Lượt xem: 475
Tại sao số xilanh động cơ thường là số chẵn?
Trên thực tế, dao động không chỉ xảy ra theo phương thẳng đứng. Vì thanh truyền không chỉ chuyển động với phương lên xuống mà nó còn chuyển động sang trái và sang phải.
Tuy nhiên, nếu so sánh với piston, khối lượng của thanh truyền lại nhẹ hơn rất nhiều. Chính vì thế, dao động theo phương ngang gây ra do sự di chuyển qua lại của thanh truyền là nhỏ hơn nhiều so với dao động theo phương đứng gây ra bởi piston.
Vì động cơ nổ một lần ứng với mỗi vòng quay (720/2 = 360 độ góc quay trục khuỷu), nên hai piston chuyển động hoàn toàn giống nhau về chiều lẫn vị trí.
Đây là loại động cơ có cấu hình kém ổn định nhất, do đó chỉ có những loại xe mini rẻ nhất trước đây mới sử dụng (ví dụ như Fiat 128, Fiat Cinquecento và Honda, Today,…).
Động cơ hai xilanh của chiếc Fiat 500
Mặc dù dung tích xy-lanh của K-cars chỉ có 660cc và trên lý thuyết là thích hợp với việc sử dụng động cơ hai xilanh.
Động cơ ba xy lanh thẳng hàng được sử dụng trên chiếc xe đua Hybrid Nissan Zeod RC
Động cơ đốt cháy một lần ứng với mỗi 240 (độ) góc quay của trục khuỷu (720/3 = 240). Có vẻ như bất kể trục khuỷu quay như thế nào, trọng tâm kết hợp của cả ba piston và thanh truyền sẽ giữ nguyên ở một vị trí, do đó không sinh ra dao động.
Sử dụng các phép tích toán học, chúng ta cũng có thể nhận thấy không có lực sinh ra theo phương đứng cũng như theo phương ngang. Vậy tại sao chúng ta vẫn nghe rằng động cơ ba xilanh cần có trục cân bằng?
Động cơ ba xilanh của chiếc VOLVO XC40 ra mắt hồi năm 2018
Hyundai Sonata I4 2.4L DOHC
Như đã biết, một động cơ bốn xilanh thẳng hàng cần phải có hai trục cân bằng quay ở vận tốc gấp đôi với vận tốc của trục khuỷu để giảm dao động. Khác rất nhiều so với động cơ ba xilanh, bởi vì động cơ ba xilanh chỉ cần một trục cân bằng quay cùng vận tốc với trục khuỷu.
Động cơ Boxer của Subaru
Bất kể trục khuỷu quay như thế nào, động cơ Boxer đối xứng ngang luôn có các cặp piston ở các vị trí đối xứng, chuyển động cùng vận tốc và ngược hướng nhau. Do đó, tất cả các lực sinh ra đều được triệt tiêu lẫn nhau.
Subaru Boxer
Ngược lại với động cơ bốn xilanh thẳng hàng, khi trục khuỷu quay một góc nào đó, piston ở gần điểm chết trên sẽ đi được một quãng đường lớn hơn so với quãng đường mà piston đến gần điểm chết dưới.
Chúng ta có thể nhận thấy hai quãng đường là khác nhau nên động lực đòi hỏi cũng phải khác nhau, do đó dao động bị triệt tiêu hoàn toàn là điều không thể.
Hành trình piston càng dài, piston và thanh truyền càng nặng thì dao động sinh ra bởi lực quán tính càng lớn. Tuy nhiên, các nhà sản xuất vẫn ưa thích động cơ bốn xilanh thẳng hàng vì ưu điểm về giá thành cũng như kích thước gọn nhẹ của nó.
Từ những năm 80, các kỹ sư ô tô đã nhận thấy rằng các động cơ bốn xilanh thẳng hàng có dung tích trên hai lít sẽ hoạt động tốt hơn khi lắp thêm hai trục cân bằng để triệt tiêu dao động. Mặc dù, việc gia cố thân máy, sử dụng giá thủy lực và piston có khối lượng nhẹ có thể khắc phục được nhược điểm trên, nhưng phát triển theo hướng tiếp tục cải tiến đã cho ra đời nhiều kiểu động cơ có dung tích trên 2 lít sử dụng trục cân bằng.
Trục cân bằng do một chuyên gia ô tô người Anh, ông Frederick Lanchester, phát minh vào đầu thế kỷ 20. Mitsubishi đã sở hữu được bằng sáng chế và đưa vào sản xuất hàng loạt trong năm 1976 với chiếc Colt Celeste 2000.
Tất cả các động cơ sử dụng trục cân bằng này đều do Mitsubishi nhượng quyền sản xuất.
Để khử dao động cần sử dụng một cặp trục cân bằng được dẫn động từ động cơ, quay ngược chiều nhau và với vận tốc gấp đôi vận tốc của trục khuỷu. Đối trọng trên trục cân bằng sẽ khử lực cấp II, từ đó động cơ quay êm hơn.
Nếu không có hai trục cân bằng, Porsche sẽ không thể chế tạo các động cơ bốn xilanh thẳng hàng dung tích 3L trang bị cho mẫu xe 944 S2 và 968 (Đây là loại động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng lớn nhất trong số các loại xe tân tiến hiện nay).
Giá: 442 triệu
Giá: 60 triệu
Giá: 347 đ
Giá: 435 triệu
Giá: 278 triệu
Giá: 180 triệu
Giá: 785 đ
Giá: 200 triệu
Giá: 1.48 tỉ
Bình luận bài viết