Bài giảng nguyên lý động cơ đốt trong

Chương KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Lịch sử phát triển • Lịch sử • Ứng dụng Động đốt động nhiệt • Định nghĩa • Ưu, Khuyết điểm Phân loại ĐCĐT Nguyên lý làm việc Động đốt • Những khái niệm • Động kỳ, khơng tăng áp • Động kỳ 1.1 Lịch sử phát triển Tham khảo Ứng dụng Tổng CS ĐCĐT kiểu piston chiếm khoảng 95% CS thiết bị Năng lượng phát chừng 90%  Giao thông vận tải: bộ, thuỷ, hàng không, sắt  Nông nghiệp: thuỷ lợi, động lực  Lâm nghiệp: khai thác, trồng trọt  Xây dựng: kiến thiết  Quân sự: hải, lục, không quân  Phát điện 1.2 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LÀ ĐỘNG CƠ NHIỆT 1.2.1 ĐỘNG CƠ 1.2.2 ĐỘNG CƠ NHIỆT Nhiên liệu + Khơng khí  ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU  TẠO NHIỆT  TRUYỀN NHIỆT CHO MÔI CHẤT  Biến đổi trạng thái nhiệt môi chất để chuyển NHIỆT NĂNG thu thành 10 01/11/2015 a/ Động làm việc tĩnh tại: Thường điều kiện tĩnh yêu cầu số vòng quay động không đổi thay đổi phạm vi hẹp Trường hợp có nhiều động chạy song song phải điều chỉnh n tỉ mỉ • • • Sự tác động làm tay, song trình vận hành động cơ, phụ thay đổi thường xuyên nhanh đến mức dùng tay khơng thể trì chế độ tốc độ u cầu Vì cần phải đặt điều tốc, tự động làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng nhiên liệu hỗn hợp qua đó, điều chỉnh số vòng quay Thường dùng điều tốc chế độ, loại nhiều chế độ yêu cầu thay đổi tốc độ thay đổi máy công tác 01/11/2015 b/ Động đặt tàu thủy: Động xăng có đường Me dốc xuống lớn (khi n tăng) đóng nhỏ bướm ga Me dốc Trong đặc tính chân vịt lại có đặc điểm vùng số vòng quay lớn Mc dốc lên Do số vòng quay động xăng làm việc trực tiếp với chân vịt có chế độ làm việc ổn định Ngoài ngắt tải đột ngột (chân vịt gãy nhô lên khỏi mặt nước) số vòng quay động vượt giá trị định mức vị trí bướm ga mở lớn Ngược lại, động diezel có đặc tính tốc độ theo mơmen khơng dốc Vì chế độ tốc độ lớn có chế độ làm việc thật ổn định Mặt khác khả số vòng quay vượt giá trị định mức xảy hầu hết vị trí thước nhiên liệu ngắt tải đột ngột Trong số vòng quay cần vượt định mức chút đặc tính động cắt đặc tính giới hạn khói đen 01/11/2015  Lực qn tính tăng lên lớn, mặt trình cháy xấu, làm động đặc biệt cấu thải nóng - động diezel tàu thủy thiết phải đặt điều tốc giới hạn - Một số trường hợp đặt điều tốc chế độ đồng thời làm nhiệm vụ giới hạn số vòng quay Ngồi động cần làm việc số vòng quay nhỏ định mức thời gian dài (tàu đánh cá) cần đặt điều tốc nhiều chế độ 01/11/2015 c/ Động đặt phương tiện vận tải (ôtô, máy kéo) Trên động loại chế độ tốc độ phụ tải thường thay đổi Khi chạy khơng tải: Khơng tải có ý nghĩa lớn, chạy không tải không ổn định hay chết máy gây nhiều khó khăn cho người lái công nhân vận hành chế độ không tải xác định: Mi(Pi) = Mm(Pm), n ổn định nhỏ KHI CHẠY KHÔNG TẢI Động Diesel Động Xăng Pi tăng nhanh Pm 01/11/2015 Khi số vòng quay tăng dần Mm(Pm) tăng dần Khi chạy ấm máy, sang số, tạm dừng Mi(Pi) = Kgcti Ở động diezel n tăng gct tăng Mi(Pi) (phụ thuộc chủ yếu vào gct, ảnh hưởng i khơng đáng kể) tăng dần Do chế độ không tải, không ổn định ổn đinh (Mi tăng chậm chút) Cả hai trường hợp cần thiết đặt điều tốc Còn động xăng chạy khơng tải bướm ga đóng nhỏ nên n tăng, Mi(Pi) giảm nhanh (b) v giảm nhanh (Mi = k.i/.v, ảnh hưởng i/ khơng đáng kể Do ln có chế độ làm việc ổn định việc đặt điều tốc không cần thiết Khi mang tải: Cũng đặt tàu thủy, động đặt ôtô máy kéo thiết phải đặt điều tốc giới hạn để ngăn ngừa khả số vòng quay vượt giá trị giới hạn tải đột ngột (sang số, gãy cacđăng, ) động xăng khơng thiết Tóm lại, phương tiện vận tải động diezel thiết phải đặt điều tốc để ổn định chế độ làm việc số vòng quay khơng tải hạn chế số vòng quay động Có thể dùng điều tốc chế độ, song để giảm bớt khó nhăn việc điều chỉnh động chế độ tốc độ trung gian (nhất máy kéo) người ta thường sử dụng điều tốc nhiều chế độ 01/11/2015 Động xăng ln có chế độ làm việc ổn định chế độ phụ tải số vòng quay n vượt giá trị định mức khơng gây hư hại động nên không thiết phải đặt điều tốc Tuy động dùng cho xe tải để đảm bảo an toàn đường người ta thường bố trí điều tốc giới hạn 3/ Các loại điều tốc: Điều tốc có nhiều loại phân theo số đặc điểm: Theo loại phần tử cảm ứng: - Điều tốc khí: phần tử cảm ứng loại khí làm việc theo ngun tắc qn tính Khi số vòng quay thay đổi lực quán tính văng thay đổi, làm dịch chuyển khớp trượt qua hệ thống truyền động làm thước dịch chuyển theo chiều cần thiết - Điều tốc thủy lực: Phần tử cảm ứng bơm thủy lực thay đổi lưu lượng áp suất dầu bơm cung cấp theo số vòng quay Khi n thay đổi áp suất dầu thay đổi nên piston dịch chuyển qua lại kéo thước nhiên liệu theo chiều cần thiết Chế độ tốc độ lựa chọn nhờ thay đổi vị trí kim điều chỉnh 10 01/11/2015 Bộ điều tốc điện: phần tử cảm ứng máy phát (một chiều xoay chiều), n thay đổi hiệu máy phát thay đổi làm lực từ trường nam châm thay đổi, thước nhiên liệu dịch chuyển qua lại Chế độ tốc độ điều chỉnh lựa chọn nhờ biến trở - Bộ điều tốc chân không: phần tử cảm ứng buồng chân không nối với đường ống nạp Khi n thay đổi tốc độ chân không trống nạp thay đổi làm màng dịch chuyển qua lại chế độ tốc độ thay đổi nhờ bướm ga b/ Theo chế độ tốc độ điều chỉnh: Điều tốc giới hạn, điều tốc chế độ, điều tốc hai chế độ, điều tốc nhiều chế độ c/ Theo phương pháp truyền động từ phần tử cảm ứng đến cấu điều khiển lượng nhiên liệu • Điều tốc trực tiếp: Truyền động nhờ hệ thống tay đòn • Điều tốc gián tiếp: Truyền động qua cấu khuếch đại trung gian 11 Điều tốc tác dụng trực tiếp Người ta thường dùng điều tốc tác dụng trực tiếp động cao tốc công suất nhỏ trung bình Ưu điểm kết cấu đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng Nhược điểm chúng kích thước phần tử cảm ứng tương đối lớn lực phục hồi nhỏ 11 01/11/2015 Thường điều tốc tác dụng trực tiếp sử dụng điều tốc giới hạn, chế độ, hai chế độ nhiều chế độ 1/ Điều tốc giới hạn: Lò xo có sức căng ban đầu đủ thắng lực ly tâm văng số vòng quay nhỏ định mức Trong vùng tốc độ n nmax (lúc lực ly tâm văng thắng lực ép ban đầu lò xo 2) Me=Mc (Ne=Nc) lực ly tâm văng cân với lực lò xo điều tốc Nếu n < nn, bơm cao áp nằm vị trí đặc tính ngồi với gct max 13 01/11/2015 Khi tải tăng, số vòng quay giảm, lực ly tâm văng giảm, lò xo đẩy khớp trượt sang phải, kéo thước nhiên liệu theo chiều tăng đến vị trí tương ứng Khi giảm tải, trình xảy ngược lại Nhờ thay đổi phụ tải, số vòng quay động thay đổi phạm vi hẹp Trong suốt trình làm việc động cơ, điều tốc loại liên tục làm việc trừ trường hợp khởi động, dừng máy tải Chế độ tốc độ điều chỉnh phụ thuộc lực căngban đầu lò xo, lực thay đổi chút làm cho chế độ tốc độ điều chỉnh thay đổi phạm vi  10%nđm P Trong số trường hợp, để tăng tính ổn định chế độ P  h.g. điều tốc, người ta đưa vào cặp piston xylanh giảm chấn nối đàn hồi với đòn Khi đòn dịch chuyển nhanh, tiết lưu mạnh piston đứng nguyên lò xo gây tác dụng chống lại dịch chuyển khớp trượt Vì vậy, độ cứng tưc thời lò xo điều tốc tổng độ cứng lò xo nên độ ổn định điều tốc tăng Sau kết thúc trình điều chỉnh, piston lại dần dịch chuyển vị trí làm lò xo khơng bị biến dạng cặp piston xylanh giảm chấn ngừng tác dụng Điều tốc chế độ có tên điều tốc xác Do tăng độ cứng tức thời nên độ dốc xuống tức thời đăc tính điều tốc nhỏ đi, song độ dốc chung xác định khơng có giảm chấn Điều tốc chế độ thường đặt động máy kéo phát điện , bơm nước h h nl 14 01/11/2015 3/ Điều tốc hai chế độ: Điều tốc có hai lò xo Lò xo ngồi có sức căng ban đầu nhỏ phụ thuộc vị trí cần điều khiển, lò xo có sức căng ban đầu lớn chi tác dụng lên khớp trượt khớp dịch chuyển sang đoạn Khi số vòng quay lớn n1 đó, lực văng thắng sức căng ban đầu lò xo ngồi làm khớp dịch chuyển sang trái, thước nhiên liệu dịch chuyển theo chiều giảm, mômen động giảm dần Khi khớp trượt dịch đến chạm lò xo trong, lực căng lò xo lớn lực ly tâm nên khớp trượt dừng lại, số vòng quay lúc n2 Chỉ n > n3 lực ly tâm văng thắng sức căng hai lò xo đẩy khớp trượt tiếp tục dịch chuyển thực chức hạn chế số vòng quay điều tốc giới hạn Từ n2 đến n3 công nhân vận hành điều khiển 15 01/11/2015 Quả văng lớn Quả văng nhỏ Lò xo Tay gạt Bơm cao áp Chốt hãm I- Quả văng lớn tỳ lên chốt hãm II- Chuyển động văng nhỏ Số vòng quay n1 n4 phụ thuộc vào vị trí cần điều khiển cần điều khiển gần vị trí cung cấp nhiên liệu n1 n4 nhỏ Hai đồ thị biểu thị quan hệ độ dịch chuyển Z khớp trượt phụ thuộc số vòng quay đặc tính điều tốc động làm việc với điều tốc hai chế độ ứng với vị trí cần điều khiển (từ đến theo chiều giảm) Bộ điều tốc hai chế độ thường dùng động vận tải dùng động tàu thủy 16 01/11/2015 4/ Điều tốc nhiều chế độ: Điều tốc nhiều chế độ bảo đảm cho động làm việc ổn đinh tốc độ từ nmin đến nmax a/ Điều tốc nhiều chế độ có lực căng ban đầu thay đổi Ở vị trí định cấu điều khiển 6, lò xo có lực căng ban đầu tương đối điều tốc nhiều chế độ làm việc điều tốc chế độ.Khi thay đổi vị trí cần điều khiển lực căng ban đầu lò xo thay đổi, chế độ tốc điều chỉnh thay đổi theo, ứng với vị trí cần điều khiển chế độ tốc độ điều chỉnh Cần dịch chuyển phía làm tăng lực căng lò xo làm số vòng quay điều chỉnh tăng Các đường 2, 3, đặc tính điều tốc động cần điều khiển nằm vị trí tận bên trái, bên phải trung gian (1 đặc tính ngồi) 17 01/11/2015 Nhược điểm chủ yếu loại trình điều khiển phải thường xuyên tác dụng lên cần lực cân với lực đẩy lò xo, lực đẩy chế độ dốc cao lớn b/ Điều tốc nhiều chế độ có lực căng ban đầu lò xo khơng thay đổi: Sơ đồ hình bên liên hệ động học khớp trượt thước nhiên liệu phải tính tốn cho thước nhiên liệu dịch chuyển hành trình tồn khớp trượt dịch chuyển phần hành trình Khi cần điều khiển vị trí tận bên phải, lò xo có lực căng ban đầu xác định, điều tốc làm việc điều tốc chế độ trì số vòng quay động chế độ tốc độ nhỏ Khi quay tay sang trái đòn quay quay quanh quanh điểm C đẩy thước nhiên liệu phía tăng lượng nạp nhiên liệu làm số vòng quay động tăng lên dần 18 01/11/2015 Lực ly tâm văng thắng lực ép lò xo, đẩy khớp trượt dịch chuyển sang trái, kéo theo thước nhiên liệu vị trí tương ứng với phụ tải (lò xo biến dạng thêm) Kết chế độ tốc độ điều chỉnh lớn trước ứng với vị trí thước nhiên liệu ta có chế độ tốc độ điều chỉnh định Khi thay đổi tốc độ điều chỉnh, không cần trực tiếp làm biến dạng lò xo nên việc điều khiển điều tốc loại nhẹ nhàng Đặc tính điều tốc động có điều tốc loại tương tự loại Loại thường dùng tàu thủy, ôtô máy kéo động tĩnh 19 ... thuỷ lợi, động lực  Lâm nghiệp: khai thác, trồng trọt  Xây dựng: kiến thiết  Quân sự: hải, lục, không quân  Phát điện 1.2 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LÀ ĐỘNG CƠ NHIỆT 1.2.1 ĐỘNG CƠ 1.2.2 ĐỘNG CƠ NHIỆT... CHƯƠNG CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1 Những kiến thức quan trọng nhiệt kỹ thhuật dùng nguyên lý động 2.2 Khái niệm 2.3 Các chu trình lý tưởng 2.4 Phân tích chu trình lý tưởng 2.5... cao chất lượng làm việc động 01/11/2015 Nội dung Những kiến thức quan trọng nhiệt kỹ thuật dùng nguyên lý động Khái niệm Các chu trình lý tưởng động đốt Phân tích chu trình lý tưởng So sánh chu