Bài giảng Slide nguyên lý động cơ Đại học Chương I. Khái quát về ĐCĐT

Bài giảng Slide, nguyên lý động cơ Đại học , Khái quát về ĐCĐT

Trang 1

Giáo viên hướng dẫn: T.S Đinh Ngọc Ân Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Hoàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ

“ LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ Ô TÔ”

Trang 2

LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ Ô TÔ

Trang 3

Chương I Khái quát về ĐCĐT

 1.1 Động cơ đốt trong

 1.2 So sánh động cơ đốt trong với các động cơ nhiệt khác

 1.3 Phân loại động cơ đốt trong

 1.4 Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong loại trục khuỷu-thanh truyền

 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý và cấu trúc cơ bản

 1.4.2 Các khái niệm và thông số cơ bản của động cơ đốt trong

 1.4.3 Nguyên lí làm việc của độn cơ 4 kì không tăng áp

 1.4.3 1Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 1 xilanh

 1.4.3.2 Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 1 xi lanh

 1.4.4 Nguyên lí làm việc của động cơ 2 kì

 1.4.5 Nguyên lý làm việc của động cơ nhiều xi lanh

 1.4.6 Nguyên lý động cơ có tăng áp

Trang 4

1.1 Động cơ đốt trong là một loại đông cơ nhiêt

 Động cơ đốt trong là một trong các loại động cơ nhiệt, biến đổi nhiệt năng của nhiên liệu thành cơ năng Động cơ nhiệt hoạt động với hai quá trình cơ bản như sau:

 Đốt cháy nhiên liệu, giải phóng hoá năng thành nhiệt năng và gia nhiệt cho môi chất công tác Trong giai đoạn này xảy ra các hiện tượng lý hoá rất phức tạp.

 Biến đổi trạng thái của môi chất công tác, hay nói cách khác, môi chất công tác thực hiện chu trình nhiệt động để biến đổi một phần nhiệt năng thành cơ năng.

 Trên cơ sở đó có thể phân loại động cơ nhiệt thành hai loại chính là động cơ đốt ngoài

và động cơ đốt trong.

 Ở động cơ đốt ngoài, ví dụ máy hơi nước cổ điển trên tàu hoả, hai giai đoạn trên xảy ra

ở hai nơi khác nhau Giai đoạn thứ nhất xảy ra tại buồng đốt và nồi xúp-de, kết quả được hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao Còn giai đoạn thứ hai là quá trình giãn nở của hơi nước trong buồng công tác và sinh công làm quay bánh xe.

 Ở động cơ đốt trong, hai giai đoạn trên diễn ra tại cùng một vị trí, đó là bên trong buồng

công tác của động cơ.

Trang 5

 1.1 Động cơ đốt trong là một loại đông cơ nhiêt

 Hai loại động cơ nói trên đều có hai kiểu kết cấu, đó là động cơ kiểu piston

và kiểu tuốc-bin theo sơ đồ dưới đây, hình 1-1

Trang 6

1.2 So sánh động cơ đốt trong với các động cơ nhiệt khác

1.2.1 Ưu điểm

 Hiệu suất có ích e lớn nhất, có thể đạt tới 50% hoặc hơn nữa Trong khi

đó, máy hơi nước cổ điển kiểu piston chỉ đạt khoảng 16%, tuốc bin hơi nước

từ 22 đến 28%, còn tuốc bin khí cũng chỉ tới 30%

 Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn Do đó, động cơ đốt trong rất thích hợp cho các phương tiện vận tải với bán kính hoạt động rộng

 Khởi động, vận hành và chăm sóc động cơ thuận tiện, dễ dàng

 1.2.2 Nhược điểm

 Khả năng quá tải kém, cụ thể không quá 10% trong 1 giờ

Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mô men sinh ra không lớn Do đó, động cơ không thể khởi động được khi có tải và phải có hệ thống khởi động riêng

Trang 7

1.2 So sánh động cơ đốt trong với các động cơ nhiệt khác

 Công suất cực đại không lớn

 Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao

 Nhiên liệu cần có những yêu cầu khắt khe

 Ô nhiễm môi trường do khí thải và ồn

 Tuy còn nhiều nhược điểm nhưng với những ưu điểm nổi bật, động cơ đốt trong hiện nay vẫn là máy động lực chủ yếu, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực của đời sống con người như giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ngư nghiệp Theo các nhà khoa học, trong vòng nửa thế kỷ tới vẫn chưa có động cơ nào có thể thay thế

Trang 8

1.3 Phân loại động cơ đốt trong

 Theo cách thực hiện chu trình: Động cơ 4 kì, động cơ 2 kì.

 Theo nhiên liệu : Động cơ nhiên liệu khí, động cơ nhiên liệu lỏng, động cơ đa nhiên

liệu.

 Theo phương pháp hình thành khí hỗn hợp: Động cơ hình thành hòa khí bên trong, động cơ hình thành hòa khí bên ngoài.

 Theo phương pháp đốt cháy hỗn hợp: Động cơ cháy cưỡng bức, động cơ tự cháy.

 Theo chu trình nhiệt động: Chu trình đẳng tích, chu trình hỗn hợp.

 Theo tốc độ trung bình của piston :Gọi tốc độ trung bình của piston là

 S: hành trình piston n: tốc độ vòng quay trục khuỷu

 3,5 m/s  c m  6,5 m/s: động cơ tốc độ thấp

 6,5 m/s  c m  9 m/s: động cơ tốc độ trung bình

 c m  9 m/s: động cơ tốc độ cao hay còn gọi là động cơ cao tốc

30

.n

S

c m 

Trang 9

1.3 Phân loại động cơ đốt trong

 Theo dạng chuyển động của piston

 Động cơ piston tịnh tiến thường gọi ngắn gọn là động cơ piston Đa số động

cơ đốt trong là động cơ piston

 Động cơ piston quay hay động cơ rô-to do Wankel phát minh năm 1954 nên còn gọi là động cơ Wankel

Trang 10

Trang 11

Trang 12

Trang 13

1.4 Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong loại TK-TT

1.4.1 Sơ đồ nguyên lý và cấu trúc cơ bản

Cấu tạo của động cơ đốt trong bao gồm:

a Cơ cấu sinh lực gồm:

 1 Bộ hơi: Xi lanh, cụm piston, nắp máy…

 2.Bộ phận chuyển động và dự trữ năng lượng: Trục khuỷu, thanh truyền, bánh đà

b Các hệ thống và cơ cấu trong động cơ:

 1 Cơ cấu phối khí

Trang 14

4 kì

Trang 15

Hình 1-7 Lược đồ động cơ

bốn kỳ 1.Trục khuỷu 2.Thanh truyền,

Trang 16

1.4.2 Các khái niệm và thông số cơ bản

 Quá trình công tác là tổng hợp tất cả biến đổi của môi chất công tác xảy ra

trong xy lanh của động cơ và trong các hệ thống gắn liền với xy lanh như

Có 2 điểm chết là điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD)

Trang 17

Điểm chết trên (ĐCT) của piston là điểm mà piston cách xa đường tâm trục khuỷu nhất

Điểm chết dưới (ĐCD) của piston là điểm mà piston cách tâm trục khuỷu một khoảng ngắn nhất

Hành trình piston (S): Là khoảng cách giữa hai điểm chết (m)

Thể tích tại một vị trí của piston: Là không gian giới hạn bởi nắp máy, vách xilanh và đỉnh piston.

Trang 18

 Thể tích tại một vị trí của piston: Là không gian giới hạn bởi nắp máy, vách xilanh và đỉnh piston

 Thể tích công tác Vh là khoảng không gian trong lòng xilanh được tính từ vị trí piston ở ĐCT tới vị trí piston ở ĐCD

 Thể tích buồng cháy Vc là thể tích xilanh khi piston ở ĐCT

 Thể tích toàn phần Va là thể tích trong lòng xilanh khi piston ở ĐCD

c

h

V

V V

V

V V



Trang 19

 Động cơ bốn kỳ có chu trình

công tác được thực hiện sau

bốn hành trình của piston hay

hai vòng quay của trục khuỷu



Trang 20

1.4.3.1 Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 1 xylanh

 Hành trình nạp:

Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD tạo nên độ chân không trong xy lanh hỗn hợp từ

đường nạp gọi là khí nạp mới được hút vào xylanh qua xu páp nạp đang mở và hoà trộn với khí sót của chu trình trước tạo thành hỗn hợp công tác Để tiết diện lưu

thông của xu páp khá lớn khi khí nạp mới thực sự đi vào xy lanh do đó nạp đầy hơn,

xu páp nạp mở sớm một góc là 1.

Trang 21

và nhiệt độ trong xy lanh tăng lên rất nhanh.

Trang 22

 Hành trình cháy- giãn nở:

Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD Sau ĐCT, quá trình cháy tiếp tục diễn ra nên áp suất và nhiệt độ tiếp tục tăng, sau đó giảm do thể tích xylanh tăng nhanh

Khí cháy giãn nở sinh công Gần cuối hành trình, xu páp thải mở sớm một

góc 3 tại điểm b’ để thải tự do một lượng đáng kể sản vật cháy ra khỏi xy

lanh vào đường thải

Trang 23

 Hành trình thứ tư: hành trình thải

 Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, sản vật cháy bị thải cưỡng bức do piston đẩy ra

khỏi xy lanh Để tận dụng quán tính của dòng khí nhằm thải sạch thêm,

xupáp thải đóng muộn sau ĐCT một góc 4 ở hành trình nạp của chu trình

tiếp theo

Trang 24

1.4.3.2 Nguyên lí làm việc động cơ diesel 4 kì 1 xylanh

 Nguyên lý làm việc của động cơ diesel cũng giống như động cơ xăng nhưng có một số nét khác biệt: Động cơ diesel không có hệ thống đánh lửa, nhiên liệu được nén tới áp suất cao và phun vào không khí có áp suất và nhiệt độ cao trong buồng cháy để cho nhiên liệu tự bốc cháy

 Hành trình nạp: Chỉ khác động cơ xăng ở chỗ nạp không khí vào xylanh

Trang 25

 Hành trình nén: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các xupap đóng kín, không khí trong xylanh bị nén lại tới nhiệt độ và áp suất cao, nhiệt độ buồng cháy động cơ diesel lúc này khoảng 500- 8000C Cuối hành trình nén, vòi phun phun nhiên liệu vào trong buồng cháy của động cơ

Trang 26

 Hành trình cháy- giãn nở

 Nhiên liệu được phun vào trong buồng cháy kết hợp với không khí được nén ở nhiệt độ và áp suất cao nên tự bốc cháy Quá trình cháy sinh công đẩy piston đi xuống ĐCD Cuối hành trình cháy, xupap thải mở sớm 1 góc

2 trước ĐCT nhằm tận dụng quán tính của dòng khí để thải 1 phần khí cháy

Trang 27

 Hành trình thải

 Piston đi từ ĐCD đến ĐCT, xupap thải mở, khí cháy được đẩy ra ngoài qua xupap thải Xupap thải đóng sau ĐCT 1 góc 3 nhằm mục đích thải hết sản vật cháy ra ngoài

Trang 28

1.4.4 Nguyên lí làm việc của động cơ 2 kì

 Động cơ hai kỳ, như đã nêu trong phần phân loại, có chu trình công tác thực hiện sau hai hành trình của piston hay một vòng quay của trục khuỷu

Hành trình thứ nhất:

 Piston đi chuyển từ ĐCT đến ĐCD, khí đã cháy và đang cháy trong xylanh giãn nở sinh công Khi piston mở cửa thải A, khí cháy có áp suất cao được thải tự do ra đường thải Từ khi piston mở cửa quét B cho đến khi đến điểm chết dưới, khí nạp mới có áp suất cao nạp vào xylanh đồng thời quét khí đã cháy ra cửa A

 Như vậy trong hành trình thứ nhất gồm các quá trình: cháy giãn nở, thải tự

do, quét khí và nạp khí mới

Trang 29

Hành trình thứ hai:

 Piston di chuyển từ ĐCD đến ĐCT, quá trình quét nạp vẫn tiếp tục cho đến khi piston đóng cửa quét B Từ đó cho đến khi piston đóng của thải A, môi chất trong xylanh bị đẩy qua cửa thải ra ngoài, vì vậy giai đoạn này gọi là giai đoạn lọt khí

 Tiếp theo là quá trình nén bắt đầu từ khi piston đóng cửa thải A cho tới khi nhiên liệu phun vào xylanh (động cơ diesel) hoặc bugi (động cơ xăng) bật tia lửa điện Sau một thời gian cháy trễ rất ngắn quá trình cháy sẽ xảy ra

 Như vậy trong hành trình thứ hai gồm có các quá trình: quét và nạp khí, lọt

khí, nén và cháy

Trang 30

Trang 31

1.4.5 Nguyên lí làm việc của động cơ nhiều xylanh

 Trong thực tế, nhằm mục đích nâng cao công suất động cơ người ta ghép các động cơ lại với nhau tạo thành động cơ nhiều xylanh Thực tế, động cơ thường có từ 3 xylanh trở lên Các xylanh được bố trí theo nhiều cách khác nhau ( đã giới thiệu trong phần phân loại động cơ)

 Việc bố trí này tuân theo các quy tắc sau:

 Trong động cơ nhiều xylanh, kích thước các chi tiết của các xylanh như nhau nên quá trình làm việc của các xylanh cũng giống nhau, chỉ khác nhau về pha

 Điều này phụ thuộc vào việc bố trí vị trí tương quan giữa các xylanh:

 Việc bố trí này tuân theo những quy tắc sau:

 Đảm bảo mômen của động cơ trong một chu trình là đồng đều nhất Theo nguyên tắc này, ở động cơ đốt trong một hàng xylanh, người ta bố trí sao cho góc công tác giữa 2 xylanh làm việc liên tiếp là như nhau.

 Không để tải trọng tập trung quá nhiều vào một hoặc một số cổ trục khuỷu

Trang 32

 1 Động cơ 4 xi lanh thẳng hàng

 2 Động cơ 6 xi lanh thẳng hàng

Trang 33

1.4.5.1 Nguyên lí làm việc

1.4.5.1 Nguyên lí làm việc của động cơ 4 kì 4 xi lanh thằng hàng

Trang 34

 Ta có bảng thứ tự nổ của động cơ như sau:

Trang 35

Động cơ có thứ tự nổ 1-3-4-2

Trang 36

Bảng thứ tự nổ 1-2-4-3

Trang 37

1.4.6 Nguyên lí làm việc của động cơ tăng áp

 Một phương pháp rất hiệu quả để tăng công suất động cơ là tăng lượng môi chất nạp bằng cách nén môi chất trước khi nạp vào xi lanh Phương pháp này gọi là tăng áp cho động cơ Khi nén, áp suất, nhiệt độ của môi chất tăng Một số động cơ được trang bị bộ phận làm mát khí nén trước khi nạp vào động cơ để nạp được nhiều hơn Sau đây chúng ta tìm hiểu một số phương pháp tăng áp chủ yếu

 Tăng áp cơ khí

Trang 38

6 Môi chất trước máy nén

 Máy nén 3 được truyền động từ trục khuỷu của động cơ Phương pháp này

có ưu điểm là khi số vòng quay của động cơ thay đổi đột ngột, máy nén vẫn cung cấp cho động cơ lượng môi chất cần thiết Tuy nhiên, chính vì được dẫn động từ động cơ nên lượng khí nén phụ thuộc vào tốc độ động cơ nên có nhược điểm là máy nén không cung cấp đủ lượng khí nén phù hợp cho động cơ khi tải trọng thay đổi.

Tăng áp cơ khí

Trang 39

Tăng áp hỗn hợp

 Với kiểu tăng áp này, máy nén được dẫn động từ động cơ và tuabin Phương pháp này khắc phục nhược điểm của hai phương pháp trên Động

cơ được cung cấp khí nén phù hợp hơn tại các chế độ tải trọng và tốc độ quay khác nhau, kể cả khi thay đổi tốc độ đột ngột Mặt khác, công suất

dư của tuabin được sử dụng như là

Trang 40

Tăng áp kiểu tua bin- máy nén

 Khí thải của động cơ dẫn vào tua bin

7, sinh công làm quay máy nén 3 Phương pháp này tận dụng được năng lượng của khí thải Nhưng khi tốc độ vòng quay của động cơ thay đổi đột ngột, do quán tính của tua bin máy nén nên máy nén không cung cấp được lượng không khí cần thiết Mặt khác, ở chế độ tốc độ vòng quay nhỏ và tải nhỏ, công của tua bin không đủ cho máy nén làm việc bình thường.

Trang 41

Nguyên lí tăng áp:

Trang 42

1.5 Nguyên lý làm việc của động cơ piston quay

Trục cơ quay theo chiều kim đồng hồ làm bánh răng quay, bánh răng quay dẫn động piston (rôto) quay làm thay đổi thể tích các khoang AC, BC, AB

.piston quay theo chiều kim đồng hồ, không gian AC có thể tích tăng dần

và thông với cửa nạp nên tại đây quá trình nạp diễn ra Khí nạp được hút vào xylanh qua cửa nạp 7

Khi điểm A đi qua cửa nạp thì quá trình nạp kết thúc Piston tiếp tục quay, không gian AC giảm thể tích và thực hiện quá trình nén

Khi môi chất bị nén tới áp suất cao (khoang BC) bugi bật tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu (động cơ xăng) hoặc vòi phun phun nhiên liệu (động cơ diesel)

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	3,94 MB

Bài giảng Slide nguyên lý động cơ Đại học Chương I. Khái quát về ĐCĐT

Hành trình thải Hành trình thả

Nguyên lí tăng áp:Nguyên lí tăng áp: