Động cơ đốt trong là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

0
25

Động cơ đốt trong là cụm từ quen thuộc mà nhiều người thường nhắc đến bên cạnh động cơ điện khi nói về động cơ chạy của ô tô, tàu hỏa, máy phát điện, máy bay… Vậy động cơ đốt trong là gì? ? Lịch sử phát triển là gì? Làm thế nào nó hoạt động?

Cùng AutoDetailing.vn tìm hiểu sâu hơn về động cơ đốt trong qua bài viết dưới đây nhé!

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong (Internal combustion engine -viết tắt: ICE) là động cơ nhiệt vì trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, động cơ sinh nhiệt và sinh công cơ học. Vị trí xi lanh (buồng công tác) của động cơ là nơi động cơ đốt trong tận dụng dòng chảy để tạo ra công suất làm việc.

Động cơ đốt trong sẽ tác động trực tiếp lên các bộ phận của động cơ như cánh quạt và cánh tuabin, piston hay vòi phun,… do có sự hỗ trợ của quá trình giãn nở khí ở nhiệt độ cao, cộng hưởng với áp suất cao trong quá trình cháy, và lực này giúp chuyển hóa năng lượng thành công cơ học để dịch chuyển vật thể trên quãng đường nhất định. 

Động cơ đốt trong (Internal combustion engine -viết tắt: ICE)
Động cơ đốt trong (Internal combustion engine -viết tắt: ICE)

Lịch sử hình thành động cơ đốt trong 

Động cơ đốt trong được ra đời cách đây hơn 2 thế kỷ, trải qua quá trình phát triển và nghiên cứu, các nhà khoa học và kỹ sư đã không ngừng ứng dụng, cải tiến để nâng cao tính năng, mang đến những động cơ hiện đại, đáp ứng nhu cầu người dùng.

Động cơ đốt trong được ra đời cách đây hơn 2 thế kỷ,
Động cơ đốt trong được ra đời cách đây hơn 2 thế kỷ,
Năm 1860 
  • Động cơ đốt trong đầu tiên được ra đời bởi 2 kỹ sư người Pháp gốc Bỉ Giăng Echien Lona.
  • Động cơ đầu tiên này chỉ có 2 kỳ với công suất là 2HP, sử dụng nhiên liệu là khí thiên nhiên. 
1877
  • 1877 động cơ đốt trong 4 kỹ ra đời do Nicola Aogut Otto ( kỹ sư người Đức) và Lăng Ghen ( kỹ sư người Pháp) sáng chế. 
  • Động cơ đốt trong 4 kỳ này sử dụng động cơ đốt là nhiên liệu than và được cải tiến hơn so với động cơ 2 kỳ đầu tiên.
1885
  • Động cơ 4 kỳ được nâng cấp vượt trội hơn với công suất 8HP, được sáng chế bởi kỹ sư người Đức – Golip Dem Lo
  • Động cơ này khi vận hành với công suất 8HP sẽ đạt được tốc độ quay lên đến 800 vòng/phút. 
1897
  • Năm 1897, kỹ sư người Đức – Rudonpho Saclo Sredieng Diezen đã sáng chế và cho ra đời động cơ diezen 4 kỳ, công suất 20HP, tăng tốc độ vòng quay lên đến hàng nghìn vòng/phút.

Cấu tạo của động cơ đốt trong 

Cơ cấu trục khủy thanh truyền: 

  • Piston: Cùng với xilanh, vỏ động cơ tạo thành không gian vận hành,  nhận lực đẩy của khí cháy rồi truyền lực cho trục khuỷu sinh công và nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp, nén, thải,  cháy – giãn nở.
  • Thanh truyền (tay biên): Truyền lực giữa piston và trục khuỷu.
  • Trục khuỷu: Nhận lực từ thanh truyền tạo ra mômen quay để kéo máy hoạt động, nhận năng lượng từ bánh đà và truyền đến piston để thực hiện  quá trình hút- nén- xả. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí, lực quán tính và lực ly tâm.

Cơ cấu phân phối khí: Đóng mở các cổng nạp/xả đúng lúc để động cơ thực hiện quá trình nạp khí mới vào xilanh và xả khí đã cháy trong xilanh ra ngoài.

Hệ thống bôi trơn: Đưa dầu bôi trơn lên trên bề mặt ma sát các chi tiết được hoạt động và kéo dài tuổi thọ chi tiết. 

Hệ thống làm mát: Có nhiệm vụ giữ cho nhiệt độ những chi tiết trong động cơ không vượt quá mức giới hạn cho phép khi động cơ đang hoạt động. 

Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí: Cung cấp hòa khí sạch đi vào xi lanh động cơ. Tỉ lệ và lượng hòa khí phải phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ. 

Hệ thống khởi động: Có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu của động cơ đến 1 tốc độ nhất định để khối động cơ tự động nổ máy. 

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Chu trình làm việc của các loại động cơ đốt trong hiện nay thường hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn với 4 bước làm việc: nạp – nén- nổ- xả.

Quá trình nạp và xả là quá trình được sử dụng để bổ sung khí mới, trong khi quá trình nén và nổ sẽ tạo ra công bằng cách đốt cháy nhiên liệu và khí. 

Động cơ đốt trong hoạt động dựa trên nguyên lý đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xilanh để sinh nhiệt, khi xilanh đạt nhiệt độ cao nhất định, khí sẽ nở ra, từ đó tạo ra áp suất, tác động đến piston, hỗ trợ lực đẩy piston chuyển động.

Chu trình làm việc của các loại động cơ đốt trong hiện nay thường hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn với 4 bước làm việc: nạp - nén- nổ- xả.
Chu trình làm việc của các loại động cơ đốt trong hiện nay thường hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn với 4 bước làm việc: nạp – nén- nổ- xả.

Phân loại động cơ đốt trong 

Theo nhiên liệu  Dựa theo nguyên liệu của động cơ đốt trong, loại động cơ này sẽ được chia thành 3 loại chính: 

  • Động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu than 
  • Động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu xăng 
  • Động cơ đốt trong chạy bằng động cơ diezen

Mỗi loại nhiên liệu đều có những ưu nhược điểm riêng biệt, trong đó động cơ chạy bằng xăng và dầu diesel được ứng dụng phổ biến. 

Theo chu kỳ làm việc  Dựa vào chu kỳ làm việc, động cơ đốt trong sẽ được chia làm 2 loại: 

  • Động cơ đốt trong 2 kỳ
  • Động cơ đốt trong 4 kỳ. 
Theo cách chuyển động của pít tông 
  • Động cơ pít tông đẩy ( hoặc kết hợp với tay biên và trục khuỷu). 
  • Động cơ pít tông quay
  • Động cơ pít tông tự do
  • Động cơ Wankel ( động cơ pít tông tròn)
Theo cách tạo hỗn hợp nhiên liệu và không khí
  • Tạo hỗn hợp bên ngoài 
  • Tạo hỗn hợp bên trong 
Theo phương pháp làm mát
  • Làm mát bằng không khí
  • Làm mát bằng nước
  • Làm mát bằng dầu nhớt ( động cơ Elsbett)
  • Làm mát bằng không khí
  • Kết hợp làm mát bằng dầu nhớt và không khí
Theo phương pháp đốt Hỗn hợp khí được đánh lửa bằng bugi trong động cơ Otto, tốt nhất là ngay trước tâm điểm chết trên. Trong động cơ diesel hybrid, quá trình đốt cháy xảy ra bằng cách tự động đánh lửa. Không khí được nén rất mạnh trước tâm chết của nhiên liệu phun vào. Vì ở nhiệt độ và áp suất rất cao, nhiên liệu sẽ tự bốc cháy.
Theo hình dáng động cơ và số xy lanh 
  • Động cơ boxer
  • Động cơ chữ V
  • Động cơ tỏa tròn
  • Động cơ 1 xy lanh
  • Động cơ VR
  • Động cơ piston đối xứng
  • Động cơ thẳng hàng
  • Động cơ chữ W

Ứng dụng của động cơ đốt trong 

Động cơ đốt trong dùng cho tàu thủy 

  • Tàu thủy thường được trang bị động cơ đốt trong với nhiều xi lanh từ 30-45 xi lanh để phục vụ cho quá trình vận hành.
  • Động cơ -> Ly hợp -> Hộp số -> Hệ trục -> Chân vịt 
  • Động cơ trên tàu được làm mát cưỡng bức bằng nước. 
  • Mặc dù trên tàu thủy chuyển động có quán tính lớn nhưng thường chuyển động không có hệ thống phanh, vì vậy khi có sự cố giảm tốc đột ngột, chân vịt sẽ hỗ trợ để thay đổi chiều quay từ đó đổi chiều quay của động cơ. 
Động cơ đốt trong trên tàu được làm mát cưỡng bức bằng nước.
Động cơ đốt trong trên tàu được làm mát cưỡng bức bằng nước.

Động cơ đốt trong dùng cho máy phát hiện 

  • Động cơ đốt trong của máy phát điện thường dùng trong những gia đình ở khu vực vùng sâu vùng da, địa điểm cho có điện lưới quốc gia. 
  • Có bộ điều tốc để giữ tốc độ quay của động cơ được ổn định.
  • Động cơ đốt trong dùng cho máy phát điện  là động cơ có tốc độ quay phù hợp với tốc độ quay của máy phát sáng, sử dụng nhiên liệu diezen và xăng. 

Động cơ đốt trong dùng cho xe ô tô 

  • Động cơ đốt trong dùng trong kết cấu ô tô để vận hành và di chuyển trên đường dài, một số chi tiết sẽ thực hiện việc đốt cháy nhiên liệu điện, dầu để xe vận hành, được thiết kế bắt đầu từ khi ô tô ra đời. 
  • Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong trên xe ô tô: Động cơ -> Ly hợp ->  Ly hợp -> Hộp số -> Truyền lực các đăng -> Truyền lực chính và bộ vi sai -> Bánh xe chủ động. 

Vậy là chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu chủ đề động cơ đốt trong là gì. Động cơ đốt trong là động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt (xilanh) để đốt cháy tạo ra nhiều áp suất, đẩy pít-tông chuyển động qua lại, sinh công.

Động cơ đốt trong là một trong những loại động cơ được sử dụng rộng rãi. Chúng có ưu điểm là độ bền cao, hoạt động ổn định và liên tục. Mỗi loại động cơ đốt trong đều có cấu tạo và thiết kế riêng.

Lời kết

Trên đây là một số thông tin về động cơ đột trong, nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng của sản phẩm vào thực tế đời sống. Hi vọng bài đọc tại AutoDetailing.vn mang lại những thông tin hữu ích cho bạn đọc.

AutoDetailing.vn – Blog chia sẻ, đánh giá phụ kiện ô tô cũng như chia sẻ các thông tin hữu ích về thị trường ô tô, cách tự chăm sóc chiếc xe ô tô giúp người dùng trải nghiệm nhiều hơn trên chiếc xe của mình.

Tìm kiếm AutoDetailing.vn qua:

Trả Lời Bình Luận

Mời Bạn Bình Luận
Điền Họ Tên