Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Lê Quý Chiến ThS Nguyễn Bá Thiện GIÁO TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG F1 DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔN[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Lê Quý Chiến ThS Nguyễn Bá Thiện GIÁO TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG F1 DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH - 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Lê Quý Chiến ThS Nguyễn Bá Thiện GIÁO TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG F1 DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH - 2021 LỜI NÓI ĐẦU Động đốt trang bị cho người học kiến thức sâu sắc mặt kết cấu, nguyên lý làm việc độ bền máy áp dụng cho cấu động Trên sở khai thác sử dụng tơ cách có hiệu hợp lý nhất, đánh giá nguyên nhân mức độ hư hỏng máy, cụm tổng thành ô tô Mặt khác họ vận dụng vốn kiến thức để phân tích, tìm hiểu phương án kết cấu xuất mẫu xe Để đáp ứng kịp thời yêu cầu nhiệm vụ đào tạo, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh tổ chức biên soạn giáo trình Động đốt Cuốn sách dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho sinh viên chun ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tô nhà trường làm tài liệu tham khảo cho người làm công tác kĩ thuật ngành ô tô, kỹ thuật viên thiết kế Trong trình biên soạn nhóm tác giả cố gắng để sách đảm bảo tính khoa học, đại gắn liền với thực tế phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô Nhưng khả có hạn hạn chế thời gian điều kiện khách quan khác, giáo trình chắn khơng tránh khỏi khiếm khuyết Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc đồng nghiệp để lần tái sau hồn chỉnh Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh Tháng 05 năm 2021 Các tác giả Chương KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Động đốt loại động nhiệt Động nhiệt loại máy biến đổi nhiệt nhiên liệu thành Có thể phân q trình cơng tác động nhiệt thành hai trình sau: Đốt cháy nhiên liệu, giải phóng hố thành nhiệt gia nhiệt cho môi chất công tác Trong giai đoạn xảy tượng lý hoá phức tạp Biến đổi trạng thái mơi chất cơng tác, hay nói cách khác, mơi chất cơng tác thực chu trình nhiệt động để biến đổi phần nhiệt thành Trên sở phân loại động nhiệt thành hai loại động đốt động đốt Ở động đốt ngồi, ví dụ máy nước cổ điển tàu hoả, hai giai đoạn xảy hai nơi khác Giai đoạn thứ xảy buồng đốt nồi xúp-de, kết nước có áp suất nhiệt độ cao Cịn giai đoạn thứ hai trình giãn nở nước buồng công tác sinh công làm quay bánh xe Còn động đốt trong, hai giai đoạn diễn vị trí, bên buồng công tác động 1.2 So sánh động đốt với động nhiệt khác 1.2.1 Ưu điểm Hiệu suất có ích e lớn nhất, đạt tới 50% Trong đó, máy nước cổ điển kiểu piston đạt khoảng 16%, tuốc bin nước từ 22 đến 28%, cịn tuốc bin khí tới 30% Lý chủ yếu chu trình Các-nơ tương đương động đốt có chênh lệch nhiệt độ trung bình nguồn nóng nguồn lạnh lớn (Theo định luật Các-nô hiệu suất nhiệt t T2 , T1 T1 nhiệt độ nguồn nóng T2 nhiệt độ nguồn lạnh) Cụ thể động đốt trong, nhiệt độ trình cháy cao đến 1800 đến 2700 K, nhiệt độ cuối trình giãn nở nhỏ, vào khoảng 900 đến 1500 K Kích thước trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn Nguyên nhân q trình cháy diễn xy lanh động nên không cần thiết bị cồng kềnh lò đốt, nồi sử dụng nhiên liệu có nhiệt trị cao (ví dụ xăng, nhiên liệu diesel so với than, củi, khí đốt dùng động đốt ngồi) Do đó, động đốt thích hợp cho phương tiện vận tải Bán kính hoạt động phương tiện lớn Khởi động, vận hành chăm sóc động thuận tiện, dễ dàng 1.2.2 Nhược điểm - Khả tải kém, cụ thể không 10% - Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mơ men sinh khơng lớn Do đó, động khơng thể khởi động có tải phải có hệ thống khởi động riêng - Cơng suất cực đại khơng lớn Ví dụ, động lớn giới động hãng MAN B&W có cơng suất 68.520 kW (số liệu 1997), tuốc-bin bình thường có cơng suất tới vài chục vạn kW - Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao - Nhiên liệu cần có yêu cầu khắt khe hàm lượng tạp chất thấp, tính chống kích nổ cao, tính tự cháy cao nên giá thành cao Mặt khác, nguồn nhiên liệu dầu mỏ ngày cạn dần Theo dự đoán, trữ lượng dầu mỏ đủ dùng thời gian 50 năm - Ơ nhiễm mơi trường khí thải ồn Tuy nhiên, động đốt máy động lực chủ yếu, đóng vai trị vơ quan trọng lĩnh vực đời sống người giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ngư nghiệp Theo nhà khoa học, vòng nửa kỷ tới chưa có động thay động đốt Động đốt nói chung, động xăng động diesel nói riêng kiểu piston chuyển động tịnh tiến thuộc loại động nhiệt Hoạt động nhờ trình biến đổi hoá sang nhiệt nhiên liệu bị đốt cháy chuyển sang Quá trình thực xylanh động 1.3 Phân loại động đốt Theo nhiên liệu sử dụng: + Động xăng: động dùng nhiên liệu xăng + Động diesel: động dùng nhiên liệu diesel Theo phương pháp tạo hồ khí đốt cháy: + Động tạo hồ khí bên ngồi, loại động mà hỗn hợp nhiên liệu khơng khí tạo thành bên xylanh nhờ phận có cấu tạo đặc biệt (bộ chế hồ khí - carbuarettor) sau đưa vào xylanh đốt cháy tia lửa điện (động xăng dùng chế hồ khí) + Động tạo hồ khí bên trong, loại động mà hỗn hợp nhiên liệu khơng khí tạo thành bên xylanh nhờ phận có cấu tạo đặc biệt (bơm cao áp vòi phun) hỗn hợp tự bốc cháy hỗn hợp bị nén nhiệt độ cao (động diesel) Theo số chu trình cơng tác: + Động bốn kỳ (4 strokes): Chu kỳ làm việc hồn thành sau bốn hành trình piston hai vòng quay trục khuỷu; + Động hai kỳ (2 strokes): Chu kỳ làm việc hoàn thành sau hai hành trình piston vịng quay trục khuỷu Theo trình cấp nhiệt tỷ số nén (): + Động làm việc theo trình cấp nhiệt đẳng tích, loại bao gồm động có tỷ số nén thấp ( = 12), động sử dụng xăng, nhiên liệu cồn khí; + Động làm việc theo q trình cấp nhiệt đẳng áp, loại bao gồm động có tỷ số nén cao ( = 1224), động phun nhiên liệu khơng khí nén tự bốc cháy, động sử dụng bột than + Động làm việc theo trình cấp nhiệt hỗn hợp, loại bao gồm động có tỷ số nén cao ( = 1224), động diesel Theo phương pháp nạp: + Người ta phân loại khí nạp có nén trước nạp hay khơng, tương đương với loại có động tăng áp động không tăng áp Theo tỷ số S/D + Động có hành trình ngắn khi: S/D < + Động có hành trình dài khi: S/D > Theo tốc độ động cơ: Tuỳ theo tốc độ trượt trung bình piston: Cm S n (m/s) 30 (1-1) + Khi Cm = (3 6) m/s gọi động tốc độ thấp; + Khi Cm = (6 9) m/s gọi động tốc độ trung bình; + Khi Cm = (9 13) m/s gọi động tốc độ cao; + Khi Cm > 13 m/s gọi động siêu cao tốc Theo số lượng cách bố trí xylanh: + Số lượng xylanh: động xylanh động nhiều xylanh (động 2, 3, 4, 6, 8, xylanh); + Cách bố trí xylanh: động có xylanh đặt thẳng đứng, đặt nghiêng nằm ngang; Theo số hàng xylanh: động hàng, động chữ V động hình sao; Theo số trục khuỷu: động một, hai ba trục khuỷu, chí có động khơng có trục khuỷu (như động piston quay- Wallkel) Ngồi phân loại động theo công dụng, phương pháp làm mát dung tích làm việc 1.4 Nguyên lý làm việc động đốt (động bốn kỳ) 1.4.1 Những khái niệm định nghĩa 1.4.1.1 Những thông số động Động bao gồm phận sau đây: + Cơ cấu trục khuỷu truyền; + Cơ cấu phối khí; + Hệ thống nhiên liệu; + Hệ thống bơi trơn; + Hệ thống làm mát; + Hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ động cơ; + Hệ thống khởi động Ở động xăng cịn có thêm hệ thống đánh lửa - Những thông số động Những thông số cấu tạo động cơ, hình 1-1 gồm có Điểm chết: điểm chết điểm mà piston đổi chiều chuyển động Điểm chết (ĐCT) điểm xa piston so với đường tâm trục khuỷu Điểm chết (ĐCD) điểm gần piston so với đường tâm trục khuỷu Hành trình piston S (stroke) khoảng cách từ vị trí cao piston (điểm chết ĐCT) đến vị trí thấp của piston (điểm chết ĐCD) piston dịch chuyển S = 2.R; R- bán kính quay trục khuỷu 1.4.1.2 Thể tích làm việc xylanh Vh thể tích xylanh giới hạn khoảng hành trình piston Vh D (1-2) Thể tích làm việc động VH VH Vh i ; (1-3) Trong đó: i - số xylanh động Hình 1-1 Piston điểm chết (ĐCT) điểm chết (ĐCD) Thể tích buồng cháy Vc thể tích phần khơng gian đỉnh piston, xylanh nắp xylanh piston ĐCT Thể tích chứa hồ khí (thể tích tồn bộ) Va tổng thể tích làm việc xylanh Vh thể tích buồng cháyVc Va = V h + V c ; (1-4) Tỷ số nén động tỷ số thể tích chứa hồ khí xylanh Va thể tích buồng cháy Vc Va Vh Vc V V h Vc h Vc Vc Vc 1 Tỷ số nén biểu hồ khí (động xăng) khơng khí (động diesel) bị nén nhỏ lần piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT Tỷ số nén có ảnh hưởng lớn đến cơng suất hiệu suất động Tỷ số nén tùy thuộc vào loại động thường có trị số sau Động xăng: = 3,5 11; Động diesel: = 13 22; 1.4.2 Nguyên lý làm việc động bốn kỳ không tăng áp 1.4.2.1 Động xăng bốn kỳ Khi động làm việc hình 1-2, trục khuỷu quay (theo chiều mũi tên) piston nối lề với trục khuỷu qua truyền 10, chuyển động tịnh tiến xylanh Mỗi chu trình làm việc động xăng bốn kỳ bao gồm hành trình là: nạp, nén, cháy- giãn nở, thải, thực lần sinh cơng (trong hành trình cháy- giãn nở) Để piston phải dịch chuyển lên xuống bốn lần tương ứng với hai vòng quay trục khuỷu động (từ 00 đến 7200) a) b) c) Hình 1-2: Các hành trình làm việc động xăng kỳ trục khuỷu, xylanh, piston, ống nạp, chế hồ khí, xupáp nạp, bugi, xupáp thải, ống thải, 10 truyền d) Quá trình diễn piston từ ĐCD lên ĐCT ngược lại gọi kỳ Chu kỳ làm việc động xăng bốn kỳ sau: Hành trình nạp: hành trình (hình 1-2a), trục khuỷu quay, piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp mở, xupáp thải đóng, làm cho áp suất xylanh giảm hồ khí chế hồ khí qua ống nạp hút vào xylanh Trên đồ thị cơng, hình 1-3 (đồ thị biểu diễn mối quan hệ áp suất thể tích làm việc xylanh ứng với vị trí khác piston), hành trình nạp thể đường r - a Hình 1-4 Đồ thị phối khí Hình 1-3 Đồ thị cơng động xăng kỳ Trong hành trình nạp, xupáp nạp thường mở sớm trước piston lên điểm chết (biểu thị điểm d1), để piston đến ĐCT (thời điểm bắt đầu nạp) xupáp mở tương đối lớn làm cho tiết diện lưu thông lớn bảo đảm hồ khí vào xylanh nhiều Góc 1 ứng với đoạn d1r gọi góc mở sớm xupáp nạp Đồng thời xupáp nạp đóng muộn chút so với vị trí piston ĐCD (điểm d2) để lợi dụng độ chân không cịn lại xylanh lực qn tính dịng khí nạp, làm tăng thêm lượng hồ khí nạp vào xylanh (giai đoạn nạp thêm) Góc ứng 2 với đoạn ad2 gọi góc đóng muộn xupáp nạp Vì vậy, q trình nạp khơng phải kết thúc ĐCD mà muộn chút, nghĩa sang hành trình nén 10 Tuy nhiên số chế độ tốc độ thấp qn tính dịng khí nạp cịn nhỏ, (do pd2>p0) phần mơi chất nạp vào xylanh bị lọt giai đoạn góc đóng muộn xupáp nạp người ta gọi "hiện tượng thối lui” Vì vậy, góc quay trục khuỷu tương ứng q trình nạp (1 +180 + 2 ) lớn góc hành trình nạp 1800 Cuối trình nạp, áp suất nhiệt độ hồ khí xylanh là: pa = 0,8 0,9 kG/cm2 Ta = 350 4000K Hành trình nén: hành trình (hình 1-2b), xupáp nạp xupáp thải đóng Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hồ khí xylanh bị nén, áp suất nhiệt độ tăng lên Hành trình nén biểu thị đường aC” (hình 1-3), trình nén thực tế bắt đầu xupáp nạp thải đóng kín hồn tồn, tức lúc mà hồ khí xylanh cách ly với mơi trường bên ngồi Do thời gian thực tế trình nén (1800 - 2) nhỏ thời gian hành trình nén lý thuyết (1800) Cuối hành trình nén (điểm C’ hình 1-3) bu-gi hệ thống đánh lửa phóng tia lửa điện để đốt cháy hồ khí Góc ứng với đoạn C”C’ (hình 1-3) hay góc s (hình 1-4) gọi góc đánh lửa sớm động Cuối hành trình nén, áp suất nhiệt độ hồ khí xylanh là: pc = 11,0 15,0 kG/cm2; Tc = 500 7000K Hành trình cháy giãn nở sinh cơng: hành trình (hình 1-2c), xupáp nạp thải đóng Do hồ khí bugi đốt cháy cuối hành trình nén, nên piston vừa đến ĐCT tốc độ cháy hồ khí nhanh, làm cho áp suất khí cháy tăng lên lớn xylanh biểu thị đường C’z đồ thị công Tiếp theo q trình cháy q trình giãn nở khí cháy (đường zb) piston bị đẩy từ ĐCT xuống ĐCD phát sinh công Áp suất nhiệt độ khí cháy lớn xylanh là: pz = 40 70 kG/cm2; Tz = 2300 28000K Hành trình thải: hành trình (hình 1-2b), xupáp nạp đóng xupáp thải mở Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí cháy qua ống thải 11 ngồi Trước kết thúc hành trình cháy - giãn nở sinh công, xupáp thải mở sớm chút trước piston tới ĐCD (điểm b’) để giảm bớt áp suất xylanh giai đoạn giãn nở, giảm cơng tiêu hao để đẩy khí khỏi xylanh Ngoài giảm áp suất lượng sản phẩm cháy cịn lại xylanh giảm, giảm cơng q trình thải giảm lượng khí sót đồng thời tăng lượng hồ khí nạp vào xylanh Góc ứng với đoạn b’b hay góc 3 gọi góc mở sớm xupáp thải Đồng thời để thải khí cháy khỏi xylanh, xupáp thải đóng muộn chút so với thời điểm piston ĐCT (điểm r’) Góc ứng với đoạn rr’ góc 4 gọi góc đóng muộn xupáp thải Do xupáp thải mở sớm đóng muộn nên góc quay trục khuỷu dành cho trình thải (3 +180 + 4 ) lớn góc hành trình thải (180 ) Áp suất nhiệt độ khí thải là: pr = 1,0 1,20 kG/cm2 ; Tr = 900 12000K Trên đồ thị công đoạn d1r biểu thị thời kỳ trùng điệp xupáp nạp xupáp thải, tức thời kỳ mà hai xupáp mở, góc ứng với đoạn d1r’ góc (1 + 4 ) (hình1-4) gọi góc trùng điệp hai xupáp Sau hành trình thải kết thúc, động xăng kỳ xylanh hoàn thành chu kỳ làm việc chuyển sang chu trình 1.4.2.2 Động diesel bốn kỳ khơng tăng áp Q trình làm việc động diesel bốn kỳ giống động xăng kỳ, nghĩa piston phải thực bốn hành trình nạp, nén, cháy giãn nở, thải Trong động diesel kỳ trình nạp nén mơi chất khơng khí (mà khơng phải hồ khí) nhiên liệu tự cháy, khơng khí nén có nhiệt độ cao (mà không dùng tia lửa điện) Chu kỳ làm việc động diesel kỳ sau: Hành trình nạp: hành trình (hình 1-5a), trục khuỷu quay, piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp mở, xupáp thải đóng, làm cho áp suất xylanh giảm, khơng khí bên ngồi nạp vào xylanh Cuối trình nạp, áp suất nhiệt độ hồ khí xylanh là: 12 pa = 0,8 0,9 kG/cm2 ; Ta = 330 3800K a) b) c) d) Hình 1-5 Các hành trình làm việc động diesel kỳ trục khuỷu; xylanh; piston; ống nạp; bơm cao áp; xupáp nạp; vòi phun; xupáp thải; ống thải; 10.thanh truyền Hành trình nén: hành trình (hình 1-5b), xupáp nạp xupáp thải đóng Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hồ khí xylanh bị nén, áp suất nhiệt độ tăng lên Hành trình nén biểu thị đường ac’ (hình 16), trình nén thực tế bắt đầu xupáp nạp thải đóng kín hồn tồn, tức lúc mà hồ khí xylanh cách ly với mơi trường bên ngồi Do thời gian thực tế trình nén (1800 - 2) nhỏ thời gian hành trình nén lý thuyết (1800) Cuối hành trình nén (điểm c’) vịi phun hệ thống nhiên liệu phun nhiên liệu vào xylanh để hồ trộn với khơng khí có nhiệt độ cao, tự bốc cháy (động tự cháy) Góc ứng với điểm c’ (góc s) (hình 1-6) gọi góc phun nhiên liệu sớm động Cuối hành trình nén, áp suất nhiệt độ hỗn hợp khí nhiên liệu xylanh pc = 40 50 kG/cm2 ; Tc = 800 9000K Hành trình cháy giãn nở sinh cơng: hành trình (hình 1-5c), xupáp nạp thải đóng Do nhiên liệu phun vào xylanh cuối hành trình nén chuẩn bị tự bốc cháy, nên piston đến ĐCT nhiên liệu cháy nhanh, 13 z p §CT s ChiỊu quay trơc khủu 1 c' 4 b' r d1 r' p Tk k d2 ĐCD ĐCT Nạp NÐn b'' pth p a k V Ch¸y - gi·n nở Thải ĐCD p th a) b) Hình 1-6 Đồ thị mô tả nguyên lý làm việc động bốn kỳ không tăng áp a Đồ thị công; b Đồ thị pha lm cho ỏp sut khí cháy tăng lên, hồ khí cháy nhanh, làm cho áp suất xylanh tăng lên lớn đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD qua truyền làm quay trục khuỷu phát sinh công Áp suất nhiệt độ lớn khí cháy xylanh là: pz = 60 80 kG/cm2 ; Tz = 1900 22000K Hành trình thải: hành trình (hình 1-5d), xupáp nạp đóng cịn xupáp thải mở Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí cháy qua xupáp thải Trước kết thúc hành trình cháy giãn nở sinh công, xupáp thải mở sớm chút trước piston tới ĐCD (điểm b’) để giảm bớt áp suất xylanh giai đoạn cuối trình giãn nở, giảm cơng tiêu hao để đẩy khí khỏi xylanh Ngồi giảm áp suất lượng khí cháy cịn lại xylanh giảm, nhờ tăng lượng hồ khí nạp vào xylanh Góc ứng với đoạn b’b hay góc 3 gọi góc mở sớm xupáp thải Đồng thời để thải khí cháy khỏi xylanh, xupáp thải đóng muộn chút so với thời điểm piston ĐCT (điểm r’) Góc ứng với đoạn rr’ góc 4 gọi góc đóng muộn xupáp thải 14 Do xupáp thải mở sớm đóng muộn nên góc quay trục khuỷu ứng với trình thải (3 +180 + 4) lớn hành trình thải (180) Áp suất nhiệt độ khí thải là: pr = (1,1 1,2) kG/cm2; Tr = (800 900)0K Trên đồ thị công đoạn d1r’ biểu thị thời kỳ trùng điệp xupáp nạp xupáp thải, tức thời kỳ mà hai xupáp mở, góc ứng với đoạn d1r’ góc (1 + 4) (hình1-6), gọi góc trùng điệp hai xupáp Sau kết thúc hành trình thải, động lại lặp lại chu trình làm việc Trên hình 1-6 đồ thị công động diesel bốn kỳ Đồ thị phối khí tương tự động xăng Tìm hiểu nguyên lý làm việc động xăng động diesel bốn kỳ ta rút số nhận xét sau: Trong bốn hành trình piston, có hành trình cháy giãn nở sinh cơng, ba hành trình cịn lại hành trình chuẩn bị thực nhờ động hay quán tính phận chuyển động quay tròn (trục khuỷu, bánh đà) phần công sinh xylanh khác động nhiều xylanh Thời điểm mở đóng xupáp nạp thải không trùng với thời điểm piston ĐCT ĐCD gọi “thời điểm phối khí” Đây đặc điểm để phân biệt chu trình làm việc thực tế với chu trình làm việc lý thuyết Trong chu trình làm việc lý thuyết xupáp thải không mở sớm đóng muộn nói Bảng 1-1 Góc phối khí, góc phun nhiên liệu (góc đánh lửa) Xupáp nạp Xupáp thải Góc phun Loại động Mở sớm Đóng muộn Mở sớm Mở sớm nhiên liệu trước ĐCT sau ĐCD trước ĐCD trước ĐCT (góc đánh lửa sớm) Động 50 ÷ 400 100 ÷ 500 300 ÷ 600 50 ÷ 350 100 ÷ 300 450 ÷ 750 300 ÷ 600 50 ÷ 300 xăng Động diesel 15 100 ÷ 300 Thời điểm phối khí góc ứng với thời gian mở đóng xupáp nạp thải biểu thị đồ thị phối khí Các góc mở sớm đóng muộn (góc phối khí) góc phun nhiên liệu góc đánh lửa cuối hành trình nén có ảnh hưởng nhiều đến công suất, hiệu suất suất tiêu hao nhiên liệu Thơng thường góc xác định phương pháp thực nghiệm (bảng 1-1) 1.4.3 Nguyên lý làm việc động hai kỳ (2 strokes) Chu trình làm việc động hai kỳ bao gồm bốn trình: nạp, nén, cháy giãn nở thải, khác với động bốn kỳ để hồn thành chu trình làm việc, trục khuỷu động hai kỳ quay vòng (3600) tương ứng với piston dịch chuyển hai hành trình Do đó, hành trình piston có nhiều trình xảy Động hai kỳ thường dùng hai kiểu phối khí: loại có cửa thổi (cửa nạp), cửa thải (khơng có xupáp) loại có cửa thổi xupáp thải 1.4.3.1 Động xăng hai kỳ, loại có cửa thổi cửa thải Động xăng hai kỳ, loại có cửa thổi cửa thải (khơng dùng xupáp) có chu trình làm việc sau: Hành trình nén: hành trình (hình 1-7), trục khuỷu quay, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, cửa thải piston đóng kín, hồ khí có sẵn xylanh bị nén, làm cho áp suất nhiệt độ tăng, đến piston gần tới ĐCT bị đốt cháy nhờ bugi phóng tia lửa điện Khi piston lên để nén hồ khí, phía piston, cácte áp suất giảm hồ khí từ chế hồ khí, qua ống nạp cửa nạp hút vào cácte để chuẩn bị cho việc thổi hoà khí vào xylanh hành trình sau Ở cuối hành trình nén, áp suất nhiệt độ hồ khí xylanh p = (6 10) kG/cm2 ; T = (400 600)0K Hành trình sinh cơng thay khí: hành trình (hình 1-7b), hồ khí đốt cháy cuối hành trình nén, nên piston đến ĐCT, hồ khí cháy nhanh hơn, làm cho áp suất khí cháy tăng lên đẩy piston xuống ĐCD qua truyền 3, làm quay trục khuỷu phát sinh công 16 a) b) Hình 1-7 Ngun lí làm việc động xăng hai kì te; trục khuỷu; truyền; cửa thải; piston ; nắp xylanh; bugi; cửa thổi; đường thơng Hình 1-8 Đồ thị cơng đồ thị phối khí động xăng kỳ loại khơng có xupáp Khi piston dịch chuyển dần tới ĐCD cửa thải mở, đồng thời sau cửa thổi có chiều cao thấp cửa thải mở cửa nạp đóng lại Do đó, khí cháy sau làm việc, có áp suất (3 - kG/cm2) lớn áp suất khí trời (p0 = 1kG/cm2), thải ngồi hồ khí cácte bị nén có áp suất (1,2 – 1,3 17 kG/cm2) cao áp suất khí cháy cịn lại xylanh (1,1 kG/cm2) theo đường theo cửa thổi vào xylanh phía đỉnh piston, góp phần làm hồ khí cháy tạo điều kiện cho hành trình sau Áp suất nhiệt độ khí cháy xylanh là: p = (40 70) kG/cm2 ; T = (2000 2300)0K Sau hành trình sinh cơng thay khí, trục khuỷu quay q trình làm việc động xăng hai kỳ lại lặp chu kỳ (hình 1-8) 1.4.3.2 Động diesel hai kỳ, loại có cửa thổi xupáp thải Động diesel hai kỳ có đặc điểm khơng dùng cácte để chứa thổi khí mà dùng máy nén khí riêng để thổi khí trực tiếp vào xylanh Chu trình làm việc động sau (hình 1-9): a) b) Hình 1-9 Các hành trình làm việc động diesel hai kỳ có xupáp thải trục khuỷu; truyền; máy nén khí; xylanh; vòi phun; xupáp thải; piston; buồng khí; cửa thổi Hành trình nén: Trong hành trình (hình 1-9a), trục khuỷu quay, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT Cửa thổi piston đậy kín sau xupáp thải đóng lại, khơng khí có sẵn xylanh bị nén, áp suất nhiệt độ tăng lên piston gần đến ĐCT, vòi phun hệ thống nhiên liệu phun nhiên liệu với áp suất cao (100 ÷ 140 kG/cm2) hình thành hỗn hợp với khơng khí nén có nhiệt độ cao làm cho nhiên liệu tự cháy 18 Cuối hành trình nén áp suất nhiệt độ khơng khí nén xylanh là: p = (40 50) kG/cm2 ; T = (800 900)0K Hành trình sinh cơng thay khí: hành trình này, nhiên liệu đốt cháy, nhờ khơng khí nén có nhiệt độ cao cuối hành trình nén, nên piston đến ĐCT, nhiên liệu cháy nhanh hơn, làm cho áp suất tăng lên đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD, qua truyền 2, làm quay trục khuỷu phát sinh công Khi piston dịch chuyển gần tới ĐCD, xupáp mở, đồng thời sau cửa thổi piston mở Do khí cháy sau làm việc, có áp suất (4-5 kG/cm2) lớn áp suất khí trời, thải ngồi khơng khí bên ngồi, qua bình lọc, nhờ máy nén khí 3, buồng khí cửa thổi cung cấp vào xylanh với áp suất khoảng (1,4 1,5) kG/cm2 lớn áp suất khí thải cịn lại xylanh (1,11,2 kG/cm2) góp phần làm khí cháy tạo điều kiện cho hành trình sau Áp suất nhiệt độ khí cháy xylanh là: p = (80 100) kG/cm2 ; T= (1900 2100)0K Hình 1-10 Đồ thị cơng đồ thị phối khí động diesel kỳ, loại có xupáp thải Sau hành trình sinh cơng thay khí, trục khuỷu quay trình làm việc động lặp lại 19 Tìm hiểu nguyên lý làm việc động xăng hai kỳ động diesel hai kỳ, rút số nhận xét sau: Trong hai hành trình piston, có hành trình sinh cơng cịn hành trình cịn lại thực nhờ động hay quán tính phận chuyển động quay tròn (trục khuỷu, bánh đà) phần công sinh từ xylanh khác động nhiều xylanh Áp suất hồ khí khơng khí thổi vào xylanh lớn áp suất khí trời Do đó, phải dùng bơm thổi khí hay máy nén khí trục khuỷu dẫn động nên công suất động phải giảm Trong q trình làm việc có phần hành trình piston dùng để thổi thải khí Khi thổi khí có phần nhiên liệu khơng khí theo khí thải ngồi Áp suất nhiệt độ hồ khí khơng khí cuối q trình nén trình cháy giãn nở phụ thuộc nhiều vào vị trí cửa thổi, cửa thải tỷ số nén động Tỷ số nén động hai kỳ tính sau Vh' 1 Vc (1-6) Trong đó: + V’h - Thể tích làm việc thực tế xylanh, tính từ lúc piston bắt đầu đậy kín cửa thải xupáp thải đóng, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT lúc piston ĐCT + VC - Thể tích buồng cháy Trong động hai kỳ, trình thổi (nạp), nén, cháy giãn nở thải khơng thể rõ ràng hành trình động kỳ Do đó, động hai kỳ, hành trình thứ hành trình thổi, thải nén, cịn hành trình thứ hai hành trình sinh cơng, thải thổi 1.4.4 So sánh động bốn kỳ động hai kỳ 1.4.4.1 So sánh động hai kỳ với động kỳ a Ưu điểm 20 ...BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Lê Quý Chiến ThS Nguyễn Bá Thiện GIÁO TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG F1 DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH - 20 21 LỜI NÓI ĐẦU Động đốt trang... Chương KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1. 1 Động đốt loại động nhiệt Động nhiệt loại máy biến đổi nhiệt nhiên liệu thành Có thể phân q trình cơng tác động nhiệt thành hai trình sau: Đốt cháy nhiên liệu,... thứ hai q trình giãn nở nước buồng công tác sinh cơng làm quay bánh xe Cịn động đốt trong, hai giai đoạn diễn vị trí, bên buồng cơng tác động 1. 2 So sánh động đốt với động nhiệt khác 1. 2 .1 Ưu điểm