Theo truyền thống động cơ diesel thường được xem như động cơ gây ra tiếng ồn, có mùi, và là loại động cơ chỉ dụng cho một số ít các phương tiện như xe tải, taxi,. Nhưng khi động cơ diesel và hệ thống kiểm soát vòi phun được cải thiện thì đến những năm 80 của thế kỉ 20 thì có những thay đổi lơn xảy ra, lượng xe chạy bằng động cơ diesel đã được tiêu thụ với số lượng lớn.
Động cơ hai kì nén-nổ
Rất nhiều chiếc xe chạy bằng động cơ diesel dựa trên thiết kế của những động cơ xăng đã có từ trước, nhưng có rất nhiều các bộ phận phải đối mặt với vấn đề áp lực liên quan.
Nguồn nhiên liệu được cung cấp bởi bơm phun và hệ thống đo lường, chúng thường được gắn ở phía của khối động cơ. Và hệ thống đánh tia lửa điện là không cần thiết.
Ưu điểm lớn nhất của động cơ diesel so với động cơ xăng là chi phí nhiên liệu thấp. Nó làm được như vậy một phần là do hiệu suất của tỉ lệ nén cao của động cơ diesel và một phần bởi vì giá thành thấp của nhiên liệu diesel , mặc dù giá thành thay đổi thất thường , vì vậy ưu điểm khi chạy xe chạy bằng diesel sẽ giảm nhẹ nếu bạn sống trong khu vực với mức giá cả của động cơ diesel cao . Quãng thời gian kiểm tra định kì thường cách nhau rất xa, nhưng nhiều động cơ diesel yêu cầu việc thay dầu thường xuyên hơn là các loại đối thủ chạy bằng động cơ xăng.
Tăng cường động cơ
Điểm hạn chế lớn của các loại xe chạy bằng động cơ diesel là khả năng vận hành kém hơn so với động cơ xăng với dung tích tương đương.
Một vấn đề nan giải là tăng kích thước động cơ của động cơ, nhưng điều này dẫn đến trọng lượng của động cơ cũng tăng lên đáng kể.
Một vài nhà sản xuất đã cho thêm động cơ turbo cho động cơ để tăng năng lực cạnh tranh, và Rover, Mercedes, Audi và VW là các nhà sản xuất ra động cơ diesel turbo.
Động cơ diesel hoạt động như thế nào?
Kì nạp
Khi pit tong bắt đầu di chuyển xuống phía dưới của xi lanh, van dẫn vào sẽ mở và khí sẽ bị hút vào.
Kì nén
Cuối kì nạp van dẫn vào đóng lại. Pit tong đi lên và nén không khí.
Kì nổ
Nhiên liệu được phun vào trong buồng đốt tại đầu kì nổ. Nó đánh lửa và đấy pit tong đi xuống
Kì xả
Khi pit tong đẩy lên van xả mở, khí bị đốt cháy thoát ra ngoài.
Mặc dù động cơ diesel và động cơ xăng có chung các bộ phận và cả hai đều làm việc trong động cơ 4 kì, tuy nhiên chúng lại hoạt động khác nhau. Điểm khác biệt chính đó là cách khiến nhiên liệu cháy nổ và điều chỉnh năng lượng đầu ra.
Đối với động cơ xăng hỗn hợp xăng khí đốt cháy do đánh tia lửa điện. Còn đối với động cơ diesel , việc đánh lửa tạo ra chỉ do việc nén khí tạo thành. Tỉ lệ nén điển hình của động cơ diesel là 20:1, còn đối với động cơ xăng là 9:1. Việc nén càng nhiều thì sẽ làm cho nhiệt độ tăng lên đủ để đánh lửa đốt chảy nhiên liệu tức thời mà không cần tia đánh lửa hoặc một hệ thống đánh lửa.
Đối với động cơ xăng, nó hút một lượng không khí thay đổi ở kì hút, khối lượng chính xác phụ thuộc vào việc mở của van tiết lưu. Động cơ diesel thì ngược lại chúng hút một lượng không khí giống nhau tại từng tốc độ của động cơ và chúng đi qua một cửa vào không điều chỉnh và việc đóng mở chỉ phụ thuộc vào van nạp( cũng không có các bua ra tơ và van bướm)
Khi pit tong chạm tới điểm cuối của kì nạp, van nạp sẽ đóng. Pit tong di chuyển nhờ vào năng lượng từ pit tong khác và lực momen xoắn của bánh đà, di chuyển lên phía trên xi lanh , và pit tong đồn thời cũng nén khí khoảng bằng 1/20 so với dung tích thực của nó.
Khi pit tong gần đến điểm chết trên xi lanh, lượng nhiên liệu đo lường chính xác sẽ được phun vào buồng đốt. Nhiệt từ việc nén nhiên liệu sẽ đốt cháy hỗn hợp xăng khí ngay lập tức, và hốn hợp xăng khí bị đốt cháy và dãn nở. Lực dãn nở đẩy pit tong đi xuống là quay trục khuỷu.
Khi pit tong di chuyển đi lên thì cũng là lúc kì xả diễn ra, van xả mở và khí bị đốt cháy di chuyển thoát ra ngoài thông qua van xả. Tại cuối kì xả, xi lanh sẽ sẵn sáng bắt đầu một chu kì nạp nhiên liệu mới.
Cấu trúc động cơ diesel
injector : vòi phun
inlet valve: van nạp
combustion chamber: buồng đốt
exhaust valve: van xả
connecting rod: thanh truyền
crankshaft: trục khuỷu
Các bộ phận của động cơ diesel giống với các bộ phận của động cơ xăng và chúng có nhiệm vụ giống nhau. Tuy nhiên các bộ phận của đông cơ diesel buộc phải khỏe hơn các bộ phân tương đương của động cơ xăng bởi vì liên quan đến vấn đề trọng tải.
Thành của khối xi lanh ở động cơ diesel thường dày hơn so với thành của động cơ xăng, và chúng sẽ có các lưới cường lực để có thể tiếp sức và làm giảm áp lực. Ngoài trừ việc tăng cường độ mạnh cho động cơ , thì khối xi lanh này còn giúp giảm tiếng ồn hiệu quả.
Pit tong, thanh truyền, trục khuỷu và vỏ bọc phải làm từ các vật liệu chắc và bền hơn so với các bộ phân tương tự ở động cơ xăng. Việc thiết kế nắp xi lanh phải có sự khác biệt, bởi vì vòi phun nhiên liệu và hình dạng của buồng đốt.
Phun nhiên liệu
Đối với bất cứ động cơ đốt trong nào để có thể hoạt động một cách hiệu quả, trơn tru, thì nhiên liệu và không khí cần được phối trộn một cách chính xác . Những vấn đề về hỗn hợp xăng khí là hết sức quan trọng đối với động cơ diesel, bởi vì đối với loại động cơ này thì khí và nhiên liệu đi vào những lần khác nhau trong suốt chu kì và phải cùng hòa trộn ở trong xi lanh.
Có hai cách tiếp cận là phun trực tiếp và phun gián tiếp. Theo truyền thống, thì cách thức phun gián tiếp được sử dụng nhiều hơn bởi đây là cách đơn giản nhất để tạo ra một dòng xoáy giúp cho việc hòa trộn hỗn hợp xăng khí đều hơn có thể tạo ra được lượng khí nén rất cao trong buồng đốt.
Còn đối vơi cách thức phun xăng gián tiếp vào buồng đốt thì có một buồng xoáy chôn ốc nhỏ , vòi phun sẽ phun nhiên liệu và trong đó trước khi đến với buồng đốt chính , buồng chứa phụ tạo ra một dòng xoáy để hỗn hợp xăng khí được hòa quyện và trộn đều tốt hơn.
Điểm trừ của hệ thống chính là việc buồng chứa phụ đã trở thành một phần của buồng đốt. Đồng nghĩa với việc toàn bộ hình dạng của buống đốt sẽ không đồng đều và gây ra các vấn đề đối với buồng đốt và hiệu quả của động cơ.
Phun nhiên liệu trực tiếp
Đối với cách thức này, không cần có buồng chứa phụ, nhiên liệu đi thẳng và buồn đốt. Các kĩ sư phải thật chú ý đối với thiết kế của buồng đốt đối trên đầu pit tông để tạo ra đủ dòng xoáy.
Kiểm soát tốc độ
Động cơ diesel không có van tiết lưu giống như động cơ xăng, vì vậy lượng khí bị hút vào ở bất kì động cơ đặc biệt nào cùng đều giống nhau. Tốc độ của động cơ được điều chỉnh bằng lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt.
Một bàn đạp gia tốc nối với thiết bị đo lường của động cơ nó đóng vai trò giống như van tiết lưu của động cơ xăng.
Việc dừng hoạt động của động cơ diesel có liên quan tới việc tắt chìa khóa đánh lửa, cũng như giống với tắt tia đánh lửa, nó đóng van solenoid, nguồn cung nhiên liệu dừng lại ở bơm phun. Động cơ sau đó chỉ sử dụng một lượng nhỏ nhiên liệu trước khi ngưng lại. Và thực tế thì động cơ disesel nghỉ nhanh hơn động cơ xăng bởi lực nén cao là một trong những nguyên nhân làm giảm anh hưởng của động cơ
Môt số từ vựng trong bài
Diesel engine: động cơ diesel
Petrol engine: động cơ xăng
Throttle valve: van tiết lưu, van bướm
Turbocharge: động cơ turbo
Solenoid valve: van soneloid
Spark: tia lửa
Squirt: phun
Swirl: xoáy
Combustion chamber: buồng đốt
Turbulence: dòng xoáy, lốc xoáy
