Bài luận Động cơ Đốt trong chuyên Đề Động cơ Đốt trong 4 kì

- Cơ sở tính toán Trong quá trình biên soạn tài liệu sẽ không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong có được sự góp ý và bổ sung của thầy để tài liệu được hoàn thiện hơn.. KHÁI NIỆM Động cơ đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

BÀI LUẬN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

GIẢNG VIÊN: TRẦN ĐỨC HIẾU

HỌC VIÊN: NGÔ TRỌNG VINH

LỚP: 67KOC1

MSSV: 0320367

Hà Nội, 18/09/2024

CHUYÊN ĐỀ: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4 KÌ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU………

I KHÁI NIỆM……….

II LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN………

III CẤU TẠO………

IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG………

V PHÂN LOẠI……….

VI CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN………

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

LỜI NÓI ĐẦU

Trong bối cảnh của đất nước ta hiện nay đã và đang phát triển một cách nhanh chóng và đang trên đà phát triển thành một nước công nghiệp ở thời gian sắp tới và quan trọng trong đó là công nghiệp oto, thì vai trò của ngành động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải đường sắt, đường bộ, đường thủy và cho các máy công nghiệp… Môn học “Động cơ đốt trong” trang bị những kiến thức lý thuyết cơ bản về động cơ đốt trong và đặc biệt là động cơ đốt trong 4 kì

Bộ môn “Động cơ đốt trong” là một môn học thú vị và vô cùng bổ ích Là một trong những môn học đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập cơ sở khoa học để thiêt

kế, tính toán và kiểm nghiệm các chi tiết trong động cơ mà vẫn có thể bảo vệ môi trường, phù hợp với nhu cầu con người Đồng thời thể hiện độ mạnh mẽ và bền bỉ trong từng chi tiết động cơ

Bài biên soạn giúp nhằm tóm tắt giới thiệu về các lý thuyết cơ bản của động cơ đốt trong 4 kì như:

- Khái niệm

- Lịch sử phát triển

- Nguyên lý hoạt động

- Cơ sở tính toán

Trong quá trình biên soạn tài liệu sẽ không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong có được sự góp ý và bổ sung của thầy để tài liệu được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

I KHÁI NIỆM

Động cơ đốt trong 4 kỳ là một loại động cơ sử dụng chu trình 4 kỳ để chuyển đổi

năng lượng từ nhiên liệu thành cơ năng Đây là loại động cơ phổ biến trong các phương tiện giao thông như ô tô, máy bay, và nhiều thiết bị khác Chu trình 4 kỳ của động cơ đốt trong bao gồm các giai đoạn sau:

- Kỳ Hút (Intake Stroke): Đưa hỗn hợp không khí-nhiên liệu vào trong buồng đốt

- Kỳ Nén (Compression Stroke): Nén hỗn hợp nhiên liệu và không khí để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đốt cháy hiệu quả

- Kỳ Nổ (Power Stroke): Tạo ra lực đẩy pittong, chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu thành cơ năng

- Kỳ Xả (Exhaust Stroke): Loại bỏ khí thải còn lại sau khi quá trình đốt cháy kết thúc

II LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Lịch sử phát triển của động cơ đốt trong 4 kỳ phản ánh sự tiến hóa đáng kể trong công nghệ động cơ, từ những ngày đầu thử nghiệm đến những cải tiến hiện đại ngày nay Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về các mốc chính trong lịch sử phát triển của động cơ

4 kỳ:

- 1860: Étienne Lenoir phát minh động cơ đốt trong đầu tiên (chu trình 2 kỳ)

- 1876: Nikolaus Otto phát triển động cơ 4 kỳ, gọi là chu trình Otto

- 1885: Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach chế tạo động cơ xăng 4 kỳ và xe máy đầu tiên

- 1886: Karl Benz sản xuất chiếc ô tô đầu tiên với động cơ đốt trong 4 kỳ, chiếc Benz Patent-Motorwagen

- 1950s: Công nghệ động cơ 4 kỳ cải tiến với hệ thống phun xăng điện tử và kiểm soát khí thải

- 1990s: Phát triển công nghệ tăng áp (turbocharged) và các hệ thống tiết kiệm nhiên liệu

- 2000s - 2010s: Công nghệ hybrid và hệ thống Start-Stop (tự động tắt máy khi dừng) được áp dụng

- 2020s: Động cơ 4 kỳ tiếp tục phát triển với cải tiến hiệu suất và giảm khí thải, đồng thời các công nghệ động cơ điện và hybrid ngày càng phổ biến

III CẤU TẠO

Cấu tạo của động cơ 4 kỳ gồm các bộ phận chính như sau:

- Piston: Bộ phận này được đặt bên trong của động cơ với vai trò giúp chuyển đổi năng lượng khi nhiên liệu được đốt cháy và giãn nở trong buồng đốt Sau đó được đưa tới trục khuỷu thông qua thanh truyền Piston chuyển động tịnh tiến xung quanh xi-lanh Ở giữa piston và xylanh có bố trí các vòng séc măng

- Trục khuỷu: Bộ phận này giúp Piston chuyển sang chuyển động tròn thay vì chuyển động tịnh tiến

- Thanh truyền: Bộ phận này giúp chuyển dao động đến trục khuỷu từ Piston

- Đối trọng: Được đặt trên trục khuỷu với mục đích làm giảm sự rung động được sinh ra Nguyên nhân là bởi trong quá trình lắp ráp các bộ phận lại với nhau khó có được sự cân bằng một cách chính xác

- Xupap nạp và xupap xả: Bộ phận này được ví như những cái van Nó sẽ tự động mở ra cho hòa khí đi vào cũng như mở cho khí thải đi ra

- Bugi: Bộ phận này giúp đánh lửa đốt cháy hòa khí trong động cơ

Các bộ phận của động cơ đốt trong

IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ trong một chu kỳ

- Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ được chia thành kỳ 1, kỳ 2, kỳ 3, kỳ 4 hoặc kỳ

nén, kỳ nạp, kỳ nổ, kỳ xả

- Kỳ nạp: Trước tiên, piston sẽ di chuyển từ điểm chết trên xuống tới điểm chết dưới Lúc này xupap nạp sẽ được mở ra để dẫn hòa khí đi vào buồng đốt Xupap xả sẽ đóng lại Piston chuyển động xuống dưới cylinder (xi-lanh) tạo ra một khoảng không trong xi-lanh để chứa nhiên liệu phun sương từ bộ chế hoà khí

- Kỳ nén: Xupap nạp và xupap xả lúc này đều được đóng lại Piston chuyển động lên trên xi-lanh, nén hỗn hợp khí và xăng

- Kỳ nổ: Bugi lúc này sẽ là nhiệm vụ đánh lửa để đốt cháy hòa khí, cung cấp năng lượng cho piston Khi có năng lượng, Piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới Cả Xupap nạp và xả đều đóng Trục khuỷu vẫn quay 180 độ

-

- Kỳ xả: Lúc này Piston sẽ di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên Xupap nạp sẽ mở ra để lượng khí thải được thoát

ra ngoài Xupap nạp vẫn đóng Thanh truyền sẽ quay góc 180 độ

Sơ đồ Hoạt Động

Một chu trình 4 kỳ của động cơ đốt trong có thể được mô tả bằng sơ đồ sau:

- Kỳ Nạp: Van nạp mở → Piston di chuyển xuống → Hỗn hợp nhiên liệu và không khí vào buồng đốt

- Kỳ Nén: Van nạp đóng → Piston di chuyển lên → Hỗn hợp bị nén

- Kỳ Nổ: Piston đạt điểm chết trên → Bugi phát tia lửa → Hỗn hợp nổ → Piston bị đẩy xuống

- Kỳ Xả: Van xả mở → Piston di chuyển lên → Khí thải bị đẩy ra ngoài

V PHÂN LOẠI

Hiện nay, động cơ 4 kỳ có 2 loại là động cơ 4 kỳ về diesel và động cơ 4 kỳ động cơ xăng.

Động cơ xăng Động cơ diesel

Kỳ nạp Nạp hỗn hợp không khí và nhiênliệu Chỉ nạp không khí

Kỳ nén Piston nén hỗ hợp không khí nhiênliệu Piston nén không khí đạt đượcnhiệt độ và áp suất cao

Kỳ nổ Bugi đốt cháy hỗ hợp nén Nhiên liệu phun với áp suất cao vàbị đốt cháy bởi nhiệt độ của không

khí

Kỳ thải Lực Piston đẩy khí ra khỏi xy-lanh Lực Piston đẩy khí ra khỏi xy-lanh

Điều tiết

công suất

Điều khiển lượng hỗn hợp không khí, nhiên liệu cung cấp Điều khiển lượng nhiên liệu phun

Ưu, nhược điểm của động cơ 4 kỳ Diesel so với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng

* Ưu điểm của động cơ 4 kỳ Diesel

- Giá thành rẻ hơn

- Chịu tải tốt hơn

- Mức tiêu hao nhiên liệu ít hơn động cơ xăng

- Ít gây nguy hiểm hơn do không bốc cháy ở nhiệt độ thường

- Hiệu suất của động cơ sử dụng nhiên liệu diesel cao hơn nhiên liệu xăng

- Động cơ diesel ít hư hỏng vặt do không có bộ chế hòa khí và bộ phận đánh lửa

* Nhược điểm của động cơ 4 kỳ Diesel

- Tốc độ chậm hơn động cơ xăng

- Khối lượng nặng hơn động cơ xăng

- Giá thành cao hơn do yêu cầu thiết bị tốt

- Nếu hỏng hóc thì sửa chữa sẽ khó khăn và tốn kém hơn

- Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng

VI CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN

1 Thể tích xi lanh: dung tích xi lanh là tổng thể tích của lượng xăng hoặc dầu mà một hoặc nhiều xi lanh (với động cơ nhiều xi lanh) có thể chứa

𝑉= 𝜋.൬ 𝐷 2൬2.𝐿

Trong đó:

D-là đường kính xilanh

L-là hành trình của piston

2 Tỉ số nén: Tỷ số nén là tỷ lệ tổng thể tích xi lanh buồng đốt giữa 2 thời điểm Đó là thời điểm khi piston đi xuống điểm dưới cực đại (điểm chết dưới) và đi lên trên điểm cực đại (điểm chết trên)

𝑡ỉ 𝑠ố 𝑛é𝑛 = 𝑣1𝑣+ 𝑣2

1

Trong đó:

V1-Thể tích buồng đốt tại DCT (điểm chết trên)

V2-Tổng thể tích từ DCT-DCD (thể tích của xilanh)

3 Công suất động cơ:

Công suất của động cơ được tính dựa trên các thông số chính như áp suất trung bình hiệu dụng, thể tích làm việc và tốc độ quay của động cơ

Công suất lý thuyết:

𝑃= 𝑝𝑚⋅ 𝑣 2𝑑⋅ 𝑁

Trong đó:

-P là công suất (W),

-pm là áp suất trung bình hiệu dụng (Pa),

-vd là thể tích làm việc của động cơ (m³),

-N là số chu kỳ quay của động cơ (số vòng quay mỗi phút, RPM)

4 Mô men xoắn:

Mô men xoắn T được tính dựa trên công suất P và tốc độ quay ω (rad/s):

𝑇=𝜔𝑃

Trong đó:

-T là mô men xoắn (Nm),

- P là công suất (W),

- ω là tốc độ quay của trục khuỷu (rad/s)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 PGS TS Phạm Minh Tuấn, Động cơ đốt trong

NXB Khoa học và Kỹ thuật, năm 2005.

2 PGS TS Đỗ Văn Dũng, Điện động cơ và điều khiển động cơ

NXB Đại học Quốc gia TP HCM, năm 2013.

3 TS Định Ngọc Ân, Trang bị điện ôtô máy kéo.

NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, năm 1980, tái bản năm 1993 (NXB Giáo dục).

4 TS Định Ngọc Ân, Khai thác kỹ thuật các kết cấu mới của ô tô Nhật Bản

NXB Khoa học và Kỹ thuật, năm 1994.

5 TS Trần Thanh Thường Tương thích hóa một xố loại cảm biến khí nạp

trong hệ thống phun xăng điện tử.

Luận án tiến sỹ, năm 2009.

6 Trần Thanh Thưởng Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống điều khiển phun xăng và đề xuất các giải pháp hiệu chỉnh tỷ lệ hòa khí.

Tạp chí Giao thông vận tải 9 – 2006, Hà Nội.

7 Trấn Thanh Thường, Tỉnh toán thời gian mở kim phun trong D-Jetronic phương pháp tốc độ tỷ trọng.

Tạp chí Giao thông vận tải 4 – 2004, Hà Nội.