Động cơ xăng 2 kì là một loại động cơ đốt trong, hoàn thành một chu trình làm việc chỉ trong hai hành trình của piston, tương đương với một vòng quay của trục khuỷu. Điều này tạo nên ưu điểm về công suất trên trọng lượng so với động cơ 4 kì, tuy nhiên cũng có những hạn chế về hiệu suất và khí thải. Để hiểu rõ hơn, ta sẽ đi sâu vào nguyên lí hoạt động chi tiết của động cơ này.
Kì 1: Piston Đi Từ Điểm Chết Trên (ĐCT) Xuống Điểm Chết Dưới (ĐCD)
Trong kì thứ nhất, piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, thực hiện đồng thời nhiều quá trình quan trọng: cháy – giãn nở, thải tự do, quét và thải khí.
-
Cháy – Giãn Nở: Khi piston ở gần ĐCT, hòa khí (hỗn hợp xăng và không khí) đã được nén và đốt cháy bởi bugi. Áp suất cao từ quá trình đốt cháy đẩy piston xuống dưới, tạo ra công năng để quay trục khuỷu. Quá trình này kết thúc khi piston bắt đầu mở cửa quét.
-
Thải Tự Do: Khi piston tiếp tục di chuyển xuống, nó mở cửa thải. Khí thải với áp suất cao bên trong xi lanh sẽ tự động thoát ra ngoài qua cửa thải này.
-
Quét và Thải Khí: Sau khi cửa thải mở, piston tiếp tục di chuyển xuống và mở cửa quét. Hỗn hợp khí mới (hòa khí) từ cacte (khoang chứa bên dưới piston) được đẩy vào xi lanh thông qua đường thông và cửa quét. Hỗn hợp khí này có áp suất cao hơn và giúp đẩy khí thải còn lại trong xi lanh ra ngoài qua cửa thải. Đây là giai đoạn quét – thải khí.
-
Nén Hòa Khí Trong Cacte: Đồng thời với các quá trình trên, khi piston đi xuống, nó cũng nén hòa khí trong cacte. Việc này làm tăng áp suất và nhiệt độ của hòa khí, chuẩn bị cho kì nạp tiếp theo. Piston được thiết kế để đóng cửa nạp trước khi mở cửa quét, đảm bảo áp suất cao trong cacte.
Kì 2: Piston Đi Từ Điểm Chết Dưới (ĐCD) Lên Điểm Chết Trên (ĐCT)
Trong kì thứ hai, piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, thực hiện các quá trình: quét – thải khí (tiếp diễn), lọt khí, nén và cháy – giãn nở (bắt đầu).
-
Quét – Thải Khí (Tiếp Diễn): Khi piston bắt đầu di chuyển lên từ ĐCD, cửa quét và cửa thải vẫn còn mở. Hỗn hợp khí mới từ cacte tiếp tục được đẩy vào xi lanh, đồng thời đẩy khí thải còn sót lại ra ngoài. Quá trình quét thải này chỉ kết thúc khi piston đóng cửa quét.
-
Lọt Khí: Sau khi piston đóng cửa quét, nhưng trước khi đóng cửa thải, một phần hòa khí mới trong xi lanh có thể bị lọt ra ngoài qua cửa thải. Đây là một nhược điểm của động cơ 2 kì, gây lãng phí nhiên liệu và tăng lượng khí thải.
-
Nén: Khi piston đóng cửa thải và tiếp tục di chuyển lên ĐCT, quá trình nén hòa khí trong xi lanh diễn ra. Áp suất và nhiệt độ của hòa khí tăng lên đáng kể. Gần cuối kì nén, bugi sẽ tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hòa khí.
-
Cháy – Giãn Nở (Bắt Đầu): Ngay sau khi hòa khí được đốt cháy, áp suất trong xi lanh tăng vọt, đẩy piston xuống và bắt đầu chu trình mới.
-
Nạp Hòa Khí Vào Cacte: Trong khi piston di chuyển lên, đóng cửa quét và cửa nạp vẫn đóng, áp suất trong cacte giảm xuống. Khi piston tiếp tục đi lên và mở cửa nạp, hòa khí từ đường ống nạp sẽ đi vào cacte do sự chênh lệch áp suất.
Tóm tắt:
Nguyên Lí Làm Việc Của động Cơ Xăng 2 Kì dựa trên sự phối hợp nhịp nhàng giữa chuyển động của piston và việc đóng mở các cửa (thải, quét, nạp). Mặc dù đơn giản về mặt cơ học, nhưng động cơ 2 kì đòi hỏi thiết kế chính xác để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu các nhược điểm như lọt khí và ô nhiễm môi trường. Hiểu rõ nguyên lí này giúp chúng ta nắm bắt được ưu nhược điểm và các biện pháp cải tiến động cơ 2 kì.
