dangnamphong
Tài xế O-H
Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong - Những điều cơ bản có thể bạn chưa biết ?
I. Một số khái niệm cơ bản
1, Điểm chết của Piston:
- Điểm chết của Piston là vị trí mà tại đó Piston đổi chiều chuyển động, có 2 điểm chết.
- Điểm chết trên (ĐCT) là điểm chết mà tại đó Piston ở gần tâm của trục khuỷu nhất
- Điểm chết dưới (ĐCD) là điểm chết mà tại đó Piston ở xa tâm của trục khuỷu nhất
2, Hành trình của Piston (S).
- Hành trình của Piston là quảng đường mà Piston đi được giữa hai điểm chết (S).
- Khi Piston dịch chuyển được một hành trình thì trục khuỷu quay 180o.
- Gọi R là bán kính quay của trục khuỷu thì S=2R
3, Thể tích toàn phần (Vtp) (Cm3 hoặc Lít).
- Vtp là thể tích Xilanh ( thể tích không giới hạn bởi Xilanh, nắp máy và đỉnh piston khi piston ở ĐCT
4, Thể tích buồng cháy (Vbc) (Cm3 hoặc Lít).
- Vbc là thể tích xilanh khi piston ở ĐCT
5, Thể tích công tác (Vct) (Cm3 hoặc Lít).
- Vct là thể tích xilanh được giới hạn bởi 2 điểm chết Vct = Vtp + Vbc
6, Tỉ số nén ε
Tỉ số nén là tỉ số giữa Vtp chia Vbc
- Động cơ xăng ε = 6÷10.
- Động cơ diesel ε = 15÷21.
7, Chu trình làm việc của động cơ
- Khi động cơ làm việc trong xilanh diễn ra 4 quá trình nạp, nén , cháy - dãn nở , thải .
- 4 quá trình này được lặp đi lặp lại có tính chu kì .
- 4 quá trình đó tạo thành 1 chu trình , tính từ khi bắt đầu quá trình nạp đến khi kết thúc quá trình thải .
8, Kì
- Kì là phần của chu trình diễn ra trong thời gian một hành trình của piston (tương đương vởi trục khuỷu quay 180o )
Kết luận
+ Chu trình được hoàn thành trong 2 kì ta có động cơ 2 kì ( trục khuỷu quay 360o )
+ Chu trình được hoàn thành trong 4 kì ta có động cơ 2 kì ( trục khuỷu quay 720o )
- Điểm chết của Piston là vị trí mà tại đó Piston đổi chiều chuyển động, có 2 điểm chết.
- Điểm chết trên (ĐCT) là điểm chết mà tại đó Piston ở gần tâm của trục khuỷu nhất
- Điểm chết dưới (ĐCD) là điểm chết mà tại đó Piston ở xa tâm của trục khuỷu nhất
2, Hành trình của Piston (S).
- Hành trình của Piston là quảng đường mà Piston đi được giữa hai điểm chết (S).
- Khi Piston dịch chuyển được một hành trình thì trục khuỷu quay 180o.
- Gọi R là bán kính quay của trục khuỷu thì S=2R
3, Thể tích toàn phần (Vtp) (Cm3 hoặc Lít).
- Vtp là thể tích Xilanh ( thể tích không giới hạn bởi Xilanh, nắp máy và đỉnh piston khi piston ở ĐCT
4, Thể tích buồng cháy (Vbc) (Cm3 hoặc Lít).
- Vbc là thể tích xilanh khi piston ở ĐCT
5, Thể tích công tác (Vct) (Cm3 hoặc Lít).
- Vct là thể tích xilanh được giới hạn bởi 2 điểm chết Vct = Vtp + Vbc
6, Tỉ số nén ε
Tỉ số nén là tỉ số giữa Vtp chia Vbc
- Động cơ xăng ε = 6÷10.
- Động cơ diesel ε = 15÷21.
7, Chu trình làm việc của động cơ
- Khi động cơ làm việc trong xilanh diễn ra 4 quá trình nạp, nén , cháy - dãn nở , thải .
- 4 quá trình này được lặp đi lặp lại có tính chu kì .
- 4 quá trình đó tạo thành 1 chu trình , tính từ khi bắt đầu quá trình nạp đến khi kết thúc quá trình thải .
8, Kì
- Kì là phần của chu trình diễn ra trong thời gian một hành trình của piston (tương đương vởi trục khuỷu quay 180o )
Kết luận
+ Chu trình được hoàn thành trong 2 kì ta có động cơ 2 kì ( trục khuỷu quay 360o )
+ Chu trình được hoàn thành trong 4 kì ta có động cơ 2 kì ( trục khuỷu quay 720o )
II, Nguyên lí làm việc của động cơ 4 kì
1, Nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 4 kì
a) Kì 1: Kì nạp
- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD nhờ trục khuỷu dẫn động, xupap nạp mở, xupap thải đóng.
- Bên trong xilanh động cơ
+ V tăng dần.
+ P giảm dần.
- Do sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xilanh nên không khí được nạp vào xilanh động cơ.
b) Kì 2: Kì nén
- Piston đi từ ĐCD lên ĐCT nhờ trục khuỷu dẫn động, cả hai xupap đều đóng.
- Bên trong xilanh động cơ:
+ V giảm dần.
+ P và T tăng dần.
- Cuối kì nén vòi phun sẽ phun tơi một lượng nhiên liệu Dieselvào buồng cháy hòa trộn với khí nóng tạo thành hòa khí.
c) Kì 3: Cháy giãn nở - Kì nổ
- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, hai xupap đều đóng.
- Nhiên liệu được phun tơi vào buồng cháy (từ cuối kì nén) hòa trộn với khí nóng tạo thành hòa khí.
- Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ trong xilanh cao, hòa khí tự bốc cháy tạo ra áp suất cao đẩy pistonđi xuống, qua thanh truyền làm trục khuỷu quay và sinh công.
- Vì vậy, kì này còn gọi là kì sinh công.
d) Kì 4: Thải
- Piston đi từ ĐCD lên ĐCT nhờ trục khuỷu dẫn động, xupap nạp đóng, xupap thải mở.
- Bên trong xi lanh động cơ:
+ V giảm dần.
+ P tăng dần.
- Do sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xilanh nên không khí được thải ra cửa thải.
- Trong thực tế để nạp được nhiều hơn và thải được sạch hơn, các xupap được bố trí mở sớm và đóng muộn hơn ,đồng thời để quá trình cháy-giãn nở diễn ra tốt hơn, vòi phun cũng được bố trí ở phun ở cuối kì nén, trước khi piston lên đến DCT
- 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.
- Để nạp được nhiều hơn và thải được sạch hơn thì các xupap được bố trí mở sớm hơn và đóng muộn hơn.
2, Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì
- Nguyên lí làm việc của động cơ Xăng 4 kì tương tự như nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 4 kì. Chỉ khác ở 2 điểm sau:
+ Trong kì nạp ở động cơ Diesel khí nạp vào là không khí, ở động cơ xăng khí nạp vào là hoà khí (hỗn hợp gồm xăng và không khí). .
+ Cuối kì nén, ở động cơ Diesel diễn ra quá trình phun nhiên liệu, ở động cơ xăng Bugi bật tia lửa điện để châm cháy hòa khí..
a) Kì 1: Kì nạp
- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD nhờ trục khuỷu dẫn động, xupap nạp mở, xupap thải đóng.
- Bên trong xilanh động cơ
+ V tăng dần.
+ P giảm dần.
- Do sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xilanh nên không khí được nạp vào xilanh động cơ.
b) Kì 2: Kì nén
- Piston đi từ ĐCD lên ĐCT nhờ trục khuỷu dẫn động, cả hai xupap đều đóng.
- Bên trong xilanh động cơ:
+ V giảm dần.
+ P và T tăng dần.
- Cuối kì nén vòi phun sẽ phun tơi một lượng nhiên liệu Dieselvào buồng cháy hòa trộn với khí nóng tạo thành hòa khí.
c) Kì 3: Cháy giãn nở - Kì nổ
- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, hai xupap đều đóng.
- Nhiên liệu được phun tơi vào buồng cháy (từ cuối kì nén) hòa trộn với khí nóng tạo thành hòa khí.
- Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ trong xilanh cao, hòa khí tự bốc cháy tạo ra áp suất cao đẩy pistonđi xuống, qua thanh truyền làm trục khuỷu quay và sinh công.
- Vì vậy, kì này còn gọi là kì sinh công.
d) Kì 4: Thải
- Piston đi từ ĐCD lên ĐCT nhờ trục khuỷu dẫn động, xupap nạp đóng, xupap thải mở.
- Bên trong xi lanh động cơ:
+ V giảm dần.
+ P tăng dần.
- Do sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xilanh nên không khí được thải ra cửa thải.
- Trong thực tế để nạp được nhiều hơn và thải được sạch hơn, các xupap được bố trí mở sớm và đóng muộn hơn ,đồng thời để quá trình cháy-giãn nở diễn ra tốt hơn, vòi phun cũng được bố trí ở phun ở cuối kì nén, trước khi piston lên đến DCT
- 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.
- Để nạp được nhiều hơn và thải được sạch hơn thì các xupap được bố trí mở sớm hơn và đóng muộn hơn.
2, Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 4 kì
- Nguyên lí làm việc của động cơ Xăng 4 kì tương tự như nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 4 kì. Chỉ khác ở 2 điểm sau:
+ Trong kì nạp ở động cơ Diesel khí nạp vào là không khí, ở động cơ xăng khí nạp vào là hoà khí (hỗn hợp gồm xăng và không khí). .
+ Cuối kì nén, ở động cơ Diesel diễn ra quá trình phun nhiên liệu, ở động cơ xăng Bugi bật tia lửa điện để châm cháy hòa khí..
III, Nguyên lí làm việc của động cơ 2 kì
1, Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 2 kì
a. Kì 1
- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, trong xi lanh xẩy ra các quá trình cháy giãn nở, thải tự do, quét và thải khí.
- Đầu kì 1, piston ở ĐCT, khí cháy có áp suất cao đẩy piston
- Đi xuống làm trục khuỷu quay và sinh công, quá trình cháy giãn nở kết thúc khi piston bắt đầu mở cửa quét 3.
- Từ khi piston 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 piston 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 piston đi xuống đóng cửa nạp cho tới khi piston đến ĐCD, hoà khí trong cacte được nén nên áp suất và nhiệt độ hoà khí tăng lên.
- Piston được bố trí đóng cửa nạp trước khi mở cửa quét nên hoà khí trong cacte có áp suất cao.
b. Kì 2
- Piston được trục khuỷu dẫn động đi từ ĐCD lên ĐCT, trong xi lanh diễn ra các quá trình quét-thải khí, lọt khí, nén, và cháy-giãn 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 Piston đóng cửa quét
- Từ khi piston 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 piston 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 piston đi từ ĐCD lên đóng cửa quét và cửa nạp vẫn còn đóng → áp suất trong cạcte giảm, piston tiếp tục đi lên mở cửa nạp 4, hoà khí trên đường ống nạp đi vào cacte nhờ sự chênh lệch áp suất.
2, Nguyên lí làm việc của động cơ diesel 2 kì
Nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 2 kì tương tự như nguyên lí làm việc của động cơ xăng 2 kì. Chỉ khác ở 2 điểm sau:
- Trong kì nạp ở động cơ Diesel khí nạp vào là không khí, ở động cơ Xăng khí nạp vào là hoà khí .
- Cuối kì nén, ở động cơ Diesel diễn ra quá trình phun nhiên liệu, ở động cơ xăng Bugi bật tia lửa điện.
a. Kì 1
- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, trong xi lanh xẩy ra các quá trình cháy giãn nở, thải tự do, quét và thải khí.
- Đầu kì 1, piston ở ĐCT, khí cháy có áp suất cao đẩy piston
- Đi xuống làm trục khuỷu quay và sinh công, quá trình cháy giãn nở kết thúc khi piston bắt đầu mở cửa quét 3.
- Từ khi piston 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 piston 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 piston đi xuống đóng cửa nạp cho tới khi piston đến ĐCD, hoà khí trong cacte được nén nên áp suất và nhiệt độ hoà khí tăng lên.
- Piston được bố trí đóng cửa nạp trước khi mở cửa quét nên hoà khí trong cacte có áp suất cao.
b. Kì 2
- Piston được trục khuỷu dẫn động đi từ ĐCD lên ĐCT, trong xi lanh diễn ra các quá trình quét-thải khí, lọt khí, nén, và cháy-giãn 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 Piston đóng cửa quét
- Từ khi piston 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 piston 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 piston đi từ ĐCD lên đóng cửa quét và cửa nạp vẫn còn đóng → áp suất trong cạcte giảm, piston tiếp tục đi lên mở cửa nạp 4, hoà khí trên đường ống nạp đi vào cacte nhờ sự chênh lệch áp suất.
2, Nguyên lí làm việc của động cơ diesel 2 kì
Nguyên lí làm việc của động cơ Diesel 2 kì tương tự như nguyên lí làm việc của động cơ xăng 2 kì. Chỉ khác ở 2 điểm sau:
- Trong kì nạp ở động cơ Diesel khí nạp vào là không khí, ở động cơ Xăng khí nạp vào là hoà khí .
- Cuối kì nén, ở động cơ Diesel diễn ra quá trình phun nhiên liệu, ở động cơ xăng Bugi bật tia lửa điện.
