Động cơ Diesel: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm

Động cơ diesel vẫn đang được sử dụng phổ biến không chỉ ở tô tô mà còn ở những dòng máy công trình. Với ứng dụng rộng rãi trong đời sống, động cơ diesel trở thành một phần không thể thiếu trong lĩnh vực công nghiệp & vận tải.

Xem thêm:

• Động cơ ô tô là gì? Nguyên lý làm việc các loại động cơ ô tô

Động cơ Diesel là gì? Cấu tạo động cơ Diesel

Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học. Điều này trái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu hoặc không khí.

Động cơ Diesel lần đầu được thử nghiệm vào năm 1897. Từ đó đã mở ra cuộc cách mạng lớn trong khoa học kỹ thuật cho đến nay.

Cấu tạo hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel gồm 4 bộ phận chính:

Cấu tạo Đặc điểm Bình chứa nhiên liệu

• Dùng để chứa nhiên liệu & hỗ trợ nhiên liệu cho động cơ

Lọc nhiên liệu

• Nhiên liệu sẽ di chuyển từ bình nhiên liệu => lọc thô => lọc tinh => bơm phun nhiên liệu.
• Chức năng của bộ phận lọc nhiên liệu là làm sạch, tách nước có trong nhiên liệu. Nâng cao công suất hoạt động của động cơ

Vòi phun

• Dòng nhiên liệu được nén ở áp suất cao từ bơm phun nhiên liệu thành dạng sương bằng cách phun vào buồng đốt.
• Nhiên liệu được phun vào ở áp suất & vận tốc cao, tạo màn sương trộn & cải thiện giai đoạn bắt lửa.

Bơm phun nhiên liệu

• Bơm phun nhiên liệu sẽ đẩy nhiên liệu tới từng vòi phun, có công năng kiểm soát lượng phun & thời điểm phun nhiên liệu

Nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel

Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel gồm 4 chu trình Nạp – Nén – Sinh Công – Xả.

Nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel

Kỳ nạp: Hút không khí vào xylanh

Pit-tông sẽ chuyển động từ Điểm chết trên (DCT) xuống Điểm chết dưới (DCD), tương ứng với trục khuỷu quay một góc từ 0-180 độ.

Thể tích trong xylanh tăng lên, áp suất giảm từ từ cho đến khi nhỏ hơn áp suất khí quyển.

Xupap nạp dưới tác động của cơ cấu phân phối khí sẽ mở ra (trong khi đó, xupap xả vẫn đóng).

Do áp suất bên trong xilanh động cơ nhỏ hơn áp suất bên ngoài nên không khí vẫn được nạp vào xylanh.

Kỳ nén: Nén không khí đạt áp suất & nhiệt độ cao

Pit-tong chuyển từ ĐCD đến ĐCT, tương ứng với trục khuỷu quay 1 góc 180 – 360 độ.

Xupap nạp & Xupap xả đã được đóng lại, không khí trong xilanh cũng nén. Thể tích trong xilanh giảm & áp suất bắt đầu tăng dần lên.

Khi pit-tong cách DCT tương ứng góc quay trục khuỷu khoảng 15-30 độ thì vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào dưới dạng sương mù, trộn đều với không khí nén, tạo thành hỗn hợp đốt & tự bốc cháy dưới áp suất & nhiệt độ cao.

Kỳ sinh công: Sinh năng lượng

Nhiên liệu phun vào buồng đốt, trộn với không khí được nén ở áp suất & nhiệt độ cao tự bốc cháy. Hỗn hợp cháy giãn nở sinh công cho động cơ.

Kỳ xả: Xả khí thải ra ngoài

Pit-tong chuyển động từ DCD đến DCT, tương ứng với trục khuỷu quay 540 – 720 độ. Ở quá trình này, xupap nạp vẫn đóng nhưng xupap xả mở ra, Pit-tong đẩy khí đã làm việc ra ngoài.

Đánh giá ưu – nhược điểm của động cơ Diesel

Nhắc đến động cơ Diesel, động cơ này sở hữu nhiều ưu điểm nhất. Dưới đây là bảng cập nhật những ưu – nhược điểm của động cơ Diesel:

Ưu điểm Nhược điểm

• Đạt hiệu suất cao nhất trong tất cả các loại động cơ đốt trong
• Có thể đốt cháy số lượng lớn loại nhiên liệu khách nhau
• Chi phí nhiên liệu khá thấp
• Đặc tính bôi trơn tốt
• Mật độ năng lượng cao
• Nguy cơ bắt lửa thấp
• Có thể dùng turbo tăng áp để nâng cao công suất
• Lực kéo cao

• Động cơ Diesel có khối lượng nặng
• Giá thành chế tạo động cơ Diesel đắt hơn nên chi phí sửa chữa cũng cao
• Tốc độ chạy của động cơ Diesel thấp hơn so với động cơ xăng
• Tiếng ồn động cơ lớn
• Khí thải nhiều hơn

Ứng dụng động cơ Diesel trong đời sống

Với những ưu điểm kể trên, động cơ Diesel ngày càng ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Điển hình là trên các lĩnh vực:

• Xe khách