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 hình thành và phát triển là gì? Làm thế nào nó hoạt động? Cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé!

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong (tiếng Anh là internal combustion engine – 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  hay còn gọi là 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 cơ năng để dịch chuyển các vật thể di chuyển trên quãng đường nhất định.

Lịch sử hình thành động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong ra đời cách đây hơn 2 thế kỷ, trong quá trình phát triển, 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 của người sử dụng.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong 

Hiện nay, chu trình làm việc của động cơ đốt trong thường hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn, có 4 bước làm việc là nạp, nén, nổ và xả.

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

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xilanh để sinh nhiệt, khi xilanh đạt đến nhiệt độ cao nhất định thì khí sẽ nở ra, từ đó sinh ra áp suất trong phần piston của xilanh và trợ lực chuyển động của piston.

Bảng cấu tạo động cơ đốt trong 

Phân loại động cơ đốt trong

Động cơ nhiệt sẽ được chia thành nhiều loại dựa trên các yếu tố khác nhau. Sau đây là phân loại  động cơ đốt trong cơ bản:

Dựa trên cách hoạt động

• Động cơ đốt trong 2 kỳ: Với phương pháp này, một phần của 2 giai đoạn nạp – nén sẽ diễn ra bên ngoài xi lanh với chuyển động 2 lần thông qua piston. Tại thời điểm này, trục khuỷu sẽ thực hiện 1 vòng quay trong chu kỳ làm việc. Đồng thời, hai hỗn hợp khí  mới và khí thải được trộn với nhau để tạo thành 1.
• Phương pháp bốn kỳ: Tất cả các giai đoạn xảy ra trong 1 kỳ, tổng cộng có 4 kỳ khác nhau và trục khuỷu sẽ quay 2 lần. Bằng cách này, khí mới và khí thải được tách ra hoàn toàn và chỉ tiếp xúc với nhau trong một khoảng thời gian ngắn.

Dựa trên quá trình nhiệt động lực học

• Động cơ diesel
• Động cơ otto

Chuyển động dựa trên piston

• Động cơ piston quay.
• Động cơ pít tông đẩy.
• Động cơ piston tự do.
• Động cơ Wankel.

Dựa trên cách tạo ra hỗn hợp không khí và nhiên liệu

• Tạo một hỗn hợp bên trong.
• Tạo hỗn hợp bên ngoài.

Dựa trên phương pháp đốt cháy

• Động cơ diesel: Hỗn hợp sẽ tự bốc cháy.
• Động cơ Otto: Để đốt cháy hỗn hợp, nó phải được đánh lửa bằng bugi.

Dựa phương pháp làm mát

• Làm mát bằng nước.
• Làm mát bằng dầu (động cơ Elsbett).
• Làm mát bằng không khí.
• Sự kết hợp giữa làm mát bằng không khí và làm mát bằng dầu nhớt

Nhiên liệu sử dụng

• Động cơ diesel.
• Động cơ xăng.

Dựa trên hình dạng động cơ và số lượng xi lanh

• Động cơ 1 xilanh.
• Động cơ chữ V.
• Động cơ nội tuyến.
• Động cơ W.
• Động cơ hướng tâm.
• Động cơ VR
• Động cơ Boxer.
• Động cơ piston đối xứng.

Ứng dụng động cơ đốt trong cuộc sống

Động cơ đốt trong cho tàu thủy

• Tàu thủy thường sử dụng động cơ đốt trong nhiều xi lanh với khoảng 30-45 xi lanh để phục vụ quá trình đi biển.
• Động cơ trên tàu thủy thường được làm mát bằng lực bằng nước
• Động cơ → Ly hợp → Hộp số → Trục → Chân vịt
• Trong khi trên tàu chuyển động có nhiều quán tính, tàu thường chuyển động không có hệ thống phanh nên khi giảm tốc đột ngột, các chân vịt hỗ trợ đổi chiều quay và từ đó đổi hướng quay của động cơ.

Động cơ đốt trong cho máy phát điện

• Máy phát điện trang bị động cơ đốt trong thường được sử dụng trong các gia đình ở vùng sâu, vùng xa chưa có điện lưới quốc gia.
• Một động cơ chạy cùng tốc độ với máy phát điện, sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diesel.
• Có bộ điều tốc giúp tốc độ của động cơ luôn ổn định.

Động cơ đốt trong trên ô tô

• Cấu tạo của ô tô sử dụng động cơ đốt trong để chạy và lái xe đường dài, các chi tiết đốt cháy nhiên liệu điện và dầu phục vụ cho công việc của ô tô, đã được thiết kế từ khi ô tô được sản xuất.
• Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong ô tô:
• Động cơ → ly hợp → hộp số → trục dẫn động → dẫn động chính và bộ vi sai → bánh xe dẫn động.

Các kỳ của động cơ diesel 4 kỳ

Động cơ đốt trong 4 kỳ sẽ có sự hoạt động liên tục và theo chu kỳ. Mặc dù mỗi kỳ có một cơ sở nguyên lý khác nhau, nhưng chúng đều có quan hệ mật thiết với nhau. Sau đây là các  kỳ cơ bản:

Kỳ 1: Đầu tiên, piston sẽ di chuyển từ tâm chết trên (ĐCT) đến tâm chết dưới (ĐCD). Đồng thời van nạp mở ra để không khí vào buồng đốt. Khi van xả đóng, trục khuỷu sẽ quay 180 độ.

Kỳ 2: Piston bắt đầu chuyển động ngược lại từ ĐCD đến ĐCT để nén hòa khí. Lúc này, van nạp và van xả đóng đóng lại đồng thời, trục khuỷu quay 180 độ.

Kỳ 3: Bộ chế hòa khí được đánh lửa bằng bugi. Lúc này, piston sẽ được dẫn cung cấp năng lượng để di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD. Lúc này van nạp và van xả bị đóng, trục khuỷu quay 180 độ.

Kỳ 4: Khi piston chuyển động từ ĐCD đến ĐCT, van sẽ mở để cho khí thải thoát ra khỏi động cơ. Trong khi đó, van nạp vẫn đóng  kín và quay 1880 độ.

Động cơ hai kỳ

Không có van nạp và van xả như động cơ 4 kỳ, động cơ hai kỳ chỉ có các cổng nạp và xả nằm trực tiếp trên thành xilanh đóng / mở do chuyển động của piston. Nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ hai kỳ như sau:

• Khi hòa khí đốt cháy dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, thể tích nở ra đẩy piston chuyển động từ tâm chết trên xuống tâm chết dưới. Khi đến gần tâm chết phía dưới, sẽ mở các lỗ nạp và xả. Phần lớn lượng khí cháy sẽ thoát ra khỏi xi lanh.
• Kỳ nén: Bắt đầu khi piston gần tâm chết trên, các cửa nạp và xả đóng. Piston vừa nén hỗn hợp hòa khí trong xi lanh vừa nạp khí mới vào buồng đốt.  Quá trình nổ sẽ xảy ra khi piston đạt đến tâm điểm chết trên.

Trên thực tế, động cơ 4 kỳ được các ông lớn trong ngành ô tô “săn đón” nhiều hơn và được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện hiện đại do khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế khí thải ra môi trường. Tiếp tục cải tiến về cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong giúp ô tô chạy khỏe và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

MMK Auto hy vọng qua những thông tin và kiến thức về động cơ đốt trong sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về động cơ này. Cảm ơn bạn đã đón đọc!

Tìm kiếm MMKAUTO.VN qua:

• • Facebook: https://www.facebook.com/mmkauto.vn
  • Youtube:https://bit.ly/3zQX5lH