Động cơ đốt trong (được gọi là Piston) được xem là một trong những phát minh quan trọng của nhân loại. Trong đó, cơ chế của piston kết hợp với xilanh và thanh truyền sẽ tạo nên buồng đốt, giúp cung cấp lực cho động cơ xe hoạt động. Vậy piston là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của piston như thế nào?
Piston có thiết kế dạng hình trụ và được sử dụng rộng rãi ở động cơ diesel ô tô. Tùy theo điều kiện làm việc, mục đích và mức tăng áp của động cơ mà hình dạng và tỷ lệ piston có thể thay đổi.
Piston là gì?
Piston là một bộ phận của động cơ, máy nén khí, máy bơm, xilanh thủy lực và xilanh khí nén.
- Đối với bên trong máy bơm, lực được truyền từ trục khuỷu và piston nhằm nén chất lỏng trong xilanh.
- Đối với bên trong động cơ, Piston thực hiện nhiệm vụ truyền lực từ khí nở xilanh đến trục khuỷu thông qua thanh kết nối.
Ngoài ra, trong một số động cơ, piston hoạt động bằng cách đóng và mở các cổng trong xilanh.
Để có thể liên tục chuyển hóa nhiệt năng và có nhiều cách để hoàn tất chu trình, piston phải tuân theo quá trình tuần hoàn như sau:
- Truyền nhiệt vào khí bên trong xilanh, khí sẽ nở làm tăng thể tích trong xilanh và sinh động
- Loại bỏ nhiệt khỏi xilanh, áp suất của khí sẽ giảm và cho phép piston được nén dễ dàng hơn.
- Đưa công vào piston, piston sẽ nén trở về trạng thái ban đầu để sẵn sàng thực hiện chu trình mới.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của piston ô tô
Cấu tạo piston ô tô
Bên trong hệ thống piston ô tô có cấu tạo bao gồm: Vòng piston, chốt piston, váy piston, đầu piston, vòng bi và thanh kết nối.
- Vòng piston
Để có thể duy trì sự nén khí giữa xilanh và piston, các vòng của piston làm kín khí trong xilanh, khi đó khí cháy sinh ra tại thời điểm đánh lửa không lọt vào khe hở giữa xilanh và piston.
- Chốt piston
Chốt piston còn có tên gọi khác là chốt gudgeon hay chốt cổ tay, bộ phận này có kết cấu hình trị rỗng (mặt ngoài là hình trụ, còn mặt trong là rãnh) để giảm trọng lượng chốt. Chốt piston được dùng để kết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền.
- Váy piston
Váy piston được thiết kế các rãnh để lắp vòng đầu piston và các vòng nén, váy piston thường được làm từ chất liệu gang để tăng khả năng chống mài mòn cùng đặc tính tự bôi trơn.
- Đầu piston
Đầu piston còn được gọi là đỉnh hoặc mái vòm của piston. Đầu piston tiếp xúc trực tiếp với khí đốt và phải chịu nhiệt độ cao. Vậy nên, để tránh tình trạng nóng chảy thì các bộ phận của đầu piston thường được làm từ những chất liệu hợp kim đặc biệt, trong đó có hợp kim thép. Ngoài ra, đầu piston còn được chế tạo với các rãnh và khoang giúp tạo ra một vòng xoáy, cải thiện quá trình đốt cháy.
- Vòng bi piston
Vòng bi piston là bộ phận piston nằm ở những điểm xảy ra chuyển động quay của trục. Do đó, vòng bi piston thường được thiết kế hình bán nguyệt để lắp dễ dàng vào các lỗ trên những điểm này. Bên cạnh đó, vòng bi piston được làm từ chì, đồng, nhôm silicon,… có sơn phủ để cải thiện độ cứng, hỗ trợ tải trọng từ các chuyển động của thanh kết nối và piston.
- Thanh kết nối
Thanh kết nối (hay còn gọi là thanh truyền) là một phần của động cơ đốt trong, có chức năng kết nối piston với trục khuỷu. Thanh kết nối chuyển hoạt động tịnh tiến, kết hợp với tay quay của piston thành chuyển động của trục khuỷu.
Nguyên lý hoạt động của piston ô tô
Piston hoạt động theo từng giai đoạn nên còn gọi là hành trình. Hành trình hoạt động này được biểu thị bằng vị trí của piston (khi nằm ở trên, giữa và dưới cùng của xinh lanh).
Trong quá trình cung cấp nhiên liệu, vị trí hoạt động của piston được diễn ra theo một trình tự chính xác đến hoàn hảo. Chu trình đốt cháy được bắt đầu với piston ở vị trí trên cùng của xi lanh.
Trong thời gian này, Các van nạp và xả sẽ đều được đóng lại. Sau đó, piston chuyển động đi xuống và tạo ra một phần chân không trong không gian bên trên. Lúc này, không khí và nhiên liệu đồng thời đi vào trong xi lanh và các van nạp sẽ đóng lại, piston đã bắt đầu chuyển động lên trên.
Bởi vì khi tất cả các van đều đóng, chuyển động của piston nén hỗn hợp không khí hoặc nhiên liệu sẽ tạo ra một không gian có áp suất cao giữa piston và đầu xi lanh. Sau đó, hỗn hợp này sẽ bốc cháy và đẩy piston đi xuống.
Tiếp theo, các van xả sẽ mở ra, các sản phẩm của hành trình đốt cháy thoát ra ngoài (điều này xảy ra khi piston chuyển động đi lên). Piston chuyển động đẩy khí thải ra ngoài, đồng thời các van nạp mở nhiên liệu và không khí đi vào xi lanh, sau đó chu trình sẽ được lặp lại.
Một số ứng dụng phổ biến của piston
Piston được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực cơ khí chế tạo máy, công nghiệp xe hơi, máy bay hay máy nén khí,…
Ứng dụng của piston trong động cơ đốt trong xe ô tô, xe máy
Piston me máy có nhiệm vụ hút nhiên liệu vào buồng đốt và truyền lực vào trục khuỷu trong quá trình nổ, làm thành quá trình nạp, nén và thải ở động cơ đốt trong.
Trong động cơ đốt trong (engine) xăng và diesel, quá trình nạp, nén, đốt cháy và xả diễn ra phía trên piston đẩy piston di chuyển lên xuống bên trong xilanh, do đó làm cho trục khuỷu quay và sau đó truyền lực vào hệ thống truyền động của xe, giúp xe di chuyển.
Ứng dụng của piston thủy lực
- Được sử dụng làm máy bơm thủy lực cho nhiều loại máy móc hạng nặng.
- Sử dụng nhiều trong các bộ ty ben của máy cẩu, máy xúc hoặc một số máy di chuyển nặng.
Ứng dụng của piston nén khí
Sử dụng máy nén khí mini trong thông tắc bồn cầu.
Piston khí nén được dùng trong máy nén khí để sử dụng trong thông tắc bồn cầu.
Sử dụng trên cửa thông minh: Piston có nhiệm vụ thu hoặc đẩy để mở hoặc đóng cửa xe bus, cửa các siêu thị, chung cư thông minh…
Sử dụng trong máy xịt rửa xe.
Piston được làm bằng vật liệu gì?
Bởi vì phải làm việc trong cường độ áp suất lớn và nhiệt độ cao cùng với đó là chịu ma sát trong thời gian dài và liên tục nên nguyên vật liệu chế tạo piston phải đảm bảo những yêu cầu sau:
- Trọng lượng riêng nhỏ
- Độ bền cao
- Hệ số ma sát nhỏ
- Chịu mài mòn và chịu ăn mòn cao
- Hệ số dãn nở nhiệt thấp
- Dễ gia công (đúc, cắt gọt)
- Dễ tìm
Với một số trường hợp đặc biệt, do nhu cầu sử dụng ở các loại động cơ cao tốc và tải trọng lớn nên người ta sẽ dùng piston được làm bằng chất liệu gang hoặc thép.
Hợp kim nhôm đức thường được sử dụng rất nhiều trong chế tạo piston với các ưu điểm: Trọng lượng riêng nhỏ – Truyền nhiệt tốt – Hệ số ma sát nhỏ – Dễ gia công cắt gọt.
Tuy vậy nhưng piston nhôm có nhược điểm: hệ số giãn nở nhiệt lớn, khả năng chịu mài mòn kém hơn gang.
Một số ứng dụng phổ biến của piston
Động cơ đốt trong (piston) được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều hoạt động và linh vực:
- Piston sử dụng phổ biến trong buồng đốt của động cơ IC.
- Sử dụng trong máy bơm thủy lực và xilanh thủy lực để làm bộ truyền ram hoặc những tác động kép.
- Dùng đẩy chốt súng tự nạp đạn.
- Piston dùng trong máy điều hòa không khí để giúp lưu thông chất lỏng.
- Piston dùng trong động cơ hơi nước để chuyển đổi hơi nước thành năng lượng.
- Piston dùng phổ biến trong các bộ phận và thiết bị ô tô.
- Piston ứng dụng nhiều trong máy nén khí, máy bơm nhiệt.
Bởi vì phải thường xuyên hoạt động ở điều kiện nhiệt độ cao trong khoảng thời gian dài và chịu ma sát với thành xilanh nên piston rất dễ bị mòn và hư hỏng. Nếu bộ phận này bị lỗi, chủ xe nên đưa xế hộp của mình đến những trung tâm bảo dưỡng uy tín để được kỹ thuật viên kiểm tra và xử lý kịp thời, nhằm đảm bảo các động cơ được hoạt động ổn định.
Trên đây là toàn bộ những thông tin quan trọng về Piston là gì cũng như điểm qua một số ứng dụng phổ biến mà AutoDetailing.vn muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng đây sẽ là bài viết hữu ích đối với các bạn và nếu có bất kỳ thắc mắc gì khác hãy để lại bình luận phía dưới nhé!
AutoDetailing.vn – Blog chia sẻ, đánh giá phụ kiện ô tô cũng như chia sẻ các thông tin hữu ích về thị trường ô tô, cách tự chăm sóc chiếc xe ô tô giúp người dùng trải nghiệm nhiều hơn trên chiếc xe của mình.
Tìm kiếm AutoDetailing.vn qua:
-
- Facebook: https://fb/autodetailing.vn
- Youtube:https://bit.ly/3Hc93rk
