Bạn có biết rằng động cơ ô tô là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo xe, được ví như “trái tim” của xe không? Động cơ ô tô là thiết bị giúp chuyển hoá một dạng năng lượng nào đó (như xăng dầu, điện năng…) thành động năng, làm quay các bánh xe, nhờ đó mà ô tô có thể di chuyển. Động cơ ô tô có nhiều loại, trong đó phổ biến nhất hiện nay có thể kể đến: động cơ đốt trong (sử dụng nhiên liệu xăng hoặc dầu Diesel), động cơ điện và động cơ lai hybrid. Trong bài viết này, tôi sẽ giới thiệu cho bạn về xu hướng và tương lai của các loại động cơ ô tô.
Động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong là loại động cơ hoạt động theo nguyên lý đốt cháy nhiên liệu sinh nhiệt, từ nhiệt năng biến đổi thành công cơ học ở dạng mô men quay. Động cơ đốt trong có hai loại: động cơ xăng (sử dụng nhiên liệu là xăng) và động cơ Diesel (sử dụng nhiên liệu là dầu). Trong đó, động cơ xăng được ưa chuộng hơn do ưu điểm êm ái, tăng tốc nhanh và mượt mà.
Đa số xe ô tô hiện nay dùng động cơ đốt trong
Động cơ xăng hoạt động theo chu trình Otto, gồm 4 thì: Nạp, Nén, Nổ và Xả. Khi hỗn hợp gồm không khí và xăng được nén ở một áp suất phù hợp, hỗn hợp này sẽ được bugi đốt cháy bằng cách phát ra tia lửa điện. Khi quá trình cháy xảy ra sẽ sinh ra một nhiệt lượng khá lớn nhằm thúc đẩy được piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, hỗ trợ làm quay trục khuỷu và truyền chuyển động tới các hộp số, cuối cùng làm quay các bánh xe.
Động cơ Diesel hoạt động theo chu trình Diesel, gồm 4 thì: Nạp, Nén, Nổ và Xả. Khác với động cơ xăng, ở thì Nạp chỉ có không khí được hút vào xi lanh. Sau khi không khí được nén ở áp suất cao (khoảng 20-25 bar), nhiệt độ của không khí sẽ lên rất cao (khoảng 700-900°C). Lúc này, béc phun sẽ phun dầu Diesel vào xi lanh. Dầu Diesel sẽ tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí nóng, tạo ra nhiệt lượng và đẩy piston xuống, làm quay trục khuỷu và các bánh xe.
Xu hướng và tương lai của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong là loại động cơ truyền thống, có lịch sử phát triển lâu đời và được ứng dụng rộng rãi trên nhiều loại xe ô tô. Tuy nhiên, động cơ đốt trong cũng có những hạn chế như: tiêu thụ nhiên liệu nhiều, gây ô nhiễm môi trường, khả năng tăng tốc giới hạn, chi phí bảo dưỡng cao… Do đó, theo xu hướng “xanh hoá” ngành ô tô, trong tương lai các loại động cơ sử dụng nhiên liệu “sạch” như động cơ điện hay động cơ lai hybrid sẽ dần dần thay thế động cơ đốt trong.
Động cơ điện
Động cơ điện hoạt động theo nguyên lý biến đổi điện năng thành động năng. Do đó, động cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt như xăng hay dầu mà hoạt động nhờ điện tích trữ trong pin (Lithium-ion). Pin thường đặt ở sàn xe. Người dùng có thể sạc pin cho xe tại các trạm sạc hay ổ điện trong nhà thông qua bộ sạc.
Động cơ điện hoạt động nhờ pin Lithium-ion có thể sạc để tạo nguồn điện
Pin sẽ cấp điện cho một động cơ cảm ứng gồm stator (phần đứng yên) và rotor (phần chuyển động). Khi stator được cấp điện nó sẽ tạo ra từ trường, cung cấp năng lượng cơ học làm quay rotor quanh trục, từ đó giúp xe lăn bánh.
Xu hướng và tương lai của động cơ điện
Động cơ điện là loại động cơ thân thiện với môi trường, không gây ra khí thải gây ô nhiễm. Động cơ điện có ưu điểm về khả năng tăng tốc vượt trội, vận hành êm ái và ít hỏng vặt. Tuy nhiên, động cơ điện cũng có những hạn chế như: chi phí sản xuất cao, thời gian sạc pin lâu, hạ tầng sạc pin chưa phát triển… Do đó, để phát triển xe điện, các nhà sản xuất và chính phủ các nước phải có những giải pháp để khắc phục những khó khăn này.
Động cơ lai hybrid
Động cơ lai hybrid là loại động cơ kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Động cơ lai hybrid có thể sử dụng nhiên liệu xăng hoặc dầu để chạy động cơ đốt trong, hoặc sử dụng điện năng để chạy động cơ điện, hoặc sử dụng cả hai loại năng lượng để chạy cùng một lúc. Động cơ lai hybrid có thể tự động chuyển đổi giữa các chế độ hoạt động khác nhau tùy theo tình huống và nhu cầu của người lái.
Động cơ lai hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện
Động cơ lai hybrid có ưu điểm về khả năng tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng khí thải gây ô nhiễm, tăng hiệu suất và tuổi thọ của xe. Tuy nhiên, động cơ lai hybrid cũng có những hạn chế như: chi phí sản xuất cao, trọng lượng xe nặng, hệ thống phức tạp và khó bảo dưỡng…
Xu hướng và tương lai của động cơ lai hybrid
Động cơ lai hybrid là một giải pháp trung gian giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, giúp khai thác được ưu điểm của cả hai loại động cơ. Động cơ lai hybrid được coi là một xu hướng phát triển của ngành ô tô trong tương lai, nhằm hướng tới mục tiêu bền vững và thân thiện với môi trường. Hiện nay, nhiều hãng xe đã cho ra mắt các dòng xe sử dụng động cơ lai hybrid, như Toyota Prius, Honda Insight, Ford Fusion Hybrid…
Kết luận
Động cơ ô tô là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo xe, được ví như “trái tim” của xe. Động cơ ô tô có nhiều loại, trong đó phổ biến nhất hiện nay có thể kể đến: động cơ đốt trong (sử dụng nhiên liệu xăng hoặc dầu Diesel), động cơ điện và động cơ lai hybrid. Mỗi loại động cơ có những ưu nhược điểm riêng và phù hợp với từng nhu cầu của người sử dụng. Tuy nhiên, theo xu hướng “xanh hoá” ngành ô tô, trong tương lai các loại động cơ sử dụng nhiên liệu “sạch” như động cơ điện hay động cơ lai hybrid sẽ dần dần thay thế động cơ đốt trong.
