Động cơ đốt trong là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động

cấu tạo phân loại động cơ đốt trong, động cơ diesel, động cơ xăng

Động cơ đốt trong (động cơ nhiệt) là một công nghệ quan trọng đã thay đổi cách chúng ta di chuyển, làm việc và sinh sống. Với khả năng tạo ra công suất mạnh mẽ và hiệu quả, động cơ đốt trong đã trở thành một phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp và các lĩnh vực khác.

Bài viết này cùng Phú Gia Auto khám phá sâu hơn về nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu nhược điểm của động cơ đốt trong và tầm quan trọng của nó trong cuộc sống hàng ngày.

Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine – ICE) là một dạng động cơ nhiệt hoạt động bằng quá trình đốt cháy bên trong buồng đốt của máy móc hoặc phương tiện di chuyển.

Quá trình này thực hiện việc đốt cháy nhiên liệu, chuyển đổi nhiệt năng thành công suất và tác động lên các thành phần như cánh quạt, piston, cánh turbine… Nhờ lực tác động này, máy móc và phương tiện có thể hoạt động và di chuyển trên một quãng đường cụ thể.

cấu tạo phân loại động cơ đốt trong, động cơ diesel, động cơ xăng
Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong thường sử dụng các loại nhiên liệu như xăng, dầu diesel và được áp dụng phổ biến trong nhiều thiết bị và máy móc, giúp các phương tiện như ô tô, tàu biển và máy bay… hoạt động. Vì thế, chúng thường được gọi là “phương tiện động cơ đốt trong”.

Cấu tạo động cơ đốt trong

Có nhiều loại động cơ nhiệt khác nhau, nhưng cấu tạo cơ bản của chúng đều gồm 2 cơ cấu và 4 hệ thống.

Cơ cấu truyền động

Đây là một thành phần quan trọng trong động cơ đốt trong, nhận năng lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Cơ cấu này bao gồm các thành phần sau:

  • Xi lanh: Được đặt trong thân động cơ, bao gồm nắp xi lanh và đỉnh piston, tạo thành buồng đốt trong động cơ đốt trong.
  • Piston: Có hình dạng trụ ngắn, nằm trong xi lanh và bao gồm đỉnh, thân và chốt piston. Piston và xi lanh tạo thành buồng đốt trong động cơ. Piston cũng thực hiện chuyển động tịnh tiến trong xi lanh, nhận công suất từ quá trình đốt cháy nhiên liệu và truyền đến trục khuỷu thông qua thanh truyền.
  • Thanh truyền (hay còn gọi là tay biên): Kết nối piston và trục khuỷu. Nhiệm vụ của thanh truyền là truyền lực tác động và biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động tròn của trục khuỷu.
  • Trục khuỷu: Chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay.
cấu tạo phân loại động cơ đốt trong, động cơ diesel, động cơ xăng
Cấu tạo động cơ đốt trong

Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu này có nhiệm vụ điều khiển hệ thống cửa nạp và cửa xả, giúp động cơ hút và xả khí từ xi lanh ra ngoài.

Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ cung cấp dầu bôi trơn và phân phối đều nó trên các bộ phận bên trong động cơ. Quá trình này giảm ma sát bề mặt và đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ cho động cơ.

Hệ thống khởi động

Hệ thống này giúp khởi động động cơ và bắt đầu quá trình làm việc. Khi hệ thống hoạt động, trục khuỷu quay giúp động cơ tự nổ.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu và khí

Hệ thống này bao gồm các thành phần như kim phun, hệ thống điều khiển điện tử hoặc bộ chế hòa khí, bộ lọc và các chi tiết khác. Trước mỗi chu kỳ hoạt động, hệ thống này hỗn hợp không khí và nhiên liệu theo tỷ lệ phù hợp và phun chúng vào buồng đốt.

Hệ thống làm mát

Do động cơ đốt trong tạo ra nhiệt rất lớn, hệ thống làm mát đảm bảo nhiệt độ ổn định cho các bộ phận và chi tiết, giúp động cơ hoạt động hiệu quả và bền bỉ hơn.

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Các động cơ nhiệt, dù khác nhau, chung quy đều hoạt động theo quy trình 4 kỳ: nạp – nén – nổ – xả.

Trong trường hợp ô tô, có hai loại động cơ: 4 kỳ và 2 kỳ. Nguyên lý hoạt động của từng loại động cơ như sau:

Động cơ 4 kỳ

  • Kỳ nạp

Trong giai đoạn làm việc này, van nạp mở và van xả đóng. Piston chuyển động, hút vào xi lanh hỗn hợp không khí và nhiên liệu. Quá trình này bắt đầu khi piston ở điểm chết trên và kết thúc khi piston ở điểm chết dưới.

  • Kỳ nén

Cả hai van nạp và xả đóng, piston nén hỗn hợp khí và nhiên liệu trong xi lanh. Khi piston đạt đến điểm chết trên, hỗn hợp này sẽ bị đốt cháy bởi bộ phận đánh lửa (buji) (đối với động cơ xăng) hoặc tự cháy (đối với động cơ diesel).

  • Kỳ nổ 

Cả hai van nạp và xả vẫn đóng. Quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khí tạo ra nhiệt độ và áp suất, đẩy piston từ điểm chết trên đến điểm chết dưới. Đây tạo ra chuyển động quay của trục khuỷu. Khi kỳ nổ kết thúc (piston ở điểm chết dưới), van xả mở để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.

  • Kỳ xả

Trong chu kỳ này, van xả mở và van nạp đóng. Piston chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, đẩy khí trong xi lanh ra ngoài môi trường. Khi chu kỳ kết thúc, van xả đóng, van nạp mở để chuẩn bị cho một chu kỳ mới.

Động cơ 2 kỳ

Động cơ này không có van nạp và van xả. Lỗ nạp và xả được thiết kế trực tiếp trên thành xi lanh và mở đóng theo chuyển động của piston. Nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ như sau:

  • Kỳ nén

 Kỳ làm việc này bắt đầu khi piston gần điểm chết trên. Lỗ nạp và xả đóng, piston nén hỗn hợp khí trong xi lanh và hút hỗn hợp khí mới vào buồng nén phía dưới. Khi piston đạt điểm chết trên, quá trình nổ xảy ra.

  • Kỳ nổ

Trong buồng đốt, hỗn hợp khí cháy tạo ra nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình này đẩy piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới. Khi piston ở điểm chết dưới, lỗ nạp và xả mở. Khí đã cháy thoát ra khỏi xi lanh và khí nén từ buồng nén trước đó vào xi lanh.

Động cơ 4 kỳ có ưu điểm tiết kiệm nhiên liệu và giới hạn khí thải. Vì lý do này, động cơ này hiện được sử dụng rộng rãi trong các loại xe ô tô.

Phân loại động cơ đốt trong

Có nhiều phương pháp để phân loại động cơ đốt trong (động cơ nhiệt) dựa trên các tiêu chí khác nhau. Sau đây là 4 cách phân loại thường được sử dụng.

Theo nhiên liệu

Theo tiêu chí này, có hai loại phổ biến nhất là động cơ xăng và động cơ diesel.

  • Động cơ xăng

Trong động cơ này, hỗn hợp xăng và khí được nén với áp suất cao. Cuối kỳ nén, hỗn hợp này được đốt cháy bởi bugi, tạo ra nhiệt lượng để đẩy piston. Đồng thời, trục khuỷu và thanh truyền chuyển động này truyền công suất tới hộp số và các bánh xe.

  • Động cơ diesel

Khác với động cơ xăng, động cơ diesel không sử dụng bugi để đốt cháy nhiên liệu. Thay vào đó, dầu diesel được phun trực tiếp vào buồng đốt và tự bốc cháy. Với tỷ số nén cao, động cơ diesel có hiệu suất cao và tiêu thụ nhiên liệu thấp, đặc biệt ở tải thấp và trung bình. Điều này làm cho động cơ diesel trở nên rất kinh tế. Ngoài ra, còn có các loại động cơ khác như sử dụng nhiên liệu than, nhiên liệu tổng hợp và nhiên liệu khí.

cấu tạo phân loại động cơ đốt trong, động cơ diesel, động cơ xăng
Động cơ Diesel

Theo chuyển động piston

Đây là một tiêu chí ít được sử dụng hơn. Theo cách này, động cơ đốt trong được phân loại như sau:

  • Động cơ piston đẩy
  • Động cơ piston quay
  • Động cơ piston tròn (wanlek)
  • Động cơ piston tự do

Theo chu kỳ làm việc

Cùng với tiêu chí nhiên liệu, đây là một phương pháp phân loại phổ biến hiện nay. Theo chu kỳ làm việc, động cơ đốt trong bao gồm động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ. Trong đó, động cơ 4 kỳ được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên nhiều loại phương tiện và máy móc hơn.

Theo cách sắp xếp piston và xi lanh

Phương pháp phân loại này thường được áp dụng trong các dòng xe ô tô và phương tiện di chuyển khác. Các loại động cơ đốt trong theo tiêu chí này bao gồm:

  • Động cơ I: Còn được gọi là động cơ thẳng hàng, động cơ này có các xi lanh được xếp thành một hàng duy nhất.
  • Động cơ V: Động cơ này có các xi lanh xếp thành hình chữ V.
  • Động cơ VR: Đây là sự kết hợp giữa động cơ I và động cơ V. Các xi lanh được nghiêng một góc 15 độ so với đứng thẳng.
  • Động cơ W (động cơ VV): Thường được sử dụng chủ yếu trong các dòng xe đua.

Ưu & nhược điểm của động cơ đốt trong

Mỗi loại công nghệ, máy móc hoặc thiết bị đều có ưu nhược điểm riêng. Động cơ đốt trong cũng không ngoại lệ, nó mang trong mình nhiều ưu điểm vượt trội và cũng có nhược điểm riêng.

Ưu điểm

  • Giá thành rẻ

So với các loại động cơ điện hay động cơ phản lực, động cơ đốt trong có chi phí đầu tư ban đầu thấp.

  • Bền bỉ

Hiện nay, động cơ đốt trong được biết đến là một loại động cơ có khả năng hoạt động bền bỉ, ít cần bảo trì, bảo dưỡng và ít gặp sự cố.

  • Hoạt động mạnh mẽ

So với động cơ điện, động cơ đốt trong có công suất hoạt động mạnh mẽ hơn rất nhiều. Điều này làm cho chúng không thể thay thế trên các phương tiện vận tải hạng nặng.

  • Hoạt động liên tục

Động cơ đốt trong có khả năng hoạt động liên tục, không cần gián đoạn như động cơ điện. Điều bạn cần làm chỉ là bổ sung nhiên liệu để động cơ tiếp tục hoạt động.

  • Nhiên liệu dễ tìm

Hiện nay, công nghệ và các trạm sạc điện trên toàn cầu vẫn chưa phổ biến. Tuy nhiên, các trạm xăng và cung cấp nhiên liệu cho động cơ đốt trong đã được phát triển rất nhiều. Điều này giúp bạn dễ dàng tìm mua và sử dụng nhiên liệu đốt trong cho máy móc và thiết bị của mình.

  • Đa dạng về công suất thiết kế

Động cơ đốt trong có sẵn các loại với công suất thiết kế phù hợp với nhu cầu của người sử dụng. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy các loại động cơ đốt trong với công suất nhỏ (vài mã lực) cho đến công suất lớn hàng trăm nghìn mã lực.

Nhược điểm

Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại động cơ khác, 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 động cơ đốt trong là phát thải khí nhà kính gây ô nhiễm môi trường. Khí thải từ loại động cơ này là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính và thủng tầng ozone. Điều này khiến các quốc gia trên thế giới chung tay hạn chế sử dụng loại động cơ này.

  • Tiếng ồn lớn

Động cơ đốt trong hoạt động với nhiều tiếng ồn lớn. Do đó, chúng không phù hợp với môi trường yên tĩnh như nhà xưởng hay kho sạch.

  • Ảnh hưởng đến sức khỏe

Động cơ đốt trong không chỉ tạo ra khí CO2 mà còn có thể tạo ra nhiều loại khí độc hại, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Đã có nhiều tai nạn nghiêm trọng xảy ra khi động cơ đốt trong hoạt động trong buồng kín và thải khí CO2.

Ứng dụng của động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong có ứng dụng rộng rãi trong đời sống và xuất hiện từ các ngành công nghiệp nặng cho đến các thiết bị máy móc trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của động cơ đốt trong là trong phương tiện di chuyển, máy công cụ, xe nâng hàng và máy phát điện.

  • Sản xuất phương tiện di chuyển

Ứng dụng của động cơ đốt trong trong việc sản xuất các phương tiện di chuyển hàng ngày là phổ biến và quan trọng nhất. Mọi người có thể tìm thấy dễ dàng trong các phương tiện như ô tô, xe máy, xe đầu kéo, xe tải, v.v.

Động cơ đốt trong được sử dụng cho các loại phương tiện và được thiết kế với kích thước nhỏ đến lớn tùy thuộc vào mục đích và loại phương tiện. Một động cơ có thể có từ 1 xilanh, 2 xilanh đến 8 hoặc 32 xilanh trong một khối động cơ.

  • Lĩnh vực quân sự

Ứng dụng quan trọng khác của động cơ đốt trong là trong các lĩnh vực liên quan đến quân sự. Động cơ đốt trong được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các phương tiện kỹ thuật và khí tài quân sự. Một số phương tiện quân sự có thể kể đến như xe tăng, xe tải, các loại tàu thuyền, v.v.

  • Sản xuất máy công cụ nông nghiệp

Động cơ đốt trong là loại động cơ không thể thay thế trong các hoạt động sản xuất máy móc phục vụ lĩnh vực nông nghiệp.  Chúng có ưu điểm bền bỉ, hoạt động ổn định và dễ bảo trì, bảo dưỡng.

Chúng được sử dụng để chế tạo các máy thu hoạch, máy bơm, máy sơ chế nông sản và các loại máy cắt cỏ, máy cưa, v.v. Người nông dân cũng thường sử dụng các loại máy tự chế với động cơ đốt trong.

  • Sản xuất máy phát điện

Trong các khu vực mà hệ thống điện lưới không thể tiếp cận, máy phát điện sử dụng động cơ đốt trong rất phổ biến. Động cơ đốt trong khởi động máy phát điện và tạo ra động năng để quay hệ thống máy phát. Nhờ hoạt động ổn định, máy phát điện tạo ra điện áp liên tục và ổn định hơn.

  • Sản xuất xe nâng hàng

Trong lĩnh vực nâng hạ hàng hóa, các loại xe nâng dầu và xe nâng xăng sử dụng động cơ đốt trong với ưu điểm vượt trội. Chúng có độ bền cao, chi phí đầu tư ban đầu thấp và sức mạnh vượt trội, khả năng làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau.

Các loại xe nâng dầu diesel là phổ biến nhất, bao gồm xe nâng dầu 2 tấn, xe nâng dầu 3 tấn và các dòng xe nâng tải trọng siêu nặng lên đến 50 tấn. Nhược điểm duy nhất của các loại xe nâng sử dụng động cơ đốt trong so với xe nâng điện là tiếng ồn và phát thải khí nhà kính.

  • Sản xuất máy công trình

Thêm một ứng dụng khác của các loại động cơ đốt trong là phục vụ ngành công nghiệp xây dựng và công nghiệp nặng. Các máy công trình như máy xúc, máy ủi, băng tải, máy đóng cọc v.v. thường được sử dụng động cơ đốt trong.

Thông tin liên hệ 

Phú Gia Auto là một trong những trung tâm chăm sóc xe ô tô hàng đầu và đáng tin cậy tại TP.HCM. Chúng tôi tự hào là điểm đến hàng đầu cho những khách hàng có nhu cầu tìm kiếm phụ kiện và đồ chơi chính hãng cho “xế cưng” của mình.

Chúng tôi không chỉ đáp ứng nhu cầu phụ kiện, mà còn cung cấp dịch vụ mua bán xe ô tô đã qua sử dụng với giá cạnh tranh và cam kết về chất lượng. Với kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực xe ô tô, đội ngũ chuyên gia của chúng tôi luôn sẵn sàng đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng. Hãy để Phú Gia Auto trở thành đối tác đáng tin cậy của bạn trong việc chăm sóc và nâng cao trải nghiệm lái xe.

Mọi chi tiết vui lòng liên hệ qua:

  • Địa chỉ: 102B Đường P, P.Tân Phong, Q.7 (Sau lưng Mercedes Phú Mỹ Hưng).
  • Hotline: 077 566 3879
  • Fanpage: Phú Gia Auto

Lời kết

Trên đây là những thông tin xoay quanh động cơ đốt trong. Nếu mọi người có nhu cầu nâng cấp – độ xe ô tô vui lòng liên hệ cho Phú Gia Auto qua hotline để được tư vấn nhé!

Theo dõi Phú Gia Auto để biết thêm các kiến thức ô tô hữu ích nhé!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *