Piston ô tô: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động cùng ứng dụng

Một trong những phát minh quan trọng trong lịch sử phát triển công nghệ chính là động cơ đốt trong. Trong hệ thống này, piston phối hợp cùng xi lanh và thanh truyền tạo thành buồng đốt, nơi sinh ra lực đẩy giúp động cơ xe ô tô vận hành. Hãy cùng Phụ Tùng HQ khám phá chi tiết về piston ô tô trong bài viết sau đây nhé!

Piston ô tô là gì?

Piston ô tô là một bộ phận quan trọng trong động cơ, đóng vai trò then chốt trong quá trình tạo và truyền lực. Không chỉ được sử dụng trong động cơ, piston còn xuất hiện trong các thiết bị như máy nén khí, máy bơm, xi lanh thủy lực hay khí nén. 

Trong động cơ ô tô, piston di chuyển lên xuống trong xi lanh, giúp nén hỗn hợp nhiên liệu – không khí và truyền lực sinh ra từ quá trình đốt cháy xuống trục khuỷu thông qua thanh truyền. 

Ở một số thiết kế đặc biệt, piston còn tham gia vào việc đóng mở các cổng trong xi lanh, hỗ trợ điều tiết dòng khí ra vào buồng đốt.

Cấu tạo của piston ô tô

Các bộ phận chính của piston ô tô bao gồm: Vòng piston, chốt piston, váy piston, đầu piston, vòng bi và thanh kết nối

Xem thêm: Đâu là vị trí ngồi trên ô tô an toàn ở một số loại xe phổ biến 

Vòng piston

Vòng piston có nhiệm vụ làm kín buồng đốt, ngăn không cho khí cháy lọt qua khe hở giữa piston và thành xi lanh. Ngoài việc duy trì áp suất trong quá trình nén và cháy, vòng piston còn hỗ trợ dẫn nhiệt từ piston sang thành xi lanh và điều tiết lượng dầu bôi trơn.

Chốt piston

Còn gọi là chốt gudgeon hoặc chốt cổ tay, chốt piston kết nối piston với đầu nhỏ của thanh truyền, cho phép piston dao động theo chiều lên xuống. Thiết kế dạng ống rỗng giúp giảm trọng lượng, qua đó tối ưu hiệu suất làm việc và hạn chế lực quán tính khi động cơ vận hành ở tốc độ cao.

Váy piston

Phần váy piston là đoạn dưới của piston, tiếp xúc với thành xi lanh trong suốt quá trình chuyển động. Thường được làm bằng vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt như gang, váy piston còn giúp ổn định chuyển động và giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động.

Đầu piston

Đầu piston là phần tiếp xúc trực tiếp với khí cháy, phải chịu áp suất và nhiệt độ rất cao trong quá trình đốt. Do đó, nó thường được chế tạo từ hợp kim chịu nhiệt và thiết kế dạng vòm, lồi hoặc có rãnh để hỗ trợ tối ưu quá trình cháy, tăng hiệu suất sinh công.

Vòng bi piston

Vòng bi piston được lắp tại các vị trí có chuyển động quay như nơi tiếp xúc giữa chốt piston và thanh truyền. Với thiết kế hình bán nguyệt và làm từ các hợp kim nhẹ như chì, đồng hoặc nhôm, vòng bi giúp giảm ma sát và phân bổ tải trọng hiệu quả trong quá trình truyền lực.

Thanh kết nối (thanh truyền)

Đây là bộ phận trung gian, kết nối piston với trục khuỷu và chuyển chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Thanh kết nối thường được làm từ thép hoặc hợp kim siêu bền, phải chịu lực nén, kéo lớn và hoạt động liên tục với độ chính xác cao.

Nguyên lý hoạt động của piston xe ô tô

Piston hoạt động thông qua các giai đoạn gọi là hành trình, tương ứng với các vị trí khác nhau của piston trong xi lanh: trên cùng, giữa và dưới cùng. Toàn bộ quá trình diễn ra theo một chu kỳ đốt cháy khép kín, được phối hợp chính xác giữa chuyển động của piston và hoạt động của các van.

Chu trình bắt đầu khi piston ở vị trí trên cùng của xi lanh, trong lúc đó cả van nạp và van xả đều đóng. Khi piston di chuyển xuống, nó tạo ra một vùng chân không bên trong xi lanh, khiến hỗn hợp không khí và nhiên liệu được hút vào. Ngay sau đó, van nạp đóng lại và piston bắt đầu chuyển động ngược lên trên.

Ở giai đoạn này, với tất cả van đều đóng, piston nén hỗn hợp nhiên liệu – không khí, làm tăng áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt. Khi hỗn hợp đạt điều kiện tối ưu, tia lửa đánh lửa khiến hỗn hợp cháy, sinh công và đẩy piston xuống dưới.

Sau quá trình sinh công, van xả mở ra và piston tiếp tục đi lên để đẩy khí thải ra khỏi xi lanh. Ngay sau khi khí thải được xả hết, van nạp lại mở ra để hút hỗn hợp mới, và chu trình bắt đầu lặp lại. Đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của piston trong chu trình 4 kỳ của động cơ đốt trong.

Xem thêm: Nguyên nhân và cách hạn chế tình trạng xe ô tô bị lật

Một số ứng dụng phổ biến của piston xe hơi

Piston là một bộ phận được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và cơ khí nhờ vào vai trò quan trọng trong việc truyền lực và tạo chuyển động.

Trong động cơ đốt trong (IC), piston là thành phần không thể thiếu trong buồng đốt, giúp chuyển đổi năng lượng từ quá trình cháy nổ thành chuyển động cơ học.

Ngoài ra, piston còn được sử dụng trong máy bơm thủy lực và xi lanh thủy lực để tạo lực đẩy trong các hệ thống truyền động hoặc thực hiện các tác động kép.

Đặc biệt, trong ngành công nghiệp ô tô, piston là một trong những bộ phận chủ chốt, xuất hiện phổ biến trong nhiều thiết bị và hệ thống vận hành của xe.

Trên đây là bài viết của Phụ Tùng HQ về piston xe ô tô. Hy vọng thông qua bài viết này, bạn đọc sẽ có thêm nhiều thông tin hữu ích về bộ phận này trên xe ô tô.