Nội dung chính Công nghệ 11 - Công nghệ cơ khí Kết nối tri thức bài 18: Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong

BÀI 18. NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 

1. Điểm chết

- Điểm chết là vị trí của pít-tông mà tại đó pít-tông đổi chiều chuyển động.

+ Điểm chết trên (ĐCT) là vị trí mà tại đó đỉnh pít-tông xa tâm trục khuỷu nhất.

+ Điểm chết dưới (ĐCD) là vị trí mà tại đó đỉnh pít-tông gần tâm trục khuỷu nhất.

2. Hành trình của pít-tông (S)

- Là quãng đường di chuyển của pít-tông giữa hai điểm chết.

S = 2 x R

3. Thể tích buồng cháy (Vc)

- Thể tích buồng cháy là không gian được giới hạn bởi nắp máy, xi lanh và đỉnh pít-tông khi pít-tông ở ĐCT.

4. Thể tích công tác của xi lanh (Vs)

- Thể tích công tác của xi lanh là không gian được giới hạn bởi hai điểm chết.

Vs=π×D24×S

5. Thể tích toàn phần (Va)

- Thể tích toàn phần là không gian được giới hạn bởi nắp máy, xi lanh và đỉnh pít-tông khi pít-tông ở ĐCD.

Va = Vc + Vs

6. Thể tích công tác của động cơ (Vh)

- Thể tích công tác của động cơ là tổng thể tích công tác của các xi lanh trong động cơ nhiều xi lanh.

Vh = Vs x i

7. Tỉ số nén của động cơ ()

- Tỉ số nén là tỉ số giữa thể tích toàn phần và thể tích buồng cháy

ε=VaVc

8. Chu trình công tác

- Chu trình công tác là tổng hợp các quá trình diễn ra liên tiếp để động cơ thực hiện biến đổi hóa năng thành cơ năng.

9. Kì

- Kì là một phần của chu trình công tác của động cơ đốt trong khi pít-tông thực hiện một hành trình S.

II. NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC

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

2. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

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.

1. Kì thứ nhất

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

1. 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.

III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1. Công suất có ích

- Công suất có ích Ne (kW) của động cơ là công suất đo được ở đầu ra của trục khuỷu động cơ.

Ne=Lei×n30×τ

Trong đó: i là số xi lanh, là số kì và n (vòng/phút) là số vòng quay của động cơ.

2. Hiệu suất có ích

- Hiệu suất có ích e=NeQct

Trong đó Qct (kJ/s) là nhiệt lượng của nhiên liệu cung cấp cho động cơ.

3. Mô men có ích

- Mô men có ích Me (Nm) là mô men xoắn gây ra các chuyển động quay của trục

Me=Ne×9,55n

4. Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích

- Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích ge (g/kW.h) là lượng nhiên liệu tiêu thụ để tạo ra một đơn vị công suất động cơ trong một đơn vị thời gian. 

ge=GnlNe

Trong đó Gnl (g/h) là lượng nhiên liệu tiêu thụ đo được trong một đơn vị thời gian.