Giáo trình động cơ đốt trong phần 1

Hai quá trình nêu trên xảy ra tại một nơi, trong động cơ này nhiên liệu đƣợc đốt cháy ngay trong bản thân động cơ trong xilanh của động cơ kiểu piston.. Nhiệt năng tích trong mơi chất cơ

CHƯƠNG I : CHƯƠNG MỞ ĐẦU I-Giới thiệu vị trí , nội dung mơn học

1 Vai trị của động cơ đốt trong và ơ tơ đối với sự phát triển của xã hội lồi người:

Kể từ khi con người phát minh được kỹ thuật biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, mà chủ yếu là biến thành cơ năng (gọi là động cơ) thì sức lao động của con người được giảm thiểu một cách kinh ngạc, năng suất lao động tăng vượt bậc và giá thành sản phẩm làm ra ngày càng giảm Từ đĩ các phương tiện giao thơng vận tải cổ xưa của con người như: xe ngựa, xe bị được cơ giới hĩa thành xe tự chạy như các loại xe: ơtơ, máy

kéo, tàu thủy, tàu hỏa, máy bay, cho đến nay động cơ đốt trong vẫn là nguồn động lực

nhất, nĩ giúp cho việc lưu thơng hàng hĩa và đưa chúng ta đi từ nơi này đến nơi khác được nhanh chĩng nhằm tiết kiệm thời gian và sức lực lao động của con người Động cơ đốt trong cịn chiếm một vị trí quan trọng trong quá trình cơ giới hĩa sản xuất mọi lĩnh vực cơng, nơng, lâm, xây dựng, khai thác khống sản, hĩa chất, dầu mỏ

Ngày nay đã cĩ nhiều loại động cơ khác nhau như: động cơ điện, tuốc bin khí, tuốc bin nước, động cơ chạy bằng nhiên liệu khí, năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu và sản xuất song trên thực tế vẫn khơng được phổ biến và khơng thể thay thế hồn tồn được động

cơ đốt trong dùng nhiên liệu lỏng (xăng, diesel ) tinh chế từ dầu mỏ, đặc biệt là các loại động cơ đốt trong của ơtơ và máy kéo, máy xây dựng do các lý do chủ yếu sau:

 Giá thành chế tạo cao

Chiếc ơ tơ đầu tiên được chế tạo ra năm 1893, cho đến nay (đã được 112 năm) trên thế giới

cĩ khoảng 607 triệu xe, tức là cứ 10 người cĩ một chiếc xe trong khi ở Mỹ cứ 1,3 người cĩ một xe ơ tơ Mỗi năm thế giới sản xuất khoảng 50 triệu xe, riêng Mỹ sản xuất trên 10 triệu

xe Theo thống kê của phịng thương mại Mỹ năm 1992 nền cơng nghiệp ơ tơ Mỹ đã tiêu thụ 77% cao su thiên nhiên, 50% cao su tổng hợp, 67% chì, 64% gang đúc, 40% máy cơng cụ, 25% thủy tinh, 20% vật liệu bán dẫn, 18% nhơm, 12% thép và hàng trăm triệu tấn nhiên liệu

và dầu mỡ bơi trơn Tên tuổi các hãng ơtơ hàng đầu trên thế giới phải kể đến GM, FORD, TOYOTA, MERCEDES, NISSAN, RENAULT-VOLVO, FIAT, HONDA Các hãng này hàng năm sản xuất tới 35,3 triệu chiếc cĩ giá trị khoảng 570 tỉ USD Ở Nhật Bản cĩ một loạt nhà máy sản xuất ơ tơ như: TOYOTA, NISSAN, MITSUBISHI, MADAZ, ISUZU, HONDA, SUZUKI, DAIHATSU, SUBARU đang là đối thủ cạnh tranh lớn đối với các nhà sản xuất ơtơ Mỹ và Tây Âu Chỉ tính riêng tại thị trường Mỹ năm 1991 các hãng ơtơ Nhật đã bán 3,1triệu xe Riêng hãng TOYOTA cĩ những thời kỳ tại nhà máy lắp ráp bán tự động với qui mơ mỗi 1,5 phút cĩ một xe ơtơ được xuất xưởng Tại Nam Triều Tiên cĩ ba hãng lớn là: HYUNDAI, DAIWOO, KIA Mỗi năm các hãng ơtơ của CH Triều Tiên này sản xuất hai triệu xe các loại Chính nhờ vào cơng nghiệp chế tạo ơ tơ mà nước này đã trở thành một trong các nước phát triển tại khu vực Châu Á Thái Bình Dương hiện nay

Hình.1 Emblems of Main Motor Corporations (1) Biểu Tƣợng Của Những Tập Đoàn Ô

tô chính (1)

7 Mitsubishi Motors Corp Tập đoàn ôtô Mitsubishi

28 GMC = Truck = General Motors

Hình.2 Emblems of Main Motor Corporations (2) Biểu tƣợng của những Tập đồn

Ơ tơ chính

1 GAZ = Gorkovsky Atomobilny Zavod GAZ

4 Dongfeng-Citroën Automobile Co ,

Ltd

Cơng ty trách nhiện hữu hạn ơ tơ Citroën

6 QLMCL= Qing Ling Motors Co ,Ltd Cơng ty trách nhiệm hữu hạn ơ tơ Qing Ling

8 Chongqing Changan Automobile Co.,

Company, Ltd Volkswagen

11 Logo VAZ = The All-Russia

12 BAZ = Bratislavske Automotive

18 Mack Truck Inc (Inc = Incorporated) Mack

Biểu Tƣợng Của việc Bảo Dƣỡng Ô tô:

A engine oil identification symbol biểu tƣợng nhận biết dầu động cơ

B NLGI * certification mark con dấu của viện dầu mỡ bôi trơn quốc tế

* NLGI = National Lubricating Grease Institute viện dầu mỡ bôi trơn quốc tế

C ASE* certified chứng thực của viện bảo dƣỡng ôtô quốc tế

*ASE = NIASE = National Institute for Automotive Service Excellence viện bảo dƣỡng

ôtô quốc tế

1 API * service SG dịch vụ SG của viện dầu mỡ Mỹ

*API = American Petroleum institute viện dầu mỡ của Mỹ

2 SAE* 5W-30 dầu SAE 5W-30

* SAE = Society of Automobile Engineer hiệp hội kỹ sƣ ôtô

3 energy conserving II bảo tồn năng lƣợng II

Hình 3 Symbols of Auto Maintenance

Biểu Tƣợng Của việc Bảo Dƣỡng Ô tô

Cơng nghiệp ơ tơ được coi là một ngành cơng nghiệp khổng lồ, giàu cĩ nhất thế giới với sản lượng hàng năm đạt tới 600 tỷ USD Đây là một ngành cơng nghiệp tổng hợp và cũng là nơi tập trung sự hồn thiện cơng nghệ và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật cao, cĩ tác động thúc đẩy sự phát triển của các ngành cơng nghiệp khác như: cơ khí, điện, điện tử, vi điện tử, điều khiển tự đồng, vật liệu kim loại và phi phi kim loại, vật liệu mới, hĩa học, cao

su, sơn, chất dẻo, thủy tinh và xăng dầu

Trung bình một việc làm trong cơng nghiệp chế tạo ơ tơ tạo ra bảy việc làm trong các ngành cơng nghiệp hỗ trợ, dịch vụ bán hàng, dịch vụ bảo dưỡng và sửa chữa Chính vì vậy cơng nghiệp ơtơ là động lực phát triển kinh tế xã hội một cách nhanh chĩng nhất ở các nước phát triển Giá trị sản lượng của nền cơng nghiệp ơtơ chiếm từ 7% ÷ 9% GDP Thước đo mức độ phát triển tiên tiến và hiện đại của một quốc gia trên thế giới được người ta dựa vào ba ngành mũi nhọn sau:

 Cơng nghệ điện tử, tin học và viễn thơng

 Cơng nghệ sinh học

 Cơng nghiệp ơtơ (trong đĩ cĩ cơng nghiệp chế tạo động cơ đốt trong)

Vài nét về cơng nghiệp ơ tơ-động cơ đốt trong ở Việt Nam: Ngành công nghiệp ô động cơ đốt trong (bao gồm các loại ơ tơ, máy động lực, xe gắn máy hai bánh và các phương tiện vận tải khác gần ơ tơ) Việt Nam bắt đầu từ những gara bảo dưỡng và sửa chữa nhỏ, các nhà máy sửa chữa và lắp ráp xe hơi của Pháp trước năm 1954 Sau đĩ Liên Xơ cùng các nước Đơng Âu cũ ở miền Bắc và Mỹ cùng các nước Tây Âu ở miền Nam vào những năm 1960-1975

tô-Hiện nay, số lượng ơ tơ các loại đang lưu hành trong cả nước khoảng 385.000 chiếc, trong

đĩ cĩ 32% lượng xe tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh Điều này vừa đáp ứng được nhu cầu cơng nghiệp hĩa của tp HCM tuy cũng gây ra những khĩ khăn trong đĩ cĩ nạn ơ nhiễm mơi trường khơng khí và tắc nghẽn giao thơng Nhu cầu bổ sung hàng năm khoảng 12.000 ÷ 15.000 chiếc/ năm và dự đốn sau năm 2000- 2005, số lượng xe ơtơ các loại lưu hành trên

cả nước sẽ lên đến trên 700.000 chiếc với nhu cầu bổ sung hàng năm là 50.000 ÷ 60.000 chiếc /năm

Tính đến đầu năm 1997, nông nghiệp Việt Nam đã được trang bị: 117200 máy kéo các loại, 44.000 động cơ tĩnh tại, 850.000 máy chế biến nông sản có sử dụng động cơ đốt trong, 21.000 ÷ 15.000 xe cơ giới nông thôn và gần 100.000 tàu thuyền cơ giới nông thôn Trong

đó khu vực phía Nam có khoảng 90.000 máy kéo các loại (chiếm 77% cả nước), 371.000 động cơ tĩnh tại (chiếm 84% cả nước), 705.000 máy chế biến nông sản có sử dụng động cơ đốt trong (chiếm 83% cả nước ), 13.550 xe cơ giới nông thôn (chiếm 64,5% cả nước) và 88.400 tàu thuyền cơ giới nông thôn (chiếm 88,4% cả nước) Đây là một lực lượng mạnh đã đảm nhiệm được 66% cơ giới hóa khâu làm đất ở ĐBSCL Trong giai đoạn 1985 ÷ 1995, số máy kéo lớn tăng 1,5 lần, máy kéo nhỏ tăng 3,5 lần và phương tiện vận tải nông thôn 8 lần Mức độ cơ giới hóa nông nghiệp ở ĐBSCL đạt 0,59 mã lực/ha (bình quân cả nước: 0,421ha)

Thực chất nước ta cho đến nay chưa có nền công nghiệp chế tạo xe, trước đây chỉ có ngành sửa chữa và dịch vụ bảo dưỡng xe Từ năm 1990 trở lại đây Việt Nam bắt đầu có nền công nghiệp lắp ráp xe hơi và xe gắn máy, khi bắt đầu có các liên doanh lắp ráp ôtô, xe gắn máy, máy động lực của các hãng nổi tiếng trên thế giới vào Việt Nam

Tính đến năm 1996 Việt Nam đã có 14 dự án liên doanh lắp ráp xe với các hãng nổi tiếng trên thế giới được ký kết và cấp giấy phép (xem bảng danh sách các liên doanh) 14 liên doanh trên với tổng số vốn đầu tư gần 900 triệu USD và công suất lớn nhất dự kiến là 155.000 chiếc / năm Liên doanh đầu tiên là MEKONG CAR được cấp phép hoạt động ngày 22-6-1992 và tiếp theo là Việt Nam Motor Corporation cũng cấp phép vào 8/1992, sản phẩm chủ yếu là xe du lịch, xe khách và xe vận tải cỡ trung Các hãng ôtô của CH Triều Tiên cũng là các hãng tham gia tích cực vào chương trình lắp ráp xe ở Việt Nam

Để nhập khẩu được 60.000 xe ta phải bỏ ra khoảng 1,4 tỷ USD, trong khi để lắp ráp được số

xe này, chỉ cần xây dựng bốn nhà máy với khoảng vốn đầu tư để xây dựng là 200 triệu USD

và vốn lưu động 40 triệu USD

Tuy nhiên lắp ráp ôtô đòi hỏi phải có kỹ thuật và công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ hàn, sơn, kỹ thuật vật liệu cao cấp, kỹ thuật lắp ráp, thử nghiệm Vì vậy chúng ta thiếu vốn đầu

tư, lại không nắm được công nghệ kỹ thuật và phương pháp quản lý công nghiệp ôtô nên bắt buộc phải tìm các đối tác liên doanh lắp ráp và dần tiến tới chế tạo từng bước các chi tiết và cụm chi tiết của ôtô trong nước

Trọng tâm của phát triển công nghiệp ôtô Việt Nam không phải là giai đoạn lắp ráp mà là tiến trình nội địa hóa với mục tiêu đến năm 2005 sẽ nội địa hóa 30%

CÁC LIÊN DOANH LẮP RÁP ÔTÔ TẠI VIỆT NAM

(ĐƠN VỊ VỐN ĐẦU TƢ: 1000 USD )

VỐN VIỆT NAM

ĐỊA ĐIỂM

II- Những khái niệm:

 Động cơ: là một thiết bị (một loại máy) thực hiện việc chuyển đổi bất kỳ một dạng

năng lƣợng nào đĩ sang cơ năng để dẫn động máy cơng tác

Trong quá trình chuyển đổi năng lƣợng nĩi trên thì hiệu suất chuyển đổi (hiệu suất sử dụng nhiên liệu cịn gọi là hiệu suất nhiệt) đĩng vai trị rất quan trọng Phổ biến nhất hiện nay là động cơ đốt trong & động cơ nhiệt

Động cơ nhiệt: là loại thiết bị chuyển hóa năng do đốt cháy nhiên liệu thành nhiệt năng và biến nhiệt năng này thành cơ năng

Sơ đồ nguyên lý của động cơ nhiệt:

Động cơ nhiệt làm việc theo hai quá trình:

 Đốt nhiên liệu (combustibles) dạng đặc, lỏng hoặc khí để sinh nhiệt

 Mơi chất cơng tác thay đổi trạng thái để sinh cơng

Tùy thuộc hai quá trình xảy ra ở đâu mà động cơ nhiệt đƣợc chia làm hai loại:

 Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine)

 Động cơ đốt ngồi (Enternal Combustion Engine)

Động cơ đốt trong

Hai quá trình nêu trên xảy ra tại một nơi, trong động cơ này nhiên liệu đƣợc đốt cháy ngay trong bản thân động cơ (trong xilanh của động cơ kiểu piston) Nhiệt năng tích trong mơi chất cơng tác là khí đã cháy (sản vật cháy) cĩ nhiệt độ và áp suất cao đẩy piston đi xuống (mơi chất cơng tác giãn nở sinh cơng) làm trục khuỷu quay (cốt máy) của động cơ quay và truyền cơng suất cho máy cơng tác hoạt động

CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG:

Sức gió

Sức nước

Điện năng

Hóa năng -nhiệt năng

Năng lượng mặt trời

Năng lượng nguyên tử

ĐỘNG CƠ :

Động cơ gió Tuốc bin nước Động cơ nhiệt CƠ NĂNG DẪN ĐỘNG MÁY

CÔNG TÁC

Chuyển hóa năng

thành nhiệt (đốt

cháy nhiên liệu)

Môi chất tích năng lượng (T và P của môi chất tăng)

Nhiệt năng biến thành cơ năng (môi chất giãn nở sinh công)

Cả hai loại động cơ đốt trong và đốt ngoài này đều cĩ hai loại (kiểu) kết cấu:

 Động cơ quay (Rotary Engines)

 Động cơ Piston (Reciprocating Engines)

Động cơ Wankel

Động cơ xăng Động cơ piston Động cơ diesel

Động cơ khí Động cơ Wankel (động cơ quay)

Động cơ đốt trong Động cơ phản lực

Tuốc bin khí Động cơ piston tự do

rotary(piston)engine động cơ pit-tông quay

GT = Gas Turbine(Tuộc bin khí)

Động cơ xăng 4 xilanh thẳng hàng

gasoline engine,petrol engine gas

SI engine

spark-ignition engine,Otto

engine,engine with applied

ignition ,controlled-ignition engine

động cơ đánh lửa

Inline Four-Cylinder Gasoline Engine

Động cơ xăng 4 xilanh thẳng hàng

5a exhaust gas manifold with catalytic

11 timing belt pulley puly curoa cam

Động cơ dầu

DE

diesel engine,diesel motor,oil

indirect injection(diesel)engine

9 intake manifold ống gĩp nạp

Động cơ đốt ngồi

Hai quá trình nêu trên xảy ra ở hai nơi, quá trình I ở bên ngồi động cơ.Cụ thể ở động cơ này nhiên liệu được đốt cháy trong lị đốt, bên ngồi động cơ Nhiệt sinh ra đun sơi nước tạo hơi, chính hơi nước cĩ áp suất và nhiệt độ cao này được đưa vào xilanh của động cơ đẩy piston chuyển động tịnh tiến và làm trục khuỷu quay hoặc làm quay cánh tuốc bin (tuốc bin hơi nước)

Động cơ Stirling

Stirling Engine Động cơ Stirling (Động cơ đốt ngồi)

Reciprocating-piston engine with

external combustion

động cơ pit-tơng chuyển động tịnh tiến với buồng cháy ngồi

I IV four states of discontinuous piston 4 trạng thái chuyển động của pit-tơng

Máy hơi nước (kiểu piston) Động cơ đốt ngoài Tuốc bin hơi nước (kiểu quay)

Động cơ Stirling

1 heater bộ sưởi

So sánh động cơ đốt trong với động cơ đốt ngoài ta thấy động cơ đốt trong có nhiều ưu điểm lớn hơn (xem bảng so sánh)

So sánh động cơ đốt trong- động cơ đốt ngoài

Có hiệu suất nhiệt cao hơn:

ηe =30÷ 45%, tmax = 25300C (tuy nhiên

chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian

rất nhỏ so với toàn bộ chu trình công tác

của động cơ) và tiêu hao nhiệt cho hệ

thống làm mát ít hơn

Hiệu suất nhiệt thấp:

· ηe ≤ 15%: máy hơi nước

· ηe ≤ 25%: tuốc bin hơi nước tmax = 7000C,

tmax này tồn tại trong suốt chu trình công tác của động cơ Vì vật liệu chế tạo động cơ (cánh tuốc bin) không chịu được độ cao, cho nên tổn thất nhiệt cho việc tản nhiệt động cơ cao hơn Nếu so sánh cùng công suất Ne thì:

gọn nhẹ hơn vì không các chi tiết phụ

như nồi hơi, bộ ngưng tụ

Nặng nề và cồng kềnh hơn, vì có các thiết bị phụ: lò hơi, bộ ngưng tụ

Dễ khởi động, thời gian khởi động chỉ

cần từ 3 đến 5 giây

Phải cần thời gian đốt lò (phải chuẩn bị hàng giờ)

Dùng ít nước, thậm chí không cần nước

nếu động cơ làm mát bằng gió Tốn nhiều nước, vì vậy rất hạn chế khi sử dụng ở những nơi thiếu nước như sa mạc

Dùng nhiên liệu đắt tiền: xăng, dầu

diesel hoặc nhiên ở liệu thể khí

Dùng loại nhiên liệu rẻ tiền, thường dùng nhiên liệu thể rắn (than,củi )hoặc thể đặc (dầu cặn)

Động cơ không tự khởi động được Động cơ tự khởi động khi áp lực hơi nước đủ lớn

III-Phân loại ĐCĐT

Phân loại động cơ đốt trong theo đặc điểm kết cấu của chúng như sau:

1 Phân loại theo số xilanh:

Căn cứ vào số xilanh, phân động cơ đốt trong làm hai loại: động cơ một xilanh và động

cơ nhiều xilanh Tăng số xilanh là một trong những biện pháp tăng công suất có tính kinh tế cao Ngày nay động cơ đốt trong đã có loại có đến 54 xilanh

2 Phân loại theo vị trí tương đối của xilanh với trục khuỷu:

3 Phân loại theo số hàng xilanh:

Động cơ 1 hàng xilanh Động cơ hai hàng xi lanh

Động cơ hai hàng xi lanh

Động cơ 4 hàng xilanh Động cơ 4 hàng xilanh

Để tăng công suất động cơ, thường tăng số xilanh, nhưng số xilanh trên một hàng không quá

12 Vì vậy dùng động cơ nhiều hàng xilanh Gồm các loại sau:

a Động cơ một hàng xilanh:

Trong loại động cơ này, các đường tâm xilanh đều nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm trục khuỷu hoặc song song với đường tâm trục khuỷu (loại cơ cấu khuỷu trục-bielle lệch tâm)

b Động cơ hai hàng xilanh:

mát bằng nước) Sau đó được dùng rất nhiều trên ôtô và xe tăng Có thể nói rằng động cơ chữ V (hình 3.a) đang chiếm ưu thế tuyệt đối Góc giữa hai hàng xilanh thường là 55o

, 60o, 90o, 135o

 Loại động cơ đối xứng có góc giữa hai đường tâm xilanh bằng 180o cũng có thể xếp vào loại động cơ chữ V đặc biệt Hình 3.b giới thiệu loại động cơ hai hàng xilanh cùng trong một mặt phẳng nằm ngang

c Động cơ ba hàng xilanh:

, 60o, 80o Loại này trước đây thường dùng trên máy bay, ngày nay không còn được sử dụng trên máy bay nữa Một số xe tăng dùng loại động cơ W này nhưng thường đặt úp sấp.

d Động cơ bốn hàng xilanh:

Loại này thường dùng trong máy bay Cách bố trí có thể theo kiểu chữ X, H hay hai chữ

V chắp vào nhau (hình 5)

e Động cơ đốt trong năm hàng xilanh trở lên: Đều được gọi chung là động cơ hình sao

4 Phân loại theo số trục khuỷu:

a Động cơ có một trục khuỷu:

Loại này chiếm tuyệt đại đa số, phần lớn được sử dụng trong các ngành giao thông vận tải, công nghiệp và nông nghiệp

b Động cơ có hai trục khuỷu: (hình 6)

Kết cấu của động cơ này do hai động cơ chữ V hợp lại với nhau mà thành Để đảm bảo tính đồng tốc, dùng bánh răng trung gian để liên kết hai động cơ với nhau

c Động cơ hai trục khuỷu theo hình 7

Thường dùng cho động cơ hai kỳ

d Động cơ ba trục khuỷu trở lên: (hình 8 và hình 9)

Loại động cơ này thường là động cơ hai kỳ

e Động cơ không có trục khuỷu:

Bao gồm các loại: động cơ piston tự do (hình 10), động cơ piston quay (động cơ WANKEL) (hình 11), động cơ dĩa

hình 7

Những loại động cơ pit-tông tịnh tiến

Reciprocating-Piston Engine Types

Những loại động cơ pit-tông tịnh tiến

1 inline engine,straight

7 horizontal engine,horizontal(-ly)

8 inclined engine,canted engine,slanted

10 vertical engine,verticall installed

IV-Các hệ thống của động cơ đốt trong

1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền:

Gồm các chi tiết chủ yếu: thân máy, nắp xilanh, piston, thanh truyền, trục khuỷu, hộp trục khuỷu, nắp hộp trục khuỷu, bánh đà Nhiệm vụ của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

là để biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu

2 Cơ cấu phối khí:

Cơ cấu này bao gồm các chi tiết: cặp bánh răng dẫn động, trục cam, con đội, lò xo supap, supap, ống nạp, ống thải Nhiệm vụ của cơ cấu này đóng mở supap nạp và thải đúng thời gian qui định để thực hiện việc thay đổi môi chất công tác trong xilanh, giúp động cơ làm việc liên tục

3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu :

Hệ thống này có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu và tạo thành khí hỗn hợp: nhiên liệu với không khí, đảm bảo nhiên liệu cháy tốt cho động cơ hoạt động bình thường

Hệ thống nhiên liệu động cơ (HTNLĐC) Diesel khác hẳn hệ thống nhiên liệu động cơ xăng:

tinh, bơm cao áp, vòi phun

4 Hệ thống đánh lửa:

Hệ thống này bao gồm những bộ phận tạo ra dòng điện có điện thế cao (hàng vạn volt) phát

ra tia lửa điện có cường độ mạnh làm cháy hỗn hợp khí, chỉ có động cơ xăng, ga mới có hệ thống đánh lửa Nó bao gồm các bộ phận: bộ tăng điện (bobin), tụ điện, bộ chia điện và bugi

5 Hệ thống làm mát:

Nhiệm vụ của hệ thống là đảm bảo tản nhiệt từ động cơ ra ngoài để động cơ làm việc bình thường Có hai cách làm mát:

xilanh, nắp máy, két nước, quạt gió và hệ thống dẫn nước và quạt gió

 Hệ thống làm mát bằng gió bao gồm: các phiến tản nhiệt trên thân máy, nắp xilanh, quạt gió, các bản hướng gió và cơ cấu dẫn động quạt gió

6 Hệ thống bôi trơn:

Nhiệm vụ của hệ thống này là đưa dầu nhờn đến các mặt ma sát trong động cơ để làm giảm ma sát, tẩy sạch các mặt ma sát, làm mát ổ trục Hệ thống bôi trơn gồm: cacte chứa dầu nhờn, bơm dầu, bình lọc thô và tinh, két dầu, đồng hồ đo áp suất và đường ống dẫn

7 Hệ thống khởi động:

Nhiệm vụ của hệ thống này là đảm bảo cho động cơ khởi hành được nhanh chóng Các phương pháp khởi động:

 Quay tay

 Bằng động cơ điện cở nhỏ (đề ma rơ)

 Bằng động cơ xăng cở nhỏ (máy lai)

 Bằng không khí nén

2 Chu trình công tác:

Chu trình công tác của động cơ là tổng cộng tất cả những phần của quá trình xảy ra trong thời gian của một giai đoạn (hoặc thời kỳ) trong một xilanh của động cơ Khái niệm về chu trình công tác là nói sự thay đổi môi chất công tác trong xilanh động

cơ Tính chu kỳ của chu trình công tác được đặc trưng bằng số hành trình của piston cần thiết để thực hiện chu trình đó Vì vậy đối với động cơ đốt trong hiện nay có thể chia làm hai loại:

 Bốn kỳ: Phải cần bốn hành trình piston mới hoàn thành được một chu trình công tác của động cơ

 Hai kỳ: Chỉ cần hai hành trình của piston thì hoàn thành một chu trình công tác của động cơ

3 Kỳ (hay thì) (stroke):

Là một phần của chu trình xảy ra giữa hai vị trí của cơ cấu bielle-trục khuỷu có thể tích lớn nhất và nhỏ nhất (tức là trong thời gian một hành trình của piston)

4 Điểm chết (tử điểm-point mort):

Là vị trí mà khi piston ở các vị trí đó dù ta có tác dụng một lực nào trên piston cũng không làm cho trục khuỷu của động cơ quay ( tức là không sinh ra moment quay)

 Điểm chết mà ở đó trục khuỷu hướng từ tâm trục vào phía trong của cơ cấu hướng về phía piston) thì gọi là"điểm chết trong"

 Điểm chết mà ở đó trục khuỷu hướng từ tâm ra ngoài cơ cấu gọi là "điểm chết ngoài"

Khi xilanh được bố trí trên đường tâm trục khuỷu người ta gọi là "điểm chết trong" là điểm chết trên (ĐCT) hoặc tử điểm thượng (TĐT) ("Point Mort Haut" PMH) (TDC) và "điểm chết ngoài" là điểm chết dưới hoặc tử điểm hạ (ĐCD or TĐH) (Point Mort Bat) (PMB or BDC)

7 Thể tích công tác của xilanh (V h ):

Là hiệu số giữa thể tích lớn nhất của xilanh và thể tích buồng nén

Thông số chính của động cơ:

Base term of Engine Thuật ngữ cơ bản của động cơ

Về cơ bản động cơ diezel và động cơ xăng giống nhau ở các chi tiết cố định (block cylinder, carter, joint, bạc lót ), các chi tiết di động (trục khuỷu, bielle ), hệ thống làm mát, hệ thống phối khí

Khác nhau cơ bản là: xăng có hệ thống đánh lửa, hệ thống nhiên liệu (hình thành hoà khí từ bên ngoài xilanh bằng một thiết bị gọi là carburator) Ơû động cơ diesel chỉ có hệ thống nhiên liệu (bơm cao áp và kim phun ), ở động cơ diesel 2 kỳ có trang bị máy nén làm bơm quét, còn động cơ diesel bốn kỳ có tăng áp bằng turbine Ơû động cơ xăng hai kỳ, bốn kỳ coi như không có tăng áp Ngoài ra εdiesel lớn hơn nhiều εxăng

2 Quá trình làm việc

 Hiệu suất động cơ diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng

 Nhiên liệu DO rẻ tiền hơn xăng, 1l DO cho 8755 calori còn 1l xăng cho 8140 calori

 Suất tiêu hao nhiên liệu riêng (ge ) ge diesel = 180 g/ml.h, ge xăng = 250 g/ml.h

 Nhiên liệu DO không bốc cháy ở nhiệt độ thường &→ ít nguy hiểm

 Động cơ Diesel ít bị hư hỏng lặt vặt vì không có bộ đánh lửa và Cacburator

Khuyết

 Trọng lượng động cơ đối với công suất lớn hơn xăng

 Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun, được chế tạo rất chính xác và tinh xảo với dung sai bằng 1/1000 mm

 Tỉ số nén (ε) lớn đòi hỏi vật liệu chế tạo nắp culasse đòi hỏi vật liệu tốt Các yếu tố trên động cơ diesel đắt tiền hơn trên động cơ xăng

 Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dụng, dụng cụ đắt tiền và thợ chuyên môn cao

 Tốc độ động cơ diesel nhỏ hơn động cơ xăng (vì công suất lớn, chi tiết nặng)

e Hệ thống tăng áp

Động cơ diesel hai kỳ tăng áp để quét khí cháy và nạp khí mới (tăng áp bằng khí máy nén)

Động cơ diesel bốn kỳ tăng áp bằng turbine

V.3-Nguyên lý làm việc động cơ 4 kỳ không tăng áp

1 NLLV Của Động Cơ Diesel Bốn Kỳ Đƣợc Tiến Hành Nhƣ Sau:

φ1 = góc mở sớm suppap nạp (Sn)

φ1-2 = toàn bộ góc mở của Snφ2-3 = góc ứng với quá trình nén φ3 = góc phun sớm

φ3-4-5 = góc ứng với quá trình cháy và giãn nở φ5 = góc mở sớm suppap thải (St)

φ5-6 = toàn bộ góc mở của Stφ6 = góc đóng muộn St

Hành trình thứ nhất: Hành trình nạp

Ở đầu hành trình này (lúc piston ở ĐCT) toàn bộ VC chứa SVC còn sót lại ở chu trình trước

và được gọi là khí sót (điểm r), áp suất khí sót Pr gần bằng áp suất khí trời Po piston tiếp tục

đi xuống từ ĐCT đến ĐCD &→ không gian phía trên piston tăng &→ trong xilanh hình thành chân không &→ không khí được hút vào xilanh qua SN trong suốt quá trình nạp Lúc này ST đóng.trên đồ thị công: hành trình nạp ứng với rr'a

Thực tế:

SN mở sớm hơn trước khi piston tới ĐCT (điểm d1) góc ứng với đoạn d1r = góc φ1 gọi là góc

mở sớm SN, đồng thời SN đóng muộn hơn so với ĐCD (điểm d2), góc ứng với đoạn ad2 = góc φ2= góc đóng muộn SN Vì vậy thời gian thực tế của quá trình nạp lớn hơn thời gian của hành trình nạp

Hành trình thứ hai: Hành trình nén

Piston đi từ ĐCD đến ĐCT, Vxilanh giảm dần &→ không khí bị nén lại&→ áp suất và nhiệt tăng lên Trên đồ thị công, hành trình nén được thể hiện bằng đoạn ac'c" Thực tế quá trình nén chỉ bắt đầu khi các SN và ST đóng hoàn toàn → thời gian của quá trình nén nhỏ hơn thời gian của hành trình nén Ở cuối quá trình nén (điểm 3'), nhiên liệu được phun vào xilanh nhờ kim phun Góc ứng với đoạn c'c'' hoặc góc φ S = góc phun sớm

Hành trình thứ ba : Hành trình cháy và giãn nở

Piston đi từ ĐCT đến ĐCD Hành trình này gồm:quá trình cháy + quá trình giãn nở Nhiên liệu được cháy nhanh, áp suất và nhiệt độ tăng mãnh liệt Sau đó nhiên liệu được cháy đều hơn Đoạn Z'Z = cháy đẳng áp quá trình cháy kết thúc tại x Sau đó là quá trình giản nở Hành trình này sinh công có ích do đó được gọi là hành trình công tác

Sơ đồ nguyên lí làm việc của động cơ 4 thì

trên đến nắp máy

Vc

combustion volume,combustion chamber(space)volume,cylinder compression volume

thể tích buồng cháy

Vh

swept volume of a cylinder,piston displacement,cylinder swept volume,displacement of(one)cylinder,piston swept volume

thể tích công tác (dung tích ) động cơ

Vc + Vh cylinder total volume thể tích tổng thể(lớn nhất

của lòng xilanh động cơ)

(V c + V h ) / V c compression ratio tỉ số nén

Operational Schematic of Four-Stroke Engine

Sơ đồ nguyên lí làm việc của động cơ 4 thì

A intake stroke,induction stroke,addmition stroke,suction stroke thì hút

C power stroke,combustion stroke,working stroke,firing

Giản đồ thời gian(đồ thị pha phân phối khí tròn) Timing Diagram

valve-timing diagram giản đồ thời gian hoạt động của supap

NLLV của động cơ xăng bốn kỳ đƣợc tiến hành nhƣ sau:

Hành trình thứ nhất: Hành trình nạp

Giống nhƣ động cơ Diezel nhƣng: Piston tiếp tục đi xuống từ ĐCT đến ĐCD &→ không gian phía trên piston tăng &→ trong xilanh hình thành chân không

&→ hỗn hợp khí (gồm hơi xăng + không khí) đƣợc hút vào xilanh qua SN trong suốt quá trình nạp Lúc này ST đóng

Hành trình thứ hai: Hành trình nén

Giống nhƣ động cơ Diezel nhƣng: Ở cuối quá trình nén (điểm 3')&→ bugi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp khí Góc ứng với đoạn c'c" hoặc góc φ3 = góc đánh lửa sớm

KẾT LUẬN:

Nghiên cứu các đồ thị trên ta rút ra một số kết luận đối với chu trình cơng tác của động cơ bốn kỳ như sau:

1 Tồn bộ chu trình cơng tác được thực hiện trong hai vịng quay của trục khuỷu

2 Trong bốn hành trình của động cơ chỉ cĩ một hành trình (hành trình cháy và giản nở)

là duy nhất sinh cơng cịn ba hành trình khác (nạp, nén, thải) là những quá trình chuẩn bị và được thực hiện nhờ động năng của khối lượng vận động quay (trục khuỷu bánh đà) và nhờ cơng của các xilanh khác

3 Thời điểm đĩng và mở các supap cũng như thời điểm phun nhiên liệu hoặc tia lửa điện khơng trùng với ĐCT và ĐCD của piston gọi là thời điểm phối khí

V.4-Nguyên lý làm việc động cơ 4 kỳ tăng áp

1 Động cơ diesel 4 kì cĩ tăng áp

Sơ đồ nguyên lí của động cơ diesel 4 kì cĩ tăng áp bằng tuabin khí thải

Sơ đồ cấu tạo

I-Máy nén khí kiểu li tâm

II-Tuabin khí thải

Hình b mơ tả các quá trình trao đổi khí trên toạ độ P-V và pha phân phối khí,đường nạp IV-a) nằm ở vị trí cao hơn đường áp suất khí trời p0 và thường cao hơn cả đường thải (b-I-r) Cịn những quá trình khác của chu trình động cơ khơng tăng áp khơng khác gì so với động

(r-cơ khơng tăng áp

Nguyên lí làm việc:

 Khơng khí cĩ áp suất P0 được máy nén ly tâm A hút vào qua bộ lọc 4,qua máy nén áp suất khơng khí cĩ thể tăng tới pk=(1.3÷1,5) p0

 Khơng khí tăng áp cĩ áp suất pknày được đưa qua van nạp 5 vào xi lanh động cơ

 Khí thải được đẩy ra qua van 6 đưa tới ống phin của tuabin B,qua ống phun thế năng

áp suất của khí thải được biến đổi thành động năng khí thải làm tuabin quay.áp suất

Đồ thị trao đổi khí trên toạ độ P-V 1.Pha nạp

2.Pha thải

3.Độ trùng điệp (thảiquét) 4.Bộ lọc khơng khí

5.Van nạp

6.Van thải

pT và nhiệt độ TT của sản phẩm cháy trong quá trình thải lớn hơn ở động cơ không tăng áp và phù hợp với yêu cầu của tuabin đối với chất khí phía trước nó

 Đối với động cơ có tăng áp,do khả năng tăng áp và kết cấu buồng cháy phân cách mà các góc đóng ,mở sớm các supáp không tuân theo quy luật như trong động cơ không tăng áp

2 Động cơ xăng 4 kỳ có tăng áp

 Các quá trình trao đổi khí của động cơ xăng tăng áp cũng tương tự như động cơ diesel tăng áp

diesel có tăng áp.Áp suất tăng áp bị hạn chế bởi khả năng chống kích nổ của xăng hay là trị số octan của nhiên liệu xăng.Bộ phận tăng áp có thể bố trí ở phía trước hoặc sau bộ chế hoà khí.Đối với trường hợp bố trí bộ tăng áp trước bộ chế hoà khí,buồng phao của bộ chế hoà khí phải có đường thông với buồng không khí nén của bộ phận tăng áp

V.5-Nguyên lý làm việc động cơ 2 kỳ

Động cơ hai kỳ là động cơ trong đó chu trình công tác được hình thành trong hai hành trình của piston (hoặc một vòng quay của trục khuỷu)

1 NLLV của động cơ diesel 2 kỳ :

Hành trình thứ nhất:

Ở hành trình này piston đi từ ĐCD → ĐCT diễn ra các quá trình sau: Piston chƣa đĩng cửa quét nên khơng khí đƣợc máy nén bơm vào với áp suất vào khoảng 1,2 ÷ 1,5 at Khơng khí sạch vào đẩy khí cháy ra khỏi xylanh và một phần khơng khí cũng thốt ra ngồi (gọi là phần khí nạp tổn thất) Khi piston đi lên đĩng cửa quét và supap thải đĩng lại &→ bắt đầu thời kỳ nén Kết thúc quá trình nén là lúc piston đến ĐCT Áp suất cuối quá trình nén lên đến Pc = 35 ÷ 50 at và nhiệt độ Tc = 900 ÷ 1100 0K trục khuỷu quay 1800

(1/2 vịng) Một phần nhiên liệu đƣợc phun vào xilanh &→ cháy

Hành trình thứ hai:

Khi piston lên đến ĐCT, khơng khí bị nén ép cĩ áp suất và nhiệt độ cao Nhiên liệu đƣợc phun vào buồng đốt tự bốc cháy đẩy piston từ ĐCT&→ ĐCD Hành trình này diễn ra các quá trình sau đây: Cháy giản nở( sinh cơng) Áp suất lên tới Pz = 80 at Nhiệt độ Tz =1700 ÷

2200 0K Khi piston xuống gần vị trí mở cửa nạp thì đồng thời supap thải cũng đƣợc mở ra, khí cháy cĩ áp suất cao hơn khi trời nên thốt ra ngồi thực hiện quá trình thải khí Bơm máy nén khí đẩy khơng khí sạch vào xilanh Cuối hành trình này áp suất Pb = 3 ÷ 8 at

và nhiệt độ Tb = 1000 ÷ 1200 0K trục khuỷu quay 360 0( một vịng) Sau khi piston đến ĐCD lại tiếp tục đi lên và chu trình khác đƣợc thực hiện (lặp lại) Chu trình cơng tác của động cơ diezel hai kỳ cũng đƣợc biểu diễn trên đồ thị P-V và P-φ

Quá trình quét khí

Scavenging Process

Quá trình quét khí

2 NLLV của động cơ xăng hai kỳ :

Như vậy trong hành trình này xảy ra các quá trình:

 Nạp hoà khí vào xi lanh

 Thải khí

 Nén hoà khí

 Bắt đầu quá trình cháy

Hành trình thứ hai:

Piston từ ĐCD &→ ĐCT Kết thúc quá trình nén lúc piston ở ĐCT bugi bật tia lửa điện

&→ hoà khí bùng cháy &→ sinh áp lực lớn đẩy piston đi xuống Áp suất quá trình cháy giãn nở thường đạt 20 ÷ 30 at và nhiệt độ to = 2000 o C Piston đi xuống trước tiên phần thân đóng dần lỗ nạp (11) kết thúc việc nạp khí vào carte và mở dần lỗ thải khí (7) Ta thấy hoà khí trong carte bị nén theo đường (7) đi vào xi lanh Do dạng đỉnh piston lồi nên hoà khí nạp đầy xi lanh và đẩy khí ra ngoài Có một phần hoà khí cùng thất thoát ra ngoài, bởi vậy động

cơ hai thì tốn nhiên liệu hơn động cơ bốn thì hiệu suất thấp Piston đến ĐCD kết thúc chu trình công tác của động cơ xăng hai kì.Trục khuỷu quay trọn một vòng (360o

) Như vậy hành trình này thực hiện các quá trình sau:

 Vẫn có quá trình nạp hoà khí vào carte

 Nạp hoà khí vào xi lanh

 Cháy và giãn nở

Hành trình thứ nhất:

Piston từ ĐCD &→ ĐCT đóng dần lỗ thay khí (lỗ quét 8) và lỗ thải khí (3) và bắt đầu thời kỳ nén ép hoà khí Áp suất cuối quá trình nén ép từ 6 ÷ 10 at và nhiệt

độ vào khoảng 473÷ 573 oK (thấp hơn áp suất và nhiệt độ động cơ xăng bốn kỳ) Khi piston lên đến gần ĐCT mép dưới của thân piston mở lỗ nạp khí (4) do áp suất trong cacte lúc này nhỏ hơn áp suất khí trời nên không khí qua cacbuarator hoà trộn với xăng thành hoà khí đi vào cacte (cacte hoàn toàn kín) Khi piston lên đến ĐCT &→ bugi bật tia lửa điện đốt cháy hoà khí &→ sinh áp lực lớn đẩy piston đi xuống Trục khuỷu quay quay

180o ( 1/2 vòng)

Nhƣ vậy, với một vòng quay trục khuỷu và hai hành trình của piston thực hiện xong chu trình công tác của động cơ xăng hai kì

Đồ thị P-V và P-φ có dạng gần giống động cơ diesel hai kỳ Tuy nhiên quá trình cháy đẳng tích nên đồ thị dốc hơn

KẾT LUẬN:

1 Toàn bộ chu trình công tác đƣợc thực hiện trong 1 vòng quay của trục khuỷu

2 Trong hai hành trình chỉ có một hành trình sinh công, do đó công bị tiêu hao một phần

3 Áp suất không khí quét lớn hơn Po do đó cần phải có một máy nén khí do trục khuỷu dẫn động Công tiêu hao cho máy chiếm (6 ÷12)% công suất của động cơ

4 Có một phần hành trình của piston dùng vào việc thải và quét khí

5 Khi quét khí, có một phần khí nạp mới bị hao hụt do có lẫn SVC đi ra ngoài cửa thải

Thiết kế chu trình động cơ 2 thì

Two-Stroke Cycle Engine Design

Thiết kế chu trình động cơ 2 thì

two-cycle engine động cơ 2 chu kì

rotary(disc,disk)valve,rotary slide valve,rotary disk,rotary

thì

V.6-Nguyên lý làm việc động cơ Wankel

Cấu tạo :

1.Roto 2.Trục cơ 3.Vành răng của roto 4.Bánh răng trục cơ, 5.Xi lanh, 6.Buồng nạp 7.Cửa nạp, 8.Bugi, 9.Cửa thải

Vành răng trong (3) của roto luôn ăn khớp với bánh răng trục cơ (4) có tỉ số truyền i.Tâm của roto lệch với tâm của trục động cơ một khoảng là e Khi roto chuyển động song phẳng ba đỉnh A,B,C của roto luôn tiếp xúc với bề mặt xi lanh

5 có dạng đường cong êpitrocoit do đó tạo ra ba không gian thay đổi là AC,AB

và BC

Bugi (động cơ xăng) bật tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp.Sau một thời gian cháy trễ,quá trình cháy sẽ thực sự diễn ra.Áp suất trong không gian này tăng vọt tác dụng lên bề mặt AC của roto tạo nên momen quay do roto 1 lệch tâm với trục động cơ 2.Qua bộ truyền bánh răng 3-4 momen đƣợc truyền ra trục cơ ra ngoài để kéo máy công tác Đồng thời tại vị trí trên hình 1-13b ở không gian BC diễn ra quá trình nạp, còn khí cháy đƣợc thải ra ngoài

từ không gian AB

Quá trình thải

V.7-Xu hướng phát triển của động cơ đốt trong

Cho đến nay động cơ đốt trong kiểu piston dùng nhiên liệu truyền thống sẵn có như động cơ xăng và động cơ diesel vẫn là nguồn động lực chính cho ôtô vì chúng có những lợi điểm sau:

 Có hiệu suất sử dụng nhiên liệu tương đối cao

 Có độ tin cậy và độ ổn định cao

 Nhân tố động lực học của xe rất tốt, đáp ứng linh hoạt các chế độ hoạt động thường xuyên thay đổi của xe (gia tốc nhanh, quá tải tốt )

 Kích thước khuôn khổ và trọng lượng tương đối nhỏ nên dễ bố trí lắp đặt trên xe

 Dễ sử dụng và đã được sử dụng trong một thời gian quá dài nên đã tạo ra "thói quen" cho người sử dụng

 Nạp nhiên liệu nhanh và an toàn cao, lưu trữ và bảo quản nhiên liệu trên xe đơn giản

 Chi phí ban đầu thấp:

 Giá thành chế tạo thấp

 Chi phí cung cấp và phân phối nhiên liệu thấp (chi phí cho cây xăng thấp)

 Dễ bảo trì và giá thành bảo trì thấp

Tuy nhiên cả hai loại động cơ xăng và diesel nói trên vẫn còn rất nhiều mặt hạn chế mà cho đến ngày nay tất cả các nhà chế tạo ôtô trên thế giới vẫn phải tìm mọi cách để hoàn thiện chúng Những nhược điểm lớn của các loại động cơ truyền thống mà ta phải đối mặt là:

 Gây hại cho môi trường sống

 Phát khí độc gây ô nhiễm không khí

 Làm tăng nhiệt độ khí quyển (gây hiệu ứng nhà kính)

 Phá hủy tầng ozon

 Sự lệ thuộc hoàn toàn vào nhiên liệu lỏng là xăng và diesel dẫn tới nguy cơ cạn kiệt nguồn dầu mỏ một cách nhanh chóng Theo các nhà chuyên môn dự đoán nếu lượng tiêu thụ dầu cứ tiếp tục như hiện nay, thì chỉ trong vòng từ 30 đến 40 năm nữa tất cả nguồn dầu trên thế giới sẽ cạn kiệt

Đây cũng chính là những lý do bắt buộc chúng ta, những con người chuẩn bị bước vào thế

kỷ 21 phải đương đầu để bảo tồn môi trường sống quí báu mà tạo hoá đã ban tặng cho chúng ta Nhiệm vụ đặt ra cho các nhà khoa học cũng như các nhà chế tạo ôtô là nghiên cứu

và phát triển các nguồn năng lượng mới, các loại nhiên liệu sạch thay thế dần nhiên liệu truyền thống (xăng và diesel) mà ngày đêm đang được đốt cháy hàng triệu tấn ở khắp mọi

Tương tự như vậy ở không gian AC quá trình giãn nở kết thúc và chuẩn bị bắt đầu quá trình thải.Còn tại không gian AB,quá trình nạp bắt đầu trong khi không gian BC đang thực hiện quá trình nén

Như vậy,khi roto thực hiện một chu trình tương ứng với ba vòng quay của trục cơ 2, cả

ba không gian đều thực hiện một chu trình làm việc gồm có các quá trình nạp,nén,cháy giãn nở và thải tương đương với động cơ piston thông thường 4 kỳ ba xi lanh

CHƯƠNG II :NHIÊN LIỆU DÙNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

I- Nhiên liệu sử dụng trong ĐCĐT

I.1-Giới thiệu xăng và dầu diesel sử dụng trong ĐCĐT

A XĂNG

Đặc điểm của nhiên liệu dùng cho động cơ xăng Nhiên liệu xăng cho động cơ hoạt động

hoàn hảo thì xăng phải đảm bảo các yếu tố sau:

năng kích nổ Chỉ số octane của xăng là số phần trăm chất Iso-octane (C8H18) tính theo thể tích có trong hỗn hợp với chất Heptane (C7H16) Iso-Octane (C8H18) có chỉ

số octane là 100 và Heptane (C7H16) có chỉ số Octane là 0

 Chỉ số octane cao cho ta biết được khả năng kích nổ không xảy ra dễ dàng Động cơ

có áp suất nén thấp thì dùng xăng có chỉ số octane thấp và ngược lại động cơ có áp suất nén cao thì dùng xăng có chỉ số octane cao

Sau đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kích nổ:

 Hoà khí loãng cháy chậm hơn hoà khí đậm nên nhiệt độ cháy cao hơn làm nhiên liệu chưa bị đốt cháy có khuynh hướng kích nổ trước khi bắt lửa

 Đánh lửa quá sớm cũng gây hiện tượng kích nổ Tỉ số nén cao thì áp suất nén trong xilanh cũng tăng theo nên lại càng nhạy nổ

 Thời điểm đóng mở của supap hút và thải đều ảnh hưởng đến áp suất và kích nổ Supap hút mở càng lâu để nạp hoà khí càng nhiều cũng làm tăng áp suất và tăng cơ hội kích nổ

 Động cơ trang bị turbo (tăng áp) nên khí trời nạp vào động cơ bị dồn nén chặt trong xilanh (không khí nạp có áp suất cao hơn 1 kg/cm2 ) làm cho nhiệt độ và áp suất cuối quá trình nén tăng lên dẫn đến tình trạng dễ kích nổ Muội than bám trong buồng đốt, trên đầu piston và supap, vừa làm cản trở sự giải nhiệt vừa làm tăng tỉ số nén cũng gây kích nổ

2 Dễ bay hơi

Xăng vốn dĩ rất dễ bay hơi, song vấn đề là ở chổ khả năng thực tế số lượng xăng bốc hơi có tương ứng với khí trời nạp vào để hoà trộn với nhau không Nếu muốn cho sự cháy trọn vẹn, chắc chắn thì nhiên liệu phải bốc hơi trọn vẹn Khả năng bốc hơi của xăng đều ảnh hưởng đến mọi tính năng hoạt động của động cơ trong mọi điều kiện, cụ thể như sau:

hơi chưa nhanh và nguội lạnh Trong lúc thời tiết nóng thì xăng lại bốc hơi nhanh quá tạo thành các nút hơi, hay bọt xăng làm tắt nghẽn sự lưu thông của xăng trong đường ống dẫn, trong bơm xăng, khiến cho máy yếu đi Cho nên sự bốc hơi của nhiên liệu phải thích hợp cho từng mùa, bảo đảm cho sự vận hành của động cơ

 Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến sự bay hơi Có hai loại xăng mà khả năng bốc hơi khác nhau Xăng dùng cho mùa đông hay ở nhiệt độ thấp thì khả năng bốc hơi nhanh hơn

so với xăng dùng cho mùa hè hay ở nơi nhiệt độ cao Tất nhiên, loại xăng dùng cho mùa đông có hiệu suất thấp hơn

 Khả năng bay hơi còn tuỳ thuộc vào độ cao nên cần phải sử dụng đúng loại xăng thích hợp dành riêng cho xe hoạt động ở vùng cao đó

hiện tượng này nhưng hầu hết lại thường xảy ra khi nhiệt độ xung quanh giảm từ

280F đến 550F, vào lúc đó hơi ẩm trong không khí tăng 65% và ngưng tụ hơi nước thành đá Trong trường hợp máy sẽ chết ngay khi đang chạy cầm chừng Loại xăng

có khả năng bốc hơi ở mức độ trung bình cao khi gặp lạnh vẫn có khả năng bay hơi nhiều hơn và được tính bằng tỉ lệ phần trăm Cho nên sự bốc hơi của xăng ở nhiệt độ

2120F là yếu tố quan trọng góp phần vào việc làm giảm sự đông lạnh trong bộ chế hoà khí tới mức tối thiểu

 Làm loãng nhớt trong carte Khi hơi xăng trong buồng hút không bay hơi trọn vẹn sẽ ngưng đọng thành giọt làm rách màng nhớt ở trên vách xilanh không những làm cho

sự bôi trơn không được điền đầy đầy đủ mà còn len lỏi xuống carte nhớt làm cho nhớt phân hủy thành sình bùn, tích luỹ thêm chất dầu bóng cáu bám trên các cơ phận (bị ố vàng) cũng như làm giảm đặc tính của nhớt

 Sự bốc hơi kém của nhiên liệu ảnh hưởng đến sự phân phối hoà khí cho từng xilanh động cơ vì hơi xăng bốc lên sẽ bay đi khắp nơi làm phát sinh các sản phẩm của khí thải và phát sinh các hiện tượng bất thường khi xe đang chạy

3 Hàm lượng lưu huỳnh

Lượng lưu huỳnh có trong xăng làm cho động cơ và ống khói bị ăn mòn Bởi vì khí hydrogen của nhiên liệu bị đốt cháy với khí trời tạo một trong sản phẩm của khí thải là nước Trong lúc động cơ hoạt động, hơi nước theo khói thải ra ngoài nên không thể ngưng tụ thành nước, nhưng lúc tắt động cơ, động cơ nguội dần làm cho hơi nước ngưng

tụ thành giọt bám trên các cơ phận của động cơ, trong carte và ở ống bô Lượng nước này đọng lại kết hợp với lưu huỳnh đã bị đốt cháy tạo thành (sulfur dioxide) tạo thành sulfuric axit có nồng độ gặm mòn cao làm cho supap thoát bị rỗ và làm hỏng pô Nếu ống pô có bộ phận hoá khử (Catalysts) thì rất tối kỵ Sulfur Dioxide nhất là đang hâm nóng máy Để giảm sự ăn mòn do Sulfuric axit gây ra nên hàm lượng lưu huỳnh đã bị giới hạn ít hơn, dưới 0.01%

4 Chất phụ gia hoặc đeo vòng từ

Nhiều chất phụ gia được pha trộn vào xăng để làm giảm các khí độc hại như chất chống oxit hóa, chất tẩy, chất chống rỉ sét, chất giảm hoạt tính, chất chống kích nổ…

b Xăng không pha chì:

Tuân thủ luật bảo vệ và chống gây ô nhiễm môi trường, các nhà chế tạo xe trang bị cho o

tô đời mới bộ hoá khử để xử lý khí thải và sử dụng xăng không pha chì Xăng không pha chì không có khả năng chống kích nổ Từ năm 1975, các loại xe nội địa Mỹ đều được trang bị bộ hoá khử thì lượng chì bắt buộc phải giới hạn tới 0.06 gram chì trong xăng Cho đến khi không còn một tí chì nào để pha vào xăng thì lại ảnh hưởng đến chỉ số

octane Cho nên để duy trì chỉ số octane người ta trộn lẫn vào xăng một hợp chất metylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl viết tắt là MMT, vừa ứng hợp với bộ hóa khử vừa cải thiện được chỉ số octane tốt hơn đối với xăng không pha chì Tăng chỉ số octane mà không dùng chì có các biện pháp sau:

 Sử dụng các hydrocarbon có chỉ số octane cao Các hydrocarbon hình chuỗi: Parafin, Naphtalen…các Hydro mạch vòng: Benzel và Ozon

 Sử dụng các Ete (Ethers) và cồn (Alcohols) có chỉ số octane cao

tăng độ mòn supap và bệ của nó Đối với xe sử dụng xăng không pha chì thì khi thay mới hoặc đóng bệ supap thì phải chọn supap và bệ supap theo đúng loại qui định

 Để đảm bảo cho xe sử dụng loại xăng không pha chì, nhà chế tạo xe thường gắn một đèn báo trước mặt tài xế ghi nắp thùng xăng với hàng chữ UNLEAD FUEL ONLY tức là chỉ dùng xăng không pha chì

B DIESEL

Động cơ diesel, nhiên liệu được đánh giá theo tính tự cháy, vì yếu tố thời gian đóng vai trò quan trọng hơn là yếu tố nhiệt độ Để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu người ta dùng các phương pháp sau:

I.2-Nhiên liệu khí

a Đặc điểm chung

Nhiên liệu khí dùng cho động cơ đốt trong bao gồm nhiên liệu khí lấy từ các mỏ khi, khí công nghiệp lấy từ việc tinh chế dầu mỏ, từ các lò luyện cốc, lò cao và lò gas và lấy từ các nhiên liệu rắn trong các thiết bị đặc biệt Bất kỳ loại khí thiên nhiên nào bao giờ cũng chứa

Thành phần của nhiên liệu khí bao gồm: CO, CH4, Cm Hn, CO2, H2S… Chúng ta có tỉ lệ khác nhau về thành phần, thành phần của từng chất trong một kmol (m3) nhiên liệu khí biểu thị bằng công thức hoá học CmHnOrvà có thành phần xác định bằng một công thức sau:

CmHnOr + N2 = 1kmol

• m : số nguyên tử Cacbon

• n : số nguyên tử Hydro

• r : số nguyên tử Oxi

b Phân loại nhiên liệu thể khí

Căn cứ vào nhiệt trị thấp nhiên liệu khí có ba loại như sau: