Nguyên lý động cơ xăng 4 kỳ 1 xy lanh

Chu kỳ làm việc của động cơ xăng 4 kỳ gồm 4 quá trình. Quá trình nạp, quá trình nén, quá trình cháy và quá trình thải.

nạp nén nổ xả

1/ Quá trình nạp

Quá trình nạp được xem là quá trình thứ nhất của động cơ xăng 4 kỳ.

Khi trục khuỷu quay, qua thanh truyền piston di chuyển từ trên xuống dưới. Xú pap nạp mở và xú pap thải đóng.  Khi piston chuyển động đi xuống, không khí và nhiên liệu từ bên ngoài vào xy lanh động cơ qua xú pap nạp do sự chênh áp giữa bên ngoài và bên trong xy lanh. Quá trình nạp được đánh gía bằng nhiệt độ Ta và áp suất ở cuối qúa trình nạp Pa.

  • Ta = 320 – 370°K, Pa = (0,80 – 0,95) Po
  • Po: Áp suất khí trời.

quá trinh nạp

2/ Quá trinh nén

Khi piston từ điểm chết dưới đi lên thì chấm dứt kỳ nạp và kỳ nén bắt đầu, lúc này xú pap nạp đóng, xú pap thải vẫn tiếp tục đóng. Chuyển động quay của trục khuỷu làm cho piston đi lên điểm chết trên nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong xy lanh.

Quá trình nén là một quá trình quan trọng. Khi áp suất nén càng cao, áp suất sinh ra trong quá trình cháy càng lớn, công suất động cơ sinh ra lớn và động cơ tiết kiệm được nhiên liệu.

quá trình nén

3/ Quá trình cháy

Khi piston lên gần đến điểm chết trên ở cuối quá trình nén, lúc này tia lửa điện bu gi được cung cấp từ hệ thống đánh lửa đốt cháy hỗn hợp trong xy lanh. Khi cháy chất khí trong xy lanh giãn nở nhanh chóng và tạo ra một áp suất rất cao tác dụng lên đỉnh của piston.

Áp suất cháy trong xy lanh đạt cực đại khi piston đi qua điểm chết trên khoảng 10°. Piston chuyển động đi xuống bên dưới làm cho trục khuỷu quay để sinh công. Trong quá trình này xú pap nạp và xú pap thải vẫn đóng.

Quá trình cháy xảy ra vào khoảng hai phần nghìn giây. Khi phản ứng xảy ra, liên kết giữa các nguyên tử Hydro và Carbon bị phá vỡ. Sự phá vỡ mối liên kết này sẽ giải phóng nhiệt lượng trong buồng đốt, đẩy piston xuống làm cho trục khuỷu chuyển động. Khi các nguyên tử Hydro và Carbon tách ra, chúng sẽ kết hợp với ôxy của không khí để tạo thành hơi nước và khí Diôxýt Carbon.

 

4/ Quá trình thải

Khi piston xuống gần tới điểm chết dưới, xú pap nạp vẫn đóng và xú pap thải mở, khí cháy từ trong xy lanh thoát ra bên ngoài do chênh lệch áp suất bên trong xy lanh và môi trường.  Khi piston đến điểm chết dưới, chuyển động quay của trục khuỷu làm piston chuyển động đi lên, đầu piston đẩy khí cháy ra môi trường qua xú pap thải. Khi piston đi qua điểm chết trên quá trình nạp của chu kỳ thứ hai tiếp diển.

Quá trình thải và quá trình nạp có quan hệ mật thiết với nhau, để nạp đầy hòa khí vào lòng xy lanh thì phải thải sạch khí cháy ra khỏi xy lanh ở chu kỳ trước.

Động cơ xăng 4 kỳ, trong một chu kỳ piston phải thực hiện 4 hành trình và trục khuỷu quay hai vòng tương ứng 720°. Để điều khiển các xú pap nạp và thải đóng mở một lần trong một chu kỳ, trục cam thực hiện đúng một vòng.

quá trình thải

5/ Đồ thị phân phối khí

Đồ thị biểu thị góc đánh lửa sớm, góc đóng trễ mở sớm của các xú pap nạp và thải được gọi là đồ thị phân phối khí.

sơ đồ phân phối khí

  • Khi piston gần điểm chết trên ở cuối quá trình thải, xú pap nạp mở. Góc này được gọi là góc mở sớm của xú pap nạp. Mục đích của việc mở sớm xú pap nạp là khi piston ở điểm chết trên, độ mở của xú pap nạp đủ lớn để đảm bảo nạp đầy hỗn hợp.
  • Ở quá trình nạp, khi piston xuống điểm chết dưới, áp suất trong xy lanh vẫn bé hơn áp suất của môi trường. Vì vậy, để nạp thêm người ta thực hiện xú pap nạp đóng trễ sau điểm chết dưới để tận dụng sự chênh áp và quán tính của dòng không khí nạp. Ở đồ thị trên, góc mở sớm của xú pap nạp là 6° và đóng trễ là 40°.
  • Ở quá trình nén, khi piston lên gần đến điểm chết trên, tia lửa điện bu gi nẹt ra. Góc đánh lửa trước điểm chết trên được gọi là góc đánh lửa sớm. Mục đích của việc đánh lửa sớm là đảm bảo áp suất cháy đạt cực đại sau điểm chết trên một góc là 10° để công suất của động cơ đạt được tối ưu nhất.
  • Ở quá trình cháy, khi piston xuống gần đến điểm chết dưới, xú pap thải mở để khí cháy thoát ra ngoài do sự chênh áp, góc này được gọi là góc mở sớm của xú pap thải. Khi piston đi lên đỉnh piston tiếp tục đẩy khí cháy ra ngoài qua xú pap thải. Quá trình thải kết thúc khi piston đi qua điểm chết trên một góc nào đó, góc này gọi là góc đóng trễ của xú pap thải. Mục đích của việc đóng trễ là tận dụng quán tính của dòng khí thải để thải sạch. Đồ thị trên, góc mở sớm của xú pap thải là 31°trước điểm chết dưới và góc đóng trễ là 9° sau điểm chết trên.
  • Ở cuối quá trình thải và đầu quá trình nạp có các thời điểm xú pap nạp và thải đều mở, góc này được gọi là góc trùng điệp của xú pap. Theo đồ thị góc này là 15°.

Bài viết liên quan

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.