Sơ lược về lịch sử phát triển và những cột mốc quan trọng
– 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
Cấu tạo động cơ đốt trong
1. Cơ cấu trục khủy thanh truyền:
– Piston: Cùng với xy lanh, nắp máy tạo thành không gian làm việc, nhận lực đẩy của khí cháy rồi truyền lực cho trục khuỷu để sinh công và nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp, nén, cháy-dãn nở và thải.
– Thanh truyền (tay biên): Truyền lực giữa piston và trục khuỷu.
– Trục khuỷu: Nhận lực từ thanh truyền tạo ra momen quay để kéo máy công tác, nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các quá trình hút, nén và xả. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm.
2. Cơ cấu phân phối khí:
Đóng mở các cửa nạp thải đúng lúc để động cơ thực hiện quá trình nạp khí mới vào xy lanh và thải khí đã cháy trong xy lanh ra ngoài.
3. Hệ thống bôi trơn:
Đưa dầu bôi trơn lên các bề mặt ma sát của các chi tiết được hoạt động bình thường và tăng tuổi thọ chi tiết.
4. Hệ thống làm mát:
Giữ cho nhiệt độ các chi tiết trong động cơ không vượt quá giới hạn cho phép khi động cơ hoạt động.
5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí:
Cung cấp hòa khí sạch vào xy lanh động cơ. Lượng và tỉ lệ hòa khí phải phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.
6. Hệ thống khởi động:
Làm quay trục khuỷu động cơ đến 1 tốc độ nhất định để khối động cơ tự nổ máy được.
Phân loại động cơ đốt trong
1. Theo quy trình nhiệt động lực học, có 2 kiểu phổ biến nhất là:
– Động cơ Otto
– Động cơ diesel
2. Theo cách thức hoạt động
– Động cơ 4 kì – Động cơ 2 kì (gần như không còn thấy trông thực tế nữa)
3. Theo cách chuyển động của pít tông
– Động cơ pít tông đẩy (hay kết hợp với tay biên và trục khuỷu)
– Động cơ Wankel (Động cơ pít tông tròn)
– Động cơ pít tông quay
– Động cơ pít tông tự do
4. Theo cách tạo hỗn hợp không khí và nhiên liệu
– Tạo hỗn hợp bên ngoài – Tạo hỗn hợp bên trong
5. Theo phương pháp đốt
Hỗn hợp khí được đốt bằng bộ phận đánh lửa (bugi) trong các động cơ Otto, tốt nhất là ngay trước điểm chết trên. Trong các động cơ diesel hỗn hợp đốt bằng cách tự bốc cháy. Không khí được nén rất mạnh và ngay trước điểm chết trên nhiên liệu được phun vào. Vì ở nhiệt độ, áp suât rất cao nên nhiên liệu tự bốc cháy.
6. Theo phương pháp làm mát
– Làm mát bằng nước
– Làm mát bằng không khí
– Làm mát bằng dầu nhớt (động cơ Elsbett)
– Kết hợp giữa làm mát bằng không khí và dầu nhớt.
7. Theo hình dáng động cơ và số xy lanh
– Động cơ 1 xy lanh
– Động cơ thẳng hàng
– Động cơ chữ V
– Động cơ VR
– Động cơ chữ W
– Động cơ boxer
– Động cơ tỏa tròn
– Động cơ piston đối xứng
Các kì trong một động cơ 4 kì cơ bản:
1. Trong kì thứ nhất (nạp – van nạp mở, van xả đóng) hỗn hợp không khí và nhiên liệu được “nạp” vào xy lanh trong lúc piston chuyển động đi xuống.
2. Trong kì thứ hai (nén – hai van đều đóng) piston nén hỗn hợp khí trong xy lanh khi chuyển động đi lên. Ở cuối thì thứ hai (piston ở tại điểm chết trên) hỗn hợp hòa khí được đốt, trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh lửa, trong động cơ diesel bằng cách tự bốc cháy.
3. Trong kì thứ ba (tạo công – các van vẫn tiếp tục được đóng) hỗn hợp khí được đốt cháy. Vì nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất của hỗn hợp khí tăng và làm cho piston chuyển động đi xuống. Chuyển động tịnh tiến của piston được chuyển bằng tay biên đến trục khuỷu và được biến đổi thành chuyển động quay. Đây là kì duy nhất sinh công.
4. Trong kì thứ tư (xả – van nạp đóng, van xả mở) piston chuyển động đi lên đẩy khí từ trong xy lanh qua ống xả thải ra môi trường.
Sự ra đời và phát triển của động cơ điện. Tương lai nào cho động cơ đốt trong truyền thống?
Hiện nay bên cạnh động cơ đốt trong thì động cơ điện cũng đang ngày càng được quan tâm và phát triển bởi những ưu điểm như tiếng ồn bé, không tạo khí thải, khả năng chuyển đổi hiệu suất năng lượng cao, sử dụng nhiên liệu sạch… Nhưng bên cạnh đó vẫn còn tồn tại 1 số nhược điểm mà tạm thời chưa được khắc phục như quãng đường di chuyển ngắn, thời gian nạp pin dài, pin nhanh hỏng…Ở thời gian hiện tại, gần như việc động cơ điện thay thế hoàn toàn động cơ đốt trong là điều khó có thể xảy ra.
Rõ ràng, ưu điểm và công dụng của động cơ đốt trong là không thể bàn cãi, điều này được chứng minh bằng ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Hy vọng bài viết đã giúp cho các bạn có được cái nhìn đầu tiên, tổng quát nhất, cơ bản nhất về động cơ đốt trong!
