Sự khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel

Sự khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel
¬”Sự khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel là gì?”
Câu chuyện về động cơ diesel thực ra bắt đầu từ việc phát minh ra động cơ xăng. Nikolaus August Otto đã phát minh và đăng ký bằng sáng chế cho động cơ xăng vào năm 1876. Phát minh này áp dụng nguyên lý đốt cháy bốn thì, còn được gọi là “chu trình Otto”, và đây chính là nền tảng cơ bản cho hầu hết các động cơ ô tô ngày nay. Trong giai đoạn đầu, động cơ xăng không hiệu quả lắm, và các phương tiện giao thông chính khác như động cơ hơi nước cũng hoạt động kém hiệu quả. Chỉ khoảng 10% lượng nhiên liệu được sử dụng trong các loại động cơ này thực sự giúp phương tiện di chuyển. Phần nhiên liệu còn lại chỉ tạo ra nhiệt vô dụng.
¬Năm 1878, Rudolf Diesel đang theo học tại Trường Trung học Bách khoa Đức (tương đương với một trường đại học kỹ thuật) thì biết được hiệu suất thấp của động cơ xăng và động cơ hơi nước. Thông tin đáng lo ngại này đã truyền cảm hứng cho ông tạo ra một loại động cơ có hiệu suất cao hơn, và ông đã dành phần lớn thời gian của mình để phát triển một “Động cơ Năng lượng Đốt cháy”. Đến năm 1892, Diesel đã được cấp bằng sáng chế cho thứ mà ngày nay chúng ta gọi là động cơ diesel.
¬Nếu động cơ diesel hiệu quả đến vậy, tại sao chúng ta không sử dụng chúng thường xuyên hơn? Có thể khi nghe đến cụm từ “động cơ diesel”, bạn sẽ liên tưởng đến những chiếc xe tải chở hàng to lớn, cồng kềnh, phun ra khói đen kịt và tạo ra tiếng ồn lạch cạch chói tai. Hình ảnh tiêu cực về xe tải và động cơ diesel đã khiến nhiên liệu diesel trở nên kém hấp dẫn đối với những người lái xe bình thường ở Hoa Kỳ — mặc dù diesel rất phù hợp để vận chuyển hàng hóa cỡ lớn trên quãng đường dài, nhưng nó chưa phải là lựa chọn tốt nhất cho những người đi làm hàng ngày. Tuy nhiên, điều này đang bắt đầu thay đổi khi người ta đang cải tiến động cơ diesel để làm cho nó sạch hơn và ít ồn hơn.
Nếu bạn chưa đọc bài viết “Cách hoạt động của động cơ ô tô”, có lẽ bạn nên đọc bài đó trước để nắm được những kiến thức cơ bản về động cơ đốt trong. Nhưng hãy quay lại ngay nhé — trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những bí mật của động cơ diesel và tìm hiểu về một số tiến bộ mới nhất.
¬Về mặt lý thuyết, động cơ diesel và động cơ xăng khá giống nhau. Cả hai đều là động cơ đốt trong được thiết kế để chuyển hóa năng lượng hóa học có trong nhiên liệu thành năng lượng cơ học. Năng lượng cơ học này làm cho các piston chuyển động lên xuống bên trong các xi-lanh. Các piston được nối với trục khuỷu, và chuyển động lên xuống của piston, được gọi là chuyển động tịnh tiến, tạo ra chuyển động quay cần thiết để làm cho các bánh xe của ô tô chuyển động về phía trước.
Cả động cơ diesel và động cơ xăng đều chuyển hóa nhiên liệu thành năng lượng thông qua một chuỗi các vụ nổ hoặc quá trình cháy nhỏ. Sự khác biệt chính giữa động cơ diesel và động cơ xăng nằm ở cách thức diễn ra các vụ nổ này. Trong động cơ xăng, nhiên liệu được trộn với không khí, nén bởi các piston và được đốt cháy bởi tia lửa từ bugi. Trong động cơ diesel, ngược lại, không khí được nén trước, sau đó nhiên liệu mới được phun vào. Do không khí nóng lên khi bị nén, nên nhiên liệu tự bốc cháy.
Đoạn phim hoạt hình sau đây minh họa chu trình diesel trong thực tế. Bạn có thể so sánh nó với đoạn phim hoạt hình về động cơ xăng để nhận ra những điểm khác biệt.
Hình ảnh do Baris Mengutay cung cấp
Động cơ diesel sử dụng chu trình đốt trong bốn thì, giống như động cơ xăng. Bốn thì đó là:
• Hành trình nạp — Van nạp mở ra, cho không khí vào và đẩy piston xuống. ¬
• Hành trình nén — Piston di chuyển trở lại phía trên và nén không khí.
• Chu kỳ đốt cháy — Khi piston đạt đến điểm cao nhất, nhiên liệu được phun vào đúng thời điểm và được đốt cháy, đẩy piston trở lại vị trí ban đầu.
• Hành trình xả — Piston di chuyển trở lại vị trí trên cùng, đẩy khí thải sinh ra từ quá trình đốt cháy ra ngoài qua van xả.
Hãy nhớ rằng động cơ diesel không có bugi, nó hút không khí vào và nén lại, sau đó phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt (phun trực tiếp). Chính nhiệt độ của không khí nén là yếu tố làm cháy nhiên liệu trong động cơ diesel. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về quá trình phun nhiên liệu của động cơ diesel.