Tìm hiểu động cơ diesel

1

Tìm hiểu động cơ diesel

Động cơ diesel có nhiều ưu điểm như tiết kiệm nhiên liệu, mô-men
xoắn cao, tuy nhiên lại gây tiếng ồn và khí thải ô nhiễm.

Chúng ta đã được biết những hệ thống hỗ trợ cho động cơ hoạt
động ra sao, cũng như một số thuật ngữ và ký hiệu cơ bản khi nói
về thông số của một chiếc động cơ.

Các loại động cơ chạy xăng, thường dùng trong các loại xe sedan
cỡ nhỏ. Còn những chiếc xe tải cỡ lớn hiện nay hầu như đều sử
dụng động cơ dầu diesel. Vậy tại sao những chiếc xe cỡ lớn phải sử
dụng động cơ diesel, sự khác biệt của nó với động cơ xăng là gì,
2

cấu tạo và nguyên tắc hoạt động như thế nào? Chúng ta sẽ cùng
tìm hiểu trong bài viết này.
Lịch sử phát triển
Rudolf Diesel – kỹ sư tốt nghiệp xuất sắc tại Đại học Kỹ thuật
Munich của nước Đức đã sáng chế được một loại động cơ đốt trong
và bằng sáng chế cấp cho ông vào năm 1892 bảo hộ quyền tác giả
của động cơ mang tên diesel.

Động cơ diesel đầu tiên trên thế giới của Rudolf Diesel.

3

Động cơ Diesel Engine năm 1897

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp xe hơi, động cơ
diesel đã được cải tiến liên tục. Mặc dù vẫn còn những nghi ngại
liên quan đến khả năng vận hành, độ tin cậy, mức tiêu thụ nhiên
4

liệu…, nhưng một số công ty đã cố gắng ứng dụng động cơ diesel
vào xe hơi.
Mercedes trở thành nhà sản xuất ô tô đầu tiên trên thế giới trang
bị động cơ diesel cho chiếc 260D từ năm 1936. Quá trình thử
nghiệm lô taxi 260D tại Đức đã thấy được hiệu quả và tuổi thọ thực
sự của động cơ diesel nên động cơ diesel đã thu hút được sự quan
tâm của người tiêu dùng thời bấy giờ.
Sự thành công của Mercedes đã khích lệ nhiều công ty tham gia
sản xuất và lắp đặt động cơ diesel cho xe hơi, trong đó có Audi,
Cadillac, Ford, Buick, Chevrolet, Volvo và BMW. Vai trò của động
cơ diesel càng rõ nét hơn khi xảy ra hai cuộc khủng hoảng dầu lửa
vào những năm 1970 và 1980.
Dù có nhiều ưu điểm vượt trội, nhất là tiết kiệm nhiên liệu hơn
động cơ xăng khoảng 30% nhưng động cơ diesel vẫn ít phổ biến
hơn động cơ xăng do những hạn chế cố hữu về tiếng ồn và khí thải.
Động cơ diesel và động cơ xăng
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.
5


Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong tạo hỗn hợp cháy (nhiên
liệu – không khí) ngay bên trong xilanh (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.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu
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
6

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.

7

Quá trình nhiên liệu đốt cháy
Ở động cơ xăng, hỗn hợp cháy được đưa vào động cơ để thực hiện
hành trình nén và được kích nổ nhờ bu-gi đánh lửa tạo quá trình
cháy, dãn nở và sinh công. Do đặc điểm như vậy nên động cơ xăng
có thêm hệ thống đánh lửa. Đối với động cơ diesel, sau khi kim
phun nhiên liệu thực hiện phun với tốc độ và áp suất cao kết hợp
với buồng xoáy lốc trên đỉnh piston tạo ra hỗn hợp cháy. Hỗn hợp
này được nén với tỷ số nén cao và tự bốc cháy, dãn nở và sinh
công.

Hiệu suất của động cơ diesel lớn hơn khoảng 1,5 lần so với động
cơ xăng. Nhiên liệu diesel thường rẻ hơn xăng, 1 lít diesel khi cháy
hoàn toàn nhận được khoảng 8.755 calo trong khi 1 lít xăng cháy
hoàn toàn cho khoảng 8.140 calo. Suất tiêu hao nhiên liệu của
8

động cơ diesel là 200-285g/kWh nhỏ hơn của động cơ xăng là 260-
380g/kWh.
Các công nghệ hiện đại trang bị trong động cơ diesel
Nhờ những cải tiến mạnh mẽ trong công nghệ vật liệu, lọc hóa dầu,
động cơ diesel đã có điều kiện khắc phục được những hạn chế của
nó. Ngày nay, tiếng ồn của loại động cơ này đã giảm đáng kể và
quá trình đốt cháy nhiên liệu tốt hơn, khí thải cũng giảm nhờ các
bộ lọc xúc tác, thời gian khởi động nhanh hơn, tương đương với
động cơ xăng.

Bước tiến vượt bậc, đóng vai trò quyết định giúp động cơ diesel
ngày càng được phổ biến rộng rãi chính là công nghệ tăng áp (T –
9

Turbocharge) và phun nhiên liệu trực tiếp (DI – Direct Injection).
Nhờ hai công nghệ chủ lực này, gần đây công suất của động cơ
diesel không hề thua kém động cơ xăng trong khi vẫn giữ được ưu
thế về tiết kiệm nhiên liệu.
BlueTEC là công nghệ làm sạch khí thải của động cơ diesel, cho
phép tạo ra những chiếc xe thải khí ít ô nhiễm nhất hiện nay.
Nguyên lý là sử dụng chất xúc tác hoặc bộ chuyển đổi để khử các
hợp chất độc hại như CO và HC có trong thành phần khí thải, đồng
thời thu gom muội than ở dạng hạt trước khi thải khí ra ngoài môi
trường. Được bổ sung các bộ phận đó, tất nhiên giá của xe
Mercedes-Benz BlueTEC không thể rẻ.

Tương lai của động cơ diesel
Động cơ diesel với ưu điểm nổi trội là sức kéo lớn, đặc biệt là các
chi tiết của động cơ có tuổi thọ và độ bền cao, nên động cơ diesel
luôn được các nhà khoa học hướng tới để nghiên cứu nhằm khắc
phục những hạn chế.


10


Trong tương lai, chúng ta sẽ không chỉ thấy những chiếc xe tải cỡ
lớn được trang bị động cơ diesel mạnh mẽ mà thậm chí cả những
chiếc xe hạng sang hay xe thể thao cũng sẽ có phiên bản động cơ
diesel . Hiện nay Mercedes, BMW và Volkswagen là những hãng đi
đầu trong ứng dụng công nghệ diesel trên các sản phẩm hạng sang.
Mercedes có E320 CDI với mức tiêu hao nhiên liệu 8 lít cho 100 km
trong thành phố và 6 lít trên đường trường. Còn các sản phẩm chạy

diesel của BMW có kí hiệu “d” dưới mã tên như 318d, 325d, 525d
thậm chí cả dòng xe sang cao cấp serie 7 như 730d.