Động cơ Đốt trong 4 kỳ máy xăng (hoạt Động theo chu trình otto)

Trình tự hoạt động của động cơ trong một chu kỳ Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT đồng thời Xupap xả mở ra để khí thải được thoát ra ngoài động cơ, Xupap nạp vẫn đóng thanh truyền sẽ quay

1 ĐỘNG CƠ ĐỐT

TRONG 4 KỲ MÁY XĂNG

(hoạt động theo chu

trình Otto)

2 ĐIỀU HÒA LÀM

LẠNH

4 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC TINH THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU

XẠ TIA X

3 MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ỐNG DẦU Các Chủ Đề Tư

Duy

1 Động cơ 4 thì, hay còn gọi là 4 kỳ tách biệt một chu trình sinh công thành 4 chu kỳ nhỏ: Hút,

Nén, Nổ và Xả Tức piston cần 2 lần lên và 2 lần xuống để hoàn tất một lần sinh công Khác với động

cơ 2 thì, động cơ 4 thì có van nạp - xả được đóng mở bởi xúc-pắp, cũng như có buồng nhớt (cạc-te)

bôi trơn riêng biệt.

Các thành phần của động cơ

đốt trong 4 thì

Nằm ở bên trong động cơ, Piston được

sử dụng để chuyển đổi năng lượng khi

nhiên liệu bị đốt cháy và dãn nỡ trong

buồng đốt đến trục khuỷu thông qua

thanh truyền Piston chuyển động tịnh

tiến trong xi-lanh giữa Piston và xylanh

có các vòng séc măng

Pistom

Thành truyền là một

bộ phận truyền dao động từ Piston đến trục khuỷu

Thanh

đánh lửa đốt cháy hòa khí trong động

cơ.

Bugi

Là bộ phận nằm trên trục khuỷu nhằm mục đích làm giảm

sự rung động được sinh do không cân bằng khi lắp ráp lại các bộ phận lại với

nhau

Đối TrọngTrục khuỷu là một bộ

phận giúp chuyển đổi

từ tịnh tiến của Piston sang chuyển động

tròn

Trục khuỷu

02

01

03

Trình tự hoạt động của động

cơ trong một chu kỳ

Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT đồng thời Xupap xả mở ra để khí thải được thoát ra ngoài động

cơ, Xupap nạp vẫn đóng thanh truyền sẽ quay một góc 180 độ

Piston sẽ di chuyển từ ĐCD đến ĐCT để nén hòa khí lại đồng thời Xupap nạp đóng lại tất nhiễn Xupap xả cũng đóng Trục khuỷu quay 180

Xupap xả và Xupap nạp đều

đóng lại, trục khuỷu quay một

Kì 1

Đặc Điểm của động cơ 4 thì

Cấu tạo có phần phức tạp,

với chu kỳ sinh công bao

gồm có 4 bước hút, nén,

nổ và xả, piston phải thực

hiện nhiệm vụ chạy 4 lần

lên xuống sau đó mới có

thể hoàn thành một lần

sinh công Do qua nhiều

bước hơn nên động cơ 4

thì yếu hơn động cơ 2 thì

cùng kích thước

Động cơ 4 thì sẽ hoạt động bền bỉ, nhớt bôi trơn hoạt động tách biệt nên giảm thiểu tối

đa sự ma sát, mài mòn đến các chi tiết, nó cũng có lượng khí thải

ra môi trường ít hơn hẳn và nằm trong tiêu chuẩn cho phép.

01

02

0 3

Động cơ 4 thì được đốt bằng nhiên liệu và không khí khói không ra nhiều, thông thường không có màu trắng, khoang nhớt cũng nằm riêng và không cần phải pha nhiên liệu

cho động cơ.

Mối liên quan giữa nguyên lý hoạt động của động cơ trong từng giai đoạn ở hình (A) với đồ thị tương ứng của các quá trình nhiệt động

học trong hình (B).

Biểu đồ chu trình Otto 4 kỳ lý tưởng hóa p-V:  hành trình nạp

(0-1)  được thực hiện bởi sự mở rộng đẳng áp, tiếp theo là  hành

trình nén (1-2) , được thực hiện như một nén đoạn nhiệt

Thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu, một quá trình

đẳng tích được tạo ra, sau đó là sự giãn nở đoạn nhiệt, đặc

trưng cho  hành trình nổ (2-3) và (3-4) Chu trình được khép

lại bởi một quá trình đẳng tích và một nén đẳng tích, đặc

trưng cho  hành trình xả (4-1) và (1-0)

5 Khí Sót

Sự chuyển đổi nhiệt trong quá trình nén

Lượng khí nạp trong động cơ

Tốc độ đốt cháy nhiên liệu

Tỷ số nén

Yếu tố ảnh hưởng

đến hiệu suất

Lượng khí nạp trong

động cơ Yếu tố đầu tiên chi phối trực tiếp đến hiệu suất

động cơ xăng chính là lượng khí được nạp vào trong

xi lanh Khi khí nạp ít hoặc bị lọt khí sẽ khiến hiệu suất giảm Cụ thể, trong suốt chu trình nạp thải của động cơ, piston sẽ dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) tạo thành lực

hút không khí ở trong buồng đốt. 

toàn để không khí bên ngoài được hút vào bên trong dễ dàng hơn Ngược lại, nếu chế

độ tải nhỏ, bướm ga chỉ mở được một phần Khi đó, piston phải chịu một lực khá lớn, đồng thời phải tiêu hao công năng để hút khí.

xuất hiện một lượng môi chất trong lòng

xi lanh bị rỉ ra ngoài gây ra hiện tượng lọt khí Tình trạng này làm giảm áp suất và môi chất khiến công suất động cơ ở quá trình nén bị giảm đi Vì vậy, lượng khí nạp cần phải đảm bảo để động cơ hoạt động

ổn định.

Tốc độ đốt cháy nhiên liệu

 Thời gian đốt cháy lý tưởng của động cơ đốt trong bằng

0 và tốc độ cháy là cực kỳ nhanh Chu trình bắt đầu từ

lúc bugi đánh lửa, nhiên liệu được đốt cho đến khi cháy

hoàn toàn Muốn quá trình này diễn ra hoàn hảo, tốc độ

đốt cháy nhiên liệu phải phù hợp với tốc độ quay và tải

của động cơ Đồng thời, bugi cần phát ra tia lửa điện

đúng vào thời điểm cuối của kỳ nén. 

 Nếu tốc độ cháy quá chậm, cả chu trình sẽ kéo dài đến

kỳ sau của động cơ, làm công suất động cơ giảm đi

đáng kể Để hệ thống đánh lửa không làm ảnh hưởng

đến hiệu suất động cơ, cần đặt bugi sát vào giữa buồng

cháy và gần bộ phận nóng, tạo điều kiện cho quá trình

đốt nhiên liệu diễn ra thuận lợi

như hiệu suất động cơ.

 Ngoài ra, nếu hỗn hợp quá giàu nhiên liệu, quá trình đốt cháy không triệt để dẫn đến năng lượng không

đủ, thậm chí gây ra tình trạng muội than và sản sinh

ra chất độc hại Ngược lại, nếu hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu, động cơ sẽ không đủ năng lượng để duy trì

hoạt động như mong muốn

Tỷ số nén

o Tỷ số nén tỉ lệ thuận với hiệu suất của động cơ Khi tỷ số nén tăng đồng nghĩa với việc áp suất lẫn nhiệt độ quá trình nén cao, giúp tốc độ cháy cũng như hiệu suất tăng theo Tuy nhiên,

tỷ số này càng cao thì khả năng xảy ra cháy kích nổ càng lớn

o Chính sự ảnh hưởng của các yếu tố chi phối hiệu suất động cơ

đã thúc đẩy các nhà sản xuất không ngừng cải tiến động cơ trên ô tô, mang đến cảm giác lái hoàn hảo cho người dùng

Sự chuyển đổi nhiệt trong quá trình nén

o Trong quá trình nén, piston thực hiện nén môi chất

khiến thể tích thay đổi nên một phần công năng sẽ bị chuyển thành nhiệt năng Lượng nhiệt này sẽ thất thoát ra ngoài qua vách ngăn xi lanh Nếu nhiệt lượng bị lọt ra ngoài nhiều sẽ làm giảm cơ năng vừa được sinh ra trong quá trình này khiến hiệu suất

động cơ bị ảnh hưởng.

2.Điều Hòa Làm Lạnh

Phân tích nguyên lý hoạt động làm lạnh của điều hòa Nguyên lý hoạt động làm lạnh của máy điều hòa dựa trên các kiến thức Vật

ta đổ vào để làm mát điều hòa hay không?

3.2 Công nghệ Inverter giúp tiết kiệm điện

như thế nào?

3

Các vấn đề cần

tìm hiểu

> > >

Điều Hòa Là Gì

Điều hòa là một thiết bị

gia dụng sử dụng điện

năng để thay đổi nhiệt

độ trong phòng theo nhu

cầu của người sử dụng

lạnh.

Điều hòa hai chiều vừa có tính năng làm lạnh (dùng vào mùa hè) và tính năng sưởi ấm (dùng vào mùa đông) điều hòa hai chiều vừa có tính năng làm lạnh (dùng vào mùa hè) và tính năng sưởi ấm (dùng vào mùa đông)

2.1.Cấu tạo của điều hòa

+Dàn lạnh máy lạnh

 Có tác dụng hấp thụ nhiệt trong phòng để môi

chất lạnh mang ra bên ngoài Dàn lạnh điều

hòa có các ống đồng chạy song song và được

bọc bởi dàn lá nhôm tản nhiệt.

+Dàn nóng điều hòa

Làm nhiệm vụ xả nhiệt ra ngoài môi

trường khi môi chất lạnh đã hấp thụ nhiệt

phòng.

+Quạt dàn nóng

+Lốc điều hòa

Còn được gọi là máy nén điều hòa, có tác

dụng hút chân không ở dàn lạnh, nén gas

sang dạng lỏng ở dàn nóng nhằm giúp quá

trình xả nhiệt hiệu quả nhất.

+Van tiết lưu

Là bộ phận hạ áp gas sau khi gas qua dàn nóng để tản nhiệt Gas đi qua van tiết lưu

sẽ được chuyển sang dạng khí với áp suất

thấp và nhiệt độ thấp.

+ Ống Dẫn gas

Có nhiệm vụ dẫn ga từ dàn lạnh đến dàn nóng Ống dẫn gas thường được làm bằng đồng, chịu được áp suất và nhiệt

độ cao, không bị oxi hóa.

Thổi không khí xuyên qua dàn nóng, giúp việc

xả nhiệt ra môi trường bên ngoài hiệu quả

nhất.

+ Tụ Điện

 Có tác dụng giúp đông cơ điện của

máy nén khởi động.

Bảng Điều Khiển

Được lắp trên cục lạnh, là bộ phận điều hành và kiểm soát toàn bộ hoạt động

của điều hòa.

*Ngoài những bộ phận chính trên, cấu tạo của điều hòa,

máy lạnh còn có nhiều bộ phận khác như cảm biến nhiệt

dàn lạnh, khung vỏ, máng nước, bộ phận an toàn,…

 2.2 Nguyên lý hoạt động của máy lạnh, điều hòa

1

Bước

1

 Sau khi qua van tiết

lưu, gas (môi chất làm

lạnh) sẽ có áp suất

thấp, nhiệt độ thấp

2 Bước

2

Môi chất lạnh đi qua dàn lạnh sẽ hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh Quạt gió trong cục lạnh hút không khí trong phòng, đẩy qua dàn lạnh để làm lạnh rồi đưa trở lại

Môi chất mang nhiệt sẽ được

đưa đến máy nén Tại đây, gas

sẽ được nén tới áp suất cao

hơn Gas có nhiệt nhiệt độ cao, áp suất

cao được đưa qua dàn nóng để làm mát nhờ quạt và dàn lá nhôm tản nhiệt Khi đi qua dàn nóng, môi chất

sẽ có nhiệt độ thấp hơn

 Gas tiếp tục được đưa đến van tiết tiết lưu để giảm áp suất, giảm nhiệt và bắt đầu một chu trình mới

2.3Nguyên lý hoạt động làm lạnh của máy điều

hòa dựa trên các kiến thức Vật lý nào? Đó là Kiến Thức về Nhiệt

động lực học

Máy làm lạnh cần có một

hệ nhiệt động, gọi là tác nhân, hoạt  động theo chu trình Trong một chu trình, tác nhân nhận nhiệt từ nguồn lạnh (nơi cần làm lạnh), nhận công từ  bên ngoài (động cơ của máy) sau đó chuyển thành nhiệt và toả ra ở nguồn

nóng

1 Không Vì Với nguyên lí hoạt động trên thì quá trình làm lạnh hút không khí trong phòng cho thổi qua hệ thống ống đồng chứa gas lạnh bên trong dàn lạnh để làm mát không khí.Qúa trình này diễn ra sẽ khiến bên ngoài ống đòng bị động nước hay gọi là đọng sương Nước bám bên ngoài ống đồng sẽ chảy xuống khay dẫn nước và chảy ra ngoài.Cũng giống như để 1 cốc nước đá ra bên ngoài 1 lúc cũng

sẽ có hiện tượng đọng sương

2 Hiện tượng này còn có thể giải thích qua nguyên lý vật lý cơ bản là nguyên lý bão hòa hơi nước trong không khí Khi hơi nước trong không khí bị bão hòa lượng hơi nước vượt quá mức bão hòa sẽ chuyển sang thể lỏng chứ không còn là hơi nước thể khí nữa Khi nhiệt ddooojkhoong khí giảm đi mức độ bão hòa hơi nước trong không khí cũng giảm Trong điều hòa khi không khí mang theo hơi nước trong phòng qua ống đồng chứa gas sẽ bị làm lạnh.Khi không khí bị làm lạnh mức bão hòa sẽ giảm đi rất nhiều Hơi nước bị bão hòa sẽ trở về dạng lỏng và bám trên ống

đồng và nhiều sẽ thày những dòng nước nhỏ

2.4 - Khi điều hòa chạy bạn sẽ thấy nước điều hòa chảy ra, vậy có phải nước đó người ta đổ vào để làm mát

điều hòa hay không?v

Tiết kiệm điện năng tiêu thụ

từ 20 - 40% so với các dòng sản phẩm thông thường

2.5 Công nghệ Inverter giúp tiết kiệm điện như thế nào?

■ Công nghệ Inverter hoạt động dựa trên việc kiểm soát từng tần số dao

động tùy theo thiết kế của các bo mạch bên trong Nguyên lý hoạt động của nó diễn ra như sau:

• Dòng điện xoay chiều được biến đổi thành nguồn 1 chiều Quá trình

chuyển đổi này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu Diode và tụ điện.

• Lúc này, hệ số công suất cosφ không phụ thuộc vào tải và có giá trị ≥ 0.96.

• Dòng điện áp 1 chiều được biến đổi thành dòng điện xoay chiều đối xứng nhờ hệ IGBT bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

• Khi kết hợp với công nghệ bán dẫn lực, tần số chuyển mạch xung có thể tăng tới tần số siêu âm Nhờ vậy mà máy vận hành êm ái và tiết kiệm điện hơn.

Công nghệ Inverter giúp tiết kiệm điện như thế nào?

3 MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ỐNG DẦU

22

Máy nước nóng năng lượng mặt trời là gì?

3.1

- Máy nước nóng năng lượng mặt trời là một thiết bị

vô cùng phổ biến và được rất nhiều gia đình lựa chọn

sử dụng bởi nó mang lại rất nhiều lợi ích cho đời sống

con người

- Chúng ta có thể hiểu đơn giản, máy nước nóng năng lượng mặt trời là thiết bị hấp thụ ánh nắng mặt trời và chuyển thành năng lượng để làm nước nóng lên phục vụ

cho các nhu cầu sinh hoạt hằng ngày

Cấu tạo của máy nước nóng năng lượng mặt trời

Cấu tạo của một máy nước nóng năng lượng mặt trời gồm 3 bộ phận chính là bộ phận hấp thụ nhiệt,

bình chứa nước nóng và giá đỡ

3.2.1 Bộ phận hấp thụ nhiệt

Đây là bộ phận hết sức quan trọng của một máy nước nóng năng lượng mặt trời Ống

hấp thụ nhiệt của một máy nước nóng năng lượng mặt trời gồm có hai lớp với khả năng chịu được va đập cao và ở giữa là lớp chân không Tác dụng của bộ phận này

là hấp thụ và truyền nhiệt để làm nóng nước

• Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống

dầu: Sử dụng ống dầu là bộ phận hấp thụ

nhiệt, được phủ 3 lớp đồng, bạc, titan giúp hấp thụ

nhiệt tốt

• Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống chân

không: Sử dụng ống chân không là bộ phận hấp thụ

nhiệt, được phủ 5 lớp lõi vàng

Máy nước nóng năng lượng mặt trời loại tấm phẳng: Sử

dụng tấm phẳng làm bộ phận hấp thụ nhiệt, được bảo

vệ bằng một lớp cường lực cao cấp

3.2.2Bình chứa nước nóng

- Bình chứa nước nóng là bình bảo ôn 3 lớp, thường được chế tạo

từ chất liệu inox SUS 304 cao cấp với ưu điểm là vô cùng bền bỉ.

- Ngoài ra, bình còn có khả năng cách nhiệt cực kì

tốt nhờ vào hợp chất bảo ôn phức hợp

- Hơn nữa, bình có thể chịu được nhiệt độ

lên tới 160 độ C và có khả năng giữ nhiệt

kéo dài tới 72 giờ.

3.2.3 Giá đỡ

- Giá đỡ của máy nước nóng năng lượng mặt trời được làm từ thép không gỉ hoặc inox Bộ phận này được thiết kế một cách đặc biệt với góc nghiêng thích hợp để đón lấy ánh sáng mặt trời tại vị trí tốt nhất, giúp hấp thụ nhiệt tối ưu

- Ngoài ra, giá đỡ còn có tác dụng gắn kết các bộ phận khác trên máy, tạo

ra cấu trúc chắc chắn đồng thời đảm bảo an toàn trong quá trình sử

dụng

3.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy nước nóng năng lượng mặt trời

-Hoạt động của máy nước nóng năng lượng mặt trời dựa trên nguyên lý đối lưu nhiệt tự

nhiên và hiệu ứng lồng kính giúp biến đổi quang năng thành nhiệt năng.

- Đầu tiên nước sẽ đi vào các ống chân không Sau đó, khi có ánh nắng mặt trời lên, các chất liệu hấp thụ nhiệt bên mặt ngoài ống thủy tinh sẽ làm ống thủy tinh nóng lên truyền nhiệt độ cho nước

bên trong ống.  

-Theo nguyên lý đối lưu nhiệt, nước nóng hơn có xu hướng di chuyển lên trên bồn chứa và nước lạnh di chuyển xuống dưới ống chân không để được làm nóng Cứ luân phiên như vậy cho đến khi nhiệt độ nước trong cả bình chứa và ống chân không bằng nhau thì quá trình này kết thúc. Theo nguyên lý đối lưu nhiệt, nước nóng hơn có xu hướng di chuyển lên trên bồn chứa

và nước lạnh di chuyển xuống dưới ống chân không để được làm nóng Cứ luân phiên như vậy cho đến khi nhiệt độ nước trong cả bình chứa và ống chân không bằng nhau thì quá trình

này kết thúc. 

Hãy đề xuất một ý tưởng để nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng bức xạ mặt trời

Chọn một vị trí tốt để lắp đặt như mái nhà, sân thượng, nơi không có bóng râm để ống chân không có thể tiếp xúc với ánh nắng nhiều nhất có thể thường là hướng nam để ống hứng ánh sáng, vì đây là hướng có thể tiếp xúc

với ánh sáng nhiều nhất trong ngày

Làm thế nào để nâng cao khả năng giữa nhiệt của bình?

• Phủ bên ngoài bình các chất liệu cách nhiệt như:EPS, xốp Polyurethane,…

• Vệ sinh thường xuyên bề mặt ngoài của bình

• Tránh va chạm gây cong, biến dạng bình

Sơ đồ hình bên là một sơ đồ khá phổ thông ở Việt

Nam.

Việc đặt bồn chứa nước ở trên sân thượng sẽ giúp cho tiết kiệm được việc máy bơm phải liên tục hoạt động để

bơm nước lên các tầng trên

Từ bồn chứa có 2 ống dẫn nước chảy ra 1 là để dẫn nước lạnh xuống, 2 là dẫn qua máy nước nóng năng lượng mặt trời để làm nóng nước, từ đó đi xuống các

tầng dưới.

Ở phòng tắm 1 và 2, người ta vẫn lắp thêm bình nóng lạnh để đề phòng vào những ngày âm u không có nắng hay mưa thì vẫn có nước nống để phục vụ sinh hoạt.

ở phòng ăn không lắp bình nóng lạnh vì ở đó ko yêu tiên, cần thiết để dùng nước nóng thường xuyên như 2 nhà tắm và đồng thời tiết kiệm chi phí lắp đặt bình

nóng lạnh.