Động cơ đốt trong là gì? Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động
Động cơ đốt trong là gì? Nó có cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tính ứng dụng trong cuộc sống như thế nào? Nếu bạn đang muốn tìm hiểu về Động cơ đốt trong để ứng dụng thì có thể tham khảo bài viết dưới đây của Ắc quy Gia Phát để hiểu chi tiết về Động cơ đốt trong và có sự lựa chọn phù hợp và đúng đắn hơn nhé!
Nội dung bài viết
1. Động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt trong tiếng Anh có tên gọi là internal combustion engine (thường được viết tắt là động cơ ICE hoặc động cơ IC).
Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt, khi hoạt động sẽ sinh nhiệt lớn để tạo ra công cơ học trong quá trình sử dụng và đốt cháy nhiên liệu, nên được đặt tên theo đặc điểm lớn này.
Nơi mà động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu và đốt cháy sinh nhiệt tạo ra công cơ học, chính là nhờ hệ thống xi lanh trong buồng công tác của động cơ.
Ngoài ra, động cơ có ứng dụng cơ chế của sự giãn nở của khí và áp suất ở nhiệt độ cao sinh ra khi động cơ đốt trong đốt cháy nhiên liệu, sẽ sinh ra lực tác động trực tiếp lên các thành phần khác của động cơ như: piston, cánh quạt, cánh tuabin, vòi phun,…giúp sản sinh ra công cơ học lớn để thiết bị, phương tiện,… có thể hoạt động hay di chuyển trên quãng đường dài nhất định.
2. Lịch sử hình thành động cơ đốt trong
Sau khi bạn đã hiểu động cơ đốt trong là gì, bạn nên tìm hiểu một chút về lịch sử ra đời của loại động cơ mạnh mẽ này.
Mô hình động cơ đốt trong đầu tiên
Động cơ đốt trong được phát minh cách đây hơn 2 thế kỷ. Cho đến nay, sau nhiều sự cải tiến, nâng cao thiết kế, tính năng bởi có áp dụng khoa học công nghệ hiện đại mới có những động cơ mạnh mẽ, có nhiều ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống như hiện nay.
Cụ thể lịch sử ra đời và phát triển của động cơ đốt trong là gì?
| Năm | Sự kiện |
| Năm 1860 | Động cơ đốt trong chạy bằng khí gas lần đầu tiên được ra mắt, là sản phẩm nghiên cứu của kỹ sư tài giỏi người Bỉ Jean Joseph Étienne Lenoir.
Tuy nhiên động cơ khi mới ra đời chỉ có 2 kỳ với công suất nhỏ chỉ 2HP, dùng nhiên liệu khí thiên nhiên. |
| Năm 1872 | Kỹ sư người Mỹ George Bailey Brayton phát minh ra được động cơ động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu lỏng đầu tiên. |
| Năm 1876 | Thời điểm này đã có sự cải tiến, động cơ đốt trong hiện đại ( động cơ Otto) đầu tiên được tạo ra bởi nhà phát minh người Đức Nicolaus August Otto.
Động cơ đốt trong 4 kỳ lần này sử dụng nhiên liệu than và có nhiều cải tiến kỹ thuật so với phiên bản động cơ 2 kỳ đầu tiên. |
| Năm 1885 | Động cơ đốt trong 4 kỳ lại có nhiều sự cải tiến, nâng cấp, đặc biệt là công suất đã được tăng lên 8HP, do kỹ sư người Đức Golip Đemlo cải tiến, sáng chế ra.
Động cơ này hoạt động tương đối mạnh mẽ, tốc độ quay có thể đạt tới 800 vòng/ phút. |
| Năm 1897 | Động cơ diezen 4 kỳ lần đầu tiên được nghiên cứu, sáng chế và ra mắt bởi một Kỹ sư người Đức tên Rudonpho Saclo Sredieng Diezen.
Động cơ có công suất 20HP, tốc độ vòng quay có thể đạt tới hàng nghìn vòng/ phút. |
3. Cấu tạo động cơ đốt trong
Cấu tạo của động cơ đốt trong là gì? Động cơ đốt trong cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau:
| Bộ phận | Chức năng – nhiệm vụ |
| Piston | Là bộ phận nằm trong trục khuỷu thanh truyền, đây cũng là bộ phận chính tạo nên không gian làm việc cho hệ thống xilanh trong động cơ.
Nhiệm vụ chính của Piston là nhận công sinh ra từ nhiên liệu đốt cháy để truyền lực đến trục khuỷu sinh công ứng dụng. Khi nhận lực từ trục khuỷu, piston sẽ có các hoạt động như: nén, nạp, cháy và làm giãn nở khí thải. |
| Thanh truyền (tay biên) | Còn được gọi là tay biên chi tiết.
Bộ phận này luôn dùng chất liệu cao cấp, có thiết kế chắc chắn, độ bền cao, không han gỉ, bởi đây là bộ phận chính để truyền lực từ piston đến trục khuỷu. |
| Trục khuỷu | Đây là bộ phận chính để kéo máy công tác tạo ra momen quay sau khi nhận lực truyền tới từ thanh truyền.
Khi nhận lực từ bánh đà, nó sẽ truyền lực ngược lại cho Piston để thực hiện các hoạt động là hút, nén và xả khí. |
| Cơ cấu phân phối khí | Đây là bộ phận có nhiệm vụ chính là đóng hệ thống cửa nạp – cửa thải để động cơ chủ động nạp khí và thải khí từ xi lanh.
Bộ phận hoạt động là nhờ các cơ quan phân phối. |
| Hệ thống bôi trơn | Dầu bôi trơn được bôi đều trên các chi tiết động cơ để giảm tính ma sát, giúp động cơ hoạt động bình thường, ổn định, ít xảy ra cháy nổ và tăng tuổi thọ động cơ. |
| Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí | Cấu tạo gồm: kim phun, các cơ cấu lọc, chế hòa khí, và các chi tiết khoác.
Nhiệm vụ chính là hòa trộn không khí sạch với nhiên liệu để phun chúng vào bên trong buồng đốt cho mỗi chu kỳ động cơ khi bắt đầu |
| Hệ thống làm mát | Động cơ đốt trong hoạt động theo cơ chế chính là đốt nhiên liệu để sinh công năng, nê sẽ tỏa nhiệt lớn, cần bộ phận làm mát giúp ổn định nhiệt độ động cơ, tăng tuổi thọ và sự vận hành cho động cơ. |
| Hệ thống khởi động | Là hệ thống giúp khởi động để bắt đầu cho một phiên làm việc mới. Cấu tạo bộ phận này sẽ gồm: hệ thống đánh lửa |
4. Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong là loại động cơ có nguyên lý hoạt động chính là đốt cháy nguyên liệu đầu vào trong buồng đốt, sản sinh nhiệt lượng, áp suất lớn, từ đó có lực để đẩy pistons di chuyển tịnh tiến để tạo ra công năng, động năng để trục khuỷu, thanh truyền, và bánh răng nhân lực sẽ chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay.
Hiện nay đa số động cơ đốt trong dùng trong các loại phương tiện là loại động cơ 4 kì, với 4 chu kỳ làm việc theo chu kì tuần hoàn 4 bước là: Kì nạp, kì nén, kì nổ (cháy giãn nở và sinh công) và xả.
Mỗi một chu kì làm việc sẽ được bắt đầu tính khi nhiên liệu được nạp vào buồng đốt, sau đó được đốt cháy để sản sinh áp suất cao để truyền động năng cho động cơ, sau đó xả khí thải ra ngoài để bắt đầu 1 chu kỳ làm việc mới.
Video mô tả nguyên lí hoạt động của động cơ đốt trong:
5. Phân loại động cơ đốt trong
Có thể động cơ đốt trong phân loại theo các tiêu chí sau:
5.1 Phân loại động cơ đốt trong theo nhiên liệu thì có những loại nào?
Câu hỏi phân loại động cơ đốt trong theo nhiên liệu thì có những loại nào đang được rất nhiều người quan tâm hiện nay.
Nếu phân loại theo loại nhiên liệu sử dụng, thì động cơ đốt trong được chia thành 8 loại:
- Động cơ đốt trong dùng xăng.
- Động cơ đốt trong dùng dầu diesel.
- Động cơ ga
- Động cơ đốt trong dùng than.
- Động cơ đốt trong dùng khí hidro.
- Động cơ đốt dùng nhiên liệu tổng hợp.
- Động cơ sử dụng khí hóa lỏng (LPG)
- Động cơ sử dụng cồn (metanol, etanal)
5.2 Phân loại theo chu kỳ làm việc
Nếu tính theo chu kỳ làm việc, thì hiện trên thị trường có 2 loại động cơ đốt trong chính là: động cơ đốt trong 2 kỳ và động cơ đốt trong 4 kỳ.
Trong đó, loại 4 kỳ được sử dụng phổ biến, rộng rãi hơn, đặc biệt được dùng trang bị với hầu hết các loại phương tiện, máy móc.
5.3 Phân loại theo chuyển động piston
Nếu xét theo tính chuyển động của piston, thì có thể chia động cơ đốt thành 4 loại như sau:
- Động cơ đốt trong sử dụng piston đẩy
- Động cơ đốt trong Wankel với piston tròn
- Động cơ đốt trong có piston quay
- Động cơ đốt trong dùng piston tự do
5.4 Phân loại theo cách sắp xếp piston và xilanh
Với mỗi cách bố trí piston và xilanh sẽ có hiệu năng khác nhau. Cụ thể có các cách sắp xếp trong động cơ đốt trong như sau:
- Động cơ đốt trong I thẳng hàng (I1, I2, I4,…).
- Động cơ đốt trong xếp V 2 hàng theo chữ V ( V4, V6, V8)
- Động cơ VR với hệ thống xi lanh xếp nghiêng 15 độ, là sự kết hợp hoàn hảo giữa động cơ I và động cơ V
- Động cơ W là loại động cơ có nhiều hàng xilanh, với nhiều xilanh hơn, như: 16, 18 thậm chí 32 xi lanh.
5.5 Phân loại theo công dụng
Nếu phân loại theo công dụng thì sẽ cần phân loại theo các công dụng chẳng hạn như:Động cơ tĩnh tại, động cơ ô tô, động cơ máy bay, động cơ tàu thủy, … và một số số thiết bị và dụng cụ khác.
6. Ứng dụng của động cơ đốt trong
Bạn có thể bắt gặp, nghe đến động cơ đốt trong với các ứng dụng sau trong cuộc sống:
6.1 Động cơ đốt trong dùng cho phương tiện di chuyển
Động cơ đốt trong được sử dụng rất nhiều, dùng phổ biến nhất trong sản xuất nhiều loại phương tiện di chuyển như: Oto, xe máy, xe đầu kéo, xe tải,…
Có thể là Động cơ đốt trong sử dụng xăng hoặc dầu diesel với nhiều kiểu sắp xếp tương ứng tính năng sử dụng.
6.2 Động cơ đốt trong dùng cho tàu thuỷ
Tàu thủy cũng là một phương tiện vận tải lớn có ứng dụng động cơ đốt trong công suất lớn với hệ thống từ 30-45 xi lanh để di chuyển.
Điểm đặc biệt nữa của loại động cơ này, là làm mát cưỡng bức bằng nước, và không có hệ thống phanh mà dùng chân vịt để giảm vận tốc, thay đổi chiều quay của tài để tác động đến động cơ.
6.3 Động cơ đốt trong ứng dụng cho lĩnh vực quân sự
Chắc ít ai biết động cơ đốt trong cũng có nhiều lợi ích với lĩnh vực quân sự, vì là động cơ dùng cho các phương tiện chiến đấu quân sự như: xe tăng, xe tải, tàu thuyền, tàu ngầm,…
6.4 Động cơ đốt trong dùng cho sản xuất máy nông nghiệp
Tất nhiên rồi, không khó gì để thấy loại động cơ có trong cấu tạo của nhiều máy móc nông nghiệp như: máy thu hái, máy bơm nước, máy sơ chế nông sản, máy đào bới, máy cắt cỏ, máy cưa, máy phun thuốc, …
6.5 Động cơ đốt trong dùng cho sản xuất máy phát điện
Để chạy máy phát phát điện rất cần một loại động cơ mạnh mẽ để sinh công năng cho máy, và động cơ đốt trong là sự lựa chọn tốt nhất để giúp máy hoạt động mạnh mẽ, ổn định, tạo ra điện liên tục.
6.6 Động cơ đốt trong dùng cho sản xuất xe nâng hàng
Với nhiều ưu điểm, nên đây cũng là loại động cơ tốt nhất để dùng cho các loại xe, thiết bị, máy móc nâng hạ hàng hóa, xe nâng, xe đẩy,… để chúng làm việc mạnh mẽ, ổn định, có thể làm việc trong nhiều điều kiện, môi trường.
6.7 Động cơ đốt trong dùng cho sản xuất máy công trình
Động cơ đốt trong cũng là sự lựa chọn tốt nhất cho các loại máy móc công nghiệp phục vụ trong ngành xây dựng, như: Máy xúc, máy ủi, băng truyền, máy đóng cọc, máy đổ xi măng,….
7. Một số câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Tại sao động cơ đốt trong lại quan trọng
Động cơ đốt trong là một phát minh quan trọng vì nó cung cấp năng lượng cho các phương tiện như ô tô, đầu máy xe lửa, tàu thủy và máy bay. Nó đã giúp mở ra cánh cửa cho việc di chuyển hàng hóa và con người trên toàn thế giới, đồng thời giúp tăng sự trao đổi và kết nối giữa các quốc gia và vùng lãnh thổ
Câu hỏi 2: Vấn đề chính của động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt trong tạo ra khí thải gây ô nhiễm không khí theo hai cách:
– Thải trực tiếp các chất gây ô nhiễm vào khí quyển
– Thải khí thải trực tiếp tạo ra các chất gây ô nhiễm thứ cấp khi chúng phản ứng hóa học với các thành phần của khí quyển.
Câu hỏi 3: Tại sao động cơ đốt trong lại tốt hơn động cơ điện?
So sánh giữa động cơ điện và động cơ đốt trong, động cơ đốt trong có năng lượng cao hơn trên mỗi lượng nhiên liệu, nghĩa là nó tạo ra mức độ công suất cao hơn. Ngoài ra, động cơ đốt trong cũng nạp nhiên liệu nhanh hơn so với động cơ điện.
Hy vọng sau những chia sẻ trên đây, bạn đọc đã có thêm nhiều hiểu biết để giải đáp cho câu hỏi: động cơ đốt trong là gì? động cơ đốt trong có cấu tạo, nguyên lý hoạt động ra sao? Cùng những ứng dụng của loại động cơ này trong cuộc sống và trong nhiều lĩnh vực. Nếu cần tư vấn thêm về động cơ đốt trong hoặc các bộ phận ảnh hưởng đến động cơ đốt trong như ắc quy, hãy liên hệ với Ắc Quy Gia Phát chúng tôi để được hỗ trợ thêm nhé!
