I. Tổng quan về động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong là một loại động cơ được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại phương tiện và máy móc. Trong những năm gần đây với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, động cơ điện đã dần trở nên đươc ưu tiên sử dụng hơn. Nhưng động cơ đốt trong vẫn đóng vai trò không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực. Vậy động cơ đốt trong là gì?
1.1 Động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt trong, động cơ nhiệt hay ICE (động cơ đốt trong) là tên gọi của một nhóm động cơ nhiệt, nó giúp chuyển hóa từ nhiệt năng, thành động năng thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt (xi lanh), cung cấp vận hành cho các loại phương tiện xe, và máy móc. Nguyên liệu chính sử dụng cho động cơ đốt trong là các loại nhiên liệu hóa thạch.
Quá trình đốt cháy nhiên liệu và tạo ra sinh công xảy ra trong 2 hoặc 4 giai đoạn được gọi là các Thì. Khi tất cả các thì được hoàn thành, nó được gọi là một chu kỳ động cơ. Chu kỳ của động cơ diễn ra trong thời gian rất ngắn và liên tục đảm bảo cho các thiết bị sử dụng động cơ đốt trong hoạt động liên tục trong thời gian dài.
Động cơ đốt trong đầu tiên
1.2 Lịch sử ra đời của động cơ đốt trong
Sự ra đời của động cơ đốt trong đã tạo ra một cuộc cách mạng công nghiệp và quân sự. Chúng góp phần làm thay đổi hoàn toàn phương thức vận hành của thế giới trong quá trình sản xuất, lao động và sự di chuyển của con người. Động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển hai thế kỷ với nhiều bước tiến vượt bậc. Động cơ đốt trong ngày nay sử dụng ít nhiên liệu hơn, thân thiện với môi trường và tạo ra nhiều năng lượng hơn. Quá trình hình thành và phát triển động cơ đốt trong trải qua các giai đoạn cụ thể sau:
Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ đốt trong là gì? Năm 1860 động cơ đốt trong đầu tiên xuất hiện trên thế giới do 2 kỹ sư người Pháp gốc Bỉ (John Echien Lona) phát minh và chế tạo. Là loại động cơ đốt trong 2 thì với công suất thấp 2hp, sử dụng nguyên liệu là khí thiên nhiên. Đến năm 1877 sau 17 năm kể từ trước khi động cơ 2 thì được phát minh thì vào năm 1877, 7 loại động cơ 4 thì đầu tiên đã được phát minh bởi Nicola Aogut Otto (kỹ sư người Đức) và Lang Ghen (kỹ sư người Pháp) tạo nên kể từ đó, động cơ 4 kỳ đã trở thành động cơ tiêu chuẩn trong hầu hết các phương tiện và máy móc sử dụng động cơ đốt trong. Dến năm 1885 đúng 8 năm sau, động cơ đốt trong 4 kỳ công suất 8 mã lực đầu tiên được chế tạo bởi Golip Demlo (một kỹ sư người Đức). Động cơ này sử dụng nhiên liệu than cho công suất 8HP, tạo bước ngoặt mới so với động cơ xăng. Năm 1897 loại động cơ đốt trong Diesel 4 thì đầu tiên do Kỹ sư người Đức (Rudonpho Saclo Sredieng Dieze) chế tạo. Đây là động cơ có công suất gấp 2,5 lần động cơ đốt trong trước đây đạt 20HP. Không chỉ vậy, loại động cơ này có thể tạo ra số vòng quay lên tới hàng nghìn vòng/phút. Kể từ thời điểm đó, động cơ diesel và xăng ngày càng trở nên phổ biến hơn với những ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống.
1.3 Cấu tạo của động cơ đốt trong
Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về động cơ đốt trong là gì và lịch sử hình thành và phát triển của nó. Cùng với sự góp mặt của nhiều hãng sản xuất động cơ lớn, mỗi loại động cơ đốt trong sẽ có thiết kế riêng. Tuy nhiên, phần lớn chúng vẫn phải tuân thủ đầy đủ cấu tạo chung từ xưa. Cấu tạo động cơ đốt trong như sau:
Cấu tạo của động cơ đốt trong gồm:
1. Xylanh là chi tiết bao bọc bên ngoài Piston, vừa làm nhiệm vụ sinh ra buồng cháy, vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng cho Piston chuyển động tịnh tiến
2. Piston
3. Thanh truyền
4. Trục khuỷu
5. Cơ cấu phân phối khí
6. Hệ thống bôi trơn
7. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí
8. Hệ thống làm mát
9. Hệ thống khởi động
1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong
Nguyên lý hoạt động chung của động cơ đốt trong là quá trình đốt cháy nguyên liệu trong buồng đốt, nhờ nhiệt độ cao khí trong buồng đốt sẽ giãn nở mạnh tạo ra một áp suất rất lớn đẩy piston chuyển động về phía trước. tạo ra động năng. Sau đó, trục khuỷu, thanh truyền và bộ bánh răng chuyển đổi chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay.
Loại động cơ phổ biến nhất hiện nay là động cơ 4 thì. Gọi là 4 thì vì chu trình làm việc của động cơ này tuân theo nguyên tắc của một chu trình vòng tua gồm 4 bước: nạp, nén, nổ và xả. Khi bắt đầu chu trình nguyên liệu sẽ được nạp vào buồng đốt, sau đó được giữ ở áp suất cao và đốt cháy nhờ bầu áp hoặc bugi, cuối cùng giải phóng các khí được hình thành từ phản ứng cháy tạo ra khoảng không gian để bắt đầu một chu trình mới.
Cấu tạo của động cơ đốt trong?
1.4 Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong
Bất kỳ loại công nghệ, máy móc hay thiết bị nào được tạo ra đều có những ưu và nhược điểm riêng. Động cơ đốt trong cũng là loại động cơ mới, chúng có nhiều ưu điểm đáng kinh ngạc và cũng có những nhược điểm riêng. Vậy ưu nhược điểm của động cơ đốt trong như thế nào?
Ưu điểm của động cơ đốt trong
Giá thành rẻ: So với động cơ điện, động cơ phản lực,.. thì động cơ đốt trong là một trong những loại động cơ có chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Độ bền: Hiện nay, động cơ đốt trong vẫn được coi là một trong những loại động cơ có khả năng hoạt động tin cậy, ít phải bảo trì, bảo dưỡng và ít hỏng hóc.
Hoạt động mạnh mẽ: So với động cơ điện, động cơ đốt trong có công suất hoạt động mạnh mẽ hơn. Do đó không thể thay thế trên các phương tiện vận tải hạng nặng.
Hoạt động không ngừng nghỉ: Nếu động cơ điện cần được sạc lại trong một khoảng thời gian nhất định. Khi đó động cơ đốt trong có thể hoạt động liên tục không dừng, bạn chỉ cần đổ thêm nhiên liệu vào là động cơ hoạt động được.
Nguyên liệu sẵn có: Hiện nay, công nghệ sạc và trạm sạc trên thế giới chưa phổ biến. Nhưng các trạm xăng và trạm nhiên liệu cho động cơ đốt trong được xây dựng rất nhiều. Vì vậy, bạn có thể dễ dàng mua và sử dụng nhiên liệu đốt trong theo phương tiện, máy móc và thiết bị của mình.
Đào tạo về công suất thiết kế: Động cơ đốt trong có công suất thiết kế tùy theo yêu cầu của người sử dụng. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy động cơ đốt trong có công suất rất nhỏ (vài mã lực). cho đến những động cơ có công suất hàng trăm nghìn mã lực.
Nhược điểm của động cơ đốt trong
Mặc dù nó có nhiều ưu điểm hơn các động cơ khác. Tuy nhiên, động cơ đốt trong đang dần được nghiên cứu và thay thế bởi các loại động cơ mới do những nhược điểm sau.
Ô nhiễm môi trường: Nhược điểm lớn nhất của dòng động cơ đốt trong là thải khí nhà kính gây ô nhiễm môi trường. Khí thải từ động cơ đốt trong là một trong những nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính làm suy giảm tầng ozon. Đây cũng là lý do chính khiến các quốc gia trên thế giới chung tay hạn chế loại động cơ này.
Tiếng ồn lớn: Động cơ đốt trong được cho là hoạt động với nhiều tiếng ồn lớn. Chúng không thích hợp làm việc trong môi trường yên tĩnh như nhà xưởng, nhà kho sạch sẽ.
Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Động cơ đốt trong không chỉ sinh ra khí CO2 mà còn có thể sinh ra nhiều loại khí khác gây độc hại và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Đã có nhiều vụ tai nạn nghiêm trọng xảy ra khi động cơ đốt trong đốt cháy oxi sạch, thải khí CO2 trong không gian kín.
II. Phân loại và ứng dụng của động cơ đốt trong.
Như đã chia sẻ ở trên, động cơ đốt trong có ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống. Chúng được thiết kế với các kích cỡ hình dáng khác nhau của vỏ công suất hoạt động. Đối với những người mới sử dụng loại động cơ này thường rất khó phân biệt và hiểu được ứng dụng của nó. Vậy động cơ đốt trong có những bộ phận nào và công dụng của chúng ra sao?
Phân loại động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong được chia thành nhiều loại, dựa trên loại nhiên liệu được sử dụng, công suất hoặc mục đích sử dụng của chúng.
Phân loại nhiên liệu:
Phân loại nhiên liệu là cách phân loại động cơ đốt trong phổ biến nhất. Động cơ đốt trong chủ yếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch, một số sử dụng khí đốt. Các loại động cơ đốt trong phổ biến nhất là loại sử dụng nhiên liệu diesel hoặc xăng. Các loại động cơ đốt trong phổ biến theo phân loại này bao gồm:
- Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng.
- Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu diesel.
- Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu than đá.
- Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu khí hydro.
- Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu tổng hợp.
Phân loại động cơ đốt trong theo chu trình làm việc.
Phân loại động cơ đốt trong phổ biến tiếp theo là phân loại chu thì. Ngày nay, thật khó để tìm thấy động cơ 2 thì, chúng chủ yếu được sử dụng cho các công cụ gia công nhỏ. Loại động cơ bốn thì phổ biến hơn được tìm thấy trong hầu hết các phương tiện cơ giới.
Phân loại động cơ đốt trong theo cách chuyển động của piston.
Phân loại động cơ đốt trong theo cách chuyển động của piston là phương pháp phân loại ít được sử dụng. Vì thực tế là rất ít người quan tâm đến hoạt động của piston trong xi lanh. Phân loại động cơ đốt trong này bao gồm một số loại như sau:
- Động cơ đốt trong sử dụng piston đẩy
- Động cơ đốt trong Wankel (piston tròn)
- Một động cơ đốt trong piston quay
- Động cơ đốt trong là các piston tự do
Phân loại động cơ theo cách bố trí piston và xilanh.
Đây là cách phổ biến để phân loại động cơ đốt trong với các dòng ô tô và phương tiện giao thong khác. Theo đó, bộ khởi động động cơ đốt trong phổ biến nhất là động cơ V, cụ thể như sau:
- Động cơ đốt trong I (I1, I2, I4,…). Còn được gọi là động cơ thẳng hàng, đây là động cơ có các xi-lanh được xếp thành một hàng.
- Động cơ đốt trong V (V4, V6, V8): Là loại động cơ có xi lanh xếp thành 2 hàng chữ V.
- Động cơ VR: Đây là loại động cơ kế thừa thiết kế của động cơ I và V. Nó có xi lanh nghiêng 15 độ so với phương thẳng đứng.
- Động cơ W: Hoặc động cơ VV. Được sử dụng chủ yếu trên các loại xe đua 16, 18 thậm chí 32 xi lanh
Phân loại động cơ đốt trong
III. Ứng dụng động cơ đốt trong
Như đã chia sẻ ở trên, ứng dụng của động cơ đốt trong rất rộng rãi trong đời sống. Nổi lên từ ngành công nghiệp nặng cho đến máy móc thiết bị dùng trong đời sống hàng ngày. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của động cơ đốt trong là trong xe cộ, máy công cụ, xe nâng hàng và máy phát điện.
3.1 Ứng dụng động cơ đốt trong với các phương tiện di chuyển
Ứng dụng động cơ đốt trong trong sản xuất phương tiện đi lại hàng ngày là ứng dụng phổ biến và quan trọng nhất. Bạn có thể dễ dàng bắt gặp các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong như ô tô, xe máy, đầu kéo, xe tải… Động cơ đốt trong sử dụng cho xe thường là động cơ xăng hoặc dầu diesel. Chúng được thiết kế với kích thước từ nhỏ đến rất lớn tùy theo mục đích và loại xe mà chúng phục vụ. Người ta có thể sử dụng loại 1 xi lanh, 2 xi lanh cho đến 8 hoặc 32 xi lanh trong một lốc máy.
3.2 Việc sử dụng động cơ đốt trong trong lĩnh vực quân sự
Một ứng dụng lớn giữa hai động cơ đốt trong giải thích hoạt động trong các lĩnh vực liên quan đến quân sự. Đôi khi người ta nói rằng động cơ đốt trong là động lực đằng sau hai cuộc chiến tranh thế giới. Chúng có mặt ở hầu hết các phương tiện, vũ khí kỹ thuật quân sự. Một số phương tiện sử dụng động cơ đốt trong trong lĩnh vực quân sự như xe tăng, xe tải, tàu thuyền, v.v.
3.3 Ứng dụng trong sản xuất công cụ máy móc nông nghiệp.
Trong sản xuất máy công cụ phục vụ ngành nông nghiệp, động cơ đốt trong hiện nay là loại động cơ không thể thay thế. Với ưu điểm độ bền cao, hoạt động lâu dài và dễ bảo trì, động cơ đốt trong được dùng để chế tạo máy gặt, máy bơm, máy chế biến nông sản, cho đến máy cắt cỏ các loại ,máy cưa, v.v. Các loại máy móc tự chế của nông dân cũng hầu hết sử dụng động cơ đốt trong.
3.4 Ứng dụng trong sản xuất máy phát điện
Ở những vùng chưa có điện lưới quốc gia thì máy phát điện sử dụng động cơ đốt trong được sử dụng rộng rãi. Các văn phòng, bệnh viện, tổ chức nhà nước hay hộ gia đình thường được trang bị máy phát điện sử dụng động cơ đốt trong.
Người ta sẽ tiến hành phát điện bằng cách bật động cơ đốt trong. Sau đó, nó tạo ra động năng, làm quay hệ thống máy phát điện. Nhờ ưu điểm hoạt động ổn định nên dòng điện tạo ra điện áp đều và ổn định hơn.
3.5 Ứng dụng trong sản xuất xe nâng.
Trong lĩnh vực nâng hạ hàng hóa, xe nâng động cơ diesel và xe nâng động cơ xăng cũng chiếm ưu thế. Chúng có độ bền cao, chi phí đầu tư ban đầu thấp, điều quan trọng nhất đối với xe nâng trang bị động cơ đốt trong là sức mạnh tuyệt vời, khả năng làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau.
Các loại xe nâng động cơ diesel được sử dụng phổ biến nhất. Một số loại xe nâng động cơ diesel bao gồm: xe nâng động cơ diesel 2 tấn, xe nâng động cơ diesel 3 tấn, xe nâng siêu tải đến 50 tấn. Hạn chế duy nhất của xe nâng sử dụng động cơ đốt trong so với xe nâng điện là tiếng ồn và thải ra khí nhà kính.
3.6 Ứng dụng trong chế tạo máy, máy xây dựng.
Một ứng dụng lớn khác của động cơ đốt trong là trong ngành xây dựng và công nghiệp nặng. Trên các công trường, không khó để bắt gặp các loại máy móc sử dụng động cơ đốt trong như máy xúc, máy ủi, băng tải, máy đóng cọc,…
Xe nâng Diesel sử dụng động cơ đốt trong
Như vậy, chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu về chủ đề động cơ đốt trong là gì. Theo đó, động cơ đốt trong là loại động cơ sử dụng nguyên lý đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt (xi-lanh) từ đó sinh ra áp suất lớn, đẩy các piston chuyển động tịnh tiến, và sinh công.
Động cơ đốt trong là một trong những loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng có ưu điểm là độ bền cao, hoạt động ổn định và liên tục. Mỗi loại động cơ đốt trong sẽ có cấu tạo và thiết kế riêng.