Để sử dụng xăng làm nhiên liệu một cách có hiệu quả nhất, phải nắm vững nguyên lý làm việc của động cơ xăng.
Động cơ xăng là một kiểu động cơ đốt trong, nhằm thực hiện sự chuyển hóa năng lƣợng hóa học của nhiên liệu khi cháy thành năng lƣợng cơ học dƣới dạng chuyển động quay.
Theo lý thuyết, có hai chu trình đƣợc áp dụng cho động cơ đốt trong bằng tia lửa điện là: Động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ, trong đó động cơ 4 kỳ phổ biến hơn.
3.1. Động cơ xăng 2 kỳ
Động cơ 2 kỳ đƣợc sử dụng nhiều cho xe máy nhỏ, thuyền máy, máy phát điện, cƣa máy, xe trƣợt tuyết và các thiết bị di động hoặc cố định khác.
Kỳ hút Kỳ nén Kỳ phát hỏa Kỳ đốt Kỳ xả
Hình 6.1. Chu trình làm việc của động cơ 2 kỳ
Hỗn hợp nhiên liệu và không khí thông qua lỗ hút, đƣợc đƣa vào hộp trục khuỷu phía dƣới piston. Hỗn hợp này sau đó sẽ chuyển qua khe chuyển vào buồng đốt, ở đó nó bị nén khi piston đẩy lên. Bugi điện phát tia lửa đốt hỗn
hợp ngay trƣớc khi piston đạt đƣợc điểm chết trên, và áp suất khí đốt sau đó sẽ đẩy piston xuống cho đến khi khe xả lộ ra cho khí đã cháy thoát ra ngoài.
Chu trình hoạt động kết thúc trong một vòng quay của trục khuỷu. Động cơ này theo cấu trúc thì đơn giản và vững chắc không có các van hoạt động nhƣ động cơ 4 kỳ.
Nhƣợc điểm chính của nó là tốn nhiên liệu nhiều hơn vì bị mất đi một phần hỗn hợp không khí và nhiên liệu
không đƣợc đốt trong lúc đẩy khí thải thoát ra ngoài, điều này gây ra khó khăn cho việc đáp ứng các yêu cầu về khí thải theo tiêu chuẩn môi trƣờng.
3.2. Động cơ xăng 4 kỳ:
Động cơ 4 kỳ là loại động cơ đốt trong có sử dụng bộ chế hòa khí (cabuarator) hay còn gọi là bình xăng con, là bộ phận chuẩn bị xăng trƣớc khi đƣa vào xylanh.
Chu trình kín 4 kỳ nhƣ sau:
Xăng từ thùng nhiên liệu của phƣơng tiện đƣợc bơm chuyển đến bộ chế hòa khí, hoặc hệ thống phun nhiện liệu cơ-điện tử, tại đây xăng đƣợc phun thành bụi sƣơng, bốc hơi và hòa trộn với không khí theo một tỷ lệ xác định tùy thuộc lƣợng xăng đƣa vào, sau đó hỗn hợp hơi xăng và không khí sẽ phân phối nạp vào xylanh của động cơ thông qua van hút.
Chu kỳ 1- Hút: Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dƣới, lúc này van hút mở ra để hút hỗn hợp xăng và không khí (NL+KK) đã đƣợc điều chế trƣớc ở bộ phận chế hòa khí. Lúc này van thải đóng.
Chu kỳ 2 – Nén: Piston đi từ điểm chết dƣới đến điểm chết trên, nén hỗn hợp (NL+KK), lúc này các van đóng lại để nén ép hỗn hợp (NL+KK). Khi bị nén, áp suất tăng dẫn đến nhiệt độ tăng, chuẩn bị cho quá trình cháy tiếp theo. Áp lực nén từ đến 12 kg/cm2 , nhiệt độ nằm trong khoảng 250o
C - 350oC.
Chu kỳ 3 - Nổ: Khi piston lên đến điểm chết trên thì bugi đánh lửa đốt cháy hỗn hợp (NL+KK), áp lực đạt đƣợc khoảng 30 - 40 kg/cm2 và nhiệt độ tăng lên đến trên 2000oC. Khi cháy, nhiệt năng biến thành cơ năng đẩy piston xuống điểm chết dƣới, đồng thời truyền chuyển động qua thanh truyền làm chạy máy. Hình 6.2 Mô hình động cơ 4 kỳ Van xả Xylanh Van hút Bugi piston Trục khuỷu Điểm chết trên Điểm chết dƣới
Chu kỳ 4 - Xả: Piston lại đi từ điểm chết dƣới lên điểm chết trên, đẩy sản phẩm cháy qua van thải ra ngoài.
Khi piston bắt đầu đi xuống thì van hút lại mở ra và lại bắt đầu một chu trinh trình mới.
Kỳ hút Kỳ nén Kỳ nổ Kỳ xả
Hình 6.3. Chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ
Ngày nay, động cơ 4 kỳ đã trở thành loại động cơ hoạt động quan trọng nhất và đang đƣợc áp dụng rộng rãi cho nhiều loại động cơ ôtô, xe máy khác nhau.
Chu trình đƣợc hoàn thành trong bốn chu kỳ của piston, nhƣng bugi chỉ mồi lửa một lần cho hai vòng quay của trục khuỷu.
Đa số các loại ôtô có 4 hoặc 6 xylanh. Tuy nhiên loại động cơ có 8 và 12 xylanh cũng đƣợc thiết kế cho các phƣơng tiện có tính năng cao.