10.Nhiên liệu thay thế và một số hướng
phát triển chính của ĐCĐT trong tương lai
Tổng quát về động cơ đốt trong
1 3
2 4 5
nạp thải
Động cơ đốt trong cấu tạo bởi các bộ phận chủ yếu sau:
- Cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu.
- Cơ cấu phân phối khí.
- Các chi tiết cố định.
- Hệ thống nuôi dưỡng (hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí).
- Hệ thống bôi trơn.
- Hệ thống làm mát.
- Hệ thống đánh lửa (chỉ có ở động cơ xăng).
Quelle: Ford CAD-Bild des saugrohreinspritzenden Ford 4,6l V8-Motors;
typische 90°-Anordnung der Zylinder; 24-Ventil Zylinderkopf
Hauptabmessungen: d = 90,2 mm s = 90mm ε = 9,8 : 1 Leistungsdaten: Pe = 300 PS MD = 320 Nm
Ford Mustang ε
CAD-Grafik zeigt den V6-3,0l (OM642) aus dem 320 CDI von Mercedes-Benz
Der Motor wird turboaufgeladen (variable Turbinengeometrie) und ist mit einer Common-Rail Einspritztechnik (erstmals Verwendung einer 8-Loch-Düse) der dritten Generation ausgestattet.
Hauptabmessungen: d = 83 mm s = 92 mm ε = 18
Quelle: DaimlerChrysler
CAD-Bild des direkteinspritzenden 1,4l FSI-Motor mit Doppelaufladung Volkswagen AG (im Golf GT) konsequentes Downsizing sowie Kombination aus mechanischer Aufladung und Abgasturboaufladung Hauptabmessungen: d = 76,5 mm s = 75,6 mm ε = 10:1
Leistungsdaten: Pe = 125 kW MD = 240 Nm
Quelle: VOLKSWAGEN AG MTZ 11/2005
Querschnitt des Zweizylinder-Viertakt.Einbau- Dieselmotors, Typ 2L 30 S, der Motorenfabrik Hatz GmbH und Co. KG, Ruhstorf a. d. Rott. Der Motor ist luftgekühlt und arbeitet mit direkter Einspritzung.
Hauptabmessungen: d = 95 mm, s = 100 mm Leistung: Pe = 22 kW bei n = 3000 1/min (pe = 6,21 bar, Pe/VH = 15,5 kW/l)
Querschnitt des V-Achtzylinder-Viertakt-Nutzfahrzeug- Dieselmotors, Typ OM 422 LA, der Daimler-Benz AG, Stuttgart-Untertürkheim.
Der Direkteinspritzer ist abgasturboaufgeladen.
Hauptabmessungen: d = 128 mm, s = 142 mm Leistung: Pe = 320 kW bei n = 2100 1/min (pe = 12,51 bar, Pe/VH = 21,9 kW/l)
Nockenwelle
Nockenwelle
Einspritzpumpe
Hướng phát triển của ĐCĐT ở Tây Âu( Western Europe)
Bild 2./10
Quelle: Auto Technology Febr. 2003
100
80
60
20
0
1995 2010
Model Year
Percent
ASSUMPTIONS:
Maturity of Technology • Cost of Production: - Adv. ICE + 25%, -Hybrid + 100%•
Supply Chain Availability • Sulfur Concent in Gasoline and Diesel Fuel < = 10 ppm•
2000 2005
40
SI - Engines
Conventional MPI Combinations of
DI/VVT/Down-Sizing Direct Injection DI
Fully Variable Valve Train VVT Down Sizing & Charging/
Var. Compression Ratio
Alternative Fuel Engines
CNG, Hybrids, Fuel Cell
Diesel
Adv. Combustion Systems Direct Injection
Indirect Injection
Hướng sản xuất ĐCĐT và xe trên thế giới
Diesel Systems
Dieselanteil in %
Thay đổi in % 2002 – 2014:
Total: + 36%
Benzin (xăng):+ 15%
Diesel: + 89%
Tỷ lệ phát triển hàng năm in % 2002 – 2014
Total: + 2,6%
Benzin: + 1,2%
Diesel: + 5,5%
Quelle: C/AS 11.2005
Mio
Quelle: Bosch
Sự phân bố sử dụng xe lắp ĐC Diesel
DS/MKT 591 0709 * | 11.12.2005 | © Alle Rechte bei Robert Bosch GmbH, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.
Diesel Systems
Compound Annual Growth Rate in % 2002 – 2014
Diesel: + 9,9% + 2,5% + 13,8 % + 3,6% + 9,9% + 7,4%
Quelle: C/AS 11.2005 * Other Regions = Asia Without Japan, Thailand und China as well as Australia, Afrika
North- + Latein- Amerika
West-europe East-europe China Other Regions*
Japan + Thailand Mio
Quelle: Bosch
Electronic Diesel
Control (EDC) Direct
Injection Common Rail –System (CRS)
Unit Injector System (UIS) CRS 2. Gen
UIS 2. Gen
CRS 3. Gen Piezo In %
Quelle: C/AS 11.2005, Polk Marketing Systems
DS/MKT 591 0709 * | 11.12.2005 | © Alle Rechte bei Robert Bosch GmbH, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.
Diesel Systems
Số xe (Diesel) đăng ký ở tây âu ( %)
Ưu điểm
• Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (be hay ge)nhỏ
• Hiệu xuất nhiệt lớn hơn
• Tổn thất nhỏ hơn đặc biệt là ở tải nhỏ
Nhược điểm
• Lượng nhiên liệu phun và do đó áp xuất có ích trung bình bị giới hạn bởi giới hạn của khoi den (Soot)
• Các chất ô nhiễm trong khí thải ít hơn (CO, HC, NOx)
• Giảm tổn thất nhiệt qua truyền nhiệt
. Thời gian hoà trộn của hỗn hợp ở chế độ moment lớn nhất và công xuất lớn nhất ngắn
• Tiếng ồn lớn hơn
• Xuất khôi lượng (Tỷ số công xuất khối lượng mG hay gd) lớn hơn bởi trọng lương lớn hơn (áp xuất cháy lớn nhất lớn hơn)
• Ô nhiễm do các PM trong khí xả
So sánh ưu - khuyết điểm của ĐC Diesel so với ĐC xăng
Nội Dung Môn Học
1. Lịch sử phát triển của ĐCĐT 2. Khái niệm về động cơ nhiệt.
3. Phân loại động cơ đốt trong.
4. Tổng quát về của động cơ đốt trong.
5. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản.
6. Chu trình lý tưởng của ĐCĐT-Cơ sở nhiệt động học 7. Nhiên liệu và môi chất công tác của ĐCĐT
8. Chu trình làm việc của ĐCĐT 9. Tăng áp trong ĐCĐT
10.Nhiên liệu thay thế và một số hướng
phát triển chính của ĐCĐT trong tương lai
Những khái niệm và định nghĩa
- Quá trình công tác: tổng số tất cả những sự biến đổi xảy ra đối với môi chất công tác trong xilanh động cơ cũng như
những hệ thống gắn liền với xilanh như hệ thống thải, nạp.
- Chu trình công tác: Tổ hợp các quá trình liên tục kế tiếp nhau lặp đi, lặp lại theo chu kỳ trong xilanh để thực hiện một quá trình sinh công.
- Điểm chết: + Là vị trí của piston trong xilanh, mà tại đó ta tác động một lực bất kỳ lên đỉnh piston cũng không làm trục khuỷu quay.
+ Là vị trí mà tại đó Piston đổi chiều chuyển động
Trong động cơ có hai điểm chết là điểm chết trên (ĐCT-TDC) và điểm chết dưới (ĐCD-BDC).
Những khái niệm và định nghĩa
- Hành trình của piston: khoảng chạy của piston trong xilanh giữa hai điểm chết:
S = 2 * R
R – bản kính quay của trục khuỷu.
- Thể tích công tác: thể tích xilanh giới hạn từ ĐCT đến ĐCD, ký hiệu Vh.
D - đường kính xilanh.
- Thể tích buồng cháy: thể tích còn lại nhỏ nhất trong xilanh khi piston ở ĐCT, ký hiệu Vc.
- Thể tích toàn phần: tổng thể tích công tác và thể tích buồng cháy:
a h c
V = + V V
2 h 4
V = D π S
Những khái niệm và định nghĩa
- Tỷ số nén: tỷ số giữa thể tích toàn phần và thể tích buồng cháy:
Ý nghĩa của tỷ số nén: Tỷ số nén chỉ rõ thể tích xilanh phía trên piston bị giảm bao nhiêu lần, tức là bị ép nhỏ bao nhiêu lần khi Piston đi từ ĐCD lên ĐCT.
1
a h c h
c c c
V V V V
V V V
ε = = + = +
Loại ĐC ε Giới hạn bởi
ĐC 2 kỳ 7.5 - 10
ĐC xăng (2 valves) 8 - 10 Kích nổ (Knock)
ĐC xăng (4 valves) 9 - 11 Kích nổ (Knock)
ĐC xăng DI 11 - 14 Kích nổ (Knock)
ĐC Diesel (IDI) 18 - 24 Tải lớn nhất và tổn hao
hiệu xuất ở toàn tải
ĐC Diesel (DI) 17 - 21 Tải lớn nhất và tổn hao
hiệu xuất ở toàn tải
Những khái niệm và định nghĩa
- Kỳ: một phần của chu trình công tác khi piston chạy từ điểm chết này đến điểm chết kia.
- Tỷ số tăng áp suất: tỷ số giữa áp suất cuối quá trình cháy đẳng tích và áp suất cuối quá trình nén.
Những khái niệm và định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
• Công xuất:
- Công do môi chất trong xy lanh tạo ra trong mỗi chu trình đươc xác định qua đồ thị công là công chỉ thị Wi(Li)
- Áp xuất chỉ thị trung bình pmi(pi)
Wi W1 = Công quá
trình công tác
W2 = Công quá trình nén
pmi
i i
mi i
h h
W L
p p
V V
= = =
Những khái niệm và định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
• Công xuất:
- Diện tích đồ thị công chia làm 2 phần: diện tích ứng với kỳ nén và công tác và diện tích ứng với kỳ hút và xả. Công do phần 1 là công dương và ứng phần 2 là công âm
(hay còn gọi là công “bơm” – không lớn) Wi(Li) - Công xuất chỉ thị Pi(Ni)
i ( ) i mi H
P N = inp V - i=0.5 (4 kỳ); 1 (2 kỳ) - n: tốc độ ĐC
- VH(VhΣ): thể tích công tác của ĐC
2
i i h
N p V in
= τ
Hay
- τ: số hành trình piston trong 1 chu trình - i: số xy lanh
Những khái niệm và định nghĩa Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
• Công xuất: