Động cơ đốt trong là gì? Vai trò và ứng dụng của động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong được ứng dụng rộng rãi trong các loại máy móc, phương tiện di chuyển, đem đến sức mạnh hoạt động vượt trội hơn so với các loại động cơ khác. Vậy động cơ đốt trong là gì? Những vai trò, ứng dụng trong cuộc sống như thế nào? Câu trả lời sẽ được giải đáp chi tiết trong bài viết dưới đây của Xe nâng Doosan Việt Nam.

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong có tên tiếng anh là internal combustion engine - ICE, đây là một loại động cơ nhiệt có hoạt động đốt cháy, chuyển hóa năng lượng thành công năng để cho máy móc, thiết bị hoạt động. 

Thông thường, động cơ đốt trong sử dụng các loại nhiên liệu dầu Diesel, xăng hoặc ga, ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, đặc biệt là các phương tiện ô tô, tàu thủy, máy bay…

Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ đốt trong

Sau khi định nghĩa động cơ đốt trong là gì, chúng ta hãy cùng nhau đi tìm hiểu một chút về lịch sử hình thành và phát triển của loại động cơ mạnh mẽ này.

• Năm 1860, động cơ đốt trong chạy bằng khí gas lần đầu tiên được ra đời bởi kỹ sư tài giỏi người Bỉ Jean Joseph Etienne Lenoir. Tuy nhiên, đây là loại động cơ có 2 kỳ với công suất nhỏ 2HP, sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên. 
• Năm 1872, một kỹ sư người Mỹ có tên George Bailey Brayton đã phát minh ra động cơ  chạy nhiên liệu lỏng đầu tiên trên thế giới.
• Năm 1876, động cơ đốt trong 4 kỳ sử dụng cho ô tô đầu tiên được ra đời bởi nhà phát minh người Đức Nikolaus August Otto. Nhiên liệu đốt là than và có nhiều cải tiến hơn về mặt kỹ thuật so với hai phiên bản trước.
• Năm 1885, động cơ 4 kỳ được cải tiến và nâng cấp bởi kỹ sư người Đức Golip ĐemLơ với công suất hoạt động mạnh mẽ, tốc độ quay đạt tới 800 vòng/ phút.
• Năm 1897, động cơ Diezen 4 kỳ đầu tiên được kỹ sư người Đức Rudonpho Saclo Sredieng Diezen nghiên cứu và cho ra mắt trên thị trường. Nó có công suất vượt trội 20HP, tốc độ quay có thể lên đến hàng nghìn vòng/ phút.

Christiaan Huygens được cho là người đầu tiên chế tạo thành công động cơ đốt trong

Cấu tạo động cơ đốt trong là gì?

Hiện tại, các loại động cơ đốt trong đều được cấu tạo bao gồm 2 cơ cấu và 4 hệ thống. Cụ thể như sau:

1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Đây là bộ phận quan trọng, giữ nhiệm vụ tiếp nhận năng lượng được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Bộ phận này bao gồm:

• Bộ phận xi lanh: Đặt trong thân động cơ, kết hợp cùng nắp xilanh và đỉnh piston để tạo nên buồng đốt trong. 
• Bộ phận piston: Thiết kế với hình trụ ngắn, cấu tạo bao gồm đỉnh thân và chốt piston. Bộ phận này nằm bên trong xi lanh tạo nên buồng đốt trong động cơ.
• Bộ phận thanh truyền: Nối liền với piston và trục khuỷu giữ vai trò truyền lực tác động và biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động tròn của trục khuỷu.
• Bộ phận trục khuỷu: Giữ vai trò biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay.

2. Cơ cấu phân phối khí

Là một bộ phận đảm nhiệm chức năng đóng/ mở hệ thống cửa nạp và cửa xả. Việc này giúp động cơ chủ động nạp hoặc thải khí từ xi lanh ra bên ngoài. Đây là cơ cấu quan trọng và không thể thiếu của động cơ đốt trong.

3. Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn đóng vai trò vận chuyển dầu và bôi trơn các chi tiết có trong động cơ. Quá trình này được thực hiện thường xuyên để giảm tính ma sát bề mặt, đảm bảo cho động cơ hoạt động được trơn tru, bền bỉ và hạn chế han gỉ. 

4. Hệ thống khởi động

Bao gồm toàn bộ các bộ phận giúp động cơ đốt trong khởi động. Một khi hệ thống này được khởi động, trục khuỷu sẽ được làm quay cho khối động cơ tự nổ máy. Bộ phận này cũng đóng vai trò quan trọng và cần thiết đối với động cơ đốt trong.

5. Hệ thống cung cấp khí và nhiên liệu

Hệ thống này bao gồm các bộ phận kim phun, hòa khí điều khiển điện tử, các cơ cấu lọc và các chi tiết khác của động cơ. Nó có nhiệm vụ hòa trộn không khí sạch với nguồn nhiên liệu theo một tỷ lệ nhất định, sau đó phun chúng vào buồng để đốt cháy.

6. Hệ thống làm mát

Động cơ đốt trong có khả năng tỏa nhiệt rất lớn, việc trang bị hệ thống làm mát sẽ giúp máy hoạt động ổn định, hiệu quả và bền bỉ, đồng thời hạn chế việc cháy nổ trong quá trình hoạt động.

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là gì?

Đa số các loại động cơ đốt trong đều hoạt động theo 4 kỳ cơ bản Nạp - Nén - Nổ - Xả. Riêng đối với ô tô, nó có thêm loại động cơ 2 kỳ. Nguyên lý hoạt động như sau.

1. Động cơ đốt trong 4 kỳ

• Kỳ nạp: Van nạp sẽ được mở ra và van xả sẽ đóng lại, lúc này piston sẽ chuyển động giúp nạp nhiên liệu và không khí vào xi lanh. Quá trình nạp diễn ra khi piston ở vị trí điểm chết trên cho đến khi piston ở vị trí điểm chết dưới.
• Kỳ nén: Cả hai van nạp và xả đóng, piston sẽ thực hiện nén hỗn khí và nhiên liệu ở bên trong xi lanh. Ở cuối kỳ nén, piston sẽ chuyển động đến điểm chết trên để hỗn hợp này đốt cháy.
• Kỳ nổ: Hai van nạp và xả vẫn đóng, nhiệt độ và áp suất tăng cao do quá trình đốt cháy, đồng thời piston dịch chuyển khiến trục khuỷu quay. Tại điểm kết thúc của kỳ nổ, van xả sẽ bắt đầu mở để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.
• Kỳ xả: Van xả mở, van nạp đóng, piston chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, khí trong xi lanh được thải ra môi trường bên ngoài. Kết thúc, van xả đóng, van nạp mở để bắt đầu cho một chu kỳ làm việc mới.

2. Động cơ đốt trong 2 kỳ

Động cơ này sẽ không có van nạp xả, thay vào đó lỗ nạp xả được thiết kế trực tiếp trên xi lanh và đóng mở theo sự chuyển động của piston.

• Kỳ nén: Khi piston nằm ở vị trí điểm chết trên, lỗ nạp và lỗ xả đóng, piston nén hỗn hợp khí trong xilanh và nạp thêm hỗn hợp mới vào buồng nến phía dưới. Khi piston đến vị trí điểm chết trên, quá trình nổ sẽ bắt đầu diễn ra.
• Kỳ nổ: Trong buồng đốt, hỗn hợp khí được đốt cháy để tạo ra nhiệt độ và áp suất cao. Lúc này piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Lúc này lỗ nạp xả được mở, lượng khí đốt thoát ra khỏi xi lanh và phần khí nén sẽ đi vào xi lanh.

Phân loại động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong được phân loại theo nhiều hình thức và phương thức khác nhau. Dưới đây là 3 cách phân loại phổ biến nhất.

1. Phân loại theo nhiên liệu

Dựa vào nhiên liệu đốt cháy, động cơ được chia làm các loại chính:

• Động cơ đốt dầu Diesel
• Động cơ đốt trong chạy bằng than
• Động cơ xăng
• Động cơ gas hay động cơ khí đốt
• Động cơ sử dụng các nhiên liệu khác như khí hóa lỏng, cồn

2. Phân loại theo chu kỳ làm việc

• Động cơ đốt trong chạy 1 kỳ
• Động cơ đốt trong chạy 2 kỳ
• Động cơ đốt trong chạy 3 kỳ
• Động cơ đốt trong chạy 4 kỳ

3. Phân loại theo cách nạp nhiên liệu

• Động cơ không tăng áp
• Động cơ tăng áp
• Động cơ siêu nạp

Động cơ diesel

>>> Xem ngay:

Động cơ Diesel là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel

So sánh ưu nhược điểm động cơ Xăng và động cơ Diesel

Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong là gì?

1. Ưu điểm

• Hiệu suất làm việc cao (50%) mang đến hiệu quả công việc. Trong khi đó hiệu suất của máy hơi nước kiểu piston 16%, tuabin khoảng 28%, tuabin khí 30%.
• Thiết kế nhỏ gọn có thể ứng dụng cho nhiều nhu cầu khác nhau, công suất riêng lớn do mọi quá trình chuyển đổi được thực hiện bên trong buồng công tác của động cơ.
• Sử dụng nhiên liệu có khả năng đốt cháy ở nhiệt trị cao, thích hợp sử dụng cho các phương tiện vật tải có điều kiện làm việc di động, ứng dụng nhiều các loại máy móc thiết bị công nghiệp.
• Khởi động, chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng với mức chi phí thấp hơn so với động cơ điện.

2. Nhược điểm

• Nhiên liệu đắt và đang dần cạn kiệt trong thiên nhiên, khó khăn trong việc sử dụng lâu dài trong tương lai.
• Thải khí ra bên ngoài gây ô nhiễm không khí và phát ra tiếng ồn trong suốt quá trình hoạt động.

Vai trò, ứng dụng của động cơ đốt trong là gì?

1. Động cơ đốt trong dùng cho ô tô

• Sử dụng đế vận hành và di chuyển trên đường dài, nó sẽ thực hiện đốt cháy nhiên liệu để xe hoạt động. 
• Động cơ ô tô được hoạt động theo quy trình động cơ - ly hợp - hộp số - truyền lực các đăng - truyền lực chính và bộ vi sai - bánh xe chủ động.

2. Động cơ đốt trong dùng cho tàu thủy

• Tàu thủy ưu tiên sử dụng loại động cơ đốt trong với nhiều xi lanh khoảng từ 40 - 45 xi lanh để phục vụ cho quá trình di chuyển.
• Động cơ tàu thủy được làm mát cưỡng bức bằng nước, nguyên lý hoạt động như sau: Động cơ - Ly hợp - Hộp số - Hệ trục - Chân vịt.

3. Động cơ đốt trong dùng cho máy phát điện

• Sử dụng cho những gia đình có nhu cầu sử dụng điện, đặc biệt những vùng chưa có mạng lưới điện quốc gia.
• Có tốc độ quay phù hợp với tốc độ quay của máy phát điện, sử dụng xăng hoặc dầu để đốt cháy.
• Động cơ được trang bị bộ điều tốc để giữ ổn định tốc độ quay một cách hiệu quả

4. Động cơ đốt trong dùng cho xe nâng

• Động cơ đốt trong sử dụng cho xe nâng dầu hoặc xe nâng gas, đem đến sực chuyển động mạnh mẽ, làm việc liên tục trong thời gian dài.
• Nhiên liệu chính là dầu Diesel hoặc khí đốt trong tự nhiên với tính năng tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.

5. Động cơ đốt trong dùng cho máy bay

• Các loại động cơ cho máy bay bao gồm động cơ phản lực, động cơ turbofan, động cơ turbojet. Những loại động cơ này dùng để cung cấp sức mạnh cho máy bay.

Câu hỏi thường gặp về động cơ đốt trong (FAQ)

1. Tại sao động cơ đốt trong lại quan trọng?

Như đã chia sẻ ở mục động cơ đốt trong là gì? Đây là một phát minh quan trọng vì nó cung cấp công năng cho các phương tiện như ô tô, xe lửa, tàu thủy, máy bay có thể di chuyển và hoạt động ổn định. Sự ra đời của động cơ là chìa khóa mở cánh cửa, đưa ngành giao thông lên tầm cao mới, đồng thời kết nối giữa các quốc gia và các vùng lãnh thổ một cách nhanh chóng.

2. Động cơ đốt trong có gây ô nhiễm không?

Nhược điểm lớn nhất của động cơ đốt trong là gây ô nhiễm thông qua hai con đường:

• Thải trực tiếp các chất gây ô nhiễm vào khí quyển
• Thải khí gây ra ô nhiễm thứ cấp khi chúng phản ứng hóa học với các thành phần của khí quyển.

3. Nên chọn động cơ đốt trong hay động cơ điện?

Mỗi một loại động cơ sẽ có những ưu nhược điểm nhất định. Tùy vào nhu cầu, đặc điểm công việc, mức chi phí đầu tư mà các doanh nghiệp lựa chọn loại động cơ phù hợp để lắp ráp vào thiết bị máy móc. 

Hy vọng với những thông tin xoay quanh chủ đề động cơ đốt trong là gì trên đây sẽ giúp bạn đọc có thêm thông tin, ứng dụng vào thực tiễn một cách tốt nhất. Hiện tại, các loại xe nâng Doosan sử dụng động cơ dầu Diesel đang được nhiều doanh nghiệp lựa chọn bởi sự bền bỉ, hiệu quả làm việc vượt trội với mức chi phí tốt nhất thị trường.

Xem thêm:

• Turbo là gì? Lưu ý khi sử dụng xe động cơ Turbo tăng áp
• Động cơ DC là gì? Thống số, cấu tạo và các loại động cơ DC
• Xupap là gì? Cấu tạo và công dụng của xupap trên ô tô, xe máy
• Vòng bi bạc đạn là gì? Tổng hợp thông số bạc đạn và vòng bi chi tiết

Tìm kiếm liên quan:

• Động cơ đốt trong cơ cơ cấu nào
• Đông cơ đốt trong dùng cho ô to la gì
• Vị trí của động cơ đốt trong
• Vai trò của động cơ đốt trong
• Ai là người đầu tiên chế tạo thành công động cơ đốt
• trong Hệ thống của động cơ đốt trong