Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu của đối tượng 1. Lịch sử phát triển Động cơ đốt trong được ra đời cách đây hơn 2 thế kỷ, trải qua quá trình phát triển và nghiên cứu, các nhà khoa học và kỹ sư đã không ngừng ứng dụng, cải tiến để nâng cao tính năng, mang đến những động cơ hiện đại, đáp ứng nhu cầu người dùng.1: Động cơ đốt trong thế kỷ trước Hình 1.2: Động cơ đốt trong trong những năm gần đây 2 Bảng 1.1: Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ đốt trong Năm Lịch sử hình thành và phát triển Chiếc động cơ đốt trong đầu tiên xuất hiện trên thế giới được phát minh bởi hai kỹ sư người Pháp gốc Bỉ (Giăng Echiên Lona). Đúng là loại động cơ 1860 đốt trong 2 thì với công suất thấp 2HP, sử dụng nguyên liệu là các loại khí thiên nhiên. Sau 17 năm kể từ trước động cơ 2 thì được phát minh vào năm 1877, bảy loại động cơ 4 thì, thì đầu tiên ra đời do Nicola Aogut Otto (kỹ sư người 1877 Đức) và Lăng Ghen (kỹ sư người Pháp) chế tạo.
Kể từ đó tới nay động cơ 4 thì đã trở thành loại động cơ tiêu chuẩn trên hầu hết các phương tiện và máy móc sử dụng động cơ đốt trong. Đúng 8 năm sau đó chiếc động cơ đốt trong 4 thì, thì với công suất 8HPlần đầu tiên được chế tạo bởi Golip Đemlo (kỹ sư người Đức). Động cơ này sử 1885 dụng nhiên liệu là than cho công suất đạt 8HP, tạo nên bước ngoặt mới so với các động cơ khí. Loại động cơ đốt trong sử dụng dầu Diesel 4 thì đầu tiên được chế tạo bởi kỹ sư người Đức (Rudonpho Saclo Sredieng Dieze).
Đây là loại động cơ với công suất gấp 2,5 lần động cơ đốt trong trước đó đạt 20HP. Không chỉ 1897 vậy loại động cơ này có thể tạo ra vòng quay tới hàng nghìn vòng trên phút. Kể từ thời điểm đó các loại động cơ sử dụng dầu diesel và xăng ngày càng trở nên phổ biến với ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Đặc điểm, tính chất và lĩnh vực sử dụng 1.
Đặc điểm của động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong, động cơ nhiệt hay ICE (internal combustion engine) là tên gọi của một nhóm động cơ nhiệt, chúng giúp chuyển hóa từ nhiệt năng, thành động năng thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong buồng đốt (xi lanh), cung cấp hoạt động cho các phương tiện và máy móc. Loại nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho động cơ đốt trong là các loại nhiên liệu hóa thạch. Quá trình đốt cháy nhiên liệu và sinh công được xảy ra trong 2 hoặc 4 giai đoạn được gọi là các thì.
Khi hoàn thành tất cả các thì, thì người ta gọi là một chu kỳ của động cơ. Các chu kỳ của động cơ diễn ra trong một thời gian cực ngắn và liên tục, đảm bảo các thiết bị sử dụng động cơ đốt trong hoạt động liên tục trong thời gian dài. Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về động cơ đốt trong là gì cũng như lịch sử hình thành và phát triển của chúng. Cùng với sự góp mặt của nhiều tập đoàn chế tạo động cơ lớn mỗi loại động cơ đốt trong sẽ mang trong mình những thiết kế riêng.
Tuy vậy chúng vẫn phải tuân thủ đầy đủ về mặt cấu tạo chung từ trước. Cấu tạo của động cơ đốt trong như sau: 4 Bảng 1.2: Cấu tạo của động cơ đốt trong STT Tên chi tiết Nhiệm vụ của chi tiết Là bộ phận bao bọc bên ngoài Piston, vừa có nhiệm vụ làm 1 Xi lanh buồng đốt, vừa có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động tịnh tiến. Piston là một trong những bộ phận quan trọng trong động cơ đốt trong. Nó là bộ vận đảm nhiệm 2 công việc chính bao gồm: nén nhiên liệu, và tạo chuyển nhiệt năng thành động năng thông qua cơ cấu trượt bên trong xi lanh.
2 Piston Ở giai đoạn 1, Piston sẽ nén phần nhiên liệu được bơm từ kim phun đến một áp xuất nhất định. Sau khi lượng nhiên liệu đã được nén, chúng sẽ phát nổ đẩy piston trở lại vị trí ban đầu đồng thời sinh công. Đây là cơ cấu kết nối trực tiếp piston và trục khuỷu, chúng Thanh 3 còn được gọi là chi tiết tay biên. Thanh truyền được thiết kế truyền chắc chắn, bền bỉ bằng thép gia cường.
Là bộ phận kết nối với thanh truyền làm nhiệm vụ chuyển từ chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay khi động cơ 4 Trục khuỷu hoạt động. Trục khuỷu vừa cung cấp động năng cho bánh đà, vừa tiếp nhận lực từ bánh đà tác động ngược lại piston để thực hiện một chu kỳ mới. 5 Cơ cấu phân phối khi là tên gọi chung của các chi tiết trong Cơ cấu động cơ làm nhiệm vụ nạp khí mới vào buồng đốt, và xả khí 5 phân phối cũ từ buồng đốt ra ngoài. Chúng làm nhiệm vụ đóng, mở các khí của nạp thải trong quá trình động cơ hoạt động.
Được thiết kế nhằm tạo ra chuyển động trơn, mượt mà, giảm ma sát giữa các chi tiết khi động cơ hoạt động. Chúng làm 6 Hệ thống bôi trơn nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn từ bình chứa tới từng chi tiết bên trong động cơ. Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm kim phun, các cơ cấu Hệ thống cung cấp lọc, chế hòa khí, và các chi tiết khoác. Bộ phận này có nhiệm 7 nhiên liệu vụ hòa trộn không khí sạch với nhiên liệu và phun chúng vào và không khí bên trong buồng đốt khi mỗi chu kỳ mới bắt đầu Động cơ hoạt động dựa trên việc đốt nhiên liệu, vì vậy nhiệt độ động cơ tỏa ra là vô cùng lớn.
Không một loại kim loại 8 Hệ thống nào có thể chịu được nhiệt độ tăng lên mãi mãi. Chính vì vậy làm mát bộ phận làm mát trên động cơ là bắt buộc. Chúng hoạt động giúp giữ nhiệt độ của động cơ ổn định ở mức độ cho phép. Hệ thống khởi động cho phép tạo ra chu kỳ đầu tiên của động 9 Hệt hống cơ trong một phiên làm việc mới.
Chúng bao gồm cả hệ thống khởi động đánh lửa đối với động cơ đốt trong. Một số ứng dụng phổ biến của động cơ đốt trong Động cơ đốt trong hiện nay đang có vai trò quan trọng trong việc tạo ra nguồn động lực cơ khí để ứng dụng vào các ngành và lĩnh vực sản xuất. Chính bởi vậy, các bạn có thể tìm thấy các ứng dụng của động cơ đốt trong: ô tô, tàu thủy, máy phát điện, máy bay, các máy móc tĩnh ở những nơi không có nguồn cung cấp điện…. Ứng dụng của động cơ đốt trong với phương tiện di chuyển Ứng dụng của động cơ đốt trong trong sản xuất các phương tiện di chuyển hàng ngày là ứng dụng phổ biến và quan trọng nhất.
Bạn có thể dễ dàng bắt gặp các loại phương tiện sử dụng động cơ đốt trong như: ô tô, xe máy, xe đầu kéo, xe tải,… Động cơ đốt trong sử dụng cho các loại phương tiện thường là động cơ xăng hoặc dầu diesel. Chúng được thiết kế với kích thước nhỏ cho tới lớn vòng rất lớn tùy thuộc vào mục đích và các loại phương tiện mà chúng phục vụ. Người ta có thể sử dụng 1 xilanh, 2 xilanh cho tới 8 hoặc 32 xi lanh trong một khối động cơ. Ứng dụng của động cơ đốt trong trong lĩnh vực quân sự Ứng dụng lớn thứ hai của động cơ đốt trong cả hoạt động trong các lĩnh vực liên quan tới quân sự.
Đôi khi người ta còn cho rằng động cơ đốt trong chính là động lực để tạo nên hai cuộc chiến tranh thế giới. Chúng có mặt trong hầu hết các phương tiện kỹ thuật quân sự và khí tài. Một số phương tiện sử dụng động cơ đốt trong trong lĩnh vực quân sự như: xe tăng, xe tải, các loại tàu thuyền,… Ứng dụng trong sản xuất máy công cụ nông nghiệp Trong hoạt động sản xuất máy công cụ phục vụ lĩnh vực nông nghiệp động cơ đốt trong hiện tại là loại động cơ không thể thay thế được. Với ưu điểm là độ bền cao hoạt động bền bỉ dễ dàng bảo trì bảo dưỡng, động cơ đốt trong được sử dụng để chế tạo máy thu hái, máy bơm, máy sơ chế nông sản, cho tới các loại máy cắt cỏ, máy cưa,… Các loại máy tự chế của người nông dân cũng đa số sử dụng các loại động cơ đốt trong.
7 Ứng dụng trong sản xuất máy phát điện Tại những khu vực mà điện lưới quốc gia không thể với tới, thì máy phát điện sử dụng động cơ đốt trong được sử dụng rất phổ biến. Tại cơ quan, bệnh viện, tổ chức nhà nước, hay các hộ gia đình cũng thường được trang bị máy phát điện sử dụng động cơ đốt trong. Người ta sẽ chạy phát điện bằng cách khởi động động cơ đốt trong. Sau đó tạo ra động năng, làm quay hệ thống máy phát.
Nhờ ưu điểm hoạt động ổn định, mà dòng điện tạo ra điện áp liên tục, và đều đặn hơn. Ứng dụng trong sản xuất xe nâng hàng. Trong lĩnh vực nâng hạ hàng hóa các dòng xe nâng dầu, xe nâng xăng cũng chiếm ưu thế vượt trội. Chúng có độ bền cao, chi phí đầu tư ban đầu thấp, điều quan trọng nhất của các loại xe nâng trang bị động cơ đốt trong là sức mạnh vượt trội, khả năng làm việc ở nhiều điều kiện khác nhau của chúng.
Các loại xe nâng dầu diesel được sử dụng phổ biến nhất. Một số loại xe nâng dầu diesel phải kể đến như: xe nâng dầu 2 tấn, xe nâng dầu 3 tấn, cho tới các dòng xe nâng siêu tải trọng 50 tấn. Nhược điểm duy nhất của các loại xe nâng sử dụng động cơ đốt trong so với xe nâng điện là ồn ào, và phát thải khí nhà kính. Ứng dụng trong sản xuất máy, và máy công trình.
Ứng dụng lớn khác của các loại động cơ đốt trong là phục vụ trong ngành công nghiệp xây dựng, ngành công nghiệp nặng. Tại những công trường bạn không khó để bắt gặp các loại máy móc sử dụng động cơ đốt trong như: máy xúc, máy ủi, băng truyền, máy đóng cọc,…. Các phương pháp nghiên cứu 1. Phương pháp khởi động động cơ Phương pháp khởi động sử dụng cần khởi động/tay quay khởi động.
Phương pháp này thường được sử dụng trên những động cơ cỡ nhỏ do nó yêu cầu về mô men để quay trục khuỷu không quá lớn. Mô men quay để khởi động được sinh ra bằng cách dùng chân/tay tác động vào cần/tay quay khởi động. Mô men quay này sẽ được truyền trực tiếp đến trục khuỷu hoặc bánh đà làm trục khuỷu quay giúp động cơ thực hiện được quá trình cháy giãn nở sinh công.