Lý thuyết động cơ đốt trong

LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (THEORY of ICE) Nội Dung Môn Học Lịch sử phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu môi chất công tác ĐCĐT Chu trình làm việc ĐCĐT Tăng áp ĐCĐT 10.Nhiên liệu thay số hướng phát triển ĐCĐT tương lai Tài liệu tham khảo Nguyễn tất Tiến: “Nguyên lý động đốt trong” Nhà xuất Giáo Dục; 9/2001 Phạm minh Tuấn: “Nguyên lý động đốt trong” Nhà xuất Giáo Dục; 2002 Heywood, J B.: “Internal Combustion Engine Fundamental” New York: McGraw-Hill, 1988 Basshuysen, R van; Schäfer, F.: “Internal Combustion Engine Handbook” Wiesbaden: Vieweg, Germany, 2002 Quoc Phong Le: “Influences of EGR and Alternative Fuels on Thermodynamic and Emission Parameters of Heavy-Duty Engine” TAE, Technische Akademie Esslingen, Sttugart, 6th International Colloquium Fuels, Proceedings, ISBN 3-924813-67-1, Germany www.tae.de, 2007 Quoc Phong Le: “Influences of EGR and Alternative Fuels on Thermodynamic and Emission Parameters of Heavy-Duty Engine” Dissertation, University of Magdeburg, Germany, http://diglib.uni-magdeburg.de/verzeich/fmb.htm, 2007 Nội Dung Môn Học Lịch sử phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu môi chất cơng tác ĐCĐT Chu trình làm việc ĐCĐT Tăng áp ĐCĐT 10.Nhiên liệu thay số hướng phát triển ĐCĐT tương lai 1673 Máy bốc bột Christian Huygens 1600 1700 1801 1816 Máy kỳ (mit Máy không khí Khí than, nén trước nóng, đốt cháy R Stirling (Phillipe Lebon) 1800 1765 Máy nước James Watt Quelle Animation: 1820-1830 Máy khí (gần giống Huygens, Với khí nước làm mát 1826 sử dụng xe (S Brown) Internet: ThinkQuest, Fa Oracle, Start your engine, team C006011, 2000 http://library.thinkquest.org/C006011/ 1862 1867 Máy thực ĐC khí q trình kỳ (N.A Otto (A Beau de and Eugen Lange) Rochas) 1850 1860 ĐC khí kiẻu tự hút Khong nén trước.ĐCĐT N A Otto (Jean Lenoir) 1876 ĐC kỳ Nén hỗn hợp (N.A Otto) 1897 ĐC Diesel Nén khí tự đánh lửa (R Diesel) 1921 ĐC Diesel Phun trực tiếp (Deutz) Từ 1970 Đẩy mạnh nghiên cứu giảm độc hại khí thải dùng nhiên liệu thay Và cải tiến hệ thông truyền động 1997 ĐC xăng với DI (Japan) 1884 Bắt đầu ĐC xăng Cao tốc Beginn der Fahrzeugmotorentechnik (G Daimler, W Maybach) 1900 1909 ĐC Diesel Với buồng cháy phụ SX hàng loạt1922 (Prosper L‘Orange) 1950 1954 ĐC kiểu piston quay (F Wankel) 1989 ĐC Diesel Xe chở người có phun trưc tiếp (Audi) Quelle: 1: Helmut Hütten, "Motoren", Motorbuchverlag Stuttgart 2: Internet: Der Wankelmotor, http://www.derwankelmotor.de, 2000-2006 3: MTZ-Sonderheft, TDI-Der Turbodieselmotor mit direkter Einspritzung von Audi revolutionierte die PKW-Dieselmotorentechnik, Vieweg-Verlag, 1999 Nội Dung Môn Học Lịch sử phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu môi chất công tác ĐCĐT Chu trình làm việc ĐCĐT Tăng áp ĐCĐT 10.Nhiên liệu thay số hướng phát triển ĐCĐT tương lai Khái niệm động nhiệt + Khái niệm: Động nhiệt thiết bị khí có khả chuyển nhiệt nhiên liệu cháy thành + Động đốt trong: loại động nhiệt mà việc đốt cháy nhiên liệu, toả nhiệt trình chuyển nhiệt thành tiến hành động Nội Dung Môn Học Lịch sử phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu môi chất công tác ĐCĐT Chu trình làm việc ĐCĐT Tăng áp ĐCĐT 10.Nhiên liệu thay số hướng phát triển ĐCĐT tương lai Phân loại ĐCĐT Dựa vào cách thực chu trình cơng tác Dựa vào nhiên liệu dùng cho động Dựa vào phương pháp hình thành hỗn hợp Dựa vào phương pháp đốt cháy nhiên liệu Theo phương pháp nạp Theo hệ thống điều khiển trao đổi khí Theo cấu tạo động Theo phương pháp làm mát Theo cách điều khiển tải 10 Theo tốc độ công xuất 11 Theo khả thay đổi chiều quay, chiều lực khí thể tốc độ trung bình piston 12 Theo lĩnh vực sử dụng Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Cơng xuất: - Với áp xuất có ích trung bình pme(pe): M d 2π pme ( pe ) = VH i Pe = Pi − Pm - i=0.5 (4 kỳ); (2 kỳ) - n: tốc độ ĐC - VH(VhΣ ): thể tích cơng tác ĐC Hay Ne = Ni − N m -Pm hay Nm công xuất tổn hao giới (Tiêu hao cho ma sát, cho dẫn động hệ thống phụ trợ, cho dẫn động cấu phân phối khí, cho hành trình “bơm”…) Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Xuất tiêu hao nhiên liệu có ích be(ge) (g/kW h): Bo be ( g e ) = = Pe ηe H u -Bo(GNL): Lượng tiêu hao nhiên liệu 1s (kg/s) - η e: Hiệu xuất có ích - Hu(Qtk): Nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) Tương tự ta có: Bo bi ( gi ) = = Pi ηi H u -Bo(GNL): Lượng tiêu hao nhiên liệu 1s (kg/s) - η i: Hiệu xuất thị - Hu(Qtk): Nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Loại ĐC Tốc độ lớn (rpm) Cm (m/s) Pme (bar) ĐC đua (Formular 1) 18000 25 16 ĐC xăng xe 7500 20 13 (17 có TA) ĐC nhỏ kỳ 20000 19 ĐC mô tô 13500 19 12 270 ĐC Diesel xe 5000 15 20 200 (240 Không TA, IDI) ĐC xăng xe (TA) be (g/kW h) 250 350 17 ĐC Diesel Truck 4200 14 22 190 ĐC Diesel tốc độ cao (Lớn) 2200 13 30 205 ĐC Diesel tôc độ cao (Nhỏ) 1200 10 25 >200 Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Hiệu xuất: -Được xác định từ nhiệt nhiên liệu - Nhiệt lượng toả đôt cháy nhiên liệu đơn vị thời gian là: Ek & = Bo H u t Ek: Nhiệt lượng toả Congxuat P η= = Nhietluong Ek t Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Hiệu xuất: Hiệu xuất thị η i: Pi ηi = = Bo H u bi H u Hiệu xuất có ích η e: Pe ηe = = Bo H u be H u -Bo(GNL): Lượng tiêu hao nhiên liệu 1s (kg/s) - η i: Hiệu xuất thị - Hu(Qtk): Nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) - bi (gi) :Xuất tiêu hao nhiên liệu thị Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Hiệu xuất: Hiệu xuất giới η m: be Pe = bi Pi = B&0 Hay g e N e = gi N i = Gnl Pe bi = be = beηm Pi Ne gi = g e = g eηm Ni ηe = ηiη m Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Hiệu xuất: B&o ×H U = 100% ηi ηe Pi ηm Pe Pe ηe = = Bo H u be H u Pi ηi = = Bo H u bi H u ηe = ηη i m Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Hiệu xuất: ĐC xăng ĐC Diesel (light and medium duty TA) ĐC Diesel (heavy-duty TA)) ĐC Diesel Lớn (2 kỳ-TA) ηi 0,39 0,46 0,46 0,52 ηm 0,85 0,85 0,86 0,92 0,36 … 0,44 0,44 … 0,53 ηe 0,25 … 0,35 0,35 … 0,43 η e in % η e ĐCĐT đại ĐC xăng Quelle: www.IAV.de ĐC xăng DI ĐC Diesel ĐC Diesel DI Heavy duty DI Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Tỷ số công xuất-khối lượng (Power to Weight Ratio) mG (kg/kW -Xuất khối lương gđ): Là tiêu so sánh mặt khối lương ĐC mM mG = Pe Gd gd = Ne Hay Loại ĐC MG (gd) ĐC đua (Formular 1) 0.4 ĐC xăng xe 2.0 (3.0-TA) ĐC Diesel xe 5.0 (4.0-TA) ĐC Diesel comercial 5.5 ĐC Diesel tốc độ cao 11.0 ĐC Diesel tôc độ trung binh 19.0 Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Cơng xuất Lít (Specific Power Output) PL (NL): Pe PL = VH Hay • Tuổi thọ độ tin cậy: Ne NL = iVh -Tuổi thọ ĐC thời gian sử dụng kỳ đại tu - Độ tin cậy phản ánh qua số sử dụng tốt không hỏng hóc Độ tin cậy phụ thuộc chất lượng chế tạo, lắp gép … • Kích thước bao ngồi ĐC: Đánh giá mức độ không gian mà ĐC chiếm để lắp gép bố trí ĐC lên xe Những khái niệm định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật • Hệ số Lambda (Air-Fuel Ratio, λ): mair λ= m fuel Lst - mair: Lưu lượng khơng khí nạp vào ĐC - mfuel: Lưư lượng nhiên liệu - Lst: Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy hết kg nhiên liệu điều kiện phản ứng λ 1 Hỗn hợp ngèo (Lỗng-Nhiều khơng khí) • Hỗn hợp đồng nhất-Homogeneous (ĐC xă ng tiê u chuân (Standard-Gasoline-Ottomotor): λ global ≈ λ local • Hỗn hợp không đồng - Hete rogeneous (ĐC Diesel ĐC xă ng DI: λ global ≠ λ local Đồ thị mô men công xuất ĐC Verbrauchskennfeld 3,0-l-6V-TDI Motors von Audi ohne Dieselpartikelfilter Volllastwerte des 3,0-l-6V-TDI Motors von Audi mit und ohne Partikelfilter Quelle: MTZ 1/2004 Nội Dung Môn Học Lịch sử phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu môi chất công tác ĐCĐT Chu trình làm việc ĐCĐT Tăng áp ĐCĐT 10.Nhiên liệu thay số hướng phát triển ĐCĐT tương lai Chu trình lý tưởng ĐCĐT Cơ sở nhiệt động học ... phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT -Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu môi chất cơng tác ĐCĐT Chu trình làm... phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT -Cơ sở nhiệt động học Nhiên liệu mơi chất cơng tác ĐCĐT Chu trình làm... thành tiến hành động Nội Dung Môn Học Lịch sử phát triển ĐCĐT Khái niệm động nhiệt Phân loại động đốt Tổng quát động đốt Những khái niệm định nghĩa Chu trình lý tưởng ĐCĐT -Cơ sở nhiệt động học Nhiên