Sự chuyển động lặp lại của pít tông từ ĐCT đến ĐCD và ngược lại tạo ra chu kỳ hoạt động của động cơ hai kỳ. Quá trình nạp, nén, đốt, và thải diễn ra liên tục trong mỗi vòng quay của trục khuỷu, tạo ra công suất và năng lượng cần thiết cho hoạt động của động cơ.
Mục lục bài viết
1. Động cơ 2 kỳ:
1.1. Khái niệm động cơ 2 kỳ:
Động cơ hai kỳ là một loại động cơ đốt trong, thường được xây dựng dựa trên nguyên tắc của động cơ có pít tông đẩy. Điểm đặc biệt của động cơ hai kỳ là cần hai thời gian hoàn thành một chu kỳ hoạt động để tạo ra công suất. Chu kỳ đầu tiên liên quan đến chuyển động của pít tông từ trạng thái tĩnh theo một hướng đến trạng thái tĩnh mới, tức là pít tông di chuyển từ một điểm chết đến điểm chết khác. Trong chu kỳ này, trục khuỷu hoàn thành nửa vòng quay. Chu kỳ thứ hai xảy ra khi pít tông di chuyển từ trạng thái tĩnh thứ hai trở lại trạng thái tĩnh ban đầu, và trục khuỷu cũng hoàn thành nửa vòng quay còn lại. Kết quả là, công suất được tạo ra trong một vòng quay đầy đủ của trục khuỷu.
Loại động cơ diesel của động cơ hai kỳ vẫn được sử dụng trong các ứng dụng như tàu hỏa, tàu thủy, máy phát điện, máy cắt, máy cưa và nhiều ứng dụng công nghiệp khác. Thường thì những động cơ này có công suất nhỏ, tuy nhiên cũng có những trường hợp ngoại lệ như xe Jawa của Tiệp với dung tích động cơ lên đến 350 và 360cc, hoặc những mẫu xe ô tô của hãng Audi trong quá khứ.
1.2. Cấu tạo của động cơ 2 kỳ:
Cấu tạo của động cơ hai kỳ gồm các thành phần quan trọng sau:
Buồng đốt: Đây là nơi nhiên liệu (xăng hoặc dầu diesel) hòa quyện với không khí và được đốt cháy để tạo ra năng lượng.
Bugi (nến đánh lửa): Trong động cơ xăng, bugi được sử dụng để tạo điện cực để đánh lửa hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong buồng đốt.
Đường thải: Sau quá trình đốt cháy, khí thải được sản xuất và cần phải được loại bỏ khỏi buồng đốt để tạo không gian cho chu kỳ mới. Đường thải đưa khí thải ra khỏi động cơ.
Van lưỡi gà: Van này điều khiển lưu lượng khí nạp và khí xả vào và ra khỏi buồng đốt. Van mở và đóng theo chu kỳ hoạt động của động cơ.
Đường nạp hoà khí vào: Động cơ cần lấy không khí vào buồng đốt để hòa quyện với nhiên liệu. Đường nạp hoà khí chịu trách nhiệm cung cấp không khí này.
Hộp trục khuỷu: Đây là bộ phận quan trọng trong cơ cấu truyền động của động cơ. Trục khuỷu hoạt động để biến động tuyến tính của pít tông thành chuyển động quay của trục.
Hoà khí: Động cơ cần một tỷ lệ hợp lý giữa nhiên liệu và không khí trong buồng đốt để tạo ra hiệu suất tốt. Hoà khí có nhiệm vụ cung cấp hoà khí cho nhiên liệu trước khi nạp vào buồng đốt.
Như vậy, các thành phần này hoạt động cùng nhau để tạo ra chu kỳ hoạt động của động cơ hai kỳ, trong đó khí thải được loại bỏ và năng lực được tạo ra trong mỗi vòng quay của trục khuỷu.
2. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ thế nào?
Động cơ hai kỳ hoạt động dựa trên chu kỳ làm việc của pít tông trong buồng đốt. Chu kỳ làm việc này gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn nạp và nén (Kỳ 1): Trong giai đoạn này, pít tông di chuyển từ vị trí Điểm Chết Trên (ĐCT) xuống vị trí Điểm Chết Dưới (ĐCD). Khi pít tông di chuyển xuống, không gian trong buồng đốt tăng lên, tạo điều kiện cho việc nạp nhiên liệu và không khí vào buồng đốt.
Cửa nạp (van nạp) được mở để cho phép hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hút vào buồng đốt. Nhiên liệu (thường là xăng) được hút từ bình nhiên liệu thông qua ống nhiên liệu và bị phun vào buồng đốt. Không khí cũng được hút vào qua ống hút không khí. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí sẽ llen đầy buồng đốt trong quá trình pít tông di chuyển xuống.
Gần cuối giai đoạn này, pít tông đạt tới ĐCD và bắt đầu di chuyển lên trở lại. Trong lúc này, cửa nạp sẽ đóng lại để ngăn nhiên liệu và không khí ra ngoài buồng đốt. Trong quá trình pít tông di chuyển lên, không gian trong buồng đốt bị nén lại, tạo ra áp suất và nhiệt độ cao, làm tăng hiệu suất cháy sau này.
Giai đoạn đốt và thải (Kỳ 2): Khi pít tông bắt đầu di chuyển lên, buồng đốt bị nén và áp suất trong buồng đốt tăng cao. Trong lúc này, bugi (nến đánh lửa) sẽ đánh lửa hỗn hợp nhiên liệu và không khí đã bị nén. Quá trình cháy xảy ra nhanh chóng, tạo ra lượng nhiệt lớn và áp suất cao trong buồng đốt.
Áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra một lực đẩy mạnh mẽ lên pít tông. Pít tông sẽ bị đẩy xuống tới ĐCD, tạo ra chuyển động quay cho trục khuỷu. Trục khuỷu sẽ chuyển đổi chuyển động tuyến tính của pít tông thành chuyển động quay.
Trong giai đoạn này, cửa thoát (van thoát) sẽ mở ra để cho phép khí thải từ quá trình cháy (khí CO2, hơi nước, khí nitơ, và các khí thải khác) thoát ra ngoài buồng đốt. Quá trình này chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo của động cơ.
Tóm lại, sự kết hợp chặt chẽ giữa hai giai đoạn nạp và nén, và đốt và thải tạo ra chu kỳ hoạt động của động cơ hai kỳ. Sự nạp nhiên liệu và không khí, tạo áp suất và nhiệt độ cao, cháy nhiên liệu, và thải khí thải được lặp lại liên tục trong mỗi vòng quay của trục khuỷu, tạo ra sự vận hành liên tục và hiệu quả của động cơ.
3. Ưu và nhược điểm của động cơ 2 kỳ:
3.1. Ưu điểm của động cơ 2 kỳ:
Động cơ hai kỳ có những ưu điểm đáng kể, một số trong số chúng bao gồm:
1. Tăng hiệu suất: Động cơ hai kỳ thường có hiệu suất cao hơn so với động cơ bốn kỳ vì chúng thực hiện công việc trong mỗi vòng quay của trục khuỷu. Quá trình nạp, nén, đốt và thải diễn ra trong cùng một vòng quay, giúp tạo ra năng lực liên tục.
2. Đơn giản cấu tạo: So với động cơ bốn kỳ, động cơ hai kỳ có cấu tạo đơn giản hơn vì nó chỉ cần hai giai đoạn trong mỗi chu kỳ. Điều này dẫn đến việc giảm thiểu số lượng bộ phận và tăng tính độ bền của động cơ.
3. Tỷ lệ công suất/ trọng lượng tốt: Động cơ hai kỳ thường nhẹ hơn so với động cơ bốn kỳ cùng công suất tương đương. Điều này làm cho động cơ hai kỳ thích hợp trong các ứng dụng cần tối ưu hóa trọng lượng như xe đua, mô tô đua, hay các thiết bị yêu cầu công suất cao như máy cắt cỏ.
4. Dễ bảo trì: Vì cấu tạo đơn giản và số lượng bộ phận ít hơn, động cơ hai kỳ thường dễ dàng bảo trì và sửa chữa hơn. Việc bảo trì thường ít tốn thời gian và chi phí hơn so với động cơ bốn kỳ.
5. Tỷ lệ công suất/ giá trị kinh tế tốt: Động cơ hai kỳ thường có giá thành sản xuất thấp hơn so với động cơ bốn kỳ cùng công suất tương đương. Điều này làm cho chúng hấp dẫn đối với những ứng dụng có giới hạn nguồn vốn.
Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng động cơ hai kỳ cũng có nhược điểm, như tiêu thụ nhiên liệu cao hơn và khả năng gây ô nhiễm môi trường hơn do việc xả khí thải trộn lẫn với dầu nhớt
3.2. Nhược điểm của động cơ 2 kỳ:
Mặc dù có nhiều ưu điểm, động cơ hai kỳ cũng có một số nhược điểm:
– Tiêu thụ nhiên liệu cao: Động cơ hai kỳ thường tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn so với động cơ bốn kỳ cùng công suất tương đương. Điều này xuất phát từ việc mất mát nhiên liệu qua việc xả nhiên liệu trong giai đoạn đốt cháy.
– Ô nhiễm môi trường: Do việc xả khí thải và dầu nhớt diễn ra trong cùng một giai đoạn, động cơ hai kỳ thường gây ra ô nhiễm môi trường hơn so với động cơ bốn kỳ. Khí thải trong động cơ hai kỳ thường chứa nhiều chất gây hại và dầu nhớt có thể bị cháy chưa hoàn toàn, gây ra khói đen và khí thải ô nhiễm.
– Hiệu suất không cao: Mặc dù có hiệu suất cao hơn so với động cơ bốn kỳ, nhưng động cơ hai kỳ thường có hiệu suất thấp hơn trong phạm vi tốc độ quay thấp và trung bình. Điều này làm cho chúng ít phù hợp cho những ứng dụng yêu cầu mô men xoắn cao ở tốc độ quay thấp.
– Sự cản trở do dầu nhớt: Trong quá trình hoạt động, dầu nhớt thường được sử dụng để bôi trơn và làm mát các bộ phận. Tuy nhiên, dầu nhớt cũng có thể làm tạo ra sự cản trở trong việc nạp và xả khí thải, làm giảm hiệu suất tổng thể của động cơ.
– Bảo dưỡng thường xuyên: Do sự trộn lẫn giữa nhiên liệu và dầu nhớt, động cơ hai kỳ thường yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên hơn để duy trì hiệu suất và độ bền của các bộ phận.
Tóm lại, mặc dù có những ưu điểm riêng của mình, động cơ hai kỳ cũng mang theo một số nhược điểm không thể bỏ qua, đặc biệt là trong bối cảnh ngày nay tăng cường tập trung vào hiệu suất, sự tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.
