zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Giáo trình Nguyên lý - Kết cấu động cơ đốt trong

Chia sẻ: Mucnang555 Mucnang555 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:272

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Nguyên lý - Kết cấu động cơ đốt trong cung cấp cho người học những kiến thức như Đại cương về động cơ đốt trong; Chu trình nhiệt động của động cơ đốt trong; Tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ đốt trong; Tăng áp cho động cơ; Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng; Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel; Tự động điều chỉnh tốc độ động cơ; Cơ cấu tỉnh - động trong động cơ đốt trong;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Nguyên lý - Kết cấu động cơ đốt trong

Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong từ khi xuất hiện cho đến nay đã làm thay đổi cuộc sống của con người trên nhiều lĩnh vực. Động cơ đốt trong trở thành nguồn động lực chính của các phương tiện giao thông, của các nhà máy công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác. Để góp phần vào việc nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên ngành Công nghệ ô tô, chúng tôi biên soạn giáo trình "Nguyên lý - Kết cấu động cơ đốt trong". Giáo trình chủ yếu phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của sinh viên ngành Công nghệ ô tô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long. Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật đang làm việc trong ngành Cơ khí động lực. Việc hiểu rõ nguyên lý và kết cấu của động cơ đốt trong đối với sinh viên ngành công nghệ ô tô sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của các nguồn động lực này. Nội dung của giáo trình giới thiệu một cách có hệ thống những vấn đề cơ bản về nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong, các thông số cơ bản và đặc tính của động cơ đốt trong. Đồng thời giáo trình nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống cơ bản trên động cơ đốt trong phổ biến hiện nay là động cơ xăng và động cơ Diesel. Trong giáo trình này trình bày các nội dung sau: o Đại cương về động cơ đốt trong o Chu trình nhiệt động của động cơ đốt trong o Tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ đốt trong o Tăng áp cho động cơ o Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng o Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel o Tự động điều chỉnh tốc độ động cơ o Cơ cấu tỉnh - động trong động cơ đốt trong o Cơ cấu phân phối khí o Hệ thống bôi trơn - làm mát Giáo trình được viết trên cơ sở những bài giảng đã được giảng dạy nhiều năm cho ngành Công nghệ ô tô tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, có bổ sung những kiến thức mới. Nội dung của giáo trình được dựa trên nội dung các sách giáo khoa, các tài liệu giảng dạy của các giáo sư, tiến sĩ đầu ngành trong lĩnh vực động cơ đốt trong: GS.TS Nguyễn Tất Tiến, GS.TS Bùi Văn Ga, PGS.TS Nguyễn Văn Nhận, PGS.TS Đỗ Văn Dũng, PGS.TS Nguyễn Duy Tiến và một số tài liệu chuyên ngành của nước ngoài. Tác giả chân thành cảm ơn tập thể giảng viên khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long tải đã đóng góp cho giáo trình những ý kiến quý báu. Nội dung trình bày còn nhiều sai sót, vì kiến thức hạn chế. Kính mong các đồng 1
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong nghiệp, sinh viên và bạn đọc đóng góp ý kiến xây dựng giáo trình này để lần tái bản được hoàn thiện hơn. Vĩnh Long, Tháng 10 năm 2013 Tác giả 2
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1. ĐỊNH NGHĨA  Động cơ là một máy công tác dùng biến đổi các dạng năng lượng khác thành cơ năng. Động cơ nhiệt là một máy biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.  Sự làm việc của động cơ nhiệt: Trong bất kỳ động cơ nhiệt nào khi làm việc cũng đều xãy ra hai quá trình:  Đốt cháy năng lượng; truyền nhiệt cho môi chất.  Biến đổi một phần nhiệt năng thu được thành công cơ học.  Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt trong đó việc đốt cháy nhiên liệu, sự tỏa nhiệt và quá trình chuyển từ nhiệt năng thành công cơ học đều tiến hành ngay trong bản thân động cơ. So với các loại động cơ nhiệt khác động cơ đốt trong có các ưu nhược điểm sau: a. Ưu điểm:  Hiệu suất nhiệt cao (Động cơ Diesel hiện tại có   40  50% ; Tuốc-bin khí:    28  30  % ; Tuốc-bin hơi:   22  28  % ; Máy hơi nước:  16% )  Động cơ luôn ở trạng thái khởi động và khởi động dễ dàng.  Kích thước và trọng lượng của thiết bị động lực của động cơ đốt trong không lớn lắm (Vì toàn bộ chu trình công tác của nó được thực hiện trong một thiết bị duy nhất mà không cần các thiết bị cồng kềnh khác như nồi hơi, máy nén). Hình 1.1. Động cơ phản lực  Vận hành an toàn ít khả năng gây ra hoả hoạn, cũng như nổ vỡ thiết bị.  Khi sử dụng trên các phương tiện vận tải thì bán kính hoạt động lớn.  Điều kiện làm việc của thợ máy tốt hơn: ít chăm sóc bảo dưỡng. 3
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong Hình 1.2. Động cơ xăng hai kỳ Hình 1.3. Động cơ xăng bốn kỳ b. Nhược điểm:  Khả năng quá tải kém: (thường không quá 10% trong 01 giờ) trong khi máy hơi nước có thể từ 30  40% trong một giờ.  Rất khó khởi động khi động cơ có tải.  Các chi tiết của động cơ tương đối phức tạp.  Công suất lớn nhất của thiết bị không vượt quá 40  50 nghìn mã lực. Trong khi đó động cơ tuốc bin khí và tuốc bin hơi có thể lớn hơn nhiều.  Sử dụng nhiên liệu đắt tiền, yêu cầu đối với nhiêu liệu khắt khe.  Yêu cầu công nhân sử dụng phải có tay nghề.  Động cơ làm việc có tiếng ồn nhất là động cơ cao tốc. 1.1.2. PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tất cả các loại động cơ đốt trong hiện nay có thể phân loại theo các đặc trưng cơ bản sau đây: 4
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong  Dựa vào cách thực hiện chu trình công tác:  Động cơ 4 kỳ: là động cơ trong đó chu trình công tác được hoàn thành trong thời gian 4 hành trình của piston hoặc 2 vòng quay của trục khuỷu.  Động cơ 2 kỳ: là động cơ trong đó chu trình công tác được thực hiện trong 2 hành trình của piston hoặc một vòng quay trục khuỷu.  Dựa vào nhiên liệu dùng cho động cơ: Động cơ xăng hoặc động cơ diesel.  Dựa vào phương pháp đốt cháy khí hổn hợp công tác:  Động cơ đốt cháy cưỡng bức: động cơ xăng.  Động cơ tự đốt cháy nhiên liệu: động cơ diesel.  Dựa vào tốc độ của động cơ:  Động cơ tốc độ thấp và trung bình: với tốc độ trung bình của piston nhỏ hơn 6,5 m/s.  Động cơ tốc độ cao: với tốc độ trung bình của piston lớn hơn 6,5 m/s. n Cm  S . (m/s) 30 Trong đó: S- Hành trình của piston (m) n- Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph) 1.1.3. CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN a. Quá trình công tác  Quá trình công tác là tập hợp tất cả những diễn biến của môi chất công tác xãy ra trong xylanh động cơ. b. Chu trình công tác  Chu trình công tác là tập hợp tất cả những quá trình công tác xãy trong một xylanh của động cơ, có điểm đầu và điểm cuối trùng nhau. Sau một chu trình công tác thì môi chất được thay đổi.  Chu trình công tác được đặc trưng bằng số hành trình của piston để thực hiện chu trình đó.Trong động cơ đốt trong hiện nay chia làm hai loại:  Loại 4 kỳ (four strokes): Tức là cần phải thực hiện 4 hành trình piston mới thực hiện xong một chu trình công tác.  Loại 2 kỳ (two strokes): chỉ cần 2 hành trình của piston là hoàn thành được một chu trình công tác của động cơ. c. Kỳ  Kỳ là một phần của chu trình công tác xãy ra khi piston đi từ vị trí xylanh có thể tích công tác lớn nhất đến vị trí xylanh có thể tích công tác nhỏ nhất và ngược lại. d. Điểm chết  Điểm chết là điểm mà piston bắt đầu đổi chiều chuyển động đi lên hoặc đi xuống. 5
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong Có hai điểm chết, điểm chết trên và điểm chết dưới.  Quy ước điểm chết trên: Là vị trí mà khoảng cách từ đỉnh piston đến đường tâm trục khuỷu là lớn nhất.  Quy ước điểm chết dưới: Là vị trí mà khoảng cách từ đỉnh piston đến đường tâm trục khuỷu là nhỏ nhất. Hình 1.4. Động cơ xăng hai kỳ e. Hành trình  Hành trình là khoảng cách giữa hai điểm chết. f. Thể tích buồng cháy  Thể tích buồng cháy là thể tích nhỏ nhất của xylanh trong một chu kỳ, tương ứng với thể tích nằm giữa nắp máy, xylanh, piston và được ký hiệu là Vc. i. Thể tích công tác  Thể tích công tác là thể tích xylanh giữa hai điểm chết. Thể tích công tác là hiệu số giữa thể tích lớn nhất trong xylanh và thể thể tích buồng cháy. Thể tích công tác được ký hiệu là Vh. Vh = Vmax - Vc k. Tỉ số nén  Tỉ số nén là tỉ số giữa thể tích lớn nhất của xylanh chia cho thể tích buồng cháy. Tỉ số nén được ký hiệu là . Vmax Vc  Vh   Vc Vc l. Hệ số nạp  Hệ số nạp là tỉ số giữa lượng khí nạp mới có trong xylanh ở đầu quá trình nén thực tế (M1) chia cho lượng khí nạp mới có thể nạp đầy vào thể tích công tác của xylanh (Mh); ở điều kiện áp suất và nhiệt độ trước xupap nạp được gọi là lượng khí nạp lý thuyết. Hệ số nạp được ký hiệu là  v M1 v  Mh 6
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong Hình 1.5. Vị trí của piston tai điểm chết trên và điểm chết dưới m. Hệ số dư lượng không khí   Trong động cơ tùy trường hợp lượng không khí đưa vào xylanh có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, để biểu thị rõ vấn đề này người ta dùng hệ số dư lượng khí  .  Hệ số dư lượng không khí  là tỉ số giữ lượng không khí nạp thực tế vào xylanh với lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị nhiên liệu. L  L0 Động cơ xăng: -  >1 : hỗn hợp nghèo - 
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong  Xúpáp nạp mở, xúpáp thải đóng lại.  Khi piston di chuyển đi xuống thì thể tích công tác tăng lên làm cho áp suất trong xylanh giảm, tạo lực hút hút hòa khí vào xylanh. Khi piston đi đến điểm chết dưới thì xúpáp nạp đóng lại, kỳ nạp chấm dứt.  Để nạp được nhiều hòa khí vào xylanh thì xúpáp nạp mở sớm hơn khi piston từ điểm chết trên đi xuống và đóng muộn hơn khi piston đã đến điểm chết dưới. Hình 1.6. Cấu tạo động cơ xăng bốn kỳ b. Hành trình thứ hai: Kỳ nén  Piston đi từ điểm chết dưới lên đểm chết trên.  Cả hai xúpáp đều đều đóng kín.  Khi piston đi lên nén hòa khí sẽ làm cho áp suất và nhiệt độ của hòa khí tăng lên, giúp cho xăng tiếp tục bay hơi và hòa trộn với không khí, tạo điều kiện cho việc đốt cháy nhiên liệu sau này được tốt hơn.  Hành trình nén kết thúc khi piston lên đến điểm chết trên.  Thực tế do xúpáp nạp đóng muộn do đó hành trình nén sẽ nhỏ hơn 180o so với góc quay của trục khuỷu. c. Hành trình thứ ba: Kỳ cháy và giản nở  Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.  Cả hai xúpáp vẫn còn đóng kín.  Khi bugi phóng ra tia lửa điện, hòa khí sẽ được đốt cháy, áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng cao tạo ra lực đẩy đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu đưa công suất ra ngoài.  Hành trình cháy giản nở kết thúc khi piston đến điểm chết dưới.  Trong thực tế quá trình cháy bắt đầu sớm hơn trước khi piston từ điểm chết trên đi xuống và thời điểm bugi phóng ra tia lửa điện được gọi là đánh lửa sớm. d. Hành trình thứ tư: Kỳ thải  Piston đi từ điểm chết dưới lên đểm chết trên. 8
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong  Xúpáp nạp đóng kín, xúpáp thải mở.  Khi piston đi lên khí cháy sẽ được đẩy ra ngoài xylanh qua đường ống thải để thoát ra ngoài trời.  Hành trình thải kết thúc khi piston lên đến điểm chết trên.  Thực tế để thảI được sạch hơn xúpáp thải được mở sớm hơn trước khi piston từ điểm chết dưới đi lên và đóng muộn hơn khi piston đã lên tới điểm chết trên. Hình 1.7. Sơ đồ các quá trình làm việc và đồ thị p-V của động cơ 4 kỳ 1.2.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 4 KỲ a. Hành trình thứ nhất: Kỳ nạp  Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.  Xúpáp nạp mở, xúpáp thải đóng.  Khi piston di chuyển đi xuống thì thể tích công tác tăng lên làm cho áp suất trong xylanh giảm, tạo lực hút hút không khí vào xylanh. Khi piston đi đến điểm chết dưới thì xúpáp nạp đóng lại, kỳ nạp chấm dứt.  Để nạp được nhiều không khí vào xylanh thì xúpáp nạp mở sớm hơn khi piston từ điểm chết trên đi xuống và đóng muộn hơn khi piston đã đến điểm chết dưới. 9
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong Hình 1.8. Cấu tạo của động cơ diesel 4 kỳ b. Hành trình thứ hai: Kỳ nén  Piston đi từ điểm chết dưới lên đểm chết trên.  Cả hai xúpáp đều đều đóng kín.  Khi piston đi lên nén không khí sẽ làm cho áp suất và nhiệt độ của không khí nén tăng lên, tạo điều kiện cho việc bay hơi và tự bốc cháy của nhiên liệu sau này được tốt hơn.  Hành trình nén kết thúc khi piston lên đến điểm chết trên.  Thực tế do xúpáp nạp đóng muộn do đó hành trình nén sẽ nhỏ hơn 180o so với góc quay của trục khuỷu. c. Hành trình thứ ba: Kỳ cháy và giản nở  Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.  Cả hai xúpáp vẫn còn đóng kín.  Khi vòi phun phun dầu vào buồng đốt, nhiên liệu sẽ hòa trộn với không khí có áp suất và nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy, tạo ra lực đẩy đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu đưa công suất ra ngoài.  Hành trình cháy giản nở kết thúc khi piston đến điểm chết dưới.  Trong thực tế quá trình cháy bắt đầu từ khi vòi phun phun dầu vào buồng đốt, sớm hơn trước khi piston từ điểm chết trên đi xuống. Thời điểm vòi phun phun dầu vào buồng đốt được gọi là góc phun sớm. d. Hành trình thứ tư: Kỳ thải  Piston đi từ điểm chết dưới lên đểm chết trên.  Xúpáp nạp đóng kín, xúpáp thải mở.  Khi piston đi lên khí cháy sẽ được đẩy ra ngoài xylanh qua đường ống thải để thoát ra ngoài trời.  Hành trình thải kết thúc khi piston lên đến điểm chết trên. 10
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong  Thực tế do xúpáp thải được mở sớm hơn trước khi piston từ điểm chết dưới đi lên và đóng muộn hơn khi piston đã lên tới điểm chết trên nhằm để thải sạch hơn. Hình 1.9. Sơ đồ hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ a- Kỳ nạp; b- Kỳ nén; c- Kỳ cháy giản nở; d- Kỳ thải Một số kết luận đối với chu trình công tác của động cơ 4 kỳ như sau:  Toàn bộ chu trình công tác thực hiện trong hai vòng quay của trục khuỷu.  Trong 4 hành trình: chỉ có một hành trình cháy và giản nở là sinh công.  Thời điểm đóng mở các xúpáp nạp, thải, cũng như thời điểm phun nhiên liệu hoặc đốt cháy không trùng với ĐCT, ĐCD như lý thuyết. 1.2.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 2 KỲ a. Hành trình thứ nhất  Piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.  Hòa khí được nén ở buồng cháy sẽ bốc cháy khi bugi phóng tia lửa điện, tạo lực đẩy đẩy piston đi xuống qua trung gian thanh truyền làm quay trục khuỷu đưa công suất ra ngoài. Khi piston đi xuống, cửa nạp hòa khí vào cácte ở phía dưới piston sẽ đóng lại và hòa khí ở dưới các te được nén để chuẩn bị cho sự quét khí lên xylanh. Khi cửa thải mở, khí cháy sẽ thoát ra ngoài nhờ sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xylanh. Piston tiếp tục đi xuống cửa quét mở, hòa khí bên dưới các te sẽ được đưa vào trong xylanh. Lượng khí nạp mới này sẽ tiếp tục đẩy khí cháy tiếp tục thoát ra ngoài.  Như vậy trong hành trình này đã xãy ra các quá trình: cháy, giản nở, thải tự do, quét khí. b. Hành trình thứ hai  Piston từ điểm chết dưới lên điểm chết trên.  Ban đầu quá trình nạp khí mới vào xylanh và thải khí cháy tiếp tục. Khi piston đóng cửa quét, quá trình quét khí kết thúc. Từ đó cho đến khi piston đóng cửa thải, một lượng khí nạp mới bị lọt ra ngoài cửa thải. Quá trình nén thực sự bắt 11
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong đầu khi đỉnh piston đóng kín cửa thải. Piston tiếp tục đi lên, cuối hành trình này bugi phóng tia lửa điện để bắt đầu quá trình cháy mới.  Như vậy hành trình này xãy ra các quá trình: quét khí tiếp tục, lọt khí, nén và bắt đầu cháy.  Khi piston đi xuống thì chu trình mới lại bắt đầu. Hình 1.10. Cấu tạo của động cơ xăng 2 kỳ 1.2.4. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 2 KỲ a. Hành trình thứ nhất  Piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới.  Không khí được nén ở buồng cháy sẽ hòa trộn với nhiên liệu khi vòi phun phun dầu vào và sẽ tự bốc cháy ngay sau đó, tạo lực đẩy đẩy piston đi xuống qua trung gian thanh truyền làm quay trục khuỷu đưa công suất ra ngoài.  Khi piston đi xuống gần đến cửa quét, xúpáp thải mở ra cho khí cháy thoát ra đường ống thải. Khi cửa quét mở, không khí từ máy nén khí sẽ được nạp vào trong xylanh và tiếp tục đẩy khí cháy ra ngoài. Quá trình thải khí cháy và nạp khí mới vào xylanh ở hành trình này tiếp tục cho đến khi piston xuống đến điểm chết dưới.  Như vậy trong hành trình này đã xãy ra các quá trình: cháy, giản nở, thải, quét khí. b. Hành trình thứ hai  Piston từ điểm chết dưới lên điểm chết trên.  Ban đầu quá trình nạp khí mới vào xylanh và thải khí cháy tiếp tục cho đến khi xúpáp thải đóng lại. Khi piston đóng cửa quét, quá trình quét khí kết thúc và quá trình nén bắt đầu. Piston tiếp tục đi lên, cuối hành trình này vòi phun phun dầu để bắt đầu quá trình cháy mới.  Như vậy hành trình này xãy ra các quá trình: quét khí tiếp tục, nén và bắt đầu cháy.  Khi piston đi xuống thì chu trình mới lại bắt đầu. 12
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong Hình 1.11. Sơ đồ hoạt động của động cơ diesel hai kỳ quét thẳng qua xúpáp thải  Nhận xét:  Chu trình công tác của động cơ hai kỳ được thực hiện trong hai hành trình của piston hay một vòng quay của trục khuỷu.  Áp suất khí quét phải lớn hơn áp suất khí trời vì vậy phải tốn một phần công suất cho quét khí, chiếm khoảng 5  10% công suất động cơ.  Mất một phần hành trình của piston việc quét và thải khí.  Mất một phần khí nạp mới bị lọt ra ngoài cùng với sản vật cháy trong quá trình quét thải.  Trong hai hành trình của piston thì có một hành trình piston sinh công. 1.3. SO SÁNH ĐỘNG CƠ a. So sánh động cơ bốn kỳ và động cơ hai kỳ Hình 1.12. Động cơ xăng hai kỳ (a) và động cơ xăng bốn kỳ (b) 13
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong  Động cơ 4 kỳ phân phối khí bằng các xúppáp do đó trên nắp máy và thân máy có  bố trí các xúppáp; Động cơ xăng 2 kỳ phân phối khí bằng các cửa (van) nên xylanh động cơ có bố trí các cửa để quét khí; Động cơ diesel 2 kỳ phân phối khí hỗn hợp nên trên nắp máy có bố trí các xúppáp và trên xylanh động cơ có bố trí các cửa để quét khí.  Về kết cấu động cơ hai kỳ đơn giản hơn, ít chi tiết hơn vì không có cơ cấu phân phối khí (động cơ xăng).  Sự phân phối khí ở động cơ 4 kỳ tiến hành hoàn hảo hơn so với động cơ 2 kỳ.  Động cơ 4 kỳ dễ chọn góc phối khí tốt hơn so với động cơ 2 kỳ.  Nếu các kích thước D, S và số vòng quay như nhau thì về mặt lý thuyết công suất động cơ hai kỳ lớn gấp đôi công suất động cơ 4 kỳ. Nhưng thực tế chỉ lớn hơn (1,61,8) lần vì một phần hành trình piston của động cơ hai kỳ phải dùng vào việc thực hiện quá trình quét thải; khoảng chạy hữu ích của piston ngắn; có một phần nhiên liệu thoát ra ngoài trong quá trình quét khí (động cơ xăng).  Để dẫn động bơm quét khí ở động cơ hai kỳ cũng phải tốn 510% công suất chỉ thị của động cơ. Quá trình quét sạch khí thải và nạp đầy khí nạp mới của động cơ 4 kỳ tiến hành tương đối hoàn hảo.  Động cơ hai kỳ có moment quay đều đặn hơn vì toàn chu trình được thực hiện trong hai hành trình của piston tức là trong một vòng quay của trục khuỷu có một hành trình sinh công. Động cơ bốn kỳ có moment quay ít đều đặn hơn vì toàn chu trình được thực hiện trong bốn hành trình của piston tức là trong hai vòng quay của trục khuỷu có một hành trình sinh công.  Góc ứng với quá trình cháy và giãn nở của động cơ 4 kỳ lớn hơn động cơ 2 kỳ do đó quá trình cháy và giản nở của động cơ 4 kỳ hoàn hảo hơn. b. So sánh động cơ xăng và động cơ Diesel  Do đặc điểm hình thành khí hỗn hợp khác nhau nên ở động cơ diesel thông thường đường ống nạp và đường ống thải đặt cách xa nhau. Ở động cơ xăng để tạo hỗn hợp xăng và không khí cháy tốt khi nhiệt độ động cơ còn thấp thì đường ống nạp thải thường bố trí xen kẻ hoặc đặt sát với nhau.  Áp suất nén ở động cơ diesel cao hơn động cơ xăng nên trên piston động cơ diesel thường có số lượng xéc măng nhiều hơn.  Về tính kinh tế nhiên liệu, động cơ diesel có lợi hơn so với động cơ xăng. Động cơ xăng thường sử dụng cho các xe du lịch từ 4 đến 6 chỗ ngồi; xe gắn máy và máy phát điện cở nhỏ. Động cơ diesel thường sử dụng cho các phương tiện vận tải.  Khi bị quá tải động cơ quá trình cháy ở động cơ diesel sẽ kém đi do đó tiêu hao nhiên liệu sẽ nhiều hơn.  Vận tốc tối đa của động cơ xăng cao hơn so với động cơ diesel cho nên cùng công suất thì kích thước động cơ xăng thường nhỏ gọn hơn. 14
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong HƯỚNG DẨN NGHIÊN CỨU VÀ ÔN TẬP CHƯƠNG 1 A- Tự học:  Đọc giáo trình, sách, tài liệu có nội dung về:  Nguyên lý động cơ đốt trong  Kết cấu động cơ đốt trong  Tính toán kết cấu động cơ đốt trong  Bài tập:  Sinh viên tìm một tài liệu có nội dung về một động cơ đốt trong bất kỳ (xăng, Diesel, khí hóa lỏng, nhiên liệu sinh học, ...) và phân tích đặc điểm hoạt động.  Sinh viên tìm 02 tài liệu có nội dung về nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ xăng 4 kỳ, so sánh sự khác biệt trong 02 tài liệu này.  Sinh viên tìm 02 tài liệu có nội dung về nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ Diesel 4 kỳ, so sánh sự khác biệt trong 02 tài liệu này. A- Câu hỏi ôn tập: 1- Trình bày các định nghĩa cơ bản về động cơ đốt trong.  Quá trình công tác  Chu trình công tác  Kỳ  Hành trình  Thể tích buồng cháy  Thể tích công tác  Tỉ số nén  Hệ số nạp  Hệ số dư lượng không khí 2- Trình bày nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ xăng 4 kỳ. 3- Trình bày nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ Diesel 4 kỳ. 4- Trình bày nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ xăng 2 kỳ. 5- Trình bày nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ Diesel 2 kỳ. 6- So sánh động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ: Kết cấu, phối khí, hiệu suất. 7- So sánh động cơ xăng và động cơ Diesel. 8- Động cơ đốt trong (ĐCĐT) là: a- Loại động cơ có chức năng biến đổi nhiệt năng thành cơ năng, chạy bằng xăng, dầu diesel, mazout, v.v. b- Loại máy có chức năng biến đổi nhiệt được sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu thành cơ năng. 15
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong c- Loại động cơ nhiệt chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy bên trong không gian công tác của động cơ. d- Cả 3 định nghĩa trên đều đúng. 9- Động cơ Diesel là một loại ĐCĐT có đặc điểm cơ bản như sau: a- Chạy bằng các loại nhiên liệu như: dầu diesel, dầu cặn, mazout, v.v. được đốt cháy bên trong không gian công tác của xylanh. b- Dùng vòi phun để phun nhiên liệu lỏng vào không gian công tác của động cơ, không dùng bộ chế hòa khí. c- Nhiên liệu tự đốt cháy khi được phun vào không gian công tác chứa không khí được nén đến áp suất và nhiệt độ đủ cao. d- Cả 3 định nghĩa trên đều đúng. 10- Động cơ xăng là: a- Loại động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện được tạo ra bằng nguồn nhiệt bên ngoài. b- Loại động cơ nhiệt chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa và cháy bên trong không gian công tác của động cơ. c- Loại động cơ đốt trong mà hỗn hợp cháy có thể hình thành từ bên ngoài không gian công tác của xylanh. d- Cả 3 định nghĩa trên đều đúng. 11- Động cơ 4 kỳ là loại ĐCĐT: a- Có 4 hình trình của piston, đó là : Nạp, Nén, Nổ, Xả. b- Có 1 lần sinh công sau mỗi 2 vòng quay của trục khuỷu. c- Không pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu để bôi trơn xylanh. d- Cả 3 định nghĩa trên đều đúng. 12- Động cơ 2 kỳ là loại ĐCĐT: a- Hoạt động theo kiểu chu kỳ, trong đó mỗi chu trình công tác được hoàn thành sau 1 vòng quay của trục khuỷu. b- Có đặc điểm cơ bản về nguyên ly hoạt động như sau: cứ 4 hình trình của piston thì có 1 lần sinh công. c- Có các quá trình Nạp, Nén, Nổ, Xả được hoàn thành sau 2 vòng quay của trục khuỷu. 13- Động cơ xăng 2 kỳ là loại ĐCĐT: a- Chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa và có chu trình công tác được hoàn thành sau 2 hình trình của piston. b- Chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa và có chu trình công tác được hoàn thành sau 2 vòng quay của trục khuỷu. c- Nạp nhiên liệu vào bên trong không gian công tác của động cơ qua xúpáp nạp. d- Cả 3 định nghĩa trên đều đúng. 16
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong 14- Động cơ xăng 4 kỳ là: a- Loại động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa và có chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hình trình của piston. b- Loại động cơ đốt trong 4 kỳ có đặc điểm: hỗn hợp cháy có thể được hình thành từ bên ngoài không gian công tác và được đốt cháy bằng tia lửa. c- Loại động cơ nhiệt có đặc điểm: chạy bằng nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa điện và cháy bên trong không gian công tác của động cơ, chu trình công tác được hoàn thành sau 2 vòng quay của trục khuỷu . d- Cả 3 định nghĩa trên đều đúng. 15- Động cơ 4 kỳ được sử dụng phổ biến hơn động cơ 2 kỳ, vì: a- Động cơ 4 kỳ có tuổi thọ cao hơn so với động cơ 2 kỳ. b- Động cơ 4 kỳ thực hiện quá trình phối khí tốt hơn so với động cơ 2 kỳ. c- Không đòi hỏi phải pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu cho động cơ 4 kỳ. d- Cả 3 nhận định trên đều chưa chính xác. 17
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong CHƯƠNG 2 CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG TĂNG ÁP Ở động cơ đốt trong thực tế, việc chuyển hoá từ nhiệt năng sang cơ năng được tiến hành thông qua hàng loạt các quá trình liên tục về lý hóa và nhiệt động rất phức tạp. Đồng thời còn rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới sự diễn biến của quá trình trong chu trình như : các yếu tố về kết cấu, thông số điều chỉnh, chế độ làm việc của động cơ. Điều đó làm cho việc nghiên cứu các quá trình của chu trình thực tế gặp rất nhiều khó khăn. Để cho việc nghiên cứu được dễ dàng, người ta thay các qúa trình phức tạp trên bằng các quá trình đơn giản, khi nghiên cứu người ta lược bỏ những tổn thất về năng lượng. Khi đó ta sẽ có chu trình lý tưởng, chu trình lý tưởng là một chu trình kín và thuận nghịch. Nó gồm những đặc điểm sau:  Môi chất công tác trong chu trình là khí lý tưởng.  Lượng môi chất trong chu trình là không đổi.  Không có tổn thất nhiệt đối với môi trường xung quanh.  Các qúa trình đốt cháy nhiên liệu, tỏa nhiệt được thay thế tương ứng bằng việc cung cấp một nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng và thải ra một lượng nhiệt Q2 cho nguồn lạnh.  Hiệu suất của chu trình được xem là lớn nhất. Do yêu cầu về tính năng sử dụng và các thông số chế tạo, nên mỗi loại động cơ khác nhau sẽ biểu thị qua những chu trình khác nhau. 2.1.1. CHU TRÌNH ĐẲNG TÍCH Hình 2.1. Chu trình đẳng tích  Chu trình này thường gặp ở động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng. Động cơ loại này được phát minh bởi Ốt-Tô vào năm 1876.  Toàn bộ nhiệt lượng đưa vào chu trình tiến hành ở thể tích không đổi.  Chu trình đẳng tích v = const là chu trình lý tương của động cơ đốt cháy cưỡng bước như động cơ xăng, động cơ ga và động cơ có cầu giữ nhiệt. 18
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong a. Các thông số đặc trưng của chu trình: Tỷ số nén: Va  Vc Tỷ số tăng áp: Pz  Pc Tỷ số giản nở ban đầu: Vz  1 Vc b. Hiệu suất nhiệt của chu trình: Q1  Q 2 Q Hiệu suất nhiệt của chu trình: t   1 2 Q1 Q1 Ta có : Nhiệt lượng cung cấp cho toàn bộ chu trình: Q1  C v Tz  Tc  Nhiệt lượng thải ra cho nguồn lạnh: Q 2  C v Tb  Ta  Vậy : C v Tb  Ta  t  1  C v Tz  Tc  Thông số tại các điểm đặc trưng được xác định như sau : Xét đoạn ac : Quá trình nén đoạn nhiệt. k Pc  Va  k k   V     Pc  Pa .  Pa  c  k 1 Tc  Va      k 1  Tc  Ta . k 1 Ta  Vc    Va V    Vc  a Vc  Xét đoạn cz : Quá trình cấp nhiệt đẳng tích. Pz   Pz  .Pc  .. k .Pa Pc Tz Pz     Tz  Tc .  . k 1 .Ta Tc Pc Va Vz  Vc  Vz   Xét đoạn zb : Quá trình giãn nở đoạn nhiệt. 19
Giaùo trình nguyeân lyù - Keát caáu ñoäng cô ñoát trong k k Pb  Vz  V  1 Pz     c   k  Pb  k  Pa . Pz  Vb    V   a   k 1 k 1 Tb  Vz  V  1 Tz    c    Tb   Ta . Tz  Vb    V  a    k 1  k 1 V b = Va Thay các giá trị nhiệt độ Ta, Tc, Tz, Tb vào công thức tính hiệu suất nhiệt ta có phương trình hiệu suất nhiệt của chu trình đẳng tích: 1 t  1  (2.1)  k 1  Phương trình này cho thấy, hiệu suất nhiệt của chu trình đẳng tích chỉ phụ thuộc vào tỷ số nén và chỉ số đoạn nhiệt k. Chỉ số k là chỉ số đặc trưng cho tính chất của môi chất công tác. Cp i2 k  Cv i Trong đó:  C V và C p là nhiệt dung riêng đẳng tích và nhiệt dung riêng đẳng áp của 1kmol môi chất.  i: Bậc tự do của phân tử chất khí Khí i C V  kcal  C p  kcal   o   o   kmol. K   kmol . K  Khí 1 nguyên tử 3 3 5 Khí 2 nguyên tử 5 5 7 Khí nhiều nguyên tử 6 6 8 (Bảng giá trị lý thuyết nhiệt dung riêng)  Tăng tỷ số nén là biện pháp tốt nhất để tăng hiệu suất nhiệt nhưng trị số cho phép của tỷ số nén trong các động cơ xăng bị han chế do hỗn hợp công tác trong xy lanh, chúng có thể tự bốc cháy hoặc sẽ cháy kích nổ khi tỷ số nén quá cao.Vì vậy đối với động cơ xăng tỷ số nén thường được giới hạn từ 612. 2.1.2. CHU TRÌNH ĐẲNG ÁP  Trong khoảng thời gian từ năm 1892 đến 1898 Diesel nghiên cứu thành công động cơ làm việc theo chu trình đẳng áp.  Đặc điểm chung của loại động cơ này là toàn bộ nhiệt lượng cấp vào được tiến hành ở áp suất không đổi p= const  Đặc điểm làm việc của động cơ loại này là trong quá trình nạp, xy lanh chỉ nạp không khí, sau đó không khí được nén đoạn nhiệt, cuối quá trình nén áp suất đạt khoảng 5060 kG/cm2 nhiệt độ khoảng 600oC và nhiên liệu được phun vào xy 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.