BẠN CÓ BIẾT? NHỮNG ĐIỀU THÚ VỊ VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL MÀ BẠN CHƯA TỪNG NGHE

Động cơ diesel – trái tim của biết bao máy móc. Nhưng bạn đã thực sự hiểu rõ về loại động cơ này chưa? Chúng ta sẽ cùng khám phá công dụng, nguyên lý hoạt động và những ưu điểm nổi bật của động cơ diesel ngay trong bài viết này.

I. Giới thiệu về động cơ diesel

Động cơ diesel là một loại động cơ đốt trong sử dụng nguyên liệu dầu diesel để thực hiện sự cháy. Chúng hoạt động theo 2 kỳ hoặc 4 kỳ. Loại động cơ này tạo ra năng lượng bằng cách đốt cháy dầu trong xi lanh nhờ tác động nhiệt độ và áp suất cao của không khí nén.

So với động cơ đốt ngoài, động cơ diesel (động cơ đốt trong) tỏ ra hiệu quả hơn hẳn về mặt năng lượng. Điều này là do quá trình đốt cháy diễn ra trực tiếp bên trong xi-lanh. Không giống như động cơ đốt ngoài cần một nguồn nhiệt bên ngoài để truyền vào, động cơ diesel tự sinh nhiệt khi không khí được nén đến một nhiệt độ đủ cao để làm bốc cháy nhiên liệu. Việc tập trung quá trình đốt cháy ngay tại buồng đốt giúp giảm thiểu đáng kể thất thoát nhiệt, từ đó nâng cao hiệu suất chuyển hóa năng lượng thành công cơ học.

II. Cấu tạo của động cơ Diesel

Cấu tạo cơ bản của động cơ diesel tương đồng với động cơ xăng, bao gồm các thành phần chính như khối động cơ, piston, thanh kết nối, trục khuỷu và đầu xi-lanh. Tuy nhiên, do đặc thù quá trình làm việc với áp suất nén cực cao, các bộ phận của động cơ diesel được thiết kế với cấu trúc chắc chắn hơn nhiều.

Khối động cơ diesel thường dày dặn và có hệ thống giằng vững chắc để chịu đựng áp lực lớn trong quá trình đốt cháy. Các piston, thanh kết nối và trục khuỷu cũng được chế tạo từ vật liệu chịu lực cao cấp và gia cố thêm để đảm bảo độ bền. Đầu xi-lanh của động cơ diesel có cấu tạo phức tạp hơn, tích hợp hệ thống phun nhiên liệu và buồng đốt đặc biệt để tối ưu hóa quá trình cháy.

Thiết kế khối động cơ diesel nặng và chắc chắn không chỉ tăng cường độ bền mà còn góp phần giảm thiểu tiếng ồn và rung động, nâng cao trải nghiệm vận hành.

• Piston

Piston là một thành phần quan trọng trong động cơ, đóng vai trò như một “trái tim” di động. Cùng với xi-lanh và nắp xi-lanh, piston tạo thành buồng đốt kín, nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu để sinh công. Đồng thời, piston chịu trách nhiệm nén hỗn hợp khí (ở động cơ xăng) hoặc không khí (ở động cơ diesel) và truyền lực xuống thanh truyền để quay trục khuỷu.

Để đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt bên trong động cơ, piston thường được chế tạo từ các hợp kim nhôm nhẹ nhưng cứng cáp hoặc gang, thép có khả năng chịu được áp suất lên tới hơn 120 kg/cm² và nhiệt độ cao tới 800 K.

• Xi lanh

Xi-lanh là bộ phận chịu tác động trực tiếp từ nhiệt lượng lớn sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Khoảng 30-35% nhiệt lượng này được truyền qua thành xi-lanh, gây ra nhiệt độ cao bên trong động cơ. Để ngăn ngừa quá nhiệt, gây hư hỏng các bộ phận và giảm hiệu suất, hệ thống làm mát bằng nước được thiết kế để hấp thụ nhiệt lượng dư thừa từ xi-lanh và các bộ phận khác của động cơ, duy trì nhiệt độ làm việc ổn định.

• Thanh truyền

Thanh truyền là một bộ phận quan trọng trong động cơ diesel, đóng vai trò cầu nối giữa piston và trục khuỷu. Nó biến chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston thành chuyển động quay đều của trục khuỷu, từ đó tạo ra công suất. Thanh truyền thường được chế tạo từ thép hợp kim cao cấp hoặc thép cacbon, đảm bảo độ bền và khả năng chịu tải cao trong điều kiện làm việc khắc nghiệt của động cơ.

• Trục khuỷa

Trục khuỷu là bộ phận trung tâm của động cơ, đóng vai trò biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Lực sinh ra từ quá trình cháy trong xi-lanh được truyền qua thanh truyền và tác động lên trục khuỷu, tạo ra mô-men xoắn để quay các bộ phận khác của động cơ. Do phải chịu tải trọng lớn và điều kiện làm việc khắc nghiệt, trục khuỷu thường được chế tạo từ thép hợp kim cao cấp hoặc gang, đảm bảo độ bền và độ cứng cao, đồng thời giảm thiểu ma sát và mài mòn.

• Xupap

Xupap là bộ phận điều khiển dòng chảy của hỗn hợp khí vào và ra khỏi buồng đốt. Nó đóng vai trò như những van một chiều, mở ra để cho phép hỗn hợp khí nạp vào và đóng lại để giữ áp suất trong quá trình nén. Để hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao bên trong động cơ diesel, xupap được chế tạo từ thép hợp kim chịu nhiệt cao cấp. Thêm vào đó, một số loại xupap còn được phủ lớp coban để tăng cường khả năng chịu mài mòn và ăn mòn, đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất làm việc.

• Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu là một hệ thống phức tạp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu sạch và đúng liều lượng cho động cơ diesel. Hệ thống này bao gồm các thành phần chính sau:

1. 1. Bình nhiên liệu: Chứa nhiên liệu và tạo áp suất nhất định để đảm bảo quá trình cung cấp nhiên liệu diễn ra liên tục.
   2. Bộ lọc nhiên liệu: Loại bỏ các tạp chất và nước có trong nhiên liệu, bảo vệ hệ thống phun nhiên liệu và tăng tuổi thọ động cơ.
   3. Bơm nhiên liệu: Tạo áp suất cao để đưa nhiên liệu đến các vòi phun.
   4. Vòi phun: Phun nhiên liệu dưới dạng sương mù vào buồng đốt, đảm bảo quá trình đốt cháy diễn ra hoàn toàn và hiệu quả, giảm thiểu khí thải độc hại.

III. Nguyên lí hoạt động của động cơ Diesel

– Nguyên lí hoạt động của động cơ bốn kỳ:

Giống như động cơ xăng, động cơ diesel hoạt động theo chu trình bốn kỳ lặp lại. Trong mỗi chu trình, piston di chuyển lên xuống hai lần, thực hiện các quá trình sau:

1. Kỳ nạp: Piston di chuyển xuống, tạo ra chân không trong xi-lanh. Van nạp mở ra, cho phép không khí sạch tràn vào.
2. Kỳ nén: Van nạp đóng lại, piston di chuyển lên nén không khí mạnh mẽ. Áp suất và nhiệt độ tăng cao đến mức hỗn hợp nhiên liệu được phun vào tự bốc cháy.
3. Kỳ giãn nở: Hỗn hợp nhiên liệu cháy tạo ra áp suất lớn, đẩy piston xuống. Năng lượng này được truyền đến trục khuỷu, qua đó truyền động cho các bộ phận khác của máy.
4. Kỳ xả: Van xả mở ra, piston di chuyển lên đẩy khí thải ra ngoài. Sau đó, chu trình lại bắt đầu.

– Nguyên lí hoạt động của động cơ hai kỳ:

Động cơ diesel hai kỳ hoạt động theo một chu trình hoàn chỉnh chỉ trong một lần di chuyển lên xuống của piston. Khác với động cơ bốn kỳ, động cơ hai kỳ kết hợp nhiều quá trình vào một lần hành trình của piston. Chu trình hoạt động của động cơ diesel hai kỳ bao gồm:

5. Kỳ xả và nạp: Khi piston di chuyển lên, nó đẩy khí thải ra ngoài qua các cửa xả ở thành xi-lanh. Đồng thời, không khí tươi được thổi vào xi-lanh qua các cửa nạp.
6. Kỳ nén: Các cửa nạp và cửa xả đóng lại. Piston di chuyển xuống, nén không khí lại. Khi đạt đến điểm chết dưới, nhiên liệu được phun vào không khí nóng và tự bốc cháy.
7. Kỳ sinh công: Hỗn hợp nhiên liệu cháy tạo ra áp suất lớn, đẩy piston lên. Năng lượng này được truyền đến trục khuỷu, qua đó truyền động cho các bộ phận khác của máy.

– Kết luận: Động cơ hai kỳ thường có cấu tạo nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ hơn so với động cơ bốn kỳ cùng công suất. Nhờ chu trình làm việc diễn ra nhanh hơn, động cơ hai kỳ có khả năng sản sinh công suất lớn hơn trong cùng một thời gian. Tuy nhiên, ưu điểm này đi kèm với một số nhược điểm. Do quá trình cháy diễn ra liên tục và mãnh liệt, động cơ hai kỳ thường sinh ra nhiệt lượng lớn, đòi hỏi hệ thống làm mát hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, việc không có thời gian phân biệt rõ ràng giữa các kỳ làm việc khiến cho các bộ phận của động cơ dễ bị mài mòn và hao mòn nhanh hơn.

IV. Ưu nhược điểm của động cơ Diesel

– Ưu điểm:

Hiệu suất đốt cháy cao: Nhờ tỉ số nén lớn và nhiệt độ cháy cao, động cơ diesel tận dụng tối đa năng lượng của nhiên liệu, tạo ra công suất lớn hơn và tiêu thụ ít nhiên liệu hơn.

Cấu tạo đơn giản: Thiếu hệ thống đánh lửa bằng bugi giúp động cơ diesel có cấu tạo đơn giản hơn, độ bền cao hơn và ít hỏng hóc hơn.

Khả năng thích ứng với tải: Động cơ diesel có thể hoạt động ổn định ở nhiều mức tải khác nhau, từ tải nhẹ đến tải nặng, mà không cần điều chỉnh lượng nhiên liệu quá nhiều.

Độ bền cao: Các bộ phận của động cơ diesel được thiết kế để chịu được áp suất và nhiệt độ cao, đảm bảo tuổi thọ lâu dài và khả năng vận hành liên tục.

An toàn: Nhiên liệu diesel khó cháy nổ hơn xăng, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ trong trường hợp xảy ra sự cố.

Tiếng ồn thấp: Nhờ những cải tiến về công nghệ, động cơ diesel hiện đại đã giảm thiểu đáng kể tiếng ồn, mang lại trải nghiệm lái êm ái hơn.

– Nhược điểm:

Một trong những hạn chế lớn nhất của động cơ diesel là tác động tiêu cực đến môi trường. Khí thải từ động cơ diesel chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại như oxit nitơ (NOx), carbon monoxide (CO), các hạt mịn và hydrocacbon, gây hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường, góp phần vào hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu.

Mặc dù động cơ diesel vẫn đóng vai trò quan trọng trong vận tải hàng nặng, sự phát triển vượt bậc của công nghệ pin và động cơ điện, cùng với những cải tiến đáng kể của động cơ xăng, đang đặt ra thách thức lớn cho vị trí thống trị của động cơ diesel. Trong tương lai, động cơ diesel có thể phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt từ các công nghệ mới, đặc biệt là trong lĩnh vực vận tải hành khách và xe thương mại hạng nhẹ.

V. So sánh sự khác biệt giữa động cơ Diesel và động cơ xăng

– Động cơ Diesel:

Quá trình này diễn ra theo các bước sau:

• Nạp khí: Piston di chuyển xuống dưới, nạp đầy không khí vào xi lanh.
• Nén: Piston di chuyển lên trên, nén không khí trong xi lanh với tỷ số nén rất cao (từ 14:1 đến 25:1). Quá trình nén này làm giảm thể tích và tăng nhiệt độ không khí lên rất nhiều (có thể lên tới 550°C hoặc hơn).
• Phun nhiên liệu: Ngay trước khi piston đạt đến điểm chết trên, kim phun sẽ phun nhiên liệu diesel được phun sương vào buồng đốt. Do nhiệt độ trong buồng đốt rất cao, nhiên liệu diesel tự bốc cháy và sinh công.
• Nổ và sinh công: Sự cháy của nhiên liệu tạo ra áp suất cực lớn đẩy piston xuống dưới, tạo ra công suất để vận hành máy móc.
• Xả: Piston di chuyển lên trên, đẩy khí thải ra ngoài qua van xả.

Chu trình này lặp lại liên tục với tốc độ cao, lên tới hàng nghìn lần mỗi phút, tạo ra nguồn năng lượng mạnh mẽ và hiệu quả.

– Động cơ xăng:

Trong động cơ xăng, hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đưa vào xi lanh. Piston di chuyển lên trên, nén hỗn hợp này lại, giảm thể tích xuống khoảng 1/10 so với ban đầu. Sự nén này làm tăng nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp. Đúng lúc đó, bugi sẽ tạo ra tia lửa điện, đốt cháy hỗn hợp. Vụ nổ này tạo ra áp suất lớn đẩy piston xuống dưới. Chuyển động của piston này được truyền qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu, từ đó tạo ra công suất để vận hành xe.

VI. Ứng dụng

Động cơ diesel được phân loại dựa trên tốc độ quay của trục khuỷu, mỗi loại có những ứng dụng phù hợp riêng:

– Động cơ tốc độ cao (> 1.000 vòng/phút)

Đặc điểm: Nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, tốc độ vòng quay lớn.

Ứng dụng: Cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông như xe tải, xe buýt, máy đầu kéo, du thuyền, … Ngoài ra, chúng cũng được dùng để vận hành máy bơm, máy phát điện cỡ nhỏ và vừa. Trên tàu thuyền lớn, động cơ diesel tốc độ cao thường được sử dụng để chạy máy phát điện.

– Động cơ tốc độ trung bình (300 – 1.000 vòng/phút)

Đặc điểm: Kích thước và trọng lượng trung bình, có độ bền cao.

Ứng dụng: Thường dùng trong các máy phát điện công suất lớn, đầu máy tàu hỏa, tàu thủy cỡ nhỏ và các ứng dụng truyền động cơ khí như máy nén khí, máy bơm công nghiệp. Đối với tàu thuyền cỡ nhỏ, sử dụng động cơ tốc độ trung bình giúp giảm chi phí vận hành và tăng khả năng chuyên chở.

– Động cơ tốc độ thấp (< 300 vòng/phút)

Đặc điểm: Kích thước rất lớn, trọng lượng nặng, hiệu suất cao.

Ứng dụng: Chủ yếu được sử dụng làm động cơ đẩy cho tàu thủy cỡ lớn, đặc biệt là tàu chở hàng và tàu container. Có hai loại động cơ tốc độ thấp phổ biến: động cơ hai kỳ trục ngang và động cơ bốn kỳ piston thông thường. Động cơ diesel tốc độ thấp nổi tiếng với hiệu suất nhiên liệu ấn tượng, có thể đạt tới 55%, giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể.

VII. Xe nâng Hangcha Việt Nam dẫn đầu số lượng xe nâng bán ra vì

• Chính hãng: Xe nâng Hangcha Việt Nam là đại diện phân phối chính hãng và duy nhất của tập đoàn Hangcha. 
• Giá bán cạnh tranh: Chúng tôi cung cấp sản phẩm chất lượng với mức giá tốt nhất thị trường. 
• Chất lượng kỹ thuật : Nhân viên được đào tạo đầy đủ từ hãng Hangcha.
• Dịch vụ và hậu mãi tốt nhất: Với phương châm “Khách hàng là trên hết”, chúng tôi luôn mang đến những sản phẩm chất lượng và dịch vụ hậu mãi chu đáo.
• Hơn 11 hệ thống chi nhánh trên cả nước: Có mặt tại ba miền Bắc, Trung, Nam. Chỉ cần khách hàng cần, Xe nâng Hangcha Việt Nam có mặt!

Hiện nay, Xe nâng Hangcha Việt Nam có hơn 11 chi nhánh trải dọc khắp cả nước: 

1. Trụ sở chính: Tầng 7, Tháp Tây, tòa nhà Hancorp Plaza, số 72, Trần Đăng Ninh, Cầu Giấy, Hà Nội.
2. Kho Hà Nội: Km9, QL3, Xã Vĩnh Ngọc, Huyện Đông Anh, Hà Nội.
3. CN HCM: 48/13 QL13, khu phố Tây, Thuận An, Bình Dương.
4. CN Cần Thơ: 81, Khu phố 11, Phường Hưng Phú, Quận Cái Răng, Tp. Cần Thơ.
5. CN Đà Nẵng: 46 Võ Chí Công, Phường Hòa Xuân, Quận Cẩm Lệ, Thành phố Đà Nẵng.
6. CN Hải Phòng: Số 9, Km89, đường 5 mới, Mỹ Tranh, Nam Sơn, An Dương, Tp Hải Phòng.

Tham khảo các sản phẩm khác của Xe nâng Hangcha Việt Nam:

• Xe Nâng Dầu
• Xe Nâng Điện
• Xe Nâng Reach Truck
• Xe Nâng Tay Điện
• Xe Nâng Tay Cao