Từ khi được phát minh ra vào giữa thế kỷ XIX cho tới bây giờ, động cơ đốt trong đã và đang được sử dụng rất phổ biến và góp mặt trong hầu hết các sinh hoạt thường ngày, hoạt động sản xuất của chúng ta. Tuy gắn bó mật thiết như vậy, nhưng chắc hẳn nhiều người trong chúng ta vẫn không hiểu hay biết nhiều về nó. Bài viết dưới đây sẽ khái quát một cách cụ thể nhất về phát minh này.
Động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt có thể tạo ra công cơ học dạng momen xoắn bên trong buồng xy lanh bằng cách đốt cháy các nhiên liệu. Ở bên trong động cơ, với nhiệt độ và áp suất cao làm trong quá trình đốt cháy nhiên liệu làm cho khí giãn nỡ và tạo ra lực tác dụng với các bộ phận của động cơ như piston, quạt, vòi phun và tuabin. Giúp cho việc biến đổi năng lượng thành công có ích.
Cấu tạo và nguyên lý vận hành.
Cấu tạo
Cấu tạo bao gồm có các cơ cấu chính có thể kể đến như:
Cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu
– Trục khuỷu: có chức năng tạo ra moment quay để kéo máy sau khi nhận lực từ tay biên, lấy năng lượng từ bánh đà để giúp piston thực hiện quá trình hút khí, xả khí và nén khí. Có 3 lực tác dụng lên trục khuỷu khi làm việc là lực khí thể, lực quán tính ly tâm và lực quán tính.
– Thanh truyền: truyền lực giữa trục khuỷu và piston.
– Piston: cùng với xy lanh và nắp máy truyền lực cho trục khuỷu để sinh ra công có ích và từ đó thực hiện các quá trình nạp, nén, cháy, giãn nỡ và thải
Cơ cấu phân phối khí: Đóng mở các cửa nạp thải vào đúng thời điểm để động cơ có thể thực hiện được quá trình nạp khí với vào cylinder đồng thời xả khí đã cháy trong cylinder ra ngoài.
Hệ thống bôi trơn: Đưa dầu bôi trơn lên các bề mặt bị ma sát của chi tiết nhằm giúp tăng được tuổi thọ của động cơ.
Hệ thống làm mát: Giữ nhiệt độ các chi tiết không vượt quá mức cho phép khi động cơ làm việc
Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí: Cung cấp hòa khí sạch vào bên trong cylinder động cơ sao cho lượng và tỉ lệ hòa khí phải thích hợp với các chế độ làm việc của động cơ
Hệ thống khởi động: Có chức năng làm quay trục khuỷu của động cơ sao cho đạt được tới tốc độ nhất định để khối động cơ có thể tự nổ máy được
Nguyên lý làm việc
Bao gồm cả động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ. Tuy nhiên ngày nay, động cơ 2 kỳ gần như không được sử dụng trong thực tế nữa.
Nên chúng ta chỉ đề cập tới quy trình làm việc ở động cơ 4 kỳ
Kỳ nạp: (vạn nạp mở, van xả đóng) Trong kỳ thứ nhất này hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nạp vào cylinder trong lúc piston di chuyển lên xuổng từ ĐCT xuống ĐCD
Kỳ nén: (2 van đóng) Piston nén hỗn hợp khí trong cylinder lại trong khi di chuyển lên xuống. Vào thời điểm piston nằm tại ĐCT, hỗn hợp khí này được đốt bằng bộ phận đánh lửa được gọi là bugi trong động cơ xăng, còn đối với động cơ diesel nó sẽ tự bốc cháy.
Kỳ nổ: (tạo ra công, các van vẫn đóng) vì nhiệt độ tỉ lệ thuận với áp suất nên khi nhiệt độ tăng áp suất trong hỗn hợp khí sẽ tăng dẫn đến việc làm nó di chuyển xuống phía dưới. Chuyển động tịnh tiến này của Piston được chuyển bằng tay biên tới trục khuỷu và được biến đổi thành chuyển động quay.
Kỳ xả: (van nạp đóng, van xả mở) Piston chuyển động đi lên từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí thải từ trong cylinder qua ống xả để xả ra môi trường.
Phân loại động cơ đốt trong:
Ngày nay có khá nhiều loại động cơ đốt trong, nhưng để phân loại chúng người ta vẫn dựa vào 2 dấu hiệu đặc trưng cơ bản sau:
Theo nhiên liệu: bao gồm các loại động cơ diesel, động cơ xăng, động cơ than,… nhưng hiện tại động cơ diesel được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất
Theo hành trình của piston trong một chu trình làm việc: bao gồm động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ, tuy nhiên động cơ 2 kỳ hiện nay rất ít khi được sử dụng và hầu như là không có.
Ứng dụng của động cơ đốt trong
Hiện nay động cơ đốt trong có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống và cả các ngành nông, công nghiệp.
Nó ứng dụng vào rất nhiều các mặt của đời sống ví dụ như máy phát điện, tàu thủy, máy bay, ô tô, xe máy…
Được ứng dụng để sản xuất các loại máy như máy cắt, máy cày, máy gặt cỏ,… đáp ứng được các nhu cầu cần thiết cho việc sản xuất nông nghiệp.
Còn với các ngành công nghiệp, bản thân nó cũng đóng một vai trò quan trọng xuất hiện trong các loại máy đặc thù và máy phát điện công nghiệp.
Trên đây là khái quát một cách ngắn gọn và đầy đủ nhất về động cơ đốt trong, một phát minh quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp của con người. Nó đã và đang góp mặt vào hầu hết các hoạt động sản xuất và càng ngày càng được nâng cấp, cải tiến thêm bởi các chuyên gia đầu ngành.
Một số đường dẫn tham khảo về động cơ đốt trong:
https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine
https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/internal-combustion-engine-basics