Bài thuyết trình Thải sạch khí thải khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí mới vào xilanh động cơ trình bày về quá trình thay đổi khí trong động cơ hai kỳ để đảm bảo được sự hoạt động tốt thì cần phải tìm hiểu cụ thể chức năng nhiệm vụ và cấu tạo của động cơ từ đó rút ra cánh hoạt động để làm cho động cơ chạy một cách tốt nhất. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài thuyết trình để nắm bắt đầy đủ nội dung chi tiết.
ĐẶT VẤN ĐỀ NHIỆM VỤ CỦA QUÁ TRÌNH : Q trình thay đổi khí có nhiệm vụ làm cho q trình cơng tác động cơ, “Thải khí thải khỏi xilanh nạp đầy hỗn hợp khơng khí vào xilanh động cơ” Đảm bảo thải nạp đầy Các xupap phải kín khít, tránh để lọt khí q trình nén giản nở, độ mở phải lớn để dịng khí dễ lưu thông YÊU CẦU LÀM VIỆC: Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, cơng chi phí thấp Các xupap phải đóng mở phải thời điểm quy định ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC : Trong trình làm việc, mặt nấm xupap chịu phụ tải động phụ tải nhiệt lớn Lực khí thể tác dụng diện tích mặt nấm xupap lên đến 10.000 đến20.000 N, động cường hóa tăng áp, lực tăng đến 30.000 N.Hơn mặt nấm xupap luôn va đập mạnh với đế xupap nên dễ biến dạng Do xupap trực tiếp tiêp xúc với khí cháy nên xupap cịn phải chịu nhiệt độ cao Nhiệt độ xupap thải động xăng thường đạt 800-850 0C, động diezel 500-600 0C Nhất kỳ thải, nấm thân xupap phải tiếp xúc với dịng khí thải có nhiệt độ cao, vào khoảng 700-900 0C động diezel cịn động xăng cao 1100-1200 0C tốc độ dịng khí thải lớn, bắt đầu thải thể đạt 400-600 m/s nên khiến cho xupap xupap xả thường dễ bị q nóng bị dịng khí ăn mịn Ngồi nhiên liệu có lưu huỳnh nên cháy tạo axit ăn mịn mặt nấm xupap Vì vật liệu dùng để chế tạo xupap phải có sức bền học cao, chịu nhiệt tốt, chống ăn mịn hóa học tượng xâm thực dịng khí thải có nhiệt độ cao * ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRÊN TÌM HIỂU CẤU TẠO HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ TÌM HIỂU HẾ THỐNG QUÉT THẢI VÀ HỆ THỐNG ÁP DỤNG NHIỀU TÌM HIỂU HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC CÁC CỬA QT VÀ THẢI TÌM HIỂU DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH KẾT LUẬN GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ TÌM HIỂU CẤU TẠO HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ : Trong động hai kỳ, q trình nạp đầy mơi chất vào xilanh chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu Quá trình thải động hai kỳ chủ yếu dùng khơng khí qt có áp suất lớn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy ngồi Ở q trình xảy hịa trộn khơng khí qt với sản vật cháy, đồng thời có khu vực chết xilanh khơng có khí qt tới Chất lượng q trình thải sản vất cháy nạp đầy môi chất động hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống quét thải Theo hướng vận động dịng khí qt động hai kỳ phân thành hai loại: + Hệ thống trao đổi khí qt vịng : Qt vịng: hệ thống quét thải vận hành theo nguyên lý dòng khơng khí qt đường vịng lúc đầu từ phía men theo thành xilanh lên, tới nắp xilanh dịng khí quay đổi chiều 1800 xuống ngược với chiều cũ Các cửa thải cửa quét hệ thống quét vòng đặt phần xilanh việc đóng, mở cửa piston đảm nhiệm GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ Quét thẳng: dịng khí qt theo đường thẳng từ lên, hành trình xilanh nửa so với quét vòng Các cấu quét thải hệ thống quét thẳng đặt hai đầu xylanh Điều khiển đóng mở cửa khí piston xupáp dùng trục cam Ngoài hệ thống quét thải động hai kỳ phân loại Dựa vào cửa khí quanh chu vi có: Qt vịng qt đặt ngang: Các cửa thải hệ thống đặt ngang đối diện với cửa GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ Quét vòng đặt hỗn hợp: Là dạng hỗn hợp hệ thống quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt bên, quét vòng đặt xung quanh Quét vòng đặt xung quanh: Các cửa thải cửa quét đặt khắp chu vi xylanh động GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ Quét vòng đặt hỗn hợp: Là dạng hỗn hợp hệ thống quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt bên, quét vòng đặt xung quanh Dựa vào chiều cao tương đối cửa thải cửa quét dọc theo đường tâm xylanh hệ thống quét có ba trường hợp sau : - Mép cửa thải cao so với cửa quét : GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ Hướng tiếp tuyến : đường tâm cửa khí đường tiếp tuyến vịng trịn có đường kính nhỏ đường xilanh, thường dungc cho cửa quét cảu phương án quét thẳng Hướng lệch tâm :đường tâm cửa thải cửa quét tập trung vào vài điểm lệch tâm so với tâm xilanh nằm bên hơặc bên ngồi xi lanh *TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG QUÉT THẢI THƯỜNG DÙNG + Hệ thống trao đổi khí qt vịng : Dựa vào dịng khí chuyển động xylanh, sơ đồ thay đổi khí phân quét thẳng quét vòng Với phương án qt vịng, dịng khí chuyển động từ cửa qt lên nắp xylanh, sau theo hướng ngược lại từ nắp xylanh xuống cửa xả, cửa quét cửa xả người ta phân sơ đồ trao đổi khí qt vịng ngang qt vịng phía + Sơ đồ trao đổi khí qt vịng ngang : Phương án dùng cho nhiều loại động cơ, cửa quét a bố trí đối diện với cửa xả, chế tạo có góc nghiêng với trục tâm đường kính xylanh, chiều cao cửa xả lớn chiều cao cửa quét Sơ đồ hệ thống thể hình 7.2: Khi piston xuống, đến cuối hành trình giãn nở, cửa xả mở, từ thời điểm đến lúc mở cửa quét, sản vật cháy tự xả khỏi xylanh Piston tiếp tục xuống, đỉnh qua mép cửa qt, khí nạp nén tới áp suất lớn áp suất khí tràn vào xylanh qua cửa quét, đẩy phần khí cháy cịn lại khỏi xylanh động cơ, đồng thời nạp đầy không gian công tác xylanh Khi piston đến gần điểm chết dưới, phần khơng khí thổi trực tiếp từ cửa qt sang cửa xả, chất lượng làm xylanh Sơ đồ thay đổi khí kiểu có nhược điểm : từ lúc đóng cửa quét đến lúc đóng cửa xả phần khơng khí bị rị lọt ngồi Do làm xylanh khơng hồn thiện tổn thất khí nạp, nên hệ thống thay đổi khí qt vịng ngang, lượng khí sót tăng lên Ở động kỳ, trình nén bắt đầu kết thúc q trình thay đổi khí Một phần hành trình khơng tham gia vào q trình nén Trong q trình tính tốn, phần hành trình tổn thất đánh giá tỷ số chiều cao cửa, sau đóng cửa q trình nén bắt đầu + Sơ đồ trao đổi khí qt vịng ngang có nạp thêm : Sơ đồ hệ thống thể hình 7.3 : Các cửa quét cửa xả bố trí đối diện nhau, cửa quét cao cửa xả Trong bình chứa cửa qt có đặt van chiều Khi piston dịch chuyển phía đến cuối hành trình giản nở, cửa quét mở sớm cửa xả khơng có tượng xả sản vật cháy vào bình chứa nhờ van chiều đóng cửa qt Khi piston mở cửa xả bắt đầu trình xả tự do, trình diển lúc áp suất khí xả thấp áp suất khí bình nén Tính theo góc quay trục khuỷu, thời gian thời kỳ khác phụ thuộc vào tải, tải cao thời kỳ xả tự dài Ap suất sản vật cháy giảm đến giá trị PH, van mở khơng khí bắt đầu nạp vào xylanh Từ thời điểm đến lúc đóng cửa xả, đồng thời diễn trình quét xả cưỡng Sơ đồ có ưu điểm : +Khơng có thời kỳ tổn thất khí nạp +Trước thời điểm đóng cửa xả, áp suất xylanh gần áp khơng khí tăng áp Tuy nhiên, bố trí van trước cửa nạp làm kết cấu phức tạp, giảm tính tin Sơ đồ trao đổi khí qt vịng phía : Sơ đồ hệ thống thể hình: Ở sơ đồ này, cửa quét cửa xả bố trí phía, đường ống xả, bình chứa khí qt bố trí bên, làm giảm chiều rộng động Các cửa xả bố cao cửa quét Khi piston dịch chuyển xuống phía dưới, cửa xả mở ra, lúc diễn trình xả tự Piston tiếp tục dịch chuyển mở cửa quét, lúc diễn trình quét xả cưỡng đóng cửa quét Độ nghiêng xuống cửa quét độ lõm đỉnh piston tạo nên hướng chuyển động dịng khí phía đỉnh, sau quét dọc lên nắp xylanh quay trở lại cửa xả Như khơng khí nạp qua cửa quét chuyển động còng theo xylanh Phần lớn thời gian thời kỳ này, khơng khí nạp vào xylanh đẩy sản vật cháy Gần cuối thời kỳ diễn hịa trộn khơng khí với khí xả tổn thất qua cửa xả Trong động có sơ đồ thay đổi khí qt vịng phía, chất lượng làm xylanh tốt ( r = 0,05 -0,09 ) Nhưng suất tiêu hao khơng khí quét không lớn ( ϕa = 1,6 ) Sau đóng cửa qt, cửa xả cịn mở nên piston dịch chuyển lên gây tổn thất khí nạp Để rút ngắn thời kỳ này, cửa quét chế tạo cao dần từ tâm ngoài, cịn cửa xả ngược lại Phần tổn thất hành trình sơ đồ : s = 0,23 -0,26 + Hệ thống trao đổi khí qt thẳng : Dịng khơng khí chuyển động dọc theo tâm xylanh đẩy sản vật cháy ngoài, khơng khí hịa trộn với khí cháy Nhờ trao đổi khí tốt, động tàu thủy kỳ qt thẳng có hệ số khí sót thấp ( r = 0,05 -0,09 ) Dựa vào kết cấu cấu điều khiển xả, sơ đồ hệ thống thay đổi khí quét thẳng phân : quét thẳng qua xupap quét thẳng qua cửa Sơ đồ trao đổi khí quét thẳng qua xupap : Các cửa quét tất trường hợp nằm phía lót xylanh bố trí theo chu vi Nhờ đảm bảo tiết diện lưu thông chiều cao cửa quét không lớn, đồng thời phân bố khơng khí theo tiết diện ngang xylanh Tất cửa sổ chế tạo hình dáng chiều cao Phân bố cửa kiểu tiếp tuyến ( hình cắt A-A ) đảm bảo xốy dịng khí nạp vào xylanh chuyển động hình vít từ cửa qt đến cửa xả Vận động xốy kiểu tiếp tuyến khơng khí giữ nguyên cuối hành trình nén tạo điều kiện hịa trộn mơi chất cơng tác tốt Sản vật cháy từ xylanh xả qua xupap bố trí nắp xylanh Đối với đông khác nhau, số xupap thay đổi từ đến Các xupap đẫn động trục phối khí thơng qua cấu cam dẫn động thủy lực Khi piston dịch chuyển xuống điểm chết dưới, xupap xả mở trước, từ thời điểm đến thời điểm mở cửa quét diễn xả tự Trong thời kỳ mở cửa, diễn đồng thời quét xylanh xả cưỡng Các xupap xả đóng muộn cửa qt, tổn thất khí nạp khơng đáng kể, coi kết thúc q trình trao đổi khí bắt đầu q trình nén tương ứng với thời điểm đóng cửa quét Các động tàu thủy có sơ đồ trao đổi khí qt thẳng qua xupap có tổn thất hành trình : s = 1,45 -1,55 + Sơ đồ trao đổi khí quét thẳng qua cửa : Sơ đồ hệ thống thể hình 1.8 : Sơ đồ trao đổi khí kiểu có cửa xả cửa quét bố trí phía xylanh Một piston đóng mở cửa xả, piston đóng mở cửa quét Để đảm bảo mở sớm cửa xả xả khí tự cấu trục khuỷu-thanh truyền-piston đóng mở cửa xả đặt sớm -12° góc quay trục khuỷu so với cửa quét, theo chiều quay trục khuỷu Nhờ vây lúc bắt đầu trao đổi khí, cửa xả mở sớm cửa quét, đảm bảo xả tự Cuối thời kỳ thay đổi khí, cửa quét đóng muộn cửa xả nên nạp thêm Các cửa bố trí xung quanh lót xy lanh, cửa quét bố trí theo hướng tiếp tuyến, đảm bảo vận tốc xốy lốc dịng khí xylanh giống sơ đồ thay đổi khí quét thẳng qua xupap Hệ thống có nhược điểm kết cấu phức tạp, ứng suất nhiệt piston đóng mở cửa xả cao, làm xấu q trình thay đổi khí động tự đảo chiều làm việc hành trình lùi Để hướng dịng khí theo hướng xác định nạp vào xylanh cửa quét chế tạo có góc nghiêng với trục tâm GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ TÌM HIỂU HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC CÁC CỬA QT VÀ THẢI : Các cửa quét cần có đủ tiết kiệm lưu thong để đưa khơng khí qt vào xi lanh.phương hướng đường thong cửa quét phải giúp không khí qt gạt hết sản vật cháy ngồi điều kiện phải tạo chuyển động xốy tiếp tuyến dịng khí xi lanh để hồn thiện hình thành hịa khí nâng cao chất lượng động Một số cửa khí : Thường dùng cửa quét hình chữ nhật hình chữ nhật lệch với chiều cao chiều rộng tiết kiệm lưu thơng cửa qt hình chữ nhật sữ lớn nhát.Cửa qt hình ơvan khơng có ưu điểm bật nên dung Hình tròn dùng làm cửa quét động hai kỳ qt thẳng với đường kính khơng lớn nên xếp thành nhiều hang ( 3- hàng) bố trí khắp quanh chu vi xilanh.các cửa hình trịn thường đặt theo hướng tiếp tuyến (xem hình ), lệch với bán kính trung bình xilanh góc α, từ hang lên α tăng dần Cách làm tạo chuyển động xốy tiếp tuyến khí qet, cải thiện chất lượng hình thành hịa khí q trình cháy động cơ, mặt khác ịcn tạo lớp đệm ngăn cách sản phẩm cháy với khí quét.Tuy nhiên dung lỗ tròn nhỏ tỉ số chu vi diện tích tương đối lơn nên dễ kết keo, kết muội than loại khác Khi chọn kích thước bố trí cửa thải cần ý tăng tổng chiều rộng cách tăng số lượng cửa khí giảm chiều rộng phần thịt cửa.Cách làm làm cho khí quét phân bố đều, đồng thời giảm chiều cao, qua tránh khí thải lộn bình chứa khí quét, tăng chất lượng khí quét Trong thời kỳ thải tự (bN BN) có hai giai đoạn lưu động : giới hạn (BE) với tốc độ dịng khí tốc độ truyền âm hạn (EN) với tốc độ dịng khí nhỏ tốc độ truyền âm, phụ thuộc tỉ số (px áp suất xylanh, thay đổi theo ) Tại E : px = pE , đường thải trực tiếp thông với khí trời pE ≈ 0,2 MPa Thời kỳ thứ hai – thải cưỡng quét khí Trong thời kỳ cấu thải quét mở đồng thời xảy hai q trình có quan hệ mật thiết với : khí quét từ bình chứa vào xylanh sản vật cháy bị khơng khí qt đẩy đường thải Thời kỳ thải cưỡng quét khí bắt đầu lúc khí quét vào xilanh ( giả thiết N – N, hình bên) kết thúc điểm đóng kín cửa quét ( điểm D d ,hình a b) điểm đóng kín cấu thải ( điểm A1 a1 hình a c) tùy theo cấu đóng trước Đầu thời kỳ này, khí quét bắt đầu vào xilanh ảnh hưởng hút dịng khí qua cửa thải, nên áp suất x tiếp tục giảm, với động cao tốc x xuống thấp áp suất khí trời po (điểm K hình a) f q mở rộng hơn, làm tăng lưu lượng khí quét tăng px tới pN pN sau dao dộng quanh giá trị pN với biên độ ngày giảm Trong thời kỳ hai có khoảng 30-50% sản vật cháy bị đẩy Nếu hệ thống quét thẳng số khí qt vào tạo nên lớp điệm ngăn sản vật cháy với khí khối khí quét để sản vật cháy qua ống thải, qt vịng khí qt sản vật cháy thường hòa trộn với phần lưư lại xilanh phần qua đường thải Trong thời kỳ hai có khoảng 30-50% sản vật cháy bị đẩy ngồi Nếu hệ thống qt thẳng số khí quét vào tạo nên lớp điệm ngăn sản vật cháy với khí khối khí quét để sản vật cháy qua ống thải, quét vịng khí qt sản vật cháy thường hịa trộn với phần lưư lại xilanh phần qua đường thải BHH1 - trị số “ thời gian thiết diện hình học “ giai đoạn thải sớm, NN2MD - trị số “ thời gian thiết diện hình học “ thời kỳ qt khí, BNN1 - trị số “ thời gian thiết diện hình học “ thời kỳ thải tự do, NN1CD1D NN1CA1- trị số “ thời gian thiết diện hình học “ thời kỳ thải cưỡng bức, DA2D1 - trị số “ thời gian thiết diện hình học “ thời kỳ lọt khí, A1DA3 - trị số “ thời gian thiết diện hình học “ thời kỳ nạp thêm, KẾT LUẬN Như tìm hiểu gần cụ thể q trình thay đổi khí động hai kỳ.Để đảm bảo hoạt động tốt cần phải tìm hiểu cụ thể chức nhiệm vụ cấu tạo động từ rút cánh hoạt động để làm cho động chạy cách tốt nhất, tốn nhiên liệu hoạt động với công suất cao, chịu nhiết độ lớn nhiếu tính nang có lợi khác Ngoài ta cần ý làm động hai kỳ để phát huy ưu điểm nhiều : Chọn cửa quét thẳng tốt để làm sản vật cháy vòng lại qua cửa quét Chọn kiểu cửa qt phải cửa hình chữ nhật khơng nen dung ô van để tận dụng trinh nạp thải khí tốt Phải thiết kế cửa quét để q trình qt tự khơng cịn khí bẩn vào cửa qt Chú ý đến hiệu suất làm ảnh hưởng đến trình thay đổi khí : Phương thúc (hệ thống) quét thải Áp suất khí quét Tỉ số hành trình Tốc độ động hệ thống đường ống quét, thải ... xilanh khơng có khí qt tới Chất lượng q trình thải sản vất cháy nạp đầy môi chất động hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống quét thải Theo hướng vận động dịng khí qt động hai kỳ phân... tự xả khỏi xylanh Piston tiếp tục xuống, đỉnh qua mép cửa qt, khí nạp nén tới áp suất lớn áp suất khí tràn vào xylanh qua cửa quét, đẩy phần khí cháy cịn lại khỏi xylanh động cơ, ... bị không khí quét đẩy đường thải Thời kỳ thải cưỡng quét khí bắt đầu lúc khí quét vào xilanh ( giả thiết N – N, hình bên) kết thúc điểm đóng kín cửa qt ( điểm D d ,hình a b) điểm đóng kín cấu thải