Động cơ diesel đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại máy công trình, máy phát điện, ô tô, xe máy, xe nâng hàng,… Vậy cụ thể chúng có cấu tạo, nguyên lý hoạt động như thế nào? Đâu là ưu điểm của diesel và nên chọn nhiên liệu diesel hay xăng? Dưới đây là giải đáp chi tiết.
1. Động cơ diesel là gì?
Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ CI (động cơ nén cháy). Chúng được được đặt theo tên của Rudolf Diesel – nhà khoa học đã phát hiện và nghiên cứu loại nhiên liệu động cơ này. Có thể hiểu đơn giản thì động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong. Trong đó, quá trình đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học. Đây là điều hoàn toàn 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 – không khí.
Động cơ diesel lần đầu được thử nghiệm vào 17/02/1897 đã mở ra cuộc cách mạng lớn trong khoa học kỹ thuật. Sau lần đầu tiên thử nghiệm thành công với nhiên liệu này thì động cơ sử dụng dầu diesel đã trải qua quá trình nghiên cứu dài và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống.
2. Cấu tạo của động cơ diesel
Về cơ cấu cơ bản của động cơ diesel sẽ bao gồm những bộ phận dưới đây:
2.1. Pít tông
Đây là bộ phận khá quan trọng của động cơ diesel. Piston được chế tạo chắc chắn do áp suất nén, nhiệt độ đốt cháy và do áp suất đốt cháy cao hơn của động cơ xăng. Thông thường, vành chắn nhiệt được đặt ở trên rãnh xéc-măng số 1 hoặc phần đầu pít tông đến rãnh xéc-măng số 1 được làm bằng FRM là một hợp kim đặc biệt được làm từ nhôm và các sợi gốm. Bên cạnh đó, có một số loại pít tông lại có rãnh làm mát bên trong đầu pít tông để làm mát rãnh xéc-măng số 1. Lúc này, dầu được phun vào từ vòi phun dầu, qua rãnh làm mát này và làm mát pít tông.
2.2. Xéc măng
Có một số loại phổ biến như: xéc măng
Có các loại xéc-măng sau: Xéc măng có vát mặt trên, xéc măng côn, xéc măng côn-cắt phía dưới, xéc măng dầu, xéc măng có lò-xo, xéc măng loại 3 vòng,… Bộ phận này cũng đóng vai trò khá quan trọng trong chu trình hoạt động của động cơ diesel.
2.3. Buồng đốt
Đối với động cơ diesel thì nhiên liệu sẽ được phun vào dưới dạng sương từ vòi phun và trộn với không khí được đánh lửa và đốt cháy. Chính vì vậy, để giai đoạn đốt diễn ra tốt nhất thì nhiên liệu đưa vào và không khí cần phải trộn đều trong buồng đốt.
Có một số loại buồng đốt phổ biến trong cấu tạo động cơ diesel như: buồng đốt kiểu phun nhiên liệu trực tiếp, buồng đốt kiểu xoáy lốc (gồm xoáy hình cầu và buồng đốt chính).
2.4. Áo xi-lanh
Bên cạnh pít tông, xéc măng hay buồng đốt thì áo xi lanh cũng là một trong những bộ phận đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với động cơ đốt trong nói chung mà điển hình là chạy dầu diesel.
Hiện xi lanh của động cơ diezen được chia làm 2 loại cơ bản như sau:
- Loại có áo xi lanh: Được cấu tạo với đỉnh áo nhô ra trên đỉnh mặt thân máy giúp ngăn rò rỉ khí. Chúng bao gồm 2 loại là loại áo xi lanh ướt và khô.
- Loại không áo xi lanh: Loại này sử dụng gang hợp kim đặc biệt chống mòn tốt hơn. Động cơ được làm gọn nhẹ hơn nhờ thu hẹp khoảng cách giữa các lỗ xi-lanh.
Hiện nay, hầu hết động cơ diesel có phần thân máy được làm bằng gang và số khác sử dụng nhôm có gắn áo xi lanh.
2.5. Gioăng nắp quy lát
Đây là bộ phận được đặt ở giữa thân máy và nắp quy lát. Tấm gioăng này có tác dụng ngăn khí cháy, nước làm mát, dầu không rò rỉ giữa thân máy và nắp quy lát. Chính vì vậy, nó phải chịu được áp suất, chịu nhiệt và có độ đàn hồi thích hợp.
Thông thường, gioăng nắp quy lát loại thép cán mỏng được dùng để tăng tuổi thọ của gioăng nắp quy lát do đó ngăn được sự rò rỉ khí cháy. Khi lựa chọn gioăng nắp quy lát cần chú ý xác định theo độ nhô của pít tông là tốt nhất.
2.6. Cơ cấu phối khí
Động cơ đốt trong nói chung và diesel nói riêng sử dụng cơ cấu phối khí 4 xupap. Về cơ bản thì hệ thống phối khí này tương tự như động cơ xăng. Tuy nhiên, với động cơ diesel thì khi trục cam đẩy cò mổ lên thì cầu xupáp trượt dọc theo chốt dẫn hướng và đẩy cho hai xupáp đồng thời mở ra. Lúc này, một trục cam duy nhất có thể vận hành 4 xupap cho một xi lanh.
Điều này có tác dụng tăng hiệu quả xả và nạp mà còn có thể đặt vòi phun tại trung tâm buồng đốt. Chu kỳ thay thế đai cam của động cơ diezen tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác trong động cơ.
3. Đặc điểm và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel
3.1 Đặc điểm
Nhìn chung, một số đặc điểm, đặc tính cơ bản của động cơ diesel phải kể đến như:
- Cháy bằng nén: Nhờ nén đoạn nhiệt (adiabatic compression), nhiên liệu cháy mà động cơ diezen không cần bugi.
- Hỗn hợp nhiên liệu – không khí hình thành bên trong buồng đốt chứ không phải trên đường ống nạp như đối với động cơ xăng.
- Momen xoắn sinh ra phụ thuộc vào khối lượng nhiên liệu phun.
- Hỗn hợp không đồng đều, phân lớp.
- Động cơ diesel có tỷ lệ hòa khí khá cao, nghèo
- Cháy khuếch tán: Hệ thống diesel có hiện tượng oxy khuếch tán vào ngọn lửa.
- Nhiên liệu diesel có chỉ số cetane cao.
3.2 Chu trình của động cơ diesel
Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel theo chu trình bao gồm:
- Kỳ nạp
- Kỳ nén
- Kỳ cháy và giãn nở
- Kỳ thải
4. Các loại động cơ diezen
Có nhiều cách phân loại động cơ chạy dầu diesel, trong đó những cách phổ biến phải kể đến bao gồm:
Phân loại theo theo xy lanh:
- Theo số lượng xi lanh: Động cơ 1 xilanh, động cơ nhiều xilanh.
- Theo cách đặt xilanh: Động cơ đặt thẳng đứng, thẳng hàng, nằm ngang, động cơ chữ V,….
Phân loại theo cấu tạo buồng đốt, nguyên tắc hòa khí:
- Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt thống nhất: Đây là loại thể tích buồng đốt là 1 khối thống nhất. Theo đó, cả quá trình hình thành hòa khí, quá trình cháy đều diễn ra tại đây.
- Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt dự bị: Động cơ này thể tích buồng đốt sẽ ngăn làm 2 phần buồng đốt chính và buồng đốt dự bị. Thông thường với dung tích buồng đốt dự bị chiếm 30~40% thể tích buồng đốt, một vài động cơ chỉ chiếm 10~15%. Đồng thời, giữa 2 buồng có vài lỗ nhỏ nối thông. Trong động cơ buồng đốt dự bị lại được chia thành: Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt dự bị rối và động cơ chạy dầu dùng buồng đốt dự bị xoáy lốc.
Phân loại theo chu trình hoạt động:
- Động cơ diesel 2 kỳ: Đây là loại động cơ có chu trình hoạt động được thực hiện trong 2 hành trình piston hay 1 vòng quay trục khuỷu.
- Động cơ dầu diesel 4 kỳ: Loại động cơ này có chu trình hoạt động được thực hiện trong 4 chu trình piston hoặc 2 vòng quay trục khuỷu.
Phân loại theo phương pháp nạp:
- Động cơ không tăng áp:
- Động cơ tăng áp
5. Các ưu điểm của diesel và hiệu suất
5.1 Ưu điểm của động cơ diesel
Diesel có nhiều ưu điểm gì so với các loại động cơ khác, điển hình phải kể đến như:
- Động cơ diesel có hiệu suất cao nhất trong tất cả các động cơ đốt trong và một số loại động cơ khác.
- Động cơ diesel có thể đốt cháy một số lượng rất lớn loại nhiên liệu khác nhau.
- Dầu diesel tương đối rẻ nên chi phí nhiên liệu của động cơ diezen khá thấp.
- Động cơ này có đặc tính bôi trơn tốt.
- Mật độ năng lượng cao.
- Động cơ diezen không tạo thành hơi dễ cháy nên nguy cơ bắt lửa thấp.
- Loại động cơ này không có bướm ga nên không có tổn thất đường nạp.
- Lượng khí thải ô nhiễm được giảm thiểu đáng kể.
- Động cơ trên không có hệ thống đánh lửa nên tin cậy hơn trong điều kiện ẩm ướt, giảm nhiễu điện từ (electromagnetic interference).
- Có thể dùng turbo tăng áp công suất lớn.
- 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.
- Được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.
5.2 Hiệu suất của động cơ nhiên liệu diesel
Với tỷ số nén tương đối cao nên đây là động cơ có hiệu suất làm việc cao. Đồng thời, cấu tạo không chứa van tiết lưu có nghĩa là tổn thất trao đổi điện tích khá thấp nên mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể thấp.
- Hiệu suất lý thuyết:75%
- Hiệu suất thực tế: Sẽ thấp hơn, chỉ nằm trong khoảng 43,2% đến 50,4%.
- Tuy nhiên, hiệu suất trung bình trong một chu kỳ dẫn động thấp hơn hiệu suất cao nhất.
Đặc tính động cơ Diesel:
- Mô-men xoắn và công suất
- Khối lượng
- Phát thải
- Tiếng ồn
- Khởi động trong thời tiết lạnh
- Tăng áp thường (Supercharging) và tăng áp bằng tuabin (turbocharging).
6. Ứng dụng của động cơ nhiên liệu diesel
Động cơ sử dụng nhiên liệu diesel hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Một số lĩnh vực ứng dụng chủ yếu phải kể đến bao gồm:
- Xe khách
- Xe thương mại và xe tải
- Đầu máy xe lửa
- Máy phát điện
- Ô tô
- Xe công trình: xe nâng, xe xúc lật,…
- Máy nén
- Máy bơm
- …
Nhìn chung ứng dụng của loại động cơ này khá phổ biến. Đặc biệt, với các loại xe nâng dầu diesel hiện đang được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, giúp nâng hạ và di chuyển hàng hóa tại các khu vực ngoài trời, có địa hình gồ ghề hay thời tiết khắc nghiệt. Loại động cơ này với ưu thế mạnh mẽ, bền bỉ, hiệu suất làm việc cao, chỉ cần tiếp nhiên liệu là có thể hoạt động nhiều ca liên tục,… nên khá được ưa chuộng.
7. Lưu ý khi sử dụng động cơ diesel
Để sử dụng động cơ diesel hiệu quả tốt nhất cũng như đảm bảo độ bền cao thì cần chú ý tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của chúng và có các sử dụng đúng. Dưới đây là một số lưu ý khi sử dụng động cơ diesel mà người dùng nên biết:
- Khi vận hành động cơ diesel: Phải đứng cách xa bánh đà và tuyệt đối không chạm tay vào bình.
- Cần lắp đặt máy động cơ ở vị trí khô ráo, tránh ẩm ướt có thể khiến chúng nhanh bị hỏng và giảm tuổi thọ.
- Trước khi vận hành cần đảm bảo nguồn nhiên liệu dầu diesel, nguồn nước mồi đã được nạp vào đầy đủ.
- Trong suốt quá trình động cơ vận hành, hãy quan sát, chú ý phát hiện sớm các vấn đề phát sinh để xử lý kịp thời và khắc phục sự cố một cách tốt nhất.
- Sử dụng nhiên liệu đảm bảo tiêu chuẩn sạch, không chứa tạp chất, hỗn hợp,… đảm bảo đúng theo quy định của nhà sản xuất.
- Lưu ý hãy đổ nhiên liệu vào bình 30 phút trước khi khởi động, bình chứa nhiên liệu cũng cần phải đảm bảo sạch sẽ, có nắp che chắn cẩn thận.
- Người dùng cần thường xuyên kiểm tra lượng dầu diesel còn lại bên trong máy và tiếp thêm nhiên liệu vào thời điểm cần thiết. Lưu ý hãy đợi thiết bị nguội mới nạp nhiên liệu để tránh gây cháy nổ.
- Đối với dầu được sử dụng để bôi trơn nên được dùng với một lượng vừa đủ, không quá nhiều, dùng đúng loại.Đồng thời, chú ý phần nước để làm mát phải đảm bảo sạch.
- Lưu ý vệ sinh máy định kỳ, vệ sinh mọi chi tiết của động cơ. Đồng thời, hãy kiểm tra và bảo dưỡng bảo trì máy định kỳ để máy luôn hoạt động hiệu quả hơn, an toàn hơn. Quá trình bảo dưỡng được nhà sản xuất khuyến cáo thông thường trong thời gian từ 3 tháng/1 lần hoặc 6 tháng/lần, 12 tháng/lần.
- Trường hợp không dùng máy thường xuyên, sau một thời gian nên tiến hành cho máy khởi động chạy không tải.
Bên cạnh đó, khi chọn mua động cơ nên chọn loại model có mức công suất lớn hơn từ 10 – 25 % mức công suất cần dùng để hạn chế tình trạng quá tải, non tải, gây hao tốn nhiên liệu mà hiệu quả dùng lại kém. Đây cũng là vấn đề mà người sử dụng và chọn mua động cơ diesel nên lưu ý.
8. Câu hỏi liên quan
8.1 Động cơ diesel và động cơ xăng khác nhau như thế nào?
Có thể nói, động cơ diesel và động cơ xăng có nhiều điểm khác biệt, cụ thể trong bảng phía dưới đây:
Tiêu chí
Động cơ Diesel
Động cơ xăng
Nhiên liệu
Dầu diesel
Xăng
Tính chất nhiên liệu
Đặc hơn
Loãng hơn
Yếu tố thời tiết
Bị ảnh hưởng bởi thời tiết lạnh
Không bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết
Quá trình đốt cháy nhiên liệu
- Động cơ diesel không có bugi đánh lửa mà diesel sử dụng lực nén để tạo ra nhiệt.
- Sau đó quá trình đánh lửa tự phát được tạo ra bên trong nhiên liệu.
- Động cơ xăng bơm nhiên liệu vào buồng đốt rồi trộn với không khí.
- Sau đó, một bugi đánh lửa, đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí tạo ra một vụ nổ nhỏ trong xi lanh.
- Lúc này, piston buộc phải đi xuống làm quay trục khuỷu.
- Điều này được lặp lại nhiều lần và cho phép động cơ thực hiện nhiệm vụ giúp xe chuyển động.
Điều kiện đốt cháy
Dầu diesel cần nhiệt và áp suất.
Xăng cần nhiệt để đốt cháy
Số kỳ
Động cơ diesel là động cơ 2 kỳ hoặc 4 kỳ
Không
Tốc độ
Lớn hơn
Nhỏ hơn
8.2 Nên chọn động cơ diesel hay động cơ xăng?
Đây là câu hỏi đang được nhiều người quan tâm. Về cơ bản, mỗi loại động cơ sẽ có những đặc điểm riêng với ưu điểm và hạn chế nhất định. Nhìn chung, về mặt sản xuất năng lượng, nhiên liệu diesel thực sự là một loại nhiên liệu vượt trội hơn nhiều so với xăng.
Tuy nhiên, xăng lại có xu hướng hoạt động tốt hơn khi sử dụng lâu dài. Chính vì vậy, đối với các loại ô tô, xe máy,… thì động cơ xăng hiện được sử dụng nhiều hơn cả,
Về chi phí thì Diesel cũng tiết kiệm nhiên liệu vượt trội khi bạn so sánh với xăng. Một số nghiên cứu đã chỉ ra trong cùng 1 điều kiện, khả năng tiết kiệm nhiên liệu hơn 25% đến 30% khi bạn đang chạy động cơ diesel so với khi bạn chạy trên động cơ chạy bằng xăng.
Mỗi loại động cơ sẽ có những ưu thế và thích hợp với loại xe, loại máy cụ thể. Một số dòng xe hiện nay sử dụng động cơ chủ yếu là xăng nhưng số khác lại lựa chọn dầu diesel. Nhìn chung đây đều là những động cơ đốt trong có hiệu suất hoạt động cao, bền bỉ, mạnh mẽ và tính ứng dụng rộng rãi. Việc chọn lựa động cơ diesel hay xăng còn tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của người dùng.
8.3 Động cơ diesel – ứng dụng phổ biến trong xe nâng hàng
Hiện nay, các loại xe nâng hàng chạy dầu diesel đang rất phổ biến. Đây cũng chính là một trong những ứng dụng nổi bật của động cơ này. Tại Việt Nam, xe nâng dầu HangCha – thương hiệu xe nâng số 1 Trung Quốc được nhiều người lựa chọn bởi:
- Sử dụng động cơ diesel với hiệu suất hoạt động cao, bền bỉ, mạnh mẽ.
- Có thể hoạt động liên tục trong nhiều ca.
- Dễ dàng vận chuyển, nâng hạ hàng hóa ở nhiều khu vực, bao gồm cả hoạt động ngoài trời với địa hình gồ ghề, dốc, thời tiết khắc nghiệt,…
- Xe nâng dầu HangCha có nhiều loại với các phân khúc tải trọng từ nhỏ tới lớn.
- Có nhiều cải tiến giúp giảm tiếng ồn và hạn chế tối đa khí thải ra môi trường.
- Độ bền cao.
- Giá luôn rẻ nhất.
Khi mua xe nâng dầu HangCha, khách hàng sẽ được tư vấn chi tiết, tận tình, hưởng mức giá ưu đãi rẻ nhất hiện nay. Đặc biệt, chính sách vận chuyển nhanh chóng và bảo hành hậu mãi. Công ty Cổ Phần xe nâng Thiên Sơn – tổng đại lý phân phối xe nâng HangCha tại Việt Nam đang là địa chỉ được nhiều người lựa chọn.
Phía trên là những thông tin cơ bản về động cơ diesel. Nếu khách hàng có nhu cầu mua xe nâng dầu sử dụng động cơ diesel thì vui lòng liên hệ trực tiếp theo hotline 0869 285 225 để được tư vấn chi tiết.
Xem thêm:
- Các loại động cơ xe điện phổ biến hiện nay
- Hộp số là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số