240 độ góc quay. Động cơ có 4 xi lanh là 720 độ/4 là 180 độ góc quay. Với động cơ có 12 xi lanh, kỳ nổ chỉ cần 720 độ/12 là 60 độ góc quay. Như vậy, có thể nói, động cơ càng nhiều xi lanh thì công suất động cơ sinh ra càng đều.

3.2. Khả năng cân bằng tốt hơn

Việc sử dụng nhiều xi lanh thay vì một xi lanh sẽ giúp khối lượng piston giảm đi đáng kể. Điều này không chỉ giúp động cơ hoạt động nhanh hơn mà còn giúp giảm lực quán tính của piston. Do vậy, giúp động cơ cân bằng tốt hơn.

3.3. Giảm lực cản đường ống nạp/ xả

Động cơ có càng nhiều xi lanh, tương đồng với việc có nhiều đường ống nạp/ xả. So với động cơ có ít đường ống nạp/ xả, áp lực trên đường ống nạp/ xả sẽ được phân bổ thành nhiều đường. Do vậy, giúp quá trình nạp/ xả diễn ra nhanh hơn và động cơ hoạt động với công suất lớn hơn.

4. Kết luận

Tóm lại, số lượng xi lanh ô tô càng nhiều sẽ quyết định đến khả năng vận hành, độ ổn định, cân bằng (êm ái) và mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ một chiếc xe ô tô. Dựa trên nhu cầu đi lại, những ưu/ nhược điểm của từng dòng mà người dùng cân nhắc lựa chọn loại động cơ ô tô thích hợp.

Hà Thành Garage hy vọng bài viết này đã mang đến nhiều thông tin hữu ích cho quý khách. Cảm ơn quý khách đã quan tâm và theo dõi. Chúc quý khách một ngày tốt lành!

Hà Thành Garage chuyên bảo dưỡng, sửa chữa ô tô uy tín, chất lượng, luôn đồng hành cùng quý khách!

>>> Liên hệ tư vấn dịch vụ: Bảo dưỡng động cơ ô tô

HÀ THÀNH GARAGE - HỆ THỐNG SỬA CHỮA & CHĂM SÓC Ô TÔ CAO CẤP

Kênh liên hệ Hà Thành Garage