intTypePromotion=1

Động cơ đốt trong 1 - Ths. Nguyễn Văn Trạng

Chia sẻ: 124357689 124357689 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:333

0
477
lượt xem
242
download

Động cơ đốt trong 1 - Ths. Nguyễn Văn Trạng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo sách 'động cơ đốt trong 1', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Động cơ đốt trong 1 - Ths. Nguyễn Văn Trạng

  1. MUÏC LUÏC Trang Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU I. Giôùi thieäu ..................................................................................................................................... 1 II. Caùc khaùi nieäm. ............................................................................................................................ 1 III.1. Ñoäng cô nhieät. ............................................................................................................. 1 III.2. Ñoäng cô ñoát trong vaø ñoäng cô ñoát ngoaøi...................................................................... 1 III.3. So saùnh ñoäng cô ñoát trong vaø ñoäng cô ñoát ngoaøi. ........................................................ 2 III.4. Ñònh nghóa vaø caùc khaùi nieäm cô baûn treân ñoäng cô ñoát trong....................................... 3 III. Phaân loaïi ñoäng cô ñoát trong. ...................................................................................................... 5 III.1. Theo phöông phaùp thöïc hieän chu trình coâng taùc.......................................................... 5 IV.2. Theo nhieân lieäu söû duïng.............................................................................................. 5 IV.3. Theo phöông phaùp naïp cuûa chu trình coâng taùc. ........................................................... 5 IV.4. Theo toác ñoä ñoäng cô. ................................................................................................... 6 IV.5. Theo ñaëc ñieåm caáu taïo ñoäng cô................................................................................... 6 IV. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñoát trong kieåu piston. ............................................................ 7 IV.1. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô 4 kyø (taêng aùp vaø khoâng taêng aùp) ............................ 7 IV.2. So saùnh ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô Diesel .................................................................... 11 IV.3. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô hai kyø. ..................................................................... 12 IV.4. So saùnh ñoäng cô hai kyø vaø ñoäng cô boán kyø. ................................................................ 15 V. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô piston quay (Wankel) – Ñoäng cô tuabin................................. 16 Chöông 2 NHÖÕNG CHI TIEÁT COÁ ÑÒNH TRONG ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. Thaân maùy - xilanh......................................................................................................................... 18 I.1. Nhieäm vuï, ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo......................................................... 18 I.2. Keát caáu cuûa thaân maùy, oáng loùt. ...................................................................................... 18 II. Naép maùy (naép xylanh)................................................................................................................. 22 II.1. Nhieäm vuï., ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo ...................................................... 22 II.2. Keát caáu naép maùy ñoäng cô xaêng – ñoäng cô Diesel ........................................................ 23 III. Gioaêng naép maùy, Carter, Goujon............................................................................................... 31 III.1. Gioaêng naép maùy .......................................................................................................... 31 III.2. Carte ............................................................................................................................ 32 III.3. Gujoâng ......................................................................................................................... 33 Chöông 3 NHOÙM PISTON – NHOÙM THANH TRUYEÀN – TRUÏC KHUYÛU – BAÙNH ÑAØ I. Nhoùm Piston. ................................................................................................................................ 34 I.1. Coâng duïng, ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo ....................................................... 34 I.2. Keát caáu cuûa piston ñoäng cô xaêng – ñoäng cô Diesel ....................................................... 35 I.3. Bieän phaùp giaûm maøi moøn vaø giaûm va ñaäp giöõa piston - xylanh. ................................... 39 II. Choát piston. ................................................................................................................................. 40 II.1. Coâng duïng, ñìeâu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo...................................................... 40 II.2. Keát caáu vaø caùc phöông phaùp laép gheùp choát piston. ...................................................... 40 III. Xeùcmaêng.................................................................................................................................... 42 III.1. Coâng duïng, ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo. ................................................... 42 III.2. Keát caáu xeùcmaêng......................................................................................................... 43 I
  2. IV. Nhoùm thanh truyeàn .................................................................................................................... 45 IV.1. Coâng duïng, ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo. ................................................... 45 IV.2. Keát caáu thanh truyeàn, buloâng vaø baïc loùt thanh truyeàn ................................................ 45 V. Truïc khuyûu. ................................................................................................................................. 51 V.1. Coâng duïng, ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo...................................................... 51 V.2. Keát caáu truïc khuyûu vaø bieän phaùp naâng cao ñoä beàn truïc khuyûu. ................................... 51 V.3. Baïc loùt vaø oå chaën doïc truïc ............................................................................................ 56 VI. Baùnh ñaø. ..................................................................................................................................... 56 VI.1. Coâng duïng vaø vaät lieäu cheá taïo. ................................................................................... 56 VI.2. Keát caáu cuûa baùnh ñaø. ................................................................................................... 56 Chöông 4 HEÄ THOÁNG PHAÂN PHOÁI KHÍ I. Coâng duïng vaø phaân loaïi................................................................................................................ 59 I.1. Coâng duïng. ..................................................................................................................... 59 I.2. Phaân loaïi......................................................................................................................... 59 II. Yeâu caàu ....................................................................................................................................... 59 III. Caùc phöông aùn boá trí supap vaø daãn ñoäng cô caáu phoái khí. ........................................................ 59 III.1. Phöông aùn boá trí supap vaø daãn ñoäng supap. ................................................................ 59 III.2. Phöông aùn daãn ñoäng truïc cam...................................................................................... 61 IV. Keát caáu caùc chi tieát chính trong cô caáu phaân phoái khí. .............................................................. 63 IV.1. Supap. .......................................................................................................................... 63 IV.2. Ñeá supap, loø xo supap vaø oáng daãn huôùng supap.......................................................... 69 IV.3. Truïc cam, con ñoäi, coø moå vaø ñuõa ñaåy. ........................................................................ 72 Chöông 5 HEÄ THOÁNG BOÂI TRÔN I. Coâng duïng cuûa heä thoáng boâi trôn . ............................................................................................... 76 II. Daàu laøm trôn vaø caùc ñaëc tính cô baûn........................................................................................... 76 II.1. Coâng duïng cuûa daàu boâi trôn.......................................................................................... 76 II.2. Moät soá thoâng soá söû duïng cuûa daàu boi trôn .................................................................... 76 II.3. Caùc ñaëc tính cô baûn cuûa daàu boâi trôn............................................................................ 77 III. Phaân loaïi heä thoáng boâi trôn........................................................................................................ 79 III.1. Heä thoáng boâi trôn baèng muoãng taùc daàu. ...................................................................... 79 III.2. Heä thoáng boâi trôn cho ñoäng cô hai kyø (daàu pha trong nhieân lieäu)............................... 79 III.3. Heä thoáng boâi trôn cöôõng böùc. ...................................................................................... 79 IV. Keát caáu moät soá boä phaän chính. .................................................................................................. 82 IV.1. Maïch daàu laøm trôn cho ñoäng cô xaêng - Diesel............................................................ 82 IV.2. Bôm daàu. ..................................................................................................................... 82 IV.3. Loïc daàu........................................................................................................................ 84 IV.4. Boä laøm maùt. ................................................................................................................. 88 IV.5. Caùc ñoàng hoà cuûa heä thoáng boâi trôn. ............................................................................ 88 Chöông 6 HEÄ THOÁNG LAØM MAÙT I. Coâng duïng cuûa heä thoáng laøm maùt vaø nhieät ñoä toái öu cuûa ñoäng cô ............................................... 91 I.1. Coâng duïng cuûa heä thoáng laøm maùt .................................................................................. 91 I.1. Nhieät ñoä laøm vieäc toái öu cuûa ñoäng cô ............................................................................ 91 II. Phaân loaïi heä thoáng laøm maùt. ....................................................................................................... 92 II.1. Heä thoáng laøm maùt baèng khoâng khí (baèng gioù).............................................................. 92 II
  3. II.2. Heä thoáng laøm maùt baèng chaát loûng................................................................................. 93 II.3. So saùnh heä thoáng laøm maùt baèng nöôùc vaø heä thoáng laøm maùt baèng khoâng khí............... 96 III. Keát caáu caùc chi tieát chuû yeáu trong heä thoáng laøm maùt baèng chaát loûng. ...................................... 97 III.1. Bôm nöôùc..................................................................................................................... 97 III.2. Keùt nöôùc vaø naép keùt nöôùc............................................................................................ 97 III.3. Van ñieàu nhieät vaø phöông phaùp boá trí. ........................................................................ 100 IV. Chaát loûng laøm maùt. .................................................................................................................... 104 Chöông 7 NHIEÂN LIEÄU I. Yeâu caàu ñoái vôùi nhieân lieäu söû duïng trong ñoäng cô ñoát trong. ...................................................... 106 II. Caùc loaïi nhieân lieäu söû duïng trong ñoäng cô ñoát trong. ................................................................. 106 II.1. Xaêng.............................................................................................................................. 106 II.2. Daàu Diesel. ................................................................................................................... 108 II.3. Caùc loaïi nhieân lieäu khí.................................................................................................. 110 III. Caùc tính chaát cô baûn cuûa nhieân lieäu söû duïng treân ñoäng cô ñoát trong......................................... 112 III.1. Nhieät trò cuûa nhieân lieäu ................................................................................................ 112 III.2. Nhieät ñoä beùn löûa vaø nhieät ñoä töï boác chaùy ................................................................... 115 III.3. Tính choáng kích noå cuûa nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô ñaùnh löûa cöôõng böùc................. 115 III.4. Tính töï chaùy cuûa nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô Diesel. ............................................... 116 IV. Phaûn öùng chaùy cuûa nhieân lieäu vaø heä soá dö löôïng khoâng khí .................................................. 116 IV. Phaûn öùng chaùy cuûa nhieân lieäu ........................................................................................ 116 IV.2. Heä soá dö löôïng khoâng khí  ........................................................................................ 118 Chöông 8 CHU TRÌNH NHIEÄT ÑOÄNG CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. Caùc ñònh nghóa. ............................................................................................................................. 119 I.1. Chu trình coâng taùc .......................................................................................................... 119 I.2. Chu trình lyù töôûng........................................................................................................... 119 II. Chu trình lyù töôûng aùp duïng cho ñoäng cô khoâng taêng aùp.............................................................. 120 II.1. Chu trình lyù töôûng toång quaùt cuûa ñoäng cô ñoát trong...................................................... 120 II.2. Chu trình hoãn hôïp.......................................................................................................... 122 II.3. Chu trình lyù töôûng ñaúng tích.......................................................................................... 124 II.4. Chu trình ñaúng aùp.......................................................................................................... 124 II.5. So saùnh hieäu suaát nhieät t cuûa caùc chu trình................................................................. 125 III. Chu trình lyù töôûng cuûa ñoäng cô taêng aùp. .................................................................................... 126 III.1. Chu trình lyù töôûng cuûa ñoäng cô taêng aùp truyeàn ñoäng cô khí........................................ 126 III.2. Chu trình lyù töôûng cuûa ñoäng cô taêng aùp tua bin khí..................................................... 128 IV. Chu trình coâng taùc cuûa ñoäng cô ñoát trong. ................................................................................. 130 IV.1. Quaù trình naïp............................................................................................................... 130 IV.2. Quaù trình neùn............................................................................................................... 147 IV.3. Quaù trình chaùy. ............................................................................................................ 135 IV.4. Quaù trình giaõn nôû ......................................................................................................... 175 IV.5. Quaù trình thaûi vaø vaán ñeà ñoäc haïi cuûa khí thaûi. ............................................................ 179 IV.6. Vaán ñeà ñoäc haïi cuûa khí thaûi Chöông 9 TÍNH NAÊNG KINH TEÁ KYÕ THUAÄT CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. Caùc thoâng soá ñaùnh giaù tính naêng kinh teá, kyõ thuaät cuûa ñoäng cô ñoát trong. .................................. 194 I.1. Thoâng soá chæ thò:… ........................................................................................................... 194 III
  4. I.2. Thoâng soá coù ích:… ......................................................................................................... 198 I.3. Coâng lít cuûa ñoäng cô....................................................................................................... 199 I.4. Xaùc ñònh ñöôøng kính xylanh, haønh trình piston vaø theå tích coâng taùc cuûa ñoäng cô. ........ 200 II. Xaây döïng ñöôøng ñaëc tính toác ñoä ñoäng cô.................................................................................... 201 II.1. Ñöôøng ñaëc tính toác ñoä ngoaøi vaø toác ñoä boä phaän cuûa ñoäng cô xaêng. ............................. 201 II.2. Ñöôøng ñaëc tính toác ñoä ngoaøi vaø toác ñoä boä phaän cuûa ñoäng cô Diesel............................ 204 II.3. So saùnh ñöôøng ñaëc tính toác ñoä ngoaøi ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô Diesel........................ 206 II.4. Caùc bieän phaùp caûi thieän ñöôøng ñaëc tính cuûa ñoäng cô. .................................................. 207 II.5. Ñaëc tính ñieàu chænh. ...................................................................................................... 208 II.6. Ñaëc tính taûi.................................................................................................................... 209 Chöông 10 TAÊNG AÙP ÑOÄNG CÔ I. Caùc bieän phaùp naâng cao coâng suaát cuûa ñoäng cô........................................................................... 212 I.1. Giaûm soá kyø ..................................................................................................................... 212 I.2. Taêng toác ñoä ñoäng cô....................................................................................................... 212 I.3. Taêng soá xylanh ñoäng cô ................................................................................................. 213 I.4. Taêng theå tích coâng taùc cuûa ñoäng cô................................................................................ 213 I.5. Taêng aùp cho ñoäng cô ...................................................................................................... 213 II. Caùc phöông phaùp taêng aùp chuû yeáu. ............................................................................................. 213 II.1. Taêng aùp daãn ñoäng baèng cô khí...................................................................................... 214 II.2. Taêng aùp baèng tuabin khí. .............................................................................................. 215 II.3. Taêng aùp hoãn hôïp. .......................................................................................................... 216 III. Nhöõng vaán ñeà caàn löu yù khi taêng aùp cho ñoäng cô...................................................................... 217 III.1. Tyû soá neùn ..................................................................................................................... 218 III.2. Pha phaân phoái khí ........................................................................................................ 218 III.3. Heä thoáng cung caáp nhieân lieäu...................................................................................... 219 III.4. OÁng naïp vaø oáng thaûi .................................................................................................... 219 III.5. Laøm maùt trung gian cho khoâng khí taêng aùp ................................................................. 219 III.6. Laøm maùt piston ............................................................................................................ 220 Chöông 11 HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU TREÂN ÑOÄNG CÔ XAÊNG I. Caùc phöông phaùp hình thaønh hoãn hôïp trong ñoäng cô xaêng........................................................... 221 I.1. Phöông phaùp söû duïng boä cheá hoaø khí............................................................................. 221 I.2. Phöông phaùp phun xaêng treân ñöôøng oáng naïp................................................................. 221 I.3. Phöông phaùp phun xaêng tröïc tieáp vaøo buoàng chaùy (GDI).............................................. 222 I.4. Phöông phaùp taïo hoãn hôïp phaân lôùp................................................................................ 222 II. Boä cheá hoaø khí. ........................................................................................................................... 223 II.1. Sô ñoà heä thoáng nhieân lieäu söû duïng boä cheá hoøa khí....................................................... 223 II.2. Ñöôøng ñaëc tính lyù töôûng cuûa boä cheá hoaø khí. ............................................................... 225 II.3. Heä thoáng phun chính vaø phöông phaùp ñieàu chænh thaønh phaàn hoãn hôïp........................ 227 II.4. Caùc heä thoáng phuï cuûa cheá hoaø khí................................................................................ 230 III. Nguyeân lyù laøm vieäc vaø keát caáu boä cheá hoøa khí ñieån hình (TOYOTA 4A – F) ....................... 234 IV. Nguyeân lyù heä thoáng phun xaêng treân ñöôøng oáng naïp. ................................................................ 241 IV.1. Heä thoáng phun xaêng K-Jetronic................................................................................... 241 IV.2. Heä thoáng phun xaêng L-Jectronic. ................................................................................ 251 IV.3. Heä thoáng phun xaêng Motronic..................................................................................... 266 IV
  5. IV.4. So saùnh caùc heä thoáng phun xaêng. ................................................................................ 272 V. Nguyeân lyù phun xaêng tröïc tieáp (GDI). ........................................................................................ 273 V.1. Nhöõng ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng GDI. ............................................................................. 274 V.2. Nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc cuûa ñoäng cô GDI.................................................................... 275 Chöông 12 HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ DIESEL I. Nhieäm vuï – yeâu caàu. .................................................................................................................... 278 I.1. Döï tröõ nhieân lieäu ............................................................................................................ 278 I.2. Cung caáp nhieân lieäu cho ñoäng cô ................................................................................... 278 I.3. Caùc tia nhieân lieäu phun vaøo xylanh................................................................................ 278 II. Sô ñoà heä thoáng............................................................................................................................. 278 III. Nguyeân lyù laøm vieäc vaø keát caáu cuûa bôm cao aùp PE, VE, GM................................................... 279 III.1. Bôm cao aùp PE............................................................................................................. 279 III.2. Bôm cao aùp (VE). ........................................................................................................ 284 III.3. Kim bôm lieân hôïp (GM). ............................................................................................. 290 IV. Quaù trình phun nhieân lieäu vaø caùc thoâng soá. ............................................................................... 294 IV.1. Quaù trình phun nhieân lieäu............................................................................................ 294 IV.2. Caùc thoâng soá cuûa quaù trình phun. ................................................................................ 295 V. Ñaëc tính cuûa bôm cao aùp............................................................................................................. 299 V.1. Giôùi thieäu. ..................................................................................................................... 299 V.2. Nhöõng yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình phun. .............................................................. 300 VI. Voøi phun vaø ñaëc tính cuûa voøi phun. ........................................................................................... 301 VI.1. Nhieäm vuï cuûa voøi phun. .............................................................................................. 301 VI.2. Nguyeân lyù laøm vieäc vaø keát caáu cuûa voøi phun.............................................................. 301 VI.3. Ñaëc tính cuûa voøi phun.................................................................................................. 303 VII. Giôùi thieäu heä thoáng EDC.......................................................................................................... 305 VII.1. Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng EDC.................................................................................. 306 VII.2. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng EDC ..................................................................... 308 VIII. Giôùi thieäu heä thoáng common-rail ........................................................................................... 309 VIII.1. Sô ñoà heä thoáng. ......................................................................................................... 309 VIII.2. Keát caáu moät soá chi tieát chính. ................................................................................... 310 Chöông 13 TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH SOÁ VOØNG QUAY ÑOÄNG CÔ I. Cô sôû lyù thuyeát.............................................................................................................................. 315 I.1. Coâng duïng ...................................................................................................................... 316 I.2. Phaân loaïi......................................................................................................................... 317 II. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa boä ñieàu toác. .......................................................................................... 317 II.1. Boä ñieàu toác cô khí. ........................................................................................................ 317 II.2. Boä ñieàu toác thuyû löïc...................................................................................................... 319 II.3. Boä ñieàu toác chaân khoâng. ............................................................................................... 320 III. Caùc chæ tieâu ñaùnh giaù chaát löôïng laøm vieäc cuûa boä ñieàu toác....................................................... 322 III.1. Ñoä khoâng ñoàng ñeàu. .................................................................................................... 322 III.2. Ñoä khoâng nhaïy. ........................................................................................................... 325 III.3. Caùc bieän phaùp caûi thieän ñoä khoâng ñoàng ñeàu, ñoä khoâng nhaïy. .................................... 326 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO ................................................................................................................ 327 V
  6. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU I. GIÔÙI THIEÄU Ñoäng cô ñoát trong laø nguoàn ñoäng löïc chính ñeå daãn ñoäng cho caùc phöông tieän giao thoâng vaän taûi, trong ñoù phoå bieán nhaát laø daãn ñoäng cho oâtoâ chuyeån ñoäng. Ñoäng cô ñoát trong hieän nay goàm coù: ñoäng cô ñoát trong piston, tua bin khí vaø ñoäng cô phaûn löïc. Hieän nay veà cô baûn ñoäng cô söû duïng treân oâtoâ laø ñoäng cô ñoát trong kieåu piston, nhieân lieäu söû duïng chính laø xaêng hoaëc Diesel. Veà hoaït ñoäng thì hai loaïi ñoäng cô naøy coù nguyeân lyù gaàn gioáng nhau, chuùng chæ khaùc nhau veà phöông phaùp ñoát chaùy hoãn hôïp (khoâng khí – nhieân lieäu). Ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô Diesel laø hai loaïi cuûa ñoäng cô nhieät, chuùng bieán ñoåi hoaù naêng do ñoát chaùy nhieân lieäu thaønh nhieät naêng vaø töø nhieät naêng bieán thaønh cô naêng ñeå truyeàn coâng suaát cho ñoäng cô hoaït ñoäng. Ñoäng cô xaêng coù toác ñoä cao, raát cô ñoäng, coâng suaát phaùt ra lôùn, buoàng ñoát goïn, ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû caùc xe con vaø xe taûi nhoû… Ñoäng cô Diesel coù hieäu suaát nhieät lôùn, coâng suaát cao hôn, tieát kieäm nhieân lieäu vaø toác ñoä ñoäng cô nhoû hôn ñoäng cô xaêng. Chính vì vaäy noù thöôøng ñöôïc duøng ñeå daãn ñoäng treân caùc loaïi oâtoâ buyùt, oâtoâ taûi, caùc loaïi phöông tieän thöông maïi... II. CAÙC KHAÙI NIEÄM II.1. Ñoäng cô nhieät Ñoäng cô nhieät laø loaïi thieát bò thöïc hieän vieäc ñoåi naêng löôïng ôû daïng hoaù naêng thaønh nhieät naêng (baèng caùch ñoát chaùy nhieân lieäu) vaø töø nhieät naêng chuyeån thaønh cô naêng ñeå sinh coâng daãn ñoäng maùy coâng taùc. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô nhieät: HOÙA NAÊNG NHIEÄT NAÊNG CÔ NAÊNG Daõn nôû Ñoát chaùy (nhieâu lieäu ôû daïng (hôi nöôùc, khí coù (sinh coâng) raén, loûng, khí) nhieät ñoä cao) II.2. Ñoäng cô ñoát trong vaø ñoäng cô ñoát ngoaøi Ñoäng cô ñoát trong laø moät loaïi ñoäng cô nhieät vôùi caùc quaù trình ñoát chaùy nhieân lieäu vaø chuyeån bieán nhieät naêng thaønh cô naêng ñöôïc thöïc hieän cuøng moät nôi ngay beân trong ñoäng cô. Ñoäng cô ñoát trong goàm coù: ñoäng cô ñoát trong kieåu piston, tua bin khí, ñoäng cô phaûn löïc vaø tua bin phaûn löïc (hình 1.1). Ñoäng cô ñoát ngoaøi laø moät loaïi ñoäng cô nhieät vôùi caùc quaù trình ñoát chaùy nhieân lieäu vaø chuyeån bieán nhieät naêng thaønh cô naêng ñöôïc thöïc hieän ôû hai nôi khaùc nhau. Nhieân lieäu ñöôïc ñoát chaùy beân ngoaøi ñoäng cô (cuûi, than ñaù...) ñeå laøm noùng nöôùc, nöôùc boác hôi (coù nhieät ñoä vaø aùp suaát cao) laøm chuyeån ñoäng caùc tuabin hay ñaåy piston sinh coâng, daãn ñoäng ñöôïc maùy coâng taùc. Ñoäng cô ñoát ngoaøi goàm coù: maùy hôi nöôùc, tuabin hôi nöôùc... 1
  7. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng a – Ñoäng cô piston. b – Tuabin khí. c – Ñoäng cô phaûn löïc. d – Tuabin phaûn löïc. Chuù thích: 1 – cacte; 2 – xylanh; 3 – naép xylanh; 4- piston; 5 – thanh truyeàn; 6 – truïc khuyûu ; 7 – bôm nhieân lieäu; 8 – buoàng ñoát; 9 – loã phun vaøo caùnh tua bin; 10 – tuabin; 11- maùy neùn; 12 – bình chöùa nhieân lieäu; 13 – bình chöùa chaát oxy hoaù; 14 – bôm; 15 – mieäng phun phaûn löïc; 16 – voøi phun nhieân lieäu. Hình 1.1. Sô ñoà caáu taïo cuûa ñoäng cô ñoát trong. II.3. So saùnh ñoäng cô ñoát trong vaø ñoäng cô ñoát ngoaøi II.3.1. Ñoäng cô ñoát trong Öu ñieåm Hieäu suaát coù ích ηe cao, vì nhieät ñoä cöïc ñaïi trong quaù trình chaùy coù theå ñaït 1.800 ÷ 2.800oK, coøn nhieät ñoä khí xaû chæ 900 ÷ 1.500oK. Ñoäng cô Diesel taêng aùp tua bin khí coù theå ñaït ηe = 40 ÷ 52%. Neáu coù cuøng coâng suaát thì ñoäng cô ñoát trong goïn nheï hôn ñoäng cô ñoát ngoaøi vì toaøn boä chu trình laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñoát trong ñöôïc thöïc hieän ngay trong baûn thaân ñoäng cô, khoâng coù caùc thieát bò phuï nhö: noài hôi, buoàng ñoát,... nhö ôû ñoäng cô ñoát ngoaøi. Ñoäng cô ñoát trong khôûi ñoäng nhanh hôn (töø 3 ÷ 5 giaây), ñieàu ñoù coù yù nghóa lôùn trong quaân söï vaø giao thoâng. Coøn ñoäng cô ñoát ngoaøi phaûi khôûi ñoäng haøng giôø. Ít hao nöôùc, ñieàu ñoù coù yù nghóa khi söû duïng ôû vuøng sa maïc, nuùi röøng. Ñoäng cô ñoát trong deã chaêm soùc, baûo döôõng (chæ caàn 1 ñeán 2 ngöôøi). Khi ngöøng hoaït ñoäng, ñoäng cô ñoát trong khoâng caàn tieâu hao theâm nhieâu lieäu, coøn maùy hôi nöôùc vaãn phaûi toán nhieâu lieäu vì khoâng theå daäp loø than ngay ñöôïc. Khuyeát ñieåm Duøng nhieân lieäu loûng hoaëc khí saïch khoâng chöùa taïp chaát cô hoïc (ñaõ qua tinh cheá), daãn ñeán giaù thaønh cuûa nhieân lieäu cuõng cao. Coâng suaát bò giôùi haïn, coâng suaát ñoäng cô Diesel khoâng theå vöôït quaù 37.000 kW (trong khi tua bin hôn nöôùc coù theå ñaït 200.000 kW). 2
  8. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Keát caáu phöùc taïp hôn vaø soá löôïng caùc chi tieát nhieàu hôn so vôùi ñoäng cô ñoát ngoaøi. Ñoäng cô ñoát trong phaûi duøng thieát bò rieâng ñeå khôûi ñoäng vaø khi khôûi ñoäng khoâng ñöôïc keùo taûi. Ñoäng cô ñoát trong laøm vieäc khaù oàn, nhaát laø ñoäng cô cao toác. Ñeå coù theå thay ñoåi moâmen cuûa ñoäng cô trong phaïm vi roäng, treân heä thoáng truyeàn ñoäng phaûi coù ly hôïp vaø hoäp soá. II.3.2. Ñoäng cô ñoát ngoaøi Öu ñieåm Duøng nhieân lieäu reû tieàn (than, cuûi, daàu caën,...) Coâng suaát cao, tua bin hôi nöôùc coù theå ñaït 200.000 kW Ñoäng cô coù theå töï khôûi ñoäng ñöôïc, khi aùp suaát vaø nhieät ñoä moâi chaát ñuû lôùn vaø khoâng phaûi duøng thieát bò rieâng ñeå khôûi ñoäng. Khuyeát ñieåm Hieäu suaát coù ích ηe thaáp, hieäu suaát cuûa maùy hôi nöôùc ηe = 9 ÷ 14%, tua bin hôi nöôùc ηe = 22 ÷ 28% vaø cuûa tua bin khí ηe < 3%. ÔÛ ñoäng cô ñoát ngoaøi do coù caùc thieát bò phuï nhö: noài hôi, buoàng ñoát,... neân laøm cho thieát bò raát naëng vaø coàng keành. Thôøi gian khôûi ñoäng raát lôùn, ñoäng cô hôi nöôùc phaûi khôûi ñoäng haøng giôø. Phaûi tieâu thuï moät löôïng nöôùc lôùn. Baûo döôõng phöùc taïp, nhaát laø ñoái vôùi caùc thieát bò ñoäng löïc hôi nöôùc. So vôùi ñoäng cô ñoát ngoaøi, ñoäng cô ñoát trong coù nhieàu öu ñieåm hôn neân ngaøy nay noù ñöôïc söû duïng raát roäng raõi. Theo thoáng keâ thì hieän nay: ñoäng cô ñoát trong chieám ñeán 80% treân theá giôùi; 10% söû duïng naêng löôïng söùc gioù vaø maët trôøi, coøn 10% söû duïng caùc loaïi ñoäng cô khaùc. Chính vì vaäy maø ngaønh coâng nghieäp cheá taïo ñoäng cô ñoát trong luoân ñöôïc coi troïng vaø laø moät boä phaän taát yeáu cuûa ngaønh cô khí trong neàn kinh teá. Cho ñeán nay, ñoäng cô ñoát trong kieåu piston duøng nhieân lieäu truyeàn thoáng coù saün nhö ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô Diezen vaãn laø nguoàn ñoäng löïc chính cho oâtoâ, tuy nhieân noù coù nhöõng nhöôïc ñieåm lôùn maø chuùng ta phaûi ñoái maët nhö: Gaây oâ nhieãm cho moâi tröôøng soáng (oâ nhieãm khoâng khí, tieáng oàn, hieäu öùng nhaø kính, ...) vaø söï leä thuoäc hoaøn toaøn vaøo nhieân lieäu hoaù thaïch, daãn ñeán nguy cô caïn kieät nguoàn daàu moû. Vì vaäy caùc nöôùc ñeàu quan taâm ñaøo taïo ñoäi nguõ chuyeân gia ñeå coù theå sôùm giaûi quyeát ñöôïc caùc yeâu caàu veà thieát keá, gia coâng, cheá taïo, baûo döôõng vaø söûa chöõa ñoäng cô ñoát trong cho nöôùc mình. II.4. Ñònh nghóa vaø caùc khaùi nieäm cô baûn treân ñoäng cô ñoát trong II.4.1. Ñieåm cheát Ñieåm cheát laø vò trí cuoái cuøng cuûa piston khi chuyeån ñoäng moät haønh trình trong xylanh. Taïi vò trí naøy vaän toác cuûa piston baèng khoâng vaø piston baét ñaàu ñoåi chieàu chuyeån ñoäng. Nhö vaäy, theo ñònh nghóa naøy ñieåm cheát seõ coù hai vò trí: Ñieåm cheát treân (ÑCT): laø vò trí maø piston naèm xa ñöôøng taâm truïc khuyûu nhaát. Ñieåm cheát döôùi (ÑCD): laø vò trí maø piston naèm gaàn ñöôøng taâm truïc khuyûu nhaát. 3
  9. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng II.4.2. Haønh trình cuûa piston (S) Haønh trình cuûa piston laø khoaûng caùch dòch chuyeån cuûa piston giöõa hai ñieåm cheát, kyù hòeäu laø S. S = 2.R Vôùi R laø baùn kính quay cuûa truïc khuyûu. Hình 1.2. Sô ñoà caáu taïo ñoäng cô ñoát trong. a) Piston ôû ñieåm cheát treân ; b) Piston ôû ñieåm cheát döôùi. II.4.3. Theå tích coâng taùc (Vh) Theå tích coâng taùc laø khoaûng khoâng gian trong xylanh ñöôïc giôùi haïn bôûi hai maët caét vuoâng goùc vôùi ñöôøng taâm xylanh qua hai ñieåm cheát, kyù hieäu laø Vh. Ñoái vôùi ñoäng cô chæ coù moät xylanh thì theå tích coâng taùc ñöôïc tính nhö sau: π.D 2 Vh = .S 4 Ñoái vôùi ñoäng cô coù i xylanh thì theå tích coâng taùc cuûa ñoäng cô laø Vh∑ = Vh.i Trong ñoù: D – ñöôøng kính cuûa xylanh. S – haønh trình cuûa piston. i – soá xylanh cuûa ñoäng cô. II.4.4. Theå tích buoàng chaùy (Vc) Theå tích buoàng chaùy laø khoaûng khoâng gian trong xylanh ñöôïc giôùi haïn bôûi ñænh piston vaø naép xylanh khi piston ôû ñieåm cheát treân, kyù hieäu laø Vc. II.4.5. Theå tích toaøn boä (Va) Theå tích toaøn boä laø khoaûng khoâng gian trong xylanh ñöôïc giôùi haïn bôûi ñænh piston vaø naép xylanh khi piston ôû ñieåm cheát döôùi, kyù hieäu laø Va. 4
  10. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Va = Vh + Vc II.4.6. Tæ soá neùn (ε) Tyû soá neùn laø tæ soá giöõa theå tích toaøn boä vaø theå tích buoàng chaùy cuûa ñoäng cô. Va Vc + Vh V ε= = = 1+ h Vc Vc Vc II.4.7. Kyø (thì) Kyø (hay thì) laø haønh trình thöïc hieän ñöôïc cuûa piston giöõa hai ñieåm cheát. Khi ñoäng cô hoaït ñoäng, trong xylanh phaûi dieãn ra tuaàn töï caùc quaù trình: naïp, neùn, chaùy giaõn nôû vaø thaûi taïo neân chu trình coâng taùc (laøm vieäc) cuûa ñoäng cô ñoát trong. Neáu chu trình coâng taùc cuûa ñoäng cô ñöôïc hoaøn thaønh trong boán haønh trình cuûa piston, coù nghóa laø sau hai voøng quay cuûa truïc khuyûu thì ñoäng cô ñoù goïi laø ñoäng cô boán kyø. Neáu ñoäng cô hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc chæ trong hai haønh trình cuûa piston, töông öùng vôùi moät voøng quay cuûa truïc khuyûu thì ñoäng cô ñoù goïi laø ñoäng cô hai kyø. II.4.8. Chu trình coâng taùc (chu trình laøm vieäc) Chu trình coâng taùc laø taäp hôïp toaøn boä caùc quaù trình: naïp, neùn, chaùy giaõn nôû vaø thaûi ñöôïc dieãn ra trong xylanh laäp ñi laäp laïi coù tính chu kyø ñöôïc goïi laø chu trình coâng taùc hay chu trình laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñoát trong. III. PHAÂN LOAÏI ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG III.1. Theo phöông phaùp thöïc hieän chu trình coâng taùc Ñoäng cô boán kyø: ñeå hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc thì piston thöïc hieän 4 haønh trình hoaëc truïc khuyûu phaûi quay 2 voøng. Ñoäng cô hai kyø: ñeå hoaøn thaønh moät chu kyø coâng taùc thì piston thöïc hieän 2 haønh trình hoaëc truïc khuyûu phaûi quay moät voøng. III.2. Theo nhieân lieäu söû duïng Ñoän g cô söû duïng nhieân lieäu loûng, loaïi nheï (xaêng, benzen, coàn...). Ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu loûng, loaïi naëng (daàu mazut, Diesel...). Ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu khí (khí thieân nhieân, khí hoaù loûng,...). Ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu khí keát hôïp vôùi nhieân lieäu loûng (trong ñoù nhieân lieäu khí laø chính, coøn nhieân lieäu loûng ñoùng vai troø laø nhieân lieäu moài). Ñoäng cô chaïy baèng nhieàu loaïi nhieân lieäu, töùc laø loaïi ñoäng cô coù theå chaïy baèng nhieàu loaïi nhieân lieäu loûng khaùc nhau, töø nheï tôùi naëng (loaïi ñoäng cô naøy raát hieám). III.3. Theo phöông phaùp naïp cuûa chu trình coâng taùc Ñoäng cô khoâng taêng aùp: laø loaïi ñoäng cô döïa vaøo söï cheânh leäch aùp suaát ngoaøi vaø trong xylanh ñeå naïp hoøa khí vaøo xylanh. Ñoäng cô taêng aùp: laø loaïi ñoäng cô duøng maùy neùn ñeå naïp khoâng khí hoaëc hoøa khí vaøo xylanh, laøm taêng khoái löôïng moâi chaát môùi qua ñoù laøm taêng coâng suaát ñoäng cô. 5
  11. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng III.4. Theo toác ñoä ñoäng cô Toác ñoä cuûa ñoäng cô ñöôïc ñaùnh giaù qua moät thoâng soá trung gian laø toác ñoä trung bình cuûa piston. Toác ñoä trung bình cuûa piston kyù hieäu laø Cm n C m = S. (m/s) 30 Trong ñoù: S – haønh trình cuûa piston (m) n – soá voøng quay ñoäng cô (voøng/phuùt) - Ñoän g cô coù toác ñoä thaáp (ñoäng cô thaáp toác): Cm < 6,5 m/s. - Ñoäng cô coù toác ñoä trung bình:6 m/s < Cm < 9 m/s. - Ñoäng cô coù toác ñoä cao (ñoäng cô cao toác): Cm > 9 m/s. III.5. Theo ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa ñoäng cô (hình 1.3) Hình 1.3. Sô ñoà veà ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa ñoäng cô ñoát trong a) Ñoäng cô moät xylanh (1 – caùn piston, 2 – guoác tröôït); b) Ñoäng cô chöõ V (1 – truïc khuyûu, 2 – thanh truyeàn chính, 3 – thanh truyeàn phuï); c) Ñoäng cô hình sao; d,e) Ñoäng cô piston ñoái ñænh; f) Ñoäng cô taùc duïng keùp xylanh naèm ngang; g) Ñoäng cô chöõ V nhieàu haøng xylanh. 6
  12. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Theo soá xylanh ñoäng cô - Ñoäng cô moät xylanh. - Ñoäng cô nhieàu xylanh (soá xylanh töø hai trôû leân ). Theo caùch boá trí xylanh - Ñoäng cô coù xylanh thaúng ñöùng. - Ñoäng cô coù xylanh naèm ngang. - Ñoäng cô coù moät haøng xylanh, ñöôøng taâm cuûa caùc xylanh song song vôùi nhau vaø cuøng naèm trong moät maët phaúng. - Ñoäng cô coù 2 haøng xylanh ñaët song song hay kieåu chöõ V. - Ñoäng cô coù xylanh boá trí hình sao, moät haøng hoaëc nhieàu haøng caùc ñöôøng taâm xylanh ñaët höôùng kính vaø cuøng naèm treân moät maët phaúng. - Ñoäng cô coù piston ñoái ñænh, coù theå coù moät hoaëc nhieàu truïc khuyûu. IV. NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG KIEÅU PISTON IV.1. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô 4 kyø Ñoái vôùi ñoäng cô 4 kyø, ñeå hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc piston ñoäng cô phaûi thöïc hieän 4 haønh trình töông öùng vôùi caùc quaù trình dieãn ra trong xylanh goàm: naïp, neùn, chaùy giaõn nôû vaø thaûi. Trong ñoù coâng coù ích chæ do quaù trình chaùy giaõn nôû sinh ra. Do caùc quaù trình dieãn ra laäp ñi laäp laïi coù tính chu kyø neân khi khaûo saùt nguyeân lyù laøm vieäc ta chæ khaûo saùt moät chu trình coâng taùc trong toaøn boä quaù trình laøm vieäc cuûa ñoäng cô. Trong moät chu trình coâng taùc cuûa ñoäng cô 4 kyø ñöôïc thöïc hieän nhö sau: IV.1.1. Kyø moät (quaù trình naïp) Laø quaù trình naïp moâi chaát môùi vaøo trong loøng xylanh ñoäng cô (hoaø khí ñoái vôùi ñoäng cô xaêng, khoâng khí ñoái vôùi ñoäng cô Diesel). 4 a b c d Hình 1.4. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô xaêng boán kyø a) quaù trình naïp ; b) quaù trình neùn ; c) quaù trình chaùy – giaûn nôû ; d) quaù trình thaûi. 1 – supap naïp; 2 – supap thaûi; 3 – piston; 4 – bougie. 7
  13. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Vaøo ñaàu kyø moät, piston ôû vò trí ñieåm cheát treân. Toaøn boä theå tích buoàng chaùy Vc chöùa ñaày saûn vaät chaùy do haønh trình tröôùc ñeå laïi vôùi aùp suaát cao hôn aùp suaát khí trôøi, aùp suaát naøy coøn goïi laø aùp suaát khí soùt. Khi truïc khuyûu quay theo chieàu muõi teân, thoâng qua thanh truyeàn laøm cho piston dòch chuyeån töø ÑCT xuoáng ÑCD, cô caáu phaân phoái khí ñieàu khieån supap naïp môû thoâng ñöôøng oáng naïp vôùi khoâng gian trong xylanh. Vôùi chuyeån ñoäng ñi xuoáng cuûa piston, ñoä chaân khoâng trong xylanh hình thaønh laøm cho aùp suaát trong loøng xylanh nhoû hôn aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp. Möùc ñoä cheânh leäch aùp suaát naøy khoaûng 0,01 – 0,03 MPa, taïo neân quaù trình naïp moâi chaát môùi töø ñöôøng oáng naïp vaøo xylanh (hình 1.4a). IV.1.2. Kyø hai (quaù trình neùn) Piston di chuyeån töø ÑCD leân ÑCT, cô caáu phaân phoái khí ñieàu khieån laøm cho supap naïp vaø supap thaûi ñoùng laïi, moâi chaát ñöôïc neùn trong xylanh. Vaøo cuoái quaù trình naïp, khi piston ôû vò trí ÑCD aùp suaát trong xylanh pa coøn nhoû hôn aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp pk. Taän duïng ñieàu naøy, ñeå hoaøn thieän quaù trình naïp, cô caáu phaân phoái khí ñieàu khieån supap naïp ñoùng muoän sau khi piston qua khoûi ÑCD. Vieäc ñoùng muoän supap naïp nhö treân coù taùc duïng naïp theâm moâi chaát môùi vaøo xylanh, ñieàu naøy coù ñöôïc laø do taùc duïng cuûa ñoäng naêng vaø cheânh leäch aùp suaát cuûa doøng moâi chaát ñi vaøo. Sau khi supap naïp ñoùng, piston chuyeån ñoäng leân phía ÑCT laøm cho aùp suaát vaø nhieät ñoä moâi chaát trong xylanh taêng daàn. Giaù trò aùp suaát cuoái quaù trình neùn phuï thuoäc vaøo: tæ soá neùn ε, ñoä kín khít cuûa khoâng gian chöùa moâi chaát, möùc ñoä taûn nhieät cuûa thaønh xylanh vaø aùp suaát cuûa moâi chaát ñaàu quaù trình neùn (hình 1.4b). Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho moâi chaát chaùy moät caùch kòp thôøi vaø nhieät löôïng sinh ra ñöôïc taän duïng trieät ñeå thì vieäc ñoát chaùy hoãn hôïp phaûi ñöôïc thöïc hieän tröôùc khi piston tôùi ÑCT. Cuï theå, ñoái vôùi ñoäng cô xaêng (ñoát chaùy cöôõng böùc baèng tia löûa ñieän) thì bougie phaûi taïo ra tia löûa tröôùc khi piston ñeán ÑCT, ñoái vôùi ñoäng cô Diesel thì nhieân lieäu phun vaøo töø voøi phun tröôùc khi pison ñeán ÑCT. IV.1.3. Kyø ba (quaù trình chaùy – giaûn nôû) Vaøo kyø ba moâi chaát bò neùn trong xylanh ôû cuoái kyø neùn ñöôïc boác chaùy vôùi toác ñoä raát nhanh. Toác ñoä gia taêng aùp suaát vaø nhieät ñoä cuûa moâi chaát raát cao, taïo aùp löïc sinh coâng ñaåy piston dòch chuyeån veà phía ÑCD thöïc hieän quaù trình giaõn nôû moâi chaát trong xylanh. Chính vì vaäy kyø ba coøn goïi laø kyø sinh coâng, trong quaù trình naøy caû hai supap ñeàu ñoùng (hình 1.4c). 1 2 3 4 a b c d Hình 1.5. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô Diesel boán kyø a) quaù trình naïp ; b) quaù trình neùn ; c) quaù trình chaùy giaûn nôû ; d) quaù trình thaûi. 1 – supap naïp; 2 – supap thaûi ; 3 – piston; 4 – voøi phun. 8
  14. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng IV.1.4. Kyø boán (quaù trình thaûi) Piston dòch chuyeån töø ÑCD leân ÑCT ñaåy saûn vaät chaùy ra khoûi xylanh ñoäng cô qua supap thaûi ñang môû. Do aùp suaát moâi chaát trong xylanh vaøo cuoái kyø chaùy giaõn nôû coøn khaù cao neân supaùp xaû phaûi môû sôùm tröôùc khi piston xuoáng ñeán ÑCD khoaûng 40 ÷ 60o töông öùng vôùi goùc quay truïc khuyûu. Nhôø ñoù laøm giaûm ñöôïc löïc caûn ñoái vôùi chuyeån ñoäng cuûa piston vaø taïo ñieàu kieän toát nhaát cho saûn vaät chaùy thaûi saïch ra khoûi xylanh ñoäng cô. Khi kyø boán keát thuùc thì ñoäng cô ñaõ thöïc hieän ñöôïc moät chu trình coâng taùc, tieáp theo nhôø quaùn tính quay cuûa baùnh ñaø giuùp ñoäng cô thöïc hieän chu trình coâng taùc tieáp theo. Chính vì vaäy maø ñoäng cô coù theå laøm vieäc ñöôïc lieân tuïc. Nhaän xeùt ñoái vôùi ñoäng cô boán kyø – Chu trình coâng taùc ñöôïc hoaøn thaønh trong boán haønh trình cuûa piston hay trong hai voøng quay cuûa truïc khuyûu. – Trong boán kyø thì chæ coù kyø chaùy giaõn nôû (kyø ba) laø kyø sinh coâng, caùc kyø coøn laïi thöïc hieän ñöôïc laø nhôø quaùn tính quay cuûa baùnh ñaø vaø caùc chi tieát chuyeån ñoäng hoaëc nhôø coâng cuûa caùc xylanh khaùc (ñoái vôùi ñoäng cô nhieàu xylanh). Ñoái vôùi ñoäng cô boán kyø, ñeå naâng cao ñöôïc coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa ñoäng cô phaûi ñaûm baûo ñöôïc hai ñieàu sau: thaûi caøng saïch saûn vaät chaùy ra khoûi xylanh vaø naïp caøng nhieàu moâi chaát môùi vaøo ñoäng cô. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch phoái hôïp môû sôùm vaø ñoùng muoän caùc supap naïp, supap thaûi hình thaøn h neân quy luaät phoái khí nhaát ñònh tuyø thuoäc vaøo töøng loaïi ñoäng cô. Chuùng ta coù theå tham khaûo goùc ñoä phaân phoái khí, vaø goùc phun daàu sôùm cuûa ñoäng cô Diesel boán kyø, thöôøng naèm trong phaïm vi sau (baûng 1). Baûng 1 Ñoäng cô khoâng taêng aùp Ñoäng cô taêng aùp Cô caáu phaân phoái khí Môû tröôùc ÑCT Ñoùng sau ÑCT Môû tröôùc ÑCT Ñoùng sau ÑCT 15 ÷ 300 10 ÷ 300 0 ÷ 800 2 0 ÷ 4 00 Supap naïp 35 ÷ 450 10 ÷ 2 0 0 4 0 ÷ 5 5o 4 0 ÷ 5 00 Supap thaûi 10 ÷ 300 tröôùc ÑCT 10 ÷ 200 tröôùc ÑCT Goùc phun daàu Ñoà thò coâng P – V vaø giaûn ñoà pha phoái khí Ñoà thò coâng P –V theå hieän bieán thieân cuûa aùp suaát theo söï thay ñoåi cuûa theå tích trong loøng xylanh ñoäng cô, trong ñoù: P – aùp suaát trong loøng xylanh. V – theå tích cuûa moâi chaát trong xylanh. Vh/Vc – theå tích coâng taùc/theå tích buoàng chaùy p0 – aùp suaát khí trôøi (p0 = 0,1 MN/m2). pr – aùp suaát khí soùt (pr = 0,113 ÷ 0,115 MN/m2). r – ñieåm khí soùt. 9
  15. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Pmax – aùp suaát cöïc ñaïi (xuaát hieän sau ÑCT töø 10 ÷ 15o goùc quay truïc khuyûu ñoäng cô). P Pmax 6 5 4 7 1 8 r Pr 3 2 p0 9 CT CD V Vc Vh Va Hình 1.6. Ñoà thò coâng P – V cuûa ñoäng cô 4 kyø khoâng taêng aùp. Nhö ñaõ ñeà caäp ôû phaàn treân, caùc supap naïp vaø thaûi khoâng ñoùng môû taïi vò trí cuûa ñieåm cheát maø thöïc hieän vieäc môû sôùm vaø ñoùng muoän nhaèm naâng cao hieän quaû cuûa quaù trình naïp thaûi töø ñoù naâng cao ñöôïc coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa ñoäng cô. Theo ñoà thò treân hình 1.6, ta coù: Supap naïp: − Môû sôùm taïi vò trí 1, tröôùc khi piston leân tôùi ÑCT. − Ñoùng muoän taïi vò trí 3, sau khi piston qua khoûi ÑCD. Supap thaûi: − Môû sôùm taïi vò trí 7, tröôùc khi piston tôùi ÑCD. − Ñoùng muoän taïi vò trí 9, sau khi piston qua khoûi ÑCT. Nhö vaäy, trong moät chu trình coâng taùc coù moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh caû supap naïp vaø thaûi cuøng môû ôû laân caän vò trí ÑCT vaøo ñaàu quaù trình naïp vaø cuoái quaù trình thaûi. Goùc quay cuûa truïc khuyûu töông öùng vôùi thôøi ñieåm caû hai supap cuøng môû goïi laø goùc truøng ñieäp cuûa supap. Ngoaøi ñoà thò coâng P –V, ñeå bieåu dieãn moái quan heä giöõa aùp suaát trong loøng xylanh theo goùc quay truïc khuyûu cuûa ñoäng cô boán kyø, ngöôøi ta coøn duøng ñoà thò coâng trieån khai P – ϕ nhö (hình 1.7): Phaàn coù daáu (+) : coâng döông. Phaàn coù daáu (-) : coâng aâm. 10
  16. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng P Pmax p0 r ϕo 0o 180o 360o 540 o 720 o ÑCT ÑCD ÑCT ÑCD ÑCT Hình 1.7. Ñoà thò coâng trieån khai P – ϕ. Giaûn ñoà pha phoái khí cuûa ñoäng cô boán kyø, cho bieát quy luaät phaân phoái khí hay quy luaät ñoùng môû caùc supap cuûa cô caáu phaân phoái khí. Treân (hình 1.8) coù O laø taâm quay cuûa truïc khuyûu ñoäng cô vaø chieàu quay cuûa ñoäng cô cuøng chieàu kim ñoàng hoà nhö hình veõ. 01 – vò trí môû supap naïp. ϕ* 02 – vò trí ñoùng supap naïp. 6 0 → 2 – toaøn boä goùc môû supap naïp. 4 3 1 2 → 3 – toaøn boä goùc cuûa quaù trình neùn. 0 04 – vò trí baät tia löûa ñieän (ñoäng cô xaêng) hoaëc phun nhieân lieäu (ñoäng cô Diesel). 2 4 → 5 – toaøn boä goùc cuûa quaù trình chaùy giaõn nôû. 5 05 – vò trí môû sôùm cuûa supap thaûi. 06 – vò trí ñoùng muoän cuûa supap thaûi. 5 → 6 – toaøn boä goùc môû cuûa supap thaûi. Hình 1.8. Giaûn ñoà phaân phoái khí cuûa ñoäng cô boán kyø * ϕ – goùc truøng ñieäp cuûa caùc supap naïp vaø xupap thaûi. IV.2. So saùnh ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô Diesel IV.2.1. Veà tính hieäu quaû Hieäu suaát cuûa ñoäng cô Diesel lôùn hôn khoaûng 1,5 laàn so vôùi ñoäng cô xaêng. Nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô Diesel reû tieàn hôn xaêng, 1 lít Diesel khi chaùy hoaøn toaøn nhaän ñöôïc khoaûng 8.755 calo trong khi 1 lít xaêng chaùy hoaøn toaøn cho khoaûng 8.140 calo. Suaát tieâu hao nhieân lieäu (ge) cuûa ñoäng cô Diesel nhoû hôn cuûa ñoäng cô xaêng: ge (Diesel) = 200 ÷ 285 (g/kW.h) ge (xaêng) = 260 ÷ 380 (g/kW.h) 11
  17. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Nhieân lieäu Diesel khoâng boác chaùy ôû nhieät ñoä thöôøng neân ít nguy hieåmhôn nhieân lieäu xaêng. Ñoän g cô Diesel ít hö hoûng laët vaët vì khoâng coù heä thoáng ñaùnh löûa vaø boä cheá hoaø khí. Neáu so saùnh hai loaïi ñoäng cô xaêng vaø Diesel coù cuøng coâng suaát thì troïng löôïng ñoäng cô Diesel lôùn hôn ñoäng cô xaêng. Tæ soá neùn cuûa ñoäng cô Diesel lôùn, vaät lieäu vaø coâng ngheä cheá taïo heä thoâng nhieân lieäu treân ñoäng cô Diesel (bôm cao aùp) ñoøi hoûi cao hôn, do ñoù ñoäng cô Diesel ñaét tieàn hôn ñoäng cô xaêng. Toác ñoä ñoäng cô Diesel nhoû hôn ñoäng cô xaêng. IV.2.2. Veà nguyeân lyù THÌ ÑOÄNG CÔ DIESEL ÑOÄNG CÔ XAÊNG Naïp - Huùt khoâng khí vaøo xilanh - Huùt hoaø khí vaøo xilanh - Neùn khoâng khí - Neùn hoaø khí 2 0 - Pc = (8 ÷ 10) KG/cm2, tc = (250 ÷ 350)0C - Pc = (30 ÷ 35) KG/cm , tc = (500 ÷ 600) C Neùn - Cuoái quaù trình neùn nhieân lieäu ñöôïc phun - Cuoái quaù trình neùn bougie baät tia löûa sôùm vaøo xilanh. ñieän ñeå ñoát chaùy hoãn hôïp. - Nhieân lieäu phun vaøo xilanh hoaø troän vôùi - Tia löûa ñieän baät ra ôû bougie ñoát chaùy Chaùy – khoâng khí vaø töï boác chaùy. cöôõng böùc hoaø khí. giaûn nôû - Caáp nhieät hoãn hôïp (ñaúng tích, ñaúng aùp). - Caáp nhieät trong ñieàu kieän ñaúng tích. - Thaûi saûn vaät chaùy ra ngoaøi qua supap - Thaûi saûn vaät chaùy ra ngoaøi qua supap Thaûi thaûi. thaûi. IV.3. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng hai kyø Trong ñoäng cô hai kyø, ñeå hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc piston thöïc hieän hai haønh trình vaø truïc khuyûu cuûa ñoäng cô phaûi quay moät voøng. Khaùc vôùi ñoäng cô boán kyø, treân ñoäng cô hai kyø quaù trình thay ñoåi moâi chaát coâng taùc (quaù trình naïp moâi chaát môùi vaø thaûi saûn vaät chaùy) ñöôïc thöïc hieän khi piston ôû laân caän ÑCT, khoâng coù quaù trình naïp vaø xaû rieâng bieät. Khi ñoù vieäc thaûi saûn vaät chaùy ra khoûi xylanh ñöôïc thöïc hieän nhôø khoâng khí (ñoäng cô Diesel) hoaëc hoaø khí (ñoäng cô xaêng) ñöôïc neùn tröôùc tôùi moät aùp suaát nhaát ñònh, khoâng nhôø vaøo söùc ñaåy cöôõng cuûa piston nhö ñoäng cô boán kyø. Chính vì ñieàu naøy ñaõ laøm cho quaù trình thay ñoåi moâi chaát cuûa ñoäng cô hai kyø xaûy ra toån thaát do moâi chaát môùi chöa tham gia vaøo quaù trình chaùy cuøng vôùi khí xaû ñi ra ngoaøi theo ñöôøng oáng thaûi. Treân ñoäng cô hai kyø, ngöôøi ta duøng maùy neùn khí ñaët beân ngoaøi ñoäng cô (hình 1.10) hoaëc duøng khoâng gian cacte keát hôïp vôùi cô caáu piston truïc khuyûu thanh truyeàn ñeå laøm bôm queùt khí (hình 1.9). Treân (hình 1.9) giôùi thieäu sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô xaêng: hai kyø töông öùng vôùi hai haønh trình cuûa piston ñoäng cô, bao goàm : IV.3.1. Kyø moät Töông öùng vôùi haønh trình piston töø ÑCT veà ÑCD. Sôû dó piston dòch chuyeån ñöôïc laø do trong xylanh vöøa môùi thöïc hieän quaù trình chaùy giaõn nôû moâi chaát coâng taùc, sinh coâng vaø taùc duïng leân piston. Khi piston saép môû cöûa queùt 1 thì cöûa thaûi 4 ñöôïc môû tröôùc, saûn vaät chaùy coù aùp suaát töông ñoái cao töø trong xylanh thoaùt ra ngoaøi qua oáng thaûi, aùp suaát trong xylanh giaûm daàn. Piston tieáp tuïc ñi xuoáng ñeå môû cöûa queùt, khi aùp suaát trong xylanh xaáp xæ vaø thaáp hôn aùp suaát moâi chaát trong bôm queùt khí. Do 12
  18. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng moâi chaát môùi qua cöûa queùt vaøo trong xylanh, tieáp tuïc ñaåy saûn vaät chaùy ra ngoaøi qua cöûa xaû 2 neân quaù trình naøy coøn goïi laø quaù trình thay ñoåi moâi chaát trong xylanh ñoäng cô. Nhö vaäy ôû kyø moät, trong xylanh ñoäng cô thöïc hieän caùc quaù trình : chaùy giaõn nôû cuûa moâi chaát coâng taùc, xaû khí thaûi, queùt vaø naïp ñaày moâi chaát môùi vaøo xylanh ñoäng cô. Hình 1.9. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô xaêng hai kyø duøng cöûa queùt vaø cöûa thaûi. 1 – cöûa queùt; 2 – cöûa thaûi; 3 – cöûa naïp; 4 – voøi phun cuûa boä cheá hoaø khí; 5 – bougie. IV.3.2. Kyø hai Töông öùng vôùi haønh trình piston ñi töø ÑCD leân ÑCT. Vaøo ñaàu kyø hai quaù trình thay ñoåi moâi chaát vaãn tieáp tuïc thöïc hieän trong xylanh. Ñeán khi cöûa queùt vaø cöûa xaû ñöôïc ñoùng kín thì quaù trình neùn ñöôïc baét ñaàu, cöûa queùt coù theå ñoùng ñoàng thôøi hoaëc sôùm hôn so vôùi cöûa thaûi (hoaëc supap thaûi). Tröôùc khi piston leân ñeán ÑCT khoaûng 10 ÷ 30o töông öùng vôùi goùc quay truïc khuyûu nhieân lieäu ñöôïc phun qua voøi phun vaøo xylanh ñoäng cô (ñoäng cô Diesel) hoaëc bougi baät tia löûa ñieän ñeå ñoát chaùy hoãn hôïp (ñoäng cô xaêng). Saûn vaät chaùy Khoâng khí Khoâng khí Khoâng khí a – Queùt khí b – n eùn c – phun nhieân lieäu d – thaûi saûn vaät chaùy Hình 1.10. Sô ñoà laøm vieäc cuûa ñoäng cô Diesel hai kyø queùt thaúng qua supap thaûi. Nhö vaäy ôû kyø hai, trong xylanh thöïc hieän caùc quaù trình : keát thuùc caùc quaù trình thaûi, queùt - naïp ñaày moâi chaát môùi vaø xylanh vaø thöïc hieän quaù trình neùn. 13
  19. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Khi truïc khuyûu quay ñöôïc moät voøng, luùc naøy ñoäng cô ñaõ thöïc hieän xong moät chu trình coâng taùc. Naêng löôïng töø baùnh ñaø vaø caùc chi tieát chuyeån ñoäng khaùc laøm cho piston tieáp tuïc dòch chuyeån töø ÑCT veà ÑCD vaø baét ñaàu moät chu trình coâng taùc tieáp theo, cöù nhö vaäy giuùp cho ñoäng cô laøm vieäc ñöôïc lieân tuïc. Nhaän xeùt ñoái vôùi ñoäng cô hai kyø – Chu trình coâng taùc ñoäng cô hai kyø ñöôïc thöïc hieän trong moät voøng quay cuûa truïc khuyûu vaø hai haønh trình cuûa piston. – Trong hai haønh trình chæ coù moät haønh trình sinh coâng, haønh trình coøn laïi tieâu thuï löôïng coâng dö cuûa haønh trình sinh coâng. – Trong quaù trình queùt khí coù moät löôïng moâi chaát môùi theo saûn vaät chaùy ra ngoaøi xylanh (ñoái vôùi ñoäng cô Diesel laø khoâng khí, ñoäng cô xaêng laø hoaø khí), laøm toån thaát daãn ñeán hieäu suaát ñoäng cô hai kyø thaáp hôn ñoäng cô boán kyø. – Ñoái vôùi ñoäng cô hai kyø duøng khoâng gian cacte keát hôïp cô caáu piston, truïc khuyûu, thanh truyeàn laøm bôm queùt khí thì khoâng gian naøy phaûi ñaûm baûo ñoä kín khít toát ñeå ñoäng cô coù theå laøm vieäc bình thöôøng. Ñoà thò coâng P – V vaø giaûn ñoà pha phoái khí Töông töï nhö ñoäng cô boán kyø, ñeå bieåu dieãn moái quan heä giöõa aùp suaát vaø theå tích trong xylanh cuûa ñoäng cô hai kyø ngöôøi ta duøng ñoà thò coâng P – V, ñöôïc bieåu dieãn treân (hình 1.11). P 6 Pmax 5 4 7 8 Pk 1 2 3 p0 CT CD V Vc Vh Va Hình 1.11. Ñoà thò P – V cuûa ñoäng cô hai kyø. Trong ñoù: P – aùp suaát trong loøng xylanh. V – theå tích cuûa moâi chaát trong xylanh. p0 – aùp suaát khí trôøi (P0 = 0,1 MN/m2). 14
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản