BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ SỐ TÍN CHỈ: 03 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TÔ Hưng Yên - 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TƠ SỐ TÍN CHỈ: 03 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ Hưng Yên, năm 2015 CHƢƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Động đốt Động đốt trong loại động nhiệt, biến đổi nhiệt nhiên liệu thành Động nhiệt hoạt động với hai trình sau: - Đốt cháy nhiên liệu, giải phóng hóa thành nhiệt gia nhiệt cho mơi chất công tác Trong giai đoạn xảy tượng lý hoá phức tạp - Biến đổi trạng thái mơi chất cơng tác, hay nói cách khác, mơi chất cơng tác thực chu trình nhiệt động để biến đổi phần nhiệt thành Trên sở phân loại động nhiệt thành hai loại động đốt động đốt Ở động đốt ngồi, ví dụ máy nước cổ điển tàu hỏa, hai giai đoạn xảy hai nơi khác Giai đoạn thứ xảy buồng đốt nồi xúp-de, kết nước có áp suất nhiệt độ cao Còn giai đoạn thứ hai trình giãn nở nước buồng công tác sinh công làm quay bánh xe Ở động đốt trong, hai giai đoạn diễn vị trí, bên buồng công tác động Hai loại động nói có hai kiểu kết cấu, động kiểu pít tơng kiểu tuabin theo sơ đồ đây, hình 1-1 Động nhiệt Động đốt ngồi Kiểu pít tơng iston Kiểu tuabin Động đốt Kiểu pít tơng Kiểu tuabin Kiểu rơ to Hình 1-1 Động đốt thuộc họ động nhiệt Do giới hạn giáo trình, xét động đốt kiểu pít tơng từ gọi vắn tắt động đốt (ĐCĐT) Trong thực tế, động kiểu tuabin đối tượng khảo sát chuyên ngành máy tuabin 1.2 So sánh động đốt với loại động nhiệt khác Ƣu điểm Nhƣợc điểm - Hiệu suất có ích e - Khả tải kém, cụ thể khơng q 10% lớn nhất, đạt tới 50% Trong đó, - Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mơ men sinh máy nước cổ điển kiểu không lớn Do đó, động khơng thể khởi động pít tơng đạt khoảng 16%, có tải phải có hệ thống khởi động riêng tuabin nước từ 22 đến - Cơng suất cực đại khơng lớn Ví dụ, 28%, tuabin khí động lớn giới động hãng tới 30% MAN B&W có cơng suất 68.520 kW (số liệu 1997), - Kích thước trọng tuabin bình thường có cơng suất tới lượng nhỏ, công suất riêng vài chục vạn kW lớn Do đó, động đốt - Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao thích hợp cho - Nhiên liệu cần có yêu cầu khắt khe phương tiện vận tải với bán hàm lượng tạp chất thấp, tính chống kích nổ cao, tính kính hoạt động rộng tự cháy cao nên giá thành cao Mặt khác, nguồn - Khởi động, vận hành nhiên liệu dầu mỏ ngày cạn dần Theo dự chăm sóc động thuận đốn, trữ lượng dầu mỏ đủ dùng tiện, dễ dàng kỷ 21 - Ơ nhiễm mơi trường khí thải ồn 1.3 Phân loại động đốt Động đốt đ-ợc phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau: Tiờu phõn loi Cỏc loại động Động bốn kỳ: Là động có chu trình cơng tác thực sau bốn Theo cách thực hành trình pít tơng hay hai vòng quay trục khuỷu chu trình Động hai kỳ: Là động có chu trình cơng tác thực sau hai hành cơng tác trình pít tơng hay vòng quay trục khuỷu Động nhiên liệu lỏng: xăng, điêzen (diesel), cồn pha xăng điêzen (diesel), dầu thực vật Theo nhiên liệu Động nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí bao gồm: khí thiên nhiên (Compressed Natural Gas - CNG), khí hố lỏng (Liquidfied Petroleum Gas - LPG), khí lò ga, khí sinh vật (Biogas) Động nhiên liệu kép (Dual Fuel) ví dụ động gas+ xăng, ga + điêzen (diesel)… Động đa nhiên liệu (Multi Fuel) động dùng điêzen (diesel) xăng, động dùng xăng khí đốt Theo phương Hình thành hỗn hợp bên ngồi xy lanh động xăng dùng pháp hình thành chế hòa khí hệ thống phun xăng gián tiếp (phun vào đường nạp) khí hỗn hợp Hình thành hỗn hợp bên xy lanh động điêzen (diesel) hay động phun xăng trực tiếp (Gasoline Direct Injection - GDI) vào xy lanh Theo phương Động đốt cháy cưỡng động xăng pháp đốt cháy Động cháy nén động điêzen (diesel) hỗn hợp Theo phương Động khơng tăng áp: khơng khí hay hỗn hợp hút vào xy lanh pháp nạp chênh áp đường nạp xy lanh Động tăng áp: khơng khí hay hỗn hợp nén trước nạp vào xy lanh Theo tốc độ trung bình pít tơng Gọi tốc độ trung bình pít tơng cm Dễ dàng tính c m  S.n (m/s) với S 30 hành trình pít tơng (m) n tốc độ vòng quay trục khuỷu (v/ph) Theo cm người ta phân loại động sau: Động tốc độ thấp Động tốc độ trung bình Động cao tốc 3,5 m/s  cm  6,5 m/s 6,5 m/s  cm  m/s cm  m/s Theo dạng chuyển động Động pít tơng tịnh tiến thường gọi ngắn gọn động pít pít tơng tơng Đa số động đốt động pít tơng Động pít tơng quay hay động rơto Wankel phát minh năm 1954 nên gọi động Wankel Theo cách bố trí xy lanh Thứ tự bố trí xy lanh Động thẳng hàng Hình 1-2: Động thằng hàng Động chữ V Hình 1-3: Động chữ V Động đối đỉnh Hình 1-4: Động đối đỉnh Động hình Hình 1-5: Động hình 1.4 Nguyên lý làm việc động đốt loại trục khuỷu – truyền 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý cấu trúc Cấu tạo động đốt bao gồm: a Cơ cấu sinh lực gồm: Bộ hơi: Xy lanh, cụm pít tơng, nắp máy… Bộ phận chuyển động dự trữ lượng: Trục khuỷu, truyền, bánh đà b Các hệ thống cấu khác: Cơ cấu phối khí: Cụm xuppap hút xả, trục cam, cấu dẫn động trục cam Hệ thống bôi trơn: Cácte dầu, bơm dầu, lọc dầu, tuyến dầu, két làm mát dầu… Hệ thống làm mát: Két nước, bơm nước, áo nước, van nhiệt, đường ống nước… Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Hệ thống nhiên liệu dùng chế hòa khí phun xăng, hệ thống nhiên liệu đông điêzen (diesel) Hệ thống điện động cơ: Hệ thống khởi động, hệ thống cung cấp điện… Cấu trúc Lƣợc đồ §CT S D §CD Hình 1-6: Cấu trúc động kỳ Trục khuỷu Xy lanh Xuppap nap Thanh truyền Pít tơng Họng hút 7.Trục cam nạp Xuppap xả 11 Đường ống xả 8.Trục cam xả 10.Nắp máy Hình 1-7: Lược đồ động bốn kỳ Trục khuỷu Thanh truyền, Piston Xuppáp thải(xả) Vòi phun (động diesel) hay bugi (động xăng), Xuppáp nạp ĐCT Điểm chết ĐCD Điểm chết S Hành trình piston D Đường kính xy lanh 1.4.2 Các khái niệm thông số động đốt Dựa vào lược đồ hình 1-7 Ta đưa số khái niệm sau: Q trình cơng tác tổng hợp tất biến đổi môi chất công tác xảy xy lanh động hệ thống gắn liền với xy lanh hệ thống nạp - thải Chu trình cơng tác tập hợp biến đổi môi chất công tác xảy bên xy lanh động diễn chu kì Kỳ phần chu trình cơng tác xảy pít tơng dịch chuyển hành trình Điểm chết: Trong hoạt động cấu sinh lực có hai khái niệm điểm chết: điểm chết pít tơng điểm chết trục khuỷu Điểm chết pít tơng điểm mà pít tơng có vận tốc 0, diễn giải theo cách khác: điểm pít tơng vị trí cao thấp lòng xy lanh Như pít tơng có điểm chết (hình 1.8) điểm chết (ĐCT) điểm chết (ĐCD) Điểm chết pít tơng điểm mà pít tơng cách xa đường tâm trục khuỷu Điểm chết pít tơng điểm mà pít tơng cách tâm trục khuỷu khoảng ngắn Hình 1-8: Các vị trí điểm chết ĐCĐT Điểm chêt trục khuỷu có hai vị trí điểm chết (ĐCT) điểm chết (ĐCD), điểm mà đường tâm má khuỷu trùng với đường tâm truyền Hành trình pít tơng (S): Là khoảng cách hai điểm chết (m) Thể tích cơng tác Vh khoảng khơng gian lòng xilanh tính từ mặt đỉnh pít tơng ĐCD tới mặt đỉnh pít tơng ĐCT Thể tích buồng cháy Vc khoảng khơng gian lòng xilanh tính từ mặt đỉnh pít tơng ĐCT tới bề mặt vòm nắp máy bao kín phía xy lanh Thể tích tồn phần Va khoảng khơng gian lòng xilanh tính từ mặt đỉnh pít tơng ĐCD tới bề mặt vòm nắp máy bao kín phía xy lanh Tỷ số nén  tỷ số thể tích lớn nhất( thể tích tồn phần Va) thể tích nhỏ (thể tích buồng cháy Vc ):  Vmax Vh  Vc V  1 h Vmin Vc Vc (1.1) 1.4.3 Nguyên lí làm việc động xăng xy lanh Động bốn kỳ có chu trình cơng tác thực sau bốn hành trình pít tơng hay hai vòng quay trục khuỷu Hình 1-9: Đồ thị mơ tả trình làm việc động bốn kỳ không tăng áp a Đồ thị công b Đồ thị pha Hành trình thứ nhất: hành trình nạp( HÚT), hình 1-10 Pít tơng từ ĐCT xuống ĐCD tạo nên độ chân khơng xy lanh Hồ khí từ đường nạp gọi khí nạp hút vào xy lanh qua xuppáp nạp mở hoà trộn với khí sót chu trình trước tạo thành hỗn hợp cơng tác Xuppáp nạp mở sớm góc 1 điểm d1 trước pít tơng đến ĐCD để tăng tiết diện lưu thơng dòng khí nạp Hình 1-10 Hành trình nạp động xăng Hình 1-11: Hành trình nén động xăng Hình 1-12: Hành trình cháy động xăng Hình 1-13: Hành trình xả động xăng Hành trình thứ hai: hành trình NÉN , hình 1-11 Pít tơng từ ĐCD lên ĐCT Xuppáp nạp đóng muộn góc 2 điểm d2 trước ĐCT nhằm tận dụng quán tính dòng khí nạp để nạp thêm Hỗn hợp cơng tác bị nén hai xuppáp đóng dẫn tới tăng áp suất nhiệt độ xy lanh Tại điểm c’ gần ĐCT tương ứng với góc s, bugi bật tia lửa điện Góc s gọi góc đánh lửa sớm Sau thời gian chuẩn bị ngắn, trình cháy thực diễn làm cho áp suất nhiệt độ xy lanh tăng lên nhanh Hành trình thứ ba: hành trình cháy- giãn nở (NỔ ), hình 1-12 Pít tơng từ ĐCT xuống ĐCD Sau ĐCT, trình cháy tiếp tục diễn nên áp suất nhiệt độ tiếp tục tăng, sau giảm thể tích xy lanh tăng nhanh Khí cháy giãn nở sinh cơng Gần cuối hành trình, xuppáp thải mở sớm góc 3 điểm b’ để thải tự lượng đáng kể sản vật cháy khỏi xy lanh vào đường thải Hành trình thứ tƣ: hành trình thải (XẢ), hình 1-13 Pít tông từ ĐCD lên ĐCT, sản vật cháy bị thải cưỡng pít tơng đẩy khỏi xy lanh Để tận dụng qn tính dòng khí nhằm thải thêm, xuppáp thải đóng muộn sau ĐCT góc 4 hành trình nạp chu trình 1.4.4 Nguyên lí làm việc động điêzen (diesel) xy lanh Nguyên lý làm việc động điêzen (diesel) kỳ tương tự động xăng , gồm kỳ HÚT-NÉN-NỔ-XẢ, có số nét khác biệt: Hình 1-14: Hành trình hút động diesel Hình 1-15: Hành trình Hình 1-16: Hành trình nén động diesel cháy động diesel Hình 1-17: Hành trình xả động diesel Hành trình nạp( HÚT) , hình 1-14 Pít tơng từ ĐCT xuống ĐCD, xuppap nạp mở, xuppap thải đóng Khơng khí hút vào xy lanh qua xuppap nạp Xuppap nạp mở sớm góc 1 trước ĐCT để tăng lượng khơng khí nạp vào xy lanh Hành trình NẾN ,hình 1-15 Pít tơng từ ĐCD lên ĐCT, xuppap đóng kín, khơng khí xy lanh bị nén lại tới nhiệt độ áp suất cao, nhiệt độ buồng cháy động điêzen (diesel) lúc khoảng 500- 8000C Cuối hành trình nén, vòi phun phun nhiên liệu vào buồng cháy động Hành trình cháy- giãn nở ( NỔ), hình 1-16 Nhiên liệu (dầu điêzen (diesel)) áp suất cao(115kg/cm2- 1900kg/cm2) phun vào không khí nén đến áp suất nhiệt độ cao buồng cháy nên tự bốc cháy Quá trình cháy sinh cơng đẩy pít tơng xuống ĐCD Cuối hành trình cháy, xuppap thải mở sớm góc 2 trước ĐCD nhằm tận dụng qn tính dòng khí để thải phần khí cháy ngồi Hành trình thải( XẢ),hình 1-17 Pít tơng từ ĐCD đến ĐCT, xuppap thải mở, khí cháy đẩy ngồi qua xuppap thải Xuppap thải đóng sau ĐCT góc 3 nhằm mục đích thải hết sản vật cháy ngồi *) Ngun lí làm việc động kì , hình 1-18 1-19 Động hai kỳ, nêu phần phân loại, có chu trình cơng tác thực sau hai hành trình pít tơng hay vòng quay trục khuỷu Hành trình thứ nhất: Hình 1-18: Hoạt động động kì Pít tơng chuyển từ ĐCT đến ĐCD, khí cháy cháy xy lanh giãn nở sinh công Khi pít tơng mở cửa thải A, khí cháy có áp suất cao thải tự đường thải Từ pít tơng mở cửa qt B đến điểm chết dưới, khí nạp có áp suất cao nạp vào xy lanh đồng thời quét khí cháy cửa A Như hành trình thứ gồm trình: cháy giãn nở, thải tự do, qt khí nạp khí Hành trình thứ hai: Pít tơng di chuyển từ ĐCD đến ĐCT, trình quét nạp tiếp tục pít tơng đóng cửa qt B Từ pít tơng đóng thải A, mơi chất xy lanh bị đẩy qua cửa thải ngoài, giai đoạn gọi giai đoạn lọt khí Tiếp theo q trình nén pít tơng đóng cửa thải A nhiên liệu phun vào xy lanh (động điêzen (diesel)) bugi (động xăng) bật tia lửa điện Sau thời gian cháy trễ ngắn trình cháy xảy Hình 1-19: Các biểu đồ đặc trưng cho trang thái làm việc động kì a Đồ thị pha ; b Đồ thị cơng Như hành trình thứ hai gồm có q trình: qt nạp khí, lọt khí, nén cháy 1.4.5 Nguyên lý làm việc động nhiều xy lanh, hình 1-20 Trong thực tế, động xy lanh sử dụng xe máy số loại máy nông nghiệp chế biến sản phẩm nơng nghiệp Nhằm mục đích nâng cao cơng suất động người ta ghép động xy lanh (động đơn) lại với tạo thành động nhiều xy lanh Động có từ xy lanh trở lên gọi động nhiều xy lanh Trong động nhiều xy lanh, kích thước chi tiết xy lanh nên trình làm việc xy lanh giống nhau, khác pha Điều phụ thuộc vào việc bố trí vị trí tương quan xy lanh Việc bố trí tuân theo quy tắc sau: - Đảm bảo mômen động chu trình đồng Theo nguyên tắc này, động đốt hàng xy lanh, người ta bố trí cho góc cơng tác xy lanh làm việc liên tiếp - Không để tải trọng tập trung nhiều vào cổ trục khuỷu để trục có sức bền đồng - Trục khuỷu phải có hình dạng động lực hợp lý Hình 1-20: Động nhiều xylanh 10 Hình 1-21: Kết cấu trục khuỷu số động Nguyên lí làm việc động kì xy lanh thẳng hàng Với dạng trục khuỷu hình 1-21.1 bố trí góc cơng tác hai xy lanh liên tiếp  k  720  1800 , tức 1800 có lần sinh cơng momen động phát Mặt khác, trục khuỷu có dạng đối xứng nên tính cân động lực tốt, với cấu trúc trục khuỷu có thứ tự làm việc 1-3-4-2 1-2-4-3 Ta có bảng trình tự làm việc sau: a Trình tự làm việc 1-3-4-2 Vòng quay trục khuỷu Thứ tự xy lanh Góc quay trục khuỷu 0o -180o Hút Nén Xả Nổ 1/2 vòng thứ 180o -360o Nén Nổ Hút Xả 1/2 vòng thứ 360o -540o Nổ Xả Nén Hút 540o -720o Xả Hút Nổ Nén 1/2 vòng thứ 1/2 vòng thứ b Thứ tự làm việc kiểu 1-2-4-3 Vòng quay trục khuỷu Thứ tự xy lanh Góc quay trục khuỷu 1/2 vòng thứ 0o -180o Hút Xả Nén Nổ 1/2 vòng thứ 180o -360o Nén Hút Nổ Xả 1/2 vòng thứ 360o -540o Nổ Nén Xả Hút 1/2 vòng thứ 540o -720o Xả Nổ Hút Nén 11 1.4.6 Nguyên lý động có tăng áp Một phương pháp hiệu để tăng công suất động tăng lượng môi chất nạp cách nén môi chất trước nạp vào xy lanh Phương pháp gọi tăng áp cho động Khi nén, áp suất, nhiệt độ môi chất tăng Một số động trang bị phận làm mát khí nén trước nạp vào động để nạp nhiều Sau số phương pháp tăng áp chủ yếu 1.4.6.1 Tăng áp khí Với kiểu tăng áp này, máy nén dẫn động từ trục khuỷu động Phương pháp có ưu điểm số vòng quay động thay đổi đột ngột, máy nén cung cấp cho động lượng môi chất cần thiết Tuy nhiên, Hình 1-22: Tăng áp khí Động Đường thải dẫn động từ động nên lượng khí nén phụ thuộc vào tốc độ động có nhược điểm máy nén khơng cung cấp đủ lượng khí nén phù hợp cho động tải trọng thay đổi Máy nén Bình làm mát trung gian Đường nạp Mơi chất trước máy nén Bộ truyền khí 12 1.4.6.2 Tăng áp kiểu tuabin- máy nén Theo phương pháp này, khí thải động dẫn vào tuabin 7, sinh công làm quay máy nén Tốc độ vòng quay tuabin máy nén tới 100.000 vòng/phút Phương pháp tận dụng lượng khí thải, tốc độ vòng quay động thay đổi đột ngột, quán tính tuabin máy nén nên Hình 1-23: Tăng áp kiểu tuabin- máy nén Động Đường xả Máy nén Két làm mát trung gian Đường nạp Môi chất trước máy nén Tuabin máy nén không cung cấp lượng khơng khí cần thiết Mặt khác, chế độ tốc độ vòng quay nhỏ tải nhỏ, công tuabin không đủ cho máy nén làm việc bình thường 1.4.6.3 Tăng áp hỗn hợp Với kiểu tăng áp này, máy nén dẫn động từ động tuabin Phương pháp khắc phục nhược điểm hai phương pháp Động cung cấp khí nén phù hợp chế độ tải trọng tốc độ quay khác nhau, kể Hình 1-24: Tăng áp hỗn hơp Động Đường thải Máy nén 4.tua bin Bộ truyền khí Két làm mát trung gian thay đổi tốc độ đột ngột Mặt khác, công suất dư tuabin sử dụng cơng có ích hệ thống Đường nạp 13 Tăng áp kiểu tuabin 14 1.5 Nguyên lý làm việc động pít tơng quay (động Walken) Trục quay theo chiều kim đồng hồ làm bánh quay, bánh quay dẫn động pít tơng (rơto) quay làm thay đổi thể tích khoang AC, BC, AB Trên hình 1-25, pít tơng quay theo chiều kim đồng hồ, khơng gian AC tích tăng dần thơng với cửa nạp nên q trình nạp diễn Khí nạp hút vào xy lanh qua cửa nạp Khi điểm A qua cửa nạp trình nạp kết Hình 1-25: Sơ đồ cấu trúc động Valken Rô to (piston quay) Trục Vành rô to Bánh trục Xilanh Buồng nạp Cửa nạp Bugi Cửa thải thúc Pít tơng tiếp tục quay, khơng gian AC giảm thể tích thực q trình nén Khi môi chất bị nén tới áp suất cao (khoang BC) bugi bật tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu (động xăng) vòi phun phun nhiên liệu (động điêzen (diesel)) Sau thời gian cháy trễ, trình cháy thực diễn Áp suất khoang tăng lên tác dụng lên bề mặt pít tơng (mặt BC) làm pít tơng quay, qua vành bánh làm quay trục Khi khoang BC diễn trình cháy- giãn nở khoang AC diễn trình nạp khoang AB diễn trình thải Quá trình thải bắt đầu đỉnh A mở cửa thải Nhận xét: Khi rô to thực chu trình tương ứng với vòng quay trục cơ, không gian thực chu trình làm việc gồm trình: Hút- nén- cháy, giãn nở- thải tương đương với động pít tơng thường kì, xy lanh Ưu điểm động Walken so với động pít tơng thơng thường: -Rơto quay nên cân dễ dàng Vì thế, tốc độ động cao động pít tơng thường - Vì khơng dùng xuppáp nên chất lượng nạp- thải tốt tiết diện lưu thông lớn - Gọn công suất cao Nhược điểm chủ yếu động Walken so với động pít tơng thường chi tiết bao kín dạng đỉnh rơto bề mặt xy lanh mòn nhanh vận tốc lớn khó bơi trơn Vì tuổi thọ động thấp 15 Khoa C¬ khÝ Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yên CHƯƠNG 2: CHU TRÌNH THỰC TẾ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1 Quá trình nạp 2.1.1 Diễn biến trình nạp - Quá trình nạp tiến hành chủ yếu pít tơng chuyển động từ điểm chết đến điểm chết tạo chênh lệch áp suất, mơi chất hút vào xy lanh -Trong thực tế, trình nạp bắt đầu điểm d1, tương ứng với vị trí góc  trước ĐCT, xuppap nạp mở Góc  gọi góc mở sớm xuppap nạp p Từ thời điểm áp suất xy lanh áp suất đường ống nạp pk trở đi, khí nạp thực vào xy lanh, pít tơng tới ĐCD điểm a Tận dụng qn tính dòng khí nạp để nạp thêm, xupáp nạp chưa đóng ĐCD mà đóng sau b ' pt hr d1 d2 r ' Vc ĐCT Vh b p"t pk phk a V ĐCD góc  điểm d2 Góc  gọi góc đóng muộn xupáp nạp Áp suất xy lanh phụ thuộc vào tốc độ v pít tơng, có giá trị nhỏ vmax Tại điểm ĐCD, ta viết: pa = pk - pk Đối với động không tăng áp, coi gần Hình 2-1 Diễn biến q trình nạp (2.5) pk: Chênh lệch áp suất đường pk  p0 Tk  T0 nạp với xylanh Từ phân tích diễn biến q trình nạp động khác ta rút vài nhận xét sau: - Khí nạp vào xy lanh phải khắc thải xylanh pt: Chênh lệch áp suất đường phục sức cản lưu động nên có tổn thất áp suất pk - Trong tất loại động nêu quét hết sản vật cháy khỏi xy lanh Nói cách khác, xy lanh lượng khí sót hồ trộn với khí nạp - Khí nạp vào xy lanh tiếp xúc với chi tiết buồng cháy hồ trộn với khí sót có nhiệt độ cao nên sấy nóng -Tất điều làm cho lượng khí nạp xy lanh kết thúc q trình nạp thơng thường khác so với lượng khí nạp lý thuyết chứa thể tích xy lanh V h qui điều kiện đường nạp với nhiệt độ Tk áp suất pk Vì vậy, để đánh giá chất lượng q trình nạp, người ta đưa thơng số hệ số nạp v định nghĩa 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) M1(kmol/kgnl) lượng khí nạp thực tế xy lanh kết thúc trình nạp V1 thể tích lượng khí nạp qui điều kiện nhiệt độ Tk áp suất pk Gh (kg/kgnl) Mh(kmol/kgnl) lượng khí nạp lý thuyết chứa thể tích Vh điều kiện nhiệt độ Tk áp suất pk Với: G h  k Vh Hệ số nạp thông số đặc trưng cho chất lượng q trình nạp, thơng thường nhỏ khảo sát kĩ lưỡng phần sau 2.1.2 Các thông số trình nạp, nhân tố ảnh hưởng * Các thông số a Áp suất cuối trình nạp pa Nếu pa lớn lượng khí nạp nhiều ngược lại n2 pa  p k  p k  p k  k n fn Chú ý động xăng, hệ số cản cục đường nạp phụ thuộc nhiều vào độ mở bướm ga tức phụ thuộc tải trọng Cụ thể, tăng tải, bướm gam mở to sức cản giảm b Hệ số khí sót r Hệ số khí sót r định nghĩa công thức: r  Mr M1  r  q Tk  T p r Tr pa 1  nt  p m   t  q  r   pa  c Nhiêt độ sấy nóng khí nạp Khí nạp từ đường nạp có nhiệt độ Tk vào xy lanh sấy nóng chi tiết có nhiệt độ cao buồng cháy, đồng thời nhiên liệu hỗn hợp động xăng bay Nhiệt độ khí nạp thay đổi lượng T: T = Tt - Tbh Trong Tt độ tăng nhiệt độ khí nạp truyền nhiệt Tbh độ giảm nhiệt độ nhiên liệu khí nạp bay Động điêzen (diesel) có Tbh = d Nhiệt độ cuối trình nạp p  Tk  T  t  rTr  a   pr  Ta   r Gi¶ng viên: Khổng Văn Nguyên m m 17 Khoa Cơ khí Động lực - Tr-ờng Đại học SPKT - H-ng Yªn e Hệ số nạp v  M1 Mh   m  pr   Tk pa  v    t q     Tk  T pk  nt  pa     v  G1 M V   Gh M h Vh *Những nhân tố ảnh hưởng đến hệ số nạp Trong số thơng số q trình nạp hệ số nạp v thông số tổng hợp đặc trưng cho chất lượng trình nạp a Tỉ số nén b Áp suất pa c) Trạng thái nạp (pk, Tk) d) Trạng thái thải (pr, Tr) e) Nhiệt độ sấy nóng khí nạp T f) Pha phối khí g) Tải trọng S h) Tốc độ vòng quay n 2.2 Q trình nén Pít tơng từ ĐCD lên ĐCT, trình nén thực bắt đầu điểm d2 đồ thị công; nhiệt độ, áp suất môi chất tăng dần, diện tích trao đổi nhiệt mơi chất thành vách chi tiết buồng cháy giảm trình nén trình trao đổi nhiệt phức tạp Có thể coi trình nén đa biến với số đa biến n thay đổi Nhiệt lượng trao đổi thay đổi trị số mà thay đổi hướng 2.2.1 Diễn biến thơng số q trình nén -Đầu q trình nén, T  TW, mơi chất nhận nhiệt, đường nén dốc đường đoạn nhiệt, n  k -Trong trình nén, áp suất nhiệt độ môi chất tăng dần, chênh lệch nhiệt độ T-TW giảm nên nhiệt lượng nhận giảm dần dẫn tới n giảm dần Cho tới T = TW, nhiệt lượng trao đổi 0, lúc n = k -Trong giai đoạn tiếp theo, T  TW nên môi chất nhiệt cho vách chi tiết nên n  k Hình 2-2: Diễn biến trình nén - Nếu biết n1 ta dễ dàng tìm nhiệt độ áp suất cuối q trình nén (khơng cháy) điểm c: Giảng viên: Khổng Văn Nguyên 18