Động cơ diesel là gì? Cấu tạo chung của động cơ diesel gồm những bộ phận nào, hay nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ, 2 kỳ ra sao? Đây là câu hỏi của rất nhiều độc giả, hiểu được điều này Xechinhhang.com sẽ chia sẻ một cách chi tiết và đầy đủ về chủ đề này.
Nội dung chính của bài viết
I. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL LÀ GÌ
Động cơ diesel và động cơ dầu xăng là 2 loại động cơ phổ biến nhất hiện tại. Trong đó động cơ diesel là loại động cơ đốt trong có ứng dụng rộng rãi nhất, oto, tàu bè, xe nâng,cho tới các loại máy móc, máy công cụ,… Vậy Động cơ diesel là gì? Cấu tạo của chúng ra sao, chúng có điểm gì khác biệt so với các loại động cơ khác.
1.1 Động cơ diesel là gì?
Động cơ diesel, động cơ điêzen hay động cơ dầu diesel là một dạng động cơ đốt trong sử dụng dầu diesel làm nguyên liệu cho quá trình đốt cháy diễn ra bên trong buồng đốt của động cơ. Động cơ diesel là lại động cơ giúp biến đổi hoá năng (phản ứng cháy) thành cơ năng (chuyển động quay) cung cấp năng lượng cho các loại máy móc, phương tiện hoạt động.
Động cơ đốt trong sử dụng nguyên lý Nén-nổ để kích hoạt phản ứng cháy bên trong buồng đốt thay vì kích nổ bằng tia lửa điện như động cơ xăng. Ở động cơ dầu điêzen hoạt động bằng cách nén hỗn hợp hoà khí (dầu/không khí) đến một áp suất và nhiệt động nhất định, sau đó hỗn hợp này sẽ tự bốc cháy để sinh công.
Động cơ diesel
1.2 Các loại động cơ dầu Diesel phổ biến
Trước khi tìm hiểu về các loại động cơ Diesel phổ biến, chúng ta cần phải hiểu về khái niệm chu kỳ sinh công và kỳ (thì) trong động cơ đốt trong trước, theo đó.
- Chu kỳ sinh công: Chu kỳ sinh công của động cơ dầu được tính từ động cơ bắt đầu hút nhiên liệu vào buồng đốt và piston bắt đầu di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD). Chu kỳ kết thúc khi động cơ xả toàn bộ lượng khí thải của quá trình đốt ra ngoài và Piston di chuyển trở về điểm chết trên (ĐCT).
- Kỳ của động cơ: Kỳ, pha hay thì của động cơ là khái niệm để mô tả một pha trong chu kỳ sinh công. Một kỳ được hoàn thành khi của piston di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) hoặc ngược lại. Hành trình của Piston là việc chuyển động tịnh tiến của Piston dọc theo xilanh, chiều dài của hành trình là chiều dài tối đa của không gian buồng đốt được tạo ra giữa Piston và đầu còn lại của xilanh. Động cơ diesel gồm 2 loại chính là động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ.
Động cơ diesel 2 kỳ
Động cơ diesel 2 kỳ hay động cơ điezen 2 thì là loại động cơ mà một chu kỳ sinh công của chúng được hoàn tất khi piston thực hiện đầy đủ 2 kỳ: Hút-Nén và Nổ-Xả. Mỗi kỳ của động cơ ứng với nửa vòng quay trục khuỷ, và một chu kỳ sinh công của động cơ diesel 2 kỳ hoàn tất tương ứng với một vòng quay trục khuỷu.
Động cơ Diesel 2 thì có cấu tạo đơn giản với 1 piston 1 cửa nạp và 1 cửa xả chính, chúng không có van (xupap). Như vậy nếu được hỏi động cơ nào không có xupap thì câu trả lời sẽ là động cơ 2 kỳ (gồm cả động cơ xăn). Động cơ diesel 2 kỳ có cấu tạo đơn giản vì vậy chúng dễ dàng bảo trì bảo dưỡng, ít hỏng vặt.
Động cơ diesel 4 kỳ
Động cơ diesel 4 kỳ hay động cơ điêzen 4 kỳ là động cơ mà một chu kỳ sinh công của động cơ được hoàn tất khi Piston thực hiện đầy đủ 4 kỳ gồm: Nạp-nén-nổ-xả. Tại mỗi kỳ, động cơ diesel sẽ thực hiện 1 nhiệm vụ riêng biệt, một kỳ ứng với nửa vòng quay của trục khuỷu. Chu kỳ sinh công của động cơ diesel 4 kỳ hoàn tất khi trục khuỷu quay được 2 vòng.
Động cơ diesel 4 kỳ là loại động cơ phổ biến nhất thế giới. Chúng thường được thiết kế với nhiều xilanh ghép với nhau (Động cơ I, Động cơ V, Động cơ VV, Động cơ VR) để tối ưu hoá hiệu suất. Động cơ diesel 4 kỳ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất phương tiện di chuyển. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp các loại động cơ này trên xe máy, oto, xe nâng, máy móc, máy công trình, xe quân sự,…
Động cơ diesel 1 kỳ, 3 kỳ, 6 kỳ
Cũng giống như động cơ xăng, ngoài động cơ diesel 2 kỳ, động cơ diesel 4 kỳ, động cơ dầu diesel còn bao gồm các loại khác như: Động cơ diesel 1 kỳ, động cơ diesel 3 kỳ, động cơ diesel 6 kỳ. Tuy vậy chúng ta rất ít khi bắt gặp các loại động cơ diesel này trong thực tiễn, cụ thể như sau:
- Động cơ diesel 1 kỳ: Là loại động cơ với thiết kế 4 buồng đốt độc lập với bản chất là các động cơ 4 kỳ nhưng các piston di chuyển cùng lúc.
- Động cơ diesel 2 kỳ: Là loại động cơ diesel có cấu tạo gồm hai piston lắp đối xứng bên trong cùng một xi lanh. Hai piston này được gắn trên cùng một trục khuỷu.
- Động cơ diesel 6 kỳ: Loại động cơ đốt trong này khá đặc biệt chúng có thêm hành trình phụ trong quá trình đốt nhiên liệu.
II. ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
Động cơ diesel là loại động cơ nhiệt phổ biến, chúng có những đặc điểm tương đồng với các loại động cơ khác, nhưng cũng sở hữu các đặc tính, cấu tạo riêng mà bạn cần nắm được.
2.1 Đặc điểm của động cơ diesel
Đặc điểm chung của động cơ diesel là sử dụng dầu diesel là nguyên liệu chính cho quá trình vận hành, chúng sử dụng nguyên lý nén nổ thay vì kích nổ như động cơ xăng. Như vậy động cơ Diesel (Điêzen) không có hệ thống đánh lửa, đồng nghĩa với việc động cơ Diesel cũng không có Bugi. Một số đặc điểm của động cơ diesel cần phải nhớ như:
- Nguyên lý nén nổ: Nhờ nguyên lý nén đoạn nhiệt (adiabatic compression), hỗn hợp hoà khí sẽ tự động bốc cháy khi bị nén ở nhiệt động cao, áp suất cao mà không cần hệ thống đánh lửa.
- Hình thành hoà khí: Khác với động cơ xăng hỗn hợp hoà khí của động cơ dầu diesel được hình thành bên trong buồng đốt chứ không phải trên đường ống nạp.
- Momen xoắn của động cơ diesel: Momen xoắn sinh ra khi động cơ hoạt động phụ thuộc vào khối lượng nhiên liệu phun.
- Tỉ lệ hoà khí: Động cơ diesel có tỷ lệ hòa khí khá cao, nghèo
- Nguyên lý cháy khuếch tán: Động cơ diesel có hiện tượng oxy khuếch tán vào ngọn lửa.
- Tỉ lệ cetane của nhiên liệu: Nhiên liệu diesel có chỉ số cetane cao.
2.2 Cấu tạo của động cơ diesel
Mỗi loại động cơ diesel khác nhau lại có những cấu tạo riêng. Tuy vậy động cơ diesel vẫn là một loại động cơ đốt trong, chính vì vậy chúng cũng cso những bộ phận chung cho tất cả các loại động cơ. Dưới đây chúng tôi chia sẻ cấu tạo của một số loại động cơ diesel.
Động cơ diesel cấu tạo chung gồm
Động cơ diesel có cấu tạo chung gồm 2 cơ cấu (Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và Cơ cấu phân phối khí) và 4 hệ thống (Hệ thống bôi trơn, Hệ thống làm mát, Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí, Hệ thống khởi động), cùng rất nhiều bộ phận nhỏ cấu thành như: xi lanh, piston, trục cam, ống dẫn, nắp máy. Với động cơ diesel 4 kỳ sẽ có thêm các van (xu náp/xupap)
| 2 cơ cấu và 4 hệ thống của động cơ diesel | ||
| STT | Cơ cấu – Hệ thống | Mô tả |
| 1 | Cơ cấu Trục khuỷu thanh truyền |
Cơ cấu trục Khuỷu thanh truyền gồm 2 bộ phận chính là Trục khuỷ, và thanh truyền.
Thanh truyền hay tay biên là bộ phận kết nối trực tiếp với và trục khuỷu. Giúp truyền chuyển động từ Piston tới Trục khuỷu
Trục khuỷu là bộ phận kết nối trực tiếp với thanh truyền chúng làm nhiệm vụ chuyển từ chuyển động tịnh tiến của piston sang chuyển động quay. đồng thời tiếp nhận lực từ bánh đà tác động ngược lại piston để thực hiện một chu kỳ mới. |
| 2 | Cơ cấu phân phối khí |
Cơ cấu phân phối khí là nhóm các chi tiết có nhiệm vụ nạp không khí mới vào buồng đốt, và xả lượng khí sinh ra trong quá trình đốt ra ngoài.
|
| 3 | Hệ thống bôi trơn |
Hệ thống bôi trơn hay hệ thống cấp dầu, là hệ thống bôi trơn gồm nhiều chi tiết, bộ phận kết nối với nhau làm nhiệm vụ tạo và duy trì các chuyển động trơn, mượt mà, giảm ma sát giữa các chi tiết khi động cơ hoạt động.
|
| 4 | Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí |
Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm kim phun, các cơ cấu lọc, và các chi tiết khoác. Bộ phận này có nhiệm vụ hòa trộn không khí sạch với nhiên liệu và phun chúng vào bên trong buồng đốt khi mỗi chu kỳ mới bắt đầu
|
| 5 | Hệ thống làm mát |
Hệ thống làm mát gồm 2 loại phổ biến: Hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng không khí. Chúng có nhiệm vụ làm giảm nhiệt lượng trên bề mặt của máy, hệ thống ống xả,… giúp động cơ và các hệ thống liên quan hoạt động bình thường.
|
| 6 | Hệ thống khởi động |
Hệ thống khởi động là một hệ thống có cấu tạo phức tạp, chúng có thể được điều khiển thủ công hoặc điều khiển bằng hệ thống điện tử. Chúng tạo ra những chuyển động-hoạt động đầu tiên của của động cơ
|
II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
Nguyên lý làm việc chung của động cơ diesel là quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong buồng đốt sinh ra áp suất đẩy Piston chuyển động tạo thành động năng cung cấp có thiết bị hoạt động. Khi động cơ diesel hoạt động hỗn hợp hoà khí được đưa vào trong buồng đốt thông qua sự chênh lệch áp suất khi piston chuyển động, tiếp theo hỗn hợp hoà khí được nén chặt, kích nổ và cuối cùng là xả toàn bộ lượng khí thải ra ngoài để bắt đầu 1 chu kỳ mới.
Với động cơ diesel 2 kỳ, và động cơ diesel 4 kỳ nguyên lý làm việc của chúng sẽ khác nhau đôi chút. Theo đó, ở động cơ diesel 2 kỳ một chu kỳ sinh công được hoàn thành sau 2 hành trình của piston, trong khi đó ở động cơ 4 kỳ thì chu kỳ sinh công cần tới 4 hành trình piston (4 kỳ riêng biệt).
2.1 Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ
Giống với động cơ xăng, nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ được thực hiện thông qua 2 kỳ: Nổ – Xả và Hút – Nén. Bắt đầu 1 chu kỳ mới, van xả đóng, piston chuyển động tạo ra áp suất đẩy hoà khí vào bên trong buồng đốt thông qua cửa nạp. Lúc này piston tiếp tục chuyển động nó sẽ nén hoà khí đến 1 áp suất nhất định; khi đạt tới giới hạn nén, hỗn hợp hoà khí sẽ tự bốc cháy, đẩy Piston chuyển động ngược lại, đồng thời van cửa xả mở đẩy toàn bộ lượng khí thải sẽ được đẩy ra khỏi buồng đốt.
Tại kỳ Hút – Nén của động cơ diesel 2 kỳ
Lúc này Piston sẽ bắt đầu chuyển động từ ĐCT (Điểm chết trên) xuống ĐCD (Điểm chết dưới) thông qua lực quán tính của bánh đà. Khi Piston chuyển động sẽ tạo ra áp suất bên trong buồng đốt, hút hỗn hợp hoà khí (nguyên liệu – không khí) vào bên trong buồng đốt. Trong hành trình của mình, piston tiếp tục di chuyển nén hỗn hợp hoà khí tới 1 áp xuất nhất định. Kỳ nạp nén kết thúc cũng là khi trục khuỷu sẽ quay được nửa vòng tròn (180 độ).
Tại kỳ Nổ – Xả của động cơ diesel 2 kỳ
Khi hoà khí đạt tới nhiệt độ nén và áp suất nén thích hợp, chúng sẽ tự động bốc cháy (nổ). Không khí giãn nở đột ngột tạo ra lực đẩy cực mạnh đẩy Piston chuyển động ngược lại và sinh công.
Piston di chuyển từ ĐCD lên đến ĐCT nhờ lực đẩy của không khí, cửa nạp đóng, cửa xả mở. Khi piston di chuyển qua cửa xả, toàn bộ khí thải từ quá trình đốt sẽ được đẩy ra ngoài.
2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ
Cũng giống như động cơ 2 kỳ, Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ được thực hiện dựa trên việc chuyển đổi hoá năng thành động năng thông qua quá trình đốt cháy hỗn hợp hoà khí (dầu-không khí) bên trong buồng đốt. Khi hỗn hợp hoà khí bị đốt cháy sẽ khiến không khí giãn nở mạnh đẩy Piston chuyển động tịnh tiến bên trong xilanh và sinh công. Quá trình đốt cháy nhiên liệu, sinh công của động cơ diesel 4 kỳ được thực hiện bởi 4 kỳ gồm: Nạp – Nén – Nổ – Xả. Mỗi kỳ của động cơ diesel thực hiện một nhiệm vụ riêng biệt.
- Tại kỳ nạp: Lúc này Piston sẽ di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) đến chết dưới (ĐCD) nhờ lực quán tính. Khi Pisong chuyển động chúng sẽ tạo ra áp suất hút hỗn hợp hoà khí (hỗn hợp diesel ở dạng hơi và không khí) vào bên trong buồng đốt.
- Tại kỳ nén: Khi hoà khí được hút vào buồng đốt, Piston sẽ di chuyển ngược lại từ điểm chết dưới (ĐCD) đến điểm chết trên (ĐCT). Lúc này toàn bộ van nạp và van xả đều đóng chặt, kết hợp với chuyển động của Piston, hỗn hợp hoà khí sẽ được nén tới áp suất xác định.
- Tại kỳ nổ: Khi hoà khí bị nén đến áp suất thích hợp chúng sẽ tự bốc cháy. Hỗn hợp hoà khí cháy, tạo áp suất đẩy Piston di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT), về điểm chết dưới (ĐCD) và sinh công (kỳ sinh công)
- Tại Kì xả: Sau khi hoàn tất quá trình sinh công, một lần nữa Piston sẽ di chuyển từ điểm chết dưới (ĐCD) đến điểm chết trên (ĐCT). Piston di chuyển đẩy toàn bộ lượng khí sản sinh trong quá trình đốt nhiên liệu ra ngoài, chuẩn bị không gian cho 1 chu kỳ làm việc mới.
III. ƯU ĐIỂM VÀ NHỮNG CÂU HỎI THƯỜNG GẶP CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
Động cơ diesel nói chung có rất nhiều ưu điểm, được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo phương tiện, máy móc công nghiệp. Vậy động cơ diesel có những ưu điểm và ứng dụng gì?
3.1 Ưu điểm của động cơ Diesel
Động cơ dầu diezen có nhiều ưu điểm vượt trội như hiệu năng cao, bền bỉ, chi phí vận hành thấp, hoạt động ổn định, chi phí sửa chữa, bảo dưỡng thấp. Nhờ những ưu điểm này mà động cơ Diesel được sử dụng rộng rãi và trở thành loại động cơ đốt trong phổ biến nhất.
- Hiệu suất cao: Nếu xét về hiệu suất, thì động cơ dầu diesel có hiệu suất cao hơn đáng kể so với động cơ xăng, gas,…
- Chi phí vận hành thấp: Dầu diesel có giá thành rẻ hơn đáng kể so với xăng, chính vì vậy việc sử dụng động cơ dầu giúp tiết kiệm chi phí.
- Tính chất vượt trội: Động cơ dầu diesel có đặc tính bôi trơn tốt, dầu có mật độ năng lượng cao.
- An toàn vận hành: Động cơ diezen không tạo thành hơi dễ cháy ở nhiệt độ thường vì vậy nên nguy cơ bắt lửa thấp.
- Tiết kiệm nguyên liệu: Loại động cơ này không có bướm ga nên không có tổn thất đường nạp.
- Hoạt động ổn định: Động cơ diesel không có hệ thống đánh lửa, vì vậy chung trở nên tin cậy hơn trong điều kiện ẩm ướt, giảm nhiễu điện từ (electromagnetic interference).
- Dễ dàng cản thiện công suất động cơ: Đây là loại động cơ có thể chấp nhận áp suất tăng áp hoặc tăng áp tua bin mà không có bất kỳ giới hạn tự nhiên nào.
3.2 Những câu hỏi thường gặp về động cơ Diesel
Có rất nhiều câu hỏi thường gặp về động cơ diesel (Diezen). Với mục tiêu giúp giải đáp nhanh những câu hỏi, thắc mắc xoay quanh chủ đề này, chúng tôi đã tổng hợp một số câu hỏi thường gặp nhất về loại động cơ này dưới đây.
Thể tích buồng cháy của động cơ diesel
Thể tích buồng cháy (clearance volume) hay thể chất buồng đốt là phần không gian được giới hạn bởi nắp xilanh và đỉnh Piston khi Piston ở điểm chết dưới (ĐCD). Trong khi đó thể tích toàn phần của xilanh được hiểu là tổng thể tích làm việc của xilanh và thể tích buồng đốt của xilanh. Ta có Vt = Vd + Vc trong đó:
- Vt: Thể tích toàn phần xi lanh (cm³)
- Vd: Thể tích làm việc xi lanh (cm³)
- Vc: Thể tích buồng đốt xi lanh (cm³)
Cấu tạo vòi phun nhiên liệu Diesel
Vòi phun nhiên liệu Diesel có 9 bộ phận chính gồm: Đầu ống nối, Thân vòi phun, Lưới lọc, Vòng điều chỉnh, Lò xo, Ty đẩy, Đai ốc, Kim phun, Đầu phun. Trong đó thân vòi phun là phần bao bọc lấy các bộ phận khác đầu trên của còi phun được lắp ống dẫn dầu, trong thân có lò xo, ty đẩy và vít điều chỉ áp suất. Đầu phun của vòi phun có một hoặc nhiều lỗ nhỏ để phun dầu dạng sương. Khi dầu được đưa vào thân vòi phun qua ống dẫn dầu, phần dầu này sẽ được nén và phun thẳng vào buồng đốt thông qua vòi phun.
Chi tiết không có trong động cơ diesel
So với động cơ xăng với 2 cơ cấu 5 hệ thống, thì động cơ dầu diesel chỉ có 4 hệ thống và không có hệ thống đánh lửa. Như vậy chi tiết không có trong động cơ diesel là Bugi. Động cơ dầu diesel không có bugi vì hỗn hợp hoà khí (dầu-không khí) sẽ tự phát nổ khi đạt được áp suất và nhiệt độ thích hợp.
Tỷ số nén là gì?
Tỉ số nén hay tỉ số nén động cơ tỉ lệ giữa tổng thể tích buồng đốt và thể tích xilanh với thể tích buồng đốt. Ta có: Tỉ số nén = (Thể tích buồng đốt + Thể tích xi lanh)/Thể tích buồng đốt, Trong đó:
- Thể tích xi lanh: Là không gian tạo thành khi xi lanh ở Điểm chết dưới (ĐCD), lúc này xi lanh và piston tạo ra khoảng trống lớn nhất.
- Thể tích buồng đốt: Là không gian tạo thành khi xi lanh ở điểm chết trên (ĐCT), khi này khoảng trống không gian tạo bởi Piston và xilanh là nhỏ nhất. Đây cũng là khi mà hỗn hợp hoà khí bị nén với áp suất lớn nhất.
TẠM KẾT VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL
Như vậy Xe Chính Hãng vừa cùng quý anh chị tìm hiểu một cách chi tiết và đẩy đủ nhất về động cơ diesel là gì? cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ. Theo đó động cơ diesel là một loại động cơ đốt trong sử dụng nguyên liệu dầu diesel cho quá trình hoạt động của động cơ. Động cơ diesel có 2 loại chính gồm động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel vô cùng đơn giản, chúng giúp chuyển hoá hoá năng thành động năng (một số tài liệu ghi chuyển nhiệt năng thành động năng).
Xe Chính Hãng là đơn vị cung cấp các dòng xe nâng chính hãng như: Xe nâng dầu, xe nâng điện, xe nâng tay điện, xe nâng người, xe nâng cũ,… Với hơn 10 năm kinh nghiệm cùng gần 20 chi nhánh trên toàn quốc, chúng tôi tự hào là đơn vị cung cấp xe nâng và các giải pháp nâng hạ toàn diện tại Việt Nam. Với đội ngũ nhân sự hùng hầu, và sự đầu tư bài bản, Xe Chính Hãng còn cung cấp các dịch vụ như: Phụ tùng xe nâng, sửa chữa xe nâng, thuê xe nâng, cứu hộ xe nâng,…
Khi có nhu cầu mua, sử dụng hoặc thuê xe nâng cũng như các dịch vụ khác mà chúng tôi cung cấp, vui lòng liên hệ tới bộ phận chăm sóc khách hàng qua hotline: 0368085093 để được hỗ tợ tốt nhất.
