Nếu có cùng kích thước xy-lanh thì động cơ diesel có mô-men lớn hơn, tiêu hao nhiên liệu ít hơn nhiều so với động cơ xăng.
Ngoài ra, động cơ diesel sinh nhiều bụi than hơn, ồn hơn, khả năng tăng tốc kém hơn và tất nhiên là giá thành cao hơn động cơ xăng, còn lại các chỉ tiêu khác đều tốt hơn động cơ xăng.
Động cơ diesel V6 của Mercedes
Những cải tiến của động cơ diesel
Trừ giá thành là vấn đề mà các nhà thiết kế, chế tạo chưa giải quyết được, còn lại cơ bản đã khắc phục được các nhược điểm như: nồng độ phát thải đã được xử lý, động cơ hoạt động êm hơn. Bằng chứng là nhiều mẫu xe sang như Mercedes-Benz E320 CDI Bluetec, Jaguar S-Type 2.7, BMW 318d, 325d,… được trang bị động cơ diesel.
Khả năng tăng tốc cũng là điểm có nhiều cải tiến khi chiếc R10 chạy bằng diesel của Audi đã giành chiến thắng tại các giải đua xe thể thao danh tiếng như LeMans, France 24-hour, Sebring và Florida 12-hour. Chính vì thế mà động cơ diesel được sử dụng phổ biến cho hầu khắp các lĩnh vực: ôtô, tàu thủy, đường sắt, máy nông, lâm nghiệp…
Để có thể khắc phục các nhược điểm của động cơ diesel truyền thống, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các giải pháp nhằm hoàn thiện hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ, mang lại khả năng cung cấp nhiên liệu tối ưu như: sử dụng các loại bơm cao áp PF-PE-VE-GM hoặc hệ thống phun diesel điện tử Common Rail để tăng áp suất phun, lượng nhiên liệu phun ở các xy-lanh đồng đều hơn và điều khiển chính xác thời điểm phun.
Khác biệt giữa động cơ xăng và diesel
Về cấu tạo, động cơ diesel không có nhiều khác biệt so với động cơ xăng. Điểm khác nhau ở đây nằm ở hệ thống cung cấp nhiên liệu và diễn biến quá trình nạp – nén – nổ – xả.
Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong tạo hỗn hợp cháy (nhiên liệu – không khí) ngay bên trong xy-lanh (giống động cơ GDI), hoạt động trên nguyên tắc tự cháy (tự kích nổ) trong điều kiện môi trường áp suất cao, tỷ số nén lớn (trong khoảng 14:1 đến 25:1) mà không dùng bugi để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu.
Loại nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel là dầu diesel nên chỉ tiêu nhiên liệu khác với xăng. Nhiên liệu diesel sử dụng chỉ số kích nổ là Cetan trong khi xăng lại là chỉ số Octan, như vậy diesel sử dụng nhiên liệu càng dễ kích nổ càng tốt giúp động cơ sẽ dễ khởi động hơn khi nhiệt độ môi trường xuống thấp.
Cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel bao gồm các thành phần chính: Thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu thấp áp, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, bơm cao áp và kim phun.
Bơm thấp áp có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng dầu qua các bầu lọc thô để cung cấp nhiên liệu cho bầu lọc tinh và bơm cao áp. Bơm có hai dạng là bơm màng hoặc bơm piston.
Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho từng vòi phun đúng định lượng, thứ tự nổ theo chế độ bàn đạp ga. Bơm có dạng piston được dẫn động nhờ trục cam để điều khiển theo thứ tự nổ, được điều khiển đúng định lượng nhờ thanh răng xoay rãnh của piston thông qua dẫn động tới bàn đạp ga và bộ điều khiển theo tải nhờ quả văng ly tâm.
Kim phun có nhiệm vụ tiếp nhận nhiên liệu từ bơm cao áp cung cấp và tán nhuyễn tạo thành sương, phun vào buồng đốt của động cơ với áp suất cao và nhờ hình dạng của đỉnh piston tạo thành vùng xoáy lốc để hòa trộn đều với không khí.
Cấu tạo đỉnh piston của động cơ diesel
Khác với động cơ xăng, đỉnh piston của động cơ diesel phải có hình dạng tạo thành buồng cháy của động cơ. Hình dạng này phụ thuộc vào số lượng tia, góc phun của kim phun nhằm tạo dòng xoáy lốc không khí trong buồng cháy để hòa trộn một cách tốt nhất giữa nhiên liệu và không khí.
Hình dáng đỉnh pít-tông trong động cơ diesel
Hình dạng buồng cháy ở động cơ diesel ảnh hưởng trực tiếp và có ý nghĩa đặc biệt đến khả năng sinh công trong quá trình cháy. Có 4 loại buồng cháy bao gồm: buồng cháy thông nhất và buồng cháy phân chia. Loại buồng cháy phân chia lại được chia làm 3 loại: buồng cháy trước, buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy phụ. Trong các loại trên, buồng đốt thống nhất được sử dụng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm so với các loại khác như: cấu tạo đơn giản, tổn thất nhiệt ít, tiết kiệm nhiên liệu, dễ khởi động.
Phân biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel
Để phân biệt được động cơ xăng và động cơ diesel có thể dễ dàng quan sát theo các dấu hiệu sau:
Thứ nhất: Đối với động cơ diesel thông thường, nhà chế tạo đề luôn chữ “DIESEL” hoặc “D” ngay trên nắp máy.
Thứ hai: Động cơ diesel có các đường ống dẫn nhiên liệu bằng đồng có độ dài bằng nhau đến từng xy-lanh, thay vì có ống lớn cung cấp hỗn hợp nhiên liệu đến xy-lanh và các dây dẫn cao áp đến các bu gi.
Thứ ba: Động cơ xăng có hệ thống đánh lửa còn động cơ diesel thì không có.
Thứ tư: Với các động cơ có turbo tăng áp nhà chế tạo đề luôn chữ “TURBO” và có thể nhìn ngay thấy bộ turbo bên cạnh động cơ.
Ngoài ra, động cơ diesel sinh nhiều bụi than hơn, ồn hơn, khả năng tăng tốc kém hơn và tất nhiên là giá thành cao hơn động cơ xăng, còn lại các chỉ tiêu khác đều tốt hơn động cơ xăng.
Động cơ diesel V6 của Mercedes
Những cải tiến của động cơ diesel
Trừ giá thành là vấn đề mà các nhà thiết kế, chế tạo chưa giải quyết được, còn lại cơ bản đã khắc phục được các nhược điểm như: nồng độ phát thải đã được xử lý, động cơ hoạt động êm hơn. Bằng chứng là nhiều mẫu xe sang như Mercedes-Benz E320 CDI Bluetec, Jaguar S-Type 2.7, BMW 318d, 325d,… được trang bị động cơ diesel.
Khả năng tăng tốc cũng là điểm có nhiều cải tiến khi chiếc R10 chạy bằng diesel của Audi đã giành chiến thắng tại các giải đua xe thể thao danh tiếng như LeMans, France 24-hour, Sebring và Florida 12-hour. Chính vì thế mà động cơ diesel được sử dụng phổ biến cho hầu khắp các lĩnh vực: ôtô, tàu thủy, đường sắt, máy nông, lâm nghiệp…
Để có thể khắc phục các nhược điểm của động cơ diesel truyền thống, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các giải pháp nhằm hoàn thiện hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ, mang lại khả năng cung cấp nhiên liệu tối ưu như: sử dụng các loại bơm cao áp PF-PE-VE-GM hoặc hệ thống phun diesel điện tử Common Rail để tăng áp suất phun, lượng nhiên liệu phun ở các xy-lanh đồng đều hơn và điều khiển chính xác thời điểm phun.
Khác biệt giữa động cơ xăng và diesel
Về cấu tạo, động cơ diesel không có nhiều khác biệt so với động cơ xăng. Điểm khác nhau ở đây nằm ở hệ thống cung cấp nhiên liệu và diễn biến quá trình nạp – nén – nổ – xả.
Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong tạo hỗn hợp cháy (nhiên liệu – không khí) ngay bên trong xy-lanh (giống động cơ GDI), hoạt động trên nguyên tắc tự cháy (tự kích nổ) trong điều kiện môi trường áp suất cao, tỷ số nén lớn (trong khoảng 14:1 đến 25:1) mà không dùng bugi để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu.
Loại nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel là dầu diesel nên chỉ tiêu nhiên liệu khác với xăng. Nhiên liệu diesel sử dụng chỉ số kích nổ là Cetan trong khi xăng lại là chỉ số Octan, như vậy diesel sử dụng nhiên liệu càng dễ kích nổ càng tốt giúp động cơ sẽ dễ khởi động hơn khi nhiệt độ môi trường xuống thấp.
Quá trình phun nhiên liệu và tự bốc cháy trong buồng đốt
Cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel bao gồm các thành phần chính: Thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu thấp áp, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, bơm cao áp và kim phun.
Bơm thấp áp có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng dầu qua các bầu lọc thô để cung cấp nhiên liệu cho bầu lọc tinh và bơm cao áp. Bơm có hai dạng là bơm màng hoặc bơm piston.
Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho từng vòi phun đúng định lượng, thứ tự nổ theo chế độ bàn đạp ga. Bơm có dạng piston được dẫn động nhờ trục cam để điều khiển theo thứ tự nổ, được điều khiển đúng định lượng nhờ thanh răng xoay rãnh của piston thông qua dẫn động tới bàn đạp ga và bộ điều khiển theo tải nhờ quả văng ly tâm.
Kim phun có nhiệm vụ tiếp nhận nhiên liệu từ bơm cao áp cung cấp và tán nhuyễn tạo thành sương, phun vào buồng đốt của động cơ với áp suất cao và nhờ hình dạng của đỉnh piston tạo thành vùng xoáy lốc để hòa trộn đều với không khí.
Cấu tạo đỉnh piston của động cơ diesel
Khác với động cơ xăng, đỉnh piston của động cơ diesel phải có hình dạng tạo thành buồng cháy của động cơ. Hình dạng này phụ thuộc vào số lượng tia, góc phun của kim phun nhằm tạo dòng xoáy lốc không khí trong buồng cháy để hòa trộn một cách tốt nhất giữa nhiên liệu và không khí.
Hình dáng đỉnh pít-tông trong động cơ diesel
Hình dạng buồng cháy ở động cơ diesel ảnh hưởng trực tiếp và có ý nghĩa đặc biệt đến khả năng sinh công trong quá trình cháy. Có 4 loại buồng cháy bao gồm: buồng cháy thông nhất và buồng cháy phân chia. Loại buồng cháy phân chia lại được chia làm 3 loại: buồng cháy trước, buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy phụ. Trong các loại trên, buồng đốt thống nhất được sử dụng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm so với các loại khác như: cấu tạo đơn giản, tổn thất nhiệt ít, tiết kiệm nhiên liệu, dễ khởi động.
Phân biệt giữa động cơ xăng và động cơ diesel
Để phân biệt được động cơ xăng và động cơ diesel có thể dễ dàng quan sát theo các dấu hiệu sau:
Thứ nhất: Đối với động cơ diesel thông thường, nhà chế tạo đề luôn chữ “DIESEL” hoặc “D” ngay trên nắp máy.
Thứ hai: Động cơ diesel có các đường ống dẫn nhiên liệu bằng đồng có độ dài bằng nhau đến từng xy-lanh, thay vì có ống lớn cung cấp hỗn hợp nhiên liệu đến xy-lanh và các dây dẫn cao áp đến các bu gi.
Thứ ba: Động cơ xăng có hệ thống đánh lửa còn động cơ diesel thì không có.
Thứ tư: Với các động cơ có turbo tăng áp nhà chế tạo đề luôn chữ “TURBO” và có thể nhìn ngay thấy bộ turbo bên cạnh động cơ.
Nguồn: Fordvn
