Soạn mới giáo án Công nghệ cơ khí 11 KNTT bài 18: Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh (hình 18.2) cho HS quan sát.

- GV sử dụng mô hình mẫu, chỉ rõ cho HS khái niệm hoặc vị trí của từng thuật ngữ:

+ Điểm chết (điểm chết trên (ĐCT), điểm chết dưới (ĐCD);

+ Hành trình pít-tông (S);

+ Tỉ số nén ();

+ Chu trình công tác;

+ Kì.

- GV chỉ rõ vị trí tương quan của pít-tông, xi lanh của các chu trình công tác và các kì; vị trí của chúng xác định thể tích buồng cháy (V_c), thể tích công tác của xi lanh (V_s), thể tích toàn phần (V_a).

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Khám phá (SGK – tr88)

Quan sát hình 18.2 và cho biết hình nào có đỉnh pít-tông xa tâm trục khuỷu nhất và hình nào có đỉnh pít-tông gần tâm trục khuỷu nhất?

- GV tổng kết về nội dung một số khái niệm cơ bản của động cơ đốt trong.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và thực hiện nhiệm vụ trong hộp chức năng Luyện tập (SGK – tr89)

1. Tính thể tích công tác của một xi lanh khi biết thể tích công tác của động cơ 4 xi lanh là 2,4 lít.

2. Tính thể tích công tác của động cơ 4 xi lanh khi biết đường kính của mỗi xi lanh là 80 mm và bán kính quay của trục khuỷu là 75 mm.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

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

- 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 hình 18.2a: đỉnh pít-tông ở xa tâm trục khuỷu nhất.

+ Trên hình 18.2b và 18.2c: đỉnh pít-tông ở gần tâm trục khuỷu nhất.

*Luyện tập

+ Thể tích công tác của một xi lanh:

2,4 : 4 = 0,6 lít

+ Thể tích công tác của 1 xi lanh:

V_s = ((3,14.0,82):4).(0,75.2)=0,75 lít

+ Tính thể tích công tác của động cơ:

V_h = 0,75.4 = 3 lít

- 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 một số khái niệm cơ bản.

- GV chuyển sang hoạt động mới.

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 (V_c)

- 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 (V_s)

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

5. Thể tích toàn phần (V_a)

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

V_a = V_c + V_s

6. Thể tích công tác của động cơ (V_h)

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

V_h = V_s 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

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.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

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 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.

- 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

+ 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 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.

- 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.

- 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.