Động cơ là tên gọi quen thuộc mà nhiều người vẫn thường nhắc đến bên cạnh động cơ điện. Động cơ đốt trong khi ra đời được ứng dụng rộng rãi trong hoạt động của ô tô, tàu hỏa, máy phát điện, máy bay,… vậy động cơ đốt trong là gì? các loại động cơ đốt trong thường phân loại ra sao?
1. Động cơ đốt trong là gì?
Động cơ đốt (internal combustion engine; viết tắt: ICE) đây là loại động cơ nhiệt vì trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, động có sẽ tạo ra nhiệt và sinh ra công cơ học. Trong động cơ đốt trong, sự giãn nở của khí ở nhiệt độ cao và áp suất cao do quá trình đốt cháy tác dụng lực trực tiếp lên một số thành phần của động cơ như piston, cánh tuabin, cánh quạt hoặc vòi phun. Lực này giúp vật thể di chuyển một quãng đường nhất định, biến năng lượng hóa học thành công hữu ích
2. Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong hoạt động bằng nguyên lý đốt cháy hỗn hợp không khí, nhiên liệu trong xilanh để sinh ra nhiệt, khi xi lanh đã đến nhiệt độ cao nhất định sẽ cho khí đốt giãn nở từ đó tạo ra áp suất tác động lên phần piston, hỗ trợ lực đẩy piston di chuyển.
Chu kỳ làm việc của động cơ đốt trong hiện nay thường hoạt động với nguyên lý chu kỳ tuần hoàn với 4 bước làm việc là: Nạp, nén, nổ và xả. Quá trình nạp và xả là quá trình dùng để thêm khí mới, còn quá trình nén và nổ sẽ sẽ sinh ra công bằng cách đốt cháy khí và nhiên liệu
3. Phân loại động cơ đốt trong theo nhiên liệu sử dụng
Động cơ đốt trong được coi là nguồn động lực cơ bản trên ô tô. Tuy nhiên, trong quá trình phát triển của ô tô, ngày nay nguồn động lực có thể gồm:
- Loại sử dụng động cơ xăng
Động cơ xăng có ưu điểm là tạo ra công suất lớn với kích thước nhỏ gọn, nên chúng được sử dụng phổ biến trên các loại xe du lịch. Tuy nhiên, khi thái và các nguồn phát thải khác từ loại ô tô này gây ô nhiễm môi trường và thường xuyên phải nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện khi có sự nâng cấp tiêu chuẩn môi trường.
- Loại sử dụng động cơ diesel
Động cơ diesel có ưu điểm là tạo ra mô men xoắn lớn và có tính kinh tế nhiên liệu tốt, nên chúng được sử dụng rộng rãi trên các loại xe tải Van xe SUV. Tuy nhiên, lượng phát thải của chúng cũng gây ô nhiễm môi trường.
4. Các dạng phân loại động cơ đốt trong khác
a. Theo phương pháp đốt cháy hòa khí và loại nhiên liệu có các kiểu
- Động cơ động cơ xăng, dầu diesel là loại động cơ HCCI (động cơ cháy đồng bộ nhờ nén)
- Động cơ dùng khí hóa lỏng như khí thiên nhiên (Compressed Natural Gas – CNG),
- Động cơ sử dụng khí hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas – LPG), khi lò ga, khí sinh vật (Biogas), cồn pha, dầu thực vật… hoặc đa nhiên liệu.
b. Theo chu trình hoạt động
- Động cơ bốn kỳ
Chu trình làm việc được hoàn thành trong 4 hành trình chuyển động qua lại của piston, tương ứng với 2 vòng quay trục khuỷu. Việc thay đổi khí được đóng kín có nghĩa là hỗn hợp khí – nhiên liệu mới và khí thải được tách hoàn toàn ra khỏi nhau. Trong thực tế hai khí này tiếp xúc với nhau trong một khoảng thời gian ngắn
- Động cơ hai kỳ
Chu trình làm việc được hoàn thành trong 2 hành trình chuyển động qua lại của piston, tương ứng với một vòng quay trục khuỷu. Trong động cơ hai kỳ chỉ diễn ra hai quá trình nén và nổ (sinh công). Việc thay đổi khí mở tức là hai hỗn hợp khí–nhiên liệu mới và khí thải bị trộn lẫn với nhau một phần.
c. Theo tốc độ của động cơ có các kiểu
- Động cơ tốc độ thấp (3,5 m/s < Vtb < 6,5 m/s),
- động cơ tốc độ trung bình (6,5 m/s <Vtb < 9 m/s),
- động cơ cao tốc (Vtb ≥ 9 m/s).
d. Theo cách bố trí xi lanh
Đây là cách phân loại động cơ đốt trong phổ biến với các dòng ô tô và phương tiện giao thông. Theo đó khởi động cơ đốt trong phổ biến nhất là động cơ V, Cụ thể như sau:
- Động cơ thẳng hàng (I1, I2, I4,…): Hay còn gọi là động cơ thẳng hàng, đây là loại động cơ có các xi lanh xếp thành 1 hàng duy nhất
- Động cơ chữ V ( V4, V6, V8) : Là động cơ có các xi lanh xếp thành 2 hàng theo chữ V
- Động cơ đối đỉnh
