Lý thuyết động cơ đốt trong - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Tp.HCM

Chia sẻ: Đào Văn Tuyển | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

589
lượt xem 210
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Động cơ nhiệt là thiết bị cơ khí có khả năng chuyển nhiệt năng do nhiên liệu cháy thành cơ năng. Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt mà việc đốt cháy nhiên liệu, sự tỏa nhiệt và quá trình chuyển nhiệt năng thành cơ năng được tiến hành ngay trong động cơ

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết động cơ đốt trong - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Tp.HCM

LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (THEORY of ICE)
Nội Dung Môn Học 1. Lịch sử phát triển của ĐCĐT 2. Khái niệm về động cơ nhiệt. 3. Phân loại động cơ đốt trong. 4. Tổng quát về của động cơ đốt trong. 5. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản. 6. Chu trình lý tưởng của ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học 7. Nhiên liệu và môi chất công tác của ĐCĐT 8. Chu trình làm việc của ĐCĐT 9. Tăng áp trong ĐCĐT 10.Nhiên liệu thay thế và một số hướng phát triển chính của ĐCĐT trong tương lai
Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn tất Tiến: “Nguyên lý động cơ đốt trong” Nhà xuất bản Giáo Dục; 9/2001 2. Phạm minh Tuấn: “Nguyên lý động cơ đốt trong” Nhà xuất bản Giáo Dục; 2002 3. Heywood, J. B.: “Internal Combustion Engine Fundamental” New York: McGraw-Hill, 1988 4. Basshuysen, R. van; Schäfer, F.: “Internal Combustion Engine Handbook” Wiesbaden: Vieweg, Germany, 2002 5. Quoc Phong Le: “Influences of EGR and Alternative Fuels on Thermodynamic and Emission Parameters of Heavy-Duty Engine” TAE, Technische Akademie Esslingen, Sttugart, 6th International Colloquium Fuels, Proceedings, ISBN 3-924813-67-1, Germany www.tae.de, 2007 6. Quoc Phong Le: “Influences of EGR and Alternative Fuels on Thermodynamic and Emission Parameters of Heavy-Duty Engine” Dissertation, University of Magdeburg, Germany, http://diglib.uni-magdeburg.de/verzeich/fmb.htm, 2007
1801 1816 1862 1867 Máy 2 kỳ (mit 1673 Máy không khí Máy thực hiện ĐC khí Khí than, nén trước Máy bốc hơi bột nóng, quá trình 4 kỳ (N.A. Otto đốt cháy Christian Huygens R. Stirling (A. Beau de and Eugen Lange) (Phillipe Lebon) Rochas) 1850 1600 1800 1700 1820-1830 1860 Máy khí đầu tiên ĐC khí kiẻu tự 1765 (gần giống của hút đầu tiên Máy hơi nước Huygens, Khong nén Với khí và nước làm mát James Watt trước.ĐCĐT 1826 đầu tiên sử dụng trên xe N. A. Otto (S. Brown) (Jean Lenoir) Quelle Animation: Internet: ThinkQuest, Fa. Oracle, Start your engine, team C006011, 2000 http://library.thinkquest.org/C006011/
Từ 1970 1876 1997 Đẩy mạnh nghiên 1897 ĐC 4 kỳ 1921 ĐC xăng với DI cứu giảm độc hại ĐC Diesel Nén hỗn hợp ĐC Diesel (Japan) khí thải và dùng Nén khí (N.A. Otto) Phun trực tiếp nhiên liệu thay thế tự đánh lửa (Deutz) Và cải tiến hệ thông (R. Diesel) truyền động 1 1 1950 1900 1884 1909 1954 1989 Bắt đầu ĐC Diesel ĐC kiểu ĐC Diesel ĐC xăng Với buồng piston quay Xe chở Cao tốc cháy phụ (F. Wankel) người đầu Beginn der Fahrzeug- SX hàng loạt1922 tiên có phun motorentechnik (Prosper trưc tiếp (G. Daimler, L‘Orange) (Audi) W. Maybach) 2 3 Quelle: 1: Helmut Hütten, "Motoren", Motorbuchverlag Stuttgart 2: Internet: Der Wankelmotor, http://www.derwankelmotor.de, 2000-2006 3: MTZ-Sonderheft, TDI-Der Turbodieselmotor mit direkter Einspritzung von Audi revolutionierte die PKW-Dieselmotorentechnik, Vieweg-Verlag, 1999
Khái niệm về động cơ nhiệt + Khái niệm: Động cơ nhiệt là thiết bị cơ khí có kh ả năng chuyển nhiệt năng do nhiên liệu cháy thành cơ năng. + Động cơ đốt trong: là loại động cơ nhiệt mà việc đốt cháy nhiên liệu, sự toả nhiệt và quá trình chuyển nhi ệt năng thành cơ năng được tiến hành ngay trong động c ơ.
Phân loại ĐCĐT 1. Dựa vào cách thực hiện chu trình công tác. 2. Dựa vào nhiên liệu dùng cho động cơ. 3. Dựa vào phương pháp hình thành hỗn hợp. 4. Dựa vào phương pháp đốt cháy nhiên liệu. 5. Theo phương pháp nạp. 6. Theo hệ thống điều khiển trao đổi khí 7. Theo cấu tạo của động cơ 8. Theo phương pháp làm mát 9. Theo cách điều khiển tải 10. Theo tốc độ và công xuất 11. Theo khả năng thay đổi chiều quay, chiều lực khí thể và tốc độ trung bình piston 12. Theo lĩnh vực sử dụng
Phân Loại ĐCĐT Chu trình làm Chu trình mở Chu trình kín việc Cháy bên trong Cháy bên ngoài Môi chất: khí cháy Môi chất không phải là khí cháy (thay đổi pha) Cháy liên tục Quá trình cháy Cháy có chu kỳ Kiểu đánh lửa Tự động đánh Từ nguồn lửa bên ngoài lửa (Supplied Ignition) (Auto-Ignition) Loại Hơi nước ĐCDT Diesel ĐC lai ĐC xăng Ro Stirling ĐC (Hybrid) (Gasoline) hs Hơi nước nóng Hơi nước Turbine Kh í Phương pháp Không đồng nhất Đồng nhất- Không đồng nhất hình thành hỗn (Hình thành trong quá trình cháy liên tục) (Hình thành bên trong ĐC) Hình thành hợp bên ngoài (Không đồng nhất DI-Hình thành bên trong)
Phân Loại ĐCĐT • Dựa vào cách thực hiện chu trình công tác: 1. ĐC 4 kỳ: chu trinh công tác thực hiện trong 4 hành trình pít tông (2 vòng quay trục khuỷu) 2. ĐC 2 kỳ: chu trinh công tác thực hiện trong 2 hành trình pít tông (1 vòng quay trục khuỷu) • Dựa vào nhiên liệu dùng cho động cơ: 1. Nhiên liệu khí: CNG (methane, propane, butane, Natural Gas…) 2. Nhiên liệu lỏng: Loại nhẹ (xăng (gasoline), alcohol (methanol, ethanol), khí hoá lỏng (LNG, LPG), kerosene); Loại nặng (diesel fuel, FAME (Fatty-acid Methyl Esters) và RME (BIODIESEL), GTL, BTL, CTL, dầu thực vật, nhiên liệu cho tàu thuỷ); Hybrid Fuel (Diessel+RME, Gasoline+Ethanol, O2-Diesel, Diesel +Khác..)
Phân Loại ĐCĐT • Dựa vào phương pháp hình thành hỗn hợp: 1. Hinh thành hỗn hợp bên ngoài (External Mixture Generation) 2. Hình thành hỗn hợp bên trong (Internal Mixture Generation) 3. Dựa vào chất lượng của quá trình hoà trôn: . Hỗn hợp đồng nhất (Homogeneous): Carburetor, Phun ở đường nạp (intake manifold injection), Phun trực tiếp trong ĐC xăng ở hành trình nạp . Hỗn hợp không đồng nhất(Heterogeneous): Diesel, Phun xăng trực tiếp (GDI) 4. Dựa vào vị trí hình thành hỗn hợp (Kiểu phun): . Phun trực tiếp vào buồng cháy: Diesel phun trực tiếp (DI), xăng phun trực tiếp (GDI) – Tia phun hướng theo tia khí (Air-Directed), Hướng theo tia phun (Jet-Directed), Hướng theo vách buồng cháy (Wall-Directed) . Phun gián tiếp (IDI): Phun vào buồng cháy phụ trong ĐC Diesel (Subsidiary Chamber) - Buồng cháy trước (Antechamber), Buồng cháy xoáy lốc (Swrirl Chamber) . Phun vào đường nạp (ĐC xăng)
Phân Loại ĐCĐT • Dựa vào phương pháp hình thành hỗn hợp: ĐC xăng SPI Carburetor ĐC xăng DI (Single Point Inject.) ĐC xăng MPI (Multi-Point Inject.)
Phân Loại ĐCĐT • Dựa vào phương pháp hình thành hỗn hợp: ĐC Diesel buồng cháy trước(IDI) ĐC Diesel buồng cháy xoáy lốc(IDI) ĐC Diesel phun trực tiếp (DI)
Phân Loại ĐCĐT • Dựa vào phương pháp đốt cháy nhiên liệu: 1. Tự cháy (Auto-Ignition): Diesel 2. Đốt cháy nhờ nguồn lửa bên ngoài (Supplied Ignition): Xăng • Dựa vào phương pháp Nạp: 1. ĐC loại thông thường (Không tăng áp- Natural Aspirated Engine): Piston hút trực tiếp từ khí trời hay không khí quét vào xi lanh 2. ĐC tăng áp (Supercharging): Khí nạp sẽ dược nén trước khi nạp vào xi lanh . Tăng áp cơ khí (Mechanical Supercharging): Máy nén dẫn động bằng ĐC . Tăng áp Turbine (Turbo-Charging): Máy nén dẫn động bằng Turbine, Turbine dẫn động bằng khí xả của ĐC – Tăng áp một bậc, hai bậc (Two-Stage Turbocharge)
Phân Loại ĐCĐT • Theo hệ thống điều khiển trao đổi khí: Hệ thống phân phối khí treo dùng xupáp (Overhead Valve) 1. Hệ thống phân phối khí xupáp kiểu đặt (Side-Actuated Valve) 2. Dùng 1 trục cam hay 2 trục cam (DOHC) 3. Phân phối khí dùng cửa (Slots, Ports): ĐC 2 kỳ, ĐC 2 kỳ dùng xupáp thải 4. • Theo phương pháp làm mát: 1. Làm mát trực tiếp (DC): Làm mát bằng không khí, có hoặc không có sự trợ giúp của quạt 2. Làm mát gián tiếp (IDC): Dùng môi chất làm mát (Hỗn hợp: nước, chất chống đông đá, chất làm giảm mài mòn…
Phân Loại ĐCĐT • Theo cách điều khiển tải: 1. Công xuất ĐC: P = M ω = M 2π n . Điều khiển lượng: ĐC xăng, lambda- hệ số dư lượng không khí gần như không đổi, điều khiển khối lượng hỗn hợp nạp vào xy lanh . Điều khiển chất: ĐC Diesel và GDI (ĐC xăng phun trực tiếp), lưu lượng khí không đổ lượng phun thay đổi, hệ số dư lượng không khí (λ ) thay đổi
Phân Loại ĐCĐT • Theo tốc độ và công xuất: 1. Công xuất của ĐC từ ĐC mẫu: 0.1kW tới ĐC thương mại 50 000kW 2. ĐC có tốc độ thấp: Ví dụ ĐC trên tàu thuỷ (60 – 200 rpm/ ĐC Diesel) 3. ĐC có tốc độ trung bình:200 – 1000 rpm (ĐC Diesel); tốc độ lớn nhất 1000rpm (ĐC Diesel); >4000rpm (ĐC xăng) 5. ĐC cho xe thể thao hay xe đua: Tốc độ lên tới 22000rpm
Phân Loại ĐCĐT • Theo cấu tạo của ĐC: 1. Theo số xy lanh: 1 xy lanh, nhiều xy lanh (lên đén 12, 48 thậm chí 56 xy lanh đối với ĐC cỡ lớn, ĐC máy bay có thể lên tới 28 xy lanh) 2. Theo cách bố trí xy lanh: - Xy lanh đặt thẳng đứng - Xy lanh đặt nằm ngang - Xy lanh đặt nghiêng - ĐC một hàng (Inline Engine): 1 khối thân máy (bank of Cylinders) 1 trục khuỷu (a Crankshaft) - ĐC chữ V: Góc chữ V (45, 60, 90, 180o) hay 15o - ĐC chữ W: 3 khối thân máy, 1 trục khuỷu - ĐC hình sao (Radial Engine) - ĐC có piston đối đỉnh (Double-shaft Opposed -piston Engine)
1 2 3 4 W-Motor ĐC 1 hàng Piston 2 phía V-Motor 5 6 7 8 Hình sao (Star motor) Hình sao theo hàng Quelle: 1: www.motor-on.de; 2: www.torpedo-emscher.de; 3, 5: Zima, Ungewöhnliche Motoren, 2. Auflage, Vogel-Verlag 2005; 4, 6, 7, 8: www.wikipedia.org;
Doppelreihen-Motor H-Motor Zweiwellen-Gegen- Dreiwellen-Gegen- kolbenmotor kolbenmotor X-Motor Taumelscheiben-/ Kurvenscheiben- Schrägscheiben- motor motor Zima, Ungewöhnliche Motoren, 2. Auflage, Vogel-Verlag 2005
Phân Loại ĐCĐT • Theo khả năng thay đổi chiều quay: - ĐC quay phải - ĐC quay trái - ĐC quay được 2 chiều (Nhờ cơ cấu đảo chiều): ĐC tàu thuỷ • Theo chiều lực khí thể tác dụng lên Piston: - ĐC chỉ có một phía của Piston có chu trình công tác (tác dụng đơn) - ĐC tác dụng kép: Hai phía của Piston có chu trình công tác sn • Theo tốc độ trung bình của Piston: cm = (m / s ) 30 - Tốc độ thấp: c 9 m/s