Động cơ xăng 2 kỳ, 4 kỳ và động cơ Diesel: So sánh, ưu nhược điểm

ộ ơ Đ ng c xăng 2 k ỳ

ấ ạ 1. C u t o chung:

ơ ơ ẽ ộ ộ ơ ồ ấ ạ ủ ể ơ ộ ơ ấ ỳ ộ ả ộ ố ặ ẹ ơ ơ ả ơ ỳ ộ ng nh h n đ ng c 4 k . ố ử ạ ế ấ ệ ơ ử ử ạ ụ ố ể ủ ộ ạ ỷ ệ ộ ơ ọ ư ậ ứ ủ ụ ỷ ạ ướ ủ ờ ả ệ ể ả ộ ơ ỳ Trên hình v là s đ c u t o c a m t đ ng c 2 k . Đ ng c 2 k có m t s đ c đi m c b n sau : ố ượ . Đ ng c không có c c u ph i khí , k t c u đ n gi n và có kh i l ể . Trên thân xy lanh có các c a n p nhiên li u, c a thoát và c a n p chuy n. ể ả ạ ử ở . Pittông di chuy n lên xu ng trong xy lanh và làm nhi m v đóng m các c a ( n p, x , n p chuy n). ớ ươ ứ ụ ẹ ỳ ễ ủ . Chu trình c a đ ng c 2 k di n ra tr n v n trong m t vòng quay c a tr c khu u ( t ng ng v i 2 hành trình ộ ỳ ỗ ủ i có m t k sinh công. c a pittông). Nh v y c sau m i vòng quay c a tr c khu u l ề ồ . Trong lúc đ ng c làm vi c, đ ng th i c phía trên và d i c a pittông đ u x y ra các quá trình chuy n hóa.

ủ ộ ạ ộ ơ ỳ 2. Ho t đ ng c a đ ng c 2 k :

ỳ ạ ạ ể ừ ở ĐCD lên ĐCT, t o ra áp su t chân không trong h p tr c khu u và khi thân piston m ợ ụ ụ ừ ế ế ầ c hút vào trong h p tr c khu u . Ti p theo đó, đ u ẽ ượ ử ạ ộ ộ ượ ư ấ ẽ ượ ch hòa khí s đ ử ả ể ồ ng hòa khí đã đ ỷ ỷ ố c đ a lên bu ng đ t. ỳ ử ừ c đ t cháy b ng tia l a đi n phát ra t ấ ớ ằ ề ệ ụ ợ ố ố ỷ ỳ ạ ụ ộ ỗ ợ ỷ ơ ấ c hút vào h p tr c khu u trong k n p(nén s c p). ỳ ả ỗ ợ c thoát ra ngoài. Cùng lúc này, h n h p ẽ ở ử ả ạ ớ ế ụ ị ầ ẫ ụ ượ ơ ấ i v i áp su t cao h n. ế ụ ộ ạ ỳ ả ỷ ẽ ố ị ỗ ợ ể ẽ ợ ươ ng n p chuy n trên thành xy lanh vào bu ng đ t. H n h p khí t ố ụ ẩ i này s góp ph n đ y khí cháy ra kh i ủ ở ử ạ ố ồ ầ ủ ơ ở ươ ượ ạ ộ ầ ố ể ỗ ả ử ứ ấ @ K n p và nén th c p : Khi pittông di chuy n t ỗ ử ạ c a n p, h n h p không khíxăng t ể pittong s đóng các c a n p chuy n và c a x đ nén l ơ ấ ở @ K cháy giãn n và nén s c p : ỗ ầ ớ ẽ ượ ố Khi pittông đi lên g n t bugi. Khí cháy giãn i ĐCT, h n ho p nén s đ ề ẩ ở n sinh ra áp su t l n đ y pitông đi xu ng, truy n qua thanh truy n làm quay tr c khu u. Khi pittông đi xu ng, ượ ử ạ thân pittông đóng kín c a n p, nén h n h p đã đ ơ ấ @ K x và nén s c p : ố Khi pittông ti p t c đi xu ng, đ u pittông s m c a x và khí cháy đ ỷ hòa khí trong h p tr c khu u v n ti p t c b nén l ể @ K x và n p chuy n : ầ ế ụ Pittông ti p t c đi xu ng, đ u pittông m c a n p chuy n, h n h p khí b nén trong h p tr c khu u s theo ạ ườ ỏ đ ố ể ồ bu ng đ t đ hoà khí t c n p đ y đ h n( kho ng n a cu i hành trình đi xu ng c a piston). i đ

ắ ộ ơ Nguyên t c đ ng c 2 thì Otto

ạ ủ ộ ạ ệ ố ơ ỳ 3. Các lo i h th ng n p c a đ ng c 2 k :

ể ạ ạ ờ ơ ỳ ấ ủ Đây là lo i ph bi n và lâu đ i nh t c a đông c 2 k . Trên thân xy lanh có ở ở ạ ệ ố a. H th ng n p ki u van pittông: ử ạ ượ c a n p đ c đóng m b i pittông. Có 2 lo i chính : ổ ế

ạ ơ ấ ạ ơ ả ấ ủ ộ ử ạ ử ử ơ ỳ ạ ử ạ ả ướ i) . ạ ể ổ lo i 4 c a. Có thêm 2 c a n p chuy n b sung đ quét s ch khói cháy và tăng hi u q a ử ạ ử ạ ạ ử ạ ử ử ạ ử ả ể ể ụ ể ử @ Lo i 4 c a : Đây là lo i có c u t o c b n và đ n gi n nh t c a đ ng c 2 k . Trên thành xy lanh có 4 c a : 1 c a n p, 1c a ể ả x , 2 c a n p chuy n ( xem hình bên d ử @ Lo i 6 c a : ệ ủ ạ ả ế ừ ạ Đây là lo i c i ti n t ử ể ạ n p chuy n. Có 6 c a : 1c a n p, 1c a x , 2 c a n p chuy n chính và 2 c a n p chuy n ph .(Xem hình bên i)ướ d

ể ử ạ ượ ố ệ ố ủ Trong h th ng này, c a n p đ

ầ ượ ắ ườ ướ ụ ẫ ư ạ c c t, đĩa này đ ủ ộ ứ ụ c b trí trên vách c a h p tr c kh yu ch ộ ợ ng h p này là m t đĩa (van) i). Do không có c a n p trên ệ ủ ớ ử ả ử ạ ệ ố ệ ố ạ b. H th ng n p ki u van xoay: ở ử ạ ả không ph i trên thân xy lanh nh lo i van pittông. Đóng và m c a n p trong tr ộ ỷ ượ ộ c tr c khu u d n đ ng (xem hình bên d xoay có m t ph n đ ự ể thành xy lanh nên có thêm 1 c a n p chuy n b trí tr c di n v i c a x làm tăng hi u q a quét khí cháy. ử ạ

ạ ạ ượ ử ụ ỳ ệ ơ ệ ố ơ ạ ạ ượ ộ ỷ ưỡ ề ư c s d ng trên các đ ng c 2 k hi n đ i, có nhi u u ằ c làm b ng các ệ ố Đây là h th ng n p đ ử ạ ượ ố trên. C a n p đ ưỡ ở ộ c b trí trên vách h p tr c khu u, van l ự ồ ố ờ ụ ộ c th c hi n nh áp su t thay đ i trong h p tr c ệ ụ ấ i gà đ ổ ẽ ở ấ ưỡ i gà s m ra; khi pittông đi i gà : ể ở t. Vi c đóng và m van l ộ ỷ ụ ỷ ố ầ ẽ ấ ộ ỷ ưỡ c. H th ng n p van l ụ ẳ ể đi m h n h n 2 lo i đã k ượ ệ ỏ ấ i gà đ t m thép m ng đàn h i t ừ ĐCD lên ĐCT), van l khu u. Khi áp su t trong h p tr c khu u âm(lúc piston đi t ưỡ i gà đóng l xu ng áp su t trong h p tr c khu u tăng d n s làm van l ạ i.

ủ ộ Ư ơ ế ể ỳ 4. u và khuy t đi m c a đ ng c 2 k :

ỷ ớ ỗ ề ộ ỳ ỷ ổ ủ ụ ấ ị ổ ụ ị ộ ể ố ượ ế ả ố ổ ng chi ti t, ế ấ ả ử ữ ễ ề ơ ế ạ ộ ộ ấ ộ ơ ơ ỳ ố ộ ộ ớ ộ ớ ấ ớ ỳ ơ ề ớ ự ế ấ ệ ầ ố ư ấ ả ả ớ ỳ g p kho ng 1.7 l n). kh năng tăng t c Ư ể u đi m : Ứ . ng v i m i vòng quay tr c khu u đ u có m t k sinh công, vòng quay c a tr c khu u n đ nh ; Công su t và mô men sinh ra đ u và n đ nh. ụ ụ . K t c u đ ng c không có c m ph i khí ( Tr c cam, cò m , xupap …) nên gi m đáng k s l ơ ệ ả gi m chi phí ch t o và vi c b o trì s a ch a cũng d dàng h n. ơ ỳ . So sánh v i m t đ ng c 4 k có cùng t c đ đ ng c thì công su t do đ ng c 2 k sinh ra l n h n . ỳ ơ ở ấ . S chu k sinh công nhi u g p đôi so v i đ ng c 4 k , nên v i dung tích xy lanh và hi u su t cháy giãn n ố ơ ớ ộ ấ nh nhau thì công su t sinh ra l n g p đôi so v i đ ng c 4 k ( th c t ấ r t nhanh.

ượ ể c đi m : ả ạ ề ể ấ ị ố ễ ả ử ả ố t c a đ ng c do c a x b trí trên thành xy lanh. ơ ớ ể ắ ỗ ng quá nhi ườ ệ ủ ộ ượ ầ ầ ớ ơ ộ ầ ố ơ ng xuyên l ng nh t ( d u) m i đ bôi tr n ph n đ ng c , nên tiêu t n d u bôi tr n Nh ệ ớ . Quá trình n p và x ng n ( do piston đi u khi n) nên m t mát nhiên li u l n. ề ử . Do b trí các c a (các l ) trên thành xy lanh nên xéc măng b nhanh mòn và mòn không đ u. ơ ệ ượ . D x y ra hi n t ả ử ụ . Do ph i s d ng th nhi u.ề

Ọ Ơ ự ơ ộ ộ ơ ủ ự ự ớ ầ ộ ệ ể ế ố ỳ ướ i g n đi m ch t trên trong k nén, là s t i ả ệ ộ ủ ấ ộ Ộ NGUYÊN LÝ H AT Đ NG C A Đ NG C DIESEL ơ ớ ộ ạ ộ Đ ng c Diesel là m t lo i đ ng c đ t trong, khác v i đ ng c xăng (hay đ ng c Otto). S cháy c a nhiên ứ ầ li u, t c d u diesel, x y ra trong bu ng đ t khi piston đi t cháy d ủ tác đ ng c a nhi Ủ Ộ ơ ố ồ t đ và áp su t cao c a không khí nén.

ệ ủ i Đ c, ông Rudolf Diesel, phát minh ra vào năm 1892. Chu trình làm vi c c a ượ ọ ơ ộ Đ ng c Diesel do m t k s ng ơ ộ đ ng c cũng đ ộ ỹ ư ườ ứ c g i là chu trình Diesel.

ư ệ ấ ộ ẻ ề ệ ơ ơ ơ ệ ệ ặ ộ ớ ộ ượ ử ụ c s d ng r ng rãi trong các ngành công nghi p, đ c bi ơ t trong ngành giao thông ủ ệ ủ ữ ư t c a nó so v i đ ng c xăng, nh hi u su t đ ng c cao h n hay nhiên li u diesel r ti n h n Do nh ng u vi ơ ộ xăng, nên đ ng c Diesel đ ậ ả ộ ậ ả i b . i th y và v n t v n t

Ủ Ộ Ạ Ộ Ơ Ỳ NGUYÊN LÝ HO T Đ NG C A Đ NG C DIESEL 4 K

ằ ở ồ ỳ ộ ướ ĐCT. Lúc này trong th tích bu ng cháy Vc còn đ y khí sót c a chu ồ ị ầ ắ ầ ủ ỳ ạ ấ ơ ị c, áp su t khí sót bên trong xilanh cao h n áp su t khí quy n. Trên đ th công, v trí b t đ u k n p ớ ể ể ể ừ ế ỷ ị ng ng v i đi m r. Khi tr c khu u quay, thanh truy n làm chuy n d ch pittông t ỳ ạ Pittông còn n m ấ ể ớ ườ ụ ố ạ ấ ng ng n p. Cùng v i s tăng t c c a pittông, áp su t môi ch t trong xilanh ạ ĐCT đ n ĐCD, xuppap n p ấ ư ả ớ ự ấ ườ ạ ớ ấ ố ớ ớ ề ố ủ ố ng ng n p pk ( 0,03Mpa). S gi m áp su t bên trong ố ng ng ơ ấ ừ ườ đ ấ ố ớ ộ ạ ạ ỳ ạ ượ ể ệ ấ ng ra. Áp su t môi ch t đ i v i đ ng c ta xét ạ c th hi n qua đ ấ ớ 1.2.1. K m t K n p: trình tr ươ ứ t ở m thông xilanh v i đ ơ trở 0,01»pk Dnên nh d n h n so v i áp su t trên đ ỏ ầ ấ ủ ườ ng ng n p t o nên quá trình n p (hút) môi ch t m i (không khí) t xilanh so v i áp su t c a đ ườ ồ ị ạ n p vào xilanh. Trên đ th công, k n p đ ể ằ b ng v i áp su t khí quy n.

ỳ ả ề ể ế ị Pittông chuy n d ch t ấ ỏ ơ ạ ấ ấ ấ ầ ị ố ỳ ạ ừ ĐCD đ n ĐCT khi t ạ ớ ạ ớ ệ ế ụ ườ ệ ể ể ẫ ạ ạ 1.2.2. K hai k nén: xilanh bi nén l ỳ Đ u k nén, pittông t hoàn thi n quá trình n p ng ỳ ừ ĐCD đ n ĐCT, các xupap hút và x đ u đóng, môi ch t bên trong ở ạ i ĐCD, áp su t môi ch t bên trong xilanh pa còn nh h n pk. t i. Cu i k n p khi pittông còn ế ể ể ớ i giá tr pk. Do đó, đ i đi m a’ áp su t bên trong xilanh m i đ t t ằ ở ướ i ta v n đ xupap n p ti p t c m (tr c đi m a’). Vi c đóng xupap n p là nh m

ư ộ ủ ố ữ ư ộ ng ng n p cũng nh đ ng năng c a dòng khí đang l u đ ng trên i d ng s chênh áp gi a xilanh và đ ấ ự ạ ườ ớ ạ ng ng n p đ n p thêm môi ch t m i vào xilanh. ể ủ ẽ ấ ể ạ ạ ấ ủ ể ạ ố ệ ộ ủ ộ ệ ự ố ấ ế ụ ố đ t, m c s nén ủ ỗ ồ ấ ủ ặ ấ ở ầ ắ ấ ờ ố t nhi ộ ộ t c a thành vách xilanh và áp su t c a môi ch t ấ ị ế ị ủ ệ ủ ả ầ ể ộ ắ ầ ệ ở t đ c a môi ch t ti p t c tăng ứ ỷ ố ụ i đi m c) ph thu c vào t b c cháy c a h n đ u quá trình nén pa. Vi c t ệ ượ ố ử ụ t l ng do nhiên liêu cháy ệ ậ lân c n ĐCT. Do đó vi c phun nhiên li u vào ơ ề ượ ồ ị ướ ự ệ ế ộ ỳ ượ ể ệ c khi pittông đ n ĐCT. Trên đ th công k nén đ c th hi n qua ể ợ ụ đ l ố ườ đ Sau khi đóng xupap n p, chuy n đ ng đi lên c a pittông s làm áp su t và nhi lên. Giá tr c a áp su t cu i quá , đ kín c a bu ngetrình nén pc (t ộ ả đ t n nhi ợ h p khí ph i c n m t th i gian nh t đ nh, m c dù r t ng n. Mu n s d ng t ể sinh ra thì đi m b t đ u và đi m k t thúc quá trình cháy phía xilanh đ ng c đ u đ c th c hi n tr ườ ng cong ac. đ

ỳ ầ ỳ ở Đ u k cháy và giãn n , h n h p không khínhiên li u đ ộ c to ra, làm nhi c b c cháy nhanh. Do có m t nhi ệ ả ồ ị ụ ở ỗ ng l n đ ườ ự ệ ấ ấ ố ở ủ ở ượ ọ ấ ẩ c g i là hành trình công tác ở ượ ườ ể ợ ở ố ệ ượ ạ ỳ cu i c t o ra 1.2.3. K ba k cháy và giãn n : ớ ượ ấ ấ ệ ộ ượ ố ệ ượ t đ và áp su t môi ch t quá trình nén đ t l ẩ ủ ự ướ ể ặ ạ tăng m nh, m t dù th tích làm vi c có tăng lên chút ít (đ ng cz trên đ th công). D i tác d ng đ y c a l c ế ụ ẩ ấ ạ do áp su t môi ch t t o ra, pittông ti p t c đ y xu ng th c hi n quá trình giãn n c a môi ch t trong xilanh. ở Trong quá trình giãn n môi ch t đ y pittông sinh công, do đó k cháy và giãn n đ ồ ị ỳ (sinh công). Trên đ th k cháy và giãn n đ ỳ ễ c bi u di n qua đ ng czb.

ệ ả ạ ả ể ườ ơ ự ỏ ỳ ả ế ỏ ở ả ng xupap th i đang m vào đ ộ ĐCD đ n ĐCT đ y khí th i ra kh i xilanh qua đ ng ả ở ỳ ỳ ả K th i trong k này, đ ng c th c hi n quá trình x s ch khí th i ra kh i xilanh. ẩ ườ ị ở ố ấ ng th i, do áp su t bên trong xilanh ỷ ượ ự ả ả ả ả ắ ầ cu i quá trình th i còn khá cao, nên xupap x b t đ u m khi pittông còn c l c c n đ i v i pittông trong quá trình th i khí và ệ ượ ễ ệ ố ố ớ ả ả ng ng th i, c i thi n đ ả ạ c vi c quét s ch khí th i ả xilanh ra đ ờ ậ ừ ỳ ả ượ ườ ể ệ ồ ị ộ ng br. ờ ự ỏ ỳ ả ế ự ộ ườ c th hi n qua đ ẽ ặ ạ ỳ ạ i k n p theo trình t ạ ị ả ể ả ạ ả ộ ỏ ơ ứ ả ể ả ỷ ượ ạ ố c m d n trong khi pittông đi xu ng trong k m t, xupap n p cũng đ ụ ở ầ ế ỳ ộ ỳ ộ ư ậ ố ỳ ả ụ ỷ ỏ ử ạ c m ầ c khi pittông đ n đi m ch t trên 170 góc quay tr c khu u. Nh v y vào cu i k th i và đ u ạ ỳ ố 1.2.4. K b n k th i: ừ Pittônng chuy n d ch t ố ả ủ cách ĐCD 430 góc quay c a truc khu u. nh v y, gi m đ ớ ạ ự nh s chênh áp l n t o s thoát khí d dàng t ơ ra kh i xilanh đ ng c . Trên đ th công, k th i đ ế ơ chu trình công tác đ ng c K th i k t thúc chu trình công tác, ti p theo pittông s l p l ậ ẩ nói trên. Đ th i s ch s n ph m cháy ra kh i xilanh, xupap x không đóng t i v trí ĐCT mà ch m h n m t chút, ắ ầ sau khi pittông qua kh i ĐCT 170 góc quay tr c khu u, nghĩa là khi đã b t đ u k m t. Đ gi m s c c n cho quá ở ả ượ ạ trình n p, nghĩa là c a n p ph i đ ể ế ướ ộ ớ s m m t chút tr ở ả ề ỳ ạ ả k n p c hai xupap n p và x đ u m .

ệ ủ ộ ơ ự ư ệ ệ ố ơ ố ộ ỳ i, quá trình đ ng c th c hi n hoàn thi n b n k xem nh là quá trình làm vi c c a đ ng c diesel b n

c Đi m ủ ộ ể c a Đ ng c Diesel ờ ớ ơ ơ ể ệ ề ư ẫ ơ ư ệ ơ ơ ế t ki m nhiên li u h n ổ ế ơ ộ ư ả ượ ộ t tr i nh kh năng ti ộ ạ Tóm l ỳ k nói chung. Ư u Nh ộ ộ ỉ ượ ơ ơ ấ ắ ể ệ ệ ủ ộ c đi m c a đ ng c diesel. S ư ự ơ ra đ i c a ạ ờ ủ các công ngh ệ ẽ ấ ữ ữ ộ ệ ề c nhi u nh ự ế ẫ ệ ạ ạ ữ ể ơ ư nguyên u đi m ti ộ ề ư ơ ệ ộ ậ ặ ộ ả ắ ầ ệ ủ ầ ỏ ỷ ậ ệ ộ ụ ơ ố ờ ồ ủ ộ ờ ệ ố ơ ướ ả ế ớ c c i ti n l n. Đ n ệ ố ơ ố ế ả ể ơ ờ ữ ố ờ ả ế ơ ồ ơ ế ộ ơ ố ữ ả ộ ể ấ ộ ả ở ộ ệ ơ ả t c b n nh t gi a đ ng c diesel và đ ng c xăng là c ch đánh l a. ể ế t h n; khói ầ ư ằ ử ơ ổ ủ ỗ ầ ộ ơ ử ứ ậ ố ộ ệ ộ ơ ợ ồ s nén cao. Đ ng c xăng nén hòa khí v i t ế ơ ế ự ộ ủ s t ộ ổ ơ ộ ớ ỷ ố ừ s t ộ ơ ệ ả ơ ả ườ ề ụ ố ơ ơ ng đen. ệ ủ ộ ụ ắ ể ượ ộ ư ể ấ ồ ỳ Đ ng c diesel ra đ i s m h n và có nhi u u đi m v ế ả đ ng c xăng kho ng 30%. Nh ng đ n nay, nhìn chung đ ng c diesel v n ít ph bi n h n đ ng c xăng ả ề ề ế ồ ch do v n đ v ti ng n và khí th i. ơ ượ ụ ượ ạ Công ngh hi n đ i đang kh c ph c đ ế ệ ệ ố nh tăng áp và h th ng phun nhiên li u tr c ti p cách đây vài năm đã khi n đ ng c diesel m nh m không ố ờ ế ộ t nh t, mà v n gi thua kém gì nh ng đ ng c xăng t t ki m nhiên li u. Bên c nh đó, gi ằ ầ ơ đây đã có nh ng công ngh đ ng c diesel g n “s ch” b ng đ ng c xăng. ộ B t đ u có nhi u hãng ô tô nh p cu c, nh Ford, Cadillac, Audi, Buick, Chevrolet, Pontiac, Volvo và BMW, đ c ả t là khi x y ra 2 cu c kh ng ho ng d u m vào th p k 70 và 80. bi ầ Trong su t quãng th i gian thăng tr m này, công ngh đ ng c diesel liên t c có nh ng b nay, ti ng n c a đ ng c đã gi m, nh h th ng cách âm và ki m soát quá trình đ t nhiên li u t ầ ằ th i gi m xu ng và th i gian kh i đ ng nhanh g n b ng đ ng c xăng, nh c i ti n bu ng đ t. C n l u ý r ng ữ ộ m t trong nh ng đi m khác bi ạ Trong khi đ ng c xăng c n có bugi đ kích ho t cháy n c a h n h p xăngkhông khí, thì đ ng c diesel không ẽ ố ự ế ệ có b ph n đánh l a mà nén khí và phun nhiên li u tr c ti p vào bu ng đ t. Chính s c nóng c a khí nén s đ t ờ ỷ ố ế ớ ỷ ố ừ ị ố cháy nhiên li u. Không khí b đ t nóng nh t 8:1 đ n 12:1, ế ơ trong khi đ ng c diesel nén v i t cháy n này khi n đ ng c diesel có 14:1 đ n 25:1. Chính c ch t ệ ụ hi u qu tiêu th nhiên li u cao h n đ ng c xăng. Tuy nhiên, quá trình đ t cháy nhiên li u c a đ ng c diesel sinh ra nhi u b i than h n nên khói x th Diesel có n ng đ l u hu nh th p đã kh c ph c đáng k nh c đi m này.