Động cơ đốt trong là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động

Động cơ đốt trong là động cụm từ rất quen thuộc đối với những học sinh, sinh viên chuyên ngành về vật lý và những người làm trong ngành vật lý. Sau đây hãy cùng Auto66 tìm hiểu về động cơ đốt trong hoạt động như thế nào, và động cơ đốt trong được ứng dụng vào thực tiễn như thế nào nhé. 

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt. Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong buồng đốt (xi lanh) để tạo ra nhiệt, sinh ra động cơ học tác dụng lực lên các động cơ: Piston, cánh tuabin hoặc cánh quạt. Lực này biến năng lượng hóa học thành công cơ học giúp các vật thể chuyển động với một quãng đường nhất định. 

Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu sẽ sinh ra công cơ học xảy ra 2 hoặc 4 giai đoạn (tùy vào mỗi loại động cơ) được gọi là Kỳ (động cơ). Khi hoàn thành tất các kỳ thì được xem là một chiều dài hành trình của động cơ. 

Các chiều dài hành trình của động cơ diễn ra trong một thời gian rất ngắn và liên tục, để đảm bảo các thiết bị sử dụng động cơ đốt trong hoạt động liên tục trong thời gian dài.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là việc đốt cháy các nguyên liệu hóa học bên trong xi lanh (buồng đốt). Do nhiệt độ cao khí bên trong buồn đốt sẽ giãn nở, tạo ra áp suất tác động lên piston và đẩy piston di chuyển. Sau đó các bộ phận trục khuỷu, thanh truyền và bánh đà sẽ chuyển động quay.

Ngày nay, các có nhiều loại động cơ đốt khác nhau. Tuy nhiên các động cơ này hoạt động theo một chu trình làm việc tuần hoàn. Quá trình nạp và xả dùng để thêm khí mới, còn quá trình nén và nổ thì dùng để đốt cháy nhiên liệu và sinh ra công.

Nguyên lý hoạt động động cơ đốt trong 

Động cơ đốt trong 2 kỳ.

• Kỳ 1: Quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí là khí cháy có áp suất cao tác động đến piston, đẩy piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên liên tục tuần hoàn, làm cho trục khuỷu quay và sinh ra công.
• Kỳ 2: Khi piston di chuyển liên tục tuần hoàn từ điển chết dưới lên điểm chết trên khi đó các hỗn hợp nhiên liệu bị nén lại và lúc này bugi đánh lửa, lửa đốt cháy nhiên liệu. Nhiên liệu được đốt cháy trong buồng xi lanh cho piston đẩy lên đẩy xuống, khi đó piston sẽ truyền năng lượng cho trục khuỷu thông qua thanh truyền.

Trong kỳ 2 cửa nạp bắt đầu mở ra và nhiên liệu được đưa vào buồng xi lanh. Piston đi xuống cửa nạp được đóng lại và đồng thời không khí được đưa vào bên trong buồng đốt. Lúc này, khí thải ra ngoài nhờ áp lực của không khí, khí thải được đẩy ra qua cửa thoát khí thải.

Động cơ đốt trong 4 kỳ.

• Kỳ nạp: Được xem là kỳ đầu tiên trong động cơ 4 kỳ. Ở kỳ này, piston sẽ di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, khi đó xupap nạp được mở ra không khí/nhiên liệu đi vào bên trong buồng xi lanh, xupap xả đóng lại đồng nghĩa với việc trục khuỷu sẽ quay 180 độ.
• Kỳ nén: Giai đoạn này piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Đồng thời nhiên liệu/không khí được đưa vào xupap nạp và được đốt cháy bởi buồng đốt. Xupap xả cũng được đóng lại, trục khuỷu quay 180 độ.
• Kỳ đốt: Khi đó bugi đánh lửa làm đốt cháy nhiên liệu và không khí cung cấp năng lượng đẩy cho piston đi xuống. Điều này làm cho trục khuỷu quay 180 độ.
• Kỳ xả: Piston di chuyển lên trên, ép các khí trong quá trình đốt cháy. Lúc này xupap xả được mở ra để khí thải thoát ra ngoài, sau đó xupap nạp mở ra để đưa nhiên liệu và không khí mới vào, còn xupap xả đóng lại.

Phân loại động cơ đốt trong

Ngày nay, có rất nhiều loại động cơ khác nhau, sử dụng nhiên liệu khác nhau. Nên người ta phân thành 2 loại như sau: Phân theo nhiên liệu và phân theo chu kỳ làm việc.

Phân loại theo nhiên liệu

Hiện nay, động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch, một số động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hỗn hợp khí. Loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến hiện nay cho động cơ đốt trong là xăng và dầu diesel. Động cơ đốt trong được phân loại nhiên liệu sau đây:

1. Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng.
2. Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu dầu diesel.
3. Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
4. Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hỗn hợp khí.

Và còn rất nhiều nguyên liệu khác dùng cho động cơ đốt trong.

Phân loại theo chu kỳ làm việc

Động cơ đốt trong được chia thành 2 loại đó là động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ. Động cơ đốt trong 4 kỳ được sử dụng rất phổ biến hiện nay, còn động cơ 2 kỳ gây ra ô nhiễm môi trường, tốn nhiên liệu nhiều hơn nên ít được sử dụng.

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

Như vậy chúng ta đã biết và hiểu rõ về động cơ đốt trong là gì, nguyên lý hoạt động như thế nào. Sau đây cùng Auto66 tìm hiểu thêm về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong sẽ như thế nào.

1. Xi lanh

Là bộ phận không thể thiếu của động cơ đốt trong, bộ phận này có chức năng bao bọc bên ngoài của piston, là nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí, làm cho piston chuyển động lên xuống từ đó trục khuỷu quay 180 độ.

1. Piston

Cùng với Xi lanh, Piston cũng có nhiệm vụ trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Piston di chuyển lên xuống liên tục, nén các khí áp cao trong quá trình đốt nhiên liệu sau đó truyền lực đến trục khuỷu làm trục này quay 180 độ.

1. Thanh truyền

Thanh truyền là bộ phận dùng để kết nối piston và trục khuỷu lại với nhau. Thanh truyền nhận lực từ chuyển động tịnh tiến của piston sau đó tạo chuyển động cho trục khuỷu. 

1. Trục khuỷu

Trục khuỷu là bộ phận của động cơ, trục khuỷu được kết nối với thanh truyền để biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Trục Khuỷu vừa cung cấp vừa tiếp nhận năng lượng cho bánh đà, truyền đến piston để thực hiện quá trình sinh công.

1. Cơ cấu phân khối phí

Cơ cấu phân phối khí là bộ phận được xem là nạp khí mới vào xi lanh và thải khí cũ ra ngoài xi lanh. Ngoài ra còn làm nhiệm vụ nạp thải khí trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.

1. Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn đưa dầu bôi trơn vào các động cơ, chi tiết giảm lực ma sát của các chi tiết khi hoạt động nhằm tăng tuổi thọ. 

1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí

Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí để điều tiết các nhiên liệu và không khí một cách phù hợp vào trong buồng đốt. Hệ thống này có nhiệm vụ hòa trộn không khí sạch với nhiên liệu đưa vào buồng đốt khi chu kỳ mới bắt đầu.

1. Hệ thống làm mát

Trong quá trình sinh công, nhiệt lượng tỏa ra rất lớn dẫn đến các bộ phận, chi tiết dễ hư hỏng. Do đó chức năng của hệ thống này làm giảm nhiệt độ.

Ứng dụng của động cơ đốt trong

• Động cơ đốt dùng trong oto

Động cơ đốt trong được dùng trong thiết kế ôtô, để vận hành và di chuyển trên cung đường dài. Loại động cơ đốt trong sử dụng trong ngành ôtô thường có kích thước nhỏ, tốc độ trục quay cao. 

Nguyên lý hoạt động đốt trong của xe oto.

Động cơ → Hợp ly → Hợp số → Truyền lực trục các đăng → Truyền lực chính và bộ vi sai → Bánh xe chủ động.

• Động cơ đốt trong dùng trong tàu thủy 

Động cơ đốt trong dùng trong tàu thủy, sử dụng động cơ diesel và sử dụng động cơ quay ở mức trung bình đến lớn.

Tàu thủy sử dụng động cơ đốt sử dụng 45 xi lanh để phục vụ trong quá trình di chuyển trên biển, động cơ làm mát trên tàu thường được làm mát từ nước

Nguyên lý hoạt động đốt trong của tàu thủy.

Động cơ → Hợp lý → Hộp số → Hệ trục → Chân vịt.

• Động cơ đốt trong dùng trong máy phát điện

Động cơ đốt trong dùng trong máy phát điện thường được dùng cho những hộ gia đình ở vùng sâu, vùng xa chưa có cơ sở hạ tầng điện.

Động cơ đốt trong của máy phát điện sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diesel, tốc độ quay của máy phát điện là trung bình.

Lời kết

Như vậy chúng ta đã tìm hiểu hết chủ đề về động cơ đốt trong, Các nguyên lý, ứng dụng của động cơ đốt trong được áp dụng vào thực tiễn đời sống. Hy vọng bài viết của Auto66 mang lại những thông tin hữu ích cho bạn đọc.