Bài thảo luận Nguyên lý động cơ đốt trong ppsx

Trong trường hợp thứ nhất, ngọn lửa lan truyền khắp không gian buồng đốt sau khi trục khuỷu quay được 30°... Sơ đồ lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt Ricardo.. Sơ đồ lan truy

Trang 1

THẢO LUẬN

NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

CÂU HỎI THẢO LUẬN:

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 2

CHƯƠNG TRÌNH THẢO LUẬN

1 Đặt vấn đề

2 Nội dung thảo luận

4 Tài liệu tham khảo

3 Kết luận

Back

Trang 3

Đặt vấn đề

- Nghành công nghiệp Ô tô là nghành phát triển mạnh mẽ từ

thế kỉ 19 dến nay và đang ngày càng hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của khách hàng và các nhà chế tạo luôn cố gắng làm ra những chiếc Ô tô phù hợp với nhu cầu đó Hiện nay hầu hết các loại xe con, xe thể thao, … đều dùng động cơ xăng để

đạt được công suất lớn, tốc độ cao, hoạt động êm dịu thỏa mái, tiện dụng và hiệu quả kinh tế cao

- Nhưng động cơ xăng vẫn đang được nghiên cứu thêm để làm sao cho công suất đạt hiệu quả cao nhất, ít tiêu hao nhiên liệu và giảm lượng khí thải độc hại vào khí quyển

- Để nghiên cứu sâu và hiểu rõ hơn về quá trình cháy ở động

Trang 4

Nội dung thảo luận

Back

1 Diễn biến quá trình cháy và các thông

số đặc trưng ở động cơ xăng.

2 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình cháy ở động cơ xăng.

3 Những hiện tượng cháy không bình

thường ở động cơ xăng và biện pháp

khắc phục.

Trang 5

1 DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ

CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG

II) Giai đoạn cháy chính.

I) Giai đoạn chậm cháy.

Quá trình cháy ở động cơ xăng được

chia thành 3 giai đoạn chính :

Trang 6

Hình 1: Quá trình cháy ở

động cơ xăng trên đồ

thị công mở rộng :

cf : thời điểm Buzi đánh lửa.

Ci :thời điểm nhiên liệu phát hoả.

z : thời điểm áp suất cháy đạt giá

trị cực đại.

Ec : thời điểm kết thúc quá trình

cháy.

φi :góc chậm cháy.

θ :góc đánh lửa sớm.

Back

Trang 7

Giai đoạn I: Chậm cháy

 Tính từ thời điểm buzi đánh lửa đến thời điểm nhiên liệu phát

hoả (từ cf đến ci)

 Tại khu vực gần 2 cực của buzi hình thành những trung tâm

cháy đầu tiên (the first center burn)

 Áp suất của MCCT hầu như không đổi so với đường nén

 Thông số đặc trưng là thời gian chậm cháy (i ) hoặc góc chậm cháy (φi)

 phụ thuộc vào:

Trang 8

Giai đoạn II: Cháy chính

 Tính từ thời điểm nhiên liệu phát hoả đến thời điểm

áp suất cháy đạt giá trị cực đại

 Màng lửa lan truyền từ những trung tâm cháy đầu tiên

ra khắp không gian buồng đốt (combustion chamber).

 Tốc độ tỏa nhiệt lớn trong một không gian công tác nhỏ làm cho áp suất tăng lên rất nhanh

 Giai đoạn cháy chính ở động cơ xăng thường được đánh giá bằng 2 đại lượng là áp suất cực đại (max combusition

pressure) (pz) và tốc độ tăng áp suất trung bình (rate of

medium pressure) (wp)

Back

Trang 10

Giai đoạn III: Cháy rớt

 Giai đoạn cháy sau khi piston đã rời xa ĐCT (top dead center)

 Nhận biết: động cơ làm việc nóng,tiêu hao nhiên liệu lớn,ống

xả bị đen

 Cháy rớt là hiện tượng có hại về mọi phương diện, vì :

- Tăng tổn thất nhiệt (temperature losses) theo khí thải do khí

thải có nhiệt độ cao hơn.

- Tăng tổn thất nhiệt truyền cho môi chất làm mát do MCCT

có nhiệt độ cao hơn khi piston đã rời xa ĐCT

- Nhiệt độ cao của MCCT trong xylanh được duy trì trong thời

gian dài có thể gây quá tải nhiệt (over load of temperature)

cho động cơ, v.v.

 Cháy rớt làm giảm độ bền của động cơ

Back

Trang 11

Khắc phục hiện tượng cháy rớt

 Tăng cường chuyển động của dòng khí trong

buồng cháy động cơ.

 Điều chỉnh lượng hòa khí theo tỷ lệ nhất định

(giảm lượng nhiên liệu).

 Chế độ vận hành đúng yêu cầu, bảo dưỡng tốt.

 Điều chỉnh góc phun sớm.

Trang 12

2.1 Tỉ số nén.

2.2 Cấu hình của buồng đốt và vị trí đặt buji.

2.5 Góc đánh lửa sớm (ө).

2.3 Loại nhiên liệu.

2.4 Thành phần của hỗn hợp cháy.

2.6 Tốc độ quay ( n ).

2.7 Tải của động cơ.

2 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình cháy ở động cơ xăng.

Back

Trang 13

2.1 Tỉ số nén

Tăng tỷ số nén sẽ làm tăng áp suất và nhiệt độ của MCCT tại thời điểm buji đánh lửa và làm giảm hệ số khí sót Điều này có ảnh hưởng tốt đến quá trình cháy Tuy nhiên, tỷ số nén càng lớn thì động cơ làm việc càng “cứng” và khả năng kích

nổ càng cao

Những yếu tố quan trọng cần phải xem xét đến khi lựa chọn tỷ số nén cho động cơ xăng bao gồm : loại nhiên liệu được sử dụng, môi chất và chế độ làm mát, chế độ làm việc

Trang 14

 Với tốc độ di chuyển ngọn lửa như nhau , tốc độ cháy và tốc

độ tăng áp suất trong xylanh sẽ tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt ngọn lửa Nếu đặt buji ở phần hẹp của buồng đốt, tốc độ cháy

ở giai đoạn đầu sẽ nhỏ do bề mặt màng lửa nhỏ Vì vậy, tốc độ tăng áp suất ở giai đoạn đầu của quá trình cháy sẽ thấp hơn so với giai đoạn sau

 Trong trờng hợp ngược lại, nếu buji được đặt ở phần rộng của buồng đốt thì tốc độ tăng áp suất ở giai đoạn đầu sẽ cao hơn

Sự kết hợp 2 dạng buồng đốt kể trên có thể đảm bảo cho tốc

độ tăng áp suất cháy gần không đổi trong suốt quá trình cháy

.Đặc điểm này được lợi dụng cho buồng đốt kiểu Ricardo

2.2 Cấu hình của buồng đốt và vị

trí đặt buji

Back

Trang 15

 Nhờ hình dạng và vị trí đặt buji thích hợp nên áp suất cháy tăng đều đặn trong quá trình cháy, động cơ làm việc " mềm " khả năng kích nổ thấp thể hiện sơ đồ lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt với buji đặt ở trung tâm và ở cạnh buồng đốt Trong trường hợp thứ nhất, ngọn lửa lan truyền khắp không gian buồng đốt sau khi trục khuỷu quay được 30° trong trường hợp thứ hai- sau 40° Kết quả là tốc độ cháy và khả năng xuất hiện kích nổ trong 2 trường hợp kể trên sẽ khác nhau Tốc độ tăng áp suất trong trường hợp thứ nhất cao hơn nhưng khả năng kích nổ thấp hơn do thời gian mà phần hoà khí sau cùng chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ cao ngắn hơn.

Trang 16

Ảnh hưởng của cấu hình buồng đốt và vị trí buji đến diễn biến quá trình cháy.

Trang 17

Sơ đồ lan truyền ngọn lửa

trong buồng đốt Ricardo.

Sơ đồ lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt phụ thuộc vào vị trí đặt buji

Trang 18

 Những tính chất của nhiên liệu có ảnh hưởng trực tiếp nhất đến quá trình cháy ở động cơ xăng bao gồm tính chống kích nổ và tính hoá hơi.

 Tính chống kích nổ của nhiên liệu là khả năng đảm bảo cho ngọn lửa lan truyền và đốt cháy phần HHC phía trước ngọn lửa một cách đều đặn mà không gây ra kích nổ Phương pháp định lượng tính chống kích nổ được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là xác định số octane ( Octane Number - ON ) của nhiên liệu.

 Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng hiện đại thường phải là loại

có tính chống kích nổ tốt vì những loại động cơ này có tỷ

số nén khá cao để đảm bảo có suất tiêu thụ nhiên liệu thấp

Back

2.3.Loại nhiên liệu

Trang 19

 Tính hóa hơi của nhiên liệu:

Là thuật ngữ biểu đạt khái niệm bao hàm khả năng dễ hóa hơi, phạm vi nhiệt độ sôi và

hàm lượng các thành phần có nhiệt độ sôi

khác nhau trong mẫu thử Tính hóa hơi có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cháy , qua đó

ảnh hưởng đến tính năng khởi động lạnh, khởi động nóng, chạy không tải , tăng tốc thời gian chạy ấm máy, v.v…

Trang 20

2.4 Thành phần của hỗn hợp cháy

Thành phần HHC ( λ ) có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng hoá học giữa nhiên liệu và oxy và qua đó ảnh hưởng đến các thông số công

tác khác của động cơ.

 Ảnh hưởng của λ đến hiệu suất lý thuyết ( ηt ):t ):

 Ảnh hưởng đến hiệu suất chỉ thị (ηt ): i ):

-Hiệu suất nhiệt của chu trình thực, tức là hiệu suất chỉ thị (ηt ):i) cũng sẽ tăng

khi HHC được làm loãng dần do hiệu suất lý thuyết tăng(ηt ):i = ηt ):t ηt ):t-i).Tuy

nhiên, khác với hiệu suất lý thuyết, hiệu suất chỉ thị chỉ tăng đến một giới

hạn nhất định, tại đó quá trình cháy nhiên liệu vẫn diễn ra bình thường.

- Khi HHC quá loãng, quá trình cháy nhiên liệu sẽ diễn ra chậm và không

ổn định, có thể có hiện tượng" bỏ lửa" (misfiring), tất cả những yếu tố đó đều góp phần làm giảm hiệu suất chỉ thị của động cơ.

Back

Trang 21

Ảnh hởng của λ đến

ηt ):t và ηt ):i :1- với tải bộ phận, 2- với 100 % tải, 3- với hai bougie cho mỗi xylanh, 4- với khí mới phân

Trang 22

Ảnh hưởng của λ đến công suất có ích (Ne)và suất tiêu thụ nhiên liệu (ge)

- λ tăng => Ne giảm

- HHC đậm dần (λ< λN)

=>Ne tăng đến Ne max (λ= λN)

- HHC đậm hơn => Ne giảm do cháy

không hoàn toàn

- λ tăng (λ>1) => ge giảm mạnh đến λg

- Nếu λ>λg => ge tăng do cháy không ổn

định và tốc độ cháy giảm

+ g e phụ thuộc vào: Tải

Tốc độ quay

Giới hạn loãng có ích…

Back Ảnh hưởng của λ đến Ne và ge của động cơ xăng

Trang 23

2.5 Góc đánh lửa sớm (ө).

 Người ta dùng góc đánh lửa sớm

làm căn cứ để đo thời điểm đánh

lửa.

 Góc đánh lửa sớm được tính bằng

thời điểm bắt đầu bật tia lửa điện

cho tới ĐCT, nó có ảnh hưởng rất

lớn tới tính kịp thời của quá trình

cháy

 Giá trị tốt nhất của θ phụ thuộc

vào tính chất nhiên liệu, tốc độ và

phụ tải động cơ Ảnh hưởng của

Trang 24

 Đồ thị công d, được xác định khi θ=39, do bật tia lửa điện sớm quá nên

phần hòa khí đợc bốc cháy ở trớc ĐCT, không những làm cho áp xúât

tronh xi lanh tăng lên quá sớm, mà còn làm tăng áp suất khi cháy, vì vậy

đã tăng phần công tiêu hao cho quá trình nén và làm giảm diện tích đồ

thị công Đồng thời do đánh lửa quá sớm làm cho nhiệt độ của số hòa

khí ở khu vực cuối của hành trình màng lửa tăng cao, qua đó làm tăng

khuynh hướng kích nổ của hòa khí.

 Trong thời gian sử dụng động cơ, nếu xảy ra kích nổ có thể điều chỉnh

cho góc đánh lửa sớm một chút để loại trừ kích nổ.

 Đồ thị công a được xác định khi θ=0, do đánh lửa quá muộn nên quá

trình cháy của hòa khí kéo dài sang thời kì giãn nở Áp suất và nhiệt độ

cao nhất khi cháy đều giảm nên đã làm giảm diện tích đồ thị công và

giảm công suất động cơ

 Đồng thời do kéo dài thời gian cháy, đã làm tăng tổn thất nhiệt truyền

qua thành xilanh , tăng nhiệt độ khí xả và nhiệt lượng khí xả đem theo,

do đó giảm công suất động cơ.

Back

Trang 25

 Đồ thị công c được xác định khi θ=26, đố là góc đánh lửa hợp lý, áp suất và nhiệt độ cháy cao nhất xuất hiện sau ĐCT khoảng 10-15 độ, quá trình cháy tương đối kịp thời nhiệt lượng được sử dụng tốt nên diện tích đồ thị công lớn nhất, công suất và hiệu suất động cơ cao nhất.

 Lúc đó tốc độ tăng áp suất cũng như áp suất cực đại khi cháy đều không lớn quá Góc đánh lửa tương ứng với công suất và hiệu suất cao nhất được gọi là góc đánh lửa tối ưu.

 Góc đánh lửa tối ưu được xác định qua thực nghiệm bằng cách xây dựng đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm θ Đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm thể hiện sự biến thiên của công suất Ne và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo góc đánh lửa sớm θ khi cho động

cơ hoạt động ở một tốc độ và một vị trí mở của bướm ga

 Khi thực nghiệm để lấy đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm, người ta cho động cơ chạy ở một vị trí bướm ga và một tốc đọ động cơ, thay đổi góc đánh lửa sớm θ

 Với mỗi góc θ xác định công suất Ne và suất tiêu hao nhiên liệu ge, xây dựng các đường cong: Ne= F(θ) và ge= F(θ) Khi thực nghiệm cần khóa chết cơ cấu tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm trên bộ chia điện và thực hiện điều chỉnh θ bằng thủ

Trang 26

 Tốc độ quay vừa có ảnh hưởng tốt vừa có ảnh hưởng xấu đến quá trình cháy ở động cơ xăng

 Những ảnh hưởng tốt bao gồm: tăng tốc độ cháy do tăng cường độ vận động rối của MCCT, giảm khả năng xuất hiện kích nổ do vận tốc lan truyền ngọn lửa và hệ số khí sót tăng.

 Những ảnh hưởng xấu bao gồm: tăng lượng nhiên liệu cháy rớt do góc chậm cháy tăng Mức độ ảnh hưởng của tốc độ quay đến thời gian cháy ( tc

- tính bằng giây) thường yếu hơn so với ảnh hưởng đến góc cháy ( jc - tính bằng °gqtk)

 Tuy nhiên, nếu góc đánh lửa sớm ( ө ) và thành phần HHC ( λ) được điều chỉnh thích hợp với sự thay đổi của tốc độ quay thì đường áp suất cháy chỉ thay đổi rất ít khi tốc độ quay thay đổi Chính đặc điểm này đã cho phép

chế tạo những động cơ xăng với tốc độ quay rất lớn mà vẫn đảm bảo hiệu suất nhiệt trong giới hạn có thể chấp nhận được.

2.6 Tốc độ quay ( n ).

Back

Trang 28

Tải của động cơ xăng được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ mở của bớm ga, qua đó thay đổi lượng và thành phần HHC

đi vào xylanh Tương tự như tốc độ quay, tải vừa có ảnh hưởng tốt vừa có ảnh hưởng xấu đến quá trình cháy Khi tăng tải, áp suất và nhiệt độ của động cơ và của MCCT trong xylanh cao hơn , hệ số khí sót giảm Điều này có ảnh hưởng tốt đến quá trình cháy vì nhiên liệu dễ phát hoả và cháy nhanh hơn Tuy nhiên, khi lượng nhiên liệu chu trình tăng thì thời gian cần thiết để đốt cháy lượng nhiên liệu đó cũng phải nhiều hơn Trong những điều kiện thực tế, ảnh hưởng tích cực của tải đến quá trình cháy ở động cơ xăng chiếm u thế hơn, cho nên có thể giảm góc đánh lửa sớm khi tăng tải

2.7 Tải của động cơ.

Back

Trang 29

3 Những hiện tượng cháy không bình thường

ở động cơ xăng và biện pháp khắc phục.

Một số hiện tượng cháy không bình thường (abnormal combustion) :

- Kích nổ(detonate ; initiating)

- Cháy sớm (misfire)

- Nổ trong ống xả (tail pipe)

Trang 30

Định nghĩa:

Là hiện tượng tự bốc

cháy một cách đột ngột của

phần hoà khí trong vùng phía

trước ngọn lửa ( thường bắt

đầu xuất hiện ở góc hẹp của

buồng đốt)

Back

Sơ đồ lan truyền ngọn lửa trong trường hợp

kích nổ ở động cơ xăng.

1-Ngọn lửa từ buji;

2-Hòa khí chưa cháy:

3-Ngọn lửa từ tâm kích nổ:

4-Tâm kích nổ:

3.1 Kích nổ:

Back

Trang 31

Những biểu hiện nhận biết :

-Xuất hiện tiếng gõ kim loại do sóng xung

kích phản xạ nhiều lần trong buồng đốt

- Tốc độ cháy của phần hoà khí bị kích nổ

rất lớn sẽ tạo nên áp suất và nhiệt độ cục bộ

rất cao tại khu vực kích nổ Vận tốc lan truyền

của ngọn lửa kích nổ có thể lên đến 2000m/s (

ngọn lửa bình thường không vượt quá 40m/s)

- Xuất hiện sóng xung kích lan truyền với

vận tốc truyền âm Sóng xung kích phản xạ

nhiều lần trong không gian buồng đốt sẽ tạo ra

tiếng gõ kim loại đặc trưng của hiện tượng

kích nổ.

- Động cơ xả khói đen do một phần nhiên

liệu và sản phẩm cháy bị phân huỷ dưới tác

dụng của áp suất và nhiệt độ rất cao tại khu

Tiêu đề	Bài Thảo Luận Nguyên lý Động cơ Đốt trong PPSX
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Nguyên lý động cơ đốt trong
Thể loại	Bài thảo luận
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	3,42 MB