Huỳnh Hải
05/03/2019 17:02:03Động cơ đốt trong là một thiết bị biến đổi năng lượng của nhiên liệu (hóa năng) thành nhiệt năng (đốt cháy) rồi thành cơ năng (quay trục khuỷu) sinh công. Trong ứng dụng, động cơ đốt trong thường có hai loại cơ bản là động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ. Cả hai loại động cơ này đều hoạt động tuân theo một chu trình công suất khép kín: hút – nén – nổ – xả.
Ở bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cơ bản về các đặc tính kỹ thuật, ưu nhược điểm của mỗi loại động cơ. Chi tiết về các loại động cơ sẽ trình bày trong các bài viết khác.
1. Động cơ 2 kỳ
Động cơ 2 kỳ chủ yếu là động cơ xăng 2 kỳ có công suất nhỏ hoặc làm khởi động cho động cơ chính diesel, một số trường hợp động cơ tĩnh tại cũng sử dụng động cơ diesel 2 kỳ. Động cơ 2 kỳ là động cơ đốt trong không có van (xupap), không có hệ thống bôi trơn cụ thể. Đơn giản, ít bộ phận, nhẹ. Piston làm nhiệm vụ đóng mở đường nạp và xả.
Động cơ 2 kỳ hoạt động với một chu trình công suất (hút – nén – nổ – xả) xảy ra trong hai hành trình của piston (lên và xuống) tức một vòng quay của trục khuỷu.
Động cơ xăng 2 kỳ: Piston đi từ điểm chết dưới (ĐCD) lên điểm chết trên (ĐCT), van lưỡi gà mở, nạp hỗn hợp không khí, nhiên liệu vào khoang cac te, đồng thời thực hiện việc xả khí xót và nén hỗn hợp hòa khí, cuối hành trình này, bugi đánh lửa đốt cháy nhiên liệu, áp suất tăng lên đẩy piston đi xuống. Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD thực hiện hành trình sinh công, đồng thời xả khí thải và nạp hòa khí từ khoang cac te vào buồng đốt động cơ. Như vậy chu trình công suất của động cơ đã hoàn thành và tiếp tục một chu trình mới.
Động cơ 2 kỳ không có hệ thống bôi trơn cụ thể, bởi vì cac te của nó cần phải làm nhiệm vụ của buồng nén phụ (nạp khí vào trong kỳ nén. Do đó, nhiên liệu (xăng) sử dụng cần phải pha trộn với dầu bôi trơn theo một tỷ lệ nhất định. Khi hỗn hợp hòa khí tràn vào khoang cac te, làm nhiệm vụ bôi trơn các bộ phận bên trong động cơ. Vì cách bôi trơn này không thực sự hiệu quả, nên động cơ 2 kỳ thường mòn nhanh.
Ưu điểm của Động cơ 2 kỳ:
- Không có xupap, cấu tạo đơn giản hơn
- Cháy một lần cho mỗi vòng quay có nghĩa công suất đầu ra cao hơn động cơ 4 kỳ
- Kết cấu đơn giản, nhẹ hơn, do đó chi phí sản xuất rẻ hơn
- Động cơ hai kỳ có tiềm năng cho công suất gấp đôi so với động cơ 4 kỳ có cùng thể tích (thực tế chỉ bằng 1.5 lần)
- Công việc bảo trì ít hơn
Nhược điểm của Động cơ 2 kỳ:
- Tuổi thọ thấp hơn động cơ 4 kỳ vì không có hệ thống bôi trơn cụ thể
- Phải trộn nhiên liệu và dầu để bôi trơn động cơ, do đó tốn dầu bôi trơn, cháy kém hiệu quả
- Khả năng tiết kiệm nhiên liệu kém
- Chúng tạo ra nhiều ô nhiễm hơn
- Chúng là động cơ rất khói
- Hỗn hợp không khí, nhiên liệu bị rò rỉ ra ngoài qua cổng xả
2. Động cơ 4 kỳ
Động cơ 4 kỳ hoạt động với 4 hành trình của piston (2 chu kỳ piston) tương đương 2 vòng quay trục khuỷu để hoàn thành một chu trình công suất. Ở động cơ 4 kỳ, cấu tạo phức tạp hơn, cần có các van (xupap) để đóng mở cửa xả và cửa nạp. Động cơ 4 kỳ cũng có một hệ thống bôi trơn hoàn chỉnh, do đó các chi tiết bị mòn chậm hơn.
Ở động cơ 4 kỳ, mỗi một kỳ sẽ được thực hiện bởi một hành trình đầy đủ của piston. Về nguyên lý thì rất đơn giản, nhưng kết cấu lại phức tạp hơn động cơ 2 kỳ, cần phải có xupap, trục cam,…
Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ 4 kỳ (xăng) – trình bày đơn giản (chi tiết sẽ được trình bày trong một bài viết khác):
Kỳ 1 – Nạp: Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupap nạp mở, xupap xả đóng, hút hỗn hợp hòa khí vào xilanh.
Kỳ 2 – Nén: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, cả hai xupap nạp và xả đều đóng, hỗn hợp hòa khí được nén trong buồng đốt đến áp xuất cao.
Kỳ 3 – Nổ, sinh công: Cả hai xupap vẫn đang đóng, khi piston lên ĐCT – trong một vùng lân cận ĐCT, bugi bật tia lửa điện, đốt cháy hỗn hợp hòa khí bên trong, áp suất tăng nhanh trong buồng đốt, đẩy pisotn đi xuống từ ĐCT đến ĐCD.
Kỳ 4 – Xả: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, hỗn hợp đã cháy hoàn toàn được đẩy ra ngoài khi xupap xả mở, xupap nạp đóng, cuối hành trình xả, xupap nạp mở và chuẩn bị cho một chu trình công suất tiếp theo.
Ưu điểm của động cơ 4 kỳ:
- Nhiều mô-men xoắn hơn, động cơ êm hơn và đáng tin cậy hơn
- Tuổi thọ lớn hơn động cơ 2 kỳ
- Bạn không cần phải trộn dầu và nhiên liệu
- Chạy sạch hơn động cơ 2 kỳ, ít ô nhiễm hơn
- Tiết kiệm nhiên liệu hơn nhiều
Nhược điểm của động cơ 4 kỳ:
- Thiết kế phức tạp hơn
- Cơ cấu phối khí xupap thiết kế phức tạp, khó sửa chữa/khắc phục sự cố
- Công suất bằng một nửa so với động cơ 2 kỳ cùng cỡ (trên lý thuyết)
- Nhiều bộ phận hơn, sản xuất đắt hơn, sửa chữa đắt hơn động cơ 2 kỳ
- Do thiết kế phức tạp hơn nên những động cơ này nặng hơn nhiều
Tổng hợp so sánh động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ
2 thì (hai thì) là một loại động cơ đốt trong, được thiết kế chế tạo theo kiểu động cơ có sử dụng pít tông đẩy. Động cơ 2 thì cần thiết để tạo ra năng lượng, được hoàn thành trong một vòng quay của phần trục khuỷu. Trục khuỷu hoàn thành nửa vòng quay được gọi là một thì.
Đang xem: Phân biệt động cơ 2 thì và 4 thì
2. Cấu tạo động cơ 2 thì
Cấu tạo của động cơ 2 thì được cho là đơn giản với ít chi tiết. Do đó việc bảo dưỡng, sửa chữa thay thế máy động cơ 2 thì không khó khăn như các loại động cơ khác. Cụ thể cấu tạo động cơ đốt trong 2 thì (kỳ) gồm:
– Piston: Được sử dụng để chuyển đổi năng lượng khi nhiên liệu bị đốt cháy và giãn nở trong buồng đốt đến trục khuỷu thông qua thanh truyền. Piston chuyển động tịnh tiến trong xi-lanh giữa Piston và xilanh có các vòng xéc măng.
– Trục khuỷu: Giúp piston chuyển đổi từ chuyển động tịnh tiến sang chuyển động tròn.
– Thanh truyền: Dùng để truyền dao động từ piston đến trục khuỷu.
– Bugi: Bộ phận đánh lửa tạo ra tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu ( chỉ có ở động cơ 2 thì xăng ).
– Cửa nạp: Cho hòa khí đi vào bên trong buồng đốt để thực hiện việc đốt cháy.
– Cửa xả: Đưa khí thải ra bên ngoài
– Bánh đà: Bộ phận giúp lưu trữ năng lượng.
3. Nguyên lý hoạt động động cơ 2 thì
Một chu trình sinh công của động cơ 2 thì gồm có 2 chu kỳ nhỏ: Nổ – Xả và Hút – Nén. Tức mỗi lần piston chuyển động lên xuống là một lần hoàn thành sinh công của động cơ. Cụ thể chu trình như sau:
Kỳ đầu (hành trình đi xuống) : Tạo công và nén trước
– Piston sẽ di chuyển từ Điểm chết trên (ĐCT) xuống Điểm chết dưới (ĐCD), đồng thời hỗn hợp nhiên liệu và không khí sẽ được đưa vào trong buồng đốt. Bugi đốt hỗn hợp trong buồng đốt phía trên piston, nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất trong buồng đốt tăng. Qua đó tạo ra công cơ học.
Xem thêm: Các shop mỹ phẩm online uy tín, giá rẻ nhất hiện nay
– Trong phần không gian bên dưới khí mới vừa được hút sẽ bị nén lại do chuyển động đi xuống của piston.
– Trong giai đoạn cuối khi piston đi xuống, lỗ thải khí và ống dẫn khí được mở ra để đẩy hỗn hợp khí mới đang bị nén dưới áp suất chuyển động thì buồng nén ra ngoài.
– Lúc này trục khuỷu quay được nửa vòng tròn (180 độ).
Kỳ sau (Hành trình đi lên): Nén và hút
– Khi piston đi lên thì lỗ thải khí và sau đó là ống dẫn khí được đóng lại.
– Đồng thời trong lúc piston chuyển động đi lên thì hỗn hợp mới trong xilanh tiếp tục bị nén lại và được đốt cháy trước khi piston đạt tới ĐCT và kết thúc một chu kỳ sinh công.
4. Các loại động cơ 2 kì
Có 2 loại động cơ 2 thì: Động cơ xăng 2 thì (2 kỳ) còn gọi là động cơ otto 2 thì và động cơ diesel 2 thì.
Xem thêm: #1 Nhận Đặt Mâm Cúng Khai Trương Công Ty Đầu Năm Mới, Mâm Cúng Khai Trương Công Ty
4.1 Động cơ xăng 2 thì (otto 2 thì)
Động cơ xăng 2 thì không có nhớt bôi trơn thường xuyên mà sử dụng hỗn hợp xăng pha nhớt để làm nhiên liệu đồng thời là chất bôi trơn. Cũng chính vì cháy cùng nhiên liệu nên độ tinh khiến của loại nhớt 2 thì phải cao hơn nhớt 4 thì và cần có một số chất phụ gia đặc biệt. Và vì nhớt chỉ đốt cháy một phần nên động cơ xăng 2 thì gây ô nhiễm môi trường nhiều hơn so với động cơ khác.
4.2 Động cơ diesel 2 thì
Trong động cơ diesel 2 thì, không khí được nén trước khi đưa vào xilanh trong ĐCT và đẩy khí thải ra ngoài. Nhiên liệu được phun vào không khí đã được nén trước có nhiệt độ nóng hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu, do đó hỗn hợp hòa khí tự bốc cháy mà không cần đến bugi cũng như chế hòa khí.
5. So sánh động cơ 2 thì và động cơ 4 thì
Động cơ 2 thì nhìn chung khá là giống với với động cơ 4 thì cũng lấy nhiên liệu bên ngoài đưa vào trong buồng đốt và đốt nhiên liệu để tạo ra năng lượng truyền cho trục khuỷu, Nhưng về các bước hoạt động thì động cơ hai kỳ khác với động cơ 4 thì.
5.1 Đặc điểm động cơ 2 thì
Ưu điểm của động cơ 2 thì là nhờ cách bôi trơn động cơ cực nhanh, động cơ đáp ứng được sự thay đổi tư thế và cấu trúc một cách lập tức, mạnh mẽ và liên tục
Hành trình piston trên động cơ 2 thì ngắn hơn tạo lực sinh công mạnh hơn. Cấu tạo đơn giản hơn, không có xupap, cam hay cò mổ… Nhờ đó chạy êm hơn do không có cơ cấu đóng mở xupap
Cùng một công suất thì động cơ 2 thì nhẹ và ít bộ phận hơn.
Nhưng độ bền động cơ 2 thì kém hơn, dễ hỏng hóc vì ma sát giữa các chi tiết nhiều hơn, đặc biệt là dễ thiếu nhớt dẫn đến bị “lúp”.
Nhưng ưu điểm là giá máy cắt cỏ động cơ 2 thì tương đối rẻ. Hiện nay sản phẩm máy cắt cỏ 2 thì phù hợp với bà con nông dân hơn cũng chính bởi mức giá phải chăng nhưng vẫn cho hiệu quả cao.
Khi sử dụng bà con chỉ cần lưu ý mua nhớt 2 thì chuyên dụng để máy khỏe, chạy mạnh như lúc mới mua, không bị nguội bugi.
Xem thêm: Mơ thấy giết người: Giải mã giấc mơ giết người và đánh con gì?
5.2 Đặc điểm động cơ 4 thì
Máy cắt cỏ động cơ 4 thì dùng bình xăng, bình nhớt riêng. Máy cắt cỏ 4 thì giúp người dùng dễ dàng sử dụng hơn khi chỉ cần chăm đầy bình nhiên liệu xăng và nhớt riêng, không cần pha trộn theo đúng tỷ lệ.
Một số ưu điểm khác như máy không gây nhiều tiếng ồn, bảo vệ môi trường hơn do thải ít khói hơi động cơ 2 thì, ít tốn nhiên liệu hơn,… nên giá thành một chiếc máy cắt cỏ 4 thì đắt hơn rất nhiều so với động cơ 2 thì.
Máy cắt cỏ 4 thì hoạt động chậm rãi hơn, không mạnh mẽ, tức thời như máy cắt cỏ 2 thì. Đây cũng là một khuyết điểm khá lớn.
5.3 Ứng dụng động cơ 2 thì
Các máy móc nông nghiệp sử dụng động cơ mạnh mẽ 2 thì này gồm máy cưa xích, máy cắt cỏ, xe địa hình,… việc bôi trơn bao giờ cũng được bảo đảm.
Loại động cơ diesel 2 thì vẫn còn được sử dụng trong tàu thủy, tàu lửa và các máy phát điện khẩn cấp,..
Động cơ xăng 2 thì được sử dụng trong các loại máy móc móc nông nghiệp như máy cưa xích, máy cắt cỏ,..
Xem thêm: Cách Làm Bánh Bông Lan Sữa Tươi, Cách Làm Bánh Bông Lan Ngon Nhất 2021
5.3 Ứng dụng động cơ 4 thì
Động cơ 4 thì được sử dụng trong các lĩnh vực tương tự như động cơ 2 thì, có ở máy cắt cỏ, xe máy,…
Vậy 2 thì là gì cũng như động cơ 2 thì có các đặc điểm ra sao đã được khám phá cực kỳ chi tiết, rõ ràng. Tuy động cơ 4 thì được cải tiến và được ứng dụng rộng rãi nhưng động cơ 2 thì vẫn có chỗ đứng, ứng dụng riêng, đặc biệt là trong việc sản xuất các loại máy nông nghiệp như máy cắt cỏ, bình phun thuốc sâu, máy xới đất,..