Nghiên cứu động cơ thay đổi tỉ số nén VCR

Động cơ có thể thay đổi tỷ số nén linh hoạt - Variable compression ratio (VCR) là một trong những giải pháp giúp tăng công suất động cơ, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu nhờ nâng cao hiệu suất quá trình cháy, giảm mức khí thải độc hại. Bài viết Nghiên cứu động cơ thay đổi tỉ số nén VCR giới thiệu động cơ VCR; Kết cấu và nguyên lý hoạt động của động cơ VCRi.

NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ THAY ĐỔI TỈ SỐ NÉN VCR Nguyễn Mạnh Khang, Phan Đức Huy, Ngô Thành Huy* *Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh (HUTECH) GVHD: ThS Đỗ Nhật Trường TĨM TẮT Động thay đổi tỷ số nén linh hoạt - Variable compression ratio (VCR) giải pháp giúp tăng công suất động cơ, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu nhờ nâng cao hiệu suất trình cháy, giảm mức khí thải độc hại Những điều đạt nhờ khả thay đổi cách linh hoạt tỷ số nén để thay đổi thể tích buồng đốt động theo điều kiện vận hành xe Để hiểu rõ loại động nhóm nghiên cứu chuyên đề: Thay Đổi Tỉ Số Nén Trên Động Cơ Từ khóa: VCR, động cơ, tiêu thụ nhiên liệu, khí thải, tỉ số nén GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ VCR Hình 1: Tổng quan động VCR Tỷ số nén tỷ lệ thể tích xi-lanh buồng đốt hai thời điểm piston xuống điểm chết lên điểm chết Có thể cải thiện hiệu khả tiết kiệm nhiên liệu cách thiết kế động với tỷ số nén cao Tỷ số nén cao, có nhiều khí nén xi-lanh Khi khơng khí nén lại, có kích nổ mạnh mẽ từ hỗn hợp khí-xăng tiêu hao nhiều nhiên liệu Nhờ cháy không gian nhỏ hơn, lực tạo không tiêu tan nhanh chóng khai thác hiệu Tăng tỷ số nén từ 8:1 lên 9:1, tiết kiệm 5-6% nhiên liệu 327 Những thông số tỷ số nén tĩnh đo van hút khí đóng lại Tuy nhiên, hoạt động thực tế, việc không xảy Động vận hành nhanh, van hút khí cần mở trước pit-tơng hồn tất chu trình đóng mở Khi đó, áp suất bên xi-lanh bị tiêu hao, làm giảm hiệu Về chất, có nhiều khơng gian cho khơng khí, khiến động bị lượng từ q trình đốt cháy khí-xăng Hình 2:Cơ cấu thay đổi tỉ số nén động Chúng ta biết hiệu suất trình cháy phụ thuộc lớn vào tỷ số nén, tỷ số nén cao trình cháy diễn triệt để Tuy nhiên, động xăng khơng thể tăng tỷ số nén tỷ số lớn hỗn hợp xăng nhiên liệu vào bên buồng đốt tự bốc cháy mà không cần bu-gi đánh lửa gây tượng cháy kích nổ động dẫn đến làm giảm công suất động làm hư hỏng động Biểu đồ đặc tính làm việc động tỷ số nén khác Hình 3: Biểu đồ đặc tính làm việc động tỷ số nén khác 328 Thơng thường ơtơ phải vận hành nhiều điều kiện khác nhau: chế độ stop and go , với tốc độ thấp di chuyển thị hay ln trì tốc độ cao đường cao tốc…Tuy nhiên thành phố thường trì với tốc độ thấp, tải trọng thấp nên làm giảm giảm hiệu suất trình cháy dẫn đến tăng mức tiêu thụ nhiên liệu Lúc này, mong muốn động có tỷ số nén cao để phát huy hiệu suất trình cháy Ngược lại, di chuyển với tốc độ cao, tải trọng lớn dễ dẫn đến tượng kích nổ động lúc tỷ số nén thấp lựa chọn tối ưu Tỷ số nén cao hay thấp mang đến lợi kèm theo bất lợi điều kiện khác giải pháp động có tỷ số nén thay đổi theo điều kiện làm việc giúp giải vấn đề Về mặt lý thuyết động VCR thiết kế đáng để nhà sản xuất quan tâm thử nghiệm Tuy nhiên để thực hóa ý tưởng điều không dễ dàng, thực tế có vài nhà sản xuất FEV, Ford, Sabb, Nissan đưa động mẫu thử nghiệm * Ưu điểm công nghệ VCRi : - Với cơng nghệ VCR giúp động thay đổi tỉ số truyền để đạt hiệu tối ưu theo điều kiện vận hành - Động đạt cơng suất lớn động có sử dụng máy nén khí với mức tiêu thụ nhiên liệu động bình thường - Giữa piston truyền, liên kết nhiều điểm giúp giảm rung động động làm việc CÁCH THAY ĐỔI TỈ SỐ NÉN CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Kết cấu nguyên lý hoạt động động VCRi: Động thay đổi tỉ số nén sử dụng hệ thống đa điểm Nissan: Hình 4: Kết cấu động VCRi 329 +Nguyên lý làm việc: Sự khác biệt công nghệ VCR thay đổi tỷ số nén động theo điều kiện vận hành, điều có nhờ cấu liên kết nhiều điểm (multi-link mechanism) trục khuỷu pit-tông nhờ mà tạo khoảng cách lớn đỉnh piston chế độ tỷ số nén cao (high C.R) chế độ tỷ số nén thấp (low C.R) Và tạo tỷ số nén khác theo điều kiện vận hành động Trong động đốt truyền thống, pittong nối với trục khuỷu thơng qua truyền Cịn MCE-5,thì thêm phận trung gian hệ thống bánh đặc biệt Bánh đóng vai trị phận cân dẫn hướng pittong, kích thủy lực đặc biệt nằm thân máy,bánh có tác dụng thay đổi chiều dài pittong,do làm thay đổi thể tích buồng đốt dẫn đến thay đổi tỉ lệ nén MCE-5 nói hệ thống thay đổi tỉ số nén từ 7:1 đến 18:1 khác với động thông thường khác hệ thống thay đổi tỉ số nén từ thấp lên đến cao 100 phần nghìn giây Hệ thống cho phép động xăng chạy giống động diesel số trường hợp Sử dụng chu trình Atkinson hiệu chạy nhiên liệu khác nhiên liệu sinh học khí nén Hệ thống chí điều khiển xi lanh riêng biệt, cho phép tất bốn xi-lanh hoạt động tỷ số nén khác nhau, tối ưu cho xi lanh riêng biệt 2.2 Công nghệ hỗ trợ - Tỉ số nén liên tục thay đổi - Bảo vệ xi lanh - Tương thích với loại buồng đốt - Động nhỏ gọn - Khả tăng tốc nhanh - Đảm bảo tiêu chí động đốt truyền thống (bền bỉ, tin cậy, mạnh mẽ) - Hiệu suất cao KẾT LUẬN Trên thực tế cơng nghệ VCR khơng phải mà thử nghiệm hàng thập kỷ nay, chí Sabb mang công nghệ tới triển lãm Geneva Motoshow 2000 Tuy nhiên tận thời điểm công nghệ dừng lại mức thử nghiệm chưa thể đưa lên xe thương mại Trở ngại phải nói tới kết cấu động cơ: động VCR có kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết nên trước tiên gây khó khăn bố trí thiết kế, làm tăng trọng lượng toàn động Trong vài mơ hình loại động gây rung động lớn phải thay đổi hồn toàn thiết kế so với động nay, điều gây khó khăn nhà máy sản xuất động thơng thường 330 Ngồi trở ngại kết cấu với số mơ hình động có tỷ số nén thay đổi gây cản trở khí thải bên ngồi làm cản trở trình cháy dẫn đến tăng lượng khí thải hydrocacbon Tuy gặp vài khó khăn trở ngại phủ nhận ưu điểm bật động VCR như: Cải thiện đáng kể hiệu suất trình cháy từ giảm đáng kể kích thước động cơ, sử dụng nhiên liệu linh hoạt giảm lượng khí thải độc hại môi trường Với ưu điểm này, có lẽ khoảng thời gian khơng xa động sử dụng rộng rãi TÀI LIỆU THAM KHẢO Swapnil Gurav, Chetan Bagul, Rahul Ramole, Pukhraj Patil, Prof Sneha Bire , “ Review on design and fabrication of pneumatic gripper for material handling”, Feb 2008 Milind R Shinde, V N Bhaiswar, B G Achmare ,“Designing a suitable robotic arm for loading and unloading of material on lathe machine using workspace simulation software” ,Jan-2016 S Premkumar,a, K.Surya Varman,b, R.Balamurugan, “Design and Implementation of multi handling Pick and Place Robotic Arm”, March 2016 Rakesh.N, Pradeep Kumar.A, Ajay.S, Design and Manufacturing of Low Cost Pneumatic Pick And Place Robot, International Journal of Scientific & Technology Research Volume 2, Issue 8, August 2013 331 ... liệu động bình thường - Giữa piston truyền, liên kết nhiều điểm giúp giảm rung động động làm việc CÁCH THAY ĐỔI TỈ SỐ NÉN CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Kết cấu nguyên lý hoạt động động VCRi: Động thay đổi tỉ số. .. dụng thay đổi chiều dài pittong,do làm thay đổi thể tích buồng đốt dẫn đến thay đổi tỉ lệ nén MCE-5 nói hệ thống thay đổi tỉ số nén từ 7:1 đến 18:1 khác với động thông thường khác hệ thống thay đổi. .. cho khơng khí, khiến động bị lượng từ q trình đốt cháy khí-xăng Hình 2 :Cơ cấu thay đổi tỉ số nén động Chúng ta biết hiệu suất trình cháy phụ thuộc lớn vào tỷ số nén, tỷ số nén cao trình cháy diễn