Giải chi tiết Công nghệ cơ khí 11 Cánh diều mới bài 18: Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Chi biết bugi xe máy có tác dụng gì?

Hướng dẫn trả lời:

Tác dụng chính của bugi xe máy là tạo tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp không khí - xăng ở trong động cơ từ chế hòa khí được nạp vào buồng đốt. Tuy nhiên, tác dụng quan trọng nhất của bugi vẫn là phát tia lửa điện giữa hai điện cực (bao gồm cực trung tâm và cực bên nối mát)

I. MỘT SỐ THUẬT NGỮ CƠ BẢN

Câu 1: Chỉ ra các điểm chết trên hình 18.1 và cho biết vận tốc pít tông tại các điểm chết

Hướng dẫn trả lời:

Có hai điểm chế là điểm chết trên kí hiệu là ĐCT trong hình và điểm chết dưới kí hiệu là ĐCD

Câu 2: Tìm mối liên hệ giữa hành trình pít tông S và bán kính quay R của trục khuỷu

Hướng dẫn trả lời:

Hành trính pít tông khi di chuyển giữa hai điểm chết thì sẽ tạo thành quãng đường gấp 2 lần bán kình quay R của trục khuỷu: S=2R

Câu 1: Vì sao động cơ có thể tích công càng lớn thì công suất càng lớn

Hướng dẫn trả lời:

Khi dung tích của xy lanh động cơ càng lớn, thì sẽ nạp được càng nhiều hỗn hợp không khí. Vậy nên, năng lượng được sinh ra trong quá trình đốt cháy sẽ càng lớn và sản sinh ra nhiều công suất hơn.

Câu 2: Tìm biểu thức liên hệ giữa tỉ số nén và thể tích công tác V_h'

Hướng dẫn trả lời:

Thể tích toàn bộ xi-lanh (V_a): Là tổng thể tích công tác (V_h) và thể tích buồng cháy (V_c) của xi-lanh.
V_a = V_h+V_c (centimet khối ) mà tỉ số nén bằng V_a/V_c

V_h' bằng tổng thể tích công tác của các xi lanh => tỉ số nén = V_h+V_c /V_c

II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 4 KÌ

Câu 1: Cho biết thế nào là động cơ 2 kì, động cơ 4 kì?

Hướng dẫn trả lời:

- Động cơ 4 kì có một chu trình công tác được thực hiện bởi bốn hành trình của pít tông, tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu

- Động cơ 2 kì có chu trình công tác tương ứng với hai hành trình của pít tông hay một vòng quay của trục khuỷu

Câu 2: Quan sát hình 18.4, trình bày nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 4 kì

Hướng dẫn trả lời:

a) Kì nạp

- Pittông đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp mở, xupáp thải đóng.

- Pit-tông được trục khuỷu dẫn động đi xuống, áp suất trong xilanh giảm, không khí trong đường ống nạp sẽ qua cửa nạp đi vào xilanh nhờ chênh lệch áp suất.

b) Kì  Nén

- Pittông đi từ ĐCD lên ĐCT, hai xupap đều đóng.

- Pit-tông được trục khuỷu dẫn động đi lên làm thể tích xilanh giảm nên áp suất và nhiệt độ của khí trong xilanh tăng.

- Cuối kì nén vòi phun sẽ phun tơi một lượng nhiên liệu điêzen với áp suất cao vào buồng cháy.

c) Kì  Cháy - Dãn nở

Pít tông đi từ ĐCT đến ĐCD, cả hai xupap vẫn đóng

Hòa khí trong xilanh cháy làm áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng lên rất cao. KHí cháy có áp suất cao đẩy pít tông đi xuống thực hiện dãn nở sinh công, thông qua thanh truyền làm quay trục khuỷu

d) Kì Thải

- Pit-tông đi từ ĐCD lên ĐCT, xupap nạp đóng, xupap thải mở.

- Pit-tông được trục khuỷu dẫn động đi lên đẩy khí thải trong xilanh qua cửa thải ra ngoài.

- Khi pit-tông đi đến ĐCT, xupap thả đóng. Xupap nạp mở, trong xilanh lại diễn ra kì 1 của chu trình mới.

Câu 3: Ở động cơ 4 kì, công được sinh ra ở kì nào?

Hướng dẫn trả lời:

Do sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xilanh nên không khí được thải ra cửa thải. Trong chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ thì kỳ cháy dãn nở là kỳ duy nhất sinh công, các kỳ còn lại là các kỳ tiêu tốn công đã sinh ra

Câu hỏi: Cho biết sự khác nhau về nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì hình thành hòa khí bên ngoài và động cơ Diesel 4 kì.

Hướng dẫn trả lời:

* Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì cũng tương tự như động cơ điêzen 4 kì (gồm 4 kì: nạp, nén, cháy-dãn nở, thải), khác nhau ở hai điểm sau:

- Trong kì nạp khí nạp vào xilanh của động cơ điêzen là không khí, còn ở động cơ xang là hòa khí (hỗn hợp xăng và không khí). Hòa khí này được tạo bởi bộ chế hòa khí lắp trên đường ống nạp.

- Cuối kì nén, ở động cơ điêzen diễn ra quá trình phun nhiên liệu còn ở động cơ xăng thì bugi bật tia lửa điện để châm cháy hòa khí.

III. NGUYÊN LÝ LMAF VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 2 KÌ

Câu hỏi: Quan sát hình 18.7, cho biết nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kì sử dụng cacte nén khí

Hướng dẫn trả lời:

a. Kì 1:

- Pít-tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, trong xi lanh xẩy ra các quá trình cháy dãn nở, thải tự do, quét và thải khí.

- Đầu kì 1, pit-tông ở ĐCT, khí cháy có áp suất cao đẩy pit-tông

- Đi xuống làm trục khuỷu quay và sinh công, quá trình cháy dãn nở kết thúc khi pit-tông bắt đầu mở cửa quét 3.

- Từ khi pit-tông mở cửa thải cho đển khi bắt đầu mở cửa quét . Khí thải trong xi lanh có áp suất cao qua cửa thải thoát ra ngoài, giai đoạn này còn gọi là giai đoạn thải tự do.

- Từ khi pit-tông mở cửa quét cho tới khi tới ĐCD hoà khí có áp suất cao từ cacte qua đường thông 8 và cửa quét đi vào xi lanh đẩy khí thải trong xi lanh qua cửa thải ra ngoài, giai đoạn này được gọi là giai đoạn quét thải khí.

- Đồng thời khi pit-tông đi xuống đóng cửa nạp cho tới khi pit-tông đến ĐCD, hoà khí trong cacte được nén nên áp suất và nhiệt độ hoà khí tăng lên.

- Pit-tông được bố trí đóng cửa nạp trước khi mở cửa quét nên hoà khí trong cacte có áp suất cao.

b. Kì 2:

- Pít-tông được trục khuỷu dẫn động đi từ ĐCD lên ĐCT, trong xi lanh diễn ra các quá trìng quét-thải khí, lọt khí, nén, và cháy-dãn nở.

- Lúc đầu cửa quét và cửa thải vẫn mở hoà khí có áp suất cao từ cạcte qua đường thông 8 và cửa quét 9 vẫn tiếp tục đi vào xi lanh. Khí thải trong xi lanh qua cửa thải ra ngoài. Quá trình quét thải khí chỉ kết thúc khi pít-tông đóng cửa quét

- Từ khi pit-tông đóng cửa quét đến khi đóng cửa thải thì một phần hoà khí trong xi lanh bị lọt ra cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn lọt khí.

- Từ khi pit-tông đóng cửa thải tới khi đến ĐCT quá trình nén mới thực sự diễn ra. Cuối kì 2 bugi bật tia lửa điện châm cháy hoà khí. Quá trình cháy bắt đầu.

- Khi pit-tông đi từ ĐCD lên đóng cửa quét và cửa nạp vẫn còn đóng -> áp suất trong cạcte giảm, pit-tông tiếp tục đi lên mở cửa nạp 4, hoà khí trên đường ống nạp đi vào cacte nhờ sự chênh lệch áp suất.

IV. MỘT SỐ THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN

Câu 1: Phân biệt tốc độ quay và tốc độ quay định mức của dộng cơ

Hướng dẫn trả lời:

Tốc độ quay của động cơ được tính bằng số vòng quay của trục khuỷu trong một phút còn tốc độ quay định mức là tốc độ quay của động cơ tại đó động cơ phát công suất lớn nhất theo thiết kế

Câu 2: Phân biệt công suất có ích và công suất định mức

Hướng dẫn trả lời:

Công suất có ích là công suất của động cơ phát ra từ trục khuỷu để truyền tới máy công tác còn công suất định mức là công suất lớn nhất của động cơ theo thiết kế

Câu 3: Momen xoắn của động cơ là gì?

Hướng dẫn trả lời:

Momen xoắn của động cơ là momen truyền tự trục khuỷu ra máy công tác

Câu hỏi: Mức tiêu thụ nhiên liệu là gì?

Hướng dẫn trả lời:

Mức tiêu thụ nhiên liệu là khối lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một đơn vị thời gian

Luyện tập

Câu 1: Cho một số thông số của động cơ như bảng 18.1, hãy:

a, Cho biết đây là động cơ dùng nhiên liệu gì?

b, Tính thể tích công tác của động cơ này

Bảng 18.1 Một số thông số động cơ

Hướng dẫn trả lời:

a, Đây là động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel

b, Thể tích công tác: Vh = π*D /4*S = π* 80/4*90

Câu 2: Vì sao ở động cơ xăng phải sử dụng bugi, ở động cơ Diesel không cần sử dụng bugi?

Hướng dẫn trả lời:

Động cơ xăng phải dùng bu-gi để đốt cháy hỗn hợn nhiên liệu nhằm tránh xăng tự bốc cháy trước khi nó có thể làm điều đó như hỗn hợp dầu DO trong động cơ diesel. Một yếu tố tạo đièu kiện thuận lợi cho việc này là tỷ số nén trong động cơ xăng không cao nên sự cơ hội xăng tự bốc cháy càng ít

Câu 3: Ở động cơ xăng 2 kì sử dụng cacte nén khí, giai đoạn nào làm thất thoát nhiên liệu ra đường thải? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời:

 Ở động cơ xăng 2 kì sử dụng cacte nén khí, giai đoạn nào làm thất thoát nhiên liệu ra đường thải là giai đoạn Từ khi pit-tông đóng cửa quét đến khi đóng cửa thải thì một phần hoà khí trong xi lanh bị lọt ra cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn lọt khí.

Vận dụng

Câu hỏi: Tìm hiểu và giải thích ý nghĩa của con số 110, 125 ghi trên xe máy

Hướng dẫn trả lời:

Con số 110, 125 ghi trên xe máy thể hiện dung tích xi lanh động cơ. Độ lớn của động cơ được đo bằng dung tích xi lanh, dung tích xi lanh càng lớn động cơ càng khỏe, nhưng nó sẽ rất tiêu tốn nhiên liệu. Vì nếu dung tích xi lanh càng lớn, trong cùng một khoảng thời gian lượng hỗn hợp xăng không khí sẽ bị đốt cháy càng nhiều -> năng lượng/công tạo ra lớn do đó sẽ tốn nhiên liệu hơn rất nhiều.