Giáo trình Động cơ đốt trong

TRƯỜNG CĐ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA KỸ THUẬT Ô TÔ - - BÀI GIẢNG MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tác giả: Trần Hoàng Luân Lưu hành nội bộ, năm 2012 MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Động đốt (ĐCĐT) nguồn động lực để dẫn động cho phương tiện giao thông vận tải, phổ biến dẫn động cho ơtơ chuyển động Hiện động sử dụng xe ôtô động đốt kiểu piston, nhiên liệu sử dụng xăng diesel ĐCĐT chiếm vị trí quan trọng q trình giới hóa sản xuất lĩnh vực giao thơng vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thủy, hàng không, …), nông nghiệp (máy nông nghiệp, máy tuốt lúa, …), lĩnh vực lâm nghiệp, xây dựng, cơng nghiệp … Ngồi ra, ĐCĐT có tác dụng tương hỗ với nhiều lĩnh vực khác: khí, điện, điện tử, điều khiển tự động, vật liệu kim loại phi kim loại, vật liệu mới, xăng dầu, … Hiện nay, nhiều loại động khác nghiên cứu chế tạo động điện, tuốc bin nước, động chạy nhiên liệu khí, lượng mặt trời … chưa sản xuất hàng loạt cịn khuyết điểm giá thành chế tạo cao, kích thước khơng nhỏ gọn, khơng tiện dụng … Vì vậy, ĐCĐT dùng nhiên liệu lỏng (xăng diesel) chiếm vai trò quan trọng sử dụng phổ biến 1.2 Các định nghĩa - Động nhiệt loại thiết bị thực việc đổi lượng dạng hóa thành nhiệt (bằng cách đốt cháy nhiên liệu) từ nhiệt chuyển thành để sinh công dẫn động máy công tác Động nhiệt làm việc theo hai trình: (1) Đốt cháy nhiên liệu dạng đặc, lỏng khí để sinh nhiệt (2) Mơi chất công tác thay đổi trạng thái để sinh công - Động đốt trong: Hai trình xảy nơi Nhiệt đạt đốt cháy nhiên liệu bên động Nhiệt tích trữ khí cháy có nhiệt độ áp suất cao đẩy piston xuống làm quay trục khuỷu động truyền mơmen ngồi cho thiết bị khác cơng tác - Động đốt ngồi: Hai trình nêu xảy hai nơi Quá trình (1) bên ngồi động Nhiên liệu đốt cháy bên ngồi động cơ, một lị đốt riêng Nhiệt sinh đun sôi nước tạo nước có nhiệt độ áp suất cao Hơi nước sau đưa vào xilanh động đẩy piston chuyển động tịnh tiến làm quay trục khuỷu làm quay cánh tuabin (trong tuabin nước) - So sánh động đốt động đốt ngoài: Nội dung so sánh Động đốt Động đốt ngồi Hiệu suất Cao (30% ÷ 45%) Thấp ( 12%) 0 T ( C) môi chất Cao (2530 C) Thấp ( 700 0C) Gọn, nhẹ khơng có thiết bị nồi Nặng nề, cồng kềnh phải Cùng cơng suất Ne hơi, ngưng tụ nhiệt có thiết bị phụ … Phải trang bị hệ thống khởi động Động tự khởi động áp Quá trình khởi động động không tự khởi động lực đủ lớn Thời gian khởi động ÷ giây Nhiều Làm mát Dùng nước Tốn nhiều nước Nhiên liệu Đắt tiền Rẻ tiền Công suất động tuabin Công suất đông Công suất bị giới hạn ( 37.000 kW) nước 20.000kW Ngồi ra, ĐCĐT cịn có số nhược điểm khác ồn, đặc biệt động cao tốc, khí thải chứa nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường Để hạn chế bớt nhược điểm này, động trang bị tiêu âm, trung hòa lọc khí xả đường thải, chí đường nạp lắp tiêu âm Hiện nay, ĐCĐT kiểu piston dùng nhiên liệu truyền thống xăng Diesel nguồn động lực ôtô ưu điểm sau:  Hiệu suất sử dụng nhiên liệu (hiệu suất nhiệt) tương đối cao  Có độ tin cậy cao độ ổn định cao  Đáp ứng linh hoạt chế độ hoạt động thường xuyên thay đổi xe như: gia tốc nhanh, tải tốt,…  Kích thước trọng lượng tương đối nhỏ nên dễ bố trí, lắp đặt xe  Nạp nhiên liệu nhanh  Lưu trữ bảo quản nhiên liệu xe đơn giản  Chi phí chế tạo ban đầu thấp  Dễ bảo trì chi phí bảo trì thấp Tuy nhiên, ĐCĐT ngun nhân gây nhiễm như:  Gây hại cho mơi trường sống đốt cháy nhiên liệu gốc hóa thạch tạo khí độc  Làm tăng nhiệt độ khí  Phá hủy tầng ozone  Lệ thuộc vào xăng Diesel nên dẫn đến nguy cạn kiệt nguồn dầu mỏ cách nhanh chóng Vì vậy, tìm kiếm nguồn nhiên liệu khác thay loại nhiên liệu truyền thống, cải tiến hệ thống giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ ĐCĐT việc mà nhà nghiên cứu hãng sản xuất thực  Định nghĩa thơng số hình học động đốt  Điểm chết: vị trí cuối piston chuyển động hành trình xilanh Tại vị trí vận tốc piston không piston bắt đầu đổi chiều chuyển  Điểm chết (ĐCT): điểm xa piston so với đường tâm trục khuỷu  Điểm chết (ĐCD): điểm gần piston so với đường tâm trục khuỷu  Hành trình piston S: (stroke) khoảng cách từ vị trí cao piston (điểm chết ĐCT) đến vị trí thấp piston (điểm chết ĐCD) piston dịch chuyển S = 2.R; R- bán kính quay trục khuỷu  Thể tích làm việc xilanh Vh:là thể tích xilanh giới hạn khoảng hành trình piston  D2 Vh  S (1-1)  Thể tích làm việc động VH VH = Vh i (1-2) Trong đó: i - số xilanh động  Thể tích buồng cháy Vc: thể tích phần khơng gian đỉnh piston, xilanh nắp xilanh piston ĐCT  Thể tích chứa hồ khí (thể tích tồn bộ) Va: tổng thể tích làm việc xilanh Vh thể tích buồng cháy Vc (1-3) Va = V h + V c  Tỷ số nén động  tỷ số thể tích chứa hồ khí xilanh Va thể tích buồng cháy Vc  Va Vh  Vc V   1 h Vc Vc Vc (1-4) Tỷ số nén biểu hồ khí (động xăng) khơng khí (động diesel) bị nén nhỏ lần piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT Tỷ số nén có ảnh hưởng lớn đến công suất hiệu suất động Tỷ số nén tùy thuộc vào loại động thường có trị số sau:  = 3,5  11 Động xăng:  = 13  22 Động Diesel:  Kỳ (thì): hành trình thực piston hai điểm chết Khi động hoạt động, xilanh phải diễn trình: nạp, nén, cháy (nổ) giãn nở thải tạo nên chu trình cơng tác (làm việc) động đốt a) b) Hình 0.1 Sơ đồ cấu tạo ĐCĐT a) Piston ĐCT; b) Piston ĐCD  Chu trình cơng tác (chu trình làm việc) Chu trình cơng tác tập hợp tồn trình: nạp, nén, cháy giãn nở thải diễn xilanh lập lập lại có tính chu kỳ gọi chu trình cơng tác hay chu trình làm việc ĐCĐT  Hịa khí: hỗn hợp xăng khơng khí trộn thật tỷ lệ Ở động hịa khí tạo thành bên xilanh động chế hịa khí Vì vậy, khí nạp hút vào xilanh động xăng hịa khí động Diesel khí nạp khơng khí (thanh khí)  Mơi chất cơng tác (MCCT): khối chất xilanh động mà nhờ thay đổi thơng số trạng thái (thể tích, áp suất nhiệt độ)… nó, nhiệt tạo thành đốt cháy nhiên liệu chuyển sang (sinh công) Trong kỹ thuật nhiệt động lực học MCCT gọi chất môi giới 1.3 Phân loại động đốt 1.3.1 Theo mục đích sử dụng  Động tĩnh tại: dùng dẫn động máy phát điện loại bơm bơm khí, dầu lâm, nơng nghiệp …  Động dùng cho ô tô, tàu thủy, máy bay … 1.3.2 Theo nhiên liệu dùng cho ĐCĐT     Động dùng nhiên liệu lỏng, nhẹ: xăng, benzel, cồn, … Động dùng nhiên liệu lỏng năng: diesel, dầu mazút, … Động dùng nhiên liệu khí: khí thiên nhiên (CNG), khí hóa lỏng (LPG), … Động dùng đa nhiên liệu: dùng nhiên lỏng từ nhẹ đến nặng 1.3.3 Theo đặc điểm cấu tạo động  Số lượng xilanh: động xilanh động nhiều xilanh  Cách bố trí xilanh động nhiều xilanh: Động hàng xilanh, chữ V, hình sao, piston đối đỉnh 1.3.4 Theo phương pháp tạo hồ khí đốt cháy  Động tạo hồ khí bên ngồi  Động tạo hồ khí bên 1.3.5 Theo phương pháp đốt cháy hịa khí  Động cháy cưỡng bức: động xăng, khí  Động nhiên liệu tự cháy: động diesel 1.3.6 Theo trình cấp nhiệt tỷ số nén (  )  Động làm việc theo trình cấp nhiệt đẳng tích: Các động có tỷ số nén thấp (  =  12) đốt cháy nhiên liệu cưỡng  Động làm việc theo trình cấp nhiệt đẳng áp: Các động có tỷ số nén trung bình (  = 12  11), động phun nhiên liệu khơng khí nén tự bốc cháy, động sử dụng bột than  Động làm việc theo trình cấp nhiệt hỗn hợp: Các động có tỷ số nén cao (  > 13), động diesel 1.3.7 Theo số chu trình cơng tác  Động bốn kỳ (4 strokes)  Động hai kỳ (2 strokes) 1.3.8 Theo phương pháp nạp:  Động tăng áp  Động không tăng áp 1.3.9 Theo tỷ số S/D  Động có hành trình ngắn khi:  Động có hành trình dài khi: S/D1 1.3.10 Theo tốc độ động S n m/s 30 Khi Cm = (3  6) m/s gọi động tốc độ thấp; Khi Cm = (6  9) m/s gọi động tốc độ trung bình; Khi Cm = (9  13) m/s gọi động tốc độ cao; Khi Cm > 13 m/s gọi động siêu cao tốc Tuỳ theo tốc độ trượt trung bình piston: Cm      1.3.11 Theo phương pháp làm mát  Động làm mát nước  Động làm mát gió 1.4 Sự khác biệt động xăng diesel Thông số so sánh Chu trình nhiệt động điều kiện đốt cháy nhiên liệu động NL sử dụng Động xăng Chu trình Otto (đẳng tích) Hỗn hợp NL (nhiên liệu) + KK (khơng khí) cháy cưỡng nhờ tia lửa điện phóng từ bugi Sự cháy xảy nhanh Dùng xăng, có khối lượng riêng thấp, tính bốc cao nhiệt độ tự cháy cao Nạp NL Hỗn hợp xăng KK hình thành suốt trình nạp Dùng BCHK (bộ chế hịa khí) để tạo hỗn hợp công tác Điều khiển tải Dùng bướm ga để điều chỉnh lượng HH (hỗn hợp) khí nạp Động diesel Cùng  Q1, chu Chu trình Diesel NL trình Otto có t cao tự cháy nhiệt độ Tuy nhiên, động áp suất MCCT (môi diesel có  cao chất cơng tác) cao nên có t cao động xăng Dùng diesel có khối Xăng diesel lượng riêng cao hơn, nhiên liệu lỏng có tính bốc tự nguồn gốc hóa thạch cháy thấp dầu mỏ BCA (bơm cao áp) NL áp suất cao kim phun động phun thẳng vào buồng diesel địi hỏi cơng cháy gần cuối q nghệ chế tạo cao Do trình nén Dùng BCA đó, giá thành đắt vòi phun để phun NL so với BCHK động xăng Dùng BCA điều chỉnh lượng NL phun vào xilanh mà không điều chỉnh KK hút vào 18 ÷ 100 (phạm vi giới Động diesel hạn hịa khí bốc cháy cháy với hỗn hợp lớn) lỗng (nghèo) 10 ÷ 18 (phạm vi giới Tỉ lệ A/F hạn hịa khí bốc cháy (KK/NL) nhỏ) Phân bố NL Tỉ lệ KK – NL không Tỉ lệ KK – NL đồng xilanh đồng xilanh 13 ÷ 12, giới hạn cao bị 7,5 ÷ 12, giới hạn cao bị hạn chế tăng hạn chế cháy bị trọng lượng động Tỉ số nén  kích nổ NL (vượt giới hạn bền chi tiết ĐC) Hiệu suất có 20 ÷ 32%, ĐC có tỉ số 25 ÷ 45% ĐC có tỉ số ích nén thấp nén cao Số vòng quay Tốc độ thấp: 400 động n Trung bình: 400 ÷ Cao tốc: 2.000 ÷ 8.000 (v/ph) Vận tốc 1.200 Cao tốc V/p = 16 piston V/p Cao: 1.200 ÷ 3.500 (m/s) V/p = ÷ 11 10 Tăng áp Ghi Động diesel hoạt động cân tốt Tính kinh tế ĐC diesel cao ĐC xăng ĐC diesel tiêu hao NL ĐC xăng Cùng cơng suất ĐC xăng có kích thước nhỏ ĐC diesel ĐC tăng áp có cơng Bị giới hạn kích nổ Sử dụng nhiều suất tốt so với ĐC nên dùng cho ĐC thích hợp khơng tăng áp máy bay kích thước Nhiệt độ áp Cao hiệu suất nhiệt 11 suất khí thấp tỉ số nén thấp thải 12 Khởi động Dễ Không tốt Khả gia 13 cải thiện bơm gia tốc tốc BCHK Khả chế Tốt, có khó khăn 11 tạo Việt khơng nhiều BCHK Nam hệ thống đánh lửa Suất tiêu hao Đầy tải: 285 ÷ 380 12 NL ge Ít tải: tiêu hao nhiều NL (g/kW.giờ) Giá xăng đắt, mật độ Tính kinh tế thấp, lượng cacbon tính 16 NL theo khối lượng lớn chút Giá thành ban 17 Thấp, rẻ đầu Giá thành sử 18 Cao dụng Xuppap thải ĐC Thấp số giản xăng chịu nhiệt cao nở lớn hơn Khó  xăng <  diesel Tốt, có khó khăn BCA vịi phun Tốt, có khó khăn Điều kiện cơng nghệ BCA vịi phun Việt Nam cịn hạn chế Đầy tải: 220 ÷ 285 Nếu có cơng Ít tải: tốt nhiều so suất, ĐC xăng tiêu hao với ĐC xăng NL ĐC diesel Giá diesel thấp, lượng ĐC diesel có tính kinh cacbon thể tích tế cao, tốt ĐC lớn xăng Cao hơn, đắt Thấp Cao (vì thường làm 19 Tuổi thọ Thấp (vì n cao) việc chế độ tải thấp định mức) Có kích nổ vùng HH Kích nổ thời gian Các vấn đề chưa cháy, trị số octan cháy trễ dài Trị số 20 cháy NL cao nhiệt độ tự cháy cetan, nhiệt độ tự cháy cao thấp 1.5 Nguyên lý làm việc động đốt kiểu piston 1.5.1 Nguyên lý làm việc động bốn kỳ Đối với động kỳ, để hồn thành chu trình cơng tác piston động phải thực bốn hành trình tương ứng với trình diễn xilanh gồm: nạp, nén, cháy giãn nở thải Trong cơng có ích trình cháy giãn nở sinh Do q trình diễn lập lập lại có tính chu kỳ nên khảo sát nguyên lý làm việc ta khảo sát chu trình cơng tác tồn q trình làm việc động Trong chu trình cơng tác động sau: Kỳ (quá trình nạp) Là q trình nạp mơi chất vào lịng xilanh động (hồ khí động xăng, khơng khí động Diesel) Vào đầu kỳ một, piston vị trí điểm chết Tồn thể tích buồng cháy Vc chứa đầy sản vật cháy hành trình trước để lại với áp suất cao áp suất khí trời, áp suất cịn gọi áp suất khí sót Khi trục khuỷu quay theo chiều mũi tên, thông qua truyền làm cho piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, cấu phân phối khí điều khiển supap nạp mở thơng đường ống nạp với không gian xilanh Với chuyển động xuống piston, độ chân khơng xilanh hình thành làm cho áp suất lòng xilanh nhỏ áp suất đường ống nạp Mức độ chênh lệch áp suất khoảng 0,01 ÷ 0,03 MPa, tạo nên q trình nạp mơi chất từ đường ống nạp vào xilanh (hình 1.2a) Hình 0.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc động xăng bốn kỳ a) Quá trình nạp ; b) Quá trình nén ; c) Quá trình cháy – giản nở ; d) Quá trình thải Kỳ hai (quá trình nén) Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, cấu phân phối khí điều khiển làm cho supap nạp supap thải đóng lại, mơi chất nén xilanh Vào cuối q trình nạp, piston vị trí ĐCD áp suất xilanh pa nhỏ áp suất đường ống nạp pk Tận dụng điều này, để hoàn thiện trình nạp, cấu phân phối khí điều khiển supap nạp đóng muộn sau piston qua khỏi ĐCD Việc đóng muộn supap nạp có tác dụng nạp thêm mơi chất vào xilanh, điều có tác dụng động chênh lệch áp suất dịng mơi chất vào Sau supap nạp đóng, piston chuyển động lên phía ĐCT làm cho áp suất nhiệt độ môi chất xilanh tăng dần Giá trị áp suất cuối trình nén phụ thuộc vào: tỉ số nén , độ kín khít không gian chứa môi chất, mức độ tản nhiệt thành xilanh áp suất môi chất đầu trình nén (hình 1.2b) Để tạo điều kiện tốt cho môi chất cháy cách kịp thời nhiệt lượng sinh tận dụng triệt để việc đốt cháy hỗn hợp phải thực trước piston tới ĐCT Cụ thể, động xăng (đốt cháy cưỡng tia lửa điện) bougie phải tạo tia lửa trước piston đến ĐCT, động Diesel nhiên liệu phun vào từ vòi phun trước pison đến ĐCT Kỳ ba (quá trình cháy – giản nở) Vào kỳ ba môi chất bị nén xilanh cuối kỳ nén bốc cháy với tốc độ nhanh Tốc độ gia tăng áp suất nhiệt độ môi chất cao, tạo áp lực sinh công đẩy piston dịch chuyển phía ĐCD thực q trình giãn nở mơi chất xilanh Chính kỳ ba cịn gọi kỳ sinh cơng, q trình hai supap đóng (hình 1.2c) Kỳ bốn (q trình thải) Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy sản vật cháy khỏi xilanh động qua supap thải mở Do áp suất môi chất xilanh vào cuối kỳ cháy giãn nở cao nên xupáp xả phải mở sớm trước piston xuống đến ĐCD khoảng 40 ÷ 60o tương ứng với góc quay trục khuỷu Nhờ làm giảm lực cản chuyển động piston tạo điều kiện tốt cho sản vật cháy thải khỏi xilanh động Khi kỳ bốn kết thúc động thực chu trình cơng tác, nhờ quán tính quay bánh đà giúp động thực chu trình cơng tác Chính mà động làm việc liên tục Nhận xét động bốn kỳ – Chu trình cơng tác hồn thành bốn hành trình piston hay hai vịng quay trục khuỷu – Trong bốn kỳ có kỳ cháy giãn nở (kỳ ba) kỳ sinh công, kỳ lại thực nhờ quán tính quay bánh đà chi tiết chuyển động nhờ công xilanh khác (đối với động nhiều xilanh) Đối với động bốn kỳ, để nâng cao công suất hiệu suất động phải đảm bảo hai điều sau: thải sản vật cháy khỏi xilanh nạp nhiều môi chất vào động Điều thực cách phối hợp mở sớm đóng muộn supap nạp, supap thải hình thành nên quy luật phối khí định tuỳ thuộc vào loại động Hình 0.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc động Diesel bốn kỳ a) Quá trình nạp ; b) Quá trình nén ; c) Quá trình cháy giản nở ; d) Quá trình thải Chúng ta tham khảo góc độ phân phối khí, góc phun dầu sớm động Diesel bốn kỳ, thường nằm phạm vi sau (bảng 1.1) Bảng 0.1 Góc phối khí, góc phun nhiên liệu (góc đánh lửa) Xupáp nạp Loại động Xupáp thải Mở sớm Đóng muộn Mở sớm Mở sớm trước ĐCT sau ĐCD trước ĐCD trước ĐCT Động xăng 50 ÷ 400 100 ÷ 500 300 ÷ 600 50 ÷ 350 Động diesel 100 ÷ 300 450 ÷ 750 300 ÷ 600 50 ÷ 300 Góc phun nhiên liệu (góc đánh lửa sớm) 100 ÷ 300 1.5.2 Nguyên lý làm việc động hai kỳ 1.5.2.1 Nguyên lý làm việc động xăng hai kỳ Trên động hai kỳ, người ta dùng máy nén khí đặt bên ngồi động (hình 1.5) dùng khơng gian cacte kết hợp với cấu piston trục khuỷu truyền để làm Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj1):  Pj1  Pj(1)1  Pj(2)1  mR cos   mR cos 1800     Hình 12.5 Sơ đồ động hai xilanh có góc lệch hai trục khuỷu δ = 1800 Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj2):  Pj  Pj(1)2  Pj(2)2   mR cos 2   mR cos 1800      mR cos 2  cos 1800      Pj  Trong đó: Pj(1) : lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Pj(2) : lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Hợp lực lực quán tính chuyển động quay (∑Pk):  Pk  Pk(1)  Pk(2)  mr R  mr R  b) Tổng mơmen lực qn tính sinh Tổng mơmen lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp tạo (∑Mj1):  M j1  amR cos   Có thể dùng đối trọng lắp vào má khuỷu hình vẽ để chuyển chiều tác dụng Mj1 (tương tự trường hợp động xilanh) Đối trọng có khối lượng md sinh mômen phương thẳng đứng trái chiều với Mj1 làm triệt tiêu Mj1 phương thẳng đứng (Mdt): Mdt = md.R.ω2.b.cosα Nhưng đồng thời phương nằm ngang lại xuất mômen (Mdn) Tuy nhiên mômen tác dụng phương nằm ngang gây cân động làm việc Mdn = mG.R.ω2.b.sin α Tổng mơmen lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp sinh (Mj2=0), lực qn tính Pj2 hai xilanh lúc chiều Tổng mơmen lực qn tính chuyển động quay tạo (Mk): Mk = amrR ω2 Mơmen Mk hồn tồn dùng đối trọng để cân 178 12.2.2 Cân động ba xilanh Động ba xilanh dùng vài kiểu động tĩnh tại, dùng động ơtơ máy kéo tính cân Sơ đồ động bốn kỳ xilanh, thứ tự làm việc xilanh – – giới hình 12.6 12.2.2.1 Hợp lực lực quán tính Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj1):  Pj1  Pj(1)1  Pj(2)1   Pj(3)1  mR cos   mR cos 1200     mR cos  2400     mR cos   cos 1200     cos  2400       3  mR cos   cos   cos   cos   cos    2 2   Trong đó: Pj(1) : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Pj(2) : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Pj(3) : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Hình 12.6 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xilanh, thứ tự làm việc 1-2-3 Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj2): P j2 (2) (3)  Pj(1) 12  Pj   Pj   mR cos 2   mR cos 1200      mR cos  2400      mR cos 2  cos 1200     cos  2400      Trong đó: Pj(1) : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Pj(2) : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ Pj(3) : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp khuỷu trục thứ = 2400, khuỷu Do trục khuỷu động kỳ xilanh có góc cơng tác trục khuỷu khơng nằm mặt phẳng nên xét ta phải phân phương thẳng đứng phương nằm ngang Hợp lực lực quán tính chuyển động quay phương thẳng đứng (∑Pkt):  Pkt  mr R cos   cos 1200     cos  2400      179 Hợp lực lực quán tính chuyển động quay phương nằm ngang (∑Pkn):  Pkn  mr R sin   sin 1200     sin  2400      Vì ta có: P k  P P kt kn 0 12.2.2.2 Tổng mơmen lực qn tính sinh Tính mơmen lực qn tính sinh trục A - A đó, ta có: - Tổng mơmen lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp tạo (∑Mj1): M j1 (2) (3)  c.Pj(1)   a  c  Pj1   2a  c  Pj1  mR cos   mR cos 1200     mR cos  2400     mR c cos    a  c  cos 1200      2a  c  cos  2400       cos     mR a  sin     Trị số cực đại ∑Mj1 xuất đạo hàm α Lấy đạo hàm hai vế đẳng thức α ta có: d  M j1    mR a  cos   sin    d    3 Giải ta được:   arctgm     3300 và1500   Thay trị số α vào biể thứ củ ∑Mj1, ta có: ∑Mj1max = 1,732mRω2a - Tổng mơmen lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp tạ (∑Mj1): M j1 (2) (3)  c.Pj(1)   a  c  Pj   2a  c  Pj   mR c cos 2   a  c  cos 1200      2a  c  cos  2400     Chúng ta cũg giải phương pháp trên, cuối tìm trị số cực đại ∑Mj2: ∑Mj2max = 1,732λmRω2a - Tổng mômen lực quán tính chuyển động quay tạo (Mk): Mơmen lực qn tính chuyển động quay tạo phương thẳg đứng ∑Mkt bằng:  M kt  c.Pj(1)1   a  c  Pj(2)1   2a  c  Pj(3)1  mr R c cos    a  c  cos 1200      2a  c  cos  2400       cos    mr R a  sin     Từ ta giải ra: ∑Mktmax = 1,732mrRω2a Mơmen lực qn tính chuyể động quay gây phương nằm ngang bằng: M kn (2) (3)  c.Pj(1)   a  c  Pj   2a  c  Pj  mr R c sin    a  c  sin 1200      2a  c  sin  2400     Từ giải ra: ∑Mknmax = 1,732mrRω2a Để cân mômen ta dùng đối trọng giới thiệu 180 12.2.3 Cân động bốn xilanh Động xilanh dùng nhiều ôtô Hầu hết loại động kỳ, xilanh có góc cơng tác δk = 1800 góc lệch khuỷu δ = 1800 Trục khuỷu động coi tập hợp trục khuỷu động xilanh có góc lệch khuỷu δ = 1800 bố trí đối xứng (hình 12.7) Do tính cân loại động tương đối tốt Như động xilanh có góc lệch khuỷu δ = 1800 xét nghiên cứu phần trên, ta có: P M j1  0, j1  0,  P  0,  P   M  0,  M  j2 k j2 k Đối với động kỳ, xilanh có dạng trục khuỷu hình 12.7, ta có: Hình 12.7 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xylanh, thứ tự làm việc – – – 12.2.3.1 Hợp lực lực quán tính Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj1): P j1 (2) (3) (4)  Pj(1)  Pj1  Pj1  Pj1  mR cos   cos   1800   cos   1800   cos   3600    Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj2): P j2 (2) (3) (4)  Pj(1)  Pj  Pj  Pj  mR  cos 2  cos   1800   cos   1800   cos   3600    4mR  cos 2  Hợp lực lực quán tính chuyển động quay (∑Pk):  Pk  Pk(1)  Pk(2)  Pk(3)  Pk(4)  Pk(1,4)  Pk(2,3)  12.2.3.2 Tổng mômen lực quán tính sinh ra: Do trục khuỷu động xilanh có kết cấu đối xứng nên mômen ∑Mj1, ∑Mj2 ∑Mk Tổng mômen lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp tạo (∑Mj1): M j1 (2) (3) (4)  cPj(1)   a  c  Pj1   a  b  c  Pj1   2a  b  c  Pj1 c cos    a  c  cos   1800    a  b  c  cos   1800   0  mR     2a  b  c  cos   3600     Trong đó: b: khoảng cách hai đường tâm xilanh thứ Tổng mơmen lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp tạo (∑Mj2): ∑Mj2 = 181 Điều có lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp xilanh xilanh sinh momen ngược chiều với mômen lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp xilanh xilanh tạo Tổng mômen lực quán tính chuyển động quay tạo (∑Mk): ∑Mj2 =0 Điều có mơmen lực qn tính chuyển động quay Pk xilanh xilanh sinh ngược chiều với mơmen lực qn tính chuyển động quay xilanh xilanh sinh Tuy nhiên mặt sức bền, để cổ trục khỏi phải chịu mômen uốn lớn, người ta thường bố trí đối trọng hình 12.7 để giảm tải cho ổ đỡ 12.2.4 Cân động sáu xilanh Động xilanh loại động dùng rộng rãi Hình thức kết cấu trục khuỷu giới thiệu hình 12.8 Từ hình vẽ ta thấy: trục khuỷu động xilanh coi tập hợp hai trục khuỷu động xilanh ghép đối xứng với Động có góc cơng tác δ = 1200 góc lệch khuỷu δk = 1200 Hình 12.8 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xylanh, thứ tự làm việc – – – – – 12.2.4.1 Hợp lực lực quán tính Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj1):  Pj1  Pj(1)1  Pj(2)1  Pj(3)1  Pj(4)1   Pj(5)1   Pj(6)1  Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp (∑Pj2):  Pj  Pj(1)2  Pj(2)2  Pj(3)2  Pj(4)2   Pj(5)2   Pj(6)2  Hợp lực lực quán tính chuyển quay phương thẳng đứng (∑Pkt):  Pkt  Pkt(1)  Pkt(2)  Pkt(3)  Pkt(4)   Pkt(5)   Pkt(6)  Hợp lực lực quán tính chuyển quay phương nằm ngang (∑Pkn):  Pkn  Pkn(1)  Pkn(2)  Pkn(3)  Pkn(4)   Pkn(5)   Pkn(6)  Suy ra: P k  Pkt2  Pkn2  12.2.4.2 Tổng mơmen lực qn tính sinh Do trục khuỷu động xilanh bố trí khuỷu trục đối xứng với nên mômen lực quán tính gây triệt tiêu lẫn Tổng mơmen lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp tạo (∑Mj1): ∑Mj1 = Tổng mômen lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp tạo (∑Mj2): ∑Mj2 = Tổng mơmen lực qn tính chuyển động quay tạo (∑Mk): ∑Mk = CÂU HỎI ƠN TẬP 182 Câu Trình bày ngun nhân khiến động cân Câu Trình bày điều kiện cân động Câu Cân lực quán tính chuyển động tịnh tiến động xylanh Câu Cân lực quán tính chuyển động quay động xylanh Câu Cân lực quán tính động ba xilanh Câu Cân lực quán tính động bốn xylanh Câu Cân lực quán tính động sáu xylanh 183 MỤC LỤC Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu 1.2 Các định nghĩa 1.3 Phân loại động đốt 1.3.1 Theo mục đích sử dụng 1.3.2 Theo nhiên liệu dùng cho ĐCĐT .4 1.3.3 Theo đặc điểm cấu tạo động 1.3.4 Theo phương pháp tạo hồ khí đốt cháy .4 1.3.5 Theo phương pháp đốt cháy hịa khí 1.3.6 Theo trình cấp nhiệt tỷ số nén (  ) 1.3.7 Theo số chu trình cơng tác .4 1.3.8 Theo phương pháp nạp: .4 1.3.9 Theo tỷ số S/D 1.3.10 Theo tốc độ động .4 1.3.11 Theo phương pháp làm mát .4 1.4 Sự khác biệt động xăng diesel 1.5 Nguyên lý làm việc động đốt kiểu piston 1.5.1 Nguyên lý làm việc động bốn kỳ 1.5.2 Nguyên lý làm việc động hai kỳ .9 1.5.3 Nguyên lý làm việc động piston quay (Walkel) 11 1.6 Xu hướng phát triển ĐCĐT 12 Chương 2: NHỮNG CHI TIẾT CỐ ĐỊNH TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 14 2.1 Thân máy 14 2.1.1 Cấu tạo – Nhiệm vụ – Phân loại 14 2.1.2 Điều kiện làm việc 15 2.1.3 Yêu cầu 15 2.1.4 Hư hỏng thường gặp 15 2.2 Nắp máy 15 2.2.1 Cấu tạo – Nhiệm vụ – Phân loại 15 2.2.2 Điều kiện làm việc 17 2.2.3 Yêu cầu 17 2.2.4 Hư hỏng thường gặp 17 2.3 Gioăng nắp máy 17 2.4 Xilanh 18 2.4.1 Cấu tạo – Nhiệm vụ – Phân loại 18 2.4.2 Điều kiện làm việc 19 2.4.3 Yêu cầu 19 2.4.4 Hư hỏng thường gặp 19 2.5 Cacte 19 2.6 Ổ đỡ trục – Bạc lót: 20 2.6.1 Cấu tạo –nhiệm vụ - phân loại 20 2.6.2 Điều kiện làm việc: 21 2.6.3 Yêu cầu: 21 2.6.4 Hư hỏng thường gặp: .21 2.7 Gugiông 21 2.7.1 Cấu tạo –nhiệm vụ - phân loại 21 2.7.2 Điều kiện làm việc 21 2.7.3 Yêu cầu 22 2.7.4 Hư hỏng thường gặp: .22 Chương 3: NHÓM PISTON – NHÓM THANH TRUYỀN – TRỤC KHUỶU – BÁNH ĐÀ 23 3.1 Piston 23 3.1.1 Cấu tạo - Nhiệm vụ - Phân loại: .23 3.1.2 Điều kiện làm việc: 25 184 3.1.3 Yêu cầu: 25 3.1.4 Hư hỏng thường gặp: .25 3.2 Chốt piston 25 3.2.1 Cấu tạo – phân loại - công dụng: .25 3.2.2 Điều kiện làm việc: 26 3.2.3 Yêu cầu: 26 3.2.4 Hư hỏng thường gặp: .26 3.3 Xécmăng (Segment) 26 3.3.1 Cấu tạo - Nhiệm vụ - Phân loại: .26 3.3.2 Điều kiện làm việc: 29 3.3.3 Yêu cầu: 29 3.3.4 Hư hỏng thường gặp: .29 3.4 Thanh truyền 29 3.4.1 Cấu tạo – Nhiệm vụ – Phân loại 29 3.4.2 Điều kiện làm việc 30 3.4.3 Yêu cầu 31 3.4.4 Hư hỏng thường gặp 31 3.5 Trục khuỷu 31 3.5.1 Cấu tạo – Nhiệm vụ 31 3.5.2 Điều kiện làm việc: 32 3.5.3 Yêu cầu: 32 3.5.4 Hư hỏng thường gặp: .33 3.6 Bánh đà 33 3.6.1 Cấu tạo .33 3.6.2 Nhiệm vụ 33 Chương 4: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 35 4.1 Công dụng, phân loại 35 4.1.1 Công dụng 35 4.1.2 Phân loại 35 4.2 Yêu cầu 35 4.2.1 Phương án bố trí supap 35 4.2.2 Phương án dẫn động trục cam 37 4.3 Supap 38 4.3.1 Phân loại hệ thống phân phối khí .38 4.3.2 Phân tích điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo supap 40 4.3.3 Kết cấu supap 41 4.3.4 Lò xo supap 42 4.4 Con đội 43 4.4.1 Con đội hình nấm hình trụ 43 4.4.2 Con đội lăn 44 4.4.3 Con đội thủy lực .44 4.5 Đũa đẩy 44 4.6 Cò mổ 45 4.7 Đế supap 45 4.7.1 Công dụng 45 4.7.2 Kết cấu .45 4.8 Ống dẫn hướng 45 4.8.1 Công dụng 45 4.8.2 Kết cấu .45 4.9 Trục cam 46 4.9.1 Công dụng 46 4.9.2 Kết cấu .46 4.10 Công tác bảo dưỡng hệ thống phân phối khí 46 4.10.1 Các hư hỏng nhóm Xupáp trục cam: 46 4.10.2 Điều chỉnh khe hở nhiệt Xupáp: 47 Chương 5: HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ 50 185 5.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn động 50 5.1.1 Các dạng mài mòn 50 5.1.2 Vật liệu bôi trơn – phụ gia pha dầu 50 5.2 Phân loại hệ thống bôi trơn 52 5.2.1 Hệ thống bôi trơn muỗng tát dầu nhờn 52 5.2.2 Hệ thống bôi trơn cưỡng 52 5.2.3 Bôi trơn cho động kỳ 54 5.3 Kết cấu chi tiết chủ yếu hệ thống bôi trơn 54 5.3.1 Bơm dầu 54 5.3.2 Lọc dầu 56 5.3.3 Két làm mát dầu nhờn 57 5.4 Công tác bảo dưỡng hệ thống bôi trơn 57 5.4.1 Các đồng hồ hệ thống bôi trơn 57 5.4.2 Kiểm tra mức dầu nhờn: 59 5.4.3 Thay dầu nhờn động 59 5.4.4 Xúc – Rửa bầu lọc ly tâm .59 5.4.5 Hư hỏng thường gặp 59 5.4.6 Bảo dưỡng kỹ thuật: 60 Chương 6: HỆ THỐNG LÀM MÁT 61 6.1 Nhiệm vụ - Nhiệt độ tối ưu nước làm mát 61 6.1.1 Nhiệm vụ 61 6.1.2 Nhiệt độ tối ưu nước làm mát 61 6.2 Phân loại hệ thống làm mát 62 6.2.1 Hệ thống làm mát khơng khí 62 6.2.2 Hệ thống làm mát nước 62 6.2.3 Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng vịng kín 64 6.2.4 Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng hai vịng 65 6.2.5 Hệ thống làm mát vòng hở .65 6.2.6 So sánh hệ thống làm mát nước hệ thống làm mát khơng khí 65 6.3 Kết cấu chi tiết chủ yếu hệ thống làm mát 66 6.3.1 Két nước nắp két nước 66 6.3.2 Bơm nước .68 6.3.3 Van nhiệt 68 6.3.4 Quạt gió 70 6.3.5 Chất lỏng làm mát 71 6.4 Công tác bảo dưỡng hệ thống làm mát 72 6.4.1 Hư hỏng thường gặp 72 6.4.2 Bảo dưỡng 72 Chương 7: NHIÊN LIỆU DÙNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 74 7.1 Các yêu cầu nhiên liệu sử dụng ĐCĐT 74 7.2 Nhiên liệu sử dụng ĐCĐT 74 7.2.1 Xăng 74 7.2.2 Dầu Diesel 76 7.2.3 Nhiên liệu khí 78 7.3 Các tính chất nhiên liệu sử dụng ĐCĐT 80 7.3.1 Nhiệt trị 80 7.3.2 Nhiệt độ bén lửa nhiệt độ tự bốc cháy .82 7.3.3 Tính chống kích nổ nhiên liệu dùng cho động đánh lửa cưỡng .82 7.3.4 Tính tự cháy nhiên liệu dùng cho động Diesel .83 7.4 Phản ứng cháy nhiên liệu 83 7.4.1 Khi nhiên liệu cháy hoàn toàn (α > 1) 83 7.4.2 Khi nhiên liệu cháy khơng hồn tồn (α < 1) 84 7.5 Tỷ nhiệt môi chất công tác 85 Chương 8: CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 87 8.1 Các định nghĩa 87 8.1.1 Chu trình cơng tác 87 186 8.1.2 Chu trình lý tưởng 87 8.2 Chu trình nhiệt động học lý tưởng dùng cho động không tăng áp 88 8.2.1 Chu trình lý tưởng hỗn hợp 88 8.2.2 Chu trình lý tưởng đẳng tích 91 8.2.3 So sánh chu trình hỗn hợp chu trình đẳng tích 92 8.3 Chu trình cơng tác thực tế ĐCĐT 92 8.3.1 Q trình trao đổi khí .92 8.3.2 Quá trình nén 104 8.3.3 Quá trình cháy 108 8.3.4 Quá trình giãn nở 119 8.3.5 Các biện pháp hồn thiện q trình cháy .122 8.3.6 Vấn đề độc hại khí thải tiếng ồn 122 Chương 9: TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 131 9.1 Các thơng số đánh giá tính kinh tế - kỹ thuật động 131 9.1.1 Thông số thị .131 9.1.2 Thơng số có ích Ne, Me, ηe, ge 132 9.2 Xác định dung tích cơng tác xilanh 133 9.2.1 Thể tích cơng tác 133 9.2.2 Đường kính xilanh 134 9.2.3 Hành trình piston .134 9.3 Giới thiệu đường đặc tính tốc độ động 134 9.3.1 Đường đặc tính tốc độ ngồi phận động xăng 134 9.3.2 Đường đặc tính tốc độ ngồi phận động diesel 137 9.4 Giới thiệu đường đặc tính điều chỉnh 139 9.4.1 Đường đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp công tác 140 9.4.2 Đường đặc tính theo góc đánh lửa sớm – góc phun sớm: 140 Chương 10: TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ 142 10.1 Phân tích biện pháp nâng cao cơng suất động 142 10.1.1 Giảm số kỳ () 142 10.1.2 Tăng tốc độ động (n) .142 10.1.3 Tăng số xylanh động (i) 142 10.1.4 Tăng thể tích cơng tác động (Vh) 142 10.1.5 Tăng áp cho động 143 10.2 Sơ đồ hệ thống, nguyên lý làm việc, phạm vi ứng dụng phương pháp tăng áp dẫn động khí, tuabin khí 143 10.2.1 Tăng áp dẫn động khí (supercharger) .143 10.2.2 Tăng áp tuabin khí (turbocharger) .144 10.2.3 Tăng áp hỗn hợp 145 10.3 Những vấn đề cần lưu ý tăng áp động 147 10.3.1 Tỷ số nén  147 10.3.2 Pha phân phối khí .147 10.3.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu .148 10.3.4 Ống nạp ống thải .148 10.3.5 Làm mát trung gian cho khơng khí tăng áp 148 10.3.6 Làm mát piston 149 Chương 11: ĐỘNG HỌC - ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN 150 11.1 Động học cấu piston - trục khuỷu - truyền giao tâm 150 11.1.1 Quy luật động học piston (chuyển vị, vận tốc gia tốc piston) 150 11.1.2 Khảo sát quy luật động học piston phương pháp đồ thị 153 11.1.3 Quy luật động học truyền 155 11.2 Động học cấu piston - trục khuỷu - truyền lệch tâm 156 11.2.1 Mục đích việc dung cấu piston - trục khuỷu - truyền lệch tâm .156 11.2.2 Quy luật động học cấu piston 156 11.2.3 Quy luật động học truyền cấu piston - trục khuỷu - truyền lệch tâm 158 187 11.3 Động lực học cấu piston - trục khuỷu - truyền 159 11.3.1 Khái niệm .159 11.3.2 Khối lượng chi tiết chuyển động .159 11.3.3 Hợp lực momen tác dụng lên cấu piston - trục khuỷu - truyền 163 11.4 Hợp lực tác dụng lên trục khuỷu động nhiều xilanh 167 11.4.1 Góc cơng tác  k 167 11.4.2 Lực momen tác dụng trục khuỷu động hàng xilanh 168 11.4.3 Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng chốt khuỷu .170 Chương 12: CÂN BẰNG ĐỘNG CƠ 173 12.1 Cân động xilanh 174 12.1.1 Cân lực quán tính chuyển động tịnh tiến 174 12.2 Cân động nhiều xilanh 177 12.2.1 Cân động hai xilanh 177 12.2.2 Cân động ba xilanh 179 12.2.3 Cân động bốn xilanh 181 12.2.4 Cân động sáu xilanh .182 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ĐCĐT Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc động xăng bốn kỳ Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc động Diesel bốn kỳ Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc động xăng hai kỳ dùng cửa quét cửa thải 10 Hình 1.5 Sơ đồ làm việc động Diesel hai kỳ 11 Hình 1.6 Sơ đồ làm việc động Diesel hai kỳ quét thẳng qua supap thải 11 Hình 2.1 Thân máy 14 Hình 2.2 Nắp xilanh chi tiết lắp nắp xylanh 16 Hình 2.3 Hình dạng cấu tạo gioăng nắp máy 17 Hình 2.4 Thân động lót xylanh 18 Hình 2.5: Các loại ống lót xylanh 18 Hình 2.6 Cacte 19 Hình 2.7 Cacte chứa dầu bôi trơn động 20 Hình 2.8 Ổ đỡ trục bạc lót 20 Hình 2.9: Gugiơng 21 Hình 2.10 Gugiông liên kết nắp xilanh, cổ xả 22 Hình 3.1: Cấu tạo piston 23 Hình 3.2: Các dạng đỉnh lõm piston 24 Hình 3.3: Chốt piston loại chốt piston 25 Hình 3.4: Các kiểu lắp chốt piston 26 Hình 3.5 Xécmăng khí dầu 27 Hình 3.6 Kết cấu xécmăng khí 27 Hình 3.7: Tác dụng bơm dầu xecmăng khí 27 Hình 3.8: Miệng cắt xecmăng khí xecmăng dầu 28 Hình 3.9: Các kiểu tiết diện xecmăng 28 Hình 3.10 Cấu tạo truyền 29 Hình 3.11 Mặt cắt thân truyền 30 Hình 3.12 Trục khuỷu chi tiết lắp ghép 31 188 Hình 3.13 Bánh đà dạng đĩa 33 Hình 3.14 Bánh đà dạng vành (a) bánh đà dạng chậu (b) 33 Hình 3.15: Kết cấu bánh đà 34 Hình 4.1 Cơ cấu phân phối khí bố trí supap treo 36 Hình 4.2 Cơ cấu phân phối khí bố trí supap đặt 36 Hình 4.3 Dẫn động trục cam bánh 37 Hình 4.4 Dẫn động trục cam xích 37 Hình 4.5 Dẫn động trục cam trục 38 Hình 4.6 Dẫn động trục cam đai 38 Hình 4.7 Hệ thống điều khiển phân phối khí VVT-i 39 Hình 4.8 Hệ thống hệ thống supap khơng lị xo 40 Hình 4.9 Kết cấu supap Hình 4.10 Supap đỉnh lõm (a) đỉnh lồi (b) 41 Hình 4.11 Đi supap móng hãm hình 42 Hình 4.12 Lò xo supap 43 Hình 4.13 Con đội hình nấm a) loại đội hình trụ c), d), e), f) 43 Hình 4.14 a) Con đội lăn b)con đội thủy lực 44 Hình 4.15 Cị mổ đũa đẩy 45 Hình 4.16 Các loại đế supap 45 Hình 4.17 Các loại ống dẫn hướng 46 Hình 4.18 Cấu tạo trục cam 46 Hình 4.19: Điều chỉnh khe hở nhiệt 47 Hình 4.20: Ví trí xupáp cấu điều chỉnh 48 Hình 5.1 Hệ thống bơi trơn động 50 Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơi trơn vung tóe 52 Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn cacte ướt 53 Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cacte khô 53 Hình 5.5 Cấu tạo bơm bánh ăn khớp 55 Hình 5.6 Cấu tạo bơm bánh ăn khớp 55 Hình 5.7 Bơm phiến trượt (bơm cánh quạt) 55 Hình 5.8 Cấu tạo bầu lọc thô 56 Hình 5.9 Kết cấu bình lọc tinh 56 Hình 5.10 Bộ làm mát dầu 57 Hình 5.11 Đồng hồ đo nhiệt độ dầu 57 Hình 5.12 Đồng hồ đo áp suất dầu bôi trơn 58 Hình 5.13 Sơ đồ nguyên lý đo áp suất dầu cảm biến 58 Hình 5.14 Đèn báo nguy áp suất dầu 59 Hình 6.1 Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu, độ mòn xilanh với nhiệt độ làm việc động 61 Hình 6.2 Sơ đồ làm mát khơng khí 62 Hình 6.3 Hệ thống làm mát nước kiểu bốc 63 Hình 6.4 Hệ thống làm mát nước đối lưu tự nhiên 63 Hình 6.5 Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng vịng kín 64 Hình 6.6 Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng hai vòng 65 Hình 6.7 Hệ thống làm mát vịng hở 65 Hình 6.8 Cấu tạo két nước 67 Hình 6.9 Các dạng ống két nước 67 Hình 6.10 Kết cấu nắp két nước 67 Hình 6.11 Nắp két nước tháo từ cổ rót nước vào tản nhiệt 68 Hình 6.12 Bơm nước kiểu ly tâm 68 Hình 6.13 Van nhiệt 69 Hình 6.14 Chế độ làm việc van nhiệt kiểu xốp 69 Hình 6.15 Các kiểu van nhiệt 70 Hình 6.16 Quạt khí 70 Hình 6.17 Một số chất lỏng dùng cho động ô tô 72 189 Hình 8.1 Chu trình lý tưởng ĐCĐT 88 Hình 8.2 Chu trình lý tưởng hỗn hợp 90 Hình 8.3 Chu trình đẳng tích 91 Hình 8.4 So sánh chu trình lý tưởng ĐCĐT sở đồ thị T-S, (hình a  Q1, hình b áp suất cực đại Q1) 92 Hình 8.5 Phần đồ thị cơng q trình thay đổi mơi chất động kỳ 93 Hình 8.6 Sơ đồ tính toán áp suất Pa 94 Hình 8.7 Ảnh hưởng ∆T tới nhiệt độ Ta (Tk = 2880K ; γr = 0,06 T = 10000K) 96 Hình 8.8 Mối quan hệ hệ số nạp ηv tỷ số nén ε 99 Hình 8.9 Ảnh hưởng tốc độ dịng khí W qua supap nạp tới hệ số nạp ηv 99 Hình 8.10 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy nóng khí nạp ∆T tới hệ số nạp ηv 100 Hình 8.11 Minh họa ảnh hưởng góc phối khí đến q trình thay đổi khí động bốn kỳ 101 Hình 8.12 Phần đồ thị cơng q trình thay đổi khí động kỳ 103 Hình 8.13 Đồ thị biến thiên áp suất Px xilanh động kỳ 103 Hình 8.14 Đường cong biểu diễn trạng thái mơi chất cơng tác q trình nén 104 Hình 8.15 Sự thay đổi Pc n1 theo số vòng quay 106 Hình 8.16 Ảnh hưởng tải trọng tới n1 107 Hình 8.17 Quá trình cháy động xăng đốt cháy cưỡng 109 Hình 8.18: Cháy kích nổ a/ đồ thị P – V; b/ đồ thị P –  110 Hình 8.19 Quá trình cháy sớm 110 Hình 8.20 Ảnh hưởng thành phần hịa khí α tới tốc độ lan màng lửa u 112 Hình 8.21 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới trình cháy 112 Hình 8.22 Đồ thị khai triển trình cháy động diesel 114 Hình 8.23 Ảnh hưởng số xêtan tới tới trình cháy 116 Hình 8.24 Ảnh hưởng góc phun sớm θ tới φi, Pz ∆P/∆φ 117 Hình 8.25 Đồ thị cơng P – V trình giãn nở 119 Hình 8.26 Sự thay đổi số giãn nở đa biến trung bình n2 động Zil – 130 theo số vòng quay trục khuỷu mở van tiết lưu vị trí khác 120 Hình 8.27 Sự thay đổi n2 áp suất cuối trình giãn nở theo phụ tải 121 Hình 8.28 Cấu tạo nguyên lý làm việc van chân khơng điều khiển nhiệt 124 Hình 8.29 Hoạt động hệ thống EGR động lạnh, nhiệt độ nước làm mát 500C 124 Hình 8.30 Hoạt động hệ thống EGR động chế độ khơng tải, bướm ga đóng hồn 125 Hình 8.31 Hoạt động hệ thống EGR động tải nhỏ tải lớn, bướm ga nằm cửa EGR cửa R 125 Hình 8.32 Hoạt động hệ thống EGR cửa “R” van điều biến chân không EGR mở bướm ga 126 Hình 8.33 Hoạt động hệ thống EGR bướm ga mở hoàn toàn 126 Hình 8.34 Vị trí van PVC động 127 Hình 8.35 Chế độ làm việc van PVC 127 Hình 8.36 Bộ lọc khí xả liền khối 127 Hình 8.37 Sơ đồ khối hệ thống xúc tác oxy hoá 128 Hình 8.38 Quan hệ tỷ lệ làm NOx, CO HC với tỷ lệ hỗn hợp 128 Hình 9.1 Đồ thị cơng P – V chu trình thực tế 131 Hình 9.2 Đặc tính tốc độ động 134 Hình 9.3 Khuynh hướng biến thiên v theo tốc độ n 135 Hình 9.4 Biến thiên m theo tốc độ n ĐC xăng 136 Hình 9.5 Biến thiên Pe Me theo tốc độ n ĐC xăng 136 Hình 9.6 Đặc tính tốc độ ĐC dùng BCHK 137 Hình 9.7 Biến thiên m theo tốc độ n ĐC diesel 138 Hình 9.8 Đặc tính tốc độ ĐC diesel 139 Hình 9.9 Các đặc tính điều chỉnh thành phần hịa khí 140 Hình 9.10 Đặc tính điều chỉnh góc phun sớm n = 1.800 v/ph toàn tải 141 190 Hình 10.1 Tăng áp dẫn động khí 144 Hình 10.2 Tăng áp dẫn động tuabin khí 144 Hình 10.3 Sơ đồ nguyên lý động tăng áp tuabin khí dẫn động lượng khí thải 145 Hình 10.4 Sơ đồ nguyên lý động tăng áp hỗn hợp hai tầng lắp nối tiếp 146 Hình 11.1 Sơ đồ cấu piston – khuỷu trục – truyền giao tâm 150 Hình 11.2 Phương pháp đồ thị Brich cách triển khai tọa độ  -x 153 Hình 11.3 Giải tốc độ đồ thị 154 Hình 11.4 Giải gia tốc đồ thị 155 Hình 11.5 Cơ cấu piston –khuỷu trục – truyền lệch tâm 157 Hình 11.6 Hệ lực thay truyền hệ tương đương khối lượng 160 Hình 11.7 Phân bố khối lượng truyền hệ tương đương hai khối lượng 161 Hình 11.8 Phân bố khối lượng khuỷu trục 162 Hình 11.9 Đồ thị cơng P – V đồ thị công triển khai P   165 Hình 11.10 Chiều tác dụng dấu lực quán tính chuyển động tịnh tiến 165 Hình 11.11 Hệ lực tác dụng cấu piston – trục khuỷu – truyền giao tâm 167 Hình 11.12 Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động kỳ, xilanh 168 Hình 11.13 Diễn biến hành trình xilanh động kỳ xilanh 169 Hình 11.14 Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng chốt khuỷu 170 Hình 11.15 Đồ thị triển khai vecto phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 171 Hình 12.1 Sơ đồ cân lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp I 175 Hình 12.2 Cơ cấu cân Lăng-set-chơ-rơ dùng cân lực Pj1 Pj2 176 Hình 12.3 Sơ đồ cân lực quán tính chuyển động quay 176 Hình 12.4 Sơ đồ lực qn tính động hai xilanh có δ = 3600 177 Hình 12.5 Sơ đồ động hai xilanh có góc lệch hai trục khuỷu δ = 1800 178 Hình 12.6 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xilanh, thứ tự làm việc 1-2-3 179 Hình 12.7 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xylanh, thứ tự làm việc – – – 181 Hình 12.8 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xylanh, thứ tự làm việc – – – – – 182 191 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến – Nguyên lý động đốt – NXB Giáo Dục Hà Nội 2008 [2] Dương Văn Đức – Ơ tơ – NXB Xây Dựng Hà Nội 2006 [3] Phạm Minh Tuấn – Động đốt – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2006 [4] Văn Thị Bông, Huỳnh Thành Công – Lý thuyết Động đốt – NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh [5] Bùi Văn Ga – Quá trình cháy động đốt - NXB Khoa học kỹ thuật - 2002 [6] Bùi Văn Ga – Ơtơ nhiễm mơi trường – NXB Giáo dục -1999 [5] Pham Minh Tuan, Nguyen The Luong, Tran Quang Vinh, Tran Đang Quoc, Le Anh Tuan -Evaluation of effect on reducing emission of EMITEC three-way catalytic converter used for motorcycles - Inter Conference organized by VR, Hanoi, November 5, 2006 [6] Pham Minh Tuan, Le Anh Tuan, Hoang Minh Duc - Simulation of turbocharged diesel engine D1146TIS designed and manufactured by VEAM - Science and Technology Magazine Nr 61, Hanoi, 2007 [7] Tim Gilles - Automotive Engines diagnosis - Repair and Rebuilding 6th Edition – Santa Barbara City College – 2009 [8] The Internal Combustion Engine in Theory and Practice - The M.I.T press (Masachusettes Institute of Technology) – 1998 [9] Advanced Engine Technology - London Roal Institute of Technology - 1999 [10] A Kolchin, A Demidov - Design of Automotive Engines - Mir Publishers Moscow [11] Internal Combustion Engine Modeling - 1995 [12] Advanced Engine Technology - London Roal Institute of Technology - 1999 [13] Diesel-In-Line Fuel-Injection Pumps, Bosch [14] Heywood - Internal Combustion Engine Fundamental - Mc Graw-Hill - 1998 192 ... nhiệt độ bên xi-lanh nén xi-lanh đốt lớn CÂU HỎI ÔN TẬP Câu Nêu định nghĩa động cơ, động nhiệt, động đốt động đốt Câu Định nghĩa thơng số hình học động đốt Câu Phân loại động đốt Câu So sánh...MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Động đốt (ĐCĐT) nguồn động lực để dẫn động cho phương tiện giao thơng vận tải, phổ biến dẫn động cho ôtô chuyển động Hiện động sử dụng xe ôtô động đốt kiểu piston, nhiên... thải Trong cơng có ích q trình cháy giãn nở sinh Do trình diễn lập lập lại có tính chu kỳ nên khảo sát nguyên lý làm việc ta khảo sát chu trình cơng tác tồn trình làm việc động Trong chu trình cơng