Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi trong máy móc, phương tiện giao thông, trong đó có ô tô. Vậy cụ thể động cơ đốt trong là gì? Hãy cùng tìm hiểu nhé!
Động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt trong (ICE) là loại động cơ nhiệt đốt cháy và chuyển hóa bên trong buồng đốt của máy móc, phương tiện. Quá trình tác động này giúp đốt cháy nhiên liệu, chuyển nhiệt năng thành công và tác dụng lên một số bộ phận của động cơ như cánh quạt, piston, cánh tuabin… Lực tác động đó giúp máy móc, phương tiện di chuyển trên một quãng đường nhất định.
Động cơ thường hoạt động bằng các loại nhiên liệu như xăng, dầu diesel và được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy móc, thiết bị và là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho các phương tiện giao thông như ô tô, tàu thủy, máy bay… Đây cũng chính là lý do tại sao các loại phương tiện này thường được gọi là “xe động cơ đốt trong “.
Cấu tạo của động cơ đốt trong
Mặc dù có nhiều loại động cơ nhiệt nhưng cấu tạo cơ bản của chúng gồm có 2 cấu trúc và 4 hệ thống.
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Đây là bộ phận quan trọng có chức năng tiếp nhận năng lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Phần này chứa các thành phần có cấu trúc và chức năng như sau:
- Xi lanh: Bộ phận này được đặt trong thân động cơ, cùng với đầu xi lanh và đỉnh piston để tạo thành buồng cháy trong động cơ đốt trong .
- Piston: Có dạng hình trụ ngắn, nằm bên trong xi lanh, gồm có đỉnh, thân và chốt piston. Piston kết hợp với xi lanh tạo thành buồng cháy trong động cơ. Đồng thời, bộ phận này cũng di chuyển về phía trước trong xi lanh, nhận năng lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu truyền qua thanh nối và chốt piston tới trục khuỷu.
- Thanh truyền: Là bộ phận nối giữa piston và trục khuỷu. Nhiệm vụ của thanh truyền là truyền lực va chạm và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động tròn của trục khuỷu.
- Trục khuỷu: Trục khuỷu có chức năng biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay.
Cơ cấu phân phối khí
Bộ phận này có chức năng chính là đóng/mở hệ thống nạp/xả, từ đó giúp động cơ lấy hoặc xả khí từ xi-lanh ra bên ngoài.
Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ vận chuyển và giúp dầu bôi trơn được bôi đều vào các bộ phận bên trong động cơ. Quá trình này giúp giảm ma sát bề mặt, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và bền bỉ hơn.
Hệ thống khởi động
Hệ thống giúp động cơ khởi động, bắt đầu một quá trình làm việc mới. Khi hệ thống hoạt động, trục khuỷu sẽ quay giúp động cơ tự động khởi động.
Hệ thống cung cấp gas và nhiên liệu
Hệ thống này bao gồm các bộ phận như: kim phun và bộ chế hòa khí hoặc bộ chế hòa khí điều khiển điện tử, cơ cấu lọc và các chi tiết khác. Trước mỗi chu kỳ vận hành, bộ phận này sẽ có nhiệm vụ trộn không khí sạch với nhiên liệu theo tỷ lệ phù hợp và phun chúng vào bên trong buồng đốt.
Hệ thống làm mát
Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt nên thường sinh ra rất nhiều nhiệt. Hệ thống làm mát sẽ đảm bảo nhiệt độ ổn định cho các bộ phận, chi tiết, giúp động cơ hoạt động hiệu quả và bền bỉ hơn.
Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong
Đặc biệt đối với ô tô, có hai loại động cơ: bốn thì và hai thì. Nguyên lý hoạt động của từng động cơ như sau:
Động cơ bốn kỳ
- Giai đoạn nạp: Trong giai đoạn làm việc này, van nạp sẽ mở và van xả sẽ đóng. Piston chuyển động giúp đưa hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào xi lanh. Quá trình nạp này bắt đầu khi piston ở điểm chết trên và kết thúc khi piston ở điểm chết dưới.
- Chu trình nén: Ở chu trình này, van nạp và van xả đóng lại, piston nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xi lanh. Khi kết thúc hành trình nén, khi piston di chuyển đến điểm chết trên, hỗn hợp trên sẽ được đánh lửa bởi bộ đánh lửa (đối với động cơ xăng) và tự bốc cháy (đối với động cơ diesel).
- Chu trình nổ (còn gọi là chu trình đốt cháy và làm việc) : Trong chu trình làm việc này, van nạp và van xả vẫn đóng. Nhiệt độ và áp suất tăng do quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khí làm cho piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Quá trình này tạo ra chuyển động quay của trục khuỷu. Khi kết thúc chu trình nổ (piston ở điểm chết dưới), van xả bắt đầu mở để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.
- Chu trình xả: Trong chu trình này, xupáp xả mở ra và xupáp nạp đóng lại. Piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, khí trong xi lanh được đẩy ra ngoài môi trường. Kết thúc chu trình, van xả đóng lại và van nạp mở ra bắt đầu một quá trình làm việc mới.
Động cơ hai kỳ
Động cơ này không có van nạp hoặc xả. Các lỗ nạp và thoát khí sẽ được thiết kế trực tiếp trên thành xi lanh và sẽ đóng mở theo chuyển động của piston. Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong hai kỳ như sau:
- Hành trình nén: Hành trình làm việc này sẽ bắt đầu khi piston ở gần điểm chết trên. Các cửa nạp và cửa xả đóng lại, piston nén hỗn hợp khí bên trong xi lanh, đồng thời nạp hỗn hợp khí mới vào buồng nén bên dưới. Khi piston đạt đến điểm chết trên thì quá trình nổ xảy ra.
- Nổ: Trong buồng cháy, hỗn hợp khí được đốt cháy tạo ra nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình này làm cho piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Khi piston ở điểm chết dưới thì cửa nạp và cửa xả mở. Khí đốt được thoát ra khỏi xi lanh và khí nén ở buồng nén trước đi vào xi lanh.
Động cơ bốn thì có ưu điểm là tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế phát thải ra môi trường. Chính vì lý do đó mà ngày nay loại động cơ này thường được sử dụng trên nhiều mẫu xe ô tô.
Phân loại động cơ đốt trong
Có nhiều tiêu chí để phân loại động cơ đốt trong (động cơ nhiệt). Dưới đây là 4 phương thức giao hàng thường được sử dụng.
Phân loại động cơ đốt trong theo nhiên liệu
Theo tiêu chí này sẽ có 2 loại phổ biến nhất là động cơ xăng và động cơ diesel.
Động cơ xăng
Ở động cơ này, hỗn hợp xăng và không khí được nén ở áp suất cao. Khi kết thúc giai đoạn nén, hỗn hợp sẽ được bugi đốt cháy, sinh ra nhiệt để làm piston chuyển động. Đồng thời, trục khuỷu và thanh truyền chuyển động, truyền lực tới hộp số và các bánh xe.
Động cơ diesel
Khác với động cơ xăng, thay vì được đánh lửa bằng bugi, dầu diesel sẽ được phun thẳng vào buồng đốt và tự bốc cháy. Do có tỷ số nén cao nên động cơ diesel có hiệu suất cao và mức tiêu hao nhiên liệu thấp, đặc biệt ở mức tải thấp hoặc trung bình. Điều này làm cho động cơ diesel rất tiết kiệm.
Ngoài ra, theo tiêu chí này còn có các loại máy khác như: máy sử dụng nhiên liệu than, máy sử dụng nhiên liệu tổng hợp, máy sử dụng nhiên liệu gas.
Phân loại theo chuyển động của piston
Đây là tiêu chí phân loại ít được sử dụng hơn. Theo cách này, động cơ đốt trong được phân loại như sau:
- Động cơ piston đẩy
- Động cơ piston quay
- Động cơ piston tròn (wanlek)
- Động cơ piston tự do
Phân loại động cơ đốt trong theo chu trình làm việc
Cùng với chỉ tiêu về nhiên liệu, đây cũng là cách phân loại động cơ đốt trong khá phổ biến hiện nay. Theo phạm vi, động cơ đốt trong sẽ bao gồm động cơ 2 thì và động cơ 4 thì. Trong số đó, động cơ 4 thì được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên nhiều loại phương tiện, máy móc.
Phân loại theo cách bố trí piston và xi lanh
Sự phân bố này thường phổ biến trên ô tô và các phương thức vận tải khác. Theo đó, các loại động cơ đốt trong theo tiêu chí này bao gồm:
- Động cơ I: động cơ có các xi lanh được sắp xếp thành một hàng. Vì vậy, động cơ này còn được gọi là động cơ nội tuyến.
- Động cơ chữ V: là loại động cơ có các xi lanh được sắp xếp thành hình chữ V.
- Động cơ VR: là động cơ kết hợp thiết kế của động cơ I và V. Các xi lanh nghiêng một góc 15 độ so với phương thẳng đứng.
- Động cơ W (động cơ VV): thường được sử dụng chủ yếu trên xe đua.
Ứng dụng của động cơ đốt trong trên ô tô
Động cơ đốt trong giúp tạo ra các nguồn tài nguyên cơ khí thường được sử dụng trên các phương tiện giao thông: ô tô, tàu thủy, máy bay… hoặc trong các máy công nghiệp, nông nghiệp phục vụ quá trình sản xuất.
Đặc biệt trong ngành công nghiệp ô tô, loại động cơ này được sử dụng rất phổ biến với các tính năng như: kích thước và trọng lượng nhỏ, tốc độ quay nhanh giúp xe vận hành mạnh mẽ và thường xuyên làm mát bằng nước.
Động cơ này thường được bố trí ở 3 vị trí: phía trước, phía sau và giữa xe. Mỗi vị trí sẽ có những ưu và nhược điểm riêng. Ô tô sử dụng động cơ này sẽ đảm bảo quãng đường di chuyển dài hơn và xe vận hành mạnh mẽ hơn. Ngoài ra, ô tô sử dụng động cơ diesel còn giúp người tiêu dùng tiết kiệm chi phí nhiên liệu.
Vậy là bài viết đã giải đáp động cơ đốt trong là gì? Hi vọng bài viết này đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích!
