các cải tiến động cơ đốt trong

TIỂU LUẬN MÔN HỌC LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tiểu luận 1: (01 học viên / nhóm) Trình bày các cải tiến về công nghệ của động cơ đốt trong hiện nay. Tiểu luận 2: (02 học viên / nhóm) Phân tích đặc điểm của 3 chu trình lý thuyết của động cơ đốt trong: - Chu trình cấp nhiệt đẳng tích. - Chu trình cấp nhiệt đẳng áp. - Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp. Bài tập: (02 học viên / nhóm) Nhóm 1:(Nguyệt – Minh). Chu trình động cơ đốt trong cháy đẳng tích (hình 1), môi chất coi là không khí. Thể tích công tác V h = 0,006 m 3 , nhiệt độ vào t 1 = 20 o C, áp suất vào p 1 =1 bar. Thể tích buồng cháy V t = V 2 = 0,001 m 3 . Áp suất lớn nhất của chu trình p 3 = 25 bar. Xác định: a. Các thông số cơ bản tại các điểm đặc trưng của chu trình. b. Nhiệt cấp và thải của chu trình. c. Công và hiệu suất nhiệt của chu trình. Nhóm 2:(Bích – Minh) Chu trình động cơ đốt trong cháy đẳng áp (hình 2) có p 1 = 1 bar, t 1 = 27 o C, p 4 = 3,5 bar, p 3 = 55 bar. Coi chất môi giới là 1 kg không khí, xác định: a. Các thông số cơ bản tại các điểm đặc trưng của chu trình b. Nhiệt cấp và thải của chu trình c. Công và hiệu suất nhiệt của chu trình. Hình 1 Hình 2 Những cải tiến lịch sử của động cơ đốt trong Công nghệ tối tân tác động sâu đến động cơ, làm tăng công suất, hiệu suất nhưng cũng khiến nó ngày càng phức tạp. Động cơ 4 kỳ thế chỗ 2 kỳ Một trong những bước ngoặt sớm nhất diễn ra vào cuối năm 1800. Chu trình hoạt động diễn ra trong 2 vòng quay trục khuỷu, trải qua 4 giai đoạn: hút, nén, nổ, xả. So với động cơ 2 kỳ, loại 4 kỳ cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu, độ bền, công suất, mô-men và đặc biệt là khí thải. Tuy nhiên nó đắt và phức tạp hơn vì sử dụng van cho cả đường nạp và xả. Nạp cưỡng bức bằng turbin tăng áp Một động cơ cần đủ 3 yếu tố để tạo ra động năng: nhiên liệu, khí và tia lửa. Càng đốt cháy nhiều không khí và nhiên liệu theo tỷ lệ thích hợp thì càng tạo ra nhiều công suất. Nguyên tắc này mở đường cho việc ứng dụng turbin tăng áp cho động cơ. Tubin tăng áp trên xe BMW Serie 7. Về mặt bản chất turbin tăng áp là một máy nén khí, "thổi" khí áp suất cao vào buồng cháy nhờ đó nâng cao tỷ nén. Hệ thống nạp cưỡng bức từng sử dụng trên động cơ máy bay trong thời gian dài trước khi được ứng dụng trên động cơ ôtô vào năm 1960. Chúng giúp động cơ nhỏ tạo ra công suất lớn. Không tăng kích thước động cơ mà vẫn tạo công suất lớn đồng nghĩa với tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên nhược điểm là yêu cầu sử dụng xăng cao cấp, và turbin chỉ phát huy công dụng khi cánh đạt tốc độ cao. Phun xăng điện tử Nhiều thập kỷ trước, người ta sử dụng chế hòa khí để trộn và xé tơi xăng trong không khí. Nhấn ga, chế hòa khí cấp nhiều nhiên liệu và không khí vào buồng đốt hơn. Cuối những năm 1980, chế hòa khí dần được thay bằng hệ thống phun xăng với ưu thế việc hòa trộn nhiên liệu đạt hiệu quả hơn, động cơ dễ khởi động ngay cả trong thời tiết lạnh, phản ứng nhanh với những thay đổi ở chân ga. Tất nhiên cái giá cho cải tiến là sự phức tạp, chi phí cao. Phun xăng trực tiếp Phát kiến này là sự tinh luyện của hệ thống phun xăng điện tử. Xăng được đưa trực tiếp vào buồng đốt để tăng hiệu suất và công suất. Dùng nhôm làm thân động cơ Vài năm trước, ngành ôtô rộ lên xu hướng giảm tiêu thụ nhiên liệu, tăng khả năng vận hành. Một trong những phương án làm nhẹ xe là sử dụng nhôm thay cho thép làm thân động cơ. Tuy nhiên nhôm có nhược điểm là không cứng và kém ổn định so với thép khi ở nhiệt động cao. Đưa trục cam lên đỉnh máy Nhiều thập kỷ trước, hệ thống phân phối khí phổ biến trên động cơ là loại OHV (Overhead Valve), trục cam đặt trong thân máy, điều khiển xu-páp thông qua cần đẩy. Phương án này làm tăng khối lượng và hạn chế tốc độ máy. Đưa trục cam lên đỉnh xi-lanh giúp chúng nhỏ lại, tạo điều kiện cho việc bố trí thêm nhiều xu-páp. Tăng tiết diện lưu thông, tức là khí vào ra nhiều hơn, công suất động cơ tăng. Thực tế, một vài hãng vẫn còn khá mặn mà với kiểu bố trí xu-páp treo (OHV): Chrysler sử dụng nó trong động cơ Hemi V8, General Motors vẫn ứng dụng phương pháp cần đẩy trong một số công nghệ cao trên mẫu V8 mới. Tuy nhiên, DOHC (trục cam kép) và SOHC (trục cam đơn) cho thấy rõ ưu điểm trên động cơ loại nhỏ kể từ năm 1980. Công nghệ van biến thiên Về mặt bản chất, công nghệ này thay đổi thời gian đóng mở xu-páp một linh hoạt theo tốc độ giúp động cơ nạp khí tối ưu từ đóng nâng cao khả năng vận hành đặc biệt khi ở tốc độ thấp. Honda gọi đó là VTEC, Toyota là VVT, còn BMW là Valvetronic. Công nghệ VTEC của Honda. Máy tính "hóa" động cơ Động cơ ngày nay là thiết bị tinh vi đáng kinh ngạc. Nó gồm nhiều phần tử hoạt động và đảm nhiệm các chức năng khác nhau. Đó là lý do vì sao nó cần một chiếc máy tính (ECU) để kiểm soát mọi thứ. ECU đảm bảo cho thời gian đánh lửa, tỷ lệ nhiên liệu - không khí, vòi phun, tốc độ không tải và các hệ thống khác vận hành theo đúng những gì được thiết kế. Nó giám sát mọi thứ diễn ra bên trong động cơ thông qua cảm biến, và thực hiện hàng triệu phép tính trong mỗi giây dù mọi thứ vẫn đang vận hành trơn tru. Một máy tính khác trong xe kiểm soát mọi thứ như: hệ thống điện, túi khí, nhiệt độ carbin, kiểm soát lực kéo, hệ thống chống bó cứng phanh, và hộp số tự động. Ôtô được máy tính hóa kể từ khi hệ thống chẩn đoán On-Board Diagnostic (OBD) tích hợp lần đầu tiên vào nhưng năm 1980. Động cơ Diesel sạch hơn Tai tiếng về độ rung ồn, khói muội và tin cậy của thế hệ máy dầu những năm 70 - 80 thế kỷ trước khiến nó ít được chuộng tại Mỹ, dù luôn tiết kiệm nhiên liệu và có công suất cao hơn so với động cơ xăng cùng cấp. Các mẫu động cơ xăng đời mới sử dụng nhiên liệu nghèo lưu huỳnh nên thải khí sạch hơn. Một số hãng sản xuất máy dầu Volkswagen, Mercedes-Benz, BMW, Volvo có hàng loạt cải tiến: turbin tăng áp, hệ thống phun phức tạp. Động cơ Hybird Giá nhiên liệu tăng, ý thức môi trường nâng cao, tiêu chuẩn khí thải siết chắt tạo nên một bước ngoặt lớn trong ngành là sự ra đời của xe hybrid. Động cơ hybrid xuất hiện cách đây một thập kỷ. Nó là sự kết hợp của động cơ đốt truyền thống và động cơ điện nhằm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Toyota Prius được xem như mẫu hybrid điển hình. Xe trang bị động cơ 4 xi-lanh dung tích 1,8 lít, kết hợp với một động cơ điện cho tổng công suất 134 mã lực. Xe có mức tiêu thụ trên đường hỗn hợp đạt 4,7 lít cho 100 km. Nhược điểm của xe Hybrid là có chi phí ban đầu lớn, điều này gây ra những tranh cãi về lợi ích nó mang lại với những gì khách hàng phải bỏ ra. Những cải tiến quyết định trên động cơ Phun xăng điện tử, phun xăng trực tiếp, trục cam trên đỉnh, hybrid là những cải tiến trên động cơ thay đổi nền công nghiệp ôtô xe máy. 1. Động cơ đốt trong 4 thì Đây là một trong những loại động cơ đốt trong sơ khai đánh dấu điểm phát triển của nền công nghiệp ôtô xe máy. Bởi trước đó, động cơ đốt trong 2 thì đã xuất hiện nhưng không đạt hiệu suất về tiết kiệm nhiên liệu. Ngày nay, động cơ 2 thì chỉ còn tìm thấy trên môtô cỡ nhở hoặc các loại máy công nghiệp, gần như tất cả ôtô đều sử dụng động cơ 4 thì. 2. Hệ thống nạp cưỡng bức Với hệ thống nạp cưỡng bức, người điều khiển chủ động điều chỉnh lượng khí đi vào buồng đốt dưới áp lực cao, tạo sức nén cao hơn và tăng sức mạnh cho mỗi giai đoạn trong 4 kỳ hút, nén, nổ, xả. Hệ thống này được áp dụng trên máy bay một thời gian dài trước khi sử dụng cho xe hơi những năm 1960. 3. Phun xăng điện tử Cuối những năm 1980, chế hòa khí hầu hết được thay thế bởi hệ thống phun xăng điện tử trên ôtô. Hệ thống này sử dụng cảm biến để nhận định, tính toán lượng xăng phun vào buồng đốt thông qua các kim phun sao cho tiết kiệm nhất nhưng vẫn đạt hiệu suất sức mạnh động cơ. So với chế hòa khí, phun xăng điện tử tiết kiệm hơn nhiều. 4. Phun xăng trực tiếp Là một bước tiến của phun xăng điện tử, ở đây nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt thay vì vào đường ống nạp khí. Bộ điều khiển điện tử sẽ tính toán phù hợp nhất, giảm thiểu chất thải. 5. Động cơ bằng nhôm Khối động cơ đúc bằng nhôm giúp xe nhẹ hơn, tăng hiệu quả làm việc của máy cũng như khả năng điều khiển. Tuy nhiên hạn chế là có khả năng bị cong vênh khi ở nhiệt độ cao, vì thế nhiều loại động cơ cỡ lớn như V10, V8 hiện nay vẫn sử dụng loại động cơ bằng thép để đảm bảo chất lượng. 6. Trục cam trên đỉnh xi-lanh Với trục cam ở trên đỉnh xi-lanh (overhead camshafts) mang lại hiệu suất điều chỉnh van hút và xả đóng mở đúng thời điểm hơn, từ đó mang tới khả năng hoạt động nhạy bén, chính xác. Có hai loại là DOHC và SOHC. Trong khi DOHC (Double Overhead Camshafts) mỗi trục điều khiển một loại van hút hoặc xả thì SOHC (Single Overhead Camshaft) chỉ có một trục điều khiển cả hai loại. 7. Van đóng mở biến thiên theo thời gian Hệ thống này có nhiều tên gọi tùy từng hãng, GM là VVT, Honda là VTEC hay Toyota là VVT-i. Công nghệ này tác động vào thời điểm mở, đóng van động cơ thông qua trục cam để tối ưu hóa quá trình cấp liệu ở các tốc độ khác nhau. Một vài hãng dựa vào áp suất dầu động cơ để thay đổi vị trí trục cam theo trục khuỷu, trong khi có hãng lại dùng các con đội. Công nghệ này cho hiệu suất máy cao hơn, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu. 8. Bộ điều khiển điện tử (ECU) Kết nối ECU với máy tính để kiểm tra. Với bộ điều khiển điện tử, các vấn đề của xe được chẩn đoán kịp thời, cũng như ra mệnh lệnh cho hoạt động của động cơ được chính xác. Các quá trình mà ECU can thiệp như thời điểm đánh lửa, tỷ lệ hỗn hợp không khí-nhiên liệu, phun nhiên liệu, tốc độ không tải ECU sử dụng các cảm biến truyền tín hiệu về hệ thống trung tâm để đưa ra các phản ứng kịp thời nhất. 9. Động cơ Diesel sạch Động cơ diesel trước đây dù có khả năng tiết kiệm hơn động cơ xăng nhưng không bán chạy hàng bởi lẽ nhiều người tiêu dùng vẫn cho rằng loại động cơ này ồn ào, tạo muội than, có mùi, không đáng tin cậy trong thời gian khoảng 1970-1980. Nhưng động cơ diesel hiện đại thì ngược lại bởi sự mạnh mẽ, tiết kiệm và sạch. Có được điều này bởi diesel sử dụng loại có hàm lượng lưu huỳnh thấp, bên cạnh đó các hệ thống trong xe loại bỏ các hạt vật chất dẫn tới ô nhiễm. 10. Động cơ Hybrid Đây là bước tiến hiện đại nhất trên con đường đến với thế hệ xe xanh. Động cơ hybrid sử dụng kết hợp động cơ xăng và động cơ điện. Xe có thể chạy mà không cần dùng xăng, tiết kiệm nhiên liệu đồng thời bảo vệ môi trường. Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của Hybrid là giá đắt nên vẫn chưa được sử dụng nhiều. Động cơ đốt trong: Có thể bạn chưa biết (Phần 1) (Cập nhật ngày: 15/05/2013) (thegioioto) Kể từ sau cuộc cách mạng công nghiệp ở Anh với sự ra đời của động cơ hơi nước thì có thể coi động cơ đốt trong là một trong những phát minh lớn nhất của con người. Mặc dù đây là một trong thủ phạm gây ra ô nhiễm môi trường và sự nóng lên của trái đất nhưng không thể phủ nhận được vai trò không thể thiếu được của động cơ đốt trong. Nó xuất hiện trên hầu hết các phương tiện vận tải hàng hóa như máy bay, tàu thủy, ô tô…Cho dù các nhà khoa học đã miệt mài nghiên cứu để đưa ra các giải pháp thay thế cho động cơ đốt trong như động cơ điện, động cơ sử dụng pin nhiên liệu nhằm đối phó với tình trạng cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch và sự nóng lên của trái đất. Tuy nhiên cho đến tận thời điểm này động cơ đốt trong vẫn là không thể thay thế. Thực ra những mô hình động cơ đầu tiên được phác thảo từ những năm 1600, tuy nhiên cho đến những năm đầu của thế kỷ 19 mới được đưa vào nghiên cứu và thử nghiệm một cách nghiêm túc. Mặc dù vậy, phải đến những năm 50 của thế kỷ 19 thì những động cơ đốt trong chạy bằng xăng mới được sản xuất [...]... biến hiện nay và trong tương lai Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tiềm hiểu về động cơ của xe ô tô, trái tim của chiếc xe Động cơ đốt trong Động cơ được sử dụng trong các loại xe ô tô ngày nay đều là động cơ đốt trong, sử dụng nhiên liệu là xăng hoặc dầu diesel Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên cơ chế khi sử dụng một lượng nhỏ nhiên liệu năng lượng cao như xăng (hoặc dầu diesel) trong một không... - Ngoài động cơ xăng còn có thể sử dụng cho động cơ sử dụng nhiên liệu hỗn hợp E85 - tiết kiệm nhiên liệu khoảng 15% so với động cơ xăng thông thường 3 Động cơ xoay Wankel Động cơ được đặt theo tên của người phát minh ra loại động cơ này, ông Felix Wankel Động cơ Wankel không sử dụng các pison dạng hình trụ và chuyển động tịnh tiến mà thay vào đó là một piston dạng hình tam giác và chuyển động tròn... động cơ sẽ sử dụng buji đánh lửa để khởi động động cơ, khi nhiệt độ bên trong xilanh đã được làm ấm lên thì mới vận hành được chế độ HCCI Trong chế độ HCCI hỗn hợp hòa trộn nhiên liệu và không khí rất loãng do đó động cơ làm việc ở chế độ hỗn hợp nhiên liệu nghèo nhờ vậy động cơ có thể đạt được hiệu quả như động cơ Diesel và giảm được hàm lượng CO2 trong khí thải Có lẽ thử thách lớn nhất của động cơ. .. tưởng Trên các động cơ đốt trong truyền thống, mỗi xilanh sẽ thực hiện bốn hành trình nạp, nén, cháy sinh công và xả khí thải trong hai vòng quay trục khủy (đối với động cơ 4 kỳ) hoặc trong 1 vòng quay của trục khủy (động cơ 2 kỳ) Như vậy, mỗi xilanh đều phải thực hiện tất cả các nhiệm vụ trên trong 1 hoặc 2 vòng quay của trục khủy và chỉ có 1 hành trình cháy sinh ra công Trong khi đó, động cơ Split-Cycle... lý động cơ này gần giống với động cơ hai kỳ trước kia, tuy nhiên về tính kinh tế nhiên liệu và thân thiện với môi trường thì động cơ này vượt trội không những so với động cơ 2 kỳ mà ngay cả động cơ 4 kỳ đang sử dụng hiện nay Trong động cơ này ống nối hai xilanh đóng vai trò “chuyển” khí nén từ xilanh nén sang xilanh nổ, trong đó việc điều khiển các vai trò gồm xupap giữ vai trò hết sức quan trọng Trong. .. khép kín nhỏ và đốt cháy, một lượng lớn năng lượng sẽ được sinh ra thông qua sức ép không khí giãn nở Năng lượng này có thể làm một củ khoai tây bay xa 150m Động cơ đốt trong sử dụng nguyên lý đó với một chu trình khép kín với các vụ nổ xảy ra hàng trăm lần mỗi phút bên trong xilanh động cơ Hỗn hợp không khí và nhiên liệu (gọi là hoà khí được đốt trong cylinder của động cơ đốt trong Khi đốt cháy nhiệt... loại động cơ này 2 HCCI: Động cơ xăng không cần Bugi Mặc dù là động cơ xăng nhưng HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) không sử dụng bugi để đánh lửa mà nén hỗn hợp không khí và nhiên liệu đến áp suất cao để tự bốc cháy giống như động cơ Diesel mà không sợ hiện tượng kích nổ Điểm khác biệt của động cơ HCCI so với các động cơ xăng có lẽ là nguyên lý hòa trộn và cháy đồng đều tại mọi điểm bên trong. .. chuyển động từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) - Trong kì thứ hai (nén – hai van đều đóng), piston nén hỗn hợp khí và nhiên liệu trong cylinder khi chuyển động từ ĐCD lên ĐCT Ở cuối kì thứ hai (piston ở tại ĐCT), hỗn hợp khí và nhiên liệu được đốt trong động cơ xăng bằng bộ phận đánh lửa gọi là bougie (bu-gi), trong động cơ diesel bằng cách tự bốc cháy - Trong kì thứ ba (sinh công – các. .. trang bị phổ biến trên các phương tiện vào những năm cuối của thế kỷ 19 Với một bề dày lịch sử phát triển cho đến ngày nay, động cơ đốt trong đã có rất nhiều những thay đổi, cải tiến để ngày càng trở nên hoàn thiện hơn Tuy nhiên có những động cơ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng vẫn không thể phát triển do nhiều nguyên nhân khác nhau trong khi đó, có những động cơ mới chỉ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm... thí nghiệm Autonet xin giới thiệu những mẫu động cơ độc đáo mà có thể bạ chưa biết: 1 Split-Cycle: Động cơ phân chia chu trình Trên động cơ đốt trong đang sử dụng hiện nay, bốn hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công Scuderi Group đã đưa ra một loại động cơ mới với tên gọi Split-cycle (phân chia chu trình), hoạt động gần giống như trên động cơ hai kỳ trước kia nhưng lại cho lượng khí . Trong đó van một chiều để ngăn không cho hỗn hợp khí nén quay trở lại xilanh nén và một van đảo chiều sẽ ngăn không cho hỗn hợp khí từ xilanh sinh công dội ngược vào trong ống dẫn. Cả hai van này. nhật ngày: 15/05/ 2013 ) (thegioioto) Kể từ sau cuộc cách mạng công nghiệp ở Anh với sự ra đời của động cơ hơi nước thì có thể coi động cơ đốt trong là một trong những phát minh lớn nhất của. Overhead Camshafts) mỗi trục điều khiển một loại van hút hoặc xả thì SOHC (Single Overhead Camshaft) chỉ có một trục điều khiển cả hai loại. 7. Van đóng mở biến thiên theo thời gian Hệ thống này