Bai 2

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐCĐT Phần I NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIÊZEN KỲ I Những khái niệm định nghĩa dùng động đốt Q trình cơng tác:(QTCT ) QTCT động tổng tất biến đổi xảy môi chất công tác xy lanh động hệ thống gắn liền với xy lanh QTCT gồm nhiều phận riêng rẽ, sau trật tự định lặp lặp lại có tính chu kỳ Chu trình cơng tác : (CTCT ) CTCT động tổng cộng tất phần trình xảy thời gian giai đoạn (thời kỳ) xy lanh động Nói đến CTCT nói đến thay đổi môi chất công tác xy lanh Tính chu kỳ CTCT thường đặc trưng số hành trình piston cần thiết để thực chu trình Vì có động kỳ động kỳ Động kỳ động cần hành trình piston để hồn thành chu trình cơng tác Động kỳ động cần hành trình piston để hồn thành chu trình cơng tác Kỳ: Kỳ phần chu trình cơng tác xảy hai vị trí cấu truyền – khuỷu trục tích xy lanh nhỏ lớn Tức thời gian hành trình piston Điểm chết: Điểm chết vị trí mà piston dù ta có tác dụng lực lên piston không làm cho trục khuỷu động quay (Không sinh mômen quay) Điểm chết mà khuỷu trục hướng từ tâm trục vào phía cấu (hướng phía piston) gọi điểm chết (cịn gọi điểm chết trên) (Đ.C.T) Điểm chết mà khuỷu trục hướng từ tâm trục phía ngồi cấu gọi điểm chết ngồi (cịn gọi điểm chết dưới) (Đ.C.D ) Hành trình piston: (S) Là khoảng cách hai điểm chết Thể tích buồng đốt: (Vc ) – cịn gọi buồng cháy Là thể tích nhỏ xy lanh chu trình Thể tích cơng tác xy lanh: (Vh ) Là hiệu số thể tích lớn thể tích nhỏ Vh = Vmax - Vc (1.2) D2 Khi xy lanh có piston thì: Vh = (1-3) (D đường kính xy lanh) Tỷ số nén động cơ: (  ) Là tỷ số thể tích lớn chia cho thể tích buồng đốt V +Vh V V =1+ h  = max = c (1-4) Vc Vc Vc Tỷ số nén có ý nghĩa quan trọng trình làm việc động Nó ảnh hưởng tới nhiều thơng số khác động cơ, đặc biệt vấn đề lợi dụng có hiệu nhiệt lượng nhiên liệu tỏa buồng đốt II Nguyên lý làm việc động Điêzen kỳ không tăng áp Hành trình thứ nhất: (Hành trình nạp) Piston từ Đ.C.T đến Đ.C.D, xupáp nạp mở, xupáp thải đóng Thể tích cơng tác xy lanh tăng dần, áp suất xy lanh giảm Nhờ chênh lệch áp suất bên bên xy lanh (p k – pxl  )mà khơng khí trước cửa nạp hút vào xy lanh thực trình nạp Ở đầu hành trình, thể tích buồng đốt chứa đầy sản vật cháy cịn sót lại từ chu trình trước (Gọi khí sót )tiến hành giãn nở Điểm đặc trưng cho trạng thái khí sót piston Đ.C.T điểm (r) Trên đồ thị p – V, hành trình nạp ứng với đoạn (r-r’-a) 1800     a b c d Hình 1: Bốn hành trình cơng tác piston a- Hành trình nạp; b- Hành trình nén; c- Hành trình cháy – giãn nở; d- Hành trình thải Hành trình thứ hai: (Hành trình nén) Piston từ Đ.C.D đến Đ.C.T, hai xupáp đóng Thể tích cơng tác xy lanh giảm dần, khí bị nén lại, áp suất nhiệt độ khí xy lanh tăng lên Trên đồ thị cơng hành trình nén ứng với đoạn (a-d’’-c’-c) 1800 Trong thực tế q trình nén tính từ xupáp nạp đóng hồn tồn, q trình nén tính ứng với đoạn (d’’-c’-c) y p z x c c‘ p k d‘ r Hình 2: Đồ thị p-V động kỳ không tăng áp (Đồ thị công) b‘ d b‘’ ‘’ a r‘ Vmin Vma V x Trong thực tế xupáp nạp mở sớm Tức xupáp nạp mở piston cuối chu trình trước Điểm d ’ đặc trưng cho điểm mở sớm xupáp nạp, đoạn (d’-r) ứng với góc mở sớm xupáp nạp trước Đ.C.T Đồng thời xupáp nạp đóng muộn sau Đ.C.T góc,điểm d’’gọi điểm đóng muộn xupáp nạp, đoạn (a-d’’) ứng với góc đóng muộn xu páp nạp Mục đích việc mở sớm đóng muộn xupáp nạp để nạp nhiều khí vào xy lanh Như trình nạp ứng với đoạn (d’-r-r’-a-d’’) dài hành trình nạp Ơ cuối hành trình nén (Điểm c’ ) nhiên liệu phun vào xy lanh dạng sương mù để tiến hành bốc hơi, hồ trộn chuẩn bị cháy Góc ứng với đoạn (c’-c) gọi góc phun sớm nhiên liệu Thời gian chuẩn bị cho nhiên liệu bốc cháy dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Loại nhiên liệu, chất lượng phun, góc phun sớm… Hành trình thứ ba: (Hành trình cháy - giãn nở sinh cơng) Sau kết thúc giai đoạn chuẩn bị cháy, số nhiên liệu có xy lanh tiến hành cháy nhanh, làm cho nhiệt độ áp suất khí xy lanh tăng lên mãnh liệt (Ứng với đoạn c-y) Sau cháy diễn (Đoạn y-z), q trình cháy coi kết thúc điểm (x), q trình giãn nở Áp suất khí cháy tác dụng lên đỉnh piston, đẩy piston xuống thực q trình giãn nở sinh cơng có ích Khi piston gần đến Đ.C.D xupáp thải mở sớm để chuẩn bị cho trình thải Điểm b’ ứng với điểm mở sớm xupáp thải Như trình cháy – giãn nở ứng với đoạn (c-y-z-x-b ’ ) ngắn hành trình cháy – giãn nở Điểm y đặc trưng cho thời điểm áp suất xy lanh đạt cực đại: pxl = py = pz = pmax Điểm z đặc trưng cho thời điểm hiệt độ xy lanh đạt cực đại: Txl = Tz = Tmax Đoạn (z-x) đặc trưng cho đoạn cháy rớt (cháy đường giãn nở) Hành trình thứ tư: (Hành trình thải) Piston từ Đ.C.D đến Đ.C.T, xupáp thải mở, piston đẩy khí cháy sinh cơng Trong thực tế xupáp thải mở sớm trước Đ.C.D đóng muộn sau Đ.C.T nhằm mục đích thải khí cũ ngồi (Tức làm giảm lượng khí sót để tăng lượng khí nạp mới) giảm nhỏ cơng thải q trình thải Trên đồ thi, điểm r ’ ứng với điểm đóng muộn xupáp thải, đoạn (r-r ’) ứng với góc đóng muộn xupáp thải Thời kỳ ứng với đoạn (d’-r-r’ ) gọi thời kỳ trùng điệp (Cả hai xupáp mở) Nhận xét chu trình cơng tác động Điêzen bốn kỳ: Tồn chu trình cơng tác thực hai vịng quay trục khuỷu Trong bốn hành trình, có hành trình sinh cơng có ích Cịn ba hành trình nạp, nén, thải hành trình chuẩn bị, thực nhờ động khối lượng vận động quay nhờ công xy lanh khác Thời điểm đóng mở xupáp thời điểm phun nhiên liệu không trùng với điểm chết piston, gọi thời điểm phối khí, tương ứng góc phối khí III Nguyên lý động Điêzen kỳ tăng áp Hình giới thiệu đồ thị cơng động Điêzen kỳ tăng áp Về nguyên lý động Điêzen kỳ tăng áp giống nguyên lý động Điêzen kỳ không tăng áp Chỉ khác chất trình nạp Trong động khơng tăng áp, q trình nạp xảy nhờ piston xuống tạo độ chân không xi lanh, khơng khí từ bên ngồi vào bên xy lanh Trong động tăng áp, trình nạp xảy nhờ áp suất khí nạp trước cửa nạp nén lên áp suất định Khi piston xuống thực trình nạp cần áp suất xy lanh nhỏ áp suất trước cửa nạp khí nạp vào xi lanh Không cần phải tạo độ chân không xi lanh động khơng tăng áp Chính nhờ khả mà động tăng áp thực qt khí cũ khỏi xy lanh động không tăng áp Do góc trùng điệp động tăng áp lớn động khơng tăng áp Hình 2-4 giới thiệu đồ thị công động kỳ tăng áp p y z x c Hình Đồ thị công động kỳ tăng áp pk  pth  po c‘ b‘ d‘’ p k pth r r‘ b‘’ a d‘ Vmin Vma V x Phần II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIÊZEN KỲ I Nguyên lý làm việc động kỳ Hành trình thứ nhất: (Hành trình cháy - giãn nở) Piston từ Đ.C.T đến Đ.C.D Lúc đầu hỗn hợp tiến hành trình cháy tạo nhiệt độ áp suất cao tác dụng lên đỉnh piston, đẩy piston xuống thực trình giãn nở Ở cuối thời kỳ giãn nở, lúc mép đỉnh piston mở mép e cửa thải bên xy lanh thơng với bên ngồi Vì khí bên xy lanh ngồi, thời kỳ gọi thời kỳ thải tự Khi khí xy lanh ngồi, làm cho áp suất xy lanh giảm xuống đột ngột, đồ thị đoạn (b-d) thời kỳ thải tự do.Piston tiếp tục xuống, mép đỉnh piston mở mép d cửa qt khí qt có áp suất p k từ bên tràn vào bên xy lanh đẩy khí cũ ngồi, thời kỳ gọi thời kỳ quét khí lần thứ Nhận xét: Ở hành trình thứ nhất, xy lanh động xảy trình cháy, giãn nở, thải tự do, quét khí lần thứ Hành trình thứ hai : Piston từ Đ.C.D đến Đ.C.T , z lúc đầu q trình qt khí xảy p Khí quét vào xy lanh tiếp tục x đẩy khí thải ngồi nạp đầy khí c xy lanh Khi piston lên đóng cửa qt q trình qt khí c’ lần thứ hai kết thúc cửa thải chưa đóng, nên có tượng lọt khí ngồi Q trình b1 nén thực tế bắt đầu cửa quét b2 p a đóng hoàn toàn Mọi diễn biến k d2 d1 xảy động kỳ V Nhận xét: Ở hành trình thứ hai, e xy lanh động xảy q trình qt khí lần thứ hai, lọt khí, nén, bắt đầu q trình chuẩn bị cho d (1- )Vh nhiên liệu bốc cháy Vh Khi piston xuống chu Hình 4: Đồ thị cơng động hai kỳ trình bắt đầu * Nhận xét chu trình cơng tác động Điêzen kỳ: Tồn chu trình cơng tác thực vịng quay trục khuỷu Trong hai hành trình có hành trình sinh cơng có ích, hành trình cịn lại để nén khí Áp suất khí quét pk lớn áp suất mơi trường Muốn phải có máy nén khí Máy trục khuỷu dẫn động, cơng chi cho việc nén khí chiếm khoảng 6-12% cơng sinh động Một phần hành trình piston dùng vào việc thải qt khí Khi qt khí có phần khí hao hụt lẫn với khí thải ngồi * Vấn đề: Phân tích chu trình công tác (trên đồ thị PV) động kỳ quét thẳng qua xu páp đối đỉnh ((Sử dụng chương trình mơ phỏng) II So sánh động kỳ với động kỳ Điều kiện để so sánh hai động có kích thước xi lanh, hành trình piston, số xi lanh, tốc độ quay trục khuỷu 1- Về lý thuyết cơng suất động kỳ lớn gấp hai lần công suất động kỳ, thực tế lớn từ 1,6-1,8 lần Vì phần hành trình piston động ky để thải quét khí, đồng thời phải trích phần cơng suất để lai máy qt khí 2- Q trình qt khí cũ nạp đầy khí động kỳ diễn hồn hảo 3- Trường hợp qt vịng htì động kỳ có cấu tạo đơn giản động kỳ, khơng cần có xupáp cấu dẫn động chúng 4- Ở động hai kỳ mô men quay 5- Trong động kỳ dễ chọn góc phân phối khí tối ưu động kỳ 6- Góc ứng với trình cháy giãn nở động kỳ lớn (Khoảng 1400), động kỳ (Khoảng 100-1200 ) 7- Bằng phương pháp tăng áp, tăng cơng suất động kỳ cách dễ dàng 8-Tính kinh tế hai loại động gần Phần III CÁC CƠ CẤU VÀ HỆ THỐNG BỔ TRỢ CƠ BẢN Cơ cấu phân phối khí Cơ cấu phối khí dùng để thực q trình thay đổi khí: Thải khí thải khỏi xi lanh nạp đầy khí hỗn hợp khơng khí vào xi lanh để động làm việc liên tục Đối với động điêzen tàu chiến, cấu phối khí dùng cấu phối khí dùng xu páp, động bốn kỳ loại điêzen kỳ qt vịng khơng có xu páp, loại quét thẳng có xu páp thải, nói chung cấu phối khí cần bảo đản yêu cầu sau: Đóng mở thời điểm qui định Độ mở lớn để dịng khí lưu thơng khí đóng phải kín hồn tồn mịn, tiếng ồn nhỏ Dễ điều chỉnh sửa chữa động Người ta phân cấu phối khí thành loại sau: - Cơ cấu phối khí dùng cam - xupáp dùng phổ biến loại động đốt kết cấu đơn giản, điều chỉnh dễ dàng - Cơ cấu phối khí dùng van trượt có ưu điểm tiết diện thơng qua lớn khó chế tạo nên dùng động thông thường mà dùng động đặc chủng động xe đua chẳng hạn Hệ thống làm mát Trong trình làm việc, nhiệt khí cháy truyền cho chi tiết tiếp xúc với khí cháy chiếm khoảng 25-35% nhiệt lượng nhiên liệu cháy buồng cháy toả ra, nhiệt độ chi tiết cao, ví dụ: Ở đỉnh pít tơng khoảng 6000c, nấm xupáp có tới 9000c Khi nhiệt độ cao quá, chi tiết phải chịu hậu xấu sau: - Làm giảm sức bền độ cứng tuổi thọ chúng - Nhiệt cao, độ nhớt dầu bôi trơn giảm, khả bôi trơn làm tổn thất ma sát tăng - Có thể gây bó kẹt pít tơng xi lanh tượng giãn nở nhiệt - Ảnh hưởng đến chu trình làm việc động Để khắc phục tượng trên, cần thiết phải làm mát động Như vậy, hệ thống làm mát động có nhiệm vụ trì nhiệt độ động khơng nóng q khơng nguội q Nóng q gây hậu trên, nguội không tốt, làm tổn thất nhiệt lớn, hiệu suất động giảm Hơn nữa, nhiệt độ thấp độ nhớt dầu tăng, dầu khó lưu thơng làm giảm khả bôi trơn * Phân loại HTLM Căn vào môi chất làm mát người ta chia hệ thống làm mát làm loại : Làm mát khơng khí , làm mát nước làm mát nước khơng khí - Hệ thống làm mát khơng khí: Ứng dụng cho động xe máy, máy bay - Hệ thống làm mát nước: Ứng dụng cho động tàu thuỷ tĩnh - Hệ thống làm mát nước khơng khí: Ứng dụng cho động ô tô máy kéo * Căn theo phương pháp làm mát có: - Làm mát phương pháp bốc nước - Làm mát phương pháp đối lưu tự nhiên - Làm mát phương pháp tuần hoàn (cưỡng bức) Hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu động điêzen có nhiệm vụ sau: 1- Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động hoạt động liên tục khoảng thời gian định (theo yêu cầu cụ thể) 2- Lọc nước tạp chất học lẫn nhiên liệu 3- Cung cấp nhiên liệu cần thiết cho chu trình ứng với chế độ làm việc ổn định động 4- Cung cấp nhiên liệu đồng cho xi lanh theo trình tự làm việc ấn định động 5- Cung cấp nhiên liệu vào xi lanh động lúc theo quy lụât định 6- Phun tơi phân bố nhiên liệu thể tích buồng nén Diễn biến chu trình cơng tác động điêzen chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động thiết bị cung cấp nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu động tàu thuỷ cần có yêu cầu sau: 1- Hoạt động điều kiện hàng hải 2- Có độ bền độ tin cậy cao 3- Dễ chế tạo, giá thành hạ 4- Dễ dàng thuận lợi việc bảo dưỡng sửa chữa 5- Khơng lọt khí vào hệ thống 4.Hệ thống bôi trơn a Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn công dụng dầu nhờn Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn là: Cung cấp dầu bôi trơn đến bề mặt ma sát cần thiết trình động làm việc, nhằm nâng cao hiệu suất giới bảo đảm tuổi thọ động Riêng đối vơi dầu bơi trơn có nhiệm vụ: - Bôi trơn bề mặt ma sát - Rửa mạt sắt ma sát gây - Làm mát cho bề mặt - Bao kín khe hở piston với xi lanh Các công dụng dầu nhờn phụ thuộc nhiều vào tính lý hoá dầu nhờn phụ thuộc vào độ nhớt Mỗi loại động sử dụng loại tương ứng với loai dầu nhờn nhà máy chế tạo quy định Trong khai thác không sử dụng bừa bãi, sai yêu cầu, dầu mà sử dụng loại dầu nước khác cần phải có tính chất tương ứng tương đương b phương pháp bôi trơn Để đưa dầu liên tục đến bề mặt cần bôi trơn chi tiết máy, ta lựa chọn phương pháp bố trí hệ thống bơi trơn Việc lựa chọn phương án tuỳ thuộc vào kiểu loại động mức độ công suất phụ tải ổ trục động - Bôi trơn phương pháp vung té dầu: Phương pháp lạc hậu, tồn động điêzen xi lanh kiểu cũ Nguyên tắc chung phương pháp nhờ vào quay đầu to truyền đập vào dầu te, dầu bắn lung tung không gian te, rơi xuống có số giọt rơi vào khu vực cần bôi trơn, để tăng lượng dầu cần bơi trơn, vách ngăn người ta có làm thêm gân hứng dầu - Bôi trơn cưỡng bức: Phương pháp bôi trơn động điêzen dùng dầu có áp lực dẫn theo đường ống đến bôi trơn cho ổ đỡ trục khuỷu, đầu to truyền, đầu nhỏ truyền, trục cam ổ đỡ trục cam mà đảm bảo dầu bơi trơn liên tục, làm mát tẩy rửa mặt ma sát ổ trục Đối với động điêzen tuỳ theo vị trí chứa dầu bơi trơn mà hệ thống bơi trơn chia làm hai loại: + Hệ thống bơi trơn te ướt (dầu chứa te) + Hệ thống bơi trơn te khơ (có kết chứa dầu nhờn) Hệ thống khởi động động Khởi động động tức dùng nguồn lượng từ bên để quay động đến tốc độ mà động tự làm việc (tốc độ đảm bảo cho việc đưa nhiên liệu vào động bốc cháy) dựa vào nguồn lượng khởi động người ta chia hệ thống khởi động theo phương pháp sau: - Khởi động sức người: Dùng cho động cỡ nhỏ - Khởi động điện: Dùng cho động cỡ nhỏ vừa - Khởi động khí nén: Dùng cho động cơng suất lớn vừa tàu thuỷ, tỉnh - Khởi động động xăng phụ Dùng cho động ô tô, máy kéo Tốc độ khởi động phụ thuộc vào loại kiểu động cơ, tốc độ khởi động động điêzen lớn nhiều so với động xăng Riêng với động điêzen tàu thuỷ tĩnh thường lắp buồng máy, nhiệt độ chỗ đặt máy thường lớn 100C tốc độ khởi động thường nhỏ vào khoảng 33% tốc độ định mức động (1/3 nđịnh mức) nhiệt độ nhỏ 100c phải sấy KẾT LUẬN Kết luận tầm quan trọng học Những vấn đề cần nắm HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU - Phân tích khái niệm: ĐC, ĐC nhiệt, ĐCĐT ? - Cấu tạo, nguyên lý hoạt động ĐCĐT kiểu piston đơn giản nhất? - Phân tích ưu, nhược điểm ĐCĐT so với ĐC nhiệt khác - Các phương pháp phân loại ĐCĐT? - Phân tích nguyên lý làm việc ĐC điêzel kỳ không tăng áp đồ thị cơng ? - Phân tích ngun lý làm việc ĐC điêzel kỳ có tăng áp? - Phân tích nguyên lý làm việc ĐC điêzel kỳ ? - So sánh ĐC điêzel kỳ kỳ? - Ý nghĩa đóng sớm , mở muộn xu páp nạp thải - Đồ thị phối khí ĐC2 kỳ kỳ? ý nghĩa nó? - Ý nghĩa đồ thị công nhiệt? Ngày tháng Năm 2015 NGƯỜI BIÊN SOẠN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Trung tá, TS Trần Quốc Toản 10 ...Là hiệu số thể tích lớn thể tích nhỏ Vh = Vmax - Vc (1 .2) D2 Khi xy lanh có piston thì: Vh = (1-3) (D đường kính xy lanh) Tỷ số nén động cơ: (  ) Là tỷ... chưa đóng, nên có tượng lọt khí ngồi Q trình b1 nén thực tế bắt đầu cửa quét b2 p a đóng hồn tồn Mọi diễn biến k d2 d1 xảy động kỳ V Nhận xét: Ở hành trình thứ hai, e xy lanh động xảy trình qt... Ý nghĩa đóng sớm , mở muộn xu páp nạp thải - Đồ thị phối khí ĐC2 kỳ kỳ? ý nghĩa nó? - Ý nghĩa đồ thị công nhiệt? Ngày tháng Năm 20 15 NGƯỜI BIÊN SOẠN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Trung tá, TS Trần Quốc Toản