Giáo án NLS Công nghệ 11 CK kết nối Bài 18: Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu về nguyên lí làm việc động cơ xăng và diesel 4 kì

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 2 nhóm lớn (Nhóm Xăng, Nhóm Diesel).

- GV cung cấp link video/QR Code: "Nguyên lí hoạt động động cơ 4 thì".

https://youtu.be/0wQlTLSVY2I

- GV nhiệm vụ: Quan sát video, sử dụng tính năng Chụp màn hình (Screenshot) và Ghi chú ảnh trên điện thoại để đánh dấu thời điểm xảy ra sự khác biệt giữa hai động cơ ở kì Nén và kì Nổ (Cháy-Giãn nở)."

- GV chiếu sơ đồ chu trình làm việc của động cơ căng 4 kì (hình 18.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK và thực hiện nhiệm vụ sau:

Nhóm 1: Tìm hiểu về nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì.

Nhóm 2: Tìm hiểu về nguyên lí làm việc của động cơ diesel 4 kì.

- GV yêu cầu các nhóm so sánh sự giống và khác nhau giữa động cơ xăng 4 kì và động cơ diesel 4 kì.

- GV bổ sung và trình bày lại nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì và động cơ diesel 4 kì, nhận mạnh sự khác nhau cơ bản (cháy cưỡng bức (bu gi đánh lửa), tự cháy).

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Khám phá (SGK – tr89)

Đọc nội dung mô tả về các kì, quan sát Hình 18.3 và đặt tên các hình a, b, c, d tương ứng với các kì nạp, nén, nổ, thải.

- GV tổng kết về nội dung nguyên lí làm việc động cơ xăng và diesel 4 kì.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận và trả lời câu hỏi.

- HS xem video, chụp ảnh màn hình và chú thích vào ảnh

+ Động cơ xăng: Bugi bật tia lửa.

+ Động cơ Diesel: Vòi phun phun nhiên liệu.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện nhóm chiếu hình ảnh đã chú thích lên màn hình lớp (qua Zalo/Padlet) và trình bày sự khác biệt: (đính kèm dưới hoạt động).

+ Xăng nạp hòa khí/dùng bugi

+ Diesel nạp khí/tự nổ.

- GV mời 1-2 HS trả lời câu hỏi

*Khám phá

+ Hình 18.3a: kì nạp;

+ Hình 18.3b: kì nén;

+ Hình 18.3c: kì nổ;

+ Hình 18.3d: kì thải.

- Các nhóm khác theo dõi và bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và kết luận về nguyên lí làm việc của động cơ diesel và động cơ xăng 4 kì.

- GV chuyển sang hoạt động mới.

II. NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC

1. Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì

a. Kì nạp (quá trình nạp)

- Pít-tông dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD, xu páp nạp mở, xu páp thải đóng, áp suất trong xi lanh giảm, hòa khí được hút vào xi lanh.

b. Kì nén (quá trình nén)

- Pít-tông dịch chuyển từ ĐCD đến ĐCT, xu páp nạp và xu páp thải đều đóng, hỗn hợp xăng và không khí trong xi lanh bị nén lại, áp suất và nhiệt độ tăng lên.

c. Kì nổ (quá trình cháy và giãn nở sinh công)

- Xu páp nạp và xu páp thải vẫn đóng, hóa khí cháy giãn nở làm cho nhiệt độ và áp suất trong xi lanh tăng mạnh, tác dụng lên đỉnh pít-tông từ ĐCT đến ĐCD và sinh công cơ học.

d. Kì thải (quá trình thải)

- Pít-tông chuyển động từ ĐCD đến ĐCT, xu páp nạp đóng và xu páp thải mở, khí thải trong xi lanh bị pít-tông đẩy qua cửa thải và qua đường ống thải ra ngoài.

2. Nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 4 kì

- Trong một chu kì làm việc pít-tông cũng thực hiện bốn hành trình nạp, nén, nổ và thải.

- Trong động cơ Diesel 4 kì thì ở kì nạp chỉ có không khí được nạp vào xi lanh. Cuối kì nén, khi pít-tông gần đến ĐCT, nhiên liệu được phun vào xi lanh với áp suất cao sẽ hòa trộn với không khí để tạo hỗn hợp, khi đạt đến nhiệt độ và áp suất nhất định hỗn hơp sẽ tự cháy mà không cần tia lửa điện.

…………………………………

Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu về nguyên lí làm việc động cơ xăng và diesel 2 kì

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu sơ đồ cấu tạo động cơ xăng 2 kì (hình 18.4) và hình ảnh chu trình làm việc của động cơ xăng 2 kì (hình 18.5) cho HS quan sát.

- GV đặt câu hỏi:

+ Nêu cấu tạo cơ bản của động cơ xăng 2 kì và trình bày nguyên lí làm việc của động cơ xăng 2 kì.

+ Nêu sự khác nhau cơ bản giữa động cơ 4 kì với động cơ 2 kì.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Khám phá (SGK – tr90)

Quan sát hình 18.4 và cho biết:

- Những chi tiết, bộ hận nào có động cơ 4 kì nhưng không có ở động cơ 2 kì và ngược lại.

- Vị trí của pít-tông ở đâu thì cửa quét, cửa thải cùng được mở ra? Cửa nào mở ra trước?

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Khám phá (SGK – tr90)

Quan sát mỗi hình a, b, c trong hình 18.5 và cho biết:

+ Chiều chuyển động của pít-tông.

+ Trạng thái của cửa thải và cửa quét.

+ Trạng thái khí trong buồng đốt của động cơ.

- GV nêu nguyên lí làm việc của động cơ xăng 2 kì.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi: Trình bày nguyên lí làm việc của động cơ diesel 2 kì.

- GV nêu nguyên lí làm việc của động cơ diesel 2 kì.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Kết nối năng lực (SGK – tr91)

Qua sách báo, internet và quan sát thực tế trong cuộc sống, em hãy cho biết các phương tiện cơ giới đường bộ như ô tô và xe máy thường sử dụng động cơ xăng hay động cơ Diesel.

- GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Luyện tập (SGK – tr91)

Động cơ Diesel có cần bu gi đánh lửa như động cơ xăng hay không? Nếu không thì tại sao nhiên liệu diesel lại cháy được?

- GV chiếu sơ đồ động cơ 2 kì (có cửa nạp, cửa xả, cửa quét).

- GV nêu nhiệm vụ: Tìm kiếm video '2 stroke engine animation' (Mô phỏng động cơ 2 thì). Quan sát và cho biết: Tại sao động cơ 2 kì không có xupap mà vẫn nạp/thải khí được? Cácte đóng vai trò gì?

https://www.tiktok.com/@levietlap1995/video/6954691978927836417?is_from_webapp=1&sender_device=pc

- GV tổng kết về nội dung nguyên lí làm việc động cơ xăng và diesel 2 kì.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận và trả lời câu hỏi.

- HS tìm và xem video, quan sát sự đóng mở của các cửa khí do Pít-tông điều khiển.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 1-2 HS trả lời câu hỏi

*Khám phá

+ Trên động cơ 4 kì luôn có xu páp nạp và xu páp thải, trên động cơ 2 kì không có xu páp nạp và xu páp thải, tuy nhiên chỉ có một số động cơ 2 kì có xu páp thải. Trên động cơ 2 kì có cửa quét, còn trên động cơ 4 kì không có cửa quét.

+ Khi pít-tông ở ĐCD cả cửa quét và cửa thải cùng mở. Cửa thải được mở ra trước.

*Khám phá

+ Hình 18.5a: pít-tông chuyển động xuống dưới; cửa quét, cửa thải và cửa nạp đều đóng; nhiên liệu trong buồn đốt được bu gi đốt cháy.

+ Hình 18.5c: pít-tông đang chuyển động lên ĐCT; khí trong buồng đốt bị nén lại; cửa quét và cửa thải đóng, cửa nạp mở.

*Kết nối năng lượng

+ Ô tô sử dụng động cơ xăng hoặc động cơ diesel, các ô tô loại nhỏ thường sử dụng động cơ xăng, tuy nhiên vẫn có loại sử dụng động cơ diesel, còn ô tô lớn vận tải khách và hàng hóa thì sử dụng động cơ diesel.

+ Xe máy sử dụng động cơ xăng.

*Luyện tập

+ Động cơ diesel không cần bu gi đánh lửa như động cơ xăng. Vì cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào trong xi lanh hòa trộn vào không khí có nhiệt độ cao tạo thành hòa khí, ở điều kiện nhiệt độ và áp suất trong xi lanh cao, hòa khí sẽ tự bốc cháy.

- GV mời HS trả lời câu hỏi NLS: Pít-tông đóng vai trò van trượt. Cácte dùng để nén khí sơ cấp.

- Các nhóm khác theo dõi và bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và kết luận về nguyên lí làm việc của động cơ diesel và động cơ xăng 2 kì.

- GV chuyển sang hoạt động mới.

3. Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 2 kì

- Cấu tạo của động cơ xăng 2 kì sử dụng 3 cửa khí, gồm: nạp, quét, thải.

- Pít-tông ngoài các nhiệm vụ như đối với động cơ 4 kì, còn thực hiện thêm nhiệm vụ như van trượt để đóng, mở các cửa khí. Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nén trong các te để có áp suất cao trước khi vào xi lanh.

- Mỗi chu trình làm việc của động cơ xăng 2 kì, pít-tông thực hiện hai hành trình dịch chuyển và trục khuỷu quay một vòng.

a. Kì thứ nhất

Gồm các quá trình: cháy giãn nở, thải tự do, quét khí và nạp hòa khí mới vào xi lanh.

b. Kì thứ hai

Gồm các quá trình: quét khí và nạp hòa khó mới vào xi lanh, lọt khí, nén và chạy, nạp hòa khí mới vào các te.

4. Nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 2 kì

Chu trình làm việc của động cơ Diesel 2 kì cũng tương đương như động cơ xăng 2 kì, chỉ khác ở một số điểm sau:

+ Khí nạp vào động cơ là không khí, không phải hào khí như động cơ xăng. Trước khi vào động cơ, khí nạp được đi qua máy nén dẫn động cơ khí hoặc dẫn động bằng tua bin.

+ Cuối quá trình nén, nhiên liệu diesel được vòi phun phun vào xi lanh, sau đó hòa trộn với khí nóng tạo thành hòa khí, ở điều kiện áp suất và nhiệt độ trong xi lanh cao, hòa khí sẽ tự bốc cháy.