Đề cương bài giảng kỹ thuật động cơ ô tô

TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN KHOA C KH NG LC BI GING HC PHN: K THUT NG C S TN CH: 03 LOI HèNH O TO: I HC CHNH QUY NGNH: CễNG NGH K THUT ễ Tễ Hng Yờn - 2015 TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN KHOA C KH NG LC CNG BI GING HC PHN: K THUT NG C ễ Tễ S TN CH: 03 LOI HèNH O TO: I HC CHNH QUY NGNH: CễNG NGH K THUT ễ Tễ Hng Yờn, nm 2015 CHNG I: KHI QUT V NG C T TRONG 1.1 ng c t ng c t l mt cỏc loi ng c nhit, bin i nhit nng ca nhiờn liu thnh c nng ng c nhit hot ng vi hai quỏ trỡnh c bn nh sau: - t chỏy nhiờn liu, gii phúng húa nng thnh nhit nng v gia nhit cho mụi cht cụng tỏc Trong giai on ny xy cỏc hin tng lý hoỏ rt phc - Bin i trng thỏi ca mụi cht cụng tỏc, hay núi cỏch khỏc, mụi cht cụng tỏc thc hin chu trỡnh nhit ng bin i mt phn nhit nng thnh c nng Trờn c s ú cú th phõn loi ng c nhit thnh hai loi chớnh l ng c t ngoi v ng c t ng c t ngoi, vớ d mỏy hi nc c in trờn tu ha, hai giai on trờn xy hai ni khỏc Giai on th nht xy ti bung t v ni xỳp-de, kt qu c hi nc cú ỏp sut v nhit cao Cũn giai on th hai l quỏ trỡnh gión n ca hi nc bung cụng tỏc v sinh cụng lm quay bỏnh xe ng c t trong, hai giai on trờn din ti cựng mt v trớ, ú l bờn bung cụng tỏc ca ng c Hai loi ng c núi trờn u cú hai kiu kt cu, ú l ng c kiu pớt tụng v kiu tuabin theo s di õy, hỡnh 1-1 ng c nhit ng c t ngoi Kiu pớt tụng iston Kiu tuabin ng c t Kiu pớt tụng Kiu tuabin Kiu rụ to Hỡnh 1-1 ng c t thuc h ng c nhit Do gii hn ca giỏo trỡnh, chỳng ta ch xột ng c t kiu pớt tụng v t õy gi tt l ng c t (CT) Trong thc t, ng c kiu tuabin l i tng kho sỏt ca chuyờn ngnh mỏy tuabin 1.2 So sỏnh ng c t vi cỏc loi ng c nhit khỏc u im Nhc im - Hiu sut cú ớch e - Kh nng quỏ ti kộm, c th khụng quỏ 10% ln nht, cú th t ti 50% gi hoc hn na Trong ú, - Ti ch tc vũng quay nh, mụ men sinh mỏy hi nc c in kiu khụng ln Do ú, ng c khụng th ng pớt tụng ch t khong 16%, c cú ti v phi cú h thng ng riờng tuabin hi nc t 22 n - Cụng sut cc i khụng ln Vớ d, mt 28%, cũn tuabin khớ cng ch nhng ng c ln nht th gii l ng c ca hóng ti 30% MAN B&W cú cụng sut 68.520 kW (s liu 1997), - Kớch thc v trng tuabin hi bỡnh thng cng cú cụng sut ti lng nh, cụng sut riờng vi chc kW ln Do ú, ng c t - Cu to phc tp, giỏ thnh ch to cao rt thớch hp cho cỏc - Nhiờn liu cn cú nhng yờu cu kht khe nh phng tin ti vi bỏn hm lng cht thp, tớnh chng kớch n cao, tớnh kớnh hot ng rng t chỏy cao nờn giỏ thnh cao Mt khỏc, ngun - Khi ng, hnh nhiờn liu chớnh l du m ngy mt cn dn Theo d v chm súc ng c thun oỏn, tr lng du m ch dựng cho n gia th tin, d dng k 21 - ễ nhim mụi trng khớ thi v n 1.3 Phõn loi ng c t Động đốt đ-ợc phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau: Tiờu phõn loi Cỏc loi ng c ng c bn k: L ng c cú chu trỡnh cụng tỏc thc hin sau bn Theo cỏch thc hnh trỡnh ca pớt tụng hay hai vũng quay ca trc khuu hin chu trỡnh ng c hai k: L ng cú chu trỡnh cụng tỏc thc hin sau hai hnh cụng tỏc trỡnh ca pớt tụng hay mt vũng quay ca trc khuu ng c nhiờn liu lng: nh xng, iờzen (diesel), cn pha xng hoc iờzen (diesel), du thc vt Theo nhiờn liu ng c nhiờn liu khớ: Nhiờn liu khớ bao gm: khớ thiờn nhiờn (Compressed Natural Gas - CNG), khớ hoỏ lng (Liquidfied Petroleum Gas - LPG), khớ lũ ga, khớ sinh vt (Biogas) ng c nhiờn liu kộp (Dual Fuel) vớ d nh ng c gas+ xng, ga + iờzen (diesel) ng c a nhiờn liu (Multi Fuel) nh ng c cú th dựng c c iờzen (diesel) v xng, hoc ng c dựng c xng v khớ t Theo phng Hỡnh thnh hn hp bờn ngoi xy lanh nh ng c xng dựng b phỏp hỡnh thnh ch hũa khớ hoc h thng phun xng giỏn tip (phun vo ng np) khớ hn hp Hỡnh thnh hn hp bờn xy lanh nh ng c iờzen (diesel) hay ng c phun xng trc tip (Gasoline Direct Injection - GDI) vo xy lanh Theo phng ng c t chỏy cng bc nh ng c xng phỏp t chỏy ng c chỏy nộn nh ng c iờzen (diesel) hn hp Theo phng ng c khụng tng ỏp: khụng khớ hay hn hp c hỳt vo xy lanh phỏp np bi s chờnh ỏp gia ng np v xy lanh ng c tng ỏp: khụng khớ hay hn hp c nộn trc np vo xy lanh Theo tc trung bỡnh ca pớt tụng Gi tc trung bỡnh ca pớt tụng l cm D dng tớnh c c m S.n (m/s) vi S l 30 hnh trỡnh pớt tụng (m) v n l tc vũng quay ca trc khuu (v/ph) Theo cm ngi ta phõn loi ng c nh sau: ng c tc thp ng c tc trung bỡnh ng c cao tc 3,5 m/s cm 6,5 m/s 6,5 m/s cm m/s cm m/s Theo dng chuyn ng ng c pớt tụng tnh tin thng gi ngn gn l ng c pớt ca pớt tụng tụng a s ng c t l ng c pớt tụng ng c pớt tụng quay hay ng c rụto Wankel phỏt minh nm 1954 nờn cũn gi l ng c Wankel Theo cỏch b trớ xy lanh Th t b trớ xy lanh ng c thng hng Hỡnh 1-2: ng c thng hng ng c ch V Hỡnh 1-3: ng c ch V ng c i nh Hỡnh 1-4: ng c i nh ng c hỡnh Hỡnh 1-5: ng c hỡnh 1.4 Nguyờn lý lm vic ca ng c t loi trc khuu truyn 1.4.1 S nguyờn lý v cu trỳc c bn Cu to ca ng c t bao gm: a C cu sinh lc gm: B hi: Xy lanh, cm pớt tụng, np mỏy B phn chuyn ng v d tr nng lng: Trc khuu, truyn, bỏnh b Cỏc h thng v c cu khỏc: C cu phi khớ: Cm xuppap hỳt v x, trc cam, c cu dn ng trc cam H thng bụi trn: Cỏcte du, bm du, lc du, cỏc tuyn du, kột lm mỏt du H thng lm mỏt: Kột nc, bm nc, ỏo nc, van hng nhit, ng ng nc H thng cung cp nhiờn liu: H thng nhiờn liu dựng ch hũa khớ hoc phun xng, h thng nhiờn liu ụng c iờzen (diesel) H thng in ng c: H thng ng, h thng cung cp in Cu trỳc c bn Lc ĐCT S D ĐCD Hỡnh 1-6: Cu trỳc ng c k Trc khuu Xy lanh Xuppap nap Thanh truyn Pớt tụng Hng hỳt 7.Trc cam np Xuppap x 11 ng ng x 8.Trc cam x 10.Np mỏy Hỡnh 1-7: Lc ng c bn k Trc khuu Thanh truyn, Piston Xuppỏp thi(x) Vũi phun (ng c diesel) hay bugi (ng c xng), Xuppỏp np CT im cht trờn CD im cht di S Hnh trỡnh piston D ng kớnh xy lanh 1.4.2 Cỏc khỏi nim v thụng s c bn ca ng c t Da vo lc hỡnh 1-7 Ta cú th a mt s khỏi nim c bn sau: Quỏ trỡnh cụng tỏc l tng hp tt c bin i ca mụi cht cụng tỏc xy xy lanh ca ng c v cỏc h thng gn lin vi xy lanh nh h thng np - thi Chu trỡnh cụng tỏc l hp nhng bin i ca mụi cht cụng tỏc xy bờn xy lanh ca ng c v din mt chu kỡ K l mt phn ca chu trỡnh cụng tỏc xy pớt tụng dch chuyn mt hnh trỡnh im cht: Trong hot ng ca c cu sinh lc cú hai khỏi nim im cht: im cht ca pớt tụng v im cht ca trc khuu im cht ca pớt tụng l im m ti ú pớt tụng cú tc bng 0, hoc din gii theo mt cỏch khỏc: l im pớt tụng v trớ cao nht hoc thp nht lũng xy lanh Nh vy pớt tụng cú im cht (hỡnh 1.8) l im cht trờn (CT) v im cht di (CD) im cht trờn ca pớt tụng l im m pớt tụng cỏch xa ng tõm trc khuu nht im cht di ca pớt tụng l im m pớt tụng cỏch tõm trc khuu mt khong ngn nht Hỡnh 1-8: Cỏc v trớ im cht ca CT im chờt ca trc khuu cng cú hai v trớ l im cht trờn (CT) v im cht di (CD), l cỏc im m ti ú ng tõm ca mỏ khuu trựng vi ng tõm ca truyn Hnh trỡnh pớt tụng (S): L khong cỏch gia hai im cht (m) Th tớch cụng tỏc Vh l khong khụng gian lũng xilanh c tớnh t mt nh pớt tụng CD ti mt nh pớt tụng CT Th tớch bung chỏy Vc l khong khụng gian lũng xilanh c tớnh t mt nh pớt tụng CT ti b mt ca vũm np mỏy bao kớn phớa trờn xy lanh Th tớch ton phn Va l khong khụng gian lũng xilanh c tớnh t mt nh pớt tụng CD ti b mt ca vũm np mỏy bao kớn phớa trờn xy lanh T s nộn l t s gia th tớch ln nht( th tớch ton phn Va) v th tớch nh nht (th tớch bung chỏy Vc ): Vmax Vh Vc V h Vmin Vc Vc (1.1) 1.4.3 Nguyờn lớ lm vic ca ng c xng xy lanh ng c bn k cú chu trỡnh cụng tỏc c thc hin sau bn hnh trỡnh ca pớt tụng hay hai vũng quay ca trc khuu Hỡnh 1-9: th mụ t cỏc quỏ trỡnh lm vic ca ng c bn k khụng tng ỏp a th cụng b th pha Hnh trỡnh th nht: hnh trỡnh np( HT), hỡnh 1-10 Pớt tụng i t CT xung CD to nờn chõn khụng xy lanh Ho khớ t ng np gi l khớ np mi c hỳt vo xy lanh qua xuppỏp np ang m v ho trn vi khớ sút ca chu trỡnh trc to thnh hn hp cụng tỏc Xuppỏp np m sm mt gúc l ti im d1 trc pớt tụng n CD tng tit din lu thụng ca dũng khớ np Hỡnh 1-10 Hnh trỡnh np ca ng c xng Hỡnh 1-11: Hnh trỡnh nộn ng c xng Hỡnh 1-12: Hnh trỡnh chỏy ng c xng Hỡnh 1-13: Hnh trỡnh x ng c xng Hnh trỡnh th hai: hnh trỡnh NẫN , hỡnh 1-11 Pớt tụng i t CD lờn CT Xuppỏp np úng mun mt gúc ti im d2 trc CT nhm tn dng quỏn tớnh ca dũng khớ np np thờm Hn hp cụng tỏc b nộn hai xuppỏp cựng úng dn ti tng ỏp sut v nhit xy lanh Ti im c gn CT tng ng vi gúc s, bugi bt tia la in Gúc s c gi l gúc ỏnh la sm Sau mt thi gian chun b rt ngn, quỏ trỡnh chỏy thc s din lm cho ỏp sut v nhit xy lanh tng lờn rt nhanh Hnh trỡnh th ba: hnh trỡnh chỏy- gión n (N ), hỡnh 1-12 Pớt tụng i t CT xung CD Sau CT, quỏ trỡnh chỏy tip tc din nờn ỏp sut v nhit tip tc tng, sau ú gim th tớch xy lanh tng nhanh Khớ chỏy gión n sinh cụng Gn cui hnh trỡnh, xuppỏp thi m sm mt gúc ti im b thi t mt lng ỏng k sn vt chỏy xy lanh vo ng thi Hnh trỡnh th t: hnh trỡnh thi (X), hỡnh 1-13 Pớt tụng i t CD lờn CT, sn vt chỏy b thi cng bc pớt tụng y xy lanh tn dng quỏn tớnh ca dũng khớ nhm thi sch thờm, xuppỏp thi úng mun sau CT mt gúc hnh trỡnh np ca chu trỡnh tip theo 1.4.4 Nguyờn lớ lm vic ca ng c iờzen (diesel) xy lanh Nguyờn lý lm vic ca ng c iờzen (diesel) k cng tng t nh ng c xng , gm cỏc k HT-NẫN-N-X, nhng cú mt s nột khỏc bit: Hỡnh 1-14: Hnh trỡnh hỳt ng c diesel Hỡnh 1-15: Hnh trỡnh Hỡnh 1-16: Hnh trỡnh nộn ng c diesel chỏy ng c diesel Hỡnh 1-17: Hnh trỡnh x ng c diesel Hnh trỡnh np( HT) , hỡnh 1-14 Pớt tụng i t CT xung CD, xuppap np m, xuppap thi úng Khụng khớ c hỳt vo xy lanh qua xuppap np Xuppap np m sm mt gúc trc CT tng lng khụng khớ np vo xy lanh Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên thng v ch HCCI 10 chu trỡnh c thc hin bi Hc vin cụng ngh Massachuset (MIT) Ngoi vic nghiờn cu phũng thớ nghim, ng c HCCI ó c th nghim trờn thc t Cỏc k s ca GM ang th nghim trờn ng thit k ng c mi ny, GM tuyờn b s dng HCCI tit kim 15% so vi ng c xng truyn thng Mt chic Saturn Aura v Opel Vectra c gn ng c HCCI, dựng h thng phun xng trc tip, h thng cam thụng minh, cụng ngh iu tra ỏp sut xilanh gim tiờu hao nhiờn liu Sau nhiờn liu c t chỏy kt qu to thnh ng nng y piston xung Mt tt c nhiờn liu ó c t chỏy thỡ sau ú cỏc khớ thi c y bung t thụng qua mt van x V c bn ton b chu trỡnh t chỏy c hin th trc quan bng s sau Hỡnh 7.63 Chu trỡnh t chỏy Ch s octan ca nhiờn liu l mt ch tiờu ỏnh giỏ kh nng nộn ca nhiờn liu trc t ng bc chỏy Ch s octan l s ỏnh giỏ tng i giu ca mt hai chui: hydrocarbon Octan (CH (CH 2) CH 3) l tỏm nguyờn t cacbon ni chui vi (tin t octan), hoc cỏc chui hydrocarbon Hexan (CH (CH 2) CH 3): l sỏu nguyờn t cacbon chui li vi The higher the octane rating the more Octane than Hexane ( CH (CH ) CH ) is present: such as Ch s octan cng cao thỡ octan cng nhiu hn hecxan: nh xng (Hóy tham kho biu di õy cho cụng thc cu trỳc) Bng 7.64 Biu biu din Ch s octan T s nộn c trng cho lng nhiờn liu v khụng khớ di STP (nhit v ỏp sut chun) so vi s lng nhiờn liu v khụng khớ c cha mt khụng gian nh vy v di s nộn Vớ d: mt t l nộn l: 10/1 xỏc nh rng cú mi ln s lng nhiờn liu v khụng khớ mt th tớch bỡnh thng di iu kin STP Nhiờn liu vi ch s octan cao l mong mun ng c t chỏy bng tia la vỡ ta mun cho tt c cỏc nng lng tim tng xng c gii phúng ti nh im ca k nộn hiu sut to ng nng l ln nht T l nộn ng c t chỏy bng tia la thụng thng khong t 6:1, qua 11:01 mt s ng dng hiu sut cao Tuy nhiờn, vi nhiờn liu diesel hay ng c t chỏy nộn nhiờn liu thỡ li mong mun vi ch s octan thp hn iu ny l mt ng c diesel hn hp nhiờn liu / khụng khớ c t di mt sut nộn cao hn nhiu (14:1 18:1) l nguyờn nhõn hn hp bc chỏy t ỏp lc Ch s octan thp hn l iu cn Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 136 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên thit bi vỡ hecxan thp cho phộp nộn ỏp lc cao Vic nộn l nguyờn nhõn cỏc liờn kt ca cacbon hexane b phỏ v, nhiờn liu bc chỏy Tuy nhiờn chớnh hin ca h thng ny l sut quỏ trinh chỏy ca chu k Trong ng c c in thit k ng c t mt tia la c a n nhiờn liu hoc nhiờn liu t ng bc chỏy thụng qua nộn Vn l vi mt tia la nhiờn liu bc chỏy vo thi im m cỏc tia la tip xỳc vi nhiờn liu Kt qu l, "sau ú ngn la lan truyn ngoi theo hng ca cỏc thnh bung t Tc ngn la ph thuc vo nhp nng lng, mụi cht cụng tỏc v sn phm cú th c chuyn n v t ngn la phớa trc iu ny l khụng mong mun bi vỡ sau ú nng lng sinh thay vỡ c dn v hng piston li c hp th bi thnh bung t cú nhit tng i thp hn m thng bao gm mt loi nhụm hoc hp kim nhụm Diesel hoc ng c chỏy bng tia la t c hiu qu hn s dng tim nng nng lng cú cha nhiờn liu Khi chui cacbon Hexan nhiờn liu t ti im m ti ú cỏc liờn kt bt u b phỏ v, cỏc phõn t bt u phõn ró hng lot ton b mu nhiờn liu, nhiờn khụng phi mi chui vỡ mt cỏc phõn t bt u phỏ v l nguyờn nhõn gõy chỏy y piston di chuyn xung gim t l nộn v khụng cho phộp cỏc phõn t Hexan cũn li phỏ v.Quỏ trỡnh chỏy xy nhanh hnso vi ng c ỏnh la trc tip cú t s nộn cao hn, kt qu nhiờn liu cha chỏy ó chỏy hon ton sau kt thỳc quỏ trỡnh ng c HCCI c thit k ch yu da trờn nguyờn lý hot ng ca mt ng c diesel Tuy nhiờn c s dng ng thi nhng ý tng t ng c ỏnh la v ng c diesel u tiờn, khụng khớ c a vo bung t vi mt lng nh nhiờn liu Vic phun nhiờn liu ln u xem nh l phun im núng bung t trc phun chớnh Sau phun chớnh, nhiờn liu c nộn bung t gn vi nhit bc chỏy ca nhiờn liu lỳc ú l quỏ trỡnh chỏy iu ny cho phộp nhiu nng lng hn c chuyn sang ng nng thay vỡ nhit nng, hng xung phớa piston Cỏc loi nhiờn liu ú l c tớnh mong mun cho ng c HCCI l mt loi ng c vi tr s octan thp cho phộp t l nộn cao hn ng c ỏnh la Tuy nhiờn t s nộn ng c HCCI thp hn ng c diesel iu ny l t s nộn cao thỡ lng nhit ln hn c gii phúng quỏ trỡnh t chỏy nhiờn liu Trong cỏc ng c HCCI ch yu l iu khin quỏ trỡnh chỏy ca ng c giai on chỏy chớnh, v cho phộp vic t chỏy nhiờn liu hon chnh hn Vic nhiờn liu t chỏy nộn bt u bng cỏch phỏ v cỏc hng phõn t Hexan nh ng c diesel, nhng k t nng lng ớt chuyn i sang nhit hn,kt qu phõn tớch cht húa hc thờm t ỏp lc v nhit, cho phộp cho mt phn ng hon chnh hn Cỏc quỏ trỡnh ca ng c HCCI cú th c biu din trc quan bng s sau Hỡnh 7.65 Cỏc quỏ trỡnh ca ng c HCCI Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 137 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên Kt qu th nghim ca ng c HCCI ó sm cho thy mt s gia tng hiu qu ỏng k ng c diesel c in Tuy nhiờn lng khớ thi t ng c li tng lờn Kt qu cho thy, NOx v mui than ó thc s gim n mc ti thiu Tuy nhiờn, lng khớ thi cỏc hydrocarbon (HC) v oxit cacbon (CO), m thng thp ng c diesel 7.6.2.ng c hybrid a Khỏi quỏt v ng c hybrid ng c hybrid l loi m ng c hot ng vi hai ngun ng lc S cn thit ca ng c hybrid: Gim nng khớ thi S núng lờn ca trỏi t Phỏt trin tng lai Ngun nhiờn liu cn kit Hỡnh 7.66 ng c in S phỏt trin ca ng c hybrid gn lin vi quỏ trỡnh hỡnh thnh v phỏt trin ca xe hi hybrid Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 138 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên Xe hybrid cú mt lch s phỏt trin di Mc dự s phỏt minh xe hybrid ó bt u cỏch õy nhiu th k Khi giỏ ca gas tng lờn ti mt nhp phỏt trin cao hn, sn xut ụtụ rừ rng to nhng chic xe m s dng cụng ngh nhiờn liu xen k Honda Insight l chic xe u tiờn ỏnh vo th trng nc M vi sn lng ln V bõy gi tt c xe hybrid nc M ch chim 1% tng s tt c xe V nu giỏ gas tng ti nhp phỏt trin hin hnh, mt ngy khụng xa s cú nhiu xe hybrid hn xe xng b Cu to ca mt s chi tit, cm chi tit trờn xe Toyota Hybrid System (THS) H thng iu khin hybrid la chn s kt hp tt nht ca hai ngun dn ng trờn tng xng vi nhng iu kin lỏi Prius th h 01-03 s dng THS Prius th h 04 tr v sau s dng THS-II , nú cng c da trờn nhng khỏi nim c bn tng t nh THS nhng ci thin MG1, MG2, c qui v ng c xng Hỡnh 7.67 Cu trỳc xe hybrid Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 139 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên Hỡnh 7.68 S h thng iu khin hybrid Cỏc thnh phn ca h thng hybrid Hp s hybrid bao gm MG1, MG2 v cm bỏnh rng hnh tinh ng c 1NZ-FXE Cm b chuyn i bao gm b chuyn i mụ t-mỏy phỏt, b chuyn i khuch i, b chuyn i DC-DC, v b chuyn i A/C ECU HV, hp tớn hiu t cỏc cm bin v gi kt qu tớnh toỏn n ECM, cm bin i, ECU cqui, ECU iu khin trt iu khin h thng hybrid Cm bin v trớ s Cm bin v trớ bn p ga, bin i gúc m bm ga thnh tớn hiu in ECU iu khin trt, iu khin phanh tỏi sinh ECM ECU c qui, kim tra tỡnh trng np ca cqui HV v iu khin s hot ng ca qut lm mỏt B ni in SMR (System Main Relay), ni v ngt mch cụng sut cao ỏp c qui ph, lu tr 12V DC cho h thng iu khin xe Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 140 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên CHNG C TNH NG C T TRONG 8.1 Cỏc ch lm vic ca ng c t 8.1.1 Khỏi nim ch lm vic ca ng c Ch lm vic ca ng c c th hin bng t hp cỏc thụng s lm vic ca nú nh cụng sut Ne hay mụ men Me v tc vũng quay n Trong lm vic ca ng c, tc n thay i t nmin ng vi gii hn n nh ca ng c n nmax ng vi gii hn ng sut c, ng sut nhit v din bin bỡnh thng ca chu trỡnh cụng tỏc Ti mi v trớ n = const lm vic, cụng sut Ne ca ng c thay i t (ch khụng ti) n Nmax ti tc vũng quay ú Cỏc ch lm vic ca ng c ụ tụ STT Ch ng nhit thp (00) Ch ng nhit thng (khong 200) Ch khụng ti Ch chy chm (xe diu hnh, diu binh ) Ch tng tc Ch cụng sut cc i (ch chy ton ti) Ch chy tc trung bỡnh (ch tit kim nhiờn liu) 8.1.2 Ch lm vic n nh v khụng n nh Ch lm vic c coi l n nh cỏc thụng s lm vic nh Me, n khụng i thi gian kho sỏt Khi ú mụ men ca ng c cõn bng vi mụ men cn ca mỏy cụng tỏc Me = Mc, hỡnh 8-1 Ch lm vic ca cm thit b ng c- mỏy cụng tỏc n nh khi: Hỡnh 8-1 Ch lm vic n nh ca cm ng c- mỏy cụng tỏc Giảng viên: Khổng Văn Nguyên d(M e M c ) dn v cng n nh v trỏi ca cng õm tc l dc ti im ct ca hai ng mụ men cng ln Ch lm vic cú cỏc thụng s lm vic thay i thi gian kho sỏt gi l ch lm vic khụng n nh, vớ d ng c ng, tt mỏy hay tng gim tc Trong chng ny chỳng ta ch kho sỏt cỏc ch lm vic n nh ca ng c lm vic ca nú kộo mỏy cụng tỏc c th Do c tớnh ca cỏc mỏy cụng tỏc khỏc nờn lm vic ca cm ng c, mỏy cụng tỏc cng khỏc 141 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên ng c dn ng chõn vt i vi ng c tu thu, ng c dn ng trc Hỡnh 8-2: Ch lm vic ca ng c trc tip dn ng chõn vt ng c kộo mỏy phỏt in tip chõn vt, hỡnh 8-2, cụng sut cn ca chõn vt thụng thng ph thuc bc vo tc vũng quay Nc = kn3 Min lm vic ca ng c- mỏy cụng tỏc nm trờn ng c tớnh cn Cỏc ng 1, v tng ng vi cỏc v trớ khỏc ca c cu iu khin cung cp nhiờn liu Tc ng c thay i t nmin n nmax ng c kộo mỏy phỏt in ũi hi n = const Chc nng ny iu tc (mt ch ) m nhn Min lm vic ca ng c - mỏy phỏt nm trờn ng AB, hỡnh 8-3 Ti A ng vi ch nh mc Ne = Nm v ti B ng vi ch khụng ti Ne = Hỡnh 8-3: Ch lm vic ca ng c kộo mỏy phỏt in ng c trờn phng tin c gii ng c trờn cỏc phng tin c gii nh ụtụ, xe mỏy, mỏy kộo cụng sut v tc ng c thay i mt phm vi rt rng Min lm vic ca cm thit b, hỡnh 8-4, l din tớch gii hn bi ng cụng sut ln nht ng vi mc cung cp cc i hũa khớ (ú l c tớnh ngoi s dng) v cỏc ng gii hn n v nmax.] Hỡnh 8-4: Ch lm vic ca ng c trờn cỏc phng tin c gii Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 142 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên 8.2 c tớnh ca ng c 8.2.1 Khỏi nim c tớnh ng c Quan h gia cỏc thụng s lm vic ca ng c nh Me, Ne, n, ge, Gnl lm vic gi l c tớnh ca ng c c tớnh ca ng c c xõy dng bng thc nghim trờn bng th cụng sut ng c cú th thay i d dng ch lm vic ca ng c nh: tc vũng quay, mc cung cp hũa khớ, nhit lm mỏt, nhit du bụi trn v.v Trờn c s c tớnh cú th ỏnh giỏ cỏc ch tiờu ca ng c cỏc iu kin s dng khỏc ng c t cú cỏc loi c tớnh sau: c tớnh tc Tc vũng quay n l bin s c tớnh chõn vt L c tớnh tc ng c dn ng chõn vt tu thy c tớnh ti Cụng sut ng c Ne(hay pe) l bin s n= const c tớnh tng hp c tớnh ca nhiu bin s c tớnh iu chnh Bin s l cỏc thụng s iu chnh c tnh khụng ti L c tớnh tc ng c chy khụng ti c tớnh iu tc L c tớnh tc ng c cú trang b iu tc 8.2.2 Cỏc c tớnh ca ng c 8.2.2.1 c tớnh tc c tớnh tc l c tớnh pe (Me) Ne, ge v Gnl ph thuc vo tc vũng quay n vi nhng iu kin nht nh v v trớ ca c cu iu khin cung cp nhiờn liu (ng c iờzen) hoc m bm ga (ng c xng) Nhng iu kin ú s c trỡnh by kho sỏt tng c tớnh tc c th c tớnh ngoi l c tớnh tc ng vi mc cung cp hũa khớ cc i ( ng c phỏt cụng sut ln nht) Hỡnh 8-5: c tớnh ngoi ng c xng Giảng viên: Khổng Văn Nguyên Hỡnh 8-6: c tớnh ngoi ng c diezel 143 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên c tớnh b phn l c tớnh tc ng vi cỏc mc cung cp hũa khớ trung gian Cỏc iu kin khỏc xỏc lp c tớnh cng ging nh i vi c tớnh ngoi s dng Nh vy s cú vụ s c tớnh b phn 8.2.2.2 c tớnh iu chnh ú l c tớnh th hin mi quan h ca cỏc thụng s lm vic nh Ne (hay Me, pe) v ge (hay Gnl) ph thuc vo cỏc thụng s iu chnh nh h s d lng khụng khớ , gúc ỏnh la sm hay gúc phun sm s, nhit lm mỏt tlm, nhit du bụi trn, ỏp sut phun nhiờn liu Nh vy cú rt nhiu c tớnh iu chnh, nhng quan trng nht l c tớnh iu chnh theo v s vỡ õy l hai thụng s nh hng rt ln n tớnh kinh t v tớnh hiu qu ca ng c Sau õy ta s ch xột hai c tớnh iu chnh ny *) c tớnh iu chnh Hỡnh 8-7: c tớnh iu chnh ca ng c iờzen a ng c xng Hỡnh 8-8: c tớnh iu chnh ca ng c xng Khi ly c tớnh iu chnh , cỏc thụng s lm vic nh tc vũng quay v m bm ga v tt c cỏc thụng s iu chnh khỏc nh gúc ỏnh la sm, nhit lm mỏt, nhit du bụi trn phi gi khụng i cỏc giỏ tr phự hp (vớ d nhit nc lm mỏt 60-900C, nhit du bụi trn 95 -1000C ) thay i phi thay i lng nhiờn liu cung cp cho ng c bng cỏch thay i sc cn ca gớcl (i vi ng c dựng b ch ho khớ) hoc thay i lng nhiờn liu phun (i vi ng c phun xng) Khi thay i , cỏc bin s c tớnh thay i nh sau Tt c cỏc giỏ tr kinh nghim ca trỡnh by di õy ng vi trng hp bm ga m hon ton v tc vũng quay n ch nh mc (chn trc theo kinh nghim) Nhn xột: Khi thay i ch tc v v trớ bm ga s c h cỏc c tớnh iu chnh khỏc Cng úng nh bm ga thỡ h s khớ sút r tng nờn tc chỏy gim v gii hn chỏy cng b thu hp iu ú dn ti Nemax v gemin cng gim v cng sỏt hn Cng tng tc vũng quay thỡ thi gian ginh cho mt chu trỡnh gim, ng thi h s np v cng gim v, h s khớ sút r tng cng dn ti kt qu tng t B d liu thu c v Nemax v gemin dựng thit k v iu chnh b ch ho khớ hoc h thng phun xng cho ng c xng Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 144 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên b ng c iờzen i vi ng c iờzen, ly c tớnh iu chnh phi gi tc vũng quay v tt c cỏc thụng s iu chnh khỏc nh gúc phun sm, nhit lm mỏt, nhit du bụi trn khụng i cỏc giỏ tr hp lý thay i phi thay i lng nhiờn liu cung cp cho ng c bng cỏch thay i lng nhiờn liu chu trỡnh gct Khi thay i , cỏc bin s c tớnh thay i nh sau Tt c cỏc giỏ tr kinh nghim ca trỡnh by di õy ng vi trng hp tc vũng quay n ch nh mc (chn trc theo kinh nghim) Nhn xột: - Khi thay i tc vũng quay ta s c h c tớnh iu chnh Khi gim tc vũng quay (t ch nh mc) thi gian chu trỡnh tng nờn thun li cho quỏ trỡnh hỡnh thnh hn hp v chỏy Tuy nhiờn ú cng xoỏy lc ca khụng khớ xy lanh gim nờn cú tỏc dng ngc li Vỡ vy rt khú xỏc nh qui lut v nh hng ca tc vũng quay n n c tớnh iu chnh ng c iờzen núi chung m phi tu thuc vo tng loi ng c c th Tng t nh ng c xng, cỏc d liu v Nemax v gemin thu c thớ nghim ly c tớnh iu chnh trờn ng c mu s c dựng thit k v iu chnh h thng phun nhiờn liu ca ng c *) c tớnh iu chnh s ú l cỏc quan h Ne v ge ph thuc vo gúc ỏnh la sm hay gúc phun sm s c tớnh iu chnh theo s c xõy dng phũng thớ nghim trờn ng c mu dựng a s liu c th nhm thit k v iu chnh h thng ỏnh la cho ng c xng hoc h thng phun du cho ng c iờzen ng c xng Hỡnh 8-9: c tớnh iu chnh s ng c xng Hỡnh 8-10: c tớnh iu chnh s ng c iờzen Khi ly c tớnh iu chnh gúc ỏnh la sm s phi gi tc vũng quay, v trớ bm ga, v tt c cỏc thụng s iu chnh khỏc nh h s d lng khụng khớ , nhit lm mỏt, nhit du bụi trn khụng i ti cỏc giỏ tr phự hp Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 145 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên Nh vy tng tc vũng quay n thỡ phi tng gúc ỏnh la sm s v ngc li, gim n phi gim s Khi thay i ti, c th úng bt bm ga phi tng gúc ỏnh la sm s v ngc li, phi gim s m thờm bm ga b ng c iờzen Tng t nh ng c xng, ly c tớnh iu chnh gúc phun sm s ng c iờzen phi gi tc vũng quay n v tt c cỏc thụng s iu chnh khỏc nh h s d lng khụng khớ , nhit lm mỏt, nhit du bụi trn khụng i ti cỏc giỏ tr phự hp Cỏc bin s ca c tớnh thay i nh sau Nh vy tng tc vũng quay n thỡ phi tng gúc phun sm s Ngc li, gim n phi gim s Khi gim gct (gim ti), phi gim gúc phun sm s Ngc li, tng gct phi tng s Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 146 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên 8.3 Cỏc bin phỏp ci thin v iu chnh c tớnh ng c 8.3.1 Vn ci thin v iu chnh c tớnh ng c - Hin nhm tng cụng sut, tng kh nng thớch ng, m rng phm vi tc ca ng c ngi ta ỏp dng cỏc phng phỏp nhm nõng cao h s np, qua ú nõng cao cụng sut ng c m khụng nh hng n tớnh kinh t nhiờn liu v m bo ụ nhim mụi trng - Cỏc phng phỏp c nh tng ỏp, chn gúc phi khớ thớch hp , trờn cỏc ụ tụ hin i ngy trang b in t, cỏc phng phỏp ci thin c tớnh nh: thay i hnh trỡnh xuppap, thay i pha phi khớ, thay i cu trỳc ng np Cỏc h thng ny u c iu khin bng in t 8.3.2 Cỏc bin phỏp ci thin v iu chnh c tớnh ng c 8.3.2.1 Tng ỏp ng c Tng ỏp l mt phng phỏp lm tng cụng sut ng c bng cỏch tng lng khớ np vo xi lanh hnh trỡnh np Vi ng c s dng tng ỏp, khụng khớ c nộn li trc np vo xylanh, ú lng khụng khớ np vo xylanh hnh trỡnh np ln hn qua ú lng oxy np vo cng tng lờn Hỡnh 8-11: Lng khớ np tng lờn s dng tng ỏp Vỡ vy, ngi ta cú th tng thờm lng nhiờn liu cung cp cho ng c mt chu trỡnh t chỏy dung tớch xylanh ú iu ny lm tng hiu sut ca ng c Tng ỏp ụng c cng lm gim c hi ca khớ thi Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 147 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên 8.3.2.2 iu khin pha phi khớ Gúc m sm, úng mun ca xuppap cú nh hng rt ln n quỏ trỡnh np thi Gúc m sm ca xupap np ln lm tng tit din v thi gian m xuppap, qua ú lm gim tn tht p k v pth nờn v tng Ngoi ra, gúc úng mun xupap cú tỏc dng tn dng quỏn tớnh np thờm khớ np mi cng lm tng v Gúc phi khớ m bo h s np ln nht v cụng bm nh nht l gúc phi khớ ti u Vi cỏc ng c thng, thi im phi khớ Hỡnh 8-12: Thay i gúc phi khớ ca xuppap nap c c nh Nhng vi ng c s dng h thng VVT-i, pha phi khớ cú th thay i c quỏ trỡnh lm vic ca ng c tựy theo cỏcch lm vic ng c H thng s dng ỏp sut thy lc xoay trc cam np v lm thay i thi im phi khớ iu ny cú th lm tng cụng sut ng c, ci thin tớnh kinh t nhiờn liu v gim ụ nhim mụi trng Tc l lm thay i c tớnh ca ng c H thng VVT-i cú th iu khin gúc phi khớ ca xuppap np thay i phm vi 500 so vi gúc quay ca trc khuu t c thi im phi khớ thớch hp cho tng ch ca ng c Thi im phi khớ c thay i nh sau: Khi nhit thp, tc thp ti nh, hay ti nh Thi im phi khớ ca trc cam np c lm tr li v trựng lp xuppỏp gim i gim khớ x chy ngc li phớa np iu ny lm n nh ch khụng ti v ci thin tớnh kinh t nhiờn liu v tớnh ng Hỡnh 8- 13: iu khin gúc phi Khi ti trung bỡnh, hay tc thp v trung bỡnh khớ phự hp vi cỏc ch lm ti nng vic Thi im phi khớ c lm sm lờn v trựng lp xuppỏp tng lờn tng EGR ni b v gim mt mỏt bm iu ny ci thin ụ nhim khớ x v tớnh kinh t nhiờn liu Ngoi ra, cựng lỳc ú thi im úng xuppỏp np c y sm lờn gim hin tng quay ngc khớ np li ng np v ci thin hiu qu np Khi tc cao v ti nng Thi im phi khớ c lm sm lờn v trựng lp xuppỏp tng lờn tng lng khớ x tun hon ni b v gim mt mỏt bm iu ny ci thin ụ nhim khớ x v tớnh kinh t nhiờn liu Ngoi ra, cựng lỳc ú thi im úng xuppỏp np c y sm lờn gim hin tng quay ngc khớ np li ng np v ci thin hiu qu np Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 148 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên 8.3.2.3 iu khin hnh trỡnh xuppap Hỡnh 8-14 : Thay i hnh trỡnh xuppap bng h thng VVTl-i H thng VVTL i cú th iu khin hnh trỡnh xuppap thay i theo tc v ti trng ca ng c, qua ú lm tng h s np, lm tng cụng sut ca ng c m khụng lm nh hng n tớnh kinh t nhiờn liu cng nh ụ nhim khớ x Hỡnh trờn th hin s thay i hnh trỡnh xuppap theo tc v ti trng ca ng c Theo ú, ng c chy tc thp hoc trung bỡnh, h thng s iu khin vu cam tc thp v trung bỡnh l cam cú biờn dng nh tham gia iu khin xuppap Khi ng c chy tc cao hay ti ln, h thng VVTL-i s iu khin cam tc cao tham gia iu khin xuppap, cam ny c thit k cú biờn dng ln hn so vi cam tc thp, vỡ th lm thay i hnh trỡnh xuppap, qua ú lm tng h s np Cỏc hóng xe khỏc nh Toyota, Honda, BMW a cỏc cỏch khỏc iu khin hnh trỡnh xuppap ( tham kho cu to ng c), nhng u cú mc ớch l thay i c tớnh ca ng c cho t c cụng sut cao nht v lng tiờu hao nhiờn liu nh nht Hỡnh 6-42 th hin c tớnh ca loi ng c s dng VVTL-i Nhỡn vo ng c tớnh ta thy momen xon ca ng c tng lờn hnh trỡnh xuppap tng Hỡnh 8-15: c tớnh ng c thay i thay i hnh trỡnh xuppap Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 149 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên 8.3.2.4 H thng thay i chiu di ng np (ACIS) Dũng chy h thng np thi u l cỏc dũng mch ng nờn cú s dao ng v lan truyn súng ỏp sut h thng Ti mt tc c th, ngi ta la chn chiu di ng np cho súng phn hi xut phỏt t ming ng np n ca xuppap ang m thỡ s np c nhiu khớ np mi hn tng cụng sut ng c Mt s ng c ụtụ hin i li dng hin tng khớ ng ny ci thin c tớnh ng np ca ng c cú dng cong xon cú th thay i chiu di theo tc ca ng c qua mt h thng iu khin in t Vic thay i chiu di ng ng np lm thay i c tớnh ca ng c theo hng lm tng cụng sut phự hp vi ti trng v tc ca ng c Hỡnh 8-16: Thay i chiu di ng ng np Giảng viên: Khổng Văn Nguyên Hỡnh 8-17: c tớnh ng c thay i khớ thay i chiu di ng ng np 150 ... trỡnh np, ngi ta a thụng s h s np v c nh ngha nh sau: v G1 M V Gh M h Vh Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 16 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên G1 (kg/kgnl) v M1(kmol/kgnl) l lng... (diesel) cú Tbh = d Nhit cui quỏ trỡnh np p Tk T t rTr a pr Ta r Giảng viên: Khổng Văn Nguyên m m 17 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên e H s np v M1 Mh m pr Tk... cú th d dng tỡm c nhit v ỏp sut cui quỏ trỡnh nộn (khụng chỏy) ti im c: Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 18 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên pc pa n1 Tc Ta n1 *) Nhng nhõn