Lý thuyết Công nghệ 11 Bài 20 (Kết nối tri thức): Các hệ thống trong động cơ đốt trong

Lý thuyết Công nghệ 11 Bài 20: Các hệ thống trong động cơ đốt trong

A. Lý thuyết Các hệ thống trong động cơ đốt trong

I - Hệ thống bôi trơn

1. Nhiệm vụ và phân loại hệ thống bôi trơn

- Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ giảm ma sát và nhiệt độ giữa các chi tiết của động cơ. 

- Các loại hệ thống bôi trơn trên động cơ đốt trong bao gồm bôi trơn bằng vung té, bôi trơn qua nhiên liệu và bôi trơn cưỡng bức. 

- Hiện nay, hầu hết các loại động cơ đốt trong đều sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức.

2. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức

a) Cấu tạo

b) Nguyên lí làm việc

- Dầu bôi trơn được bơm từ các te qua lưới lọc, bầu lọc số, van và đường dầu chính để bôi trơn các bề mặt chi tiết, sau đó quay trở lại các te. 

- Nếu áp suất dầu cao hoặc bầu lọc bị tắc, van an toàn sẽ mở để giảm áp suất hoặc đưa dầu vào đường dầu chính. 

- Nếu nhiệt độ dầu cao, van sẽ đóng một phần để dầu được làm mát trước khi bôi trơn bề mặt các chi tiết.

II - Hệ thống làm mát

1. Nhiệm vụ và phân loại

- Hệ thống làm mát động cơ đốt trong giữ cho nhiệt độ chi tiết trong giới hạn cho phép. 

- Nó được chia thành hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng chất lỏng như nước hoặc dung dịch. 

- Hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể được chia thành các loại như bốc hơi, đối lưu tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức tùy thuộc vào tính chất lưu động của nước trong hệ thống.

2. Hệ thống làm mát bằng nước

a) Cấu tạo

Nước được sử dụng làm môi chất trung gian tải nhiệt trong hệ thống này. Tốc độ lưu động của nước phụ thuộc chủ yếu vào bơm. Phần này tập trung trình bày về hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, được sử dụng rộng rãi trên động cơ ô tô.

b) Nguyên lí làm việc

- Nhiệt độ áo nước trong quá trình động cơ đốt trong tăng lên do nhiệt từ động cơ.

- Nước làm mát được bơm từ bình chứa dưới két nước, chạy qua các ống để làm mát các chi tiết.

- Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn 80 °C, van hằng nhiệt đóng đường thông với két và mở hoàn toàn đường thông với ống để nước được chảy thẳng vào bơm.

- Khi nhiệt độ nước lên tới giới hạn từ 80°C đến 95°C, van hằng nhiệt mở cả hai đường thông với két và ống.

- Khi nhiệt độ nước vượt quá giới hạn (lớn hơn 90°C), van hằng nhiệt mở đường thông với két và đóng đường thông với ống.

- Nước nóng qua két được làm mát bằng quạt gió, sau đó nước được bơm trở lại áo nước để tiếp tục vòng làm việc mới.

3. Hệ thống làm mát bằng không khí

a) Cấu tạo

- Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản và thường được sử dụng cho động cơ xe máy. 

- Hệ thống này bao gồm các cánh tản nhiệt được đúc bao ngoài xi lanh và nắp máy. 

- Nếu động cơ có nhiều xi lanh, hệ thống có thể được trang bị thêm quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu và các tấm hướng gió để tăng hiệu suất làm mát.

b) Nguyên lí làm việc

- Nhiệt từ các chi tiết động cơ khi làm việc sẽ được truyền tới các cánh tản nhiệt rồi toả ra không khí.

- Hệ thống sử dụng quạt gió làm mát để tăng lưu lượng gió và tăng hiệu quả làm mát.

- Các tấm hướng gió (3) có tác dụng phân phối không khí sao cho các xi lanh được làm mát đồng đều nhất.

III. Hệ thống nhiên liệu

1. Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

a) Nhiệm vụ và phân loại

Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng phải cung cấp nhiên liệu và tạo hoà khí phù hợp. Hiện nay có hai loại hệ thống chính là: hệ thống chế hoà khí và hệ thống phun xăng.

b) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

Cấu tạo hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí thể hiện trên Hình 20.5.

Xăng được bơm từ thùng chứa và qua lọc đến buồng phao của bộ chế hoà khí trong hệ thống nhiên liệu động cơ xăng. Tại kì nạp, không khí được hút vào động cơ qua họng khuếch tán và xăng được hút từ buồng phao qua góc lỡ hoà trộn với không khí thành hoà khí và được nạp vào xi lanh. Độ mở của bướm ga sẽ phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ. Cấu tạo hệ thống phun xăng thể hiện trên Hình 20.6.

Xăng được bơm từ thùng xăng, qua bầu lọc và bộ điều chỉnh áp suất đến vòi phun với áp suất cao và ổn định. Xăng được phun vào đường ống nạp để hoà trộn cùng với không khí và nạp vào xi lanh. Bộ điều khiển phun nhận tín hiệu từ các cảm biến sau đó điều khiển vòi phun để hoà khí có tỉ lệ phù hợp với các chế độ làm việc khác nhau của động cơ.

2. Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel

a) Nhiệm vụ và phân loại

- Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel phải cung cấp không khí và dầu diesel vào xi lanh phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. 

- Hiện nay có hai loại chính của hệ thống nhiên liệu diesel là hệ thống thông thường và hệ thống điều khiển điện tử.

b) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

Cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel thể hiện trên Hình 20.7.

- Khi động cơ làm việc, không khí được hút qua bầu lọc khí và đi vào xi lanh ở kì nạp.

- Dầu diesel được bơm hút từ thùng chứa qua bầu lọc để tạo áp suất cao, sau đó được phun vào xi lanh ở cuối kì nén để hoà trộn với không khí và tự bốc cháy.

IV. Hệ thống khởi động

1. Nhiệm vụ và phân loại

- Hệ thống khởi động có nhiệm vụ quay trục khuỷu động cơ để đạt tốc độ vòng quay cần thiết cho động cơ tự nổ máy.

- Có 4 loại hệ thống khởi động: bằng tay, bằng động cơ điện, bằng động cơ phụ và bằng khí nén.

2. Cấu tạo và nguyên lí làm việc 

- Hệ thống khởi động bằng động cơ điện được sử dụng phổ biến trên ô tô và xe máy.

- Hình 20.8 mô tả cấu tạo của hệ thống khởi động bằng động cơ điện.

- Khi khởi động động cơ, khoá khởi động được đóng để kích hoạt rơ le điện và khớp bánh răng khởi động, đồng thời tiếp điểm K-K đóng lại để truyền mô men quay của động cơ điện sang bánh đà và quay trục khuỷu động cơ đốt trong.

- Sau khi động cơ đốt trong bắt đầu hoạt động, khoá khởi động được tắt để dừng cấp điện cho rơ le và tiếp điểm K-K mở ra để ngắt dòng điện vào động cơ điện. Lò xo đẩy rơ le trở lại vị trí ban đầu và khớp bánh răng khởi động tách khỏi bánh đà.

V. Hệ thống đánh lửa trên động cơ xăng

1. Nhiệm vụ và phân loại

- Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ tạo ra tia lửa năng lượng cao để phát ra ánh sáng hòa khí trong xi lanh động cơ xăng đúng thời điểm.

- Hệ thống đánh lửa có thể phân chia thành hệ thống đánh lửa thông thường và hệ thống đánh lửa điện tử (Hình 20.9.). 

Phần này sẽ trình bày hệ thống đánh lửa thông thường, sử dụng acquy, đây là hệ thống đơn giản, dễ sử dụng và sửa chữa, được sử dụng trên một số động cơ ô tô, động cơ xe máy và động cơ dẫn động máy phát điện.

2. Cấu tạo và nguyên lí làm việc 

- Động cơ sử dụng nguyên lý cảm ứng để tạo ra tia lửa điện để biến dạng hỗn hợp trong xi lanh động cơ. 

- Khi động cơ hoạt động, dòng điện sơ cấp từ nguồn điện đi qua các linh kiện như khóa điện, điện trở và cuối cùng là cặp tiếp điểm đóng mở bởi trục cam được dẫn động từ khớp khuỷu động cơ. 

- Khi cặp tiếp điểm mở, sẽ tạo ra tia lửa điện để biến dạng hỗn hợp trong xi lanh động cơ. 

- Tuy nhiên, việc này cũng làm giảm tuổi thọ của cặp tiếp điểm. Để giảm tác động này, một hội tụ điện được gắn song song với cặp tiếp điểm để tắt hoặc giảm đáng kể tia lửa điện.

VI. Hệ thống xử lí khí thải động cơ

1. Nhiệm vụ và phân loại

- Hệ thống xử lí khí thải được sử dụng trên động cơ trước khi thải ra môi trường nhằm giảm bớt nồng độ các chất độc hại trong khí thải. 

- Trên ô tô, có hai loại hệ thống xử lí khí thải chính được sử dụng, bao gồm hệ thống xử lí khí thải cho động cơ Diesel và động cơ xăng. 

- Để giới thiệu hai hệ thống xử lí khí thải phổ biến trên ô tô, dưới đây sẽ được trình bày.

2. Hệ thống luân hồi khí thải EGR kết hợp bộ DOC và DPF trên động cơ Diesel

a) Cấu tạo

- Hình 20.11 mô tả sơ đồ cấu tạo hệ thống EGR kết hợp với DỌC và DPF được sử dụng trên động cơ Diesel. 

- Hệ thống EGR sử dụng để tuần hoàn khí thải, bộ lọc DOC đốt cháy muội than và oxi hóa NO trên đường xả của động cơ Diesel. 

- Bộ lọc hạt DPF được sử dụng để loại bỏ thành phần PM (muội than, hạt mài...) trong khí thải.

b) Nguyên lí làm việc

- Bộ xử lí khí thải trên động cơ Diesel bao gồm bộ xử lí EGR, DOC và DPF. Khí thải đi qua bộ xử lí oxi hoá DOC và các thành phần trong khí thải bị oxi hoá để tạo thành CO2, H2O và NO2. 

- Sau đó, khí thải đi qua bộ lọc DPF để giữ lại PM. Một phần thích hợp khí thải được đưa quay trở lại đường nạp thông qua van định lượng EGR để giảm phát thải NOx. Để đảm bảo nhiệt độ khí nạp không quá cao, khí luân hồi cần được làm mát.

3. Bộ xử lí ba thành phần trên động cơ xăng

a) Cấu tạo

- Sơ đồ cấu tạo bộ xử lí ba thành phần sử dụng trên động cơ xăng được mô tả trên Hình 20.12. 

- Bộ xử lí ba thành phần được bố trí nằm giữa đường ống thải động cơ và bộ giảm âm. Vật liệu chế tạo là thép không gỉ, hình trụ tròn hoặc ô van. 

- Cấu tạo bên trong bộ xử lí bao gồm phần lõi và các lớp phủ chất xúc tác, với hai đầu có lắp mặt bích để nối với các đường ống trung gian trong hệ thống thải. 

- Bộ xử lí được đặt gần đường ống thải hơn để tận dụng nhiệt lượng cho các phản ứng hoá học, với nhiệt độ lí tưởng từ 200°C đến 300°C.

b) Nguyên lí làm việc

- Khí thải của động cơ được xử lí bởi bộ xử lí ba thành phần, với các thành phần CO, HC và NO bị oxi hoá để tạo thành CO2, H2O và NO thông qua phản ứng oxi hoá và khử NO với các chất xúc tác Pt, Pd và Rh

- Bộ xử lí ba thành phần được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện giao thông đường bộ từ năm 1975 trên động cơ xăng.

B. Bài tập Các hệ thống trong động cơ đốt trong

Đang cập nhật…

Xem thêm các bài lý thuyết Công nghệ 11 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết tại: 

Lý thuyết Bài 21: Khái quát chung về ô tô

Lý thuyết Bài 22: Hệ thống truyền lực

Lý thuyết Bài 23: Bánh xe và hệ thống treo

Lý thuyết Bài 24: Hệ thống lái

Lý thuyết Bài 25: Hệ thống phanh. An toàn khi tham gia giao thông