Tất tần tật từ A - Z về động cơ OHV trên ô tô

Động cơ OHV (OverHead Valve) từng là một trong những công nghệ động cơ phổ biến nhất trên toàn cầu, đặc biệt thịnh hành trong giai đoạn từ thập niên 1930 đến 1970. Vậy động cơ OHV là gì, có cấu tạo như thế nào và mang đến những ưu điểm, nhược điểm ra sao? Hãy cùng Phụ Tùng HQ khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây!

Động cơ OHV là gì?

Động cơ OHV (OverHead Valve) là loại động cơ đốt trong với trục cam được đặt bên trong thân máy (block), trong khi các xupap được bố trí phía trên, nằm trong nắp xi lanh (cylinder head).

Đặc điểm dễ nhận biết của động cơ OHV chính là vị trí của trục cam và hệ thống van: trục cam được đặt trong khối động cơ, còn các van thì nằm ở đầu xi lanh. OHV có cần đẩy (pushrod) kết nối giữa trục cam và đầu máy, hoạt động lên xuống nhờ các vấu lệch tâm của cam. Khi chuyển động, cần đẩy sẽ kích hoạt các cánh tay đòn để điều khiển van mở. 

So với các động cơ sử dụng van bên  đời cũ, động cơ OHV mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn. Tuy nhiên, các thiết kế trục cam đặt trên cao (OHC) ra đời sau lại có khả năng vận hành ở vòng tua cao hơn, phù hợp với nhu cầu hiện đại.

Cấu tạo của động cơ OHV

Động cơ OHV có thiết kế đơn giản hơn so với các loại động cơ như OHC hay DOHC. Với cấu trúc gọn gàng, trục cam được đặt bên trong thân máy và van được điều khiển gián tiếp thông qua hệ thống cần đẩy. Dù cấu tạo không quá phức tạp, động cơ OHV vẫn có thể tạo ra công suất đáng kể, phù hợp với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực ô tô cũng như động cơ công nghiệp. 

Dưới đây là các bộ phận chính trong cấu tạo của động cơ OHV:

- Đầu xi lanh: Là nơi đặt các van cùng với bu lông, ốc cố định và các bộ phận liên quan. Trong động cơ OHV, van được bố trí phía trên đầu xi lanh.

- Trục cam: Thường nằm trong thân động cơ (khối máy), trục cam đóng vai trò điều khiển thời điểm mở – đóng van phù hợp với chu trình hoạt động của động cơ.

- Van: Gồm van nạp (intake valve) và van xả (exhaust valve), có nhiệm vụ điều tiết dòng khí và nhiên liệu đi vào, cũng như khí thải thoát ra khỏi buồng đốt.

- Piston: Di chuyển lên xuống trong xi lanh để nén hỗn hợp nhiên liệu – không khí và truyền lực quay tới trục khuỷu thông qua thanh truyền.

- Trục khuỷu: Biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay, từ đó truyền công suất tới hệ thống truyền động của xe.

- Hệ thống làm mát và bôi trơn: Giúp làm mát các bộ phận bên trong động cơ và bôi trơn các chi tiết chuyển động như piston và trục khuỷu, đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ.

- Buồng đốt: Là không gian trong xi lanh nơi diễn ra quá trình nén và đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu – không khí để sinh công.

- Ống nạp và xả: Dẫn khí nạp vào buồng đốt và đưa khí thải ra ngoài sau quá trình cháy, đảm bảo chu trình hoạt động của động cơ diễn ra liên tục và hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của động cơ OHV

Động cơ OHV trên ô tô vận hành dựa trên chu trình 4 thì quen thuộc, bao gồm các giai đoạn: hút – nén – đốt – xả. Chu kỳ này diễn ra liên tục để duy trì hoạt động của động cơ và tạo ra công suất.

Kỳ hút

Quá trình bắt đầu khi piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Ở thời điểm này, van nạp (van hút) được mở ra nhờ tác động của trục cam và hệ thống cần đẩy. Nhờ đó, hỗn hợp khí và nhiên liệu từ hệ thống ống nạp được hút vào trong buồng đốt nhờ lực chân không tạo ra bởi chuyển động xuống của piston. Động năng được tạo ra trong giai đoạn này chủ yếu nhằm đưa nhiên liệu vào đúng vị trí để chuẩn bị cho quá trình nén.

Kỳ nén

Khi piston đảo chiều và bắt đầu di chuyển ngược trở lại, từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, cả hai van (hút và xả) đều đóng lại hoàn toàn. Điều này khiến hỗn hợp khí – nhiên liệu bị nén lại trong một thể tích nhỏ hơn, làm tăng áp suất và nhiệt độ bên trong buồng đốt. 

Sự nén này rất quan trọng vì nó giúp hỗn hợp cháy hiệu quả hơn ở bước tiếp theo, từ đó tạo ra nhiều công suất hơn.

Kỳ đốt

Ngay khi piston gần chạm điểm chết trên trong kỳ nén, hệ thống đánh lửa (thường là bugi) tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khí và nhiên liệu đã được nén. Quá trình cháy diễn ra rất nhanh, sinh ra một lượng nhiệt lớn và áp suất cao, buộc piston bị đẩy mạnh xuống dưới

Kỳ xả

Khi piston đi hết hành trình xuống, nó lại tiếp tục di chuyển ngược lên phía trên. Đồng thời, van xả mở ra, tạo điều kiện cho khí thải – sản phẩm của quá trình cháy – được đẩy ra khỏi buồng đốt và đi vào hệ thống ống xả. Sau khi piston hoàn tất hành trình đẩy khí thải ra ngoài, van xả đóng lại, chuẩn bị cho một chu kỳ mới bắt đầu từ kỳ hút tiếp theo.

Ưu, nhược điểm của động cơ OHV

Tuy có những ưu điểm nổi bật, động cơ OHV cũng có một số những nhược điểm được Phụ Tùng HQ tổng hợp như sau:

Ưu điểm của động cơ OHV

Động cơ OHV (Overhead Valve) nổi bật với thiết kế đơn giản, giúp giảm chi phí sản xuất và dễ dàng trong quá trình bảo dưỡng. Nhờ cấu trúc nhỏ gọn, loại động cơ này tiết kiệm không gian và phù hợp với nhiều loại xe. 

Ngoài ra, OHV còn có khả năng tản nhiệt tốt, hiệu quả nhiên liệu cao ở vòng tua thấp đến trung bình và mang lại sức kéo ổn định trong điều kiện lái xe hàng ngày. Những yếu tố này khiến động cơ OHV trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và chi phí thấp.

Nhược điểm của động cơ OHV

Tuy nhiên, động cơ OHV cũng tồn tại một số hạn chế. Cấu trúc đơn giản khiến khả năng điều chỉnh van bị giới hạn, ảnh hưởng đến hiệu suất ở vòng tua cao. Tính năng vận hành không linh hoạt bằng các động cơ hiện đại như DOHC, và có nguy cơ gặp hiện tượng "valve float" ở tốc độ cao, làm giảm hiệu quả hoạt động. 

Ngoài ra, mức tiêu thụ nhiên liệu cũng có xu hướng tăng khi hoạt động ở dải vòng tua lớn, khiến OHV không phải là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao.

Trên đây là bài viết của Phụ Tùng HQ giới thiệu đến bạn các thong tin chi tiết về động cơ OHV. Với lịch sử lâu đời, động cơ này đang đóng góp một phần quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Hy vọng, thông qua bài viết này, bạn sẽ lựa chọn được loại động cơ phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình.