Xéc măng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công dụng

Để hoạt động êm ái và bền bỉ, mỗi chiếc ô tô đều phụ thuộc vào sự hoạt động trơn tru của rất nhiều chi tiết và bộ phận. Trong đó xéc măng tuy nhỏ bé nhưng lại có vai trò quan trọng đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất động cơ. Vậy xéc măng là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Trong bài viết này Ô tô Ngọc Dũng sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về bộ phận này.

Xéc măng là gì? Nằm ở đâu?

Xéc măng (hay còn gọi là segment) là những vòng kim loại mỏng, có dạng hình tròn hở được lắp đặt vào các rãnh trên đầu piston. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của động cơ đốt trong. Nói một cách dễ hiểu, xéc măng nằm giữa piston và thành xi lanh, chịu trách nhiệm ngăn không cho khí cháy lọt ra ngoài đồng thời kiểm soát lượng dầu bôi trơn đi vào buồng đốt, đảm bảo động cơ hoạt động mạnh mẽ và bền bỉ.

Cơ chế hoạt động của xéc măng

Mặc dù có nhiều loại xéc măng với hình dạng và chức năng chuyên biệt, nhưng nhìn chung chúng đều hoạt động dựa trên nguyên lý chung là tạo ra độ kín khít tối ưu trong xi lanh. Bản chất đàn hồi của xéc măng cho phép chúng luôn có xu hướng bung ra và áp sát vào thành xi lanh. Chính sự ma sát liên tục giữa xéc măng và thành xi lanh trong quá trình piston chuyển động lên xuống tạo nên sự linh hoạt này.

Cụ thể, trong chu kỳ hoạt động của động cơ, xéc măng sẽ di chuyển lên xuống trong rãnh của piston tạo nên sự bám dính linh hoạt với thành xi lanh. Có 3 kỳ như sau:

Kỳ hút: Khi piston di chuyển xuống để hút khí nạp, xéc măng sẽ trượt lên phía trên và áp sát vào cạnh trên của rãnh xéc măng.
Kỳ nén và xả: Khi piston di chuyển lên để nén và đẩy khí thải ra ngoài, xéc măng sẽ trượt xuống dưới, áp sát vào cạnh dưới của rãnh xéc măng.
Kỳ nổ: Đây là thời điểm áp suất trong xi lanh tăng cao nhất do sự cháy của hỗn hợp khí. Lúc này áp lực đẩy xéc măng xuống sát cạnh dưới của rãnh, đồng thời ép chặt xéc măng vào thành xi lanh tạo nên độ kín khít tuyệt đối, ngăn không cho khí cháy lọt xuống carter.

>>Xem thêm: Bằng D lái xe gì? Có lái được xe tải không? Điều kiện thi

Các loại xéc măng

Hiện nay xéc măng có 2 loại phổ biến là xéc măng dầu và xéc măng khí.

Xéc măng dầu

Xéc măng dầu có nhiệm vụ kiểm soát lượng dầu bôi trơn trên thành xi lanh. Chúng ngăn không cho dầu lọt vào buồng đốt đồng thời phân bổ đều lượng dầu cần thiết để bôi trơn, giảm ma sát giữa piston và xi lanh.

Để thực hiện chức năng này xéc măng dầu phải có độ dày lớn hơn xéc măng khí để chịu được lực cạo dầu lớn và ma sát liên tục. Bên cạnh đó cần có các lỗ và rãnh thoát dầu giúp dầu được dẫn trở về carter nhằm ngăn ngừa tình trạng dầu bị đốt cháy trong buồng đốt gây hao dầu, mất công suất và ô nhiễm môi trường.

Xéc măng khí

Xéc măng khí có nhiệm vụ chính là ngăn chặn sự rò rỉ khí từ buồng đốt xuống carter. Ngoài ra, chúng còn hỗ trợ giải phóng nhiệt từ piston sang thành xi lanh giúp làm mát động cơ.

Dựa vào hình dạng và thiết kế, xéc măng khí được chia thành ba loại:

Xéc măng vát mặt trên: Loại này có mặt trên được vát nghiêng giúp cạo sạch muội than bám trên thành xi lanh, ngăn ngừa hiện tượng bó kẹt piston.
Xéc măng côn: Loại này có hình côn, tạo áp lực tiếp xúc lớn với thành xi lanh giúp tăng độ kín khít và rà khít nhanh chóng.
Xéc măng côn – cắt phía dưới: Loại này là sự kết hợp giữa xéc măng côn và xéc măng có rãnh cắt giúp tăng khả năng đàn hồi và thích ứng với các điều kiện vận hành khác nhau.

>>Xem thêm: Phanh tang trống là gì? Cấu tạo và nguyên lý của phanh

Chức năng của xéc măng là gì?

Hai loại xéc măng khí và xéc măng dầu đảm nhận các chức năng chính sau:

Chức năng xéc măng khí

Bao kín buồng đốt: Xéc măng khí tạo thành một lớp màng chắn giữa buồng đốt và carter, ngăn cách không gian chứa khí cháy với khoang chứa dầu bôi trơn.
Duy trì áp suất nén: Bằng cách bịt kín buồng đốt, xéc măng khí giúp duy trì áp suất nén cần thiết cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Điều này đảm bảo động cơ hoạt động mạnh mẽ và hiệu quả.
Ngăn chặn rò rỉ khí: Xéc măng khí ngăn không cho khí cháy lọt xuống carter, gây mất công suất, ô nhiễm dầu bôi trơn và ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ.
Truyền nhiệt: Xéc măng khí còn đóng vai trò là cầu nối truyền nhiệt từ piston (bộ phận chịu nhiệt độ cao) sang thành xi lanh (bộ phận được làm mát bằng nước hoặc không khí). Điều này giúp giảm nhiệt độ cho piston, ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt và hư hỏng.

Chức năng xéc măng dầu

Cạo dầu: Xéc măng dầu gạt bỏ lượng dầu bôi trơn dư thừa trên thành xi lanh sau mỗi kỳ hoạt động của piston. Điều này ngăn ngừa tình trạng dầu lọt vào buồng đốt và bị đốt cháy gây hao dầu, mất công suất và ô nhiễm môi trường.
Phân phối dầu: Ngoài việc cạo dầu, xéc măng dầu còn phân bổ đều một lượng dầu mỏng trên thành xi lanh, đảm bảo bôi trơn cho piston và giảm ma sát trong quá trình vận hành.

Dấu hiệu xéc măng ô tô bị hỏng

Một số dấu hiệu cho thấy xéc măng ô tô bị hỏng và tài xế cần sửa chữa, thay thế.

Khí thải quá nhiều

Lượng khói xả tăng đột biến, có màu sắc lạ như trắng, xanh hoặc đen kèm theo mùi khét là dấu hiệu rõ ràng cho thấy xéc măng có thể đã bị hỏng.

Xe tải thải khí — Xe thải khí nhiều là một trong dấu hiệu xéc măng bị hỏng

Dầu bôi trơn động cơ bị tiêu hao

Nếu bạn phải châm thêm dầu bôi trơn thường xuyên hơn bình thường, rất có thể xéc măng dầu đã bị mòn nên không thể cạo sạch dầu trên thành xi lanh. Dầu lọt vào buồng đốt sẽ bị đốt cháy, gây hao dầu.

Động cơ xe yếu khi tăng tốc

Xéc măng bị mòn làm giảm áp suất nén khiến động cơ mất sức mạnh, khó tăng tốc và leo dốc. Bạn sẽ cảm nhận rõ sự ì ạch của xe khi nhấn ga.

Công suất động cơ xe bị thấp

Xe uể oải, tăng tốc chậm và hao tốn nhiên liệu hơn cũng là dấu hiệu xéc măng đang gặp vấn đề. Điều này ảnh hưởng đến trải nghiệm lái xe và tăng chi phí vận hành.

Khi nhận thấy bất kỳ dấu hiệu nào kể trên, bạn nên mang xe đến gara uy tín để được kiểm tra và sửa chữa kịp thời. Việc chần chừ có thể dẫn đến hư hỏng nặng hơn cho động cơ, tiêu tốn nhiều chi phí và thời gian sửa chữa.

>>Xem thêm: Hộp đen xe tải là gì? Nó có chức năng như thế nào?

Phương pháp kiểm tra xéc măng

Xéc măng tuy nhỏ nhưng có “võ” bởi khi chúng gặp sự cố, hiệu suất động cơ sẽ bị ảnh hưởng đáng kể. Dưới đây là một số phương pháp kiểm tra đơn giản giúp bạn tự kiểm tra xéc măng ô tô tại nhà:

Quan sát khói xả, nếu khói xả có màu sắc bất thường (trắng, xanh, đen) hoặc có mùi khét, rất có thể xéc măng đang gặp vấn đề.
Quan sát màu sắc và mức dầu bôi trơn. Nếu dầu nhanh bị đen hoặc mức dầu giảm nhanh chóng, có thể xéc măng đã bị mòn khiến dầu lọt vào buồng đốt.
Sử dụng thước lá để đo khe hở giữa xéc măng và rãnh trên piston. Khe hở quá lớn hoặc quá nhỏ đều ảnh hưởng đến hiệu quả làm kín của xéc măng.
Dùng đèn pin hoặc ánh sáng mặt trời chiếu vào xéc măng để kiểm tra khe hở giữa xéc măng và thành xi lanh. Khe hở quá lớn sẽ làm giảm áp suất nén và gây rò rỉ khí.

Thay xéc măng cho ô tô

Nếu bạn là người am hiểu về cơ khí và có đầy đủ dụng cụ, bạn hoàn toàn có thể tự thay xéc măng tại nhà mà không cần tới gara với một số lưu ý dưới đây.

Cách chọn xéc măng cho ô tô

Chọn đúng loại: Xéc măng phải phù hợp với đường kính xi lanh, loại động cơ và điều kiện vận hành của xe.
Ưu tiên xéc măng chính hãng: Xéc măng chính hãng được sản xuất theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất, đảm bảo chất lượng và khả năng tương thích với động cơ.
Kiểm tra kỹ trước khi lắp: Đảm bảo xéc măng không bị cong vênh, nứt vỡ hoặc có khe hở quá lớn.

Cách thay xéc măng tại nhà

Bước 1: Tháo xéc măng cũ ra khỏi piston.
Bước 2: Làm sạch bề mặt piston và xi lanh bằng dung dịch chuyên dụng. Loại bỏ hoàn toàn cặn bẩn, muội than và dầu mỡ.
Bước 3: Tra dầu vào các rãnh xéc măng.
Bước 4: Lắp xéc măng mới vào các rãnh trên piston. Chú ý chiều và vị trí của từng loại xéc măng.
Bước 5: Kiểm tra và vận hành thử.

>>Xem thêm: Đăng ký luồng xanh cho xe tải là gì? Hướng dẫn cách làm

Lịch sử hình thành xéc măng

Hành trình phát triển của xéc măng từ những thiết kế sơ khai đến hình dạng hiện đại ngày nay là một câu chuyện thú vị về sự đổi mới và cải tiến không ngừng. Vào giữa thế kỷ 19, John Ramsbottom – một kỹ sư người Anh đã đặt nền móng cho thiết kế xéc măng hiện đại. Ban đầu, xéc măng của ông có dạng hình tròn đơn giản nhưng nhanh chóng bộc lộ hạn chế về độ bền và khả năng làm kín.

Qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, Ramsbottom phát hiện ra rằng một vòng tròn hoàn hảo không tạo ra áp lực đồng đều lên thành xi lanh khi được lắp đặt. Từ đó, ông tinh chỉnh thiết kế tạo ra xéc măng có hình dạng không tròn giúp phân bổ áp lực đồng đều hơn và cải thiện độ kín khít. Phát minh này được cấp bằng sáng chế vào năm 1855, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong lịch sử phát triển của xéc măng.

Sự ra đời của xéc măng kim loại đã cách mạng hóa hiệu suất động cơ. So với vật liệu trước đây, xéc măng kim loại giảm đáng kể ma sát, rò rỉ và trọng lượng, đồng thời tăng cường công suất, hiệu quả và tuổi thọ của động cơ. Nhờ đó xéc măng trở thành bộ phận không thể thiếu trong động cơ đốt trong hiện đại, góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô.

Hiểu rõ bộ phận xéc măng là gì không chỉ giúp bạn nắm bắt được nguyên lý hoạt động của động cơ, mà còn giúp bạn bảo dưỡng và vận hành chiếc xe của mình một cách hiệu quả. Ô tô Ngọc Dũng hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về xéc măng!