Học liệu

Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ

  • 17/07/2020
  • Học liệu

Khi động cơ làm việc được thể hiện trong hình 7, trục khuỷu 1 quay (theo chiều mũi tên) còn piston 3 nối bản lề với trục khuỷu qua thanh truyền 10, sẽ chuyển động tịnh tiến trong xy lanh 2.

undefined

Mỗi chu trình làm việc của động cơ xăng bốn kỳ bao gồm 4 hành trình là “nạp, nén, cháy- giãn nở, thải” thực hiện một lần sinh công (trong hành trình cháy- giãn nở). Để thực hiện được như vậy thì piston phải dịch chuyển lên xuống bốn lần tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu động cơ (từ 0° đến 720°). Quá trình diễn ra khi piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên hoặc ngược lại được gọi là một kỳ.

Hành trình nạp: trong hành trình này (hình 7.1), khi trục khuỷu 1 quay, piston sẽ dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới(ĐCD), xu páp nạp mở, xu páp thải đóng, làm cho áp suất trong xy lanh giảm và do đó hoà khí ở bộ chế hoà khí qua ống nạp được hút vào xy lanh. Trong hành trình nạp, xu páp nạp thường mở sớm trước khi piston lên ĐCT, để khi piston đến ĐCT (thời điểm bắt đầu nạp) thì xu páp đã được mở tương đối lớn làm cho tiết diện lưu thông lớn bảo đảm hoà khí đi vào xy lanh nhiều hơn.

Đồng thời xu páp nạp cũng được đóng muộn hơn một chút so với vị trí piston ở ĐCD để lợi dụng độ chân không còn lại trong xylanh và lực quán tính của dòng khí nạp, làm tăng thêm lượng hoà khí nạp vào xylanh (giai đoạn nạp thêm). Vì vậy, quá trình nạp không phải kết thúc tại ĐCD mà muộn hơn một chút, nghĩa là sang cả hành trình nén. Tuy nhiên trong một số chế độ tốc độ thấp do quán tính của dòng khí nạp còn nhỏ, một phần môi chất đã được nạp vào trong xy lanh bị lọt ra ngoài trong giai đoạn góc đóng muộn xu páp nạp khi đó người ta gọi là "hiện tượng thoái lui“. Vì vậy, góc quay trục khuỷu tương ứng của quá trình nạp lớn hơn góc trong hành trình nạp 180°. Cuối quá trình nạp, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xylanh là:

P  = 0.8 – 0.9 Kg/cm2

T  = 350 – 400 K (77 - 127°C)

Hành trình nén: trong hành trình này (hình 7.2), xu páp nạp và xupáp thải đều đóng. Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hoà khí trong xylanh bị nén, áp suất và nhiệt độ của nó tăng lên.

Quá trình nén thực tế chỉ bắt đầu khi các xu páp nạp và thải đóng kín hoàn toàn, tức là lúc mà hoà khí trong xylanh đã cách ly với môi trường bên ngoài. Do đó thời gian thực tế của quá trình nén nhỏ hơn thời gian hành trình nén lý thuyết.

Cuối hành trình nén bu-gi 7 của hệ thống đánh lửa phóng tia lửa điện để đốt cháy hoà khí. Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xylanh là:

P  = 11.0 – 15.0 kg/cm2

T  = 500 – 700 K (223 - 423°C)

Hành trình cháy giãn nở sinh công: trong hành trình này (hình 7.3), xu páp nạp và thải đóng. Do hoà khí được bugi đốt cháy ở cuối hành trình nén, nên khi piston vừa đến ĐCT thì tốc độ cháy của hoà khí càng nhanh, làm cho áp suất của khí cháy tăng lên rất lớn trong xylanh. Tiếp theo quá trình cháy là quá trình giãn nở của khí cháy piston bị đẩy từ ĐCT xuống ĐCD và phát sinh công.

Áp suất và nhiệt độ của khí cháy lớn nhất trong xylanh là:

P =  40.0 - 70.0 kg/cm2

T = 2300 - 2800 K (2027 - 2527°C)

Hành trình thải: trong hành trình này (hình 7.4), xu páp nạp vẫn đóng còn xu páp thải mở. Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí đã cháy qua ống thải ra ngoài. Trước khi kết thúc hành trình cháy - giãn nở sinh công, xu páp thải được mở sớm một chút trước khi piston tới ĐCD để giảm bớt áp suất trong xy lanh ở giai đoạn giãn nở, do đó giảm được công tiêu hao để đẩy khí ra khỏi xy lanh. Ngoài ra khi giảm áp suất này thì lượng sản phẩm cháy còn lại trong xy lanh cũng giảm, do đó giảm được công trong quá trình thải chính và giảm được lượng khí sót đồng thời tăng được lượng hoà khí nạp vào xylanh.

Đồng thời để thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh, xupáp thải cũng được đóng muộn hơn một chút so với thời điểm piston ở ĐCT.

Do xupáp thải mở sớm và đóng muộn nên góc quay trục khuỷu dành cho quá trình thải lớn hơn góc của hành trình thải. Áp suất và nhiệt độ của khí thải là:

P = 1.0 - 1.2 kg/cm2

T = 900 - 1200 K (627 - 927°C)

Sau khi hành trình thải kết thúc, thì động cơ xăng 4 kỳ một xylanh đã hoàn thành một chu kỳ làm việc và chuyển sang chu trình tiếp theo.

Các tin khác