Tìm hiểu động cơ xăng và các nhân tố ảnh hưởng đến các quá trình của động cơ xăng (KL03435)

Do vậy trong đề tài của tôi sẽ làm sáng tỏ một số vấn đề về động cơ xăng và những nhân tố ảnh hưởng hưởng tới quá trình làm việc của động cơ xăng.. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ XĂNG Đ

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình hoàn thành đề tài tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ

của các Thầy, Cô giáo và các bạn sinh viên trong khoa Vật Lý-Trường ĐHSP

Hà Nội 2

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc thầy Nguyễn Văn Dương đã thường

xuyên hướng dẫn và giúp đỡ tôi Tôi xin chân thành cảm các ơn các thầy, cô

giáo trong khoa Vật Lý đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận này

Do lần đầu tham gia nghiên cứu khoa học và thời gian có hạn nên kết

quả của đề tài chưa thực sự được như mong muốn của chúng tôi, tác giả rất

mong được sự giúp đỡ đónggóp ý kiến của thầy cô và các bạn để khoá luận

này hoàn chỉnh hơn

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 2 tháng 05 năm 2011

Sinh viên

Vũ Thị Bích Hậu

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài nghiên cứu khoa học này được thực hiện từ tháng 02-2011 tại trường

ĐHSP Hà Nội 2, phường Xuân Hòa-Phúc Yên-Vĩnh Phúc

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của mình không trùng với tác giả

khác

Nếu những lời trên sai sự thật tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2011

Sinh viên

Vũ Thị Bích Hậu

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 1

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khọc học và thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ XĂNG 3

1.1 Cấu tạo chung của động cơ xăng 3

1.1.1 Thân máy 3

1.1.2 Nắp máy 4

1.1.3 Cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền 4

1.1.4 Cơ cấu phân phối khí 7

1.1.5 Hệ thống bôi trơn 7

1.1.6 Hệ thống làm mát 8

1.1.7 Hệ thống nhiên liệu 9

1.1.8 Hệ thống khởi động 10

1.1.9 Hệ thống đánh lửa 11

CHƯƠNG 2 13

NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 13

2.1 Chu trình lý thuyết 13

2.1.1 Một số giả thuyết 13

2.1.2 Các chu trình 14

2.1.3 Hiệu suất nhiệt của chu trình 17

2.2 Chu trình thực tế 21

2.2.1 Động cơ 4 kỳ 21

2.2.2 Động cơ 2 kì 28

Chương 3:Nhưng nhân tố ảnh hưởng các quá trình của động cơ xăng 3.1 Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình trình nạp 31

3.1.1 Áp suất cuối quá trình nạp pa 31

3.1.2 Lượng khí sót 32

3.1.4 Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp Ta 33

3.1.5 Ảnh hưởng do tốc độ vòng quay của trục khuỷu 33

3.2 Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình nén 34

3.2.1 Tốc độ động cơ 34

3.2.2 Phụ tải động cơ 35

3.2.3 Tình trạng kỹ thuật 35

3.2.4 Kích thước xilanh (đường kính D và hành trình S của xilanh) 35

3.2.5 Chế độ làm việc của độnh cơ 36

3.3 Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cháy 36

3.3.1 Ảnh hưởng của thành phần hoà khí 36

3.3.2 Ảnh hưởng của sự phân phối khí vào các xilanh 37

3.3.3 Ảnh hưởng của tia lửa điện tới quá trình cháy 39

3.3.4 Ảnh hưởng của tốc độ quay 42

3.3.6 Ảnh hưởng của cường độ làm mát 43

3.3.7 Ảnh hưởng của nhiên liệu và dầu nhờn 43

3.4 Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình giãn nở 44

3.4.1 Tốc độ động cơ ( n ) 44

3.4.2 Phụ tải của động cơ 45

3.4.3 Kích thước xilanh 45

3.4.4 Cấu tạo buồng cháy 46

3.5.Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình thải 46

3.5.1.Pha phối khí 46

3.5.2.Đường ống thải 47

3.5.3.Các sản vật cháy ra ngoài 48

KẾT LUẬN……… 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 50

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Bên cạnh sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngành động

cơ có những bước tiến rất đáng kể Với chiếc đầu động cơ có 2 kì đầu trên chạy bằng khí than do JeanEtinenior chế tạo năm 1860, đã đánh dấu mốc lịch

sử phát triển của ngành chế tạo động cơ đốt trong

Tiếp sau đó là sự ra đời của động cơ 4 kì, động cơ điêzen, động cơ xăng, với hiệu suất và công suất số lượng ngày càng được nâng cao Do vậy những cải tiến kỹ thuật mà động cơ đốt trong ngày càng hoàn hảo Sự ra đời

và phát triển của động cơ đốt trong, tạo điều kiện cho sự ra đời của các ngành công nghiệp chế tạo ôtô, giao thông vận tải, công nghệ hoá chất

Có rất nhiều ngành năng lượng như thuỷ điện, nhiệt điện, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân, năng lượng sức gió,…

Hiện nay khoảng 80% tổng năng lượng trên thế giới là năng lượng của năng lượng động cơ đốt trong Trong những động cơ đốt trong đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong ngày nay là động cơ xăng nó phục vụ rất nhiều ngành sản xuất, phục vụ đời sống Trong quá trình hoạt động của động cơ xăng có những nhân tố ảnh hưởng tới hiệu suất, công suất của đông cơ Do vậy trong đề tài của tôi sẽ làm sáng tỏ một số vấn đề về động cơ xăng và những nhân tố ảnh hưởng hưởng tới quá trình làm việc của động cơ xăng

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

- Hiểu được động cơ xăng

- Nguyên lý làm việc của động cơ xăng gồm chu trình lý thuyết và chu trình thực tế

- Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của động cơ xăng

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

- Động cơ xăng và những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc của động cơ xăng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lí luận

- Các tài liệu tham khảo

5 Ý nghĩa khọc học và thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu dùng làm tài liệu cho sinh viên khoa Vật Lý chuyên ngành sư phạm kỹ thuật và những người quan tâm,…

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ XĂNG

Động cơ xăng là dạng của động cơ đốt trong, thường được sử dụng cho ôtô, máy báy, các máy móc di động nhỏ như máy xén cỏ, hay xe máy cũng như làm động cơ cho các loại thuyền và tàu nhỏ nhiên liệu của động cơ xăng

là xăng Động cơ xăng phổ biến nhất là động cơ xăng 4 kì, việc đốt cháy nhiên liệu diễn ra trong buồng đốt bởi một hệ thống đánh lửa theo chu kì Nơi tạo ra tia lửa điện là bugi có điện áp cao Động cơ 2 kỳ cũng được sử dụng trong các ứng dụng nhỏ, nhẹ hơn và rẻ tiền hơn nhưng do có nhiều nhược điểm ảnh hưởng đến tính kinh tế, và môi trường nên hiện nay ít được sử dụng

1.1 Cấu tạo chung của động cơ xăng

Ngoài thân máy và nắp máy, động cơ xăng thường có hai cơ cấu và năm hệ thống

- Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

- Cơ cấu phân phối khí

quán tính của các chỉ tiết động (pittông, thanh truyền) luôn thay đổi về phương, chiều và độ lớn gây ra dao động mạnh

Trong thân máy có các xilanh, mặt trong của xilanh được gia công nhẵn

để làm giảm ma sát và tránh hiện tượng lọt khí từ buồng cháy xuống cácte Các xilanh có thể đúc liền vào thân máy hoặc làm rời sau đó ép vào thân máy (gọi là sơ mi xilanh) Sơ mi xilanh có 2 loại là: loại khô và loại ướt

- Loại khô có các cánh tản nhiệt làm bằng các lá thép ở bên ngoài để tăng diện tích tiếp xúc với không khí tản nhiệt nhanh

- Loại ướt được đặt trong khoang nước làm mát

Ở động cơ 2 kỳ có cánh tản nhiệt lớn hơn ở động cơ 4 kỳ Vì động có 4

kỳ có áo nước làm mát, còn động cơ 2 kỳ trên nắp máy không có áo nước làm mát nên phải lắp cánh tản nhiệt lớn hơn để tản nhiệt tốt hơn như cánh tản nhiệt ở xe máy

Nắp máy là chi tiết luôn tiếp xúc với nhiệt độ, áp suất cao và nước làm mát nên nó chiụ sự ăn mòn hoá học

Ở giữa thân máy và nắp máy có các đệm gioăng tạo nên buồng cháy kín

1.1.3 Cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền

* Nhiệm vụ

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có nhiệm vụ biến đổi chuyển động tịnh tiến của pittông trong kỳ cháy – giãn nở thành chuyền động quay tròn của trục khuỷu rồi truyền công ra ngoài dưới dạng momem quay, và trong các kì cản (nạp, nén, xả) thì chuyển biến ngược lại

ở động cơ 2 kỳ pittông còn có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụ phân phối khí

- Cấu tạo gồm 3 phần: Đỉnh (đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm); Đầu; thân

 Đỉnh bằng.

 Đỉnh lồi.

 Đỉnh lõm.

Cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân, đầu to

1 Đầu nhỏ

2 Bạc lót đầu nhỏ

3 Thân 4,6 đầu to

1.1.4 Cơ cấu phân phối khí

- Nhiệm vụ: Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ đóng, mở các cửa nạp, thải đúng lúc để động cơ thực hiện quá trình nạp đầy khí mới vào xi lanh và thải sạch khí đã cháy ra ngoài xi lanh Cơ cấu phân phối khí thường được chia làm 2 loại là cơ cấu phân phối khí dùng xupap (cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt,

cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo); Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt Có cấu tạo chung gồm trục cam, cam con đội, lò xo xuppap, nắp máy, trục khuỷu, đũa đẩy, cò mổ, trục cò mổ, bánh răng phân phối

a; b;

Hình 1.4 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap

Hình a: Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo

Hình b: Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt

1.1.5 Hệ thống bôi trơn

- Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt tiếp xúc để làm giảm ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các mạt kim loại, làm êm, bao

- Cỏc phương phỏp bụi trơn:

+ Bụi trơn vung tộ: Trục khuỷu đặt trong cacte dầu, khi quay tạo nờn những đỏm mõy dầu bụi trơn cho cỏc chi tiết

+ Bụi trơn cưỡng bức: Dựng bơm dầu tạo ra dầu cú ỏp lực để đưa dầu tới chỗ cần bụi trơn

+ Bụi trơn kết hợp (phổ biến)

Nội dung

HTBT cưỡng bức Nhiệm vụ và phân loại

Bầu lọc dầu

Van khống chế lượng dầu qua kột

Kột làm mỏt dầu

Đồng hồ bỏo

ỏp suất dầu Đường dầu chớnh

Đường DBT trục khuỷu Đường DBT

Nếu nhiệt độ cao quỏ thỡ dầu bụi trơn núng dẫn tới thoỏi hoỏ cỏc chi tiết gión nở làm bú kẹt, nạp khụng đầy, chỏy khụng bỡnh thường (chỏy sớm, kớch nổ)

Nếu nhiệt độ quỏ thấp thỡ nhiờn liệu khú bay hơi dẫn tới chỏy khụng hết tạo muội than bú kẹt vũng găng, làm giảm cụng suất và tổn hao nhiệt

- Cỏc phương phỏp làm mỏt

+ Làm mỏt bằng khụng khớ: Như xe mỏy,…

+ Làm mát bằng chất lỏng: Như ôtô,…

Hình 1.6 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức

1.Thân máy; 2 Nắp máy; 3 Đường nước nóng ra khỏi động cơ; 4 Van hằng nhiệt; 5 Két nước; 6 Giàn ống của két nước; 7 Quạt gió; 8 Ống nối tắt về bơm; 9 Puli và đai truyền; 10 Bơm nước; 11 Két làm mát dầu; 12 Ống phân phối nước lạnh

Hình 1.7 Hệ thống làm mát bằng không khí tuần hoàn cưỡng bức

1 Quạt gió; 2 Cánh tản nhiệt; 3 Tấm hướng gió; 4 Vỏ bọc; 5 Cửa thoát gió

1.1.7 Hệ thống nhiên liệu

- Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp hoà khí (hỗn hợp xăng và không khí) sạch vào xilanh của động cơ Lượng và tỷ lệ hoà khí phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

- Theo cấu tạo bộ phận tạo thành hoà khí hệ thống nhiên liệu được chia làm 2 loại:

+ Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí

+ Hệ thống nhiên liệu dùng vòi phun

1.1.8 Hệ thống khởi động

- Hệ thống khởi động có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ đến số vòng quay nhất định để động cơ tự nổ máy được một cách dễ dàng và nhanh chóng

Phải đạt số vòng quay nhất định vì:

+ Nếu thấp quá sẽ làm vận tốc dòng khí thấp dẫn tới áp suất ở họng khuếch tán cao làm cho nhiên liệu khó vào và nhiên liệu bám vào thành Tốc độ quay thấp dẫn đến hiện tượng lọt khí từ buồng cháy xuống cacte làm áp suất giảm dẫn tới nhiệt độ giảm làm khó cháy Tốc độ quay thấp không tạo ra được lốc xoáy xé tới nhiên liệu

- Một số phương pháp khởi động

+ Phương pháp khởi động Maniven (khởi động bằng tay): Người vận hành dùng lực để tạo mô mem quay ban đầu cho động cơ khởi động được (tay quay, dây, bàn đạp,…)

+ Phương pháp khởi động Đềmarơ: Dùng động cơ điện một chiều để khởi động động cơ

+ Khởi động dùng động cơ phụ: Dùng máy nén khí,…

Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa điện tử không tiếp điểm

Hỡnh 1.9 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống đỏnh lửa khụng tiếp điểm

1.2 Nhiờn liệu của động cơ xăng

- Nhiờn liệu của động cơ xăng là xăng và khụng khớ

Xăng là sản phẩm được trưng cất từ dầu mỏ, trong thành phần của xăng

cú 85% C, 15%H Vậy xăng là hỗn hợp của nhiều cacbuahiđrụ, xăng là loại nhiờn liệu nhẹ, cú khối lượng riờng S = 0,65 0,8 g/cm3, dễ bay hơi và cú tớnh chất tự chỏy kộm và thành phần của xăng gồm cacbuahiđrụ no nhưng cú dạng

mạch nhánh và cacbuahiđrô thơm nhân bezen là các liên kết mạch vòng rất bền vững

VD1:

Xăng có trị nhiệt lớn, cỡ 1.000 11.000 Kcal/kg (Trị nhiệt là lượng nhiệt thu được khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu trong điều kiện tiêu chuẩn) Tính bay hơi của xăng phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ giảm, bay hơi chậm, nếu nhiệt độ càng cao thì tốc độ bay hơi của xăng càng nhanh nhưng nó không tuyến tính

Tỉ trọng của xăng 0,75 kg/1l, nhẹ hơn nước

Trị số đặc trưng xăng là trị số octan biểu thị khả năng chống kích nổ của xăng Dùng 2,2,4 – Isooctan làm nhiên liệu chuẩn để đo tính chống kích

Trong đó:

: Hệ số dư lượng không khí, nó cho biết mức độ đậm (nhạt) của hoà

khí

L: Lượng không khí thực tế đưa vào xi lanh để đốt cháy 1kg nhiên liệu

Lo: Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu ở thể lỏng

Vì vậy người ta đưa ra chu trình lý thuyết (lí tưởng)

2.1.1 Một số giả thuyết

- Giả thuyết 1: lượng môi chất dùng trong chu trình cố định, không thay đổi không có các quá trình thay đổi môi chất (thải sạch vật cháy và nạp đầy môi chất), vì vậy không có những tổn thất nào do các quá trình này gây ra

- Giả thuyết 2: thành phần hỗn hợp môi chất công tác không thay đổi trong suốt chu trình (không để ý tới quá trình cháy của nhiên liệu quá trình cháy được coi là những quá trình cấp nhiệt bên ngoài)

- Giả thuyết 3: các quá trình nén và cháy giãn nở là những quá trình đoạn nhiệt, không có tổn thất nhiệt với môi trường xung quanh

- Giả thuyết 4: quá trình cháy được thay bằng quá trình cấp nhiệt lượng

từ nguồn nóng trong điều kiện đẳng tích (V=const), đẳng áp (P=const) hoặc hỗn hợp (một phần đẳng áp và một phần đẳng tích) và quá trình nhả nhiệt cho

nguồn lạnh qua khí thải được thay thế bằng quá trình nhả nhiệt từ môi chất tới nguồn lạnh trong điều kiện đẳng áp và đẳng tích

Xây dựng mối quan hệ giữa 3 thông số rồi đi hiệu chỉnh thông qua thực nghiệm và có thể áp dụng chúng trong thực tế

Như vậy giữa chu trình lý thuyết và thực tế chỉ khác nhau về hiệu suất (lí thuyết có hiệu suất cao hơn thực tế) Chu trình lý thuyết là chu trình lí tưởng của chu trình thực tế

2.1.2 Các chu trình

2.1.2.1 Chu trình cấp nhiệt đẳng tích (V = const)

Quá trình cấp nhiệt đẳng tích giống với quá trình cháy của động cơ xăng, đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện, vì hoà khí đã được trộn đều, có

áp suất và nhiệt độ lớn ở cuối kì nén, sau khi bật tia lửa điện hoà khí này sẽ bốc cháy nhanh tới mức Pt chưa kịp dịch chuyển (V = const)

Xét với lượng môi chất không đổi, chu trình cấp nhiệt đẳng tích gồm các quá trình sau:

Hình 2.1 Chu trình đẳng tích

+ Giả sử tại a: các thông số đặc trưng cho nó là Va, Pa, Ta môi chất bắt đầu thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt  Q = 0 theo đường ac (theo giả thuyết 3)

+ Tại c: các thông số đặc trưng là Vc, Pc, Tc, tiếp theo môi chất nhiệt lượng Q1 trong điều kiện đẳng tích (V = const) theo đường cz (cz: cấp nhiệt đẳng tích) (theo giả thuyết 4)

+ Tại z: các thống số đặc trưng là Vz, Pz, Tz tiếp theo môi chất thực hiện qúa trình truyền nhiệt Q2 cho nguồn lạnh trong điều kiện đẳng tích (V = const) để trở về trạng thái ban đầu

+ Tại d: các thông số Vd, Pd, Td (da - nhả nhiệt đẳng tích)

2.1.2.2 Chu trình đẳng áp (P = const)

Quá trình cấp nhiệt đẳng áp giống với quá trình cháy của động cơ phun nhiên liệu nhờ khí nén Trong quá trình làm việc, nhiên liệu được phun vào xilanh động cơ rất chậm để nhiên liệu được cháy kiệt Vì vậy quá trình cháy chậm được gọi là đẳng áp

Xét với lượng môi chất không đốt trong chu trình công tác, chu trình cấp nhiệt đẳng áp (P = const) gồm các quá trình

+ Tại z: Các thông số đặc trưng Vz, Pz, Tz tiếp theo môi chất giãn đoạn nhiệt ( Q = 0) theo đường từ z → d rồi thực hiện quá trình truyền nhiệt lượng

Q2 cho nguồn lạnh trong điều kiện đẳng tích để trở về trạng thái ban đầu

+ Tại d: Các thông số đặc trưng Vd, Pd, Td Đường da - nhả nhiệt đẳng tích

2.1.2.3 Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp

Quá trình cấp nhiệt hỗn hợp giống với tuyệt đại bộ phận động cơ điêzen hiện đại vì: phần nhiên liệu phun trước tiên vào xilanh đã kịp thời hoà trộn với không khí trong buồng cháy để cháy nhanh (quá trình đẳng tích), còn phần nhiên liệu phun vào buồng cháy muộn hơn do phải có thời gian hoà trộn với không khí còn lại trong buồng cháy nên quá trình cháy sẽ chậm hơn (quá trình đẳng áp)

Xét với lượng môi chất không đổi trong chu trình công tác, chu trình cấp nhiệt hồn hợp gồm các quá trình sau:

+ Tại z’: các thống số đặc trưng Vz’; Pz’; Tz’ môi chất nhiệt lượng Q1’’ trong điều kiện đẳng áp (P=const) theo đường zz’ cấp nhiệt đẳng áp ở đây:

Q1 = Q’1 + Q’’1+ Tại z: các thông số đặc trưng Vz, Pz, Tz môi chất giãn đoạn nhiệt ( Q = 0) theo đường từ z’ → d rồi sau đó nhả nhiệt cho nguồn lạnh Q2 theo

đường d → a trong điều kiện đẳng tích, (zd - giãn đoạn nhiệt)

Tại d: các thông số đặc trưng: Vd, Pd, Td, (da-đường nhả nhiệt đẳng tích)

Nhận xét: Chu trình cấp nhiệt đẳng tích và đẳng áp chỉ là trường hợp riêng của chu trình cấp nhiệt hỗn hợp nên khi khảo sát, tính toán ta chỉ cần tính toán cho chu trình cấp nhiệt hỗn hợp rồi suy ra từng chu trình kia

2.1.3 Hiệu suất nhiệt của chu trình

Pz’: Áp suất cực đại khi cháy

Pc: Áp suất của quá trình nén

Tỉ số tăng áp là tỉ số giữa áp suất cuối quá trình cấp nhiệt đẳng tích và

áp suất của quá trình nén

Tỉ số giãn nở của khí cháy:

Với quá trình cấp nhiệt đẳng tích thì

2.1.3.2 Hiệu suất của chu trình

Hiệu suất của chu trình  là tỉ số giữa lượng nhiệt đã được chuyển thành công và lượng nhiệt cấp cho môi chất trong chu trình

1 2 1

2

Q

Q Q

Q Q

Q1: Nhiệt lượng môi chất nhận từ bên ngoài

Q2: Nhiệt lượng môi chất truyền cho nguồn lạnh

) ' ( ) ' (

) (

1

Tz Tz Cp Tc Tz Cv

Ta Td Cv

=>

)) 1 ( 1 (

1

1 1

- Dựa vào mối quan hệ của các quá trình nhiệt động để tính các nhiệt độ + Quá trình nén đoạn nhiệt

Va

+ Quá trình đẳng tích (cấp nhiệt)

Tz’ = Tc 'Ta K1 

Pc Pz

'

K K

Pa Vc

Va Pa Pc Pa

Pc Vc

Va



.

1 1

Td = Tz K

K

K

Pa Pa

1

.

P

1 1

.

.





+ Quá trình nhả nhiệt đẳng tích

1 1

.

Có

Ta

Ta Ta

Td Pa

K 1

5 1

.

.

+ Hiệu suất  tăng khi tăng,  tăng, P giảm, K tăng

+ Với chu trình cấp nhiệt đẳng tích   1 thì  1  1K1





+ Với chu trình cấp nhiệt đẳng áp   1 thì

) 1 (

1

Với động cơ xăng thì  = 6 9

+ Đối với chu trình cấp nhiệt đẳng áp hiệu suất  tăng khi  tăng, K tăng, P giảm,  càng cao càng tốt

+ Cấp nhiệt trong quá trình đẳng áp càng ngắn càng tốt

2.2 Chu trình thực tế

Khi xét về chu trình lý thuyết ta đã đưa ra một số giả thuyết và coi lượng môi chất là không đổi trong suốt quá trình Nhưng trong thực tế để làm được điều đó (động cơ hoạt động) cần phải thay đổi môi chất công tác là sản phẩm cháy được thải ra ngoài và phải nạp khí mới để thực hiện chu trình tiếp theo Chu trình được thực hiện trong xilanh của động cơ thực tế được gọi là chu trình thực tế của động cơ đốt trong chu trình này khác chu trình lý thuyết

ở chỗ: có sự tổn thất về nhiệt, về cơ giới, về khí nạp, khí thải,…

Chu trình thực tế của động cơ đốt trong là tổng hợp các quá trình nối tiếp nhau Một động cơ đốt trong bao giờ cũng diễn ra các quá trình: nạp, nén, cháy - giãn nở, thải Tùy từng loại động cơ mà bốn quá trình trên được thực hiện sau hai hoặc bốn hành trình của pittông

2.2.1 Động cơ 4 kỳ

A: Van nạp, cò mổ, lò xo xu-páp; B: Nắp xilanh; C: Họng hút; D: Nắp xilanh; E: Thân xilanh; G: Các-te chức dầu; H: Dầu bôi trơn; I: Trục cam; Van xả, cò

mổ, lò xo xu-páp; K: Bugi; L: Họng xả; M: Piston; N: Thanh truyền; O: Vòng đệm; P: Trục khuỷu

Hình 2.4 Cấu tạo của động cơ 4 kỳ

2.2.1.1 Kỳ 1 (Kỳ nạp)

* Lý thuyết 2: Pittông đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới xupap nạp mở, xupap thải đóng Khí nạp đi từ bên ngoài vào xilanh nhờ sự chênh lệch áp suất Vì pittông đi xuống làm áp suất trong xilanh giảm tạo lên sự chênh lệch áp suất khí nạp đi vào Khí nạp động cơ xăng là hỗn hợp (xăng + không khí) Kì nạp kết thúc khi pittông đi đến điểm chết dưới

Do tổn hao áp suất nên áp suất trong xi lanh Pa luôn nhỏ hơn áp suất khí quyển Po

Nhiệt độ cuối quá trình nạp phụ thuộc vào mức độ sấy nóng của động

cơ và nhiệt độ của khí thải còn sót lại ở chu trình trước

- Gọi Talà nhiệt độ cuối quá trình xả thì Ta = 350 4000K

* Trong thực tế

Để nạp được đầy khí nạp vào trong xilanh thì xupap bao giờ cũng mở sớm, đóng muộn để lợi dụng sự chênh áp và quán tính dòng khí đi vào xilanh thì nạp được đầy hơn

- Góc mở sớm, đóng muộn được tính theo góc quay của trục khuỷu

2.2.1.2 Kì nén

* Lý thuyết:

- Pittông đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, hai xuppap đều đóng, khí nạp bị cô lập

- Khi nén thể tích giảm, nhiệt độ, áp suất tăng lên

- Quá trình nén là quá trình đọan nhiệt, trên đồ thị công p-vlà đường 24

Hình 2.5 Đồ thị công p-v của động cơ 4 kì

* Thưc tế:

Qúa trình nén được bắt đầu khi van nạp đóng (điểm 3) đến khi pittông lên đến điểm chết trên (điểm 4) - đường 34 cuối quá trình nén áp suất đạt 15kg/cm3 nhiệt lượng vào khoảng 600 – 7000K vì gần cuối kỳ nén bugi bật tia lửa điện châm cháy hoà khí

* Nhận xét:

Quá trình nén thực tế khác hẳn lý thuyết ở chỗ, trong quá trình nén thực

tế thì khác lý thuyết do có sự truyền nhiệt ở đầu kỳ nạp có nhiệt độ tương đối thấp sẽ nhận nhiệt từ các chi tiết máy ở cuối kỳ nén khí thể có nhiệt độ cao lại truyền nhiệt cho các chi tiết máy Như vậy phương truyền nhiệt, cường độ