đề cương động cơ đốt trong

+Kích thước, trọng lượng nhỏ gọn+Khởi động nhanh, và luôn ở trạng thái chuẩn bị khởi động +Tương đối an toàn trong vận hành +Tiêu thụ nhiên liệu ít+Nhiệt độ làm việc của thiết bị thấp+Kh

0

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

************

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Huy Chiến

Sinh viên thực hiện : Chu Văn Chiến

Lớp :Ô Tô 4

Mã Sinh Viên : 1041030391

+Kích thước, trọng lượng nhỏ gọn+Khởi động nhanh, và luôn ở trạng thái chuẩn bị khởi động +Tương đối an toàn trong vận hành

+Tiêu thụ nhiên liệu ít+Nhiệt độ làm việc của thiết bị thấp+Không cần phải xử lý chất thải trong quá trình cháy nhiên liệu như tro, sỉ+Dễ dàng bảo dưỡng chỉ cần 1 người…

*Nhược điểm :

+Khả năng quá tải kém, không quá 10% công suất quy định trong 1 giờ liên tục

+Khó khởi động khi có tải

+Đặc tính kéo của động cơ không tốt lắm +Công suất lớn nhất của thiết bị không cao, công suất hiện nay không vượt quá 40-50 nghìn mã lực

+Nhiên liệu có chất lượng cao, giá thành đắt

+Chế tạo phức tạp, đòi hỏi chính xác, nhiều chi tiết chi phí đầu vào tương đối đắt thợ máy phải qua đào tạo

+Kén nhiên liệu +Ô nhiễm môi trường, khí thải độc hại

ĐỘNG CƠ ĐỐT NGOÀI

*Ưu điểm :

2

+Buồng đốt đặt ngoài, việc đốt diễn ra liên tục, có thể kiểm soát không để dư thừa nhiên liệu, nên hạn chế phát thải độc hại so với việc đốt theo chu trình trong buồng bên trong

+Tận dụng bất cứ nguồn nhiệt nào

+Nhiều thiết kế có piston nằm bên phần lạnh nên giảm vấn đề bôi trơn, tăng tuổi thọ, độ tin cậy Không cần van, hệ thống cơ học đơn giản, hệ thống cung cấp chất đốt đơn giản và tùy chọn cũng là những yếu tố tăng độ tin cậy cho động cơ

+Hoạt động được ở áp suất thấp

+Không cần nguồn cung cấp không khí (nếu nguồn nhiệt không lấy từ việc đốt nhiên liệu) nên có thể hoạt động dưới tàu hay trong vũ trụ

+Có thể hoạt động dễ dàng hơn trong thời tiết giá lạnh so với các động cơ đốt trong

*Nhược điểm :

+Cần có bộ phận trao đổi nhiệt ở phần nóng và phần lạnh có hiệu suất cao +Bộ phận làm mát (tản nhiệt) ở buồng lạnh có thể phức tạp và choán nhiều không gian

+Công suất và tốc độ khó thay đổi nhanh

Câu 2 :Trình bày khái niệm động cơ đốt trong Phân loại động cơ đốt trong ?

1 ,Khái niệm

Là 1 dạng động cơ nhiệt, nó chuyển hóa nhiệt năng sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong xilanh thành cơ năng.Mọi quá trình đều diễn ra trong buồng cháy Nó tạo ra công cơ học dạng moment xoắn nhờ đốt nhiên liệu

3

- Động cơ tăng áp

- Động cơ không tăng áp

f Theo phương pháp hình thành hòa khí:

i Theo khả năng thay đổi chiều quay trục khuỷu:

- Động cơ chỉ quay trái

- Động cơ chỉ quay phải

- Động cơ quay cả 2 chiều

j Theo chiều lực khí thể tác dụng lên pistong:

l Theo công dụng động cơ

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

Giống nhau:

- Đều là động cơ đốt trong

- Chu trình khép kín :nạp-nén-nổ-xả.cần 2 vòng quay trục khuỷu để thực hiện xong quá trình

- Gây ô nhiễm môi trường :không khí, khói bụi, tiếng ồn

- Sinh công nhờ đốt cháy nhiên liệu

Kỳ nén: nhiên liệu được nén đến

áp suất cao tự cháy

4

Hiệu suất động cơ thấp Hiệu suất động cơ cao

Tính

kinh tế

Mức tiêu hao nhiên liệu cao Mức tiêu hao nhiên liệu thấp Khó vận chuyển, dễ gây hỏa

hoạn Dễ vận chuyển, an toàn hơn xăng

Tỷ số nén thấp (6>12) Tỷ số nén cao (15>23)

Dễ hư hỏng, trục trặc Ít hư hỏng Khả năng chịu tải kém Khả năng chịu tải tốt

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

- Có cơ cấu phân phối khí

- Có cấu tạo tương đối phức tạp

- Hiệu suất cao,công suất nhỏ

- Ít ô nhiễm hơn

- Có hệ thống bôi trơn

- Cần 1 vòng quay trục khuỷu để

hoàn thành chu trình

- Không có cơ cấu phân phối khí

- Cấu tạo đơn giản,dễ bảo dưỡng

- Hiệu suất thấp,công suất lớn

- Gây ô nhiễm nặng

- Không có hệ thống bôi trơn

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?

Giống nhau: đóng nạp cửa nạp –thải đung slucs để động cơ thực hiện quá

trình nạp khí mới vào xilanh và thải khí cháy ra ngoài

Cơ cấu phân phối khí dạng

treo

Cơ cấu phân phối khí dạng đặt

Cấu tạo Trục cam và cam, con đội, lò xo

xpap, xupap, nắp máy, trục

khuỷu, đũa đẩy, trục cò mổ, cò

mổ, bánh răng phân phối

Trục cam và cam, con đội, lò xo xupap, xupap, nắp máy, trục khuỷu

Ưu

điểm - Kết cấu buồng đốt gọn do vậy tỷ lệ nén e có thể lớn

- Khả năng thải khí cháy nhanh,

điểm

- Kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết

- K?hoảng cách truyền động cam

- Thể tích buồng cháy lớn => tỷ

lệ nén e nhỏ

Góc đánh lửa sớm:do thời gian đốt cháy hòa khí trong buồng cháy rất

nhỏ, để tận dụng lượng nhiệt lượng sinh ra thì điểm bắt đầu và kết thúc quá trình cháy cần phải nằm sát ĐCT Do đó việc đốt cháy hòa khí cần được thực hiện trước khi pistong đến ĐCT Hay cuối kỳ nén bugi sẽ đánh lửa sớm để tăng hiệu quả

Góc trùng điệp: là góc mà tại đó cả 2 xupap đều mở,

Có góc trùng điệp vì:

 Góc mở sớm xupap nạp mở, bắt đầu nạp nhiên liệu góc đóng muộn xupap thải mở để thải toàn bộ sản phẩm cháy của quá trình cháy ra ngoài

 Khi có góc trùng điệp thì bên trong buồng cháy hình thành dòng áp giúp thải sạch sản phẩm cháy từ quá trình trước hơn

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

Quá trình nạp

+ Pistong đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupap nạp mở nạp nhiên liệu, xupap thải đóng

+ Khí nạp đưa vào là hỗn hợp nhiên liệu xăng và không khí

+ Xuất hiện góc trùng điệp

Quá trình nén

+ pistong đi từ ĐCD đến ĐCT, 2 xupap đóng kín

+ khi pistong đến gần ĐCT, bugi đánh tia lửa điện

Quá trình cháy giãn nở:diễn ra trong thời gian cực ngắn

+ gồm các giai đoạn: chuẩn bị cháy  cháy trễ  cháy chính  cháy rớt + giãn nở: nhiên liệu cháy sinh công.đẩy pistong đi từ ĐCT xuống ĐCD

 kết thúc quá trình cháy.coi quá trình là quá trình đa biến với chỉ số giãn nở

đa biến n2

Quá trình xả

+ pistong đi từ ĐCD đến ĐCT, xupap thải mở xả toàn bộ sản phẩm cháy

ra ngoài

+ xuất hiện góc trùng điệp để thải sạch hơn

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

Quá trình nạp

7

+ Pistong đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupap nạp mở nạp nhiên liệu, xupap thải đóng

+ Khí nạp đưa vào là không khí

+ Xuất hiện góc trùng điệp

Quá trình nén

+ pistong đi từ ĐCD đến ĐCT, 2 xupap đóng kín

+ khi pistong đến gần ĐCT, vòi xả xả nhiên liệu vào buồng cháy

Quá trình cháy giãn nở:diễn ra trong thời gian cực ngắn

+ gồm các giai đoạn: cháy trễ  cháy nhanh  cháy chính  cháy rớt + giãn nở: nhiên liệu cháy sinh công.đẩy pistong đi từ ĐCT xuống ĐCD

 kết thúc quá trình cháy.coi quá trình là quá trình đa biến với chỉ số giãn nở

đa biến n2

Quá trình xả

+ pistong đi từ ĐCD đến ĐCT, xupap thải mở xả toàn bộ sản phẩm cháy

ra ngoài

xuất hiện góc trùng điệp để thải sạch hơn

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

- φs: góc phum sớm(góc đánh lửa sớm)

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 ?

Tính chất của xăng

- Có khối lương riêng thấp

- Khó bay hơi

- Dễ cháy khi ở dạng lỏng, khó cháy khi ở dạng hơi

- Khi cháy sinh nhiệt lớn và phát sáng

Hiện tượng cháy kích nổ

Khi sản phẩm cháy của quá trình trước còn đọng lại Nhiên liệu mới được đưa vào, áp suất, nhiệt độ buồng cháy tăng cao=>hiện tượng cháy sớm.khi bugi đánh lửa điện sẽ tạo ra các sóng xung kích trong khắp xilanh Các dòng sóng xung đột tạo nên vùng giao thoa gây nên hiện tượng cháy kích nổ

Cách khác phục hiện tượng cháy kích nổ

- Sử dụng nguyên liệu sạch, ít tạp chất

- Thiết kế quá trình thải đạt hiệu suất cao nhất( có thể thải sạch)

- Vệ sinh bề mặt trong lòng xilanh

- Giảm tải động cơ, giảm thời gian cháy hỗn hợp

- Thay đổi tỷ lệ nhiên liệu với không khí

Câu 12 : Trình bày những yêu cầu đối với nhiên liệu dùng cho động

cơ đốt trong ?

- 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

Độ nhớt

Nhiệt độ trung cất

Nhiệt

ẩm

Không khí lý

Nhiệt trị thấp

0.7- 0.75

0.71- 0.85

0.75- 1.2

Khối lượng riêng 15°C

Độ nhớt 20°C

Nhiệt độ trung cất (°C)

Nhiệt

ẩm (kJ/kg)

Không khí lý thuyết

V o

(m 3 /kg)

Nhiệt trị thấp

Q tk

(MJ/kg)

đầu thúc Kết Dầu

0.84- 8.5 ở 50°C

0.9-

36-65 ở 50°C

Trước 250°C lượng trưng cất

<15%

- 11.1 41.87

Câu 15 : Trình bày khái niệm chu trình lý tưởng Trình bày các chỉ tiêu đánh giá chu trình lý tưởng ?

Chu trình lý tưởng:là 1 chu trình kín, thuận nghịch trong đó không có sự tổn

thất năng lượng nào ngoài sự tổn thất do nhả nhiệt cho nguồn lạnh

- Lt (J/chu trình) công do môi chất tạo ra

- Q1 (J/chu trình) nhiệt do nguồn nóng cấp cho môi chất

- Q2 (J/chu trình) nhiệt do môi chất nhả cho nguồn lạnh

- Lt =Q1-Q2

- Tính hiệu quả của chu trình

Thể hiện qua áp suất trung bình của chu trình

𝑃𝑡 = 𝐿𝑡

𝑉ℎ ,(N/m2) Trong đó:

- Vh = Vmax –Vmin (m3):thể tích công tác của chu trình

10

- Vmax (m3) thể tích lớn nhất của chu trình (thể tích toàn phần)

- Vmin (m3) thể tích nhỏ nhất chu trình (thể tích buồng cháy)

Chu trình lý tưởng gồm 3 loại

- Đoan df: nhả nhiệt đẳng tích, đực trưng cho động cơ đốt trong pistong

- Đoạn fo: nhả nhiệt đẳng áp, đặc trưng cho tuabin khí

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:là nhiệt lượng nhiên liệu sinh ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu

11

 Nhiệt trị đẳng áp:lượng nhiệt thu được sau khi đốt cháy 1kg nhiên liệu

trong điều kiện áp suất môi chất trước và sau khi cháy không đổi

 Nhiệt trị đẳng tích:được xác định trong điều kiện thể tích môi chất

trước và sau khi cháy không đổi

- Nhiệt trị cao:nhiệt lượng thu được sau khi đốt cháy 1kg nhiên liệu trong

đó có cả nhiệt lượng do hơi nước tạo thành.trên thực tế lượng khí thải

ra ngoài có nhiệt đọ cao nên hơi nước chưa ngưng tụ đã bị thải ra ngoài nên không thể sử dụng công do hơi này sinh ra Do đó người ta sử dụng nhiệt trị thấp nhỏ hơn nhiệt trị cao 1 lượng nhiệt vừa bằng nhiệt ẩn của hơi nước tạo ra khi cháy

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

 Nhiên liệu xăng

Xăng phải có đọ bốc hơi phù hợp với khí hậu độ bốc hơi thấp khiến động

cơ khó khởi động, độ bốc hơi quá cao gây nghẹt xăng làm động cơ chết máy

- Chất nhuộm màu để nhận biết chất lượng xăng

 Nhiên liệu diezel:

Là một loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ có nhiệt độ bốc hơi cao

Các thông số kỹ thuật của dầu diezel

Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu

7 Hàm lượng nước, tạp chất cơ học (% V) ≤ 0,05 ≤ 0,05 TCVN 2693–95

9 Ăn mòn mảnh đồng ở 50 °C trong 3 giờ N 0 1 N 0 1 TCVN 2694–95

- Được hiệu chỉnh khả năng

sử dụng nhiên liệu hoàn toàn bằng máy nên không làm tốn nhiên liệu mà vẫn đạt hiệu quả tốt

- Dễ dàng sửa chữa do có cấu tạo đơn giản, không cần trình độ chuyên môn cao.chi phí thấp khi sửa chữa

Nhược

điểm

- Cấu tạo phức tạp, độ chính xác cao nên cần thợ có trình độ cao để sửa chữa bảo dưỡng do đó chi phí bảo dưỡng cao

- Khó khởi động khi ở nhiệt

độ thấp do nhiên liệu bị ngưng tụcần 1 giai đoạn trung gian để làm nóng động cơ để hệ thống hoạt

13

động như bình thường

- Tốn nhiên liệu do cần 1 lượng nhiên liệu để làm nóng động cơ Mặt khác

do hoạt động bằng cơ học nên hiệu suất sử dụng nhiên liệu k cao

14

Câu 20 : So sánh quá trình cháy của động cơ xăng và quá trình cháy của động cơ diezel ?

Giống nhau:

- sử dụng nhiên liệu hóa lỏng

- diễn ra trong thời gian cực ngắn

áp do nén Khi vừa bật tia lửa lượng nhiên liệu tham gia ít, chưa có sự biến đổi nhiệt độ áp suất

Kể từ khi phun nhiên liệu đến khi đường áp suất do cháy tách

ra khỏi đường áp do nén Giai đoạn này áp suất tăng chậm do nhiên liệu bay hơi và cháy với lượng nhỏ

GĐ.II Cháy chính: từ khi áp suất

cháy lớn hơn áp suất nén tới khi

áp suất trong xilanh đạt cực đại

quá trình oxy hóa diễn ra nhanh, lửa lan khắp buồng cháy, nhiệt độ áp suất tăng cao

Cháy nhanh: các màng lửa

nhanh chóng hình thành Sự tự bốc cháy trong buồng cháy làm

áp suất tăng đến cực đại phần lớn nhiên liệu đã cháy trong GĐ.I, nhiệt lượng tỏa ra = 1/3 nhiệt toàn quát rình Cuối GĐ này phun nhiên liệu kết thúc GĐ.III Cháy rớt: bắt đầu từ khi áp

suất cực đại đến khi nhiệt độ trong xilanh đạt cực đại, cháy nốt phần nhiên liệu còn lại.tốc

độ - áp suất tb giảm nhưng nhiệt độ tb tăng.ở GĐ này phần lớn nhiệt được truyền đến các chi tiết của động cơ

Cháy chính: bắt đầu từ khi áp

suất cực đại đến khi nhiệt độ trong xilanh đạt cực đại, hỗn hợp nhiên liệu cháy chủ yếu ở

GĐ này Tốc độ cháy và áp suất giảm, nhiệt độ tăng

còn lại, tính từ khi nhiệt độ trong xilanh đạt cực đại đến khi kết thúc quá trình cháy Tốc độ cháy chậm.nhiệt độ áp suất giảm nhưng sinh ra nhiều sản phẩm cháy

- chật lượng phun và thời

gian cấp nhiên liệu

- tỷ số nén

- kết cấu buồng cháy …

Tốc độ quay cực đại n max :tốc độ lớn nhất cho phép động cơ làm việc trong 1 khoảng thời gian nhất định

Tốc độ quay cực tiểu n min tốc độ nhỏ nhất mà động cơ làm việc ổn định

b Công suất động cơ

 Công suất chỉ thị N i

𝑁𝑖 = 𝐿𝑖 𝑖

𝑡 𝑣ớ𝑖 𝑡 =

𝑧 𝑛

Li -công chỉ thị chu trình

i- thời gian thực hiện 1 chu trình công tác

n-tốc độ quay của động cơ

Công suất sử dụng N d :công suất có ích lớn nhất mà động cơ sinh

ra trong điều kiện làm việc có tải trọng không đổi và không giới hạn thời gian

Công suất cực đại:N maxcông suất có ích lớn nhất động cơ sinh ra trong khoảng thời gian nhất định khi có tải không đổi

Công suất quy đổi: N er là 1 chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ, chịu ảnh hưởng của môi trường đặc biệt là áp suất, nhiệt độ

𝑁𝑒𝑟 = 𝑁𝑒 746

𝐵 − 𝑝𝑛.

273 − 𝑡 293 B-áp suất khí quyển trong thí nhiệm

Pn –áp suất cục bộ của hơi nước trong không khí ẩm trong phòng thí nghiệm

Ne – công suất thu được khi thí nghiệm

c Momen quay của động cơ M e

𝑀𝑒 = 𝑁𝑒

2 𝜋 𝑛

Giai đoạn cháy trễ phụ thuộc vào:năng lượng và nhiệt độ giữa 2 cực bugi; khả năng tự cháy của nhiên liệu; nhiệt độ và áp suất trong xilanh; hòa khí; tỷ

số nén và số vòng quay truch khuỷu

Câu 23 : Phân tích diễn biến quá trình cháy của động cơ diezel 4 kỳ ? -cháy trễ

Là giai đoạn chuẩn bị các trung tâm tự cháy Kể từ kucs phun nhiên liệu đến khi đường áp do cháy tách khỏi đường áp do nén Tại đây, áp suất tăng chậm

do mất nhiệt vì nhiên liệu bay hơi, tốc độ cháy chậm

-cháy nhanh

Các trung tâm cháy phát triển và lan nhanh tạo thành các màng lửa sự tự bốc cháy trong toàn bộ buồng cháy làm áp suất trong xilanh đạt cực đại phần lớn nhiên liệu phun vào ở giai đoạn trước đã cháy hết, lượng nhiệt lượng tạo ra nhỏ

17

-cháy chính

Bắt đầu từ khi áp suất trong xilanh đạt cực đại tới khi nhiệt độ xilanh đạt cực đại, hỗn hợp nhiên liệu cháy chủ yếu trong giai đoạn này, tốc độ cháy giẩm dần do cạn oxy, nhiệt đô tăng áp suất giảm tại gia đoạn này nhiệt lượng sinh

ra chiếm khoảng 40% của cả quá trình Tuy nhiên do cháy thiếu oxy nên thường tạo ra nhiều sản phẩm cháy

-cháy rớt

Là giai đoạn đốt cháy phần nhiên liệu còn dư trong xilanh, tính từ khi nhiệt độ đạt cực đại đến khi kết thúc quá trình Tốc độ cháy giảm do hết oxy và nhiên liệu