Piston là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng piston ô tô

Thiết kế của piston có 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, tỷ lệ piston có thể thay đổi. 

1. Piston là gì?

Piston là gì? Piston là một bộ phận của động cơ, máy nén khí, máy bơm, xi lanh thủy lực và xi lanh khí nén. Trong máy bơm, lực được truyền từ trục khuỷu và piston nhằm nén chất lỏng trong xi lanh. Trong động cơ, piston thực hiện nhiệm vụ truyền lực từ khí nở ra xi lanh 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 xi lanh.

Piston phải tuân theo một quá trình tuần hoàn để có thể liên tục chuyển hóa nhiệt năng và có nhiều cách để hoàn tất chu trình này như:

• Truyền nhiệt vào khí bên trong xi lanh, khí sẽ nở làm tăng thể tích trong xi lanh và sinh công.
• Loại bỏ nhiệt khỏi xi lanh, 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.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của piston ô tô

2.1. Cấu tạo piston ô tô

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

• Vòng piston

Các vòng của piston làm kín khí trong xi lanh, để khí cháy sinh ra tại thời điểm đánh lửa không lọt vào khe hở giữa xi lanh và piston. Điều này giúp duy trì sự nén khí giữa thành xi lanh và piston.

• Chốt piston

Chốt piston có tên gọi khác là chốt gudgeon hoặc chốt cổ tay, dùng để kết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền. Bộ phận này có kết cấu hình trụ rỗng (mặt ngoài là hình trụ, còn mặt trong là rãnh) để giảm trọng lượng chốt. 

• Váy piston

Váy piston thường được làm bằng gang để tăng khả năng chống mài mòn cùng đặc tính tự bôi trơn. Váy piston được thiết kế các rãnh để lắp vòng dầu piston và các vòng nén.

• Đầu piston

Đầu piston còn gọi là đỉnh hoặc mái vòm của piston. Bộ phận này tiếp xúc trực tiếp với khí đốt và phải chịu nhiệt độ cao. Vì vậy, để tránh tình trạng nóng chảy, các bộ phận của đầu piston thường được làm từ các 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

Đây 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 động tịnh tiến, kết hợp với tay quay của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.

2.2. Nguyên lý hoạt động của piston ô tô

Piston hoạt động theo các giai đoạn gọi là hành trình. Hành trình này được biểu thị bằng vị trí của piston (khi nằm ở phần trên, giữa và dưới cùng của xi lanh). 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 bắt đầu với piston ở vị trí trên cùng của xi lanh.

Trong thời gian này, các van nạp và van xả sẽ 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. Lúc này, piston đã bắt đầu chuyển động lên trên.

Bởi vì tất cả các van đều đóng nên 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.

3. Một số ứng dụng phổ biến của piston

Piston được ứng dụng rộng rãi trong các hoạt động như:

• Piston được sử dụng phổ biến trong buồng đốt của động cơ IC.
• Sử dụng trong máy bơm thủy lực và xi lanh thủy lực để làm bộ truyền ram hoặc những tác động kép.
• Dùng để đẩy chốt của súng tự nạp đạn.
• Piston được dùng trong máy điều hòa không khí để giúp lưu thông chất lỏng.
• Piston được dùng trong động cơ hơi nước để chuyển dòng đổi hơi nước thành năng lượng.
• Được dùng phổ biến trong các bộ phận và thiết bị ô tô.
• Ứng dụng nhiều trong máy nén khí, máy bơm nhiệt.

Vai trò của piston là gì? Là một bộ phận của động cơ xe ô tô không chỉ có nhiệm vụ phối hợp với xi lanh và nắp máy tạo ra buồng cháy mà còn giúp đóng mở cửa hút, cửa xả ở động cơ hai kỳ piston.

Do thường xuyên hoạt động ở điều kiện nhiệt độ cao trong thời gian dài và chịu ma sát với thành xi lanh nên piston dễ bị mòn, hư hỏng. Nếu phát hiện lỗi ở bộ phận này, người dùng nên đưa xe các trung tâm bảo dưỡng uy tín để được kỹ thuật viên kiểm tra và xử lý kịp thời nhằm đảm bảo động cơ được hoạt động ổn định. 

Đối với khách hàng đang sở hữu các dòng xe VinFast có thể đặt lịch bảo dưỡng và mang xe đến hệ thống xưởng dịch vụ trên toàn quốc để được chăm sóc và bảo dưỡng với chi phí hợp lý. 

Ngoài ra, nếu quan tâm đến các dòng xe ô tô VinFast, khách hàng có thể đăng ký lái thử và đặt cọc ngay hôm nay để nhận được nhiều ưu đãi hấp dẫn. Để được hỗ trợ tư vấn hoặc có thêm thông tin chi tiết về sản phẩm của VinFast, vui lòng liên hệ với chúng tôi: 

• Tổng đài tư vấn toàn quốc: 1900 23 23 89.
• Email chăm sóc khách hàng: [email protected].

* Thông tin bài viết mang tính chất tham khảo. 

>> Xem thêm: Những lỗi thường gặp và nguyên nhân làm cho piston ô tô dễ hư hỏng