De cuong on thi ly thuyen nguyen ly dong co dot trong

+ Cụm van làm kín nước: Cụm van làm kín nước có nhiện vụ ngặn không cho nước thoát qua khe hở giữa trục bơm và vỏ bơm chảy ra ngoài, giữ ổn định lượng nước trong hệ thống và không làm hỏ[r]

Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1 Khái niệm động đốt

1.1 Các định nghĩa: Động nhiệt, động đốt trong, động đốt

1.2 Ưu khuyết điểm động đốt trong, động đốt

1.3 Phân loại động đốt

1.2 Nguyên lý làm việc động đốt kiểu piston:

1.2.1 Các định nghĩa khái niệm động đốt trong:

1.2.2.Nguyên lý làm việc động diesel động xăng bốn kỳ không tăng áp

c Pha phân phối khí động kỳ 12

1.2.3 Nguyên lý làm việc động diesel động xăng hai kỳ 13

a Nguyên lý làm việc động xăng kỳ 13

b Nguyên lý làm việc động diesel hai kỳ có tăng áp 14

c Đồ thị pha phân phối khí động hai kỳ 16

1.2.4 So sánh động hai kỳ động bốn kỳ 17

1.2.5 Sự khác biệt động xăng động diesel 17

1.2.6 So sánh ưu khuyết điểm động xăng động diesel 17

1.3 Các thơng số đánh giá tính kinh tế kỹ thuật động 17

1.3.1 Công suất động 17

1.3.2 Hiệu suất 19

CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU 21

2.1 Xăng 21

2.1.1 Đặc điểm cấu tạo: 21

2.1.2 Các tính chất 21

2.2 Dầu diesel 23

2.2.1 Đặc điểm cấu tạo: 23

2.2.2 Các tính chất bản: 23

2.3 Dầu bôi trơn 25

2.3.1 Đặc điểm cấu tạo: 25

2.3.2 Công dụng yêu cầu dầu bôi trơn: 25

a Công dụng 25

b Yêu cầu 25

2.3.3 Chất phụ gia dầu bôi trơn: 26

a Đặc tính chung phụ gia 26

b Các chủng loại phụ gia 26

2.3.4 Các loại dầu bôi trơn: 27

- Dầu bôi trơn động cơ: 27

a Dầu dùng cho động chạy xăng dầu dùng cho động diesel 27

b Ký hiệu dầu bôi trơn động 27

CHƯƠNG 3: CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 31

3.1 Chu trình lý tưởng động khơng tăng áp 31

3.1.1 Chu trình đẳng tích 34

3.1.2 Chu trình đẳng áp 36

3.1.3 Chu trình hỗn hợp 37

3.2 Chu trình thực tế động đốt 39

3.2.1 Quá trình nạp: 39

(1) Tỷ số nén: 40

(2) Áp suất cuối trình nạp: 40

(3) Áp suất nhiệt độ trước xupap nạp: 41

(4) Áp suất khí sót: 41

(6) Nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới: 41

(7) Ảnh hưởng phụ tải tới hệ số nạp (khi số vòng quay n = const) 41

(8) Ảnh hưởng số vòng quay tới hệ số nạp động bốn kỳ: 42

3.2.2 Quá trình nén 42

(1) Số vòng quay trục khuỷu: 42

(2) Phụ tải động cơ: 42

(3) Tình trạng kỹ thuật: 43

(4) Kích thước xy lanh: 43

(5) Chế độ làm việc động cơ: 43

3.2.3 Quá trình cháy – giản nở 45

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 56

4.1 Hệ thống nhiên liệu động xăng 56

4.1.1 Nhiệm vụ hệ thống nhiên liệu xăng 56

4.1.2 Bộ chế hịa khí 56

a Đặc điểm cấu tạo 56

b Nguyên lý làm việc 57

c Đường đặc tính 57

4.1.3 Q trình hình thành khí hỗn hợp động xăng 65

4.2 Hệ thống nhiên liệu động diesel 66

4.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống nhiên liệu diesel 66

a Nhiệm vụ: 66

b Yêu cầu: 66

4.2.2 Kết cấu nguyên lý làm việc bơm cao áp PE, VE 67

a Hệ thống cung cấp nhiên liệu Sử dụng bơm cao áp bosch (PE) 67

b Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm áp phân phối VE 68

4.2.4 Quá trình hình thành khí hỗn hợp động diesel 70

b Buồng cháy dự bị 72

b Buồng cháy xoáy lốc 73

CHƯƠNG 5: NHỮNG CHI TIẾT VÀ HỆ THỐNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 75

5.1 Những chi tiết cố định động đốt 75

5.1.1.Thân máy 75

a Nhiệm vụ: 75

b Điều kiện làm việc: 75

c Vật liệu chế tạo: 75

d Phân loại phạm vi ứng dụng 75

e Cấu tạo: 75

5.1.2.Xi lanh 75

a Nhiệm vụ: 75

b Điều kiện làm việc: 76

c Vật liệu chế tạo: 76

d Cấu tạo: 76

5.1.3.Nắp máy 76

a Nhiệm vụ: 76

b Điều kiện làm việc: 76

c Vật liệu chế tạo: 76

5.2 Nhóm piston-nhóm truyền- trục khuỷu- bánh đà:: 78

5.2.1 Piston: 78

a Nhiệm vụ: 78

b Điều kiện làm việc piston: 78

c Vật liệu chế tạo: 78 v

d.Cấu tạo: 79

5.2.2 Thanh truyền 81

a Nhiệm vụ: 81

b Điều kiện làm việc: 81

c Vật liệu chế tạo: 81

d Cấu tạo: 82

5.2.3 Trục khuỷu 85

a Nhiệm vụ: 85

b Điều kiện làm việc: 85

c Vật liệu chế tạo: 85

d Phân loại: 85

e Cấu tạo: 86

5.2.4 Bánh đà 87

a Nhiệm vụ: 87

b Vật liệu chế tạo: 87

c.Phân loại: 88

d Cấu tạo: 88

5.3 Hệ thống phân phối khí: 88

5.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 88

5.3.2 Phương án bố trí súpáp 89

a Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt: 89

b Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo: 90

c Cơ cấu phân phối khí nửa đặt nửa treo: 91

5.3.3 Phương án dẫn động súpáp: OHC, OHV, DOHC, SOHC: 91

5.3.4 Trục cam phương án dẫn động trục cam 91

a Trục cam : 91

b Phương pháp dẫn động trục cam: 93

5.3.5 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo kết cấu chi tiết: 94

5.3.5.1 Xúp páp: 94

5.3.5.2 Đế xúp páp 96

5.3.5.3 Ống dẫn hướng 97

5.3.5.4 Lò xo xúp páp 97

5.3.5.5 Cần đẩy, cò mổ 98

5.3.5.6 Con đội 99

d Con đội thủy lực: 101

5.4 Hệ thống bôi trơn: 103

5.4.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn động 103

5.4.2 Phân loại hệ thống bôi trơn: 103

a Hệ thống bôi trơn muỗng tát dầu nhờn (vung tóe dầu) 103

b Hệ thống bôi trơn cưỡng bức: 103

c Hệ thống bôi trơn carter ướt 104

d Hệ thống bôi trơn carter khô 108

e Bôi trơn cho động kỳ 108

5.4.3 Kết cấu chi tiết chủ yếu HTBT: Bơm dầu, lọc dầu 108

a Bơm dầu bôi trơn 108

5.5 Hệ thống làm mát: 110

5.5.1 Công dụng hệ thống làm mát 110

5.5.3 Phân loại hệ thống làm mát 110

5.5.4 Kết cấu chi tiết chủ yếu HTLM chất lỏng: 114

5.6 Hệ thống tăng áp: 121

a Sơ đồ hệ thống 121

b Nguyên lý làm việc 121

c Phạm vi ứng dụng 121

a Sơ đồ hệ thống 123

b Nguyên lý làm việc 123

c Phạm vi ứng dụng 123

Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1 Khái niệm động đốt trong

1.1 Các định nghĩa: Động nhiệt, động đốt trong, động đốt ngoài.

- Động nhiệt loại thiết bị chuyển hóa đốt cháy nhiên liệu thành nhiệt biến nhiệt thành Nói cách khác nhiệt chuyển thành động nhiệt

- Động đốt loại thiết bị mà trình đốt cháy nhiên liệu, chuyển biến nhiệt thành thực bên động

- Động đốt loại thiết bị mà trình đốt cháy nhiên liệu, chuyển biến nhiệt thành thực bên động

1.2 Ưu khuyết điểm động đốt trong, động đốt ngồi.

Ưu điểm động đốt là:

- Hiệu suất có ích η e cao , động diesel tăng áp tua bin khí đại đạt tới ηe =

0,4  0,52, hiệu suất có ích máy nước ηe = 0,09  0,14, tua

bin nước ηe = 0,22 0,28 tua bin khí ηekhơng q 0,3

- Kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ tồn chu trình động đốt thực thiết bị (ngược lại thiết bị tua bin khí cần có nhiều trang bị phụ như: nồi hơi, buồng cháy, máy nén nặng cồng kềnh)

Động pittông đại đạt khối lượng 1kW là: 0,25  0,23 (kg/kW)

công suất lít là: 1,2  38 (kW/l)

- Khởi động nhanh Bất kỳ động đốt trong moị điều kiện cần từ vài giây đến vài phút cho máy nổ chyển đến tồn tải Động diesel lớn nhất, từ khởi động chuyển đến toàn tải cần 30  40 phút, đó, trang bị

động lực nước (máy tua bin hơi) muốn khởi động chuyển đến chạy toàn tải phải cần tới từ đến ngày đêm

- Hao nước Động đốt khơng dùng nước tiêu hao nước, trang bị động lực nước phải tiêu thụ lượng lớn kể trường hợp thu hồi nước ngưng tụ Ưu điểm động đốt có giá trị đặc biệt số trường hợp (ví dụ : vùng sa mạc)

- Bảo dưỡng đơn giản thuận tiện hẳn so với trang bị động lực nước Động đốt cần người chăm sóc, bảo dưỡng

- Trong xilanh đốt nhiên liệu rắn, nhiên liệu phẩm chất Động đốt chủ yếu dùng nhiên liệu lỏng khí khơng chứa thành phần kim loại tạp chất học

- Công suất thiết bị bị giới hạn Về mặt trang bị nước có nhiều ưu việt so với động đốt Động diesel vượt công suất 37.000kW; với công suất 20.000kW, cấu tạo động trở nên phức tạp hoạt động thiếu linh hoạt, trang bị tua bin nước đạt cơng suất 200.000kW

- Trên thiết bị vận tải đường bộ, nối trực tiếp trục động với trục máy công tác hạn chế đặc tính động đốt Do đó, hệ thống truyền động phải có ly hợp hộp số để thay đổi mômen trục thụ động phạm vi rộng

- Động hoạt động ồn, động cao tốc Người ta phải dùng tiêu âm đường thải đường nạp để hạn chế bớt nhược điểm Nhưng làm ảnh hưởng xấu tới ưu điểm động hiệu suất khối lượng động qui kW/h

Do ưu điểm kể trên, nên động đốt phát triển khắp lĩnh vực công nghiêp, nông lâm ngư nghiệp, giao thông vận tải

Trong lĩnh vực công nghiệp, phát điện, vận tải biển, động đốt sử dụng song hành với động nhiệt khác Một số lĩnh vực, chưa sử dụng loại động khác, ví dụ ôtô, máy kéo, hàng không, tàu ngầm, trạm phát điện di động, động đốt động lực sử dụng lĩnh vực Ngồi tồn tàu sơng, tàu ven biển, tàu biển 10.000 tấn, máy xây dựng, trang bị kỹ thuật quân sử dụng động lực động đốt

Chính ngành công nghiệp chế tạo động đốt đươc coi phận tất yếu ngành khí kinh tế quốc dân hầu

Động đốt ngành khí phức tạp Bên động thực q trình khác nhau: biến đổi hố học, nhiệt động học, q trình khí điện khí, cấu đảm bảo trình phức tạp Khi chế tạo vậy, hình dạng chi tiết phức tạp, kích thước lớn , đòi hỏi nhiều loại nguyên vật liệu khác nhau, nhiều loại máy công cụ đặc chủng phức tạp để đạt độ xác cao

Sau cùng, việc bảo dưỡng, sửa chữa động đốt đòi hỏi có hiểu biết nhiều loại kiến thức phong phú

Vì tất nước coi trọng đào tạo đội ngũ chuyên gia động đốt có số lượng chất lượng định đáp ứng yêu cầu thiết kế, chế tạo, sử dụng bảo dưỡng, sửa chữa loại động đốt dùng nước

1.3 Phân loại động đốt trong.

- Theo phương pháp thực chu trình cơng tác:

+ Động bốn kỳ - chu trình cơng tác thực bốn hành trình pittơng hai vịng quay trục khuỷu

- Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ:

+ Động dùng nhiên liệu lỏng, nhẹ (xăng, benzen, dầu hoả, cồn )

+ Động dùng nhiên liệu lỏng, nặng (nhiên liệu diesel, dầu mazút, gazôin ) + Động dùng nhiên liệu khí (khí lị ga, khí thiên nhiên, khí hố lỏng, nhiên liệu khí nén)

+ Động dùng nhiên liệu khí cộng với nhiên liệu lỏng (phần nhiên liệu khí, phần mồi nhiên liệu lỏng)

+ Động đa nhiên liệu (dùng nhiên liệu lỏng từ nhẹ đến nặng)

- Theo phương pháp nạp chu trình cơng tác:

+ Động không tăng áp + Động tăng áp

- Theo phương pháp hình thành hồ khí:

+ Động hình thành hồ khí bên ngồi + Động hình thành hịa khí bên

- Theo phương pháp đốt cháy hồ khí:

+ Động nhiên liệu tự cháy (động diesel) + Động đốt cháy cưỡng

- Theo loại chu trình cơng tác:

+ Động cấp nhiệt đẳng tích (V ≈ const ) + Động cấp nhiệt đẳng áp (p ≈ const)

+ Động cấp nhiệt hỗn hợp, phần nhiệt cấp điều kiện đẳng tích (V ≈ const) phần cịn lại cấp điều kiện đẳng áp (p ≈ const)

- Theo đặc điểm cấu tạo động cơ:

+ Theo đặc điểm cấu truyền + Theo số xylanh

+ Theo cách đặt xylanh

- Theo khả thay đổi chiều quay trục khuỷu

+ Động quay phải – trục khuỷu động quay theo chiều kim đồng hồ nhìn từ bánh đà tới mũi tàu (động tàu thuyền) nhìn từ đầu tự (các động khác)

+ Động quay trái – trục khuỷu động quay ngược với chiều kể

+ Động quay hai chiều – chiều quay trục khuỷu động thay đổi nhờ cấu đảo chiều (chỉ dùng cho động tàu thủy)

- Theo chiều lực khí thể tác dụng pittơng:

- Theo tốc độ trung bình pittơng ( Cm=S

n

30 ; m/s)

+ Động tốc độ thấp (Cm ≤ 6,5 m/s)

- Theo công dụng động cơ:

+ Động tĩnh + Động tàu thủy + Động đầu xe lửa + Động ôtô máy kéo + Động máy bay

+ Động dùng máy nông nghiệp, máy xây dựng, máy làm đường, máy móc trang thiết bị quân

1.2 Nguyên lý làm việc động đốt kiểu piston:

1.2.1 Các định nghĩa khái niệm động đốt trong:

- Q trình cơng tác: Tập hợp tất diễn biến môi chất công tác xảy

trong xy lanh động

- Chu trình cơng tác: Là q trình liên tiếp để biến đổi nhiệt thành

năng

- Kỳ: Là phần chu trình cơng tác ứng với píttơng chuyển động từ điểm chết

này đến điểm chết

- Điểm chết: Là vị trí xylanh mà pittơng thay đổi hướng chuyển động

Có hai vị trí điểm chết:

+ Điểm chết (ĐCT): Là vị trí đỉnh pittông xylanh xa tâm trục khuỷu

+ Điểm chết (ĐCD): Là vị trí đỉnh pittông piston xylanh gần tâm trục khuỷu

a) b)

- Hành trình piston: Khoảng cách pittơng chạy từ vị trí giới hạn sang vị trí

giới hạn gọi hành trình pittơng S S = 2R (R – bán kính quay trục khuỷu)

- Thể tích cơng tác (Vh): Là thể tích giới hạn thành xy lanh vị trí ĐCT,

Vh=πD

4 S ( cm3, l ) Trong đó: D – đường kính xylanh (mm)

S – hành trình pittơng (mm)

- Thể tích buồng cháy (VC): Là thể tích phần khơng gian giới hạn thành xi lanh,

nắp máy đỉnh piston ĐCT

- Tỷ số nén: Tỉ số nén ε - tỉ số thể tích tồn phần Va thể tích buồng cháy Vc:

ε=Va Vc=

Vc+Vh Vc =1+

Vh

Vc (cm3, l)

- Hệ số nạp: Hệ số nạp tỉ số lượng khí nạp có xylanh đầu trình

nén thực tế (M1) chia cho lượng khí nạp nạp đầy vào thể tích cơng tác xylanh (Mh); Hệ số nạp ký hiệu ηv

ηv=M1 Mh

- Hệ số dư lượng khơng khí:

Hệ số dư lượng khơng khí () định nghĩa tỷ số lượng khơng khí thực tế

vào buồng cháy (L) lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn đơn vị số lượng nhiên liệu (Lo)

λ= L Lo

1.2.2.Nguyên lý làm việc động diesel động xăng bốn kỳ không tăng áp.

a Nguyên lý làm vi c c a đ ng c xăng b n k ệ ủ ộ ơ ố ỳ

Hình:1.1.Sơ đồ trình làm việc động xăng kỳ

Nguyên lý làm việc

Kỳ – hút:

- Pittông từ điểm chết (ĐCT) xuống điểm chết (ĐCD) - Xupáp hút mở, xupáp xả đóng

- Pittơng xuống, thể tích tăng tạo giảm áp xylanh (p = 0,75  0,85 at )

hút khí hỗn hợp (xăng + khơng khí) vào xylanh, nhiệt độ buồng đốt t  900C1250C

- Khi pittông xuống đến điểm chết chấm dứt kỳ hút

Thực tế để nạp đầy hịa khí xupáp nạp mở sớm pittơng điểm chết đóng muộn sau pittông điểm chết Trên đồ thị công, kỳ nạp thể qua đường r-a

Kỳ hai – nén:

- Pittông từ ĐCD lên ĐCT - Cả hai xupáp đóng

- Khí hỗn hợp xylanh bị nén

- Cuối kỳ nén áp suất nhiệt khí hỗn hợp tăng cao ( p  7 15 at ; t  350

0 c ÷ 4500c), giúp cho xăng tiếp tục bay hịa trộn với khơng khí, tạo điều kiện cho việc đốt cháy nhiên liệu sau tốt

- Kỳ nén kết thúc piston lên đến điểm chết

Hình 1.2 Đồ thị cơng động kỳ

Kỳ ba – cháy giãn nở:

- Khi pittơng từ ĐCT xuống ĐCD, hai xupáp đóng

- Khi bugi đánh lửa, khí hỗn hợp nén bị đốt cháy giãn nở làm áp suất tăng cao (p 35  40 at ) đẩy piston xuống làm quay trục khuỷu Nhiệt độ buồng đốt tăng

cao (t  2200  2500 C)

- Kỳ cháy – giản nở kết thúc pittông đến ĐCD

- Thực tế kỳ cháy - giãn nở kể từ bugi đánh lửa trước pittông điểm chết đến khí xupáp thải mở sớm trước pttông đến ĐCD Trên đồ thị công kỳ ba thể qua đường c-z-b

Kỳ bốn – xả :

- Pittông từ ĐCD lên ĐCT

- Xupap nạp mở, xupáp hút đóng kín

- Pittơng lên đẩy khí cháy Cuối kỳ xả, áp suất buồng đốt p 

(1,1÷1,2)at; t  300  400 C

- Kỳ xả kết thúc piston lên đến điểm chết

Thực tế để thải xupáp thải mở sớm trước pittông đến ĐCD đóng muộn pittơng lên tới điểm chết Trên đồ thị công, kỳ xả thể qua đường b-r

b Nguyên lý làm vi c c a đ ng c diesel b n k ệ ủ ộ ơ ố ỳ

Sơ đồ nguyên lý- cấu tạo

Hình 1.3 Sơ đồ trình làm việc động diesel kỳ

 Nguyên lý làm việc:

Động Diesel có chu trình làm việc tương tự động xăng kỳ Chu trình gồm kỳ, làm việc theo thứ tự: hút, nén, nổ, xả Tuy nhiên động diesel hình thành hịa khí bên buồng đốt, nên mơi chất nạp khơng khí Hịa khí tự bốc cháy vịi phun phun nhiên liệu vào cuối kỳ nén, áp suất nhiệt độ kỳ khác động xăng

Kỳ - hút

Pittông từ ĐCT xuống ĐCD xupáp hút mở, xupáp xả đóng, khơng khí hút vào xylanh, áp suất nhiệt độ xylanh thấp ( p  0,8  0,9 at ; t0

100 0C ), đông không tăng áp.

Kỳ hai - nén

Pitông từ ĐCD lên ĐCT, hai xupáp đóng khơng khí nén có áp suất nhiệt độ tăng cao ( p  30  40 at ; t 0 550  750 0C )

Kỳ ba – cháy giãn nở (nổ, sinh công)

Gần cuối kỳ nén hai xupáp đóng, lúc nhiên liệu phun vào buồng đốt với áp suất cao ( p  150  250 at ), tơi, sương hồ trộn với khơng khí tạo thành

khí hỗn hợp tự bốc cháy, làm áp suất nhiệt độ buồng đốt tăng cao (p  650 

750 at; t0

 2000  2200 0C ), đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD, làm quay trục

khuỷu

Kỳ bốn - xả

Xupáp xả mở, xupáp hút đóng Piston từ điểm chết lên điểm chết đẩy khí thải Cuối kỳ xả, áp suất buồng đốt p  1,1 at ; t  300  400 0C

c Pha phân phối khí động kỳ

Để tăng công suất động khí hỗn hợp khơng khí cần phải nạp đầy xi lanh khí thải cần xả hết thải sản vật cháy khỏi xilanh nạp nhiều mơi chất nhờ thu nhiều cơng chu trình

Để thải sản vật cháy khỏi xylanh, xupáp xả mở sớm so với ĐCD không đóng vị trí ĐCT mà chậm chút (khi khuỷu trục quay ĐCT vào khoảng – 30 góc quay trục khuỷu, nghĩa bắt đầu kỳ một).

Để giảm cản cho trình nạp, có nghĩa đảm bảo cho đường thơng qua xupáp nạp mở rộng dần pittông xuống kỳ một, xupáp nạp mở sớm chút (trước pittông đến ĐCT khoảng (10 – 40)0 góc quay trục khuỷu) đóng muộn sau pittông rời ĐCD Như vào cuối kỳ bốn đầu kỳ xupáp nạp xả mở Giai đoạn mở xupáp nạp xả gọi thời kỳ mở (trùng điệp) xupáp Thời kỳ có tác dụng tốt với thải khí xả nạp đầy mơi chất vào xilanh nhờ tác dụng hút dòng khí xả đường ống thải

Tập hợp góc mở sớm, đóng muộn xupáp góc đánh lửa sớm hay góc phun sớm gọi pha phối khí

Giai đoạn từ lúc mở đến lúc đóng xupáp (tính góc quay trục khuỷu) gọi pha phân phối khí

Hình 1.4 giới thiệu pha phân phối khí động bốn kỳ, : O – tâm quay trục khuỷu Các tia xuất phát từ tâm quay, đánh đấu vị trí khuỷu trục,

Ví dụ :

01 – vị trí mở xupáp nạp; 02 – vị trí đóng xupáp nạp; 03* Vị trí bật tia lửa điện phun nhiên liệu;

03’ – vị trí ĐCT;

05 – vị trí mở xupáp xả; 06 – vị trí đóng xupáp xả Các góc 1, 2, 3 4, thể

hiện giá trị :

1 – góc mở sớm xupáp nạp; 2 – góc đóng muộn xupáp

nạp;

1-2 – thời gian mở xupáp

nạp;

3 – góc đánh lửa sớm

phun sớm nhiên liệu;

4 – vị trí cuối q trình cháy; 5 – góc mở sớm xupáp xả;

3-4-5 – thời gian q trình cháy, giãn nở; 6 – góc đóng muộn xupáp xả;

5 - – thời gian trình thải;

1 + 6 – thời kỳ trùng điệp xupáp nạp xả

Trên hình 1.5a giới thiệu đồ thị cơng khai triển p- động bốn kỳ Hình 1.5b giới

thiệu đồ thị khai triển pha phân phối khí động bốn kỳ

Hình 1.5 Đồ thị cơng khai triển P -  (a) đồ thị pha phối khí khai triển (b)

1, 3, 6 - vị trí ĐCT; 2, 5 - vị trí ĐCD

1.2.3 Nguyên lý làm việc động diesel động xăng hai kỳ. a Nguyên lý làm việc động xăng kỳ

Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo động xăng kỳ

Nguyên lý làm việc

Kỳ thứ nhất

Tương ứng với hành trình pittơng từ ĐCT xuống ĐCD Hịa khí nén buồng cháy bốc cháy bugi phóng tia lửa điện, tạo lực đẩy đẩy pittông xuống qua trung gian truyền làm quay trục khuỷu đưa cơng suất ngồi Khi pittơng xuống, pittơng đóng cửa hút hịa khí khơng vào hộp trục khuỷu nữa, hịa khí hộp trục khuỷu bị nén Khi đỉnh pittơng mở cửa xả, khí cháy ngồi nhờ chênh lệch áp suất bên bên ngồi xylanh Tiếp theo pittơng mở cửa qt, hịa khí bên hộp trục khuỷu đưa vào xylanh Lượng khí nạp tiếp tục đẩy khí cháy tiếp tục

Như kỳ xãy trình: cháy, giãn nở, thải tự do, quét khí

Kỳ thứ hai

Pittơng từ ĐCD lên ĐCT Ban đầu q trình nạp khí vào xylanh thải khí cháy tiếp tục Khi đỉnh pittơng đóng cửa qt, q trình qt khí kết thúc Từ pittơng đóng cửa xả, lượng khí nạp bị lọt ngồi cửa xả Q trình nén thực bắt đầu đỉnh pittơng đóng kín cửa xả Pittơng tiếp tục lên, cuối hành trình bugi phóng tia lửa điện để bắt đầu q trình cháy Đồng thời pittơng lên tạo giảm áp khoang hộp trục khuỷu Khi pittông mở cửa hút, hịa khí hút vào khoang hộp trục khuỷu

Như hành trình xảy q trình: qt khí tiếp tục, lọt khí, nén bắt đầu cháy Khi pittơng xuống chu trình lại bắt đầu

b Nguyên lý làm việc động diesel hai kỳ có tăng áp

Sơ đồ cấu tạo – hoạt động

a) Đồ thị công kỳ một

1- ống hút 2- Bơm khí qt 3- pittơng 4- Xupáp xả 5- Vòi phun 6- Ống xả xả

7- Khoang khí quét 8- Cửa quét

Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo, hoạt động động diesel hai kỳ đồ thị cơng

Hình 1.7 giới thiệu sơ đồ hoạt động động diesel hai kỳ quét thẳng qua xupáp xả Phần cấu tạo đặc biệt động có:

1 Cửa quét 8, đặt phần xilanh, chiều cao cửa quét chiếm 10 –

15% hành trình pittơng Việc mở đóng cửa qt thực nhờ pittông chuyển dịch xilanh

2  Xupáp xả 4, đặt nắp xilanh, trục cam cấu phối khí dẫn động, số

vòng quay trục cam đảm bảo cho xupáp xả mở lần vòng quay trục khuỷu

3 Bơm khí qt 2, nén khơng khí có áp suất vào khơng gian 7, sau vào xilanh

quét khí xả ống thải nạp đầy môi chất vào xilanh

Nguyên lý làm việc

Kỳ một:

Tương ứng với hành trình pittông từ ĐCT xuống ĐCD Trong xilanh vừa thực q trình cháy (đường cz đồ thị cơng) bắt đầu thực trình giãn nở tức thực q trình cơng tác (sinh cơng) Khi pittơng mở cửa qt xupáp xả mở trước, sản vật cháy xilanh thoát ống xả; lúc áp suất xilanh giảm nhanh (đoạn mn đồ thị công) Pittông mở cửa quét muộn áp suất môi chất xylanh xấp xỉ áp suất khí qt khơng gian Khơng khí qt qua cửa qt vào xilanh, tiếp tục đẩy sản vật cháy lại qua xupáp xả đường thải thay khí xả nạp đầy xylanh Q trình gọi q trình thay đổi môi chất (đoạn na đồ thị công)

Kỳ hai:

Tương ứng với hành trình pittơng từ ĐCD lên ĐCT (hình 1.7.b).Đầu kỳ hai, tiếp tục q trình qt nạp đầy mơi chất vào xilanh (đường ak đồ thị công)

Thời điểm đóng kín cửa qt đóng xupáp xả định thời điểm kết thúc trình thay đổi môi chất (điểm k đồ thị công) Cửa quét đóng đồng thời muộn so với xupáp xả áp suất môi chất xylanh động cuối thời kỳ thay đổi môi chất thường lớn áp suất khí trời phụ thuộc vào áp suất khí qt pk Từ lúc kết thúc q trình thải đóng kín cửa qt bắt đầu q trình nén Trước pittơng tới ĐCT (trước ĐCT khoảng 10 – 300 góc quay trục khuỷu) nhiên liệu được phun qua vòi phun vào xilanh động

Như thời gian kỳ hai, xylanh thực trình sau: kết thúc trình thải, qt nạp đầy mơi chất vào xilanh đầu hành trình, sau thực q trình nén

c Đồ thị pha phân phối khí động hai kỳ 0-4’: Vị trí đóng cửa qt;

0-3’: Vị trí đóng cửa xả;

0-1’: Vị trí đánh lửa phun nhiên liệu; 0-1: Vị trí ĐCT; 0-3: Vị trí mở cửa xả;

0-4: Vị trí mở cửa qt

Hình 1.8 Pha phân phối khí động hai kỳ

1.2.4 So sánh động hai kỳ động bốn kỳ. So sánh động hai kỳ với động bốn kỳ thấy rằng:

- Với kích thước xylanh số vịng quay n động cơ, công suất động hai kỳ mặt lý thuyết gấp hai lần động bốn kỳ Trên thực tế đạt khoảng 1,5 – 1,7 lần tổn thất cho q trình thay đổi mơi chất

- Động kỳ làm việc, êm dịu, đặn động kỳ nên bánh đà có kích thước nhỏ gọn động kỳ Động kỳ có kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo, sử dụng, bảo dưỡng sửa chữa

Nhược điểm

- Nhược điểm động hai kỳ thời gian thay đổi mơi chất ngắn, q trình qt thải lại xảy đồng thời nên chất lượng quét sản vật cháy từ xilanh nạp đầy môi chất vào xilanh khơng hồn hảo động bốn kỳ

- Tính kinh tế động kỳ, đặc biệt động xăng, hỗn hợp cháy bị thất nhiều theo khí thải

1.2.5 Sự khác biệt động xăng động diesel.

1.2.6 So sánh ưu khuyết điểm động xăng động diesel.

1.3 Các thơng số đánh giá tính kinh tế kỹ thuật động cơ

1.3.1 Công suất động cơ

Cơng khí xylanh chu trình xác định đồ thị cơng gọi cơng chi thị chu trình

Căn vào định nghĩa khái niệm pi, cơng thị chu trình bằng: (2-7) Trong Vh [m3]; pi [N/m2]

Nếu pi hai cơng thức tính theo cơng thức (2-6), L cơng thị chu trình khơng tính đến cơng hành trình nén Nếu pi tính theo cơng thức (2-3) cơng L cơng thị chu trình có tính đến cơng hành trình nén

Cơng suất thị động – cơng suất ứng với cơng thị chu trình Số chu trình giây xylanh bằng:

; chu trình/s (2-8) Trong đó: n – số vịng quay giây trục khủyu;

- số kỳ chu trình (số hành trình piston chu trình) Cơng thị giây (cơng suất):

; Nm/s (2-9) Trong đó: i – số xy lanh động

 Công suất thị bằng:

h iV p L

 n

m2



i

i L

n L



2

; W (2-10)

Nếu công thức (2-10), pi biểu thị MN/m2, thể tích cơng tác xylanh Vh lít (l) n – vg/ph ta cơng suất động tính theo kilơ-óat (kW)

; kW (2-11)

 Cơng suất có ích

Cơng suất có ích cơng suất đo đầu trục khủyu, công động truyền đến nơi cần lượng (máy công tác hộp số) Công suất có ích động nhỏ cơng suất thị trị số công tất lực cản tác dụng cấu động cơ, gồm:

 Công tiêu hao cho ma sát

 Dẫn động cấu phụ (bơm nước, bơm dầu, bơm nhiên liệu…)  Dẫn động cấu phân phối khí

 Tổn thất hành trình (nạp, nén, thải)

Tổng số cơng giây tất lọai trở lực thành cơng suất giới Nm [kW] Do cơng suất có ích động bằng:

; (2-12)

Tỷ số cơng suất có ích chi cho công suất thị gọi hiệu suất giới động cơ:

; (2-13)

Hiệu suất giới động đốt thường nằm khoảng Tích số áp suất thị trung bình với hiệu suất giới gọi áp suất có ích trung bình động

; N/m2 MN/m2; (2-14)

Vậy: ; kW (2-15)

Qua công thức (2-15), ta thấy mối quan hệ Ne pe giống quan hệ Ni với pi Từ ta rút định nghĩa có tính chất khái qt khái niệm pe: áp suất có ích trung bình cơng có ích chu trình ứng với đơn vị thể tích cơng tác động biểu thị N/m2 kG/cm2.

Về mặt sức bền, độ tin cậy làm việc tuổi thọ động thường tính số vịng quay qui định Số vịng quay qui định n (vòng/phút)được chọn vào điều kiện làm việc động sử dụng ý tới tính kinh tế vấn đề

Động làm việc với số vịng quay khác với số vòng quay quy định, điều quy định hệ thống điều chỉnh

i h i i pV n

N    30 n iV p

N i h

i 

m i e N N N  

i e m N N   93 , 65 ,   m  i m e N

p 

30

i nV p N

N e h

Ở số vòng quay quy định, động phát cơng suất từ Ne = (không tải) đến công suất quy định Neqđ – công suất mà nhà máy chế tạo cam đoan, có tính đến điều kiện sử dụng động Cùng loại động có cơng suất quy định khác nhau, điều phụ thuộc vào điều kiện làm việc Thí dụ, động sử dụng vào cơng việc có tính liên tục thời gian tương đối dài với công suất khơng đổi nhà máy quy định Neqđ thấp công suất quy định ấn định động làm việc điều kiện không liên tục với công suất biến đổi An định có tính mức độ sấy nóng hao mòn động làm việc liên tục cơng suất quy định

Có thể tăng cơng suất động cơlớn công suất quy định thời gian ngắn, tăng nhiều thời gian cho phép động làm việc công suất bị rút ngắn Do đó, người ta phân chia công suất thành : công suất giờ, công suất công suất tức thời Công suất cực đại có trùng với cơng suất quy định, có cao cơng suất quy định

Tỷ số công suất động so với công suất quy định, chọn 100% gọi phụ tải tương đối động biểu thị theo phần trăm Vượt phụ tải tương đối 100% gọi động tải Thông thường tải không cho phép 10%, chí có trường hợp hồn tồn không cho phép tải

1.3.2 Hiệu suất

Hiệu suất có ích tỷ số số nhiệt lượng tương đương với cơng có ích chia cho số nhiệt lượng nhiên liệu phát

Hai lượng nhiệt cần phải xác định khoảng thời gian nhau, thí dụ giây chẳng hạn Lúc đó, nhiệt lượng tương đương với cơng có ích cơng suất có ích Ne tính theo oát (W)

Ne, W (hoặc J/s) (2-16)

Số lượng nhiệt nhiên liệu phát :

Gnl.QH, J/s (2-17)

Trong đó: Gnl : lượng tiêu hao nhiên liệu s (kg/s m3/s) QH : nhiệt trị thấp nhiên liệu tương ứng (J/kg J/m3) Hiệu suất có ích động cơ, theo định nghĩa :

, (2-18)

hoặc tính theo suất tiêu hao nhiên liệu có ích:

, kg (hoặc m3)/Ws (2-19)

ta hiêu suất có ích theo dạng sau:

, (2-20)

Trong thực tế thí nghiệm động cơ, lượng tiêu hao nhiên liệu (Gnl) thường đo kg cơng suất theo kW Do đó, suất tiêu hao nhiên liệu thường xác định theo gam (g)

, g/kW.h (2-21) hiệu suất có ích mà thay đổi theo, cụ thể là:

(2-22) QH – tính theo MJ/kg ge tính theo g/kW.h

Hiêu suất thị động xác định tương tự, tỷ số cơng thị động so với số nhiệt lượng nhiên liệu phát ra;

, (2-23)

hoặc

(2-24)

, kg (hoặc m3)/Ws (2-25)

là suất tiêu hao nhiên liệu thị

Từ công thức (2-19) (2-24) ta được: ,

Nếu xét công thức (2-13), ta được:

, (2-26)

Đưa công thức (2-26) vào công thức (2-24), đồng thời tham khảo công thức (2-20), ta được:

Hiêu suất thị loại động thường nằm phạm vi:

3 10 e nl e N G g  e  H e e Q g 10 ,   H nl i i Q G N   H i i Q g   i nl i N G g  nl i i e

eN g N G

g  

m e i e e i g N N g

g   

CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU 2.1 Xăng

2.1.1 Đặc điểm cấu tạo:

Động ơtơ, xe máy chủ yếu có hai loại: loại chạy xăng (động xăng) loại chạy dầu diesel (động diesel) Cả hai loại sử dụng phổ biến nước ta Thành phần nhiên liệu dùng động đốt có nguồn gốc từ dầu mỏ

Xăng lỏng nước, khơng có màu sắc, thành phần chủ yếu chế biến từ dầu mỏ Xăng có màu xanh nhạt, hay vàng có pha phẩm màu để dễ phân biệt lọai xăng Trọng lượng riêng xăng từ 0,70 ÷ 0,78 gam/cm3, thường lấy 0,72 hay 0,73 để tính cho dễ, tức lít xăng đem cân nặng 700 ÷ 775 gam Trong xăng chứa khoảng 85% hàm lượng cacbon khoảng 14% hàm lượng hydrô theo trọng lượng, ngồi cịn có ơxy, nitơ, lưu huỳnh với hàm lượng

Nhiệt lượng loại xăng xấp xỉ từ 10,400 đến 10,600 kcal/kg, tức đốt cháy kg xăng ta nhiệt 10,400 ÷ 10,600 kcal 2.1.2 Các tính chất bản

- Tính bay hơi:

Tính bay xăng cần thiết cho động hoạt động Xăng sau phun từ vòi phun tạo thành hạt nhỏ bụi sương trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu dạng phân phối vào xylanh động cơ, gặp tia lửa điện từ điện cực bugi đánh lửa phóng bốc cháy Nhiệt độ bay xăng từ 35-400C đến 180 – 2200C

Xăng bay tốt có ưu điểm là:

- Khởi động động dễ dàng

- Hỗn hợp nhiên liệu cháy nhanh, cháy hết, công suất động lớn - Thời gian hâm nóng động ngắn

- Sau cháy xăng không chảy qua khe hở vòng xéc-măng xuống cácte chứa dầu làm lỏng dầu bơi trơn, tăng độ mài mịn chi tiết động

Xăng bay thì:

- Khởi động động khó khăn, trời lạnh lúc sáng sớm

- Xăng cháy khơng hết, gây lãng phí xăng, công suất động giảm, dầu bôi trơn động bị lỗng chi tiết động nhanh mịn

thành muội than bám vào đỉnh pittông, buồng cháy nên động nóng bình thường, sức bền chi tiết động giảm

- Gây ô nhiễm môi trường

Căn vào tính bay xăng, ta thấy vấn đề giữ cho nhiệt độ động mức quy định (từ 750C ÷ 900C) có ảnh hưởng lớn tới mức tiêu thụ xăng Động nguội nóng dẫn đến tượng tiêu hao xăng mức

- Nhiệt độ bén lửa:

Nhiệt độ bén lửa nhiệt độ thấp mà khí hỗn hợp bén lửa, phản ánh số lượng chất chưng cất nhẹ nhiên liệu dùng làm tiêu phòng hỏa cho nhiên liệu dùng tàu thủy kho dự trữ, nhiệt độ bén lửa thường không thấp 65oC

- Nhiệt độ tự bốc cháy:

Nhiệt độ tự bốc cháy nhiệt độ thấp mà hỗn hợp khí tự bốc cháy mà khơng cần có nguồn nhiệt Nhiệt độ tự cháy phụ thuộc vào loại nhiên liệu thông thường giảm tăng trọng lượng phân tử nhiên liệu Đó nguyên nhân khiến người ta dùng nhiên liệu nặng cho động diesel

Nhiệt độ tự bốc cháy giảm dần tăng trọng lượng riêng hỗn hợp khí cơng tác, trường hợp số lần va chạm phân tử nhiên liệu ôxy tăng lên Đối với động diesel yêu cầu có nhiệt độ tự cháy nhỏ loại động xăng ngược lại Tùy vào điều kiện làm việc, đặc tính loại động mà người ta thay đổi nhiệt độ tự cháy nhiên liệu theo yêu cầu riêng

- Sự cháy ổn định, số ốc tan khả chống kích nổ:

Bình thường tượng cháy động xăng xảy sau hỗn hợp xăng khơng khí bị nén xylanh tới 6kG/cm2 (58,8N/cm2) nóng tới 300 ÷ 4000C, gặp tia lửa điện phóng từ bugi bốc cháy cách nhanh chóng Trong trường hợp động làm việc ổn định, tiết kiệm có cơng suất cao

Khi động làm việc áp suất nhiệt tăng đến mức làm cho hỗn hợp nhiên liệu bốc cháy Trong trường hợp này, động làm việc kèm theo tiếng kêu kim khí, xả khói đen, cơng suất giảm thấp, động bị nóng hậu khác làm hỏng chi tiết động Sự làm việc khơng bình thường động gọi tượng kích nổ

Căn vào kết khảo nghiệm, người ta xác định động làm việc có tượng kích nổ phần lớn hỗn hợp nhiên liệu cháy với tốc độ bình thường (15÷30m/s) cuối giai đoạn cháy tốc độ cháy tăng lên đột ngột từ (15÷30m/s) lên tới (1500 ÷ 2500 m/s)

chất Eptan (C7H16) dễ kích nổ đặt cho trị số 0; chất Izơơctan (C8H18) chống kích nổ tốt đặt cho chất có trị số 100 Đem 92 phần Izôôctan pha lẫn với phần Eptan có loại xăng mẫu có trị số ốctan 92 lọai xăng có đặc tính giống xăng mẫu gọi xăng 92

Như vậy, trị số ốctan gọi số quy ước chống kích nổ xăng tính phần trăm izôôctan chứa hỗn hợp với eptan loại xăng mẫu

Với khoa học đại, ngày người ta biến xăng có trị số ốctan thấp thành xăng có trị số ốctan cao, tăng trị số ốctan xăng, cho phép ta tăng tỷ số nén số vòng quay động hay nói cách khác tăng cơng suất cho động giảm mức tiêu hao nhiên liệu

2.2 Dầu diesel

2.2.1 Đặc điểm cấu tạo:

Động chạy dầu diesel (còn gọi động diesel) loại động không đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu tia lửa điện động chạy xăng động diesel nhiên liệu từ thùng chứa bơm truyền đẩy lên bơm cao áp, bơm cao áp nén lên áp suất cao bơm tới vòi phun phun tơi sương vào buồng đốt, trộn với khơng khí nén có nhiệt độ áp suất cao buồng cháy tạo thành hỗn hợp nhiên liệu Hỗn hợp nhiên liệu hút nhiệt, nóng tới nhiệt độ định tự bốc cháy sinh công làm quay trục khuỷu

Hiện động diesel dùng nhiều xe vận tải hạng nặng, xe tăng, tàu thủy, tàu hỏa, máy phát điện cở lớn

Dầu diesel phần hydrơ cacbon lấy từ dầu mỏ có nhiệt độ sôi nằm giới hạn từ (200 đến 350)0C Dầu diesel có màu nâu nhạt, nặng xăng, nhẹ nước Tỷ trọng từ 0,80÷0,86 Dầu diesel có loại nặng, có loại nhẹ Loại nặng thường đặc, độ nhớt cao thường dùng làm nhiên liệu cho động có tốc độ thấp (khoảng 1000 vịng/phút trở xuống) động tàu bn, tàu vận tải có trọng tải lớn, máy bơm loại lớn Dầu loại nhẹ thường loãng, độ nhớt thấp, dùng cho động có tốc độ cao (khoảng 1000 vịng/phút trở lên) động lắp xe vận tải, xe tăng, tàu chiến loại nhanh

2.2.2 Các tính chất bản:

- Tính tự cháy:

Một tính chất quan trọng nhiên liệu dùng động diesel tính tự cháy Thơng thường nhiên liệu phun vào xy lanh tự bốc cháy ngay, mà phải qua thời gian chuẩn bị để tự bốc cháy, thời gian nhiên liệu có thay đổi lý hóa thân

pháp sau :

- Tỷ số nén tới hạn: Tỷ số nén tới hạn nhiên liệu tỷ số nén nhỏ mà nhiên liệu tự cháy

- Chỉ số Xêtan số phần trăm tính theo thể tích chất Xêtan có hỗn hợp với chất Anpha-mêtinnaptalin Thơng thường số xêtan nằm khoảng 40÷60

- Tính bay hơi:

Dầu diesel từ thùng chứa qua ống dẫn, bơm truyền đưa lên bơm cao áp bơm cao áp nén lên áp suất cao bơm tới vòi phun phun vào buồng đốt cuối hành trình nén Khi vào buồng cháy dầu gặp khơng khí nén có nhiệt độ (600÷700)0C tự bốc cháy.

Q trình cháy dầu diesel hồn tồn khác với xăng chia làm thời kỳ: thời kỳ thứ thời kỳ chuẩn bị cháy, tính từ nhiên liệu phun vào đến bắt đầu tự bốc cháy Thời kỳ thứ hai thời kỳ cháy tương đối nhanh số lớn lượng nhiên liệu, tạo áp suất (50 ÷ 80)at, đẩy pittông xuống làm quay trục khuỷu động Thời kỳ cuối thời kỳ cháy nốt số nhiên liệu phun vào sau

Trong thời kỳ ấy, thời kỳ thứ có quan hệ chặt chẽ với cháy ổn định Nếu thời kỳ này, nhiên liệu bay nhanh, cháy sớm, phun chừng nào, cháy chừng ấy, tức nhiên liệu cháy ổn định, không gây nổ rung, công suất động lớn, thời kỳ chuẩn bị ngắn

Ngược lại, thời kỳ thứ kéo dài tức nhiên liệu bay chậm, cháy muộn, lượng nhiên liệu phun vào không cháy hết được, ùn dần lại, đến bốc cháy lại cháy dồn lúc, làm cho áp suất nhiệt độ tăng nhanh làm cho động nóng, rung mạnh, xả nhiều khói đen phát tiếng kêu

Một dầu diesel gây nổ rung, thời kỳ chuẩn bị dài, thời kỳ chuẩn bị dài hay ngắn lại có liên quan tới hai yếu tố nhiên liệu tính bay tính tự bốc cháy

- Độ nhớt tạo muội than:

Độ nhớt (ma sát nội) tính chất chất lỏng khí chống lại chảy chúng tức chuyển dịch lớp so với lớp khác chúng tác dụng ngoại lực

Đối với dầu diesel, độ nhớt xác định nhiệt độ 200C, với nhiều loại mã hiệu nhiên liệu khác nhau, độ nhớt thường nằm giới hạn (1,8 ÷ 6,0) CSt

Tăng độ nhớt ảnh hưởng lớn đến tính phát động nhiên liệu đặc biệt mùa lạnh, giảm nhiệt độ độ nhớt tăng lên

Những hư hỏng lớn nhiên liệu gây động làm việc thường lỗ phun vòi phun nhiên liệu bị bịt kín làm cho chất lượng phun làm cho chất lượng hỗn hợp không tốt Muội than bám bề mặt chi tiết buồng cháy, xupáp, ống giảm chi tiết khác làm cho động bị q nóng dẫn đến giảm cơng suất, tăng hao mịn tính kinh tế giảm

Độ cốc khả tạo muội than nhiên liệu phân hủy điều kiện nhiệt độ cao (800 ÷ 9000C) khơng có khơng khí Sự tạo muội than tăng lên độ nhớt tăng có thành phần phân đoạn nặng

- Chỉ số xê tan cháy ổn định dầu diesel:

Để biểu thị cháy ổn định, chống nổ rung, người ta định tiêu trị số xêtan Dầu diesel có trị số xêtan cao tính chống nổ rung tốt ngược lại

Để xác định trị số xê tan người ta đem pha lẫn với hai loại nhiên liệu có tính chất đối lập là: chất Xêtan (C16H34) bảo đảm cho động làm việc ổn định, chống nổ rung, đặt cho độ tự cháy 100; chất Anfa mêtinnaftalin (C10H7CH3) có khả gây nổ rung độ tự cháy chất

Đem 40 phần C16H34 (theo thể tích) pha lẫn với 60 phần C10H7CH3, loại dầu diesel mẫu có trị số xêtan 40

Như vậy, trị số Xêtan gọi số qui ước tính tự bốc cháy dầu diesel, tính phần trăm Xêtan chứa hỗn hợp với Anpha mêtinnaftalin loại diesel mẫu

Động diesel có loại tỷ số nén thấp, có loại tỷ số nén cao nên địi hỏi trị số Xêtan nhiên liệu khác Động có tỷ số nén cao vịng quay nhanh (1000 vịng/phút trở lên) xe ôtô, xe tăng, tàu chiến phải dùng dầu nhẹ, có trị số Xêtan cao, thường 40÷50 đơn vị trở lên Động tỷ số nén thấp, vòng quay chậm (1000 vòng/phút trở xuống) động tàu vận tải có trọng tải lớn, máy kéo phải dùng dầu có trị số xêtan thấp, thường 30÷40 đơn vị

Như vậy, nhiên liệu dùng cho động diesel phải có trị số Xêtan thích hợp loại quy định cho loại động

2.3 Dầu bôi trơn

2.3.1 Đặc điểm cấu tạo:

- Dầu bôi trơn dùng cho động (gồm có dầu dùng bơi trơn cho máy bay, máy diesel, ôtô, máy kéo)

- Dầu truyền động (cho hộp số, cầu sau xe máy cấu truyền lực khác)

- Dầu công nghiệp (dùng bôi trơn cho máy móc cơng nghiệp thiết bị khác)

- Dầu đặc biệt (dầu tuabin, biến thế)

2.3.2 Công dụng yêu cầu dầu bôi trơn: a Công dụng

- Giảm ma sát cho chi tiết máy vận hành - Làm mát chi tiết máy vận hành - Làm chi tiết máy

- Làm kín khe hở nhỏ - Bảo vệ máy khỏi bị han gỉ b Yêu cầu

- Độ nhớt sức bám dầu: Độ nhớt mức loãng đặc tốc độ chảy dầu,

một phẩm chất quan trọng dầu bơi trơn Dầu bơi trơn có loại đặc, có loại lỏng + Loại đặc có độ nhớt lớn, khả bám bề mặt chi tiết máy cao khó chảy

+ Dầu lỏng có độ nhớt bé khả bám bề mặt chi tiết máy hơn, dễ chảy

- Tính ổn định dầu: Dầu bơi trơn có tính ổn định gặp nóng, lạnh, nắng mưa

và khơng khí dầu khơng bị biến chất

- Tính ăn mịn tạp chất nước lã: Dầu bôi trơn thường xuyên tiếp xúc với máy móc,

bảo vệ cho chi tiết máy Vì u cầu dầu bơi trơn khơng có axit, bazơ tan nước chất ăn mòn mạnh, cặn bẩn gây cọ mòn cho máy móc Trong dầu bơi trơn khơng lẫn nước lã, làm han gỉ kim loại, làm tan rửa dầu thành màu đục lờ sữa, có mùi khó ngửi

2.3.3 Chất phụ gia dầu bơi trơn: a Đặc tính chung phụ gia

dùng nồng độ từ (0,01÷5)% Tuy nhiên, nhiều trường hợp phụ gia đưa vào khoảng nồng độ dao động từ vài phần triệu đến 10%

Vì có khả cải thiện tính dầu bơi trơn chất lỏng bôi trơn nên phụ gia tạo điều kiện tốt cho việc cải tiến loại xe máy móc cơng nghiệp

Ngày nay, thực tế chủng loại dầu bôi trơn chất lỏng bôi trơn chứa loại phụ gia, số loại dầu như: dầu động cơ, dầu bánh chứa nhiều loại phụ gia khác

b Các chủng loại phụ gia

Phụ gia chủ yếu sử dụng để đảm nhiệm chức định, có nhiều loại phụ gia đa chức Những chức quan trọng phụ gia là:

- Làm tăng độ bền oxy hóa (chất ức chế oxy hóa phụ gia chống oxy hóa) - Ngăn chặn hiệu ứng xúc tác kim loại trình oxy hóa ăn mịn (chất khử hoạt tính kim loại)

- Chống ăn mòn (chất ức chế ăn mòn) - Chống gỉ (chất ức chế gỉ)

- Chống tạo cặn bám cặn bùn (phụ gia rửa )

- Giữ tạp chất bẩn dạng huyền phù (phụ gia phân tán ) - Tăng số nhớt (phụ gia tăng số độ nhớt)

- Giảm nhiệt đông đặc (phụ gia làm giảm nhiệt độ đơng đặc) - Làm dầu trộn lẫn với nước (phụ gia tạo nhũ)

- Chống tạo bọt (phụ gia chống tạo bọt)

- Ngăn chặn phát vi sinh vật (phụ gia diệt khuẩn) - Làm cho dầu có khả bám dính tốt (tác nhân bám dính) - Tăng khả làm kín (tác nhân làm kín)

- Làm giảm ma sát (phụ gia giảm ma sát)

- Làm giảm ngăn chặn mài mòn (phụ gia chống mài mòn ) - Chống kẹt nước bề mặt kim loại (phụ gia cực áp)

2.3.4 Các loại dầu bôi trơn: - Dầu bôi trơn động cơ:

do nhiệt độ cao ngược lại sử dụng dầu nhờn động diesel cho động xăng dể tạo muội than bên buồng đốt

b Ký hiệu dầu bôi trơn động cơ

Dầu bôi trơn ký hiệu theo thơng số chính: Độ nhớt, chất lượng tính năng, lọai động sử dụng

Về độ nhớt : Độ nhớt thường xác định theo tiêu chuẩn SAE có lọai sau:

- Dầu dùng cho mùa hè: SAE 30, SAE 40 - Dầu dùng cho mùa đông: SAE 10W, SAE 20W

- Dầu mùa ký hiệu số kép, ví dụ SAE 10W-30 nghĩa dầu mùa hè có độ nhớt tương ứng với loại SAE-30, sử dụng mùa động tương đương với dầu SAE-10W

Về chất lượng tính năng:

Dầu bơi trơn ký hiệu dựa theo điều kiện sử dụng, 10MM, SAE-20WMS, SAE-20HD đó:

- MM: Dầu bôi trơn phẩm chất cao dùng cho động xăng - MS: Dầu bôi trơn phẩm chất đặc biệt dùng cho động xăng - DG: Dầu bôi trơn phẩm chất đặc biệt dùng cho động diesel

- DM, DS: Dầu bôi trơn dùng cho động diesel làm việc điều kiện nặng nhọc - HD: Dầu bôi trơn dùng cho động diesel làm việc điều kiện nặng nhọc dầu có chất chống han gỉ

Ngồi dầu bơi trơn cịn phân làm loại: Loại thường (Regular Type), loại cao cấp (Premium Type) loại dùng cho động làm việc điều kiện nặng nhọc (Heavy Duty Type)

Hiện chất lượng tính dầu bơi trơn dựa vào hệ tiêu chuẩn API (Mỹ) phổ biến Sau số nội dung chủ yếu:

- Dầu dùng cho động xăng như: API:SD, API:SF, API:SG, API:SH Phẩm cấp loại đứng sau cao loại trước

- Dầu dùng cho động diesel như: API:CA, API:CB, API:CC, API:CD - Dầu API:CA dùng cho động Diesel làm việc điều kiện tải nhẹ

- Dầu API:CB dùng cho động Diesel làm việc điều kiện tải trung bình - Dầu API:CC dùng cho động Diesel tăng áp sử dụng cho động xăng làm việc điều kiện khắc nghiệt

Về phạm vi sử dụng:

Ngoài ký hiệu kể để thuận lợi cho người sử dụng thùng chứa dầu bơi trơn cịn có dạng ký hiệu sau:

- Ký hiệu chữ: Dầu bơi trơn cho động xăng có dịng chữ FOR GASOLINES ENGINES Dầu bôi trơn cho động diesel có dịng chữ FOR DIESEL ENGINES

- Ký hiệu hình ảnh: Thơng thường hình ảnh có thùng chứa tương ứng với lọai động sử dụng dầu bôi trơn chứa thùng

Dầu bôi trơn truyền động:

Dầu truyền động dầu bôi trơn dùng để bôi trơn cho phận truyền lực như: hộp số, cầu chủ động, giảm tốc, cấu tay lái ôtô tàu thủy

Điều kiện làm việc dầu truyền động khác với điều kiện làm việc dầu động Trước hết bề mặt làm việc chi tiết bánh cơn, bánh thẳng có tải trọng riêng cao, có tới 15000 ÷ 20000 kG/cm2, truyền lực hypoid có tới 40000 kG/cm2 Khi tăng công suất động tải trọng làm việc máy nhiệt độ làm việc hệ thống truyền lực lên tới 125 ÷ 1400C, cịn điểm tiếp xúc nhiệt độ lên tới 2500C có cịn cao nữa, nhiệt độ dầu khơng bị ơxi hóa mạnh mà cịn dễ bị phân hủy nhiệt

Đặc điểm chung lọai dầu truyền động thường có độ nhớt cao Với độ nhớt cao khả bám dính bề mặt ma sát tốt hơn, tải trọng ma sát lớn dầu sử dụng đặc

Với điều kiện làm việc truyền lực khả chịu nhiệt ức chế ơxy hóa quan trọng Khi dầu bị xuống cấp nhiệt độ ơxy hóa, tạo cặn dầu acid, dầu trở nên đặc Việc tạo cặn làm cho đường dẫn dầu bị nghẹt, chi tiết máy nhanh mòn tăng lực cản quay

Đặc điểm lọai dầu truyền động thông dụng:

Về độ nhớt: Độ nhớt thường xác định theo tiêu chuẩn SAE có lọai sau:

SAE(75W, 80W, 85W, 90, 140, 250)

Về chất lượng tính năng: Phân lọai theo phẩm cấp thường dựa vào lọai bánh

răng tải trọng ma sát chủ yếu Sau đặc điểm số lọai dầu truyền động:

- API: GL-1 lọai dầu dùng cho hộp số - API: GL-2 lọai dầu dùng cho trục vít

- API: GL-3 lọai dầu dùng cho hộp số khí hộp tay lái - API: GL-4 lọai dầu dùng cho bánh hypoid

khắc nghiệt, cho phép bánh chịu tải trọng va đập lớn vận tốc quay nhanh

Dầu thủy lực:

Ngày máy móc sử dụng hệ thống điều khiển thủy lực phổ biến So với chất khí chất rắn chất lỏng dùng để làm vật sinh cơng có ưu điểm: hồn tồn khơng bị nén co lại Đặc tính quan trọng khơng tạo tải trọng va đập đột ngột mà tăng từ từ Nó chuyển động xa phương pháp phương pháp dùng khí nhiều

Chất lỏng dùng hệ thống thủy lực thường loại dầu bơi trơn có độ nhớt thấp Điều kiện làm việc chúng hệ thống nặng nề, phải chịu chênh lệch nhiệt độ lớn, tới 70÷800C, áp suất có lên tới 100 kG/cm2 Ngồi dầu cịn tiếp xúc với loại kim loại đen, kim loại màu vật liệu khác không trường hợp máy cịn phải làm việc mơi trường nhiều bụi Do dầu thủy lực phải đạt yêu cầu định

Trước tiên dầu thủy lực phải có nhiệt độ đơng đặc thấp (5÷100C thấp nhiệt độ thấp khơng khí xung quanh) Nó không tạo đệm hơi, muốn nhiệt độ sơi phải cao nhiệt độ làm việc chi tiết máy 20÷300C

Nói chung tất loại dầu thủy lực chế tạo từ dầu thơ có độ nhớt nhỏ cho thêm loại chất phụ gia khác (như chất phụ gia chống gỉ, chống mịn, chống ơxi hóa, chống sủi bọt)

Những năm gần phát triển mạnh hộp số kiểu khí thủy lực, trợ lực lái thủy lực, hệ thống nâng hạ hệ thống điều khiển thủy lực Dầu thủy lực có nhiều lọai khác nói chung chúng có đặc tính sau:

+ Độ nhớt phù hợp: Do dầu thủy lực làm việc dải nhiệt độ rộng từ

250C đến 1700C ổn định độ nhớt ảnh hưởng đến làm việc hệ thống Tính ổn định nhiệt dầu ngăn cản việc tạo cặn, cặn làm tắc van thủy lực cản trở họat động bình thường hệ thống

+ Đặc tính chống sủi bọt: Dầu thủy lực tạo bọt hệ thống đường ống

dẫn làm cho hệ thống làm việc khơng ổn định, sử dụng khơng loại ảnh hưởng không tốt tới hiệu suất làm việc hệ thống thủy lực Để hạn chế tượng dầu thủy lực ln có chất phụ gia chống tạo bọt

+ Đặc tính ma sát: hộp số thủy lực hệ số ma sát đĩa ly hợp đĩa ma

CHƯƠNG 3: CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3.1 Chu trình lý tưởng động khơng tăng áp

Hình 3.1 Đồ thị chu trình lý tưởng tổng quát tọa độ p-V T-s.

Hình biểu thị chu trình lý tưởng tổng quát hai tọa độ p-V T-s, chu trình gồm trình nén đọan nhiệt oc, cấp nhiệt đẳng tích cy cấp nhiệt đẳng áp yz, trình giãn nở đọan nhiệt zd trình nhả nhiệt đẳng áp fo

Quan hệ thể tích áp suất điểm đặc trưng chu trình thơng số tương ứng xác định tiêu trình

Tỷ số thể tích lúc bắt đầu nén Vo chia cho thể tích cuối q trình nén Vc gọi tỷ số nén ; tỷ số áp suất cực đại chu trình pz = pychia cho áp suất cuối trình nén pc gọi tỷ số tăng áp suất ; tỷ số thể tích cuối giai đọan cấp nhiệt Vz chia cho thể tích cuối trình nén Vc = Vy gọi tỷ số giãn nở ban đầu ; tỷ số thể tích cuối q trình giản nở Vd chia cho thể tích cuối giai đọan cấp nhiệt Vz gọi tỷ số giản nở sau ; tỷ số áp suất cuối trình giãn nở pd chia cho áp suất cuối giai đọan nhả nhiệt đẳng tích Pf gọi tỷ

c o

V V





c z

p p





c z

V V





z d

V V



số giảm áp suất Biết rằng:

J/kmol; J/kmol;

trong đó: mcv mcp – tỷ nhiệt mol đẳng tích đẳng áp khí tính theo J/kmol.độ

Tính kinh tế: Tính kinh tế chu trình đặc trưng hiệu suất nhiệt chu

trình , tỷ số lượng nhiệt chuyển biến thành công chia cho số nhiệt lượng cung cấp cho môi chất cơng tác

(2-1)

Trong đó: lt : cơng sinh kmol môi chất công tác chu trình (J/kmol); Q1 : số lượng nhiệt cung cấp cho mơi chất cơng tác, tính theo J/kmol;

Q2 : số nhiệt lượng thải ra, tính theo J/kmol;

Q1 – Q2 : số nhiệt lượng lợi dụng có ích (chuyển sang cơng);

Thay trị số Q1 Q2 vào công thức biến đổi ta có biểu thức hiệu suất nhiệt chu trình tổng quát:

(2-2)

Trong đó: - số nén đọan nhiệt

Lợi dụng quan hệ nhiệt động học nhiệt độ điểm đặc trưng chu trình, với thơng số chúng sau biểu thị tất nhiệt độ nhiệt độ ban đầu To ta được:

f d p p   ) ( ) ( " '

1 Q Q mcv Ty Tc mcp Tz Ty

Q      

) ( ) ( " '

2 Q Q mcv Td Tf mcp Tf To

Q      

t  1 2 1 Q l Q Q Q Q Q t

t   

 



   

 y c  z y

o f f d t T T k T T T T k T T         v p mc mc k 1           

 o k

k c o o c T V V T T    1         

 o k

c y o

y P T

P T T

 

 1

 

 y k

y z y

z T T

Thay trị số nhiệt độ vào phương trình (2-2) ta công thức cuối hiệu suất nhiệt chu trình lý tưởng tổng quát động đốt

(2-3)

Từ công thức (2-3) thấy hiệu suất nhiệt chu trình phụ thuộc vào tỷ số nén , phương pháp cấp nhiệt thải nhiệt đặc trưng trị số , số nén đọan nhiệt k, tức phụ thuộc vào thành phần tính chất vật lý môi chất công tác Tăng tỷ số nén chu trình hiệu suất nhiệt tăng, tức cải thiện tính kinh tế chu trình Anh hưởng thơng số cịn lại

sẽ nghiên cứu phần chu trình riêng biệt động

Tính hiệu quả: Tính hiệu đặc trưng công đơn vị chu trình tức

cơng tương ứng với đơn vị thể tích cơng tác xy lanh

Nm/m3 N/m2 (2-4)

Trong đó: Lt – cơng chu trình, (J Nm);

Vh = Vmax - Vmin : Thể tích cơng tác xy lanh tức hiệu số thể tích lớn nhỏ mơi chất cơng tác chu trình (m3).

pt : công đơn vị hay áp suất bình qn chu trình Cơng thức (2-4) viết lại sau:

(N/m2) (2-5)

trong Vf Vc tính theo m3/kmol

Biết rằng, cơng chu trình tương đương với số nhiệt lượng lợi dụng có ích:

J/kmol Thay phương trình nhiệt độ vào phương trình ta được:

k k k o k k k k o k k k o o z k k z d z

d T T

p p t p p T T 1 1 1                                        k k o d d f d

f T T

p p T T 1                     1

1 1 1 1 1                            k k k k k k k t  ,   k , , ,   h t t V L p  c f t t V V L p  

 y c p z y  v d f  p f o v

t Q Q mc T T mc T T mc T T mc T T

J/kmol (2-6) Thể tích cơng tác xy lanh ứng với kmol khí xác định phương trình trạng thái tương ứng:

; m3/kmol Trong đó: J/kmol.độ – số kmol khí

Biết N/m2, sau thay hệ thức biết về nhiệt độ, ta được:

; m3/kmol

Thay trị số Lt Vh = Vf - Vc vào phương trình (2-5) ta phương trình cơng đơn vị chu trình:

;N/m2 (2-7)

vì phương trình pt có dạng cuối sau:

; N/m2 (2-8) Đưa phương trình hiệu suất nhiệt (2-3) vào công thức (2-6) sau biến đổi ta phương trình có dạng khác áp suất bình qn (cơng đơn vị) chu trình lý tưởng tổng quát:

, N/m2 (2-9)

Từ công thức (2-6) (2-7) ta nhận thấy tỷ số nén , hiệu suất nhiệt chu trình áp suất nén ban đầu po cao áp suất bình quân chu trình

                                               

 1 1 1 1

1 1 1 k k k k k k k o v

t mc T k k

L                        c c f f c c f f c f h p T p T R p RT p RT V V

V   

8314  R  o f p

p  pc pok

          

 k k

k o o c f h p RT V V V 1 1           k k k k k k k v o h t t k k mc R p V L

p 1 1

1 1 1 1                                         1 8314     k mc mc mc mc R mc v p v v v        k k k k k k k o t k k k p

p 1 1

1 1 1 1                                        t      k k k t o k t k k p

p 1 1

lớn Sự ảnh hưởng thông số lại : tới pt nghiên cứu chu trình riêng biệt

3.1.1 Chu trình đẳng tích

Chu trình trường hợp đặc biệt chu trình hỗn hợp khác đồ thị khơng có đoạn cấp nhiệt đẳng áp (p = const) mà toàn nhiệt lượng đưa vào chu trình tiến hành thể tích khơng đổi (V = const) (hình 3.3)

Hình 3.3 Chu trình đẳng tích

Tỷ số giãn nở ban đầu trường hợp Vz = Vc Chu trình đẳng tích V = const chu trình lý tưởng động đốt cháy cưỡng (động xăng, động ga,…)

Thay trị số vào phương trình (2-11), hiệu suất hiệu suất nhiệt chu trình đẳng tích V = const

(2-18)

Phương trình cho ta thấy hiệu suất nhiệt chu trình đẳng tích phụ thuộc vào tỷ số nén số nén đoạn nhiệt k, tức phụ thuộc vào tính chất mơi chất cơng tác

Vì cơng thức (2-18) không chứa tỷ số tăng áp suất , nên hiệu suất nhiệt chu trình khơng phụ thuộc vào lượng nhiệt cấp vào, tức phụ tải động

Tăng tỷ số nén biện pháp tốt để tăng , trị số cho phép động xăng động ga bị hạn chế khí hỗn hợp cơng tác xy lanh tự bốc cháy sớm suất kích nổ cao, động

xăng

Từ phương trình (2-16), ta biểu thức lượng nhiệt cấp vào

k

, ,

, 

 t

 1

 1

1

1 1 

 k

t

 





 t 



12 6 



1



trong chu trình

(2-19) Tỷ số tăng áp suất rút từ phương trình (2-19):

(2-20) thấy giảm tăng , cịn tăng lượng nhiệt Q1 tăng

Ap suất cực đại:

(2-21) tăng tăng tăng Q1

Cơng chu trình lt, áp suất bình qn pt chu trình rút từ phương trình (2-11), (2-14) (2-15)

; J/kmol (2-22)

; N/m2 (2-23)

; N/m2 (2-24)

Nếu nhiệt lượng cấp vào khơng đổi (Q1 = const) tăng tỷ số nén cơng chu trình lt áp suất bình quân pt tăng chậm so với hiệu suất nhiệt Thí dụ, tăng từ lên (khi k = 1,3) hiệu suất nhiệt tăng 30% cịn áp suất bình quân pt tăng 14%

Khi tăng tỷ số tăng áp suất , tức tăng lượng nhiệt cấp vào Q1, cơng chu trình lt áp suất bình quân pt tăng nhanh so với

3.1.2 Chu trình đẳng áp

Chu trình biểu thị hình 4, giống chu trình đẳng tích (V = const) xét trên, trường hợp đặc biệt chu trình hỗn hợp khác chỗ đồ thị chu trình khơng có đoạn cấp nhiệt đẳng tích V = const, mà tồn nhiệt lượng cấp vào tiến hành áp suất không đổi p = const

 1

1 mcvTok 

Q

1

1



 k

o vT mc Q                  k o v o k o c z T mc Q p p p

p     



1



  1. 1

 

 v o k 

t mcT

L

 1 1 1    

 o k

t

k p

p  

 

  t

o k t

k p

p  

 

1

1   





t 

 t



Hình 3.4 Chu trình đẳng áp

Tỷ số tăng áp suất chu trình ( , pz = pc Chu trình đẳng áp chu trình lý tưởng động diesel

Dưới trình bày công thức hiệu suất nhiệt , công chu trình Lt áp suất bình quân pt rút từ công thức tương ứng (2-11), (2-12), (2-14) (2-14) chu trình hỗn hợp, thay trị số

; (2-25)

; J/kmol (2-26)

; N/m2 (2-27)

; N/m2 (2-27)

Qua công thức (2-25) ta thấy hiệu suất nhiệt chu trình đẳng áp khơng phụ thuộc vào tỷ số nén số nén đoạn nhiệt k, mà phụ thuộc vào tỷ số giãn nở ban đầu Sự ảnh hưởng thông số k tới giống chu trình hỗn hợp chu trình đẳng tích

Khi tăng , tức tăng lượng nhiệt cấp vào Q1 (phụ tải động ) cơng chu trình lt áp suất bình quân pt tăng, cịn hiệu suất nhiệt lại giảm

1

t 

1





  1 1      k k t

k   



   

 1 1

  

 v o k k

t mcT k

L   

   

 1

1 1     

 o k k

t k

k p

p   

 

  t

o k

t k k

p

p  

 

1

1  

 

t 



  t



Cũng giống chu trình đẳng tích V = const, tăng tỷ số nén (Q1 = const) áp suất bình quân chu trình pt tăng, tăng chậm so với hiệu suất nhiệt

3.1.3 Chu trình hỗn hợp

Hình 3.2 Đồ thị chu trình hỗn hợp động tọa độ p-V T-s.

Hình biểu thị chu trình hỗn hợp hai tọa độ p-V T-s, phận nhiệt cấp thể tích khơng đổi, phận nhiệt cấp áp suất không đổi Nhiệt thải tiến hành trạng thái thể tích khơng đổi Như vậy, rõ ràng chu trình hỗn hợp trường hợp riêng biệt chu trình tổng qt Trong Tf = To, áp suất pd thay pb, Vb = Vo, Vh = Vo – Vc trị số xác định sau:

hoặc : (2-10)

vì :

Sau thay cơng thức (2-8) vào phương trình (2-3) phương trình hiệu suất nhiệt chu trình hỗn hợp

(2-11)

Sau thay trị số vào phương trình (2-6), (2-8), (2-9) ta phương trình cơng áp suất bình qn (cơng đơn vị) chu trình

 t   k k k To Tb po

pd 1       k    k k k o k k k o o k o k k z b z b T p p T p p T T 1 1                            

; J/kmol (2-12)

; J/kmol (2-13)

và

; N/m2 (2-14)

hoặc

; N/m2 (2-15)

Trong chu trình hỗn hợp, nhiệt lượng cung cấp cho chu trình đặc trưng thơng số sau đây:

;J/kmol (2-16) Khi trị số giữ không đổi, ta phương trình liên hệ hai thơng số :

; (2-17)

Trong trị số chúng nói lên phân bố nhiệt lượng cung cấp cho chu trình hai phận : đẳng áp đẳng tích

Trong trường hợp vậy, từ phương trình (2-11), ta phương trình có dạng khác hiệu suất nhiệt:

; đó:

Từ cơng thức (2-17), tổng nhiệt lượng Q1 giữ không đổi, ta được:

Đối với động thực tế:

trong đó: QH : nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg)

Mo : lượng khơng khí cần thiết lý thuyết để đốt cháy kg nhiên

 

   

 1 1

 

  

 v o k k

t mcT k

L     

 

 1

1   

mcT   k 

L k t

o v t

 

   

 1 1

1 1       

 o k k

t k

k p

p     

 

 

  t

o k

t k

k p

p    

  1

1    

 

    1  1

'' '

1          

     k T mc T T mc T T mc Q Q Q k o v y z p c y v , , ,

,T k Q

mcv o 

 

 

 k  A const

T mc Q k o v      

1 1

1   

 ' 1 A k t      const A A k   1 '



 1

liệu (kmol/kg)

: hệ số dư lượng khơng khí, tỷ số lượng khơng khí thực tế M vào xy lanh chia cho lượng khơng khí lý thuyết Mo, tức là:

3.2 Chu trình thực tế động đốt trong

3.2.1 Quá trình nạp:

- Diễn biến:

Để thực chu trình cơng tác cần phải thải hết sản vật cháy chu trình trước nạp vào xilanh khơng khí nạp hỗn hợp khơng khí nhiên liệu Q trình nạp phận q trình trao đổi khí Cả hai q trình nạp thải liên hệ mật thiết với phụ thuộc vào số kỳ động cơ, phương pháp nạp, đồng thời mức độ chúng xảy lúc Vì phân tích q trình nạp phải có liên hệ với q trình thải

Hình 3.6 Phần đồ thị cơng q trình thay đổi khí động bốn kỳ

Q trình thay đổi khí động bốn kỳ bắt đầu lúc xúpáp thải mở để khí thải khỏi xy lanh (điểm b’), Trong chu trình thực tế xúpáp thải thường mở sớm trước piston đến điểm chết (ĐCD) (điểm b) Trong thời gian thải sớm, khí thải đẩy khỏi xy lanh nhờ tác dụng chênh lệch áp suất xy lanh đường ống thải, cịn sau từ ĐCD tới ĐCT nhờ tác dụng đẩy piston Ở cuối hành trình đẩy khí (điểm r) khí thải chiếm tịan thể tích buồng cháy Vc với áp suất pr > pth trị số

Trong : pth – áp suất đường ống thải

Trị số phụ thuộc vào trở lực hệ thống thải tốc độ lưu động



o

M M





r

p



th r r p p p   

r

p

của khí

Việc đóng xupap thải thực sau ĐCT, tức đóng muộn, làm để tăng tiết diện – thời gian đẩy khí thải cuối hành trình thải khỏi xy lanh

Hành trình nạp hỗn hợp khí vào xy lanh xảy piston từ ĐCT đến ĐCD Nhưng lúc đầu (điểm r) pr > pK nên xy lanh khí sót bắt đầu giãn nở đến điểm ro sau khắc phục lực cản khí động hệ thống nạp lượng khí nạp bắt đầu vào xy lanh động

Quá trình nạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố Các yếu tố làm cho hỗn hợp khơng khí thực tế nạp vào xy lanh cuối trình nạp nhỏ lượng nạp lý thuyết nạp đầy thể tích cơng tác Vh xy lanh điều kiện áp suất nhiệt độ trước xupap nạp Những thông số khí nạp (pK TK) khác biệt so với thơng số khơng khí môi trường xung quanh (po To) Áp suất trước xúpáp nạp động bốn kỳ không tăng áp nhỏ áp suất môi trường xung quanh có trở lực khơng khí (khí nạp mới) qua bầu lọc trở lực đường ống nạp Trong động tăng áp động hai kỳ áp suất pK lớn po khơng khí nén trước đưa đến đường ống nạp Nhiệt độ khí nạp có khác với nhiệt độ môi trường xung quanh

Do động bốn kỳ khơng tăng áp :

Trong : sức cản bầu lọc khơng khí đường ống nạp

Đối với động diesel động xăng không tăng áp thường thường

- Các yếu tố ảnh hưởng đến trình nạp

(1) Tỷ số nén:

Khi tăng tỷ số nén hệ số nạp giảm Nhưng kết luận chung hoàn toàn chưa Đối với động bốn kỳ ảnh hưởng tỷ số nén không nên xem xét cách tách rời với ảnh hưởng hệ số khí sót Kết tăng tỷ số nén động bốn kỳ làm tăng hệ số nạp Tỷ số nén cao, nhiệt độ bề mặt công tác xy lanh nhỏ, sản vật cháy giản nở hoàn toàn hơn, điều làm tăng hệ số nạp

(2) Áp suất cuối trình nạp:

Áp suất pa ảnh hưởng nhiều đến hệ số nạp Giảm áp suất phụ thuộc vào trở lực hệ thống nạp tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ lưu động trung bình khí nạp tiết diện nhỏ hệ thống nạp Kết cấu hệ thống nạp ảnh hưởng tới (như việc bố trí xupap, tồn chỗ lượn,…) chất lượng gia công bề mặt bên thành vách hệ thống nạp,… Vì vậy, vấn đề quan trọng thiết kế hệ thống nạp cho nhỏ

o o

K p p

p   

o p 

o K T T 

v

 pK



K

p



a K

K p p

(3) Áp suất nhiệt độ trước xupap nạp:

Áp suất khí nạp trước xupap có ảnh hưởng đơi chút tới hệ số nạp Khi tăng pK, trường hợp áp suất thải giữ không đổi tỷ số pa/pK tăng làm cho hệ số nạp tăng

Tăng nhiệt độ TK, giảm hiệu số nhiệt độ vách không khí, đưa đến cường độ trao đổi nhiệt giảm, làm cho hệ số nạp tăng

(4) Áp suất khí sót:

Áp suất khí sót pr ảnh hưởng tới hệ số nạp Khi nhiệt độ Tr khơng thay đổi áp suất pr lớn khí sót xy lanh nhiều Trong trường hợp đó, piston di chuyển từ ĐCT xuống, phần lớn hành trình pítơng tiêu hao cho việc giãn nở khí sót, q trình nạp bắt đầu chậm hơn, đó, hệ số nạp giảm

Tăng trở lực hệ thống thải làm tăng áp suất xy lanh thời kỳ thải khơng có qt khí buồng cháy đưa đến: làm tăng cơng tiêu hao cho việc đẩy khí khỏi xy lanh; làm giảm hệ số nạp ; làm tăng hệ số sót

(5) Nhiệt độ khí sót:

Nhiệt độ Tr khơng ảnh hưởng đến hệ số nạp , trộn lẫn khí nạp với khí sót, thể tích khí sót giảm (do giảm nhiệt độ để toả nhiệt cho khơng khí hỗn hợp khí mới) tới mức độ thể tích khí nạp tăng lên (vì nhiệt độ khí tăng sấy nóng)

(6) Nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới:

Ảnh hưởng việc sấy nóng khí nạp tới hệ số nạp phương trình thể qua trị số

Ở động xăng khí hỗn hợp bên ngồi cần sấy nóng thêm hỗn hợp khí (bằng khí nước) đường ống nạp Nên biết sấy nóng đường ống nạp mức đưa đến tăng trị số tương ứng làm giảm hệ số nạp làm giảm trọng lượng khí nạp

Ở động diesel việc đưa nhiên liệu vào xy lanh tiến hành bốc xảy cuối q trình nén, việc sấy nóng khơng khí nạp khơng có lợi làm tăng kết làm giảm hệ số nạp Do đó, động diesel phải ln tìm cách giảm nhiệt độ sấy nóng khí nạp nạp Bố trí đường ống nạp đường ống xả hai vùng đối (7) Ảnh hưởng phụ tải tới hệ số nạp (khi số vòng quay n = const)

Ảnh hưởng phụ tải động (tức mômen quay) tớ hệ số nạp khác nhau, v 

v 

T

 v

v  v  v  v  T  T

 v

nó phụ thuộc vào phương pháp điều chỉnh dùng cho động Khi điều chỉnh theo lượng (động xăng động ga) việc thay đổi lượng khí hỗn hợp công tác vào xy lanh thay đổi tương ứng vị trí bướm tiết lưu Để giảm tải (khi n = const) người ta đóng bớt bướm tiết lưu lại, trở lực hệ thống nạp tăng, hệ số nạp

giảm

Trong trường hợp điều chỉnh theo chất (động diesel), việc thay đổi phụ tải động phụ thuộc vào thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào xy lanh cho chu trình giữ lượng khơng khí khơng đổi, trường hợp trở lực hệ thống nạp không phụ thuộc vào phụ tải (khi n = const) Do đó, tất chế độ phụ tải động

và hệ số nạp phụ thuộc vào mức độ sấy nóng khơng khí nạp Vì vậy, tăng tải nhiệt độ bề mặt truyền nhiệt cao, việc cấp nhiệt cho khơng khí nạp tương ứng tăng lên, kết làm cho hệ số nạp giảm đôi chút

(8) Ảnh hưởng số vòng quay tới hệ số nạp động bốn kỳ: Khi tăng số vòng quay n trở lực hệ thống nạp tăng theo tỷ lệ thuận với bình phương nó, kết tăng áp suất pa giảm Nhiệt độ sấy nóng khí nạp giảm rút ngắn thời gian trao đổi nhiệt, tức thời gian tiếp xúc khí vách xy lanh ngắn Hệ số khí sót tăng lên đơi chút Kết tăng số vịng quay trục khuỷu, khơng tính ảnh hưởng góc phối khí lọt khí qua khe hở xécmăng, hệ số nạp giảm

3.2.2 Quá trình nén

- Diễn biến

Diễn biến trình nén chu trình thực tế vơ phức tạp không ngừng thay đổi trị số chiều hướng truyền nhiệt môi chất công tác vách xy lanh phận nhiên liệu bốc phận nhiên liệu chưa bốc phận nhiên liệu phun vào xy lanh

Lúc bắt đầu hành trình nén nhiệt độ khí nạp Ta thấp nhiệt độ trung bình chi tiết nhóm xy lanh – piston, giai đoạn đầu q trình nén có truyền nhiệt từ vách xy lanh chi tiết nóng truyền cho môi chất

Piston tiếp tục từ ĐCD đến ĐCT, nhiệt độ môi chất công tác tăng trao đổi nhiệt khí nạp với vách giảm hiệu số nhiệt độ chúng nhỏ

Trong vài thời điểm nhiệt độ mơi chất cơng tác nhiệt độ trung bình vách xy lanh xuất trình đoạn nhiệt tức thời Tiếp tục nén nhiệt độ khí nạp cao nhiệt độ trung bình vách xy lanh, chiều hướng truyền nhiệt thay đổi môi chất công tác làm mát

- Các yếu tố ảnh hưởng đến trình nén

(1) Số vịng quay trục khuỷu: Khi tăng số vòng quay trục khuỷu động số chu trình đơn vị thời gian tăng, trạng thái nhiệt chi tiết động

v 

const pK  

v 

T

 v

v 

K

p



T 

cơ tăng thời gian tiếp xúc môi chất công tác với vách xy lanh giảm lọt khí qua khe hở piston xy lanh giảm Ảnh hưởng lúc với yếu tố nói đưa đến làm giảm nhiệt lượng toả mơi chất cơng tác q trình nén gần giống trình đoạn nhiệt

Vì vậy, tăng số vòng quay trục khuỷu áp suất nhiệt độ cuối trình nén tăng

(2) Phụ tải động cơ: Khi thay đổi phụ tải động cơ, trạng thái nhiệt nhiệt độ trung bình bề mặt công tác xy lanh tổn thất khí nạp lọt qua khe hở piston – xy lanh thay đổi Khi tăng tải nhiệt độ chi tiết cao, nhiệt lượng cấp cho mội chất công tác đầu trình nén tăng nhiệt lượng tỏa từ mơi chất cuối q trình giảm Đồng thời tổn thất khí nạp lại tăng Khi giảm tải, ta lại thấy có tượng trái ngược

Vì vậy, tăng tải làm tăng áp suất nhiệt độ cuối trình nén ngược lại.Trong động xăng chế độ tốc độ cao, phụ tải thực tế ảnh hưởng tới áp suất nhiệt độ cuối q trình nén, số vịng quay nhỏ ảnh hưởng lại lớn Sở dĩ số vịng quay nhỏ hỗn hợp chưa sấy nóng bốc tốt Tăng số vịng quay, khí hỗn hợp lưu động tốt, nhiên liệu dể bốc hơi, cuối làm giảm phần nhiên liệu chưa bốc hết áp suất nhiệt độ cuối trình nén tăng

(3) Tình trạng kỹ thuật: Khi nhóm piston – xy lanh bị mịn tượng lọt khí nạp (mơi chất cơng tác) tăng lên làm cho áp suất nhiệt độ cuối q trình nén giảm Có muội than kết vách buồng cháy đỉnh piston, dẫn đến làm tăng áp suất nhiệt độ cuối trình nén

Khi tăng tỷ số nén nhiệt độ áp suất cuối môi chất công tác tăng, đó, nhiệt lượng từ mơi chất toả tăng, việc lọt khí nạp qua khe hở piston xy lanh tăng

(4) Kích thước xy lanh: Các động có kích thước S – D lớn, bề mặt làm mát tương đối quy cho đơn vị thể tích mơi chất cơng tác giảm, đó, toả nhiệt nên áp suất nhiệt độ cuối trình nén tăng

Nếu khơng thay đổi thể tích cơng tác Khi ta giảm tỷ số S/D áp suất nhiệt độ cuối trình nén tăng ngược lại

trong : S - hành trình piston D - đường kính xilanh

(5) Chế độ làm việc động cơ: những chế độ làm việc không ổn định động mà có liên quan với tăng phụ tải tăng số vòng quay trục khuỷu động làm giảm nhiệt độ áp suất cuối trình nén ngược lại

- Chọn tỷ số nén cho động cơ

Về mặt lý thuyết tăng tỷ số nén cơng suất, tính kinh tế động tăng Nhưng thực tế, tránh khỏi tổn thất giới tăng, nên việc tăng tỷ số nén có lợi phạm vi định

Trị số tỷ số nén động thực tế xác định, trước tiên vào loại động

Đối với động đốt cháy cưỡng giới hạn tỷ số nén quy định tượng kích nổ phụ thuộc vào tính chất chống kích nổ nhiên liệu mà đặc trưng số ốctan Trong điều kiện nhiên liệu có số ốctan lớn tỷ số nén chọn cho động cao

Đối với nhiên liệu cho, tỷ số nén động đốt cháy cưỡng xác định yếu tố kết cấu vận hành : tính cao tốc, chế độ phụ tải, phương pháp hình thành hỗn hợp, vật liệu chi tiết, hình dạng buồng cháy, kích thước xy lanh v.v…

Tăng số vịng quay trục khuỷu, thời gian tác động nhiệt độ áp suất cao tới môi chất công tác bị rút ngắn, tốc độ cháy tăng lên, tăng cường vận động xốy lốc khí nạp, Kết tăng số vòng quay khuynh hướng kích nổ động giảm Do đó, động cao tốc tỷ số nén chọn cao động thấp tốc

Khi giảm tải, số lượng khí sót động tăng mức độ sấy nóng khí nạp phần giảm đi, khuynh hướng kích nổ động giảm Căn vào đó, thiết kế động thường làm việc với chế độ phụ tải nhỏ (động ôtô du lịch), tỷ số nén chọn cao so với động thường làm việc toàn tải hay gần tồn tải

Thay q trình chế hịa khí phun xăng trực tiếp tăng tỷ số nén động nhiều nữa, phun trực tiếp thời gian tác động nhiệt độ áp suất cao nhiên liệu rút ngắn nhiều thời gian chuận bị cho nhiên liệu trước màng lửa rút ngắn

Đối với động làm mát khơng khí, điều kiện nhau, phải chọn tỷ số nén nhỏ so với động làm mát nước

Khi giảm đường kính xylanh, bề mặt làm mát tương đối tăng nhiệt độ khí buồng cháy giảm cịn hành trình màng lửa từ bugi đến thể tích xa buồng cháy bị rút ngắn Tất điều dẫn đến giảm khuynh hướng kích nổ động tạo điều kiện nâng cao tỷ số nén

Xupáp thải thường chi tiết nóng động Giảm xupáp thải bỏ hẳn đi, cho phép ta dùng tỷ số nén cao động

Đối với loại buồng cháy hình chóp có xupáp treo tỷ số nén lớn nhất, cịn tỷ số nén nhỏ – buồng cháy có xupap đặt (trong điều kiện nhau)

Tỷ số nén tăng cách dựa vào vật liệu chế tạo piston, nắp máy xy lanh Số liệu kinh nghiệm cho thay nắp máy gang nắp máy hợp kim nhơm,

có thể tăng tỷ số nén khoảng 0,5 đơn vị thay piston gang piston hợp kim nhơm tỷ số nén tăng 0,4 – 0,7 đơn vị

Trong động diesel, tỷ số nén định chủ yếu phương pháp hình thành khí hỗn hợp chọn phương pháp tính tốn cho nhiên liệu tự bốc cháy đảm bảo khởi động động trạng thái lạnh Tỷ số nén động diesel thơng thường vượt q trị số có lợi Tỷ số nén động có buồng cháy thống thường tỷ số nén khoảng , động có buồng cháy ngăn cách Trong vài loại động diesel tỷ số nén có

thể đạt

Khi chọn tỷ số nén cho động diesel cần phải tính đến kích thước xy lanh, vật liệu chế tạo piston xy lanh, chế độ phụ tải, chế độ tốc độ động cơ, v.v… Khi giảm kích thước xy lanh, sử dụng hợp kim nhẹ, giảm tải tỷ số nén phải chọn cao Ngược lại, động có kích thước lớn, piston nắp máy làm gang thường làm việc với phụ tải lớn tỷ số nén nên giảm

3.2.3 Quá trình cháy – giản nở

Quá trình cháy động xăng

- Diễn biến

Hình 3.9 Đồ thị công triển khai theo p- động cháy bình thường

Sự cháy động thực tế thực trước lúc piston tới ĐCT hành trình nén Lúc đó, trục khuỷu động vị trí tương ứng trước ĐCT gọi góc đánh lửa sớm, động xăng đại góc đánh lửa sớm thường xê dịch phạm vi 20 -35o góc quay trục khuỷu trước ĐCT.

Toàn thời gian cháy động đốt cháy cưỡng bao gồm giai đoạn

Giai đọan I :Gọi giai đoạn cháy trễ

Giai đọan cháy trễ kể từ bugi bật tia lửa điện kết thúc điểm đường áp



12 11 



16 13 



21 17 



29 27 

suất cháy bắt đầu tách khỏi đường áp suất nén Đây giai đoạn hình thành trung tâm cháy ban đầu Khi vừa bật tia lửa nhiên liệu cháy khoảng 1,5%

Trong giai đoạn lửa hình thành lan tràn xung quanh, lúc lượng hỗn hợp tham gia phản ứng ít, chưa có biến đổi rõ rệt áp suất nhiệt độ

Thời gian cháy trễ phụ thuộc vào tính chất nhiên liệu, chuyển động rối, nhiệt độ ban đầu hỗn hợp lượng tia lửa điện Như giai đọan cháy nhanh hay chậm phụ thuộc vào:

- Nhiệt độ cuối trình nén - Năng lượng tia lửa điện bugi

- Tính chất lý hóa mơi chất công tác tỷ số nén

Giai đọan II: Giai đọan cháy chính

Giai đoạn cháy kể từ áp suất cháy cao áp suất nén đến lúc áp suất xylanh đạt giá trị cực đại Giai đoạn màng lửa lan tràn khắp thể tích buồng cháy, nhiệt độ áp suất tăng cao Trong giai đoạn này, q trình ơxy hóa mãnh liệt, tốc độ cháy lớn, màng lửa lan tràn nhanh Khi màng lửa lan tràn hầu hết buồng cháy, áp suất đạt giá trị cực đại Như giai đọan cháy phụ thuộc vào:

- Nhiệt độ thành xylanh, tỷ số nén, cách bố trí bugi - Tính chất lý hóa nhiên liệu

- Chuyển động rối nhiên liệu

Đặc trưng giai đọan cháy tốc độ tăng áp suất Thơng số phản ánh tính làm việc êm dịu động cơ, thơng số quan trọng ảnh hưởng tới hao mòn tuổi thọ động Đối với động xăng MN/m2

Giai đọan III:Giai đọan cháy rớt

Giai đoan cháy rớt lúc áp suất xylanh đạt giá trị cực đại nhiệt độ xylanh đạt giá trị cực đại Giai đọan cháy phần nhiên liệu lại buồng cháy

Tốc độ cháy giảm dần nhiệt độ trung bình tăng, áp suất giảm nhiên liệu cháy không bù lại sụt áp dịch chuyển xuống piston

Quá trình cháy rớt trình cháy đường giản nở nên nhiệt độ tỏa biến thành công ít, phần lớn truyền cho chi tiết buồng cháy

Giai đoạn cháy rớt dài hay ngắn phụ thuộc vào mức độ xốy lốc khí cuối q trình cháy, thành phần hỗn hợp, góc đánh lửa sớm

Trong ba giai đọan cần phải khống chế giai đọan cháy rớt Giai đọan cháy 

 p

16 , 11 ,   

làm cho chi tiết động nóng lên, khơng có ích cho động Để khống chế giai đọan cháy rớt cần:

- Có hệ số dư lượng khơng khí thích hợp - Phải tạo chuyển động rối hỗn hợp

- Góc đánh lửa sớm phải thích hợp Khi động làm việc với hỗn hợp loãng đánh lửa muộn làm cho trình cháy kết thúc chậm

Quá trình cháy coi hoàn hảo nhiên liệu cháy hoàn toàn lúc tức nhiệt độ tỏa công thu lớn tốc độ tăng áp không lớn cho động

- Các yếu tố ảnh hưởng đến trính cháy (1) Tỷ số nén

Khi tăng tỷ số nén, áp suất nhiệt độ cuối q trình nén tăng, điều rút ngắn thời kỳ chuẩn bị cháy nhiên liệu làm tăng tốc độ cháy

(2) Hình dạng buồng cháy phân bố bugi

- Trong động có buồng cháy hình trụ đáy có hai bugi đặt đối diện áp suất cháy tăng tương đối nhanh so với động có buồng cháy bên với bugi Với hai bugi việc đốt cháy hỗn hợp khí nhanh

- Khi đánh lửa từ sườn bên xylanh thời gian lan tràn màng lửa dài hơn, áp suất màng lửa cuối hành trình di động nhỏ so với bố trí bugi

(3) Góc đánh lửa sớm

- Tốc độ lan tràn màng lửa tốc độ tỏa nhiệt có giới hạn định Do đó, để thu cơng suất lớn cần có góc đánh lửa sớm phù hợp

- Góc đánh lửa sớm góc quay trục khuỷu tính từ điểm xuất tia lửa điện hai cực bugi đến lúc piston tới điểm chết Góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Tốc độ quay trục khuỷu, phụ tải động cơ, nhiệt độ động

- Nếu bugi đánh lửa piston điểm chết thời gian cháy trễ tăng, trình cháy tiến hành điều kiện thể tích buồng cháy tăng, ảnh hưởng chuyển động rối yếu, áp suất cực đại xuất muộn so với ĐCT

- Khi tăng góc đánh lửa sớm, q trình cháy diễn biến nhanh hơn, khối lượng chủ yếu hỗn hợp khí đốt cháy trước piston lên đến ĐCT, mà áp suất cực đại xuất trước ĐCT

- Tuy nhiên, tăng giảm góc đánh lửa với góc độ lớn làm cho trình cháy xấu gây hư hỏng cho động

(4) Thành phần hổn hợp

- Thành phần hỗn hợp đặc trưng hệ số dư lượng khơng khí Khi tốc độ cháy lớn tốc độ tăng áp suất lớn

- Khi tăng giảm ( ) tốc độ tăng áp suất giảm Khi nhỏ tốc độ cháy giảm thiếu ôxy, phản ứng dây chuyền phát triển chậm Cịn lớn, tốc độ cháy giảm mật độ nhiên liệu giảm, nên xác suất va chạm phần tử nhiên liệu ôxy giảm làm cho mức độ phát triển phản ứng dây chuyền giảm

(5) Số vòng quay

Khi tăng số vịng quay trục khuỷu, giai đoạn cháy trễ tính theo thời gian trình cháy giảm Khi tăng số vịng quay mức độ xốy lốc buồng cháy tăng, nhiệt độ trình nén tăng lên đôi chút, việc chuẩn bị hỗn hợp công tác cho trình cháy tốt Nhưng thời gian ngắn làm cho nhiên liệu cháy khơng hết, để tạo điều kiện cháy tốt tăng số vòng quay cần phải tăng góc đánh lửa sớm tương ứng

- Hiện tượng cháy sớm cháy kích nổ (1) Cháy kích nổ

Cháy kích nổ tượng tự cháy sau bugi bật tia lửa điện

Hình 3.10 Cháy kích nổ

a) Đồ thị P – V ; b) Đồ thị P - 

Cơ chế cháy kích nổ:

Khi động làm việc bình thường tốc độ lan tràn màng lửa động thường từ 15 - 40 m/s Các phản ứng ơxy hóa tỏa nhiệt tiến hành màng lửa, sau màng lửa sản vật cháy Sự lan tràn màng lửa, giản nở sản vật cháy làm cho hỗn hợp công tác phía trước màng lửa nén thêm Do nhiệt độ mơi chất cơng tác phía trước màng lửa tăng cao, tạo điều kiện cho phản ứng ôxy hóa tiến hành mạnh



9 , ,

0 





 0,8 1,18 

hơn

Nếu nguyên nhân khiến vài nơi khu vực chưa lan tràn tới có nhiệt độ cao, nhiên liệu khu vực tự bốc cháy màng lửa chưa lan tràn tới Tốc độ lan tràn màng lửa nguồn cháy sinh cao thường lớn tiếng động môi trường, kết sinh sóng xung kích lan tràn với tốc độ 1200 -2300 m/s Các sóng xung kích lan tràn phản xạ tạo trung tâm cháy va đập vào buồng cháy tạo nên tiếng gõ

Vậy tượng kích nổ tượng tự bốc cháy hỗn hợpkhí màng lửa chưa lan tràn tới Khi cháy kích nổ nhiệt độ áp suất cục tăng lên đột ngột, nhiên liệu cháy khơng hồn tồn phản ứng hóa học khơng kịp hồn thành, có nhiều khói đen

Nhận biết tượng cháy kích nổ:

Khi động xảy tượng kích nổ thường có tượng sau: - Phát tiếng gõ động họat động

- Có nhiều khói đen, thải có nhiều muội than nóng đỏ - Máy nóng

- Công suất động giảm rỏ rệt

Tác hại cháy kích nổ:

- Làm hỏng chi tiết trục khuỷu truyền

- Tăng mức độ truyền nhiệt cho thành xylanh chi tiết khác

- Làm tăng ứng suất nhiệt chi tiết, tuổi thọ chi tiết động giảm - Cơng suất động giảm, tính kinh tế động giảm nhiên liệu cháy khơng hồn tồn bị nhiệt

Nguyên nhân ảnh hưởng tới cháy kích nổ:

Hiện tượng cháy kích nổ xảy sử dụng nhiên liệu không phù hợp Bất kỳ thay đổi kết cấu điều kiện làm việc động làm tăng áp suất nhiệt độ đẩy mạnh q trình kích nổ Sau yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến cháy kích nổ:

- Nhiên liệu khơng phù hợp - Tỷ số nén

- Sự phân bố bugi

- Kết cấu buồng cháy (kể vật liệu làm chi tiết buồng cháy) - Trạng thái nhiệt động

(2) Cháy sớm

là cháy sớm Gần cuối q trình nén khí hỗn hợp cơng tác tự bốc cháy tia lửa điện mà tiếp xúc với chi tiết nóng buồng cháy (cực bugi, nấm xupap, muội than…) Khi màng lửa lan tràn đốt cháy tia lửa bugi, q trình cháy lại sớm nhiều q trình cháy xảy khơng bình thường có khuynh hướng ngày sớm chu trình

Hình 3.11 Cháy sớm

a) Đồ thị P – V ; b) Nhiều chu tình cháy sớm thị P - 

Nhận biết tượng cháy sớm:

- Giảm công suất động tốn nhiều cơng nén

- Máy nóng nhiệt độ sản vật cháy cao, nén thêm thời gian trì nhiệt độ cao kéo dài

- Ở động nhiều xylanh tượng cháy sớm không giống xylanh

- Khi tắt cơng tắc điện thấy động không chết mà làm việc thời gian ngắn

Tác hại cháy sớm: Cháy sớm nguy hiểm dẫn đến tượng gãy trục

khuỷu, đốt nóng pittơng

Hình 3.12 Đồ thị khai triển trình cháycủa động diesel

g- lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình ; Q – Nhiệt lượng cấp cho chu trình ;

dQ/dt – Tốc độ nhả nhiệt. - Diễn biến

Quá trình cháy động diesel q trình cháy khơng đồng nhất, nhiên liệu phun vào xylanh cuối q trình nén vào mơi trường khơng khí nén có áp suất khoảng từ - MN/m2, nhiệt độ 700 - 900oK

Nhiên liệu hịa trộn với khơng khí tự bốc cháy khơng cần nguồn lửa bên ngồi Dựa vào biến thiên áp suất nhiệt độ xylanh chia trình cháy động diesel làm bốn giai đọan:

Giai đọan cháy trễ (I):

Giai đoạn giai đoạn chuẩn bị trung tâm tự cháy

Kể từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu đường áp suất cháy tách khỏi đường áp suất nén Khi nhiên liệu phun vào buồng cháy, nhờ chuyển động xoáy lốc khơng khí xylanh để xé nhỏ trộn với khơng khí, nhiên liệu bắt đầu bốc Giai đoạn áp suất tăng lên chậm vì:

- Mất nhiệt trình bay nhiên liệu

- Những trung tâm cháy hình thành với tốc độ cháy cịn q nhỏ Do nhiệt độ áp suất xylanh tăng lên chậm

nhiên liệu cung cấp cho tồn chu trình

- Rất nhiều nguồn lửa hình thành lúc nơi có hệ số dư lượng khơng khí thích hợp nơi vỏ chùm tia nhiên liệu

Thời gian cháy trễ ảnh hưởng toàn đến trình cháy Thời gian cháy trễ dài hay ngắn phụ thuộc vào:

- Tính chất nhiên liệu

- Nhiệt độ áp suất khí nén xylanh thời điểm phun - Độ phun tơi sương nhiên liệu

- Sự chuyển động rối khơng khí

- Ảnh hưởng nhiệt độ bề mặt buồng cháy

Giai đoạn cháy nhanh (II):

Là giai đoạn phát triển trung tâm bốc cháy lan tràn màng lửa Giai đọan kể từ đường áp suất cháy tách khỏi đường áp suất nén áp suất xylanh đạt giá trị cực đại Quá trình cháy giai đọan tự bốc cháy toàn thể tích buồng cháy nơi có thành phần hỗn hợp thích hợp

lan tràn màng lửa vùng hỗn hợp chuẩn bị

Trong giai đọan phần lớn nhiên liệu phun vào giai đọan trước bốc cháy chuẩn bị phần nhiên liệu phun vào giai đọan II bay trộn kịp thời bốc cháy, nên tốc độ bốc cháy tăng lên nhanh, tốc độ tỏa nhiệt lớn, nhiệt độ áp suất tăng nhanh Nhiệt lượng tỏa giai đọan chiếm khoảng 1/3 nhiệt lượng cung cấp

- Quá trình phun nhiên liệu thường kết thúc giai đọan Đặc trưng cho giai đọan tốc độ tăng áp suất trung bình Tốc độ tăng áp suất trung bình phụ thuộc vào :

- Giai đoạn cháy trễ - Qui luật phun

- Thời gian cháy trể dài nhiên liệu phun vào tập trung giai đọan I dẫn đến tăng Ở động diesel MN/m2 Trị số lớn động xăng, động diesel làm việc ồn

- Tốc độ tăng trung bình áp suất phụ thuộc vào thời gian cháy trễ mà phụ thuộc vào việc cung cấp nhiên liệu nhanh hay chậm, nhiều hay Do đó, thời gian cháy trễ ảnh hưởng lớn, phun nhiên liệu sớm động làm

  0,80,9

việc không êm dịu

Giai đoạn cháy (III):

Được kể từ lúc áp suất xylanh đạt giá trị cực đại lúc nhiệt độ xylanh đạt giá trị cực đại

Khí hỗn hợp cơng tác chủ yếu cháy giai đọan Tốc độ giảm dần nồng độ ôxy giảm

Sản vật cháy tăng lên nhiệt độ tỏa giai đoạn lớn

Nhiệt độ xylanh tiếp tục tăng áp suất bên xylanh giảm, tăng áp suất cháy không bù lại giảm áp suất piston xuống Giai đọan cháy chiếm khoảng 40% ÷ 50% nhiên liệu

Sự tập trung nhiên liệu phản ứng xảy tốt q trình cháy có ý nghĩa quan trọng tính êm dịu động bảo đảm

Tuy nhiên tập trung nhiều nhiên liệu giai đọan nồng độ ôxy giảm, sản vật cháy tăng lên, trình cháy khó khăn hơn, làm tăng cháy rớt Đặc trưng cho giai đoạn nhiệt độ cực đại

Giai đoạn cháy rớt (IV) :

Là giai đoạn cháy phần hỗn hợp công tác lại Được kể từ nhiệt độ xylanh đạt giá trị cực đại kết thúc trình cháy, nhiên liệu chưa cháy hết giai đọan cháy giai đọan Có thể xem điểm kết thúc trình cháy ứng với hệ số tỏa nhiệt khoảng 95 - 97%

Nhiên liệu cháy giai đọan cháy rớt chiếm khoảng 10 - 20% Tốc độ cháy giai đọan chậm do:

- Thiếu ôxy

- Quá nhiều sản vật cháy, nhiệt độ áp suất giảm xuống Như vậy, khống chế giai đọan cháy rớt nhiều tốt, cháy rớt dài ảnh hưởng:

- Nhiệt độ khí thải tăng

- Tổn thất nhiệt cho nước làm mát tăng

- Phụ tải nhiệt cho chi tiết lớn Kết tính kinh tế động giảm Để rút ngắn thời gian cháy rớt phải hồn thiện q trình hình thành khí hỗn hợpbằng cách tăng cường vận động xốy lốc, rút ngắn khơng cung cấp nhiên liệu giai đọan III

- Các yếu tố ảnh hưởng đến q trính cháy + Góc phun nhiên liệu :

Khi góc phun sớm nhỏ, thời gian cháy trễ giảm, mức độ tăng áp suất tỷ số

P/ nhỏ, động làm việc êm Nhưng nhiên liệu cháy khơng hồn tồn,

cháy rớt đường giản nở nhiều, cơng suất tính kinh tế động giảm

+ Tính chất nhiên liệu:

Thành phần nguyên tố cấu trúc phân tử nhiên liệu có ảnh hưởng lớn tới thời gian dài ngắn giai đoạn cháy trễ Nhiên liệu có nhiều Paraphin số xêtan cao, thời gian cháy trễ ngắn ngược lại, nhiên liệu chứa nhiều cácbua thơm số xêtan cao, thời gian cháy trễ dài làm cho động làm việc không êm

+ Chất lượng phun sương thời gian cung cấp nhiên liệu:

Khi thay đổi áp suất phun, độ phun sương thay đổi Khi tăng áp suất phun, hạt nhiên liệu nhỏ hơn, hịa trộn với khơng khí tốt rút ngắn giai đoạn cháy trễ

Tuy nhiên, phun sương chiều dài tia nhiên liệu giảm, hòa trộn làm cho nhiên liệu cháy khơng hồn tồn Mặt khác áp suất phun cao làm cho chất lượng phun không ổn định

Với lượng nạp cho chu trình, thời gian phun kéo dài tốc độ tăng áp suất nhiệt lượng tỏa cháy nhỏ thời gian phun ngắn Do thời gian phun ngắn hạt nhiên liệu phun vào buồng cháy nhỏ

+ Tỷ số nén:

Khi tăng tỷ số nén, áp suất nhiệt độ thời điểm phun nhiên liệu tăng, rút ngắn thời gian cháy trễ, giảm tốc độ tăng trung bình áp suất động làm việc êm Nhưng tỷ số nén cao, áp suất xy lanh lớn tiết cấu truyền trục khuỷu phải tăng trọng lượng tổn thất giới tăng

+ Kết cấu buồng cháy:

Hiện động diesel thường chế tạo với hai dạng buồng cháy, buồng cháy thống buồng cháy ngăn cách Mỗi loại buồng cháy có đặc điểm cháy khác đặc điểm nghiên cứu nội dung hình thành khí hổn hợp động diesel

+Số vòng quay động cơ:

Khi thay đổi số vòng quay động cơ, điều kiện nạp, chất lượng phun, cường độ xốy lốc dịng khí thời gian cháy thay đổi

Khi tăng số vòng quay, thời gian cháy giảm, thời gian cháy trễ giảm Để cho nhiên liệu cháy hết không ảnh hưởng đến cơng chu trình tăng số vịng quay phải tăng góc phun sớm

+ Vật liệu buồng cháy:

Bề mặt buồng cháy mà nóng rút ngắn thời kỳ chuẩn bị cho nhiên liệu bốc cháy Nhiệt độ thành buồng cháy làm gang cao loại làm hợp kim nhôm, kết làm giảm giai đoạn cháy trễ thay đổi áp suất xylanh có buồng cháy làm gang loại buồng cháy làm hợp kim nhôm

Khi tăng áp suất nhiệt độ lúc bắt đầu nạp phương pháp tăng áp, trọng lượng riêng khơng khí vào xylanh tăng, áp suất nhiệt độ cuối trình nén tăng Do rút ngắn thời gian hình thành khí hổn hợp cháy làm giảm thời gian cháy trễ, trình cháy phát triển đặn hơn, tốc độ tăng áp suất giảm áp suất cực đại tăng

Quá trình giản nở

- Diễn biến

Quá trình giản nở động tương đối phức tạp thời gian diễn biến có tượng khác đồng thời phát sinh Những tượng là: trình cháy rớt nhiên liệu đường giản nở; tượng phân giải sản vật cháy; tượng truyền nhiệt từ môi chất công tác cho thành buồng cháy điều kiện thay đổi nhiệt độ, thay đổi áp suất thay đổi diện tích truyền nhiệt; tượng lọt khí qua chổ tiếp xúc không tốt piston xylanh

Hiện tượng cháy rớt nhiên liệu hoàn nguyên sản vật trình phân giải làm cho nhiệt độ khí xylanh động lúc bắt đầu trình giản nở tăng lên đơi chút thời kỳ đầu trình giản nở diễn hình thức cấp nhiệt Khi piston chuyển động xuống tượng cháy rớt nhiên liệu hoàn

nguyên sản vật trình phân giải giảm, đồng thời truyền nhiệt từ môi chất công tác cho vách xylanh tăng

Quá trình thải

- Diễn biến

Quá trình thải thật bắt đầu kể từ xú-páp thải mở xú-páp thải đóng kín chia làm giai đọan:

(1) Thải tự do:

Kể từ xú-páp thải mở piston đến điểm chết Khí thải thải tự bên ngồi nhờ chênh lệch áp suất xylanh áp suất đường ống thải Trong thời kỳ khoảng (60 ÷ 70)% khí thải thải ngồi, khí thải qua miệng xupáp với vận tốc (600 ÷ 700) m/s

(2) Thời kỳ thải cưỡng bức:

Piston từ điểm chết đến điểm chết Khí thải thải ngồi nhờ sức đẩy piston, khí thải ngồi với vận tốc (200 ÷ 250) m/s

(3) Thời kỳ thải thêm:

Được tính từ piston điểm chết đến xú-páp thải đóng lại nhằm lợi dụng tượng quán tính dịng khí thải (đối với động kỳ khơng tăng áp, qt khí động kỳ tăng áp)

Cả giai đoạn tiến hành thời gian dài hành trình piston

Chú ý:

nhưng cơng đẩy khí thải lớn thải khơng

- Thời điểm mở sớm xú-páp thải tốt xác định thực nghiệm

Xử lý khí độc khí thải

Sản phẩm cháy cuối H2O CO2 , cháy khơng hồn tồn nhiên liệu khí thải động có nhiều khí độc: CO, NOX, bon tự v.v

Các lọai khí làm nhiễm mơi trường, có hại cho sức khỏe người Để giảm bớt độc hại khí thải người ta dùng biện pháp bản:

- Hoàn thiện trình cháy để giảm tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy khơng hồn tồn

- Dùng động phun xăng trực tiếp để  >1 đạt mục đích

- Đốt lần khí thải đường ống thải

Dùng chất rắn xúc tác, vịêc ơxy hóa sản phẩm chay khơng hồn tồn xảy mãnh liệt Nhược điểm phương pháp đắt tiền sau thời gian phải thay

- Thu hồi phần khí thải

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

4.1 Hệ thống nhiên liệu động xăng.

4.1.1 Nhiệm vụ hệ thống nhiên liệu xăng.

- Tạo hỗn hợp nhiên liệu khơng khí có thành phần phù hợp với chế độ làm việc động

- Bảo đảm lượng nhiên liệu cung cấp cho động họat động liên tục - Đảm bảo cho động hoạt động an toàn

- Giảm thiểu tối đa ảnh hưởng không tốt tới môi trường

Trong động xăng, trình phun nhiên liệu, nhiên liệu bốc hơi, nhiên liệu hòa trộn với khơng khí thực thiết bị đặc biệt, đặt đường ống nạp, bên buồng cháy động cơ, gọi chế hịa khí Ngồi động xăng đại (động xe ô tô, ca nô cao tốc, v.v.) trình cung cấp nhiên liệu thực hệ thống phun xăng điều khiển máy tính nhiên liệu phun vào đường ống nạp phun trực tiếp vào buồng đốt

Để cho xăng cháy hồn tồn buồng đốt, xăng vào xylanh phải thể

Muốn cho xăng dể bốc hơi, phải xé tia xăng thành hạt nhỏ hịa vào dịng khơng khí qua họng chế hịa khí Các hạt xăng bắt đầu bay để tạo thành khí hỗn hợp xăng khơng khí

Q trình hịa trộn xăng khơng khí động xăng tiếp diển đường ống nạp xylanh suốt trình nạp, nén

Trong trình hịa trộn ấy, cường độ bốc xăng phụ thuộc vào tính chất nhiên liệu, nhiệt độ khí trời, vị trí bướm ga, chế độ tốc độ động cơ, nhiệt độ đường ống nạp thành buồng cháy

Tồn q trình xé nhỏ nhiên liệu, bốc hòa trộn kể gọi q trình chế hịa khí hỗn hợp

4.1.2 Bộ chế hịa khí a Đặc điểm cấu tạo

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý chế hịa khí đơn giản

1.Vịi phun xăng ; Họng khuếch tán ; 3.Bướm ga ; 4.Ziclơ xăng ; 5.Phao xăng ; Buồng phao ; Van kim ; Lổ thông buồng phao

b Nguyên lý làm việc

Khi động làm việc, qua dịch chuyển piston khơng khí từ khí trời hút qua bầu lọc vào đường ống nạp qua họng khuếch tán chế hịa khí Vịi phun đặt tiết diện lưu thông nhỏ họng khuếch tán nơi có độ chân khơng lớn Nhiên liệu từ buồng phao qua ziclơ dẫn tới vịi phun Nhờ có độ chân khơng họng khuếch tán, nhiên liệu hút khỏi vòi phun xé thành hạt nhỏ hòa trộn với khơng khí qua họng khuếch tán vào xylanh động

Trong buồng phao có đặt phao xăng van kim để điều chỉnh mức nhiên liệu buồng phao mức cố định chế hịa khí làm việc xác

Phía sau họng khuếch tán cịn có bướm ga dùng để điều chỉnh lượng khí hỗn hợp vào xylanh động

c Đường đặc tính

- Đường đặc tính BCHK đơn giản

Định nghĩa: Đường đặc tính BCHK hàm số biểu thị mối quan hệ hệ số dư lượng khơng khí  khí hỗn hợp qua BCHK vào động Các thông số

gồm: lưu lượng Gk khơng khí qua chế hịa khí, độ chân khơng ph họng BCHK, công suất Ne dộng v.v…

Hệ số dư lượng khơng khí  hỗn hợp khí nạp vào động định nghĩa

như sau:

Trong :

Gk – lưu lượng khơng khí qua chế hịa khí (kg/s) Gnl – lưu lượng xăng qua BCHK (kg/s)

Lo – Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu (kg/kg n.liệu)

Hình 6.2 Đường đặc tính chế hịa khí đơn giản Qua đồ thị ta thấy:

Đường đặc tính BCHK đơn giản đáp ứng yêu cầu sử dụng động có phụ tải lớn hỗn hợp đậm, chế độ phụ tải nhỏ phụ tải trung bình khí hỗn hợp loãng Nếu điều chỉnh để BCHK tạo hỗn hợp có thành phần cần thiết chế độ phụ tải lớn cho động chạy chế độ khơng tải tải, khí hỗn hợp lỗng vượt ngồi giới hạn bốc cháy nhiên liệu làm cho động chết Ngược lại điều chỉnh để BCHK tạo khí hỗn hợp có thành phần cần thiết chế độ tải, cho động chảy tồn tải, khí hỗn hợp đậm, vượt ngồi giới hạn bốc cháy nhiên liệu, khí hỗn hợp không bốc cháy (1) Khi khởi động động số vịng quay thấp cần cung cấp khí

o nl

k

L G

G



hỗn hợp đậm ( = 0,3 ÷ 0,4 nhỏ hơn), có dễ khởi động

(2) Lúc bắt đầu cho ôtô làm việc cần tăng nhanh tốc độ cho động thường phải mở nhanh bướm ga để hỗn hợp hút nhiều vào xy lanh, lúc thường làm cho hỗn hợp khơng khí bị lỗng (do qn tính xăng lớn nhiều so với khơng khí nên tốc độ xăng tăng lên chậm nhiều so với khơng khí) Vì mở nhanh bướm ga cần có biện pháp tức thời phun thêm xăng để làm đậm khí hỗn hợp tới mức cần thiết đảm bảo rút ngắn thời gian khởi động thời gian tăng tốc cho ôtô

- Bộ chế hịa khí đại (1) Hệ thống phun chính

- Hệ thống phun điều chỉnh độ chân khơng sau ziclơ xăng chính:

Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống phun điều chỉnh độ chân khơng sau ziclơ xăng chính

1- Zíclơ ; 2- Khơng gian chứa nhiên liệu ; 3- Ong khơng khí ; 4- Zíclơ khơng khí ; 5- Vịi phun chính

Nguyên lý làm việc

Nhiên liệu từ buồng phao qua Ziclơ xăng vào không gian 2, từ qua vịi phun phun vào họng khuếch tán ống khơng khí nối liền với khơng gian Trên miệng ống có Ziclơ khơng khí Khi động chưa làm việc, mức xăng ống mức xăng buồng phao Khi động làm việc mức xăng ống hạ thấp, độ chân khơng họng thơng qua vịi phun truyền tới ziclơ Khơng khí qua ziclơ vào ống làm cho độ chân không sau ziclơ giảm nhỏ Khơng khí ống hòa trộn với xăng tạo thành bọt xăng, qua vòi phun 5, phun vào họng chế hịa khí Có thể chia q trình làm việc chế hịa khí có điều chỉnh độ chân khơng sau ziclơ xăng làm ba giai đoạn sau:

Giai đoạn thứ hai :Trong giai đọan này, xăng hút khỏi vòi phun giống chế hịa khí đơn giản Mức xăng ống hạ xuống dần, thể tích xăng ống bị giảm nhường chổ cho khơng khí từ ngịai qua ziclơ bổ sung vào, áp suất ống không khí áp suất khí trời lưu động xăng từ buồng phao không gian tới vòi phun phụ thuộc vào độ chênh lệch mức xăng buồng phao mức xăng ống Nếu tăng tải dần làm tăng độ chân không họng làm cho mức xăng ống hạ thấp dần tới mức ngang với lỗ thông ziclơ đồng thời làm tăng lưu lượng xăng qua vòi phun

Giai đoạn thứ ba: Là giai đoạn mà lưu động xăng qua ziclơ phụ thuộc vào độ chân khơng ống khơng khí khoảng cách H từ mặt thống buồng phao tới ziclơ

Như điểm độ từ giai đọan hai sang giai đoạn ba có tượng tăng vọt lưu lượng xăng qua ziclơ Nhưng thực tế kích thước đường ống xác định, thay đổi tỷ số khơng khí xăng khơng khí hỗn hợp thay đổi từ từ nên độ từ giai đọan hai sang giai đoạn ba không xảy đột ngột điểm mà xảy từ từ suốt giai đoạn độ

Trong giai đoạn hai chế hịa khí làm việc giống chế hịa khí đơn giản tức tăng độ chân không ph họng khuếch tán khí hỗn hợp đậm dần Tới

lúc độ sang giai đoạn ba khí hỗn hợp đậm tăng lên nhanh, sau tiếp tục tăng ph kết làm việc phối hợp tất cấu hệ thống nên khí

hỗn hợp lỗng dần

Hệ thống phun cung cấp khí hỗn hợp đảm bảo cho động tiết kiệm xăng chế độ làm việc ổn định phụ tải trung bình Các hệ thống đảm bảo cho động phát công suất cực đại mở hết bướm ga, giúp cho động dễ khởi động làm việc ổn định chế độ khơng tải Vì ngồi hệ thống phun chính, chế hịa khí cịn cần có thêm hệ thống, cấu phụ hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, hệ thống gia tốc, cấu khởi động động làm việc ổn định chế độ có tính kinh tế

Hình 4.5 Sơ đồ hệ thống không tải

1- Ziclơ xăng không tải; 2,3,7- Đường ống không tải; 4,5- Ziclơ không khí ; 6- Vít điều chỉnh; 8- Lỗ chuyển tiếp; 9- Lỗ phun không tải; 10- Bướm ga;

11- Cần điều khiển bướm ga;12- Vít kênh ga; 13- Ziclơ xăng chính

Đối với chế hịa khí đơn giản chạy chế độ không tải nhỏ, bướm ga đóng gần kín nên sức hút phía bướm ga họng chế hịa khí nhỏ xăng khó hút từ vịi phun chính, hỗn hợp lỗng vượt ngồi giới hạn bốc cháy Do cần có thêm hệ thống khơng tải chế hịa khí đơn giản để động làm việc ổn định chế độ không tải nhỏ Hệ thống không tải đảm bảo cho động làm việc ổn định chế độ không tải điều chỉnh thành phần khí hỗn hợp chế độ tải nhỏ Khi khơng có phụ tải bên ngồi, động cần lượng khí hỗn hợp đủ phát công suất thắng sức cản bên cấu phụ động

Để đảm bảo cho động ổn định chế độ không tải cần phải cung cấp cho động hỗn hợp khí đậm ( 0,6)

Nguyên lý làm việc:

từ chế độ không tải sang có tải

Để điều chỉnh lượng xăng cung cấp cho động làm việc chế độ không tải, xoay vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện lỗ phun (Hình b), làm thay đổi tỷ lệ xăng khơng khí (Hình a) Ziclơ khơng khí ngồi nhiệm vụ cung cấp khơng khí vào đường ống để hòa trộn với nhiên liệu giảm bớt độ chân khơng đường ống, cịn có nhiêm vụ không cho nhiên liệu vào đường ống không tải động có tải

(3) Hệ thống gia tốc

Động tơ có đơi lúc cần tăng nhanh tốc độ, phải mở nhanh bướm ga Khi tiết diện lưu phun tăng theo Nhưng lực qn tính xăng lớn khơng khí nên tốc độ khơng khí tăng nhanh so với tốc độ xăng Mặt khác, lúc mở nhanh bướm ga mặt làm cho áp suất phía sau bướm ga tăng nhanh làm cho lưu lượng khơng khí tăng lên nhiều nhiệt độ khí hỗn hợp lại giảm, xăng khó bốc dể tạo màng xăng ngưng tụ thành đường ống nạp Những nguyên nhân khiến cho hỗn hợp bị loãng nhiều mở nhanh bướm ga Do để khắc phục nhược điểm cần phải trang bị thêm cho chế hịa khí đơn giản mạch gia tốc

Khi tăng nhanh tốc độ ô tô cần phải mở nhanh bướm ga, lúc chế hòa khí cần có thêm bơm gia tốc để cung cấp thêm lượng xăng vào họng chế hòa khí làm cho hỗn hợp đậm thêm đảm bảo cho động tăng tốc tốt Bơm gia tốc dẫn động chân không giới Loại dẫn động chân khơng có khuyết điểm tác dụng chậm khơng kịp thời nên sử dụng rộng rãi

Hình 4.6 Sơ đồ bơm tăng tốc kiểu piston dẫn động khí

1- Vịi phun gia tốc; 2- Thanh ngang; 3- Lò xo; 4- cán piston; 5- Piston;

6- Xylanh; 7- Van lá; 8- Van kim; 9- Trục bướm ga; 10- Bướm ga; 11,12,13- Tay đòn

vào họng chế hịa khí Nếu mở từ từ bướm ga nhiên liệu qua khe hỡ thành xy lanh, piston van hút bơm gia tốc trở buồng phao

Tuy nhiên, hệ thống gia tốc dẫn động giới có nhược điểm sau lần gia tốc, cần gia tốc tiếp bướm ga phải đóng bớt lại để nạp nhiên liệu cho bơm, tốc độ xe bị giảm

(4) Hệ thống khởi động

Lúc khởi động, số vòng quay động nhỏ, nên tốc độ khơng khí qua họng chế hịa khí thấp, nhiên liệu phun chất lượng phun Mặt khác động lạnh nên nhiên liệu khó bốc dể tạo thành màng nhiên liệu thành đường ống nạp, hỗn hợp đưa vào xylanh lỗng động khó khởi động Để khắc phục tượng này, người ta bố trí cấu khởi động mạch xăng khởi động riêng Trong cấu khởi động bướm gió thông dụng

- Nguyên lý làm việc cấu khởi động bướm gió:

Hình 4.7 Sơ đồ cấu khởi động chế hịa khí

a) Vị trí khơng khởi động; b) Vị trí khởi động

1- Cần điều khiển; 2- Họng chế hịa khí; 3- Bướm gió; 4- Van an toàn; 5,7- Cần nối; 6- Họng khuếch tán 8- Cam điều chỉnh; 9- Cần ga; 10- Bướm ga;

11- Họng chế hịa khí; 12- Vít điều chỉnh

cơ làm việc, người ta bố trí van an tồn bướm gió Khi động làm việc van mở ra, có thêm lượng khơng khí từ bên đưa vào họng khuếch tán Khi động làm việc bướm gió mở

(5) Hệ thống làm đậm

Bộ chế hịa khí thường chế tạo để động chạy chế độ tiết kiệm Nên bướm ga mở lớn hỗn hợp lỗng, động khơng phát huy hết cơng suất Vì chế hịa khí có thêm hệ thống làm đậm hay gọi tiết kiệm để động phát huy hết công suất động làm việc chế độ toàn tải

Hệ thống làm đậm có nhiệm vụ cung cấp thêm xăng động chạy chế độ toàn tải, đảm bảo cho động phát công suất cực đại Có hai phương pháp dẫn động: Dẫn động giới dẫn động chân không không sử dụng độ chân khơng phía sau bướm ga

- Nguyên lý làm việc hệ thống làm đậm dẫn động khí:

Khi bướm ga mở nhỏ 85%, lượng xăng từ buồng phao qua ziclơ xăng tới vịi phun phun vào họng khuếch tán tùy thuộc vào độ mở bướm ga Khi bướm ga mở từ 85% đến 90% van bắt đầu mở thông qua cấu dẫn động Bắt đầu từ lúc lượng xăng tới vòi phun tăng lên khí hỗn hợp đậm giúp cho động phát cơng suất lớn

Hình 4.8 Sơ đồ hệ thống làm đậm dẫn động giới

1- Van; 2- Ziclơ xăng làm đậm; 3- Ziclơ xăng chính; 4- Vịi phun chính; 5- Tay đòn điều khiển

- Nguyên lý làm việc hệ thống làm đậm dẫn động chân khơng

85% đến 90% độ chân khơng tác động phía piston giảm lúc lò xo đẩy piston xuống, van bắt đầu mở cho nhiên liệu vào không gian bên Bắt đầu từ lúc lượng xăng tới vịi phun tăng lên khí hỗn hợp đậm giúp cho động phát cơng suất lớn

Hình 4.9 Sơ đồ hệ thống làm đậm dẫn động chân không

1- Van làm đậm; 2,4- Cán piitơng; 3- Lị xo; 5- ống chân không

So sánh hệ thống làm đậm dẫn động giới hệ thống làm đậm dẫn động chân không:

Ưu điểm:

Phương pháp dẫn động giới có cấu tạo đơn giản

Phương pháp dẫn động chân không bắt đầu hoạt động giá trị định độ chân khơng phía bướm ga; tính động lực động tính gia tốc ô tô tốt

Khuyết điểm:

Phương pháp dẫn động giới: Thời gian làm việc hệ thống làm đậm phụ thuộc vào vị trí bướm ga mà khơng phụ thuộc vào số vịng quay động Do khơng làm tốt đặc tính tải động số vòng quay thấp Như nghiên cứu nội dung trước, ph, GK công suất động

không phụ thuộc vào vị trí bướm ga mà cịn phụ thuộc vào số vịng quay động

4.1.3 Q trình hình thành khí hỗn hợp động xăng

(1) Xé nhỏ nhiên liệu

- Độ chênh lệch lớn nhiên liệu xé nhỏ Chênh lệch từ đến m/s, tia nhiên liệu bắt đầu xé nhỏ, chênh lệch 30 m/s tia nhiên liệu xé nhỏ hoàn toàn

- Do phần nhiên liệu tách khỏi tia chịu lực đẩy hướng ngồi dịng khí nén, chùm tia nhiên liệu dể rơi thành ống tạo màng

- Nếu tốc độ dịng khí q lớn dể tạo màng xăng thành đường ống Để giảm bớt tượng này, thường sử dụng phương pháp sấy nóng khí nạp

- Người ta dùng độ xé tơi nhiên liệu để biểu thị chất lượng trình xé nhỏ nhiên liệu Độ xé nhỏ nhiên liệu đánh giá đường kính trung bình hạt Độ xé tơi cao đường kính trung bình nhỏ Độ xé tơi phụ thuộc vào tốc độ dịng khí, kết cấu chế hịa khí tính chất nhiên liệu Tốc độ dịng khí lớn, chênh lệch tốc độ dòng nhiên liệu nhiều xé tơi nhỏ

- Ở hệ thống điều chỉnh độ chân khơng trước ziclơ cho dịng khí bổ sung vào vịi phun trước, nhiên liệu khỏi vòi phun xé tơi Sức căng mặt nhiên liệu lớn, độ xé tơi giảm Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ xé tơi qua sức căng mặt Tăng nhiệt sức căng mặt giảm, độ xé tơi tăng

(2) Bay nhiên liệu

- Quá trình bay xãy nhiên liệu khỏi vòi phun kéo dài cuối kỳ nén Song chế hòa khí, nhiên liệu bay phần ít, phần lại dạng hạt lớn bay theo dịng khí vào đường ống nạp Một số hạt nhỏ số bay đường đi, hạt lớn rơi thành ống tạo thành màng mỏng dịch chuyển với dịng khí với tốc độ nhỏ nhiều, khoảng 50 lần

- Nhiên liệu tiếp tục bay từ màng chậm diện tích mặt thống nhỏ, trước nhiên liệu vào tới xy lanh thường có khoảng 60 ÷ 80% nhiên liệu bay Phần lại dạng màng hạt, qua xú-páp nhờ tốc độ dịng khí tăng đột ngột, nhiên liệu xé nhỏ lần bay hồn tồn lịng xy lanh

- Tạo màng xăng thành ống nạp nguyên nhân làm nhiệm vụ phân phối cho xy lanh không Xy lanh gần, hỗn hợp có khả đậm chứa nhiều thành phần chưng cất nặng chế độ làm việc ổn định, màng nhiên liệu không làm thay đổi thành phần trung bình thực tế hỗn hợp, mở cánh bướm ga đột ngột tốc độ nhiên liệu bám thành lớn nhiên liệu bay hơi, hỗn hợp bị nghèo nhiên liệu phân phối vào xylanh không

- Sự tạo thành màng xăng xảy nhiều tăng ga đột ngột, cần cung cấp lượng xăng để bù lại

(3) Hòa trộn nhiên liệu khơng khí

- Q trình hịa trộn nhiên liệu chưa bay với không khí xảy sau nhiên liệu khỏi vòi phun Việc hòa trộn xãy khuếch tán nhiên liệu chuyển động rối khơng khí

- Những hạt nhiên liệu lơ lững không khí có kích thước bé tính hoạt động cao khả khuếch tán lớn Do nhiên liệu xé nhỏ, bay tốt, q trình hịa trộn hỗn hợp tốt Tăng tốc độ dịng khí lớn q trình hịa trộn hỗn hợp cải thiện

- Chất lượng trình tạo thành hỗn hợp đánh giá độ đồng hỗn hợp thể tích xylanh đồng xylanh động

4.2 Hệ thống nhiên liệu động diesel

4.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống nhiên liệu diesel a Nhiệm vụ:

- Hệ thống nhiên liệu động diesel có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu tạo điều kiện để nhiên liệu hịa trộn với khơng khí xylanh động

- Chứa nhiên liệu dự trữ bảo đảm cho động hoạt động thời gian qui định, lọc nước tạp chất Cung cấp nhiên liệu cần thiết cho chu trình ứng với chế độ làm việc động

- Cung cấp lượng nhiên liệu đồng vào xy lanh theo thứ tự làm việc - Phun tơi sương phân bố nhiên liệu thể tích công tác

- Tự động điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu theo chế độ làm việc động b Yêu cầu:

- Tạo áp suất cao hệ thống nạp nhiên liệu

- Phải tự điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình ứng với chế độ phụ tải tốc độ động

- Phải phun nhiên liệu vào buồng cháy động lúc Đồng thời chất lượng phun phải đảm bảo cho nhiên liệu cháy nhanh

- Nhiên liệu hịa trộn với khơng khí - Dễ chế tạo giá thành hạ

4.2.2 Kết cấu nguyên lý làm việc bơm cao áp PE, VE a Hệ thống cung cấp nhiên liệu Sử dụng bơm cao áp bosch (PE)

- Sơ đồ hệ thống

Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp piston kiểu Bosch phổ biến động cở lớn Hệ thống gồm có bơm nén cao áp cho xylanh động cơ, áp suất nén dầu từ 100 ÷ 400 kG/cm2 Nhiên liệu chứa thùng chứa lớn bơm tiếp vận bơm tới bơm cao áp sau qua bầu lọc dầu đường ống dẫn với áp suất từ ÷ kG/cm2 áp suất dầu thấp áp tới bơm cao áp ổn định nhờ van ổn áp gắn bơm nhằm giúp cho trình nạp dầu vào bơm nén ổn định chế độ làm việc động Ngồi để vịi phun làm việc bình thường kim phun bị mịn, vịi phun có đường dầu hồi nối với thùng chứa Bơm tiếp vận bơm piston, bơm điện

- Nguyên lý hoạt động

Hình 4.10 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel

1- Bơm cao áp; 2- Bầu lọc tinh nhiên liệu; 3- Bầu lọc khơng khí; 4- Van tắt máy khẩn cấp; 5- Vòi phun dầu; 6- ống thải; 7- Thùng chứa nhiên liệu; Bầu lọc thô nhiên liệu;

9- Bộ điều tốc; 10- Bơm truyền nhiên liệu

bơm cao áp điều chỉnh nhờ van ổn áp gắn bơm cao áp

Đối với vòi phun dầu hoạt động thời gian dài có tượng rị rĩ dầu chi tiết bị mịn; để vịi phun hoạt động bình thường vịi phun có bố trí đường dầu hồi nối với thùng chứa đường thấp áp bơm truyền nhiên liệu

- Đặc điểm cấu tạo nguyên tắc hoạt động bơm cao áp

Phần bơm cao áp cặp piston - xylanh chế tạo có độ xác cao Áp suất nén pittơng - xylanh tạo đến hàng trăm át-mốt-phe nhằm giúp cho nhiên liệu phun vào buồng cháy dạng hạt nhỏ li ti tự bốc cháy gặp khơng khí nóng

Để thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp tương ứng với chế độ làm việc động cơ, bơm cao áp kiểu bosch điều chỉnh cách thay đổi hành trình nén có ích Se piston Hành trình nén có ích phụ thuộc vào khoảng cách hai cạnh vát cạnh vát piston bơm cao áp Quá trình nén nhiên liệu bắt đầu cạnh vát che kín lỗ dầu kết thúc cạnh vát khơng cịn che kín lỗ dầu

Hình 4.11 Cấu tạo bơm cao áp kiểu Bosch

1- Xylanh; 2- Lỗ dầu; 3- Cạnh vát trên; 4- Rã•nh dọc đầu piston; 5- Piston4.2.3 Vịi phun (kim phun dầu):

b Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm áp phân phối VE

- Sơ đồ cấu tạo hệ thống:

Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp VE phổ biến xe ô tô du lịch động diesel có cơng suất 100 sức ngựa

Hệ thống gồm có: + Thùng chứa dầu + Lọc dầu, bơm tiếp vận

+ Bơm cao áp: Trên bơm cao áp có phận bơm thấp áp, bơm cao áp kiểu phân phối điều tốc, van solenoid tắt máy

Hình 4.12 Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp VE

1- Lọc dầu; 2- Cần ga; 3- Van tiết lưu; 4- Vít điều chỉnh; 5- Thân bơm; 6- ống dầu hồi; 7- Vòi phun; 8- ống dầu cao áp; 9- Xylanh bơm cao áp; 10- Piston bơm cao áp; 11- Đĩa cam đội piston; 12- Bộ điều chỉnh thời điểm phun dầu; 13- ống dầu thấp áp;

14- Bơm dầu thấp áp sơ cấp; 15- Bơm dầu thấp áp thứ cấp.

- Nguyên lý hoạt động

Sự khác biệt bơm cao áp VE lọai bơm kể chủ yếu phận nén dầu cao áp phân phối Sau nguyên lý làm việc phận nén dầu cao áp phân phối

Nguyên lý họat động bơm cao áp VE gồm có giai đọan sau:

Giai đoạn I: Nạp nhiên liệu

Khi piston di chuyển phía trục bơm, rãnh đầu piston (số rãnh tùy thuộc vào số xylanh động cơ) thông với cửa nạp nhiên liệu nạp vào bên xylanh bơm cao áp Khi piston di chuyển phía trục bơm đồng thời xoay góc theo chiều quay làm việc

Giai đoạn II: Nén phân phối nhiên liệu

Giai đoạn III: Kết thúc phân phối

Khi piston tiếp tục di chuyển xa trục bơm, lổ định lượng nằm đuôi piston khơng cịn che kín nhiên liệu xylanh bơm cao áp xả khoang chứa, trình phân phối kết thúc Giai đọan nạp nhiên liệu lại tiếp tục

4.2.4 Q trình hình thành khí hỗn hợp động diesel

a Q trình hình thành khí hỗn hợp động diesel có buồng cháy thống nhất:

- Buồng cháy thống loại buồng cháy mà tồn thể tích buồng cháy nằm không gian thống giới hạn nắp máy, xylanh, piston

Hình 4.13 Các dạng buồng cháy thống nhất

+ Loại buồng cháy thống tận dụng xốy lốc dịng khí: (Hình 4.15a, b, c, d, f)

- Loại q trình hịa trộn nhiên liệu khơng khí chủ yếu dựa vào phối hợp hình dạng, kích thước, số lượng phương hướng tia nhiên liệu hình dạng buồng cháy

- Loại buồng cháy thường sử dụng vòi phun nhiều lỗ (4÷10) áp suất phun nhiên liệu cao (20÷60 MN/m2)

- Loại buồng cháy thường sử dụng cho động tốc độ thấp

+ Ưu điểm loại buồng cháy hiệu suất cao tỷ số diện tích làm mát chia cho thể tích buồng cháy nhỏ nên tổn thất nhiệt ít, nhiệt độ cuối q trình nén cao Do suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ động dể khởi động

+ Nhược điểm khơng sử dụng xốy lốc dịng khí làm cho chất lượng hình thành khí hỗn hợp khơng tốt, dễ có khói đen  thấp Khi thay đổi

số vòng quay động làm thay đổi chất lượng phun, làm thay đổi chất lượng hình thành hỗn hợp Tốc độ tăng áp suất buồng cháy lớn PZ cao (9 MN/m2), nên để động làm việc êm cần phải rút ngắn thời gian cháy trễ giảm lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn đầu

+ Loại buồng cháy thống tận dụng xốy lốc dịng khí:(hình 7.16 , 7.17)

Hình 4.14 Buồng cháy thống tận dụng xốy lốc

- Nhiên liệu phun qua vịi phun có 3÷5 lỗ với áp suất P = 15÷20 MN/m2 Khi piston lên điểm chết trên, khơng khí phía di chuyển vào thể tích bị khoét lỏm, tạo nên chuyển động xoáy mạnh

- Đối với loại buồng cháy dạng  có đặc điểm nhiên liệu phun vào có

khoảng 1/2 lượng nhiên liệu nhờ chuyển động hướng kính xốy lốc xé nhỏ hịa trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp Phần lại tạo thành màng thành buồng cháy, sau nhờ xốy lốc khơng khí nhiệt độ thành buồng cháy bay tạo thành hỗn hợp

liệu giảm lượng nhiên liệu tạo màng cháy sau Do động làm việc êm hơn, nhạy cảm với số vịng quay

- Tuy nhiên có nhược điểm tổn thất nhiệt lớn kết cấu phức tạp + Loại buồng cháy dạng hình cầu:

Hình 4.15 Buồng cháy thống hình cầu

- Nhiên liệu phun vịi phun có 12 lỗ Khơng khí có chuyển động xoay trịn

nhờ bố trí đường ống nạp chuyển động xốy lốc khơng khí piston từ khe hở vành khăn bị đẩy xuống piston lên ĐCT

- Do khoảng cách từ lỗ phun tới điểm chạm nhỏ nên phần nhỏ nhiên liệu xé nhỏ bay hơi, phần lớn tạo thành màng Do làm việc, loại động êm loại 

- Mặt khác thành buồng cháy khơng nóng q nhờ phun dầu làm mát đỉnh pittông, phần nhiên liệu cháy trước cộng với xoáy lốc làm cho phần nhiên liệu tạo thành màng bay hòa trộn

- Loại buồng cháy có ưu điểm khống chế lượng nhiên liệu bay trộn với khơng khí giai đoạn đầu, bay nhiên liệu dạng màng nên sử dụng cho động đa nhiên liệu Độ tăng áp suất áp suất cực đại nhỏ nên động làm việc êm

- Tuy nhiên có nhược điểm kết cấu phức tạp, khó thực phân bố nhiên liệu thành màng động cở lớn có đường kính xylanh lớn 200 mm b Buồng cháy dự bị

Hình 4.16 Buồng cháy dự bị

Buồng cháy dự bị thường sử dụng vòi phun lỗ, áp suất phun P= ÷15 MN/m2

 Đặc điểm hình thành khí hỗn hợp buồng cháy dự bị:

Trong trình nén, khơng khí từ xylanh đẩy vào buồng cháy dự bị với vận tốc lớn, dịng khơng khí lưu động theo nhiều hướng khác nên tạo vận động rối mạnh buồng cháy dụ bị, nhiên liệu phun vào buồng cháy xé nhỏ hịa trộn với khơng khí buồng cháy dự bị bốc cháy nhanh Áp suất nhiệt độ buồng cháy dự bị tăng lên nhanh lớn buồng cháy sản vật cháy, nhiên liệu chưa cháy hết, nhiên liệu phun vào phun buồng cháy với tốc độ lớn tiếp tục cháy hết buồng cháy

So với buồng cháy thống nhất, khơng có vận động xốy lốc mạnh dịng khơng khí, buồng cháy dự bị có ưu, nhược điểm sau:

Ưu điểm

- Có thể làm việc với  nhỏ tận dụng xốy lốc dịng khơng khí

- Có thể sử dụng nhiên liệu có nhiều thành phần chưng cất khác nhờ tận dụng xoáy lốc dịng khí nhiệt độ buồng cháy

- Ít nhạy cảm với tốc độ quay trục khuỷu

- Động chạy êm nhờ khống chế lượng nhiên liệu khơng khí tham gia cháy giai đoạn hai

- Hệ thống nhiên liệu hư hỏng vịi phun có lỗ phun áp suất phun thấp

Nhược điểm

- Khó khởi động động nguội lớn chất lượng phun không tốt

- Tổn thất nhiệt cao truyền cho nước làm mát nhiều, khắc phục sức cản dịng khơng khí qua lỗ thơng tạo dịng xốy

b Buồng cháy xốy lốc

Hình 4.17 Buồng cháy xoáy lốc

a) Buồng cháy nắp máy ; b) Buồng cháy thân máy

Buồng cháy xoáy lốc loại buồng cháy mà thể tích buồng cháy chia làm hai phần: Buồng cháy xốy lốc có dạng hình cầu hình trụ đặt nắp máy thân động Buồng cháy nằm thân xy lanh Hai buồng cháy thông với vài đường thông lớn đặt tiếp tuyến với buồng cháy xốy lốc Thể tích buồng cháy xốy lốc chiếm khoảng 0,5÷0,8 thể tích tồn buồng cháy

Đặc điểm hình thành khí hỗn hợp buồng cháy xốy lốc

Trong q trình nén, khơng khí từ xylanh đẩy vào buồng cháy xốy lốc với vận tốc lớn, dịng khơng khí lưu động theo hướng tiếp tuyến nên tạo vận động xoáy lốc mạnh buồng cháy xoáy lốc, làm cho nhiên liệu phun vào buồng cháy lúc xé nhỏ hịa trộn với khơng khí buồng cháy xoáy lốc bốc cháy nhanh áp suất nhiệt độ buồng cháy xoáy lốc tăng lên nhanh lớn buồng cháy sản vật cháy, nhiên liệu chưa cháy hết, nhiên liệu phun vào khơng khí phun buồng cháy với tốc độ lớn tiếp tục cháy hết buồng cháy

Ưu điểm

- Động làm việc với hệ số dư lượng khơng khí nhỏ nhờ tận dụng lưu động dịng khí

- Áp suất trung bình tương đối lớn phần lượng nhiên liệu cháy buồng cháy xoáy lốc giúp cho phần nhiên liệu chưa cháy phun tơi trộn với khơng khí buồng cháy

- Động làm việc ổn định thay đổi phụ tải số vòng quay động - Sử dụng vịi phun lỗ áp suất phun thấp nên hư hỏng

Nhược điểm

- Suất tiêu hao nhiên liệu lớn tổn thất ch lưu động dịng khí truyền nhiệt cho thành buồng cháy

- Khó khởi động lớn

CHƯƠNG 5: NHỮNG CHI TIẾT VÀ HỆ THỐNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

5.1 Những chi tiết cố định động đốt trong.

5.1.1.Thân máy. a Nhiệm vụ:

Thân máy chi tiết chủ yếu động cơ, giá đở để lắp tất chi tiết phận động

b Điều kiện làm việc:

Trong trình làm việc thân máy chịu tải trọng sau: - Chịu lực va đập có chu kỳ

- Chịu nhiệt độ áp suất cao c Vật liệu chế tạo:

Thân máy thường chế tạo gang xám hợp kim nhôm d Phân loại phạm vi ứng dụng

Thân máy thường chia làm hai loại chính: thân máy liền thân máy rời e Cấu tạo:

Kết cấu thân máy tùy thuộc vào loại động cơ, nhìn chung tất loại thân máy có: Thân xylanh hộp trục khủyu

Hình 5.1 Cấu tạo thân máy

5.1.2.Xi lanh. a Nhiệm vụ:

- Dẫn hướng cho piston trình chuyển động lên xuống b Điều kiện làm việc:

Trong trình làm việc, xylanh chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, chịu ma sát, mài mịn ăn mịn hóa học v.v

c Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo xylanh phải đảm bảo yêu cầu sau: Có độ bền cao, chịu mịn tốt, tổn thất ma sát nhỏ, bị ăn mịn hóa học v.v Do đó, vật liệu chế tạo xy lanh thường gang hợp kim

d Cấu tạo:

Xylanh ống hình trụ rỗng, mặt gia cơng nhẵn bóng, mặt Ngồi có rờ để định vị với thân máy có rãnh để lắp đệm làm kín nước

a Xy lanh động kỳ b Xy lanh động kỳ

Hình 5.2 Cấu tạo xy lanh

5.1.3.Nắp máy. a Nhiệm vụ:

- Nắp máy kết hợp với xy lanh piston tạo thành buồng đốt động

- Là nơi để lắp cấu chi tiết khác :bugi, vòi phun, xúppap, ống nạp, ống xả

b Điều kiện làm việc:

Trong trình làm việc nắp máy chịu tải trọng sau : - Chịu nhiệt độ cao

- Chịu áp suất cao - Chịu ăn mịn hố học c Vật liệu chế tạo:

Nắp máy thường chế tạo gang hay hợp kim nhơm

- Hợp kim nhơm nhẹ, truyền nhiệt tốt tính kém, dễ bị ăn mòn, hệ số giãn nở lớn nên dễ bị cong vênh thường dùng cho loại nắp máy liền

Cấu tạo:

- Nắp máy bắt chặt với thân máy bulơng vít cấy

- Kết cấu nắp máy tùy thuộc vào Loại động cơ, nhìn chung tất nắp máy có : Buồng đốt, mặt phẳng lắp ghép với thân máy, lỗ nạp, lỗ thải v.v

- Nắp máy chế tạo liền thành khối cho tất xy lanh riêng cho xy lanh

- Giữa nắp máy thân máy phải có đệm làm kín a-mi-ăn đồng - Đối với động làm mát gió nắp máy có cánh tản nhiệt - Đối với động làm mát nước nắp máy có bọng nước

1 Lỗ lắp đũa đẩy Mặt phẳng lắp ghép với thân máy Lỗ lắp xúpáp nạp Lỗ nước làm mát

3 Lỗ lắp bu lông Mặt phẳng lắp ghép với ống nạp Lỗ lắp vòi phun Lỗ nạp

5 Lỗ lắp xúpáp thải

Hình 5.3 Cấu tạo nắp máy liền động làm mát nước

1 Lỗ lắp vòi phun Mặt phẳng lắp ghép với thân máy

2 Lỗ nước làm mát Lỗ thải

3 Lỗ lắp bu lông Lỗ lắp xúpáp nạp

Hình 5.4 Cấu tạo nắp máy rời

1 Lỗ lắp bu lông Mắt phẳng lắp ghép với nắp cò

2 Xúpáp Bộ xúpáp

3 Lỗ lắp bu gi Bu lông bắt ống thải Mặt phẳng lắp ghép với thân máy 10 Cánh tản nhiệt

5 Buồng đốt 11 Lỗ nạp

6 Bu lông bắt ống thảI

Hình 5.5 Cấu tạo nắp máy liền động làm mát gió

5.2 Nhóm piston-nhóm truyền- trục khuỷu- bánh đà::

5.2.1 Piston: a Nhiệm vụ:

- Kết hợp với xylanh nắp máy tạo thành buồng đốt

- Nhận truyền lực khí cháy qua truyền tới trục khuỷu để làm quay trục khủyu

- Thực q trình hút khí nạp vào xy lanh, nén hỗn hợp cơng tác, đẩy khí thải khỏi xylanh

- Đối với động hai kỳ, piston cịn có tác dụng đóng mở cứa hút cửa xả b Điều kiện làm việc piston:

- Chịu tải trọng nhiệt: Trong trình cháy, piston trực tiếp tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao (2300ºKữ2800ºK), nên nhiệt độ đỉnh piston cao (thường khỏang 500ºKữ800ºK)

- Chịu tải trọng học: Trong q trình cháy, khí cháy sinh áp suất lớn buồng cháy, đạt đến 130at cao Ngoài động làm việc piston cịn chịu tác dụng lực qn tính có giá tri lớn

- Chịu ma sát, mài mịn ăn mịn hóa học khí cháy c Vật liệu chế tạo:

+ Ưu điểm: Hệ số giản nở bé, dễ gia công giá thành rẽ

+ Nhược điểm: Trọng lượng riêng lớn, hệ số dẫn nhiệt bé dễ bị nứt - Thép:

+ Ưu điểm: Độ bền cao nên chế tạo piston mỏng piston nhẹ, thép chịu mòn tốt

+ Nhược điểm: dẫn nhiệt nên đỉnh piston nóng, thép khó đúc nên giá thành đắt Vì người ta dùng thép để chế tạo piston

- Hợp kim nhẹ: Thường dùng hợp kim nhôm họăc hợp kim manhêzi

+ Ưu điểm: Trọng lượng riêng bé, dễ đúc, dẫn nhiệt tốt v.v nên hợp kim nhôm thường dùng để chế tạo piston

+ Nhược điểm: Chịu tải trọng bé d.Cấu tạo:

Cấu tạo piston gồm có phần sau:

Hình 5.6 Cấu tạo piston

Đỉnh piston:

Đỉnh piston đáy buồng đốt Có dạng đỉnh piston: - Đỉnh (Hình a) loại phổ biến

+ Ưu điểm: Đơn giản dễ chế tạo; có diện tích chịu nhiệt bé, piston bị nóng

+ Nhược điểm: Khơng tạo xoáy lốc mạnh buồng đốt

+ Phạm vi ứng dụng: Piston đỉnh dùng động xăng động diesel có buồng cháy ngăn cách

- Đỉnh lồi (Hình b, c, d…)

+ Ưu điểm: Có độ cứng vững cao, trọng lượng nhỏ + Nhược điểm: Diện tích chịu nhiệt lớn, piston bị nóng

+ Phạm vi ứng dụng: Piston đỉnh lồi dùng động xăng hai kỳ, bốn kỳ động diesel có buồng cháy ngăn cách

- Đỉnh lõm ( Hình e, f, g, h, i… )

+ Ưu điểm: Tạo xoáy lốc mạnh buồng đốt + Nhược điểm: Diện tích chịu nhiệt lớn, piston bị nóng

+ Phạm vi ứng dụng: Piston đỉnh lồi dùng động diesel có buồng cháy thống

Đầu piston:

- Đầu piston có nhiệm vụ bao kín tản nhiệt

- Đầu piston có dạng hình có xẻ rãnh để lắp xéc măng khí xéc măng dầu

Thân piston:

- Thân piston có tác dụng dẫn hướng cho piston trình làm việc - Trên thân piston có lỗ để lắp với chốt piston

- Thân piston có dạng hình van, đường kính lớn vng góc với tâm chốt piston, nhằm khắc phục ảnh hưởng ba yếu tố:

+ Do biến dạng nhiều phần bệ chốt

+ Biến dạng tải trọng: áp lực lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston gây biến dạng tâm bệ chốt

Khi piston nguội a>b; Khi piton giản nở a=b

a Thân piston bị biến dạng tải trọng nhiệt lực ngang N

b Thân piston bị biến dạng tác dụng lực khí thể

Hình 5.8 Sự biến dạng piston

5.2.2 Thanh truyền. a Nhiệm vụ:

Thanh truyền chi tiết nối piston guốc trượt cán piston với trục khủyu Nó có cơng dụng truyền lực từ tác dụng piston xuống trục khủyu, để làm quay trục khuỷu điều khiển piston làm việc trình nạp, nén, thải Đồng thời biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay tròn trục khuỷu

b Điều kiện làm việc:

Trong trình làm việc truyền chịu tác dụng lực sau:

- Lực khí thể xy lanh tác dụng lên truyền làm thân truyền bị nén bị uốn mặt phẳng lắc

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến nhóm piston tác dụng lên đầu nhỏ truyền

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến nhóm piston - truyền tác dụng lên đầu to truyền

Khi động làm việc, lực khí thể lực quán tính thay đổi theo chu kỳ chiều độ lớn Do tải trọng tác dụng lên truyền tải trọng thay đổi có tính va đập

c Vật liệu chế tạo:

dùng thép hợp kim để chế tạo truyền d Cấu tạo:

Cấu tạo truyền gồm phần:

Hình 5.9 Cấu tạo truyền + Đầu nhỏ truyền:

Kết cấu đầu nhỏ phụ thuộc vào kích thước phương pháp lắp ghép với chốt piston

- Đầu nhỏ truyền lắp tự với chốt piston (hình a): đầu nhỏ truyền có bạc lót ổ bi đũa để giảm ma sát đầu nhỏ truyền chốt piston

Hình 5.10 Kết cấu đầu nhỏ truyền + Thân truyền:

Chiều dài truyền phụ thuộc vào tham số kết cấu   = R / L

Tiết diện ngang thân truyền có nhiều dạng khác

- Thân truyền có tiết diện hình chữ I (hình a): Đây loại phổ biến Loại có ưu điểm tiết diện hợp lý, truyền có độ cứng vững cao trọng lương nhỏ

- Thân truyền có tiết diện hình chữ H (hình d): Loại dùng mơđun chống uốn mặt phẳng lắc yếu

- Thân truyền có tiết diện hình trịn (hình b, c): Loại đơn giản dễ chế tạo, sử dụng vật liệu không hợp lý, trọng lượng truyền lớn Loại sử dụng động tàu thuỷ tĩnh tốc độ thấp

- Thân truyền có tiết diện hình chữ nhật (hình e), hình van (hình f): Loại có ưu điểm dễ chế tạo nên thường sử dụng cho động cở nhỏ

Hình 5.11 Các dạng tiết diện thân truyền + Đầu to truyền:

Đầu to truyền có hai loại:

Hình 5.12 Đầu to truyền loại liền khối

- Loại rời: Đầu to truyền cắt làm hai nữa, liền với thân truyền, nắp đầu to truyền, người ta dùng bu lông để ghép lại với

Có hai phương pháp cắt đầu to truyền:

A- Đầu to truyền cắt ngang; B- Đầu to truyền cắt nghiên

Hình 5.13 Đầu to truyền loại rời

+ Cắt ngang (hình a)

5.2.3 Trục khuỷu. a Nhiệm vụ:

- Trục khuỷu có nhiệm vụ tiếp nhận lực khí cháy truyền từ piston qua truyền đến trục khủyu đưa để kéo tải

- Ngồi trục khuỷu cịn có nhiệm vụ dẫn dầu bôi trơn, dẫn động cho trục cam, bơm nước, quạt gió v.v

b Điều kiện làm việc:

- Trong trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng lực khí thể lực quán tính Những lực có trị số lớn thay đổi theo chu kỳ định nên có tính chất va đập mạnh

- Ngoài ra, trình làm việc trục khuỷu cịn chịu ma sát, mài mòn c Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo trục khuỷu thường dùng thép cácbon có thành phần cácbon trung bình Trong động tốc độ cao phụ tải lớn thường dùng thép hợp kim mănggan, thép hợp kim Cr-Ni

Ngày nay, người ta cịn dùng gang graphitcầu có tổ chức péclít để đúc trục khuỷu

Gang graphit cầu có nhiều ưu điểm:

- Tính lưu động gang tốt thép nên dễ đúc thép - Gang rẽ tiền thép giá thành trục khuỷu rẽ

- Hệ số ma sát gang lớn nên khả dập tắt dao động xoắn trục khuỷu tốt

- Gang giữ dầu bôi trơn tốt tính chịu mịn gang tốt thép - Gang nhạy cảm với ứng suất tập trung

Chế tạo phôi trục khuỷu thường dùng hai phương pháp: Rèn tự rèn khuôn đúc

d Phân loại:

- Theo kết cấu có hai loại:

+ Trục khủyu nguyên: loại trục khủyu có phân cổ trục, cổ biên, má khủyu chế tạo liền thành khối

+ Trục khủyu ghép: loại trục khủyu có phân cổ trục, cổ biên, má khủyu chế tạo riêng ghép lại với

- Theo số cổ trục có hai loại:

+ Trục khuỷu đủ cổ: ict = icb + + Trục khuỷu thiếu cổ: ict = icb/ +

e Cấu tạo:

Hình 5.15 Cấu tạo trục khuỷu

Kết cấu trục khủyu phụ thuộc vào số xy lanh, phương pháp bố trí xy lanh thứ tự làm việc động

Cấu tạo trục khuỷu gồm phần sau:

- Đầu trục khủyu: Là nơi để lắp bánh dẫn động trục cam; lắp pu ly để kéo bơm nước, quạt gió, máy phát điện v.v

- Cổ trục trục khủyu: Được đặt gối đỡ thân động mài bóng đến cấp 10 để giảm ma sát

- Cổ biên trục khủyu: Đường kính cổ biên thường nhỏ đường kính cổ trục Cổ biên lắp đầu to truyền mài bóng đến cấp xác 10 Người ta thường khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn từ cổ trục đến cổ biên để bôi trơn cho cổ biên đầu to truyền

- Má khủyu: Là phần nối liền cổ trục với cổ biên Má khuỷu thường có dạng hình chữ nhật, hình trịn hình elip

- Đối trọng: Dùng để cân động Đối trọng thường đúc liền với má khủyu chế tạo rời bắt vào má khuỷu bu lông

Hình 5.16 Các dạng má khuỷu

Hình 5.17 Dạng trục khuỷu ghép

5.2.4 Bánh đà. a Nhiệm vụ:

- Trong q trình làm việc, bánh đà tích trữ lượng dư sinh hành trình sinh cơng (lúc mơmen động có trị số lớn mômen cản nên làm cho trục khủyu quay nhanh hơn) để bù phần lượng thiếu hụt hành trình tiêu hao cơng ( hành trình này, mơmen cản có trị số lớn mơmen động cơ), làm cho trục khủyu quay hơn, giảm biên độ dao động tốc độ góc trục khủyu

- Bánh đà cịn có nhiệm vụ tích trữ lượng khởi động động

- Ngồi ra, bánh đà cịn nơi để gắn quạt gió, nam châm vĩnh cửu để tạo nguồn điện ( động cở nhỏ), nơi để lắp ly hợp, hộp số, bánh đà nơi để ghi dấu ĐCT, dấu phun sớm, dấu đánh lửa sớm v.v

b Vật liệu chế tạo:

Bánh đà động tốc độ thấp trung bình thường đúc gang xám Bánh đà động tốc độ cao (n > 4500V/Ph) thường đúc dập thép cácbon có thành phần cácbon thấp

c.Phân loại:

d Cấu tạo:

- Bánh đà dạng đĩa: đĩa kim loại hình trịn có khối lượng lớn, cân xác

- bánh đà dạng vành: có trọng lượng nhỏ, kim loại tập trung vành nối với ổ thành mỏng nan hoa

Hình 5.18 Kết cấu bánh đà

5.3 Hệ thống phân phối khí:

5.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại.

+ Nhiệm vụ:

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực q trình thay đổi khí: thải khí cháy khỏi xylanh nạp đầy khí hỗn hợp khơng khí vào xylanh để động làm việc liên tục

+ Yêu cầu:

Để thực tốt việc thay đổi khí, cấu phân phối khí cần đảm bảo yêu cầu sau:

- Đóng mở thời điểm qui định - Độ mở lớn để dịng khí dễ lưu thơng

- Dễ điều chỉnh sữa chữa, giá thành chế tạo rẻ

- Phân loại cấu phân phối khí.

Động đốt thường dùng loại cấu phân phối khí sau:

+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupap: có hai loại xupap đặt xúp-páp treo + Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt

+ Cơ cấu phân phối khí loại hỗn hợp: vừa dùng xupap vừa dùng van trượt 5.3.2 Phương án bố trí súpáp.

a Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt:

+ Sơ đồ cấu tạo:

Cơ cấu phân phối khí sử dụng xúp páp đặt gồm: trục cam, đội, lò xo, xúp páp, ống dẫn hướng, đế xúp páp

Hình 5.19 Cấu tạo cấu phân phối khí dùng xúp páp đặt

+ Nguyên lý làm việc:

Khi động làm việc, trục khuỷu quay, dẫn động trục cam quay, cam nạp (xả) quay tới vị trí tì lên đội, đẩy đội lên tì vào xúp páp, đẩy xúp páp lên làm cho cửa hút (cửa xả) mở Hỗn hợp qua cửa hút nạp vào buồng đốt động (hoặc khí cháy qua cửa xả thải ngoài) Trục cam tiếp tục quay, cam qua vị trí đỉnh cao, lị xo đẩy xúp páp xuống để đóng kín cửa hút xả

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Dẫn động xupap dễ dàng - Nhược điểm:

+ Thể tích buồng đốt lớn, nhiệt nhiều nên hao nhiên liệu, hiệu suất động thấp

+ Hệ số nạp tỉ số nén thấp

Vì cấu phân phối khí xúp páp đặt dùng số động xăng b Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo:

+ Sơ đồ cấu tạo:

Hình 5.20 Cấu tạo cấu phân phối khí dùng xúp páp treo

Cơ cấu phân phối khí sử dụng xúp páp treo gồm: trục cam, đội, đũa đẩy, cò mổ, lò xo, ống dẫn hướng xúp páp

+Nguyên lý làm việc:

đốt thảy Khi cam quay qua vị trí cao nhất, lị xo đẩy xúppap lên đóng kín cửa hút (xả )

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: Khi dùng cấu phân phối khí xupap treo, buồng đốt gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ Vì vậy, giảm tổn thất nhiệt Đối với động xăng, dùng cấu phân phối khí xupap treo, buồng đốt nhỏ gọn, khó kích nổ nên tăng tỷ số nén lên thêm từ 0.5 ÷ so với dùng cấu phân phối khí xupap đặt

- Nhược điểm: + Chiều cao động tăng + Kết cấu nắp máy phức tạp + Dẫn động xupap khó

c Cơ cấu phân phối khí nửa đặt nửa treo:

Kết hợp cấu phân phối khí dùng xúppap đặt (xúppap nạp) cấu phân phối khí dùng xupap treo (xúppáp thải)

1 Xupap

2,15 Ống dẫn hướng 3,14 Lò xo

4 Cò mổ Đế lị xo 6,13 Móng hãm 7,16 Đũa đẩy ,17 Đế xupap ,12 Con đội 10,11 Trục cam

Hình 5.21 Cơ cấu phân phối khí nửa đặt nửa treo

5.3.3 Phương án dẫn động súpáp: OHC, OHV, DOHC, SOHC:

OHV means OverHead Valve; OHC means OverHead Cam in general, while SOHC means

5.3.4 Trục cam phương án dẫn động trục cam. a Trục cam :

- Nhiệm vụ:

Trục cam dùng để dẫn động xúp páp đóng mở theo qui luật định Ở số động trục cam có cam dẫn động bơm xăng, cam dẫn động bơm cao áp bánh dẫn động bơm dầu, chia điện

- Điều kiện làm việc:

+ Trục cam chịu lực uốn xoắn làm việc

+ Chịu ma sát, mài mòn bề mặt tiếp xúc cam cổ trục

- Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo trục cam thường thép hợp kim 15X, 15HM, 12HX3A thép cacbon 40 hay 45.Trục cam ổ trục cam chế tạo thường xêmăngtit hóa bề mặt cam bề mặt ổ trục cam

- Cấu tạo:

Trục cam bao gồm phần chính: cam cổ trục Ngồi trục cịn có bánh dẫn động bơm dầu nhờn, cam lệch tâm dẫn động bơm xăng Cổ trục cam có dạng trụ để đỡ cho trục cam quay gối trục Trên cổ trục có rãnh xoắn để chứa dầu bơi trơn Cổ trục cam thường có đường kính lớn cam để luồn trục cam suốt qua ổ trục Để dễ lắp ghép đường kính cổ trục phải nhỏ dần từ đầu trước đến đầu sau Đôi người ta dùng bạc làm thành hai nửa lắp thân máy

Để giữ trục cam không dịch chuyển theo chiều trục, người ta thường dùng mặt bích chắn thép hay đồng Mặt bích lắp chặt với thân máy bulơng Mặt bích chắn trục lắp sau bánh dẫn động trước cổ trục cam

Hình 5.22 Cấu tạo trục cam

Hình 5.23 Các dạng mấu cam

- Cam lồi: Sử dụng với đội đáy đội lăn Cam lồi đảm bảo tăng nhanh tiết diện lưu thông mở xúp páp giảm từ từ tiết diện lưu thơng đóng xúp páp

- Cam tiếp tuyến: Chỉ sử dụng với đội lăn Cam tiếp tuyến đảm bảo đóng mở nhanh xúp páp (nghĩa có giá trị thời gian tiết diện lớn) lực quán tính lớn

- Cam lõm: Chỉ sử dụng với đội lăn Ưu nhược điểm giống cam tiếp tuyến

b Phương pháp dẫn động trục cam:

- Dẫn động trục cam bánh răng: Có thể dẫn động trực tiếp cặp bánh có thêm bánh trung gian (khi khoảng cách trục khuỷu trục cam lớn)

Hình 5.24 Dẫn động trục cam bánh răng

Hình 5.25 Dẫn động trục cam xích

- Dẫn động trục cam dây đai: Khi trục cam bố trí nắp máy (OHC DOHC)

Hình 5.26 Dẫn động cam đai

5.3.5 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo kết cấu chi tiết:

5.3.5.1 Xúp páp:

- Nhiệm vụ:

Xúppáp có tác dụng đóng, mở đường nạp, đường xả theo thứ tự làm việc động

- Điều kiện làm việc:

+ Chịu nhiệt độ áp suất cao

- Vật liệu chế tạo : Vật liệu chế tạo xúppáp thường dùng thép hợp kim có mạ crơm

- Phân loại:

+ Theo nhiệm vụ: Có hai xúppáp hút xúppáp xả + Theo cấu tạo: có ba Loại nấm xúppáp: bằng, lồi lõm

- Cấu tạo: Cấu tạo xúp pápp gồm phần: Đầu xúp páp; thân xúp páp; đuôi xúp páp

 Đầu xupap:

Đầu xupap có dạng hình nấm, có mặt để dễ đóng kín với đế xúp páp, góc nghiêng  mặt nấm xúp páp 300 450 Để xúp páp tiếp xúc với đế theo

vòng trịn mép ngồi mặt nghiêng thường góc nghiêng xúp páp nhỏ góc nghiêng đế xúp páp từ 0,50 đến 10

Nấm xúp páp có ba dạng:

+ Dạng bằng: Đây dạng thông dụng nhất, có diện tích chịu nhiệt nhỏ, đơn giản dễ chế tạo

+ Dạng lồi: Có độ cứng vững cao, diện tích chịu nhiệt lớn Thường sử dụng cho xúp páp xả

+ Dạng lõm: Thuận lợi cho dịng khí nạp lưu thơng, có độ cứng diện tích chịu nhiệt lớn Thường sử dụng cho xúp páp nạp

1 Đầu xúp páp; Thân xúp páp; ĐuôI xúp páp

Hình 5.27 Cấu tạo xúp páp

Thân xúp páp có nhiệm vụ dẫn hướng tản nhiệt Thân xúp páp có dạng hình trụ Thân xúp páp phải bảo đảm tản nhiệt tốt Cho nên để hạ thấp nhiệt độ xúp páp người ta có xu hướng tăng đường kính thân xúp páp kéo dài ống dẫn hướng tới gần nấm xúp páp Nhưng phải bảo đảm tiết diện lưu thông dịng khí nên thân xúp páp khơng lớn q ống dẫn hướng không lồi nhiều Để tránh tượng xúp páp bó kẹt ống dẫn hướng bị đốt nóng, đường kính thân vùng gần đầu xúp páp thường làm nhỏ tăng đường kính ống dẫn hướng Trong động cao tốc thường người ta làm xupap rỗng, phần đầu có chứa Natri (từ 50 - 60% thể tích) Nhiệt độ nóng chảy Natri 97oC nên xupap làm việc Natri thu nhiệt để chảy lỏng ra, tạo điều kiện truyền nhiệt đầu đến thân xupap

 Đuôi xúp páp:

Đuôi xúp páp phần cuối xúp páp, lắp với lị xo nên thường có dạng đặc biệt để giữ đế lị xo

Hình 5.28 Các loại đuôi xúp páp

5.3.5.2 Đế xúp páp

Đế xupap ép chặt vào nắp máy thân máy, để tránh hao mòn cho thân máy nắp máy chịu lực va đập xúp páp

- Điều kiện làm việc:

+ Chịu nhiệt độ áp suất cao

+ Chịu ma sát, mài mịn ăn mịn hóa học + Chịu va đập theo chu kỳ

- Vật liệu chế tạo:

Đế xupap thường làm thép hợp kim hay gang hợp kim

- Phân loại:

Đế xúp páp có hai loại:

+ Đế xúp páp liền với thân máy nắp máy + Đế xúp páp rời

- Cấu tạo:

Hình 5.29 Cấu tạo đế xúp páp

Đế xupap có cấu tạo hình trụ rỗng ngắn, có miệng hình mài nhẵn bóng tiếp xúc với mặt côn đầu xupap Chiều dày đế nằm khoảng (0,08 - 0,15) d0 Chiều cao đế nằm khoảng (0,18 - 0,25) d0 (d0 đường kính họng ống thải) Đế thép thường ép vào thân hay nắp xylanh với độ căng không lớn để nhiệt độ cao không bị găng Mặt côn đế thường lớn mặt côn đầu xupap khoảng( 0,5 đến10 )

5.3.5.3 Ống dẫn hướng

- Nhiệm vụ:

Ống dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho xúp páp dịch chuyển tịnh tiến lại, đảm bảo đóng kín cửa nạp cửa xả

- Điều kiện làm việc:

Trong trình làm việc ống dẫn hướng chịu ma sát, mài mòn

- Vật liệu chế tạo:

- Cấu tạo:

Ống dẫn hướng có dạng hình trụ rỗng, mặt gia cơng nhẵn bóng, mặt ngồi hình có gờ định vị ép chặt vào lỗ nắp máy thân máy

Hình 5.30 Cấu tạo ống dẫn hướng

5.3.5.4 Lò xo xúp páp

- Nhiệm vụ:

Lị xị xúp páp có tác dụng giữ cho xúp páp đóng kín đế xúp páp

- Điều kiện làm việc:

Lò xo xupap làm việc điều kiện tải trọng thay đổi đột ngột

- Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo lị xo thường dùng dây thép có đường kính - 5mm loại thép C65, C65A C65 50 XA

- Phân loại:

Lò xo chia thành hai loại sau: - Loại lị xo xoắn ốc hình trụ - Loại lị xo xắn ốc hình

Hình 5.31 Cấu tạo lò xo

Loại lò xo ứng dụng nhiều loại lò xo xoắn ốc hình trụ Vịng cuối lị xo mài để dễ lắp với đế lò xo Bước xoắn lị xo làm khơng đổi tồn chiều dài lị xo Nhưng để tránh tượng cộng hưởng nguy hiểm người ta dùng loại lị xo hình trụ có bước xoắn thay đổi lị xo hình Các bước xoắn thường lớn bước xoắn hai đầu bước xoắn nhỏ dần phía mặt tựa cố định (mặt lắp với nắp máy thân máy) lò xo

Mỗi xupap lắp 1, hay lò xo Khi tăng số lò xo độ cứng đủ mà trọng lượng lại giảm so với dùng lò xo Khi lắp chiều xoắn chúng phải ngược để tránh bị mắc kẹt bị gãy

5.3.5.5 Cần đẩy, cò mổ

a.Cần đẩy (thanh đẩy; đũa đẩy): - Nhiệm vụ:

Cần đẩy dùng để truyền lực tác dụng từ đội đến cò mổ

- Vật liệu chế tạo:

Vật liệu chế tạo đẩy thường thép hợp kim nhôm

- Cấu tạo:

Thanh đẩy làm đặc rỗng Một đầu đẩy đặt vào lỗ đội đầu đỡ nối ren với vít điều chỉnh cò mổ Đầu tiếp xúc với đội, thường có dạng hình cầu nhiệt luyện để tăng khả chịu mòn

Khi khoảng cách đội cò mổ lớn, dễ sinh tượng uốn dọc Để tránh uốn dọc phải làm ổ trượt dẫn hướng thân máy để dẫn hướng đẩy tăng độ cứng vững đẩy

Cò mổ dùng để truyền lực tác dụng đẩy cho xupap

- Vật liệu chế tạo:

Cò mổ thường dập từ thép cacbon hàm lượng trung bình (CT.30, CT40, 40X ) cịn trụ đỡ trục đòn gánh thường đúc từ gang, chi tiết lại (trừ bạc đồng) làm thép

- Cấu tạo:

Hình 5.32 Cấu tạo cị mổ

Cị mổ có kết cấu tương đối đặc biệt Trục lắp cò mổ thường lắp cố định nắp máy, cị mổ quay quanh trục Phần cuối cị mổ phía đẩy có vít điều chỉnh, dùng để điều chỉnh khe hở nhiệt làm cho xúp páp

Ngày động có số vịng quay lớn để làm nhẹ cị mổ người ta dùng phương pháp dập từ thép Loại cò mổ quay quanh khớp cầu gắn chặt gugiông lắp nắp máy Điều chỉnh khe hở nhiệt cách thay đổi vị trí ổ tựa cò mổ

Khi cò mổ quay, mặt cò mổ có hình trụ tỳ lên xupap Chính để giảm độ mịn xupap bề mặt hình trụ cị mổ, đơi người ta thay mặt trụ lăn hay mặt cầu

Bơi trơn hai đầu cị mổ bạc trục người ta dẫn dầu trục đến hai đầu đòn gánh lỗ khoan cò mổ

5.3.5.6 Con đội

- Nhiệm vụ:

Con đội dùng để truyền lực tác dụng trục cam cho xúp páp

- Vật liệu chế tạo:

Con đội thường làm gang hay thép

Con đội có hai loại sau: + Con đội thủy lực

+ Con đội học, có loại: Con đội hình trụ; đội hình nấm; đội lăn

- Cấu tạo:

Hình 5.33 Cơ chế làm việc cam đội

Cấu tạo đội gồm hai phần: phần dẫn hướng (thân đội) phần mặt tiếp xúc với cam phối khí Thân đội có dạng hình trụ phần mặt tiếp xúc thường có nhiều dạng khác

Mặt tiếp xúc đội thường làm lồi, mặt lồi có bán kính R tương đối lớn, thơng thường R = 700 - 1000mm Mặt cam phải có độ nghiêng theo chiều trục từ 7-15 phút Do đội tiếp xúc với cam đội tự quay làm vệc nên giảm hao mòn tiếp xúc với mặt cam tốt

a Con đội hình trụ:

Con đội hình trụ có đường kính mặt tiếp xúc với đường kính thân

+ Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, tháo lắp dễ + Nhược đIểm: Kích thước lớn

b Con đội hình nấm:

Con đội hình nấm có đường kính mặt tiếp xúc lớn đường kính thân

+ Ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn + Nhược điểm: Hao mòn thân nhanh

c Con đội lăn:

Con đội lăn có mặt tiếp xúc lăn

+ Ưu điểm: Ma sát cam đội nhỏ, cam đội mịn

+ Nhược điểm: Khó chế tạo

Hình 5.35 Con đội hình nắm

Hình 5.36 Con đội lăn

d Con đội thủy lực:

Hình 5.37 Cấu tạo đội thủy lực

Hình 5.38 Nguyên lý làm việc đội thủy lực + Nguyên lí làm việc đội thủy lực:

- Khi cam đẩy đội lên, làm cho áp suất dầu buồng đội tăng lên nên van chiều đóng chặt lại Do đội lên piston lên tác động lên đuôi đẩy để mở xúp páp Một phần dầu rò rỉ qua khe hở piston thân đội trả đáy dầu

- Khi đội xuống vị trí thấp lị xo đẩy piston lên tỳ sát vào đuôi đẩy làm triệt tiêu khe hở nhiệt xúp páp, đồng thời có lượng dầu bổ sung vào buồng đội

Loại đội có ưu điểm làm việc êm khơng cần điều chỉnh khe hở nhiệt xúp páp

5.4 Hệ thống bôi trơn:

5.4.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn động cơ.

Hệ thống bôi trơn dùng động có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn đến bề mặt làm việc chi tiết để giảm ma sát giảm mài mòn

5.4.2 Phân loại hệ thống bôi trơn:

Trong động kỳ tùy theo phương pháp đưa dầu nhờn đến bề mặt làm việc có ma sát, hệ thống bôi trơn chia làm loại: Hệ thống bôi trơn té dầu; Hệ thống bôi trơn cưỡng bức; Hệ thống bôi trơn hỗn hợp

a Hệ thống bơi trơn muỗng tát dầu nhờn (vung tóe dầu).

Trong hệ thống này, dầu nhờn chứa cát te, động làm việc, trục khuỷu quay đầu to truyền, thường có gáo hay thìa múc dầu, té dầu lên khắp không gian te thành hạt dầu Các hạt dầu hay giọt dầu bắn trực tiếp vào bề mặt làm việc có ma sát (xy lanh, mặt cam ) qua lỗ hay rãnh hứng dầu (đầu nhỏ hay đầu to truyền ) sau dầu lại chảy te

Hệ thống bôi trơn té dầu có ưu điểm cấu tạo đơn giản có nhược điểm khơng điều chỉnh lượng dầu Đặc biệt bề mặt làm việc có ma sát lớn dầu khơng vào được, khơng có khả lọc dầu động làm việc Do đó, hệ thơng sử dụng cho động bốn kỳ có cơng suất nhỏ

Ngoài ra, để khắc phục số nhược điểm trên, hệ thống bơi trơn té dầu có dùng bơm để hút dầu từ cát te lên đĩa hay mâm hứng dầu có cấu tạo đặc biệt Khi động làm việc, dầu từ đĩa hứng dầu gáo hay thìa đầu to truyền múc té dầu lên bề mặt làm việc có ma sát

b Hệ thống bơi trơn cưỡng bức:

Trong hệ thống dùng bơm để đưa dầu đến bề mặt làm việc có ma sát Dầu bơi trơn ln lưu động tuần hồn có áp suất định, thường 0,10,4 MN/m2

Hệ thống bôi trơn cưỡng thường dùng cho động có cấu tạo đặc biệt dầu không chứa te mà chứa thùng khác nên cịn gọi bơi trơn cát te khô c Hệ thống bôi trơn carter ướt.

Hệ thống bơi trơn hổn hợp gồm có bơi trơn té dầu bôi trơn cưỡng bức, nghĩa số bề mặt làm việc bôi trơn té dầu (xy lanh, mặt cam ) số bề mặt làm việc khác bôi trơn dầu có áp suất (cổ trục, cổ biên, )

Hệ thống bơi trơn hổn hợp gồm có phận sau: Các te chứa dầu, bơm dầu, bình lọc thơ, bình lọc tinh, két dầu, van chiều ống dẫn dầu

1 Lọc tinh; Đồng hồ nhiệt độ dầu; Két làm mát dầu; Van an tồn; Khố; Lưới lọc; Bơm nhớt; Van ổn áp; Van an tồn; 10 Lọc thơ; 11 Đồng hồ áp suất nhớt; 12 Đường nhớt chính; 13 Cổ trục khuỷu; 14 Cổ

trục cam; 15 Trục cò mổ; 16 Cây thăm nhớt; 17 Ống châm nhớt

Hình 5.39 Sơ đồ hệ thống bơi trơn hổn hợp

Cấu tạo nguyên lý làm việc loại lọc dầu bôi trơn.

- Phao lọc:

Hình 5.40 Phao lọc dầu nhờn

- Bình lọc thấm:

Được sử dụng rộng rãi, có nhiều loại khác tùy theo cấu tạo lõi lọc Nhưng tất có nguyên lý làm việc chung sau: Dầu nhờn có áp suất cao thấm qua khe hở nhỏ lõi lọc, tạp chất có kích thước lớn khe hở bị giữ lại dầu nhờn lọc

Bình lọc thấm dùng lõi lọc kim loại mỏng:

Bình lọc thấm dùng lõi lọc kim loại mỏng gồm: vỏ, nắp trục lỏi lọc, lỏi lọc gồm lọc chêm xếp xen kẽ nhau, khe hở hai lọc 0.08mm.Mỗi khe hở có lắp xen gạt cặn Các lọc chêm xếp trục, đầu trục đưa ngồi nắp bình lọc có lắp tay quay, gạt cặn lắp trục cố định khác

Hình 5.41 Bình lọc dầu nhờn loại giấy thấm

Nguyên lý làm việc:Dầu nhờn đưa vào bình lọc qua khe hở

một thời gian sử dụng ta xoay tay quay lỏi lọc quay theo gạt cặn gạt cặn bẩn bị kẹt lọc làm cho chúng bị rơi lắng xuống đáy bình lọcvà xả ngồi qua ốc xả cặn đáy bình lọc Trường hợp lỏi lọc bị bẩn dầu bôi trơn không qua Dưới áp suất dấu bơi trơn van an tồn mở để dầu qua bơi trơn tránh làm hỏng động

 Bình lọc thấm dùng lỏi lọc giấy sợi nylon:

Hiện động thường sử dụng loại bình lọc thấm chế tạo với lỏi lọc vỏ cụm kín, vặn ren vào mạch dầu bơi trơn, sau thời gian sử dụng ta phải thay cụm bình lọc Vỏ bình lọc ống thép, bên có đặt cuộn giấy lọc sợi nylon ép chặt, đầu ống có lỗ ren để lắp vào thân động Lỏi lọc giấy thấm cuộn lại giống quạt giấy xếp

Nguyên lý làm việc:Dầu nhờn bơm dầu hút từ đáy dầu đưa đến bình lọc

Khi đến bình lọc dầu nhờn vào phía ngồi lỏi lọc, thấm qua lỏi lọc để vào bên trong, sau theo lỗ ống thép trung tâm để vào đường dầu thân động đền phận cần bôi trơn

Cặn bẩn giữ lại bên lỏi lọc phần lắng xuống đáy bình lọc Sau thời gian sử dụng qui định bình lọc bẩn người sử dụng động phải tiến hành súc rữa hệ thống, thay dầu nhờn bình lọc

Để bảo đảm an tồn cho động trường hợp bình lọc bị nghẹt, số động có trang bị van an tồn đặt đế bình lọc Khi bình lọc bị nghẹt thi van an toàn tự động mở dầu bơi trơn từ bơm khơng qua bình lọc mà trực tiếp vào đường dầu thân động

- Bình lọc ly tâm:

Bình lọc ly tâm gồm rơto lắp quay tự trục rỗng bình lọc, phía rơto có hai lỗ tia ngược chiều nhau, rơto bao kín bên ngồi vỏ bình lọc

Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn vào bình lọc theo trục rỗng qua lỗ

nhỏ trục chứa đầy rơto, sau qua lưới lọc theo hai ống dẫn xuống phun hai lỗ tia tạo thành ngẫu lực làm rôto quay quanh trục với tốc độ 60007000v/ph, lực ly tâm làm cặn bẩn văng bám vào thành rơto Do phần

Hình 5.43 Sơ đồ nguyên lý bình lọc ly tâm

d Hệ thống bôi trơn carter khô. e Bôi trơn cho động kỳ.

5.4.3 Kết cấu chi tiết chủ yếu HTBT: Bơm dầu, lọc dầu. a Bơm dầu bôi trơn

- Nhiệm vụ, phân loại:

Bơm dầu nhờn có nhiệm vụ hút dầu nhờn đáy dầu (cácte) để cung cấp liên tục cho bề mặt ma sát với áp lực lượng dầu theo yêu cầu Bơm dầu nhờn thường có loại như: bơm piston, bơm phiến trượt, bơm bánh răng, bơm trục vít Trong bơm bánh dùng nhiều có ưu điểm như: Nhỏ gọn, áp suất dầu cao, cung cấp dầu liên tục, làm việc an toàn, tuổi thọ cao

- Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm dầu bôi trơn

+ Cấu tạo:

Cấu tạo bơm bánh gồm: Vỏ bơm nắp bơm thường làm gang nhôm, lắp với bulơng Trong vỏ có chứa hai trục lắp hai bánh chủ động bị động ăn khớp với Trục bị động lắp chặt thân bơm có bánh bị động quay lồng khơng trục.Trục chủ động đầu lắp chặt bánh chủ động, đầu lại lắp bánh truyền động để nhận truyền động từ trục cam động

Để giữ cho áp suất dầu bôi trơn ổn định bơm có van ổn áp Van gồm có van kiểu piston viên bi lò xo

a) b)

a) Bơm dầu kiểu bánh b) bơm dầu kiểu rơto Hình 5.44 Cấu tạo bơm dầu bôi trơn động cơ

+ Nguyên lý làm việc:

Hình 5.45 Nguyên lý làm việc bơm dầu bôi trơn kiểu bánh ăn khớp ngoài

Khi trục cam động quay, qua bánh truyền động làm trục bánh chủ động quay theo, kéo bánh bị động quay ngược chiều tạo lực hút đường dầu vào Dầu nhờn hút từ đáy dầu vào bơm, dầu nhờn nằm bánh võ bơm bánh đưa sang đường dầu theo mạch dầu bôi trơn

Khi tốc độ quay bánh tăng cao, áp suất dầu bôi trơn đường dầu tăng lên vượt áp suất qui định Lúc van ổn áp mở cho phần dầu trả đường dầu vào xả đáy dầu, áp suất dầu giảm xuống van ổn áp tự động đóng lại.

 Bơm dầu nhờn kiểu bánh rôto:

Khi trục cam động quay, qua bánh truyền động làm trục bánh rơto quay theo, kéo bánh rơto ngồi quay ngược chiều tạo lực hút đường dầu vào Khi bánh quay thể tích hai bánh giảm dần di chuyển từ đường dầu vào đến đường dầu Dầu nhờn hút từ đáy dầu vào bơm, dầu nhờn nằm bánh rôto bánh đưa sang đường dầu theo mạch dầu bôi trơn

Khi tốc độ quay bánh tăng cao, áp suất dầu bôi trơn đường dầu tăng lên vượt áp suất qui định Lúc van ổn áp mở cho phần dầu trả đường dầu vào xả đáy dầu, áp suất dầu giảm xuống van ổn áp tự động đóng lại

Hình 5.46 Nguyên lý làm việc bơm dầu bôi trơn kiểu bánh rôto

5.5 Hệ thống làm mát:

5.5.1 Công dụng hệ thống làm mát.

- Hệ thống làm mát có cơng dụng làm mát động trình làm việc

- Trong thời gian làm việc số chi tiết động tiếp xúc với khí cháy như: piston, xi lanh, nắp xi lanh, xú-páp bị đốt nóng vượt giới hạn cho phép, không sử dụng biện pháp làm mát cho chúng, nhiệt độ cao chi tiết máy dẫn đến loạt hậu sau:

+ Phụ tải nhiệt chi tiết cao làm giảm độ bền, độ cứng bề mặt làm việc tuổi thọ chúng

+ Do giãn nở nhiệt nên bề mặt ma sát giảm

+ Làm giảm hệ số nạp dẫn đến làm giảm công suất động cơ, làm tăng khả cháy kích nổ động xăng

Rõ ràng chi tiết có nhiệt độ cao động cần làm mát, khơng có nghĩa hạ nhiệt độ chúng xuống mức tuỳ ý Nếu động bị làm mát mức nhiệt độ chúng giảm xuống thấp gây loạt hậu xấu như:

+ Mất mát nhiệt tăng lượng nhiệt chi tiết truyền cho môi chất làm mát lớn

+ Nhiên liệu bốc dẫn đến trình hình thành hỗn hợp nhiên liệu bị kéo dài chất lượng chúng bị giảm sút, thời gian cháy trể tăng

+ Độ nhớt dầu bôi trơn tăng nên khả lưu động giảm Để động làm việc bình thường cần trì nhiệt độ chi tiết giá trị hợp lý Thông thường giá trị bị giới hạn chủ yếu giá trị nhiệt độ cho phép (hay công suất nhiệt tốt đa) tối đa chi tiết

Trạng thái động ứng với thời điểm nhiệt độ chi tiết động đảm bảo cho q trình làm việc (hút, nén, nổ, xả) tiến hành với hiệu cao nhất, đồng thời đáp ứng yêu cầu độ bền khả làm việc gọi trạng thái (hay chế độ) nhiệt độ bình thường

Các chế độ bình thường có ảnh hưởng lớn đến tính kỹ thuật động như: cơng suất, tính kinh tế, độ bền… kết nghiên cứu cho thấy tăng chế độ nhiệt bình thường động làm tăng công suất, giảm sức tiêu hao nhiên liệu mức độ mài mòn bề mặt xy lanh ứng suất nhiệt Vì động đại có xu hướng tăng chế độ nhiệt bình thường động lên tới 901000C Nghĩa xấp xỉ nhiệt độ hóa nước điều kiện bình

thường

5.5.3 Phân loại hệ thống làm mát.

- Làm mát khơng khí: Nhiệt lượng tỏa trình làm mát trực

- Làm mát gió thổi tự nhiên: Đặc điểm dạng lợi dụng luồng khơng khí thổi vào bên động để làm mát Loại thân máy, nắp máy có cánh tản nhiệt làm mát nhôm, thường sử dụng động xylanh cở nhỏ

Hình 5.47 Động làm mát khơng khí (gió)

- Làm mát có quạt gió động cơ: Trên bánh đà động có lắp cánh quạt

gió để thổi khơng khí làm mát động Động bao bọc chắn phận cần làm mát Thân máy động nắp máy thường chế tạo nhôm, loại thường sử dụng cho động cở nhỏ

- Làm mát nước: Nhiệt lượng động làm mát tỏa truyền

sang nước làm mát sau đưa ngồi khơng khí Có loại làm mát nước:

- Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên:

Thân động nối liền với bình ngưng tụ nước Khi động làm việc, nước nóng bốc bay lên vào ống bình ngưng tụ Hơi nước ngưng tụ nhờ quạt gió bố trí bên ngồi bình Nước bình ngưng tụ chảy xuống bên trình lại tiếp tục suốt trình hoạt động động Hệ thống làm mát thường gặp động tĩnh động máy thủy cở nhỏ

- Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:

Hệ thống làm mát kiểu bốc loại đơn giản Thùng chứa nước đặt phía xylanh động

Khi động làm việc vùng nước bao bọc xung quanh xylanh, nắp máy nước nóng dẫn tới bốc Nước sơi lên mặt thống thùng chứa để bốc làm cho lượng nước thùng chứa cạn dần, khơng có nguồn nước bổ sung mức nước thùng chứa giảm, làm cho động nóng mức Hệ thống làm mát thường gặp động tĩnh động máy thủy cở nhỏ

Hình 5.48 Động làm mát nước

- Trong hệ thống làm mát lưu động sức đẩy bơm nước tạo ra, kiểu làm mát có hai loại:

- Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn kín: Trong động có khoang

(áo) chứa nước, phía trước có két làm mát quạt gió để làm mát nước Bơm nước hút nước nguội từ két nước làm mát đưa đến bên chi tiết xung quanh buồng cháy, sau đẩy nước nóng trở hoán nhiệt (két làm mát)

Hình 5.49 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín

- Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn hở: Hệ thống làm mát cưỡng bưc

tuần hoàn hở dùng phổ biến tàu thủy chạy sông động tĩnh Nước hút từ sông hay bể chứa đưa vào làm mát động trở sông hay bể chứa Đối với tàu thủy để giảm bớt tỏa nhiệt đường ống thải xung quanh buồng máy, đường ống thải chế tạo có áo nước bên Để thuận lợi tàu ngừng hoạt động sửa chữa, cửa hút nước bố trí van khóa Hệ thống làm mát loại có ưu điểm kết cấu đơn giản

Hình 5.50 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn hở

- Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn hổn hợp - nửa kín nửa hở:

Hệ thống làm mát loại thường gặp tàu thủy chạy biển hay tàu thủy chạy sơng có động công suất lớn Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín dùng để làm mát trực tiếp cho động cơ, hệ thống làm mát cưỡng bưc tuần hoàn hở dùng để làm nguội cho nước làm mát động

Hình 5.51 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn hổn hợp

5.5.4 Kết cấu chi tiết chủ yếu HTLM chất lỏng:

5.5.4.1 Bơm nước. a Bơm nước ngọt.

- Nhiệm vụ, vật liệu chế tạo, phân loại, yêu cầu kỹ thuật bơm nước ngọt:

+ Bơm nước có nhiệm vụ đưa nước tuần hồn động hốn nhiệt để làm mát nước làm mát cho động

+ Vỏ bơm làm hợp kim nhôm hay gang + Cánh bơm làm gang thép

+ Bơm nước có dạng sau: Bơm piston, bơm bánh răng, bơm cánh quạt

+ Bơm nước phải bảo đảm khả làm mát cho động chế độ tải khác nhau, chịu ăn mòn dễ bảo dưỡng sửa chữa

- Cấu tạo, nguyên lý làm việc bơm cánh quạt ly tâm:

Hình 5.52 Cấu tạo bơm nước kiểu ly tâm

+ Vỏ bơm nước thường làm gang hay hợp kim nhơm, vỏ bơm có lỗ dùng để nước van làm kín nước bị hỏng, lắp bơm vỏ bơm làm đối xứng phải xoay lỗ nước quay xuống phía

+ Cánh quạt nước: Cánh quạt nước làm gang, thép hay nhựa tổng hợp Cánh quạt nước gắn trục bơm lắp có độ dôi hay ngàm định vị bulông Khi làm việc, cánh quạt nước nằm chìm nước đẩy nước xa khỏi trục bơm, sau chuyển động nước tạo nên dịng tuần hồn, cửa hút hút nước từ bình hoán nhiệt vào bơm đưa đến chi tiết xung quanh buồng cháy

+ Trục bơm, vòng bi: Trục bơm vòng bi thường làm thành khối bơm nước có kích thước nhỏ Một đầu trục bơm gắn cánh quạt nước đầu lại gắn puly dẩn động bơm cánh quạt gió

Hình 5.53 Cấu tạo trục bơm nước

bơm ép đầu ống cao su vào cánh bơm để làm kín Khi cánh bơm quay cụm vam quay theo

+ Puly dẩn động trục bơm: Puly lắp đầu trục bơm Puly dẩn động dây đai hình thang rãnh nhiều rãnh Puly chế tạo phương pháp đúc tôn dập Trên puly thường gắn cánh quạt gió làm thép nhựa

+ Cánh quạt gió: Cánh quạt gió có hai loại phổ biến, loại dẩn động dây đai loại dẩn động động điện Loại dẩn động điện có ưu điểm bố trí hốn nhiệt thuận lợi cánh quạt hoạt động nhiệt độ động vượt mức qui định

a) Khi quạt gió chưa hoạt động b) Khi quạt gió hoạt động Hình 5.54 Hoạt động quạt gió dùng điện

b Bơm nước biển:

- Nhiệm vụ, vật liệu chế tạo, phân loại, yêu cầu kỹ thuật bơm nước biển:

+ Bơm nước biển có nhiệm vụ đưa nước biển nước sông để làm mát cho nước động

+ Vỏ bơm làm hợp đồng hay vật liệu chống ăn mòn nước biển

+ Bơm kiểu cánh quạt kiểu bánh thường làm cao su

+ Bơm nước biển có dạng sau: Bơm piston, bơm bánh răng, bơm cánh quạt + Bơm nước phải bảo đảm khả làm mát cho động chế độ tải khác nhau, chịu ăn mòn dễ bảo dưỡng sửa chữa

- Cấu tạo, nguyên lý làm việc bõm nýớc biển kiểu cánh quạt:

Hình 5.55 Bơm nước biển kiểu bánh công tác (cánh quạt nước cao su)

Bơm nước biển kiểu cánh quạt nước cao su có phận sau:

+ Vỏ bơm nước thường làm gang hay hợp kim đồng Trên vỏ bơm có gắn trục, trục dẩn động bánh dây đai Một đầu trục gắn với cánh quạt nước kiểu nan hoa

+ Cánh quạt nước: Cánh quạt nước làm cao su tổng hợp Cánh quạt nước gắn trục bơm ngàm định vị đai ốc Khi làm việc, cánh quạt nước nằm chìm nước đưa nước từ cửa hút qua cửa thoát sau đưa đến hốn nhiệt để làm nguội cho nước dầu bôi trơn

Hình 5.57 Cấu tạo bơm nước biển

Các cánh quạt nước luôn áp sát lên bề mặt vỏ bơm Khi trục bơm quay, cánh quạt quay theo Do trục bơm lệch tâm so với vỏ bơm nên trục bơm quay cánh bơm lần lược bị uốn cong từ từ, nước từ cửa hút nén dần hành trình đấn cửa

Khi bơm quay nhanh, lượng nước dồn nén phía cửa tăng lên tạo thành dịnh chảy đến hốn nhiệt đệ làm nguội cho nước

Do có cấu tạo đặc biệt nên yêu cầu loại bơm cánh quạt nước phải ngập nước khơng nhanh mịn hỏng

b Két nước (Bộ hốn nhiệt).

Bộ hốn nhiệt cịn gọi két làm mát nước Bộ hoán nhiệt có nhiệm vụ làm giảm nhiệt độ nước làm mát để ổn định nhiệt độ động Cấu tạo hoán nhiệt động phụ thuộc vào loại hệ thống làm mát

- Bộ hoán nhiệt lắp phía trước động cơ:

Bộ hoán nhiệt gồm phận chủ yếu như: buồng nước dưới, buồng nước trên, ống dẫn nước, cánh tản nhiệt, nắp Hầu hết phận hoán nhiệt làm đồng Để hốn nhiệt bị rung, phía hốn nhiệt có đặt đệm cao su

Bình nước có ống nối với đầu ống cao su dẫn nước vào Ở phía buồng nước có miệng để đổ nước vào, nắp đậy kín Trong miệng đổ nước có ống xả Khi nước két nước sôi, xả theo ống xả ngồi

Bình nước có ống nước thông với bơm nước đáy buồng có lỗ xả nước điều khiển khóa vặn

Hình 5.58 Cấu tạo hoán nhiệt (két làm mát) c Nắp két nước.

Nắp hốn nhiệt ngồi nhiệm vụ làm kín cịn có nhiệm vụ cho nước ngồi hay bình ngưng tụ nước làm mát q nóng Nắp có hai van, van thơng chân khơng van áp suất Van áp suất có nhiệm vụ tránh cho ống dẫn nước bị vỡ áp suất nước cao mức qui định q nóng Van thơng chân không bảo vệ cho ống dẫn nước không bị bóp méo giảm áp suất nước nguội

Hình 5.59.Cấu tạo nắp hốn nhiệt d Van nhiệt.

Van điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát gọi tên khác van điều nhiệt hay van nhiệt

Hình 5.60 Cấu tạo van điều nhiệt

Van điều nhiệt gồm có phận chủ yếu sau:

+ Một ống chứa chất lỏng dễ bay Ống có dạng ống xếp lồng đèn kiểu piston-xylanh Khi nhiệt độ thấp chất lỏng co lại, chiều dài ống ngắn Khi nhiệt độ tăng chất lỏng giản nở, làm cho chiều dài ống tăng lên

+ Van: Van có dạng hình trịn hay bán nguyệt, đóng mở giống miệng ốc Van điều khiển thông qua đầu nối với ống chất lỏng bay

+ Khung van: Khung van phận khác thường làm đồng thép không rỉ Khi lắp van phần ống chất lỏng nằm phía nắp máy

- Nguyên lý làm việc yêu cầu kỹ thuật van nhiệt

Hình 5.61 Đặc điểm làm việc van điều nhiệt

Van điều nhiệt có nhiệm vụ giúp cho động nhanh chóng đạt nhiệt độ làm việc tốt Điều quan trọng động làm việc trời lạnh Việc hoạt động không tốt van điều nhiệt làm cho động tiêu tốn nhiên liệu nhiều so với bình thường

Khi nhiệt độ nước làm mát thấp 65700C van điều nhiệt đóng kín

Lúc nước làm mát chảy điều nhiệt mà tuần hoàn động Khi nhiệt độ nước làm mát đạt khoảng 65700C van điều nhiệt bắt đầu mở

5.6 Hệ thống tăng áp:

5.6.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống tăng áp khí. a Sơ đồ hệ thống

Hình 5.62 Tăng áp dẫn động khí

b Nguyên lý làm việc

Máy nén thiết bị tăng áp truyền động khí thường máy nén pittông, máy nén rôto, máy nén ly tâm máy nén chiều trục dẫn động từ trục khuỷu thơng qua bánh răng, xích cấu truyền động khác

Khi trục khuỷu động quay, công suất từ trực khuỷu dẫn động cho máy nén làm việc Máy nén hút không khí ngồi trời với áp suất P0, sau qua máy nép áp suất tăng lên Pk > P0 qua đường ống nạp nạp vào xylanh động

c Phạm vi ứng dụng

Hình 5.63 Bộ siêu nạp (supercharger)

5.6.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống tăng áp tuốc bin khí.

Trong đơng đốt lượng cấp cho động khơng tăng áp, khoảng 30÷40 chuyển thành cơng có ích Nhiệt lượng khí thải ngồi chiếm

khoảng 40÷45

Hình 5.64 Sơ đồ động tăng áp dùng tuabin khí

a Sơ đồ hệ thống

Hình 5.65 Sơ đồ nguyên lý động tăng áp dùng tuabin khí dẫn động khí xả

b Nguyên lý làm việc

Tăng áp tuabin biện pháp tốt để làm tăng công suất nâng cao tiêu kinh tế kỹ thuật động cơ, biện pháp sử dụng rộng rãi động Diesel đại (hình 5.4 ) giới thiệu sơ đồ nguyên lý việc động tăng áp tuabin khí, lượng để dẫn động tuabin lấy từ lượng khí xả động

c Phạm vi ứng dụng