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

Động cơ Diesel là gì đóng vai trò thiết yếu trong vận hành nhiều loại phương tiện và máy móc. Bài viết này, Taxi Vượng Đức 686 sẽ phân tích cấu tạo chi tiết, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và ứng dụng của động cơ diesel, giúp bạn hiểu rõ hơn về loại động cơ này.

Động cơ Diesel là gì ?

Động cơ Diesel, hay còn gọi là động cơ nén cháy, là một loại động cơ đốt trong hoạt động dựa trên nguyên lý nén khí đến nhiệt độ cao, đủ để đốt cháy nhiên liệu diesel được phun vào buồng đốt. Loại động cơ này được phát minh bởi nhà khoa học người Đức Rudolf Diesel vào năm 1892, và ngày nay đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ vận tải, công nghiệp đến nông nghiệp.

Cấu tạo động cơ diesel

Cấu tạo của động cơ diesel bao gồm các bộ phận chính sau:

• Khối động cơ: Khung chính của động cơ, chứa xi lanh, buồng đốt và đường dẫn nước làm mát. Chất liệu: gang hoặc nhôm.
• Xi lanh: Nơi chứa piston di chuyển lên xuống, có bề mặt bên trong được mài nhẵn để giảm ma sát.
• Piston: Bộ phận hình trụ di chuyển trong xi lanh, nối với thanh truyền bằng chốt piston.
• Thanh truyền: Thanh kim loại nối piston với trục khuỷu.
• Trục khuỷu: Trục kim loại quay được gắn vào các thanh truyền, chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay.
• Nắp quy lát: Phần trên của xi lanh, chứa van nạp và van xả. Chất liệu: gang hoặc nhôm.
• Hệ thống nhiên liệu: Bao gồm bơm nhiên liệu, đường ống dẫn, bộ lọc và kim phun để cung cấp nhiên liệu diesel giúp động cơ hoạt động.
• Hệ thống bôi trơn: Giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động. Bao gồm bơm nhớt, đường ống dẫn và bộ lọc nhớt.
• Hệ thống làm mát: Giúp giảm nhiệt cho động cơ. Bao gồm bơm nước, két nước, quạt gió và đường ống dẫn nước.
• Hệ thống khởi động: Bao gồm mô tơ khởi động, ắc quy và hệ thống điện có tác dụng giúp khởi động động cơ. 
• Hệ thống turbo tăng áp: Sử dụng khí thải để tăng áp suất khí nạp, giúp tăng hiệu suất động cơ.

Ngoài ra, động cơ diesel còn có các bộ phận phụ khác như:

• Hệ thống điều khiển: Điều khiển hoạt động của động cơ.
• Hệ thống xả: Dẫn khí thải ra khỏi động cơ.
• Hệ thống đánh lửa: Tạo tia lửa điện để đốt cháy nhiên liệu (chỉ có ở động cơ diesel đốt cháy bằng bugi).

Nguyên lý hoạt động 

Động cơ Diesel là trái tim mạnh mẽ ẩn sau nhiều phương tiện vận tải và máy móc công nghiệp. Hiểu rõ 4 kỳ hoạt động của nó sẽ giúp bạn khám phá sức mạnh tiềm tàng và sự vận hành hiệu quả của loại động cơ này.

• Kỳ nạp: Piston di chuyển xuống, van nạp mở, van xả đóng. Hỗn hợp khí sạch được hút vào xi lanh.
• Kỳ nén: Piston di chuyển lên, cả van nạp và van xả đều đóng. Hỗn hợp khí được nén đến áp suất cao (khoảng 500 – 700 atm) và nhiệt độ cao (khoảng 700°C).
• Kỳ cháy: Khi piston gần đến điểm chết trên, nhiên liệu Diesel được phun vào buồng đốt dưới áp suất cao. Nhiệt độ cao của khí nén khiến nhiên liệu tự bốc cháy, tạo ra áp suất lớn đẩy piston di chuyển xuống.
• Kỳ xả: Piston di chuyển lên, van nạp đóng, van xả mở. Khí thải được đẩy ra ngoài môi trường.

Các loại động cơ Diesel phổ biến

Động cơ Diesel là một động cơ ô tô được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:

Chu trình hoạt động

• Động cơ Diesel 2 kỳ: Hoàn thành chu trình trong 2 hành trình piston, đơn giản, gọn nhẹ nhưng hiệu suất thấp và tiếng ồn lớn.
• Động cơ Diesel 4 kỳ: Hoàn thành chu trình trong 4 hành trình piston, phức tạp hơn nhưng hiệu suất cao, tiếng ồn thấp và khí thải cleaner.

Phương pháp nạp

• Động cơ nạp khí tự nhiên: Sử dụng khí nạp tự nhiên, cấu tạo đơn giản nhưng hiệu suất thấp.
• Động cơ tăng áp: Sử dụng bộ tăng áp (turbocharger) để tăng lượng khí nạp, giúp tăng hiệu suất và mô-men xoắn.

Hệ thống phun nhiên liệu

• Động cơ phun trực tiếp: Phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt, hiệu suất cao nhưng tiếng ồn lớn và khí thải NOx cao.
• Động cơ phun gián tiếp: Phun nhiên liệu vào buồng phụ trước khi vào buồng đốt, giúp giảm tiếng ồn và khí thải NOx, nhưng hiệu suất thấp hơn.

Ứng dụng

• Động cơ Diesel tốc độ cao: Dùng cho xe tải hạng nhẹ, xe du lịch, máy phát điện.
• Động cơ Diesel tốc độ thấp: Dùng cho tàu thuyền, máy móc công nghiệp, máy phát điện lớn.

Xem thêm: Động cơ xăng là gì? Cấu tạo, phân loại của động cơ xăng

Ưu và nhược điểm của động cơ Diesel

Động cơ Diesel từ lâu đã được sử dụng cho các phương tiện vận tải và máy móc công nghiệp bởi hiệu quả và độ bền cao. Tuy nhiên, so với động cơ xăng, động cơ Diesel cũng có những ưu và nhược điểm riêng biệt cần cân nhắc trước khi lựa chọn.

Ưu điểm

• Hiệu suất cao: Động cơ Diesel có hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu sang công suất cao hơn so với động cơ xăng, dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu đáng kể, thường từ 20% đến 30%.
• Mô-men xoắn cao: Động cơ Diesel tạo ra mô-men xoắn cao hơn ở vòng tua thấp, giúp xe tải và máy móc có khả năng kéo tải tốt hơn.
• Độ bền cao: Động cơ Diesel được chế tạo từ vật liệu chịu tải cao, do đó có tuổi thọ cao hơn so với động cơ xăng.
• An toàn hơn: Dầu Diesel khó bắt lửa hơn xăng, do đó giảm nguy cơ hỏa hoạn trong trường hợp va chạm.

Nhược điểm

• Giá thành cao: Chi phí sản xuất động cơ Diesel cao hơn so với động cơ xăng, dẫn đến giá thành xe và máy móc sử dụng động cơ Diesel cũng cao hơn.
• Khí thải độc hại: Động cơ Diesel thải ra nhiều khí NOx và bụi mịn hơn so với động cơ xăng, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.
• Độ ồn cao: Động cơ Diesel thường ồn hơn so với động cơ xăng, đặc biệt là khi khởi động và hoạt động ở tốc độ thấp.
• Rung lắc: Động cơ Diesel thường rung lắc nhiều hơn so với động cơ xăng, do đó cần có hệ thống giảm rung tốt hơn.

Ứng dụng

Nhờ hiệu suất cao, độ bền bỉ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu, động cơ diesel được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

Giao thông vận tải

• Xe tải: Động cơ diesel là lựa chọn phổ biến cho xe tải hạng nặng do khả năng vận chuyển tải trọng lớn và tiết kiệm nhiên liệu.
• Xe buýt: Xe buýt sử dụng động cơ diesel có khả năng vận chuyển số lượng lớn hành khách với chi phí thấp.
• Tàu thuyền: Động cơ diesel được sử dụng cho hầu hết các tàu thuyền trên thế giới, từ tàu đánh bắt cá đến tàu du lịch.

Máy móc công nghiệp

• Máy phát điện: Động cơ diesel được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các máy phát điện, đảm bảo nguồn điện dự phòng cho các khu vực dân cư, bệnh viện, nhà máy và các cơ sở quan trọng khác.
• Máy xây dựng: Các loại máy móc xây dựng như máy xúc, máy ủi, máy đào sử dụng động cơ diesel để cung cấp năng lượng mạnh mẽ và hoạt động hiệu quả.
• Nông nghiệp: Động cơ diesel được sử dụng cho các máy kéo, máy gặt và các thiết bị nông nghiệp khác, giúp tăng hiệu quả sản xuất và giảm chi phí vận hành.

Lưu ý

Để đảm bảo an toàn, hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của động cơ, người sử dụng cần lưu ý những điểm sau:

Nhiên liệu: Sử dụng nhiên liệu diesel chất lượng cao, phù hợp khuyến cáo của nhà sản xuất. Tránh nhiên liệu bẩn, kém chất lượng. Chú ý độ nhớt phù hợp với điều kiện khí hậu và tải trọng hoạt động.

Bảo dưỡng: Thực hiện bảo dưỡng định kỳ theo khuyến cáo nhà sản xuất, bao gồm thay nhớt, lọc dầu, kiểm tra các bộ phận quan trọng. Sử dụng phụ tùng chính hãng.

Vận hành: Khởi động động cơ đúng cách, cho nổ garanti vài phút trước khi vận hành. Tránh tải trọng quá mức, không chở quá tải hoặc vận hành tốc độ cao trong thời gian dài. Tắt động cơ khi không sử dụng.

An toàn: Tránh để nhiên liệu diesel tiếp xúc trực tiếp với da và mắt. Cẩn thận khi vận hành động cơ trong môi trường nguy hiểm. Trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ cá nhân khi thao tác với động cơ.

Khí thải: Sử dụng nhiên liệu diesel sinh học, lắp đặt bộ lọc khí thải để giảm thiểu khí NOx và bụi mịn, bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Kết luận

Tới đây, bạn đã biết động cơ diesel là gì. Nó là một phát minh mang tính cách mạng, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế và xã hội trên toàn thế giới. Hy vọng qua bài viết này của xe kết hợp Tuyên Quang Hà Nội của Taxi Vượng Đức 686 giúp bạn hiểu hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và ứng dụng của động cơ này giúp bạn sử dụng và bảo dưỡng động cơ hiệu quả, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.