Ch≠ăng 5

Đ◊I CıƠNG Về ĐộNG CƠ ĐốT TRONG

B à i 20

1. Hiểu đ√ợc khái niệm và cách phân lo◊i động cơ đốt trong.

2. Biết đ√ợc cấu t◊o chung của động cơ đốt trong.

cẬng suất 20 m· lỳc. Lo◊i Ẽờng cÈ nẾy Ẽ√ùc gồi lẾ Ẽờng cÈ Ẽiàzen vẾ lo◊i nhiàn liệu sữ dừng cho Ẽờng cÈ nẾy gồi lẾ nhiàn liệu Ẽiàzen.

NgẾy nay, tỗng nẨng l√ùng do Ẽờng cÈ Ẽột trong t◊o ra vẫn chiếm tì trồng rất lợn trong tỗng nẨng l√ùng Ẽ√ùc sữ dừng tràn toẾn thế giợi. Ch˙nh v˘

vậy, Ẽờng cÈ Ẽột trong cọ vai trò quan trồng trong cÌc lịnh vỳc sản xuất vẾ Ẽởi sộng.

II -KhÌi niệm vẾ phẪn lo◊i Ẽờng cÈ Ẽột trong 1. KhÌi niệm

ường cÈ Ẽột trong lẾ lo◊i Ẽờng cÈ nhiệt mẾ quÌ tr˘nh Ẽột chÌy nhiàn liệu sinh nhiệt vẾ quÌ tr˘nh biến Ẽỗi nhiệt nẨng thẾnh cẬng cÈ hồc diễn ra ngay trong xilanh cũa Ẽờng cÈ.

2. PhẪn lo◊i

ường cÈ Ẽột trong cọ nhiều lo◊i : Ẽờng cÈ pit-tẬng, Ẽờng cÈ tuabin kh˙, Ẽờng cÈ phản lỳc. ường cÈ pit-tẬng l◊i cọ hai lo◊i : pit-tẬng chuyển Ẽờng t˚nh tiến vẾ pit-tẬng chuyển Ẽờng quay.

Trong cÌc lo◊i tràn, Ẽờng cÈ pit-tẬng chuyển Ẽờng t˚nh tiến lẾ lo◊i phỗ biến nhất nàn ỡ ẼẪy chì Ẽề cập tợi lo◊i Ẽờng cÈ nẾy.

Cọ nhiều dấu hiệu Ẽể phẪn lo◊i Ẽờng cÈ Ẽột trong, th√ởng phẪn lo◊i theo hai dấu hiệu chũ yếu :

- Theo nhiàn liệu, cọ : Ẽờng cÈ xẨng, Ẽờng cÈ Ẽiàzen vẾ Ẽờng cÈ gas.

Trong Ẽọ phỗ biến nhất lẾ Ẽờng cÈ xẨng vẾ Ẽờng cÈ Ẽiàzen.

-Theo sộ hẾnh tr˘nh cũa pit-tẬng trong mờt chu tr˘nh lẾm việc, cọ : Ẽờng cÈ 4 k˘ vẾ Ẽờng cÈ 2 k˘.

III -Cấu t◊o chung cũa Ẽờng cÈ Ẽột trong

Cấu t◊o cũa Ẽờng cÈ Ẽột trong gổm hai cÈ cấu vẾ bộn hệ thộng ch˙nh sau : -CÈ cấu trừc khuỹu thanh truyền ;

-CÈ cấu phẪn phội kh˙ ; -Hệ thộng bẬi trÈn ; -Hệ thộng lẾm mÌt ;

-Hệ thộng cung cấp nhiàn liệu vẾ khẬng kh˙ ; -Hệ thộng khỡi Ẽờng.

Riàng Ẽờng cÈ xẨng còn cọ thàm hệ thộng ẼÌnh lữa.

Câu hỏi

1. Tr˘nh bày khái niệm và phân lo◊i động cơ đốt trong.

2. Động cơ đốt trong gồm những cơ cấu và hệ thống ch˙nh nào ?

Thông tin bổ sung

Một số thông tin liên quan tới động cơ đốt trong

-Động cơ nhiệt là lo◊i động cơ biến nhiệt năng thành cơ năng. Động cơ nhiệt đ√ợc chia ra hai lo◊i ch˙nh : động cơ hơi n√ớc và động cơ đốt trong.

-Động cơ hơi n√ớc do Giêm Oat (ng√ời Anh) chế t◊o năm 1784. Động cơ hơi n√ớc cũng là một lo◊i động cơ nhiệt, nh√ng quá tr˘nh biến đổi nhiệt năng thành hơi n√ớc có áp suất cao xảy ra trong nồi hơi, còn quá tr˘nh biến đổi hơi n√ớc có áp suất cao thành công cơ học l◊i xảy ra trong xilanh động cơ.

-Ngoài hai cách phân lo◊i động cơ đốt trong nh√ đã nêu ở mục II, còn có nhiều cách phân lo◊i động cơ dựa theo các dấu hiệu khác nh√ :

+ Theo chất làm mát, chia ra động cơ làm mát bằng n√ớc và động cơ làm mát bằng không kh˙.

+ Theo số xilanh, chia ra động cơ một xilanh và động cơ nhiều xilanh.

+ Theo cách bố tr˙ xilanh hoặc dãy xilanh, chia ra các lo◊i xilanh đặt đứng, xilanh đặt nằm ngang, xilanh đặt h˘nh chữ V, h˘nh sao,...

1 2 3 4

5 6

7 8 9 10

11 12 13 14

15 16 17 18 1. Nflp máy ; 2. Bugi ;

3. Pit-tông ; 4. Bơm n√ớc ; 5. Con đội ; 6. Bánh đà ;

7. Trục cam ; 8. Bơm dầu bôi trơn ; 9. Cacte ; 10. Bánh răng phân phối ; 11. Trục khuỷu ; 12. Thanh truyền ; 13. Chốt pit-tông ; 14. Xupap n◊p ; 15. Bộ chế hoà kh˙ ; 16. Xupap thải ; 17. Cò mổ ; 18. Đũa đẩy.

H˘nh 20.1. S ơ đồ cấu t◊o động cơ xăng 4 k˘, một xilanh

Nguyên l˙ làm việc của động cơ đốt trong

I -một số khái niệm cơ bản 1. Điểm chết của pit-tông

Điểm chết của pit-tông là v˚ tr˙ mà t◊i đó pit-tông đổi chiều chuyển động.

Có hai lo◊i điểm chết :

-Điểm chết d√ới (ĐCD) là điểm chết mà t◊i đó pit-tông ở gần tâm trục khuỷu nhất (h˘nh 21.1a).

-Điểm chết trên (ĐCT) là điểm chết mà t◊i đó pit-tông ở xa tâm trục khuỷu nhất (h˘nh 21.1b).

a) b) c) H˘nh 21.1. Các điểm chết của pit-tông và thể t˙ch xilanh

2. Hành tr˘nh pit-tông (S)

Hành tr˘nh pit-tông là quãng đ√ờng mà pit-tông đi đ√ợc giữa hai điểm chết.

B à i 21

1. Hiểu đ√ợc một số khái niệm cơ bản về động cơ đốt trong.

2. Hiểu đ√ợc nguyên l˙ làm việc của động cơ đốt trong.

R S

òCT

òCD V_tp

V_bc

V_ct

Khi pit-tông chuyển d˚ch đ√ợc một hành tr˘nh th˘ trục khuỷu sẽ quay đ√ợc một góc 180^o. V˘ vậy, nếu gọi R là bán k˙nh quay của trục khuỷu th˘ :

S = 2R 3. Thể t˙ch toàn phần (V_tp) (cm³hoặc l˙t)

Thể t˙ch toàn phần Vtplà thể t˙ch xilanh (thể t˙ch không gian giới h◊n bởi nflp máy, xilanh và đỉnh pit-tông) khi pit-tông ở ĐCD (h˘nh 21.1a).

4. Thể t˙ch buồng cháy (V_bc) (cm³hoặc l˙t)

Thể t˙ch buồng cháy V_bclà thể t˙ch xilanh khi pit-tông ở ĐCT (h˘nh 21.1b).

5. Thể t˙ch công tác (V_ct) (cm³hoặc l˙t)

Thể t˙ch công tác V_ct là thể t˙ch xilanh giới h◊n bởi hai điểm chết (h˘nh 21.1c).

Nh√ vậy : V_ct= V_tp-V_bc

Nếu gọi D là đ√ờng k˙nh xilanh th˘ : V_ct= 6. Tỉ số nn (ε)

Tỉ số nn là tỉ số giữa thể t˙ch toàn phần và thể t˙ch buồng cháy.

ε=

Động cơ điêzen có tỉ số nn cao hơn so với động cơ xăng (thông th√ờng động cơ xăng có ε= 6 ữ10, còn động cơ điêzen có ε= 15 ữ21).

7. Chu tr˘nh làm việc của động cơ

Khi động cơ làm việc, trong xilanh diễn ra lần l√ợt các quá tr˘nh : n◊p, nn, cháy -dãn nở và thải, tổng hợp cả bốn quá tr˘nh đó gọi là chu tr˘nh làm việc của động cơ.

8. K˘

K˘ là một phần của chu tr˘nh diễn ra trong một hành tr˘nh của pit-tông.

Động cơ 4 k˘ là lo◊i động cơ mà một chu tr˘nh làm việc đ√ợc thực hiện trong bốn hành tr˘nh của pit-tông.

Động cơ 2 k˘ là lo◊i động cơ mà một chu tr˘nh làm việc đ√ợc thực hiện trong hai hành tr˘nh của pit-tông.

V_tp V_bc πD²S

4

II -nguyên l˙ làm việc của động cơ 4 k˘

1. Nguyên l˙ làm việc của động cơ điêzen 4 k˘

a) K˘ 1 : N◊p (h˘nh 21.2a)

a) b) c) d) H˘nh 21.2. S ơ đồ chu tr˘nh làm việc của động cơ điêzen 4 k˘

1. Trục khuỷu ; 2. Thanh truyền ; 3. Pit-tông ; 4. Xilanh ; 5. ống n◊p ; 6. Xupap n◊p ; 7. Vòi phun ; 8. ống thải ; 9. Xupap thải.

-Pit-tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupap n◊p mở, xupap thải đóng.

-Pit-tông đ√ợc trục khuỷu dẫn động đi xuống, áp suất trong xilanh giảm, không kh˙ trong đ√ờng ống n◊p sẽ qua cửa n◊p đi vào xilanh nhờ sự chênh áp suất.

b) K˘ 2 : Nn (h˘nh 21.2b)

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

-Pit-tông đ√ợc trục khuỷu dẫn động đi lên làm thể t˙ch xilanh giảm nên áp suất và nhiệt độ của kh˙ trong xilanh tăng.

- Cuối k˘ nn, vòi phun phun một l√ợng nhiên liệu điêzen với áp suất cao vào buồng cháy.

áp suất nhiên liệu phun vào xilanh cao hay thấp ? T◊i sao ?

c) K˘ 3 : Cháy -Dãn nở (h˘nh 21.2c)

-Pit-tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, hai xupap đều đóng.

-Nhiên liệu đ√ợc phun tơi vào buồng cháy (từ cuối k˘ nn) hoà trộn với kh˙ nóng t◊o thành hoà kh˙. Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ trong xilanh cao, hoà kh˙ tự bốc cháy sinh ra áp suất cao đẩy pit-tông đi xuống, qua thanh truyền làm trục khuỷu quay và sinh công. V˘ vậy, k˘ này còn đ√ợc gọi là k˘

sinh công.

d) K˘ 4 : Thải (h˘nh 21.2d)

-Pit-tông đi từ ĐCD lên ĐCT, xupap n◊p đóng, xupap thải mở.

-Pit-tông đ√ợc trục khuỷu dẫn động đi lên đẩy kh˙ thải trong xilanh qua cửa thải ra ngoài.

Khi pit-tông đi đến ĐCT, xupap thải đóng, xupap n◊p l◊i mở, trong xilanh l◊i diễn ra k˘ 1 của chu tr˘nh mới.

Trong thực tế, để n◊p đ√ợc nhiều hơn và thải đ√ợc s◊ch hơn, các xupap đ√ợc bố tr˙ mở sớm và đóng muộn hơn.

2. Nguyên l˙ làm việc của động cơ xăng 4 k˘

Nguyên l˙ làm việc của động cơ xăng 4 k˘ cũng t√ơng tự nh√ động cơ điêzen 4 k˘, chỉ khác ở hai điểm sau :

-Trong k˘ n◊p : kh˙ n◊p vào xilanh của động cơ điêzen là không kh˙, còn ở động cơ xăng là hoà kh˙ (hỗn hợp xăng và không kh˙). Hoà kh˙ này đ√ợc t◊o bởi bộ chế hoà kh˙ lflp trên đ√ờng ống n◊p.

-Cuối k˘ nn, ở động cơ điêzen diễn ra quá tr˘nh phun nhiên liệu, còn ở động cơ xăng th˘ bugi bật tia lửa điện để châm cháy hoà kh˙.

III -nguyên l˙ làm việc của động cơ 2 k˘

1. Đặc điểm cấu t◊o của động cơ 2 k˘

Cấu t◊o của động cơ 2 k˘ đơn giản hơn động cơ 4 k˘. H˘nh 21.3 giới thiệu sơ đồ cấu t◊o của động cơ xăng 2 k˘ lo◊i ba cửa kh˙ (n◊p, qut, thải). Động cơ không dùng xupap, pit-tông làm thêm nhiệm vụ của van tr√ợt để đóng, mở các cửa. Hoà kh˙ đ√a vào xilanh phải có áp suất cao, nên tr√ớc khi vào xilanh chúng đ√ợc nn trong cacte.

H˘nh 21.3. S ơ đồ cấu t◊o của động cơ xăng 2 k˘

1. Bugi ; 2. Pit-tông ; 3. Cửa thải ;

4. Cửa n◊p ; 5. Thanh truyền ; 6. Trục khuỷu ;

7. Cacte ; 8. Đ√ờng thông cacte với cửa qut ; 9. Cửa qut ; 10. Xilanh.

2. Nguyên l˙ làm việc của động cơ xăng 2 k˘

Sơ đồ nguyên l˙ của động cơ xăng 2 k˘ đ√ợc minh ho◊ trên h˘nh 21.4.

a) K˘ 1 :Pit-tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, trong xilanh diễn ra các quá tr˘nh cháy -dãn nở, thải tự do và qut - thải kh˙. Tiến tr˘nh cụ thể nh√ sau :

-Đầu k˘ 1, pit-tông ở ĐCT (h˘nh 21.4a). Kh˙ cháy có áp suất cao dãn nở đẩy pittông 2 đi xuống, làm quay trục khuỷu 6 sinh công. Quá tr˘nh cháy -dãn nở kết thúc khi pit-tông bflt đầu mở cửa thải 3 (h˘nh 21.4b).

-Từ khi pit-tông mở cửa thải cho tới khi bflt đầu mở cửa qut 9 (h˘nh 21.4c), kh˙ thải trong xilanh có áp suất cao sẽ qua cửa thải ra ngoài. Giai đo◊n này đ√ợc gọi là giai đo◊n thải tự do.

-Từ khi pit-tông mở cửa qut (cửa thải vẫn đang mở) cho đến khi tới ĐCD (h˘nh 21.4d), hoà kh˙ có áp suất cao (đ√ợc gọi là kh˙ qut) từ cacte 7, qua đ√ờng thông 8 và cửa qut 9 đi vào xilanh, đẩy kh˙ thải trong xilanh qua cửa thải ra ngoài. Giai đo◊n này đ√ợc gọi là giai đo◊n qut -thải kh˙.

Đồng thời, từ khi thân pit-tông đóng cửa n◊p 4 cho đến khi pit-tông tới ĐCD, hoà kh˙ trong cacte đ√ợc nn nên áp suất và nhiệt độ của chúng tăng lên. Pit-tông đ√ợc bố tr˙ đóng cửa n◊p tr√ớc khi mở cửa qut, v˘ thế khi pit-tông mở cửa qut, hoà kh˙ trong cacte đã có áp suất cao.

1 2

3

4 5

6 7

8 9 10

H˘nh 21.4. S ơ đồ nguyên l˙ của động cơ xăng 2 k˘

1. Bugi ; 2. Pit-tông ; 3. Cửa thải ;

4. Cửa n◊p ; 5. Thanh truyền ; 6. Trục khuỷu ;

7. Cacte ; 8. Đ√ờng thông cacte với cửa qut ; 9. Cửa qut ; 10. Xilanh.

b) K˘ 2 : Pit-tông đ√ợc trục khuỷu dẫn động đi từ ĐCD lên ĐCT, trong xilanh diễn ra các quá tr˘nh qut -thải kh˙, lọt kh˙, nn và cháy. Diễn biến cụ thể nh√ sau : -Lúc đầu, cửa qut và cửa thải vẫn còn mở (h˘nh 21.4d), hoà kh˙ có áp suất cao từ cacte qua đ√ờng thông 8 và cửa qut 9 tiếp tục đi vào xilanh, đẩy kh˙ thải trong xilanh qua cửa thải 3 ra ngoài. Giai đo◊n này cũng đ√ợc gọi là giai đo◊n qut -thải kh˙. Quá tr˘nh qut -thải kh˙ kết thúc khi pit-tông đóng k˙n cửa qut (h˘nh 21.4e).

-Từ khi pit-tông đóng cửa qut cho tới khi đóng cửa thải (h˘nh 21.4g), một phần hoà kh˙ trong xilanh b˚ lọt qua cửa thải ra ngoài. V˘ vậy, giai đo◊n này đ√ợc gọi là giai đo◊n lọt kh˙.

-Từ khi pit-tông đóng cửa thải cho đến khi tới ĐCT (h˘nh 21.4a), quá tr˘nh nn mới thực sự diễn ra. Cuối k˘ 2, bugi bật tia lửa điện châm cháy hoà kh˙,

quá tr˘nh cháy bflt đầu. Giai đo◊n này đ√ợc gọi là giai đo◊n nn và cháy.

Quá tr˘nh n◊p hoà kh˙ vào cacte đ√ợc thực hiện nh√ sau : Pit-tông từ ĐCD đi lên, sau khi đầu pit-tông đóng k˙n cửa qut 9 (cửa n◊p 4 cũng đang đ√ợc đóng k˙n) và pit-tông tiếp tục đi lên sẽ làm áp suất trong cacte 7 giảm. V˘ vậy, khi pit-tông mở cửa n◊p 4, hoà kh˙ trên đ√ờng ống n◊p sẽ qua cửa n◊p đi vào cacte nhờ sự chênh áp suất. V˘ thế, ngoài các quá tr˘nh đã nêu trên, trong k˘ 2 còn có quá tr˘nh n◊p hoà kh˙ vào cacte.

Nh√ vậy, đối với động cơ 2 k˘ lo◊i này, ph˙a d√ới pit-tông và cacte đóng vai trò nh√ một máy nn kh˙. Quá tr˘nh n◊p của động cơ là quá tr˘nh hoà kh˙

qua cửa qut 9 đi vào xilanh.

3. Nguyên l˙ làm việc của động cơ điêzen 2 k˘

Nguyên l˙ làm việc của động cơ điêzen 2 k˘ cũng t√ơng tự nh√ động cơ xăng 2 k˘, chỉ khác ở hai điểm sau :

-Kh˙ n◊p vào cacte của động cơ xăng là hoà kh˙, còn ở động cơ điêzen là không kh˙.

-Cuối k˘ nn, ở động cơ xăng th˘ bugi bật tia lửa điện để châm cháy hoà kh˙, còn ở động cơ điêzen th˘ vòi phun phun nhiên liệu vào buồng cháy.

Nhiên liệu đ√ợc phun tơi vào buồng cháy hoà trộn với kh˙ nóng t◊o thành hoà kh˙. Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ trong xilanh cao, hoà kh˙ sẽ tự bốc cháy.

Câu hỏi

1. Hãy nêu các khái niệm : điểm chết, hành tr˘nh, thể t˙ch công tác và chu tr˘nh làm việc của động cơ đốt trong.

2. Tr˘nh bày nguyên l˙ làm việc của động cơ xăng 4 k˘.

3. Nêu nguyên l˙ làm việc của động cơ điêzen 4 k˘.

4. Tr˘nh bày nguyên l˙ làm việc của động cơ xăng 2 k˘.

5. Nêu nguyên l˙ làm việc của động cơ điêzen 2 k˘.

ThẪn mÌy vẾ nflp mÌy

I - Giợi thiệu chung

ThẪn mÌy vẾ nflp mÌy lẾ nhứng chi tiết cộ Ẽ˚nh, dủng Ẽể lflp cÌc cÈ cấu vẾ hệ thộng cũa Ẽờng cÈ.

Cấu t◊o cũa thẪn mÌy rất Ẽa d◊ng. Tuỷ thuờc mối lo◊i Ẽờng cÈ, thẪn mÌy cọ thể Ẽ√ùc chế t◊o liền khội hoặc gổm mờt sộ phần lflp ghp vợi nhau bÍng bulẬng hoặc gugiẬng (h˘nh 22.1). Trong thẪn mÌy, phần Ẽể lflp xilanh gồi lẾ thẪn xilanh (2), phần Ẽể lflp trừc khuỹu gồi lẾ cacte hoặc hờp trừc khuỹu (3). Cacte cọ thể chế t◊o liền khội hoặc chia lẾm hai nữa : nữa tràn vẾ nữa d√ợi. ỡ mờt sộ lo◊i Ẽờng cÈ, nữa tràn cũa cacte Ẽ√ùc lẾm liền vợi thẪn xilanh. ỡẼờng cÈ xe mÌy, cacte Ẽ√ùc chia thẾnh hai nữa theo mặt ph⁄ng vuẬng gọc vợi trừc khuỹu cũa Ẽờng cÈ.

Trong tài liệu Công nghệ 11: Công nghiệp (Trang 95-105)