Động cơ đốt trong là cụm từ quen thuộc mà nhiều người vẫn thường nhắc đến bên cạnh động cơ điện khi nói về động cơ hoạt động của ô tô, tàu hỏa, máy phát điện, máy bay,… vậy động cơ đốt trong là gì? Có lịch sử hình thành phát triển ra sao và nguyên lý hoạt động như thế nào? 

CNSG sẽ giải đáp những thắc mắc đó ngay dưới bài viết này.

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong tiếng Anh là internal combustion engine ( viết tắt: ICE) là loại động cơ nhiệt vì  trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, động có sẽ tạo ra nhiệt và sinh ra công cơ học. 

Vị trí xi lanh ( buồng công tác) của động cơ là nơi mà các loại động cơ đốt trong sử dụng dòng chảy để tạo ra công năng làm việc.

Nhờ có sự hỗ trợ của giãn nở khí ở điều kiện nhiệt độ cao cộng hưởng cùng áp suất cao trong quá trình đốt cháy mà động cơ đốt trong sẽ tác dụng lực trực tiếp lên các thành phần của động cơ như cánh quạt, cánh tuabin, piston, hoặc vòi phun,…lực này giúp biến năng lượng thành công cơ học để các vật thể di chuyển trên một quãng đường nhất định.

(Nguồn: Gokartwiki.com)

Nguyên lý hoạt động

Vận hành động cơ đốt trong

Vận hành động cơ đốt trong

Chu kỳ làm việc của động cơ đốt trong hiện nay thường hoạt động với nguyên lý chu kỳ tuần hoàn với 4 bước làm việc là: Nạp, nén, nổ và xả.

Quá trình nạp và xả là quá trình dùng để thêm khí mới, còn quá trình nén và nổ sẽ sẽ sinh ra công bằng cách đốt cháy khí và nhiên liệu.

Động cơ đốt trong hoạt động bằng nguyên lý đốt cháy hỗn hợp không khí, nhiên liệu trong xilanh để sinh ra nhiệt, khi xi lanh đã đến nhiệt độ cao nhất định sẽ cho khí đốt giãn nở từ đó tạo ra áp suất tác động lên phần piston, hỗ trợ lực đẩy piston di chuyển.

Xem thêm: 5 thương hiệu điện thoại Việt Nam sản xuất 

Lịch sử hình thành động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong đã được hình thành cách đây hơn 2 thế kỷ, trải qua quá trình phát triển, các nhà khoa học và kỹ sư đã liên tục áp dụng và cải tiến để nâng cao tính năng, đem đến động cơ hiện đại để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Năm 1860
  • Động cơ đốt trong đầu tiên được nghiên cứu và ra đời bởi 2 kỹ sư người Pháp gốc Bỉ Giăng Echiên Lona.
  • Động cơ đầu tiên này chỉ có 2 kỳ với công suất dùng là 2HP, sử dụng nhiên liệu chính là nhiên liệu khí thiên nhiên.
Đến 1877
  • Năm 1877 là năm mà động cơ đốt trong 4 kỹ ra đời Nicola Aogut Otto( kỹ sư người Đức) và Lăng Ghen ( kỹ sư người Pháp) sáng tạo.
  • Động cơ đốt trong 4 kỳ này sử dụng động cơ đốt với nhiên liệu than và đã được cải tiến hơn hẳn so với động cơ 2 kỳ đời đầu tiên.
1885
  • Động cơ đốt trong 4 kỳ này được nâng cấp hơn hẳn với công suất 8HP, được chế tạo bởi sức sáng tạo nổi bật của Golip Đemlo ( kỹ sư người Đức).
  • Động cơ này khi hoạt động với công suất 8 HP đạt được tốc độ quay lên đến 800 vòng/ phút.
1897
  • Kỹ sư người Đức (Rudonpho Saclo Sredieng Diezen) đã chế tạo và cho ra đời động cơ diezen 4 kỳ, công suất lớn 20HP tăng tốc độ vòng quay lên tới hàng nghìn vòng/ phút.

Phân loại động cơ đốt trong

Theo nhiên liệu

Dựa vào nguyên liệu của động cơ đốt trong, loại động cơ này được phân loại thành 3 loại chính:

  • Động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu xăng
  • Động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu động cơ diezen
  • Động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu than.

Mỗi loại nhiên liệu đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng trong đó động cơ chạy bằng nhiên liệu Xăng và dầu Diesel rất phổ biến. 

 Theo chu kỳ làm việc

Theo chu kỳ làm việc, động cơ đốt trong được phân chia làm 2 loại chính:

  • Động cơ đốt trong chạy 2 kỳ
  • Động cơ đốt trong chạy 4 kỳ.

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

Bảng cấu tạo

Piston
  • Trong trục khuỷu thanh truyền, Piston là bộ phận quan trọng và được sử dụng là bộ phận chính tạo thành không gian làm việc khi kết hợp cùng xilanh.
  • Nhiệm vụ của Piston là nhận lực đẩy của khí cháy sau đó truyền lực đến cho trục khuỷu nhằm kết hợp sinh công.
  • Khi nhận được nguồn lực từ trục khuỷu, piston sẽ nhanh chóng thực hiện quá trình nén, nạp, cháy-giãn nở khí thải.
Thanh truyền
  • Chi tiết thanh truyền hay còn gọi là chi tiết tay biên.
  • Chi tiết này được thiết kế chắc chắn, có độ bền cao để truyền lực giữa piston và trục khuỷu.
Trục khuỷu
  • Bộ phận này góp phần kéo máy công tác khi thực hiện nhận lực từ thanh truyền sau đó tạo ra momen quay.
  • Trục khuỷu khi nhận năng lượng từ bánh đà sẽ truyền ngược lại cho Piston nhằm thực hiện các quá trình hút, nén và xả.
Cơ cấu phân phối khí
  • Quá trình thải khí cháy ra ngoài và nạp khí mới vào trong xi lanh thực hiện được là nhờ vào cơ quan phân phối.
  • Đây là bộ phận có nhiệm cụ đóng mở các cửa nạp- cửa thải nhằm phục vụ cho quá trình nạp khí và thải khí xi lanh.
Hệ thống bôi trơn
  • Đưa dầu bôi trơn đến các chi tiết trong động cơ để từ đó giúp các chi tiết được hoạt động bình thường và tăng tuổi thọ chi tiết.
  • Hệ thống bôi trơn giúp các chi tiết cấu tạo có thể hoạt động bình thường, giúp đảm bảo độ bền từ đó tăng tuổi thọ.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí
  • Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí có khả năng điều chỉnh tỉ lệ để phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
  • Tỉ lệ khí sạch và tỉ lệ hòa khí được tính toán cẩn thận để động cơ đốt trong làm việc hiệu quả nhất.
Hệ thống làm mát
  • Hệ thống làm mát phát huy hiệu quả khi động cơ làm việc trong thời gian quá lâu, có tác dụng điều hòa nhiệt độ để động cơ không bị quá nóng.

Ứng dụng của động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong dùng cho oto

Động cơ đốt trong dùng cho oto
Động cơ đốt trong dùng cho oto
  • Động cơ đốt trong được dùng trong kết cấu ôtô để vận hành và di chuyển trên đường dài, các chi tiết sẽ thực hiện việc đốt cháy nhiên liệu điện, dầu để xe hoạt động, được thiết kế bắt đầu từ khi sản xuất oto.
  • Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong trong xe oto:
  • Động cơ→ Ly hợp→ Hộp số → Truyền lực các đăng → Truyền lực chính và bộ vi sai → Bánh xe chủ động.

Động cơ đốt trong dùng cho tàu thủy 

Động cơ đốt trong dùng cho tàu thủy
Động cơ đốt trong dùng cho tàu thủy
  • Tàu thủy thường sử dụng động cơ đốt trong với nhiều xi lanh từ khoảng 30-45 xi lanh để phục vụ cho quá trình di chuyển.
  • Động cơ trên tàu thường được làm mát cưỡng bức bằng nước 
  • Động cơ→ Ly hợp→ Hộp số → Hệ trục→ Chân vịt 
  • Mặc dù trên tàu thủy chuyển động có quán tính rất lớn nhưng tàu thủy thường chuyển động không có hệ thống phanh, vì thế khi có sự cố giảm tốc đột ngột, chân vịt sẽ hỗ trợ để thay đổi chiều quay từ đó đổi chiều quay của động cơ.

Động cơ đốt trong dùng cho máy phát điện 

  • Động cơ đốt trong máy phát điện thường dùng cho những hộ gia đình ở vùng sâu vùng xa, nơi chưa có điện lưới quốc gia.
  • Là động cơ có tốc độ quay phù hợp với tốc độ quay của máy phát, sử dụng nhiên liệu xăng và động cơ điêzen
  • Có bộ điều tốc để giữ ổn định tốc độ quay của động cơ.