ASI101 - Chương 3: Động cơ ôtô

Đáp án đúng: "spark plug / high compression temperature". Động cơ đánh lửa cưỡng bức nạp hỗn hợp đã hoà trộn rồi nén vừa phải, tia lửa ở bugi tạo nhân cháy và màng lửa lan ra khắp buồng đốt; động cơ nén cháy chỉ nén không khí với tỉ số nén cao tới mức nhiệt độ cuối kỳ nén vượt điểm tự bốc cháy, nhiên liệu phun vào liền tự bắt lửa nên không cần bugi. Lựa chọn "spark plug / flame front recirculation" sai ở vế sau, vì màng lửa là hệ quả của sự cháy chứ không phải nguồn khơi mào. Lựa chọn "glow plug / carburetion" nhầm vai: bugi sấy chỉ hỗ trợ khởi động máy lạnh, còn chế hoà khí là cách tạo hỗn hợp chứ không phải cách đốt. Lựa chọn "fuel injector / low compression" đảo ngược bản chất, bởi tự cháy đòi hỏi tỉ số nén cao.

Đáp án đúng: "BSFC is fuel mass flow per unit brake power". Suất tiêu hao nhiên liệu có ích lấy lưu lượng khối nhiên liệu tiêu thụ chia cho công suất có ích đo ở đầu ra trục khuỷu, nên nó cho biết phải đốt bao nhiêu nhiên liệu để sinh một đơn vị công suất và cho phép so sánh những động cơ khác dung tích với nhau. Lựa chọn "Lower BSFC indicates worse fuel efficiency" đảo chiều ý nghĩa, vì cùng một công suất mà tốn ít nhiên liệu hơn thì hiệu suất cao hơn. Lựa chọn "BSFC increases when engine operates near its best efficiency point" cũng ngược, do vùng hiệu suất tốt nhất chính là nơi suất tiêu hao đạt giá trị nhỏ nhất trên bản đồ. Lựa chọn "BSFC is unrelated to torque and speed" sai vì đại lượng này được lập bản đồ theo mômen và vòng quay, mỗi điểm làm việc cho một giá trị riêng.

Đáp án đúng: "To receive combustion power and transmit it through the piston pin and connecting rod". Piston là mặt di động của buồng đốt: áp suất khí cháy đẩy đỉnh piston đi xuống, lực đó truyền qua chốt piston sang thanh truyền rồi biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay ở cổ khuỷu, đồng thời piston còn bao kín buồng đốt nhờ xécmăng. Lựa chọn "To circulate coolant" là việc của bơm nước và áo nước; piston chỉ nhận nhiệt rồi thải bớt qua xécmăng và dầu làm mát. Lựa chọn "To filter engine oil" thuộc bầu lọc trên mạch bôi trơn. Lựa chọn "To ignite the fuel-air mixture" là nhiệm vụ của bugi ở động cơ xăng hoặc của nhiệt độ cuối kỳ nén ở động cơ điêzen, piston chỉ tạo ra điều kiện nén ấy.

Đáp án đúng: "Proper air-fuel ratio". Động cơ xăng cháy theo kiểu màng lửa lan truyền nên chỉ làm việc tốt trong dải tỉ lệ không khí trên nhiên liệu khá hẹp quanh điểm hoà trộn hoá định lượng: hỗn hợp quá nhạt thì cháy chậm, dễ bỏ lửa và mất công suất, hỗn hợp quá đậm thì thiếu ôxy, sinh muội và lãng phí nhiên liệu, chưa kể bộ xúc tác chỉ đạt hiệu quả cao khi tỉ lệ bám sát mức hoá định lượng. Lựa chọn "Engine size" quyết định mức công suất tối đa có thể đạt chứ không quyết định chất lượng quá trình cháy; máy to mà hoà khí sai vẫn chạy kém. Lựa chọn "Engine color" không có vai trò kỹ thuật nào. Lựa chọn "Tire pressure" ảnh hưởng tới sức cản lăn của xe, hoàn toàn nằm ngoài động cơ.

Đáp án đúng: "It removes exhaust gases and draws in fresh air-fuel mixture for combustion". Mỗi chu trình chỉ sinh công khi buồng đốt được thay khí sạch: đường nạp với bướm ga, cổ góp và xupáp nạp đưa không khí hoặc hoà khí mới vào, đường thải cùng xupáp thải đẩy khí cháy ra, chất lượng trao đổi khí ấy quyết định hệ số nạp và do đó quyết định mômen. Lựa chọn "It cools down the engine during high-speed operations" nhầm với hệ thống làm mát bằng nước hoặc gió, dù dòng khí nạp có mang đi một phần nhiệt. Lựa chọn "It controls the temperature of the engine's cooling system" là việc của van hằng nhiệt và quạt két nước. Lựa chọn "It regulates the oil flow throughout the engine" thuộc bơm dầu và van điều áp trên mạch bôi trơn.

Đáp án đúng: "They play a key role in the engine's breathing system.". Cổ góp nạp chia dòng khí từ bướm ga tới từng xy lanh, còn cổ góp thải gom khí cháy đưa ra đường xả; hình dạng, chiều dài và tiết diện của chúng quyết định tổn thất dòng cùng hiệu ứng sóng áp suất, tức ảnh hưởng thẳng tới lượng khí nạp vào xy lanh và khả năng xả sạch, qua đó tới hiệu suất nạp và mô men. Lựa chọn "They control the engine's temperature." nhầm sang hệ thống làm mát gồm áo nước, bơm, van hằng nhiệt và két nước; cổ góp thải tuy rất nóng nhưng không điều khiển nhiệt độ động cơ. Lựa chọn "They regulate the engine's fuel consumption." thuộc hệ thống nhiên liệu và bộ điều khiển, cổ góp chỉ dẫn khí. Lựa chọn "They manage the electrical system of the engine." không liên quan, phần điện do máy phát, ắc quy và các bộ điều khiển đảm nhiệm.

Đáp án đúng: "At the engine head". Phun xăng trực tiếp đưa nhiên liệu thẳng vào buồng cháy, nên vòi phun phải xuyên qua nắp máy để đầu phun lộ ra trong buồng cháy và chịu được áp suất, nhiệt độ của quá trình nén và cháy; đó cũng là lý do hệ thống này cần bơm cao áp và vòi phun bền nhiệt hơn hẳn kiểu phun trên đường nạp. Lựa chọn "In the intake manifold" mô tả phun đa điểm, nơi xăng được phun trước xu páp nạp rồi mới trộn với không khí đi vào. Lựa chọn "In the throttle body" ứng với phun đơn điểm đời cũ, một vòi phun chung cho mọi xy lanh đặt ngay sau bướm ga. Lựa chọn "In the fuel tank" nhầm vòi phun với bơm xăng chìm, bộ phận nằm trong thùng chỉ tạo áp suất cấp chứ không định lượng nhiên liệu vào buồng cháy.

Đáp án đúng: "Intake → Compression → Power → Exhaust". Bốn kỳ trải trên hai vòng quay trục khuỷu: pít tông đi xuống hút hoà khí qua xu páp nạp, rồi đi lên nén kín hoà khí để tăng nhiệt độ và áp suất, bugi đánh lửa đẩy pít tông xuống sinh công, cuối cùng pít tông đi lên đẩy khí cháy qua xu páp thải. Trình tự này bắt buộc vì mỗi kỳ tạo điều kiện cho kỳ kế tiếp. Lựa chọn "Compression → Intake → Power → Exhaust" nén trước khi có hoà khí trong xy lanh nên chẳng có gì để nén. Lựa chọn "Power → Intake → Compression → Exhaust" đặt kỳ sinh công trước cả nạp lẫn nén, tức cháy khi chưa có nhiên liệu. Lựa chọn "Intake → Power → Compression → Exhaust" bỏ kỳ nén trước khi cháy, hoà khí ở áp suất thấp cháy yếu và hiệu suất nhiệt gần như bằng không.

Đáp án đúng: "Actual air mass inducted to the theoretical air mass at ambient conditions". Hiệu suất nạp đo khả năng thở của động cơ: lấy khối lượng không khí thực sự vào xy lanh trong một chu trình chia cho khối lượng không khí lấp đầy thể tích công tác ở điều kiện môi trường. Tỉ số này nhỏ hơn một vì tổn thất dòng qua lọc gió, bướm ga, xu páp và vì khí nạp bị hâm nóng; chỉ khi có tăng áp nó mới vượt một nếu vẫn quy chiếu theo áp suất môi trường. Lựa chọn "Brake power to indicated power" là hiệu suất cơ giới, phản ánh hao tổn ma sát và dẫn động phụ. Lựa chọn "Air-fuel ratio to stoichiometric AFR" là hệ số dư lượng không khí, cho biết hoà khí nghèo hay giàu. Lựa chọn "Exhaust gas temperature to intake temperature" chỉ là một tỉ số nhiệt độ, không định nghĩa đại lượng nào trong lý thuyết động cơ.

Đáp án đúng: "Proper air-fuel ratio". Tỉ lệ khối lượng không khí trên nhiên liệu quyết định trực tiếp tốc độ cháy và áp suất cực đại trong xy lanh, do đó quyết định mô men, suất tiêu hao và thành phần khí thải; đây cũng là biến số mà bộ điều khiển hiệu chỉnh liên tục theo cảm biến ôxy để giữ quanh giá trị lý thuyết. Lựa chọn "Fuel type" có ảnh hưởng thật qua trị số octane và nhiệt trị, nhưng với một động cơ đã chế tạo xong thì loại nhiên liệu là điều kiện đầu vào cố định, không phải thứ điều chỉnh được trong vận hành. Lựa chọn "Exhaust system design" cũng tác động qua đối áp và hiệu ứng quét khí, song là yếu tố thứ cấp so với chất lượng hoà khí. Lựa chọn "Engine color" không dính dáng gì tới quá trình cháy, màu sơn chỉ là lớp hoàn thiện bên ngoài.