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

Hiện nay động cơ đốt trong là một trong những dòng động cơ đóng vai trò quan trọng với ngành sản xuất ô tô. Tìm hiểu ngay cụ thể động cơ đốt trong là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong nhé!

Khái niệm động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt. Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, động cơ sinh ra nhiệt và công cơ học. Các loại động cơ đốt trong sẽ sử dụng dòng chảy để tạo ra công ra ngay trong buồng công tác (xilanh) của động cơ.

Ngoài ra, sự giãn nở của khí ở nhiệt độ cao, áp suất cao trong quá trình đốt cháy sẽ tác dụng lực trực tiếp lên một số thành phần của động cơ. Điển hình là piston, cánh tuabin, cánh quạt hoặc vòi phun. Lực này giúp di chuyển vật thể trên một quãng đường nhất định, biến năng lượng hóa học thành công hữu ích.

Lịch sử hình thành động cơ đốt trong

Trải qua một hành trình dài từ khi hình thành đến lúc phát triển, động cơ đốt trong liên tiếp được cải tiến, trở nên vượt trội, ưu việt hơn.

– Năm 1860: Động cơ đốt trong đầu tiên ra đời bởi 2 kỹ sư người Pháp gốc Bỉ Giăng Echiên Lona. Nhưng động cơ này mới chỉ có 2 kỳ công suất 2HP, sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên.

– Năm 1877: Động cơ đốt trong 4 kỳ đầu tiên ra đời do kỹ sư người Đức Nicola Aogut Otto và kỹ sư người Pháp Lăng Ghen chế tạo. Loại động cơ này được cải tiến, sử dụng nhiên liệu khí than.

– Năm 1885: Động cơ xăng 4 kỳ công suất 8 HP đầu tiên do kỹ sư người Đức Golip Đemlo chế tạo ra đời. Động cơ này đã đạt tốc độ quay 800 vòng/phút.

– Năm 1897: Động cơ diezen 4 kỳ, công suất 20HP do kỹ sư người Đức (Rudonpho Saclo Sredieng Diezen) chế tạo ra đời.

Phân loại động cơ đốt trong

Hiện nay, động cơ đốt trong được chia thành nhiều loại dựa vào các dấu hiệu đặc trưng:

• Theo nhiên liệu: Động cơ đốt trong được chia thành động cơ xăng, động cơ diezen, động cơ than… Trong đó, động cơ diezen là động cơ được sử dụng phổ biến nhất.
• Theo hành trình của piston trong một chu trình làm việc: Động cơ đốt trong được chia thành 2 loại là động cơ 2 kỳ, động cơ 4 kì.

Cấu tạo chung của động cơ đốt trong

Tuy được chia thành nhiều loại nhưng tựu chung, cấu tạo của động cơ đốt trong gồm 2 cơ cấu và 4 hệ thống dưới đây:

• Cơ cấu trục khủy thanh truyền

Cơ cấu trục khủy thanh truyền là bộ phận quan trọng đảm nhiệm việc nhận năng lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Bộ phận này cũng có 3 thành phần chính với cấu tạo, chức năng khác nhau: piston, thanh truyền và trục khuỷu.

– Piston

Gồm piston, đầu và thân piston. Ban đầu, Piston sẽ nhận lực đẩy của khí cháy rồi truyền lực cho trục khuỷu để sinh công. Đồng thời nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các quá trình khác như: nạp, nén, cháy – dãn nở và thải.

– Thanh truyền

Hay còn gọi là tay biên. Cấu tạo gồm đầu nhỏ, đầu to và thân. Nhiệm vụ dẫn truyền lực được sinh ra từ piston qua xi lanh tới trục khuỷu.

– Trục khuỷu

Có 6 chi tiết là đầu trục khuỷu, cổ khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng và đuôi trục khuỷu. Bộ phận này nhận lực từ thanh truyền, sau đó chuyển hóa lực thẳng thành lực quay nhờ hệ thống liên động cơ khí.

• Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp/thải đúng lúc giúp động cơ thực hiện quá trình nạp khí mới vào xi lanh cũng như thải khí đã cháy trong xi lanh ra ngoài.

• Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn thực hiện việc vận chuyển dầu bôi trơn đến các chi tiết trong động cơ. Từ đó giúp giảm ma sát bề mặt. Chúng có vai trò không nhỏ khi hỗ trợ các chi tiết bên trong động cơ hoạt động tốt hơn, gia tăng tuổi thọ.

• Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động đảm nhận vai trò quan trọng là khởi động động cơ. Lúc này, trục khuỷu được làm quay đến tốc độ nhất định để khối động cơ tự nổ máy.

• Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí

Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí thuộc cấu tạo động cơ đốt trong. Nhiệm vụ chính là cung cấp hòa khí trước khi đưa vào buồng xi lanh với tỷ lệ không khí/nhiên liệu phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.

• Hệ thống làm mát

Đúng như cái tên, hệ thống làm mát đóng vai trò làm mát, giữ cho nhiệt độ các chi tiết không nóng quá giới hạn cho phép khi động cơ hoạt động. Điều này góp phần nâng cao tuổi thọ các chi tiết.

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xilanh của động cơ đốt trong để sinh ra nhiệt. Nhiệt độ cao làm cho khí đốt giãn nở tạo ra áp suất tác dụng lên piston giúp đẩy piston di chuyển.

Hiện nay có nhiều loại động cơ đốt trong khác nhau. Tuy nhiên chúng đều hoạt động theo chu trình tuần hoàn gồm 4 bước là: nạp, nén, nổ (đốt) và xả. Trong đó, xả và nạp được dùng để thêm khí mới. Còn nén và nổ thì được dùng để đốt cháy khí và nhiên liệu để sinh ra công.

• Động cơ bốn kỳ

Quá trình hoạt động của động cơ bốn kỳ trải qua 4 giai đoạn nạp, nén, nổ, thải để thực hiện toàn quá trình tạo ra cơ năng của xe:

– Kỳ 1 (Kỳ nạp): Piston di chuyển tịnh tiến xuống dưới và tạo ra áp suất chân không, hút hỗn hợp nhiên liệu đi vào xi lanh thông qua đường nạp của động cơ.

– Kỳ 2 (Kỳ nén): Sau khi hỗn hợp được nạp vào buồng đốt, piston từ dưới tịnh tiến lên khiến thể tích buồng đốt giảm xuống. Hỗn hợp nhiên liệu bị nén, áp suất và nhiệt độ tăng lên.

– Kỳ 3 (Kỳ nổ): Piston di chuyển gần lên đến “điểm chết trên” thì bugi bật tia lửa điện (ở động cơ xăng) hoặc hỗn hợp tự cháy (ở động cơ diesel). Sự đốt cháy tạo ra áp suất lớn đẩy piston đi xuống, tạo ra cơ năng cho xe.

– Kỳ 4 (Kỳ thải): Khí thải sau quá trình đốt cháy được piston di chuyển từ dưới lên và đẩy ra ngoài qua đường xả động cơ.

• Động cơ hai kỳ

Động cơ hai kỳ chỉ có các lỗ nạp, xả khí đặt trực tiếp trong thành xi lanh, đóng/mở do chuyển động của piston. Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ hai kỳ như sau:

– Kỳ nén: Piston vừa nén hỗn hợp hòa khí bên trong xi lanh vừa nạp hòa khí mới vào buồng đốt. Khi piston đến điểm chết trên, quá trình nổ diễn ra.

– Kỳ nổ: Hoà khí khi được đốt cháy ở nhiệt độ và áp suất cao thì thể tích giãn nở, đẩy piston chuyển động từ điểm chết trên xuống dưới. Khi gần đến điểm chết dưới, lỗ xả nạp được mở ra. Hầu hết lượng khí cháy thoát ra khỏi xi lanh.

Lời kết

Như vậy là bạn đã hiểu động cơ đốt trong là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ hai kỳ và 4 kỳ. Hiện nay, động cơ 4 kỳ được ngành sản xuất ô tô ứng dụng nhiều hơn do tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế tình trạng xả thải ra môi trường.

Tìm kiếm Auto48.vn qua:

• • Facebook: https://www.facebook.com/auto48.vn/
  • Youtube: