Động cơ đốt trong là một trong những loại động cơ được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất và đời sống. Bên cạnh động cơ điện, thuật ngữ động cơ đốt trong được nhắc đến thường xuyên và có mặt trong các loại xe hơi, xe máy, thiết bị công nghiệp,… Vậy động cơ đốt trong là gì, chúng được hình thành ra sao và có những loại nào? Hãy cùng Xenanghcm.com khám phá ngay trong bài viết dưới đây!
Động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine) là loại động cơ nhiệt, tạo ra nhiệt và công cơ học thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu ngay bên trong xylanh. Cụ thể, khi hỗn hợp nhiên liệu (xăng, dầu diesel, khí đốt…) và không khí được đốt cháy ở áp suất cao, sự giãn nở của khí nóng sẽ tác dụng lực trực tiếp lên piston, cánh tuabin, vòi phun hoặc các cánh quạt,… Lực này biến đổi năng lượng hóa học trong nhiên liệu thành năng lượng cơ học, giúp làm quay trục khuỷu, từ đó sinh công để vận hành phương tiện hoặc máy móc.
Động cơ đốt trong không chỉ được sử dụng rộng rãi trong ngành ô tô, xe gắn máy, mà còn được ứng dụng trong tàu thủy, máy bay, máy phát điện, xe nâng,… Nhờ đặc tính cung cấp công suất cao, tính linh hoạt trong vận hành, động cơ đốt trong góp phần quan trọng vào sự phát triển của các ngành công nghiệp hiện đại.
Lịch sử ra đời động cơ đốt trong
Trải qua nhiều thời kỳ nghiên cứu và phát triển, động cơ đốt trong không ngừng được cải tiến về khả năng hoạt động, hiệu suất cũng như mức tiêu hao nhiên liệu. Dưới đây là những cột mốc quan trọng trong lịch sử hình thành của động cơ đốt trong:
- Năm 1860: Loại động cơ đốt trong đầu tiên được hai kỹ sư người Pháp gốc Bỉ chế tạo. Đây là động cơ 2 kỳ, công suất khoảng 2HP và vận hành bằng khí thiên nhiên.
- Năm 1877: Động cơ đốt trong 4 kỳ đầu tiên ra đời, do kỹ sư người Pháp Lăng Ghen và kỹ sư người Đức Nicola Aogut Otto sáng chế. Động cơ này được cải tiến hơn, chạy bằng khí than.
- Năm 1885: Kỹ sư người Đức Golip Demlo tạo ra động cơ đốt trong 4 kỳ công suất 8HP, sử dụng nhiên liệu xăng, tốc độ lên đến 800 vòng/phút.
- Năm 1897: Kỹ sư người Đức Rudonpho Saclo Sredieng Diezen chế tạo động cơ 4 kỳ công suất 20HP, chạy bằng dầu diesel.
Những cải tiến này đã đặt nền móng cho sự phát triển mạnh mẽ của động cơ đốt trong, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp ô tô, xe máy và nhiều lĩnh vực cơ khí khác.
Cấu tạo cơ bản của động cơ đốt trong
Mặc dù có nhiều dòng và biến thể khác nhau, song hầu hết các động cơ đốt trong đều có những bộ phận chính như sau:
- Piston
- Là bộ phận quan trọng của trục khuỷu – thanh truyền.
- Piston phối hợp với xylanh và nắp máy để tạo thành buồng cháy.
- Nhận lực đẩy từ khí cháy để truyền lực cho trục khuỷu, đồng thời thực hiện các quá trình nạp khí, nén khí, cháy – giãn nở và thải khí.
- Thanh truyền (tay biên)
- Có nhiệm vụ truyền lực giữa trục khuỷu và piston.
- Chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu (hoặc ngược lại).
- Trục khuỷu
- Nhận lực từ thanh truyền để tạo momen quay, kéo thiết bị công tác hoạt động.
- Đồng thời, trục khuỷu nhận năng lượng từ bánh đà để hỗ trợ piston thực hiện quá trình hút, nén và xả.
- Hệ thống bôi trơn
- Cung cấp dầu bôi trơn đến các chi tiết hoạt động bên trong động cơ.
- Giúp giảm ma sát, hạn chế mài mòn, đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ cho động cơ.
- Cơ cấu phân phối khí
- Đóng/mở cửa nạp và cửa thải đúng thời điểm.
- Đảm bảo quá trình đưa hỗn hợp khí sạch vào xylanh và đẩy khí thải ra ngoài diễn ra trơn tru, ổn định.
- Hệ thống cung cấp không khí và nhiên liệu
- Cung cấp khí sạch với tỷ lệ hòa khí phù hợp theo chế độ làm việc của động cơ.
- Đảm bảo quá trình đốt cháy diễn ra hiệu quả.
- Hệ thống khởi động
- Giúp động cơ đạt được đủ tốc độ ban đầu để bắt đầu quá trình vận hành.
- Hệ thống làm mát
- Làm giảm nhiệt độ các chi tiết trong động cơ, duy trì nhiệt độ ở mức ổn định, kéo dài tuổi thọ động cơ.
- Phổ biến nhất là làm mát bằng nước hoặc gió.
- Hệ thống đánh lửa (dùng cho động cơ xăng)
- Tạo tia lửa điện đúng thời điểm để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu – không khí bên trong xylanh.
Phân loại động cơ đốt trong
Có nhiều cách để phân loại động cơ đốt trong, mỗi cách phân loại dựa trên một tiêu chí khác nhau, cụ thể như sau:
1. Theo nhiên liệu sử dụng
- Động cơ xăng: Thường dùng cho xe máy, ô tô con,…
- Động cơ dầu diesel: Áp dụng cho các loại xe tải, xe buýt, tàu, máy móc công nghiệp,…
2. Theo số lượng xylanh
- Động cơ 1 xylanh
- Động cơ nhiều xylanh (4, 6, 8, 12 xylanh,…)
3. Theo cách bố trí xylanh
- Xylanh đặt đứng
- Xylanh đặt nằm ngang
- Xylanh đặt nghiêng
4. Theo phương pháp đốt cháy nhiên liệu và tạo hòa khí
- Động cơ tạo hòa khí bên ngoài: Hỗn hợp không khí – nhiên liệu được tạo ở bên ngoài xylanh, sau đó nạp vào xylanh và đốt bằng tia lửa điện.
- Động cơ tạo hòa khí bên trong: Không khí và nhiên liệu được đưa vào xylanh, nén đến nhiệt độ cao và tự bốc cháy (điển hình là động cơ diesel).
5. Theo số lượng hành trình của piston
- Động cơ 2 kỳ
- Động cơ 4 kỳ
6. Theo kiểu chuyển động của piston
- Động cơ piston chuyển động quay
- Động cơ piston chuyển động tịnh tiến
7. Theo điều kiện nạp
- Động cơ đốt trong tăng áp (có turbo)
- Động cơ đốt trong không tăng áp
8. Theo phương pháp làm mát
- Làm mát bằng không khí (gió)
- Làm mát bằng nước
Kết luận:
Động cơ đốt trong là phát minh nền tảng, có ý nghĩa quyết định đối với sự phát triển của phương tiện vận tải và các ngành công nghiệp hiện đại. Nhờ khả năng tạo ra công suất lớn, động cơ đốt trong có mặt trong hầu hết các thiết bị và phương tiện phục vụ nhu cầu di chuyển, sản xuất của con người. Qua thời gian, tuy có nhiều tranh cãi liên quan đến mức độ phát thải và hiệu suất, nhưng những cải tiến về công nghệ ngày nay đã giúp động cơ đốt trong hoạt động tiết kiệm, hiệu quả và thân thiện hơn với môi trường.
Hy vọng những thông tin trong bài viết của Xenanghcm.com đã giúp bạn hiểu rõ hơn về động cơ đốt trong là gì, lịch sử hình thành cũng như các phương pháp phân loại phổ biến nhất hiện nay.
