đề cương động cơ đốt trong

➢ Công suất riêng lớn ➢ Thích hợp cho các phương tiện vận tải với điều kiện làm di động ➢ Khởi động, vận hành và chăm sóc dễ dàng ❖ Nhược điểm ➢ Khó khởi động khi có tải ➢ Khả năng quá

➢ Công suất riêng lớn

➢ Thích hợp cho các phương tiện vận tải với điều kiện làm di động

➢ Khởi động, vận hành và chăm sóc dễ dàng

❖ Nhược điểm

➢ Khó khởi động khi có tải

➢ Khả năng quá tải kém

➢ Công suất cực đại không cao

➢ Nhiên liệu đắt và cạn dần trong thiên nhiên

➢ Ô nhiễm môi trường vì khí xả và ôn Câu 2: trình bày khái niệm động cơ đốt trong Phân loại động cơ đốt trong

2) Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ:

a) Động cơ dùng nhiên liệu lỏng, nhẹ (xăng, benzen, dầu hỏa, cồn, )

b) Động cơ dùng nhiên liệu lỏng, nặng (nhiên liệu ddieezen, dầu mazut, gazolin, ) c) Động cơ dùng nhiên liệu khí (khí lò ga, khí thiên nhiên, khí hóa lỏng, nhiên liệu khí nén)

d) Động cơ dùng nhiên liệu khí cộng với nhiên liệu lỏng (phần chính là nhiên liệu khí, phần mồi là nhiên liệu lỏng)

e) Động cơ đa nhiên liệu (dùng các nhiên liệu lỏng từ nhẹ đến nặng)

3) Theo điều kiện nạp:

a) Động cơ không tăng áp

b) Động cơ tăng áp

4) Theo phương pháp hình thành hòa khí (hỗn hợp không khí và nhiên liệu):

a) Động cơ hình thành hòa khí bên ngoài: hơi nhiên liệu lỏng nhẹ (nhiên liệu thể khí) và không khí được hòa trộn trước bên ngoài xilanh động cơ và được đốt cháy bằng tia lửa điện

b) Động cơ hình thành hòa khí bên trong: hòa khí được hình thành bên trong xilanh

là nhờ bơm cao áp cấp nhiên liệu cao áp để phun tơi vào khối không khí nóng

trong xilanh động cơ (động cơ diezen) hoặc nhờ phun nhiên liệu nhẹ trực tiếp vào xilanh động cơ (động cơ phun xăng trực tiếp vào xilanh)

Hòa khí của động cơ ddieezen phụ thuộc vào loại buồng cháy:

- Động cơ diezen buồng cháy thống nhất

- Động cơ diezen dùng buồng cháy dự bị

- Động cơ diezen dùng buồng cháy xoáy lốc

5) Theo phương pháp đốt cháy hòa khí:

a) Động cơ nhiên liệu tự cháy (diezen)

b) Động cơ đốt cháy cưỡng bức : dùng bugi (tia lửa điện)

c) Động cơ cháy tổ hợp (động cơ ga- diezen)

d) Động cơ cháy hỗn hợp

6) Theo loại chu trình công tác:

a) Động cơ cấp nhiệt đẳng tích (V=const):gồm tất cả các động cơ có 𝜀 ≈ 5 ÷ 11 và đốt nhiên liệu cưỡng bức

b) Động cơ cấp nhiệt đẳng áp: (P=const) :gồm tất cả các động cơ có 𝜀 ≈ 11 ÷ 14, phun tơi nhiên liệu nhờ không khí nén và nhiên liệu tự bốc cháy

c) Động cơ cấp nhiệt hỗn hợp: gồm tất cả các động cơ diezen hiện đại với 𝜀 ≈ 12 ÷

16, phun nhiên liệu trược tiếp và nhiên liệu tự bốc cháy

7) Theo đặc điểm cấu tạo của động cơ

a) Theo đặc điểm cơ cấu trục khuỷu thanh truyền:

8) Theo khả năng đổi chiều quay của trục khuỷu:

a) Động cơ chỉ quay phải

b) Động cơ chỉ quay trái

c) Động cơ quay được cả hai chiều

9) Theo chiều lực khí thể tác dụng trên pittông:

a) Động cơ tác dụng đơn: chỉ có 1 phía của pittông có chu trình công tác

b) Động cơ tác dụng kép: cả 2 phía của pittông có chu trình công tác

10) Theo tốc độ trung bình của pittông (∁𝑚= 𝑆 𝑛

30 ; m/s):

a) Động cơ tốc độ thấp (∁𝑚≤ 6,5 m/s)

b) Động cơ cao tốc (∁𝑚> 6,5 m/s)

11) Theo công dụng của động cơ: động cơ hoạt động 1 chỗ, động cơ tàu thủy, động cơ xe lửa, động cơ oto, động cơ máy bay,

Câu 4: So sánh động cơ 2 kỳ với động cơ 4 kỳ

❖ Ưu điểm:

- Động cơ 2 kỳ có hành trình sinh công gấp 2 lần khi cùng số vòng quay và công suất lớn hơn khoảng 50÷70% khi cùng thể tích công tác và số vòng quay so với động cơ 4 kỳ

- Động cơ 2 kỳ chạy đều và êm hơn động cơ 4 kỳ vì mỗi vòng quay của trục khuỷu động cơ 2 kỳ có 1 lần sinh công

- Động cơ 2 kỳ có cấu tạo đơn giản hơn, dễ sử dụng hơn vì cơ cấu khối khí đơn giản

- Động cơ 2 kỳ có 1 vòng quay trục khuỷu còn động cơ 4 kỳ có 2 vòng quay trục khuỷu

- Động cơ 2 kỳ đỡ ô nhiễm môi trường hơn động cơ 4 kỳ

❖ Nhược điểm:

- Hiệu suất của động cơ 2 kỳ nhỏ hơn động cơ 4 kỳ do lọt khí

- Nhiệt độ trong quá trình làm việc của động cơ 2 kỳ lớn hơn do số lần sinh công nhiều hơn, do đó dễ bị muội than

- Động cơ xăng 2 kỳ dùng cacte làm máy nén khí mức độ bôi trơn các chi tiết kém → thường pha dầu nhớt vào nhiên liệu

Câu 5: Trình bày các kí hiệu trong hình vẽ bên dưới

Tỉ số nén của động cơ

xăng và động cơ diezel có giống

nhau không, tại sao?

- ĐCD- điểm chết dưới

- D- chiều rộng của xilanh

❖ Tỷ số nén của động cơ xăng (𝜀 = 5 ÷ 10) nhỏ hơn động cơ diezen (𝜀 = 15 ÷18) Vì tỷ số nén liên quan đến tính tự cháy của nhiên liệu theo công thức 𝑇𝑐 =

𝜀𝑛 1 −1 𝑇𝑎 Tỷ số nén càng lớn thì nhiệt độ Tc càng lớn làm cho tính tự cháy càng

cao

Câu 8: Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp

Một chu trình công tác gồm 4 quá trình gần tương ứng với 4 hành trình di chuyển của pittông Gồm 4 quá trình:

❖ Quá trình nạp:

- Pisông di chuyển từ điểm chết trên đến điểm chết dưới

- Hỗn hợp không khí và xăng được đưa vào

- Góc mở sớm xuppap nạp mở 𝜑1, góc đóng muộn xuppap nạp 𝜑2

- Hệ nạp: 𝜂𝑣 = 𝐺𝑡𝑡

𝐺ℎ𝑡 = 𝐺𝑡𝑡

𝑃𝑘.𝑉ℎ

❖ Quá trình nén:

- Pistong đi từ điểm chết dưới đến điểm chết trên

- Cả hai xuppap đều đóng

- Khi pistong lên đầu điểm chết trên thì bugi đánh lửa gọi là góc đánh lửa sớm 𝜑3

❖ Quá trình cháy – giãn nở

- Quá trình cháy (diễn ra rất ngắn)

+ bản chất là quá trình oxy hóa nhiên liệu + Thời gian cháy trễ: là quá trình cấp nhiệt đẳng tích

- Quá trình giãn nở:

+ Khí cháy giãn nở sinh công + pistong di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới + Được coi như quá trình đa biến với chỉ số giãn nở đa biến n2

❖ Quá trình xả:

- Pistong di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên

- Xuppap thải mở sớm góc 𝜑3 để thải tự do

- Xuppap thải đóng muộn góc 𝜑4 để thải sạch hơn

- Góc 𝜑1+ 𝜑4: góc trùng điệp (cả hai xuppap đều mở)

Câu 9: Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ diezen 4 kỳ không tăng áp

Một chu trình công tác gồm 4 quá trình gần tương ứng với 4 hành trình di chuyển của pittông Gồm 4 quá trình:

❖ Quá trình nạp:

- Pisông di chuyển từ điểm chết trên đến điểm chết dưới

- Không khí được đưa vào

- Góc mở sớm xuppap nạp mở 𝜑1, góc đóng muộn xuppap nạp 𝜑2

- Hệ nạp: 𝜂𝑣 = 𝐺𝑡𝑡

𝐺ℎ𝑡 = 𝐺𝑡𝑡

𝑃𝑘.𝑉ℎ

❖ Quá trình nén:

- Pistong đi từ điểm chết dưới đến điểm chết trên

- Cả hai xuppap đều đóng

- Khi pistong lên đầu điểm chết trên thì phun diezen gọi là góc phun sớm 𝜑3

❖ Quá trình cháy – giãn nở

- Quá trình cháy (diễn ra rất ngắn)

+ bản chất là quá trình oxy hóa nhiên liệu + Thời gian cháy trễ: là quá trình cấp nhiệt hỗn hợp

- Quá trình giãn nở:

+ Khí cháy giãn nở sinh công + pistong di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới + Được coi như quá trình đa biến với chỉ số giãn nở đa biến n2

❖ Quá trình xả:

- Pistong di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên

- Xuppap thải mở sớm góc 𝜑3 để thải tự do

- Xuppap thải đóng muộn góc 𝜑4 để thải sạch hơn

- Góc 𝜑1+ 𝜑4: góc trùng điệp (cả hai xuppap đều mở)

Câu 19: So sánh ưu và nhược điểm của động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử và

động cơ sử dụng bộ chế hòa khí

❖ Ưu điểm:

- Số lương và thành phần hòa khí vào các xilanh đều hơn nhờ đó trong điều kiện sử dụng có thể dùng hòa khí nhạt hơn, đặc biệt là các hệ thống phun xăng nhiều điểm

- Hệ số nạp của động cơ lớn hơn: không có họng trong đường nạp do không

có bộ chế hòa khí, giảm mức dộ sấy nóng trên đường nạp, khi phun nhiên liệu vào xilanh động cơ khối lượng không khí nạp sẽ nhiều hơn

- Tỷ số nén 𝜀 lớn hơn vì giảm sấy nóng ống nạp khiến phần lớn xăng bay hơi trong xilanh Tỷ số nén lớn khoảng 1 đơn vị

- Tính hưởng ứng của động cơ được cải thiện vì không thấy rõ tính chậm chạp lạc hậu của dòng xăng so với không khí trong các chế độ chuyển tiếp

- Định lượng xăng phun vào xilanh động cơ lúc khởi động chính xác hơn làm cho động cơ khởi động lạnh dễ hơn

- Công suất động cơ cao hơn

- Dùng hệ thống phun xăng trong động cơ nhiều xilanh cho phép hiệu chỉnh công suất động cơ ở chế đọ ít tải bằng cách ngừng cấp hòa khí cho một số xilanh

- Quá trình cháy được thực hiện tối ưu nhờ điều khiển đánh lửa hợp lý

- Ô nhiễm môi trường do khí thải tạo ra là nhỏ nhất, đặc biệt trong hệ thống

có cảm biến lambda

- Động cơ hoạt động tốt ở mọi điều kiện thời tiết,địa hình, tư thế xe

- Dễ thực hiện biện pháp phân lớp hòa khí để khu vực gần cực bugi luôn luôn có 𝛼 = 0,85 ÷ 0,95; các khu vực còn lại trong buồng cháy là hòa khí nhạt

- Làm tăng công suất động cơ khoảng 10%, nhiên liệu giảm 10% - 16%, giảm độc hại của khí thải

❖ Nhược điểm:

- Cấu tạo phức tạp, có độ nhạy cảm cao và yêu cầu cao đối với chất lượng xăng và không khí Khó bảo dưỡng sửa chữa, đòi hỏi người bảo dưỡng sửa chữa phải có trình độ chuyên môn và tay nghề cao

- Giá thành cao

Câu 11: Trình bày những tính chất của nhiên liệu xăng Trình bày hiện tượng kích nổ

trong động cơ xăng và biện pháp chống hiện tượng kích nổ

❖ Những tính chất của nhiên liệu xăng:

- Xăng là loại nhiên liệu nhẹ

- Có tỷ trọng: 𝜌 = 0,65 − 0,8 g/cm3

- Dễ bay hơi, có tính tự cháy kém

❖ Hiện kích nổ trong động cơ xăng:

- Hiện tượng kích nổ là do kỳ cháy trước khi cháy xong còn để lại tạp chất nên kì sau có 1 số điểm có nhiệt độ bốc cháy nhỏ hơn nhiệt độ tự bốc cháy

và kì sau khi nén nhiên liệu bugi đánh lửa kết hợp với 1 số điểm có tạp chất cũng tự cháy nên tạo ra sóng giao thao với nhau gây ra hiện tượng rung giật động cơ gọi là hiện tượng cháy kích nổ

❖ Biện pháp chống hiện tượng cháy kích nổ: thêm một số chất có tính chống kích

nổ cao như ISOOCTAN (C8H18) và sau đó so sánh thông số OCTAN (O), thông

❖ Chỉ tiêu đánh giá chu trình lý tưởng:

- Hiệu suất nhiệt:

+ Hiệu suất nhiệt (𝜂𝑡) đặc trưng cho tính kinh tế của việc biến đổi nhiệt thành công của chu trình lý tưởng:

𝜼𝒕 = 𝑳𝒕

𝑸 𝟏 =𝑸𝟏 −𝑸𝟐

𝑸 𝟏 = 𝟏 −𝑸𝟐

𝑸 𝟏Với Lt là công của chu trình

Câu 6: So sánh cơ cấu phân phối khí dạng đặt với cơ cấu phân phối khí dạng treo

Phân khối khí dạng đặt Phân khối khí dạng treo

- Chiều cao của động cơ giảm

- Chiều cao của động cơ tăng

- Kết cấu của nắp máy phức tạp

❖ Tại sao có góc trùng điệp:

- Góc mở sớm xupap nạp mở để nạp nhiên liệu sớm, bắt đầu quá trình nạp nhiên

liệu để đạt hiệu quả cao nhất

- Góc đóng muộn xupap xả mở để xả hết sản phẩm cháy của quá trình cháy ra

ngoài

- Ngoài ra khi có góc trùng điệp dòng nhiên liệu mới nạp vào cùng với sự di

chuyển của pitong từ ĐTD lên ĐCT tạo thành dòng áp lực giúp đẩy hết sản phẩm

cháy ra ngoài (xả sạch hợn) tránh hiện tượng cháy sớm, cháy kích nổ

Câu 3: So sánh động cơ sử dụng nhiên liệu xăng với động cơ sử dụng nhiên liệu diezel

❖ Ưu điểm:

- Hiệu suất của động cơ diezel lớn hơn động cơ xăng do hao phí nhiên liêu ít và

tỷ số nén cao

- Nhiên liệu dùng cho động cơ diezel rẻ hơn, ít gay cháy kích nổ

- Hệ thống nhiên liệu cho động cơ diezel ít hư hỏng và dễ dàng hơn hệ thống

của động cơ xăng

❖ Nhược điểm:

- Kích thước và khối lượng của động cơ diezel lớn hơn

- Động cơ diezel dùng nhiên liệu nặng, khó cháy, khó khởi động

- Động cơ diezel có hệ thống nhiên liệu khó chế tạo

Câu 10: Trình bày các kí hiệu trong hình I-4 bên dưới

❖ Hình a:

- ĐCT: điểm chết trên

- ĐCD: điểm chết dưới

- Nhiên liệu dễ hòa trộn với không khí để tạo hòa khí

- Nhiên liệu sau khi cháy hoàn toàn k tạo ra tro

- Nhiên liệu ở dạng lỏng hoặc khí

Câu 13 :Phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của nhiên liệu xăng

Tính chống kích nổ:xác định bằng cách dùng 2,2,4 izooctan C8H18 vào làm nhiên liệu chuẩn chỉ số octan càng cao, tính chống kích nổ càng tốt

g

Khối lượn

g riêng

Độ nhớt 20°

C

Nhiệt độ trung cất (°C)

Nhiệt

ẩm (kJ/kg)

Không khí lý thuyết

Vo

Nhiệt trị thấp

Qtk

(MJ/kg

0.7-0.75

0.71-0.65-0.85

0.75-1.2

0.9-10

g

Khối lượn

g riên

g 15°

C

Độ nhớ

t 20°

C

Nhiệt độ trung cất (°C)

Nhiệt

ẩm (kJ/kg)

Khôn

g khí

lý thuyết

Vo

(m3/kg)

Nhiệt trị thấp

Qtk

(MJ/kg)

đầu

Kết thú

8.5

2.5-ở 50°

C

185-

0.9-

36-65 ở 50°

C

Trước 250°C lượng trưng cất

<15%

- 11.1 41.87

Câu 17: Trình bày khái niệm nhiệt trị So sánh nhiệt trị đẳng áp và nhiệt trị đẳng

tích.So sánh nhiệt trị thấp và nhiệt trị cao

- Nhiệt trị: (còn gọi là năng suất tỏa nhiệt) là lượng nhiệt sinh ra khi đốt 1 đơn

vị nhiên liệu

- Theo quy ước về dấu thông thường, nhiệt trị có giá trị âm (tỏa nhiệt) Tuy nhiên, để việc sử dụng được thuận tiện người ta quy ước là nhiệt trị có giá trị dương

- Đối với nhiệt trị, các đơn vị của lượng nhiên liệu thường dùng là kg, lít (cho nhiên liệu lỏng), hay m3 tiêu chuẩn (cho nhiên liệu khí) Trong đó kg là đơn

vị phổ biến nhất vì có thể dùng cho cả 3 dạng rắn, lỏng, khí Mặt khác, khối lượng thay đổi theo điều kiện sử dụng (nhiệt độ, áp suất) Ta sử dụng đơn vị kJ/kg cho nhiệt trị

- Nhiệt trị đẳng áp: là lượng nhiệt thu được khi đốt cháy kiệt 1 kg nhiên liệu (1m3) trong đó có cả số nhiệt lượng do hơi nước dược tạo ra trong sản phẩm vật cháy ngưng tụ lại thành nước nhả ra, khi sản vật cháy được làm lạnh tới bằng nhiệt độ trước khi cháy được gọi là nhiệt ẩn trong hơi nước Trên thực

tế khí thải ra từ động cơ ra ngoài thường có nhiệt độ rất cao, do đó hơi nước trong khí xả chưa kịp ngưng tụ đã bị thải mất, vì vậy chu trình công tác của động cơ khong thể sử dụng số nhiệt ẩn này để sinh công Do đó khi tính chu trình nhiệt của động cơ, người ta sử dụng nhiệt trị thấp nhỏ hơn nhiệt lượng cao một lượng nhiệt vừa bằng lượng nhiệt ẩn của hơi nước được tạo ra khi cháy

Câu 18 : Trình bày các tính chất vật lý của nhiên liệu động cơ đốt trong

Các tính chất vật lý của nhiên liệu động cơ đốt trong:

Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ và khí đốt, ngày nay có thêm nhiên liệu hạt nhân Trong nhóm nhiên liệu hóa thạch được sử dụng chủ yếu là xăng và dầu diezel

5) Các chất chống đóng băng, làm chậm quá trình đóng băng trong bộ chế hòa khí

và các đường dẫn nhiên liệu

6) Các chất tẩy rửa, duy trì bộ chế hòa khí hoặc bộ phun nhiên liệu luôn luôn sạch 7) Chất nhuộm màu để nhận biết chất lượng xăng, chẳng hạn chất nhuộm màu đỏ làm cho xăng pha chì có màu đỏ hoặc cam

- Độ bốc hơi: xác định khả năng bốc hơi của xăng Xăng phải bốc hơi nhanh

chóng sau khi được pha trộn với không khí trong bộ chế hòa khí hoặc bộ góp nạp Nếu không bốc hơi, các giọt xăng sẽ đi vào cylinder, làm cho loãng dầu bôi trơn ở thành cylinder, do đó tốc độ mòn thành cylinder, piston, vòng gioăng tăng lên

Xăng (HC) chưa hóa hơi sẽ không bốc cháy, sẽ thoát ra khỏi cylinder cùng cới khí xả Bộ chuyển đổi xúc tác sẽ loại bỏ hầu hết HC ra khỏi khí xả, phần còn lại đi ra khỏi ống xả và gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra điều này còn tăng tiêu hao nhiên liệu

Độ bốc hơi xác định tốc độ bốc hơi của xăng Xăng phải có độ bốc hơi phù hợp với khí hậu của vùng sử dụng xe hoặc động cơ xăng Động cơ sẽ rất khó khởi động nếu độ bốc hơi quá thấp Độ bốc hơi quá cao sẽ gây ra sự nghẹt hơi xăng Trong hệ thống nhiên liệu động cơ, điều này cản trở dòng chảy nhiên liệu, động cơ sẽ không khởi động hoặc bị dừng đột ngột Trong quá trình tinh luyện xăng được pha chế hợp lý để có độ bốc hơi phù hợp với các điều kiện thời tiết, xăng thường bốc hơi nhiều trong điều kiện thời tiết lạnh

dễ khởi động ở nhiệt dộ thấp vào mùa đông

- Khả năng chống kích nổ:

Khả năng chống kích nổ của xăng sẽ xác định sự cháy bình thường hay bất bình thường

Sự kích nổ, hoặc sự cháy quá sớm có thể gây ra sự cố nghiêm trọng cho động

cơ Áp suất tăng đột ngột tác dụng lên piston, làm tăng tải lên ổ trược và các

bộ phận khác, gây hư hại các bộ phận này Sự kích nổ có thể dấn đến sự bốc cháy sớm không điều khiển được, gây ra sự quá nhiệt, thậm chí không thể điều khiển động cơ

- Chỉ số octane: chỉ khả năng chống kích nổ của xăng

❖ Tính chất của dầu diezel

Dầu diesel, còn gọi là dầu gazole, là một loại nhiên liệulỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ có thành phần chưng cất nằm giữa dầu hỏa (kesosene) và dầu bôi trơn (lubricating oil) Chúng thường có nhiệt độ bốc hơi từ 175 đến

370 độ C Các nhiên liệu Diesel nặng hơn, với nhiệt độ bốc hơi 315 đến 425

độ C

Dầu Diesel được đặt tên theo nhà sáng chế Rudolf Diesel, và có thể được dùng trong loại động cơ đốt trong mang cùng tên, động cơ Diesel

Các thông số kỹ thuật của dầu Diesel

Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên

liệu Diesel

Loại nhiên liệu Diesel

Phương pháp thử

DO 0,5% S

DO 1,0% S

Kể từ khi bugi bật lửa đánh điện

và kết thúc tại điểm đường áp suất

do cháy bắt đầu tách ra khỏi đường

áp suất do nén Khi vừa bật tia lửa

lượng nhiên liệu tham gia phản

ứng ít khoảng 1,5%, chưa có sự

Là giai đoạn chuẩn bị các trung tâm

tự cháy đầu tiên Kể từ lúc bắt đầu phun nhiên lieeujcho đến khi đường

áp suất do cháy tách ra khỏi dường áp suất do nén Giai đoạn này áp suất tăng lên chậm vì mất nhiệt do nhiên