Đông cơ đốt trong dùng cho ô tô là động cơ nhiệt. Chúng tạo ra công suất bằng cách đốt nhiên liệu trong động cơ. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí được đốt cháy bên trong xilanh của động cơ đốt trong. Hỗn hợp nhiên liệu được đốt cháy thì sự gia tăng của nhiệt độ và áp suất bên trong xilanh sẽ dẩy Piston tịnh tiến. Chuyển động này giúp làm quay trục khuỷu của động cơ và tạo ra nguồn cơ năng cho toàn bộ chiêc xe.
Đông cơ đốt trong ô tô
Xem thêm: Công nghệ nano là j?
Đông cơ đốt trong ô tô là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học dưới dạng moment quay (hay còn gọi là moment xoắn). Bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ. Các loại động cơ sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: fluid flow engine) để tạo công thông qua việc đốt cháy nhiên liệu như động cơ turbine (động cơ tuabin) và các động cơ đốt bên ngoài cylinder (xilanh) như máy hơi nước hay động cơ Stirling không thuộc về động cơ đốt trong.
Sơ lược về đông cơ đốt trong dùng cho ô tô
Xem thêm: Xilanh thuỷ lực
1860: Động cơ đốt trong đầu tiên ra đời
Do kỹ sư người Pháp gốc Bỉ (Giăng Echiên Lona) chế tạo
Động cơ 2 kỳ, công suất 2 HP
Sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên
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
Động cơ 4 kỳ
Sử dụng nhiên liệu khí than
1885: Động cơ xăng 4 kỳ đầu tiên ra đời
Do kỹ sư người Đức (Golip Đemlo) chế tạo
Động cơ 4 kỳ, công suất 8 HP, tốc độ quay 800 vòng/phút
Sử dụng nhiên liệu xăng
1897: Động cơ diezen 4 kỳ đầu tiên ra đời
Do kỹ sư người Đức (Rudonpho Saclo Sredieng Diezen) chế tạo
Động cơ 4 kỳ, công suất 20 HP
Sử dụng nhiên liệu diezen
Nguyên lý hoạt động của đông cơ đốt trong ô tô
Kỳ nạp: Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nạp vào xy lanh động cơ thông qua đường nạp của động cơ. Ở kỳ nạp thì pít tông di chuyển tịnh tiến xuống phía dưới và tạo ra áp suất chân không hút hỗn hợp nhiên liệu đi vào xy lanh.
Kỳ nén: Sau khi hỗn hợp được nạp vào buồng đốt thì pít tông di chuyển tịnh tiến từ dưới lên khiến cho thể tích buồng đốt bị giảm xuống nhanh chóng. Qua đó hỗn hợp nhiên liệu bị nén lại nhanh chóng và áp suất, nhiệt độ tăng lên.
Kỳ nổ: Sau khi hỗn hợp bị nén lại và pít tông di chuyển lên gần đến “điểm chết trên” thì bugi bật tia lửa điện (ở động cơ xăng) và hỗn hợp tự bốc cháy (ở động cơ diesel). Sự đốt cháy này tạo ra áp suất lớn đẩy pít tông đi xuống dưới và tạo ra cơ năng cho toàn bộ chiếc xe.
Kỳ xả: Hỗn hợp sau khi đốt cháy còn lại là khí thải, pít tông di chuyển từ dưới lên trên tạo ra lực đẩy toàn bộ khí thải này ra ngoài thông qua đường xả động cơ.
Động cơ 2 thì ô tô
Thì 1: Tạo công và nén trước
Pít tông bắt đầu sắp vượt qua điểm chết trên. Nhiên liệu đủ áp suất và nhiệt độ sẽ tự bốc cháy phía trên pít tông, nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt tăng. Pít tông đi xuống và qua đó tạo ra công cơ học.
Trong phần không gian ở phía dưới pít tông, khí mới vừa được hút vào sẽ bị nén lại bởi chuyển động đi xuống của pít tông
Trong giai đoạn cuối khi pít tông đi xuống, lỗ thải khí và ống dẫn khí được mở ra. Hỗn hợp khí mới đang bị nén dưới áp suất chuyển động từ buồng nén dưới pít tông qua ống dẫn khí đi vào xi lanh đẩy khí thải qua lỗ thải khí ra ngoài.
Thì 2: Nén và hút
Trong khi pít tông đi lên, lỗ thải khí và ngay sau đó là ống dẫn khí được đóng lại.
Trong lúc pít tông tiếp tục chuyển động đi lên, hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong xi lanh tiếp tục bị nén lại và ngay trước khi pít tông đạt đến điểm chết trên thì được đốt cháy.
Trong buồng nén khí trước ở phía dưới pít tông khí mới được hút vào qua ống dẫn.
Ưu điểm nhược điểm của động cơ ô tô 2 thì
Ưu điểm trên lý thuyết của một động cơ 2 thì là có hiệu suất riêng (hiệu suất trên dung tích) cao hơn một động cơ bốn thì, vì mỗi một vòng quay của trục khuỷu là một thì tạo công (ở động cơ bốn thì, 2 vòng quay của trục khuỷu tương ứng với một thì tạo công). Trên thực tế động cơ bốn thì đã rút ngắn khoảng cách này rất nhiều nhờ vào những cải tiến gần đây (thí dụ như nhờ vào các hệ thống phun cải tiến) nên các mô tô hay xe máy có động cơ bốn thì không còn chạy chậm hay có gia tốc chậm hơn hơn loại 2 thì nữa.
Cách chế tạo đơn giản hơn của động cơ 2 thì mang lại nhiều ưu điểm như dễ bảo trì hơn. Và có khối lượng di động (trục khuỷu, pít tông,…) nhỏ hơn rất nhiều so với một động cơ bốn thì tương tự. Hiệu ứng tốt của việc này là mang lại một xung lượng góc nhỏ hơn. Điều này quan trọng trước nhất là ở những mô tô chạy trên nhiều địa hình. Ở loại này động cơ 2 thì tạo khả năng linh động hơn trong lúc phóng qua vật cản. Động cơ có dung tích lớn (động cơ diesel tàu thủy) hoạt động đa phần theo nguyên tắc 2 thì.
Khí thải của động cơ 2 thì có hàm lượng cácbon mônôxít và các chất hyđrocacbon cao. Vì có nhiều nhớt bôi trơn trong khí được hút vào và vì có lượng khí thải trong buồng đốt cao.
Động cơ diesel 2 thì
Trong động cơ diesel 2 thì, thay vì là một hỗn hợp nhiên liệu và không khí. Thì không khí nén trước được đưa vào xi lanh trong điểm chết dưới và đẩy khí thải ra ngoài. Giống như động cơ bốn thì. Nhiên liệu được phun vào không khí được nén trước. Và vì vậy mà có nhiệt độ nóng hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu, thường là trước điểm chết trên. Lỗ thải khí cũng nằm ở đầu xi lanh.
Động cơ 4 kì
Ở động cơ xăng 4 chu kì, có một chuỗi các chu kì miêu tả sự vận hành hoàn chỉnh của piston (pít-tông):
Kì nạp:
Van nạp được mở và van xả đóng lại. Piston chuyển động xuống dưới cylinder (xi-lanh) tạo ra một khoảng không trong cylinder để chứa nhiên liệu phun sương từ bộ chế hoà khí.
Kì nén:
Van nạp và van xả lúc này đều được đóng lại, piston chuyển động lên trên cylinder, nén hỗn hợp khí và xăng. Ngay trước khi piston chạm vào điểm chết trên (ĐCT) của cylinder. Bộ phận đánh lửa (bougie) sẽ đốt cháy hoà khí (hỗn hợp xăng ở dạng hơi và không khí).
Kì nổ:
Cả hai van vẫn tiếp tục đóng. Lúc này, piston chuyển động đến ĐCT của cylinder. Khí được tạo ra từ việc đốt cháy hoà khí bây giờ nổ một cách nhanh chóng. Và piston lại chuyển động xuống dưới xi lanh (xuống điểm chết dưới (ĐCD)). Sự chuyển động này được thực hiện nhờ vào chuyển động quay của trục khuỷu. Và thanh truyền được nối với nhau. Áo nước bọc bên ngoài thân cylinder giúp giảm nhiệt độ do lượng nhiệt phát ra trong quá trình đốt cháy, nhờ đó động cơ được làm mát.
Kì xả:
Van xả được mở nhưng van nạp vẫn đóng. Piston chuyển động lên trên cylinder, đẩy khí xả ra ngoài thông qua van xả. Van xả đóng muộn sau ĐCT 10-30 độ góc quay trục khuỷu để lợi dụng quán tính dòng khí thải, tăng khả năng thải sạch. Cũng như vậy, van nạp được mở sớm hơn. Do đó, cuối kỳ xả, trong một khoảng thời gian nào đó, cả van xả và van nạp cùng mở.
Bốn kì Nạp, Nén, Nổ, Xả được hoàn tất và động cơ lại tiếp tục chu trình mới.
Ưu điểm nhược điểm của động cơ 4 kì
Ưu điểm
Động cơ hoạt động rất chính xác, hiệu quả và ổn định do các kỳ nạp, nén, cháy giản nở và xả đều diễn ra riêng biệt.
Ít xảy ra hiện tượng quá nhiệt do cửa xả không bố trí trên thành xy lanh và động cơ có hệ thống bôi trơn hoạt động rất hiệu quả.
Sự mất mát nhiên liệu ít, động cơ có khả năng tiết kiệm nhiên liệu cao (so với động cơ 2 kỳ)
Quá trình nạp và nén kéo dài nên hiệu suất nạp và nén cao. Như vậy động cơ có khả năng cho hiệu quả công suất cao so với mức tiêu tốn nhiên liệu (PS/l lớn).
Nhược điểm
Động cơ có cơ cấu phối khí để đóng mở các xupap khá phức tạp. Nhiều chi tiết nên việc chế tạo và bảo dưỡng khó khăn hơn so với động cơ 2 kỳ.
Tiếng ồn các cơ cấu cơ khí khi động cơ làm việc lớn.
Sự cân bằng của động cơ kém do 2 vòng quay trục khuỷu mới có một kỳ sinh công
Động cơ 4 kỳ chạy đầm hơn, bền hơn nhưng cũng cần để ý đến chế độ dầu. Bởi nếu độ nhớt kém sẽ làm linh kiện nhanh mòn và do cấu tạo phức tạp nên việc sửa chữa cũng rất khó khăn.
Website: https://phukiencoppha.com.vn
