TIỂU LUẬN môn học ĐỘNG cơ đốt TRONG tìm hiều nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong ( bốn kì, hai kì, động cơ tăng áp )

Quá trình nạp industion Piston di chuyển từ ĐCT đến ĐCD tạo ra độ chênh áp hút khí nạp mới vào xilanh Khí nạp mới là hỗn hợp không khí và xăng đối với động cơ xăng nói chung , là khôn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Đề tài: Tìm hiều nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

( bốn kì, hai kì, động cơ tăng áp )

Họ và tên: Nguyễn Văn An MSSV: 20196515 Lớp: KT ô tô 05 – k64

I Nguyên lý hoạt động của động cơ bốn kì không tăng áp

Nguyên lý làm việc của động cơ là một chu trình khép kín với hàng loạt vụ nổ trăm lần mỗi phút trong xy lanh động cơ Hỗn hợp phối trộn theo một tỷ lệ xác định giữa không khí và nhiên liệu sẽ được đưa vào trong buồng đốt Ở đây, các

vụ nổ sẽ được thực hiện để tạo áp suất lên piston và đẩy piston di chuyển Chu

kì của động cơ đốt trong xe ô tô sẽ có 4 bước để có thể chuyển hóa nhiên liệu thành hoạt động của xe Đó gọi là động cơ 4 kỳ bao gồm nạp, nén, cháy giãn nở

và thải

Đồ thị nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ không tăng

áp a, Đồ thị công b, đồ thị pha

1 Quá trình nạp ( industion )

Piston di chuyển từ ĐCT đến ĐCD tạo ra độ chênh áp hút khí nạp mới vào xilanh

Khí nạp mới là hỗn hợp không khí và xăng ( đối với động cơ xăng nói chung ), là không khí ( đối với động cơ Diesel, động cơ phun xăng trực tiếp)

Xupap nạp mở sớm góc 1 → giảm tổn thất lưu động ( tại d1 trên đồ thị công )

Góc đóng muộn xupap nạp 2 → nạp thêm ( tại điểm d2 trên đồ thị công)

Mở sớm xupap nạp nhằm mục đích, khi khí nạp mới thực sự đi vào xilanh thì diện tích thông qua của xupap nạp đã khá lớn nên sức cản khí động nhỏ, do đó nạp thêm được nhiều khí nạp mới

Tận dụng quán tính của dòng khí nạp để nạp thêm, xupap nạp chưa đóng ở ĐCD mà đóng sau đó một góc 2.

Hệ số nạp:

Lý tưởng hệ số nạp sẽ bằng 1 nhưng trong thực tế có tổn thất khí động, khí sót và môi chất mới bị sấy nóng bởi khí sót và các chi tiết có nhiệt

độ cao trong xilanh nên hệ số nạp thường <1

2 Quá trình nén ( compression)

Piston chuyển động từ ĐCD lên đến ĐCT

Là quá tình đa biến với hệ số nén đa biến n1

Trong quá trình nén cả hai xupap đều đóng,

môi chất bên trong xilanh bị nén lại

Nhiệt độ và áp suất tại điểm c (nén không cháy) :

Cuối quá trình nén (góc φs trước ĐCT), nhiên liệu phun vào xilanh (ĐC diesel – góc phun sớm) hay bugi bật tia lửa điện (ĐC xăng – góc đánh lửa sớm)

3 Quá trình cháy và giãn nở (power)

a, Cháy (thường diễn ra trong thời gian rất ngắn)

Là quá trình oxy hóa nhiên liệu, tỏa nhiệt Sau một khoảng thời gian ngắn chuẩn bị hỗn hợp i – tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu (ĐC diesel) hay bắt đầu bật tia lửa điện (

ĐC xăng) quá trình cháy thức sự xảy ra

Còn gọi là thời kì cháy trễ với thời gian cháy trễ i

Trên thực tế, quá trình này diễn ra sớm hơn ở cuối kì nén khi piston

gần tới ĐCT Chúng ta có góc đánh lửa sớm (ĐC xăng) hay góc phun

sớm (ĐC diesel) Việc này giúp tạo điều kiện thuận lợi nhất, chuẩn bị

cho việc sinh công.

Phân tích cháy giãn nở giữa hai nhiên liệu xăng và diesel

- Xăng: việc hòa trộn với không khí được thực hiện bên ngoài nhờ bộ chế hòa khí hoặc phun trực tiếp xăng trên đường nạp Xăng bay hơi rất nhanh Từ 2 điều này khiến cho hỗn hợp nhiên liệu khá đồng

đều Việc cháy sẽ rất nhanh Quá trình cháy nhanh được coi như thể

tích không đổi – Quá trình trình cấp nhiệt đẳng tích .

- Diesel: Việc phun nhiên liệu được chia làm 3 kiểu:

+Phun dạng màng: 90% diesel sẽ bám vào đỉnh piston còn 10%

ở xung quanh không gian buồng đốt

+Phun dạng thể tích: 90% ở xung quanh không gian buồng đốt, 10% bám vào đỉnh piston

+Phun dạng hỗn hợp cả màng lẫn thể tích

Khi cháy sẽ xãy ra 2 quá trình: Cháy trễ (lưu ý không được nhầm ý

nghĩa từ trễ đồng nghĩa với chậm) và cháy rớt Với nguyên nhân

do việc hòa trộn nhiên liệu xảy ra ngay trong buồng đốt

+ Cháy trễ xảy ra trước (Thời gian cháy trễ tính từ khi bắt đầu phun

nhiên liệu đến khi cháy thực sự xảy ra) Phần hỗn hợp nhiên

liệu cháy -> Cấp nhiệt đẳng tích như đc xăng

+Cháy rớt (Quá trình cháy tiếp tục kéo dài với tốc độ nhỏ với những hỗn hợp sót lại chưa cháy) -> Cấp nhiệt đẳng áp Việc cháy

rớt chỉ làm nóng động cơ không sinh công có ích

> Vì vậy, quá trình cháy của đc diesel được gọi là quá trình

cấp nhiệt hỗn hợp.

b, Quá trình giãn nở

Khí cháy giãn nở sinh công

Piston dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD

Được coi như quá trình đa biến với chỉ số đa biến n2

4 Quá trình thải (Exhaust)

Piston đi từ ĐCD lên ĐCT

Xupap nạp vẫn đóng, xupap xả thải mở

Trong thực tế, xupap thải sẽ mở sớm hơn

góc φ3 - trước ĐCD tận dụng chênh áp để thải tự do một lượng khí đã cháy trong xilanh

Tiếp theo là quá trình thải cưỡng bức

Xupap thải đóng muộn góc φ4 - sau ĐCT

để tận dụng quán tính thải thêm khí thải còn sót lại nhằm thải sạch hơn

Việc thải sạch vô cùng quan trọng, ảnh

hưởng đến hoạt động động cơ Điển hình

là bẩn buồng đốt tạo điều kiện xảy ra hiện

tượng kích nổ (Đc xăng) gây hỏng động cơ

Góc φ1 + φ4 : góc trùng điệp – góc mà

cả hai xupap đều mở

Việc khí thải đi vào đường nạp là không

đáng kể do chênh lệch áp suất và tiết

diện nạp rất nhỏ

II Động cơ 2 kì

Chu trình làm việc của động cơ 2 kỳ, động cơ diesel cũng như động cơ xăng, được thực hiện sau hai hành trình của piston

Hành trình 1: Piston di chuyển từ ĐCT

→ ĐCD

+ Cháy giãn nở + Piston mở cửa thải A → thải tự do + Piston mở cửa quét B → Quét khí

và nạp khí mới

Hành trình 2: Piston di chuyển

từ ĐCD → ĐCT + Quá trình quét – nạp kết thúc khi piston đóng cửa qué B

+ Tiếp theo là quá trình lọt khí + Sau khi đóng cửa thải A, quá trình nén diễn ra

+ Tại c nhiên liệu cao áp phun vào xylanh (ĐC diesel) hoặc bugi bật tia lửa điện (xăng)

Theo cách tổ chức quét khí, người

ta phân biệt các loại quét khác nhau:

- Quét vòng (a)

- Quét thẳng (b,c)

So với quét vòng, dòng khí quét ít bị ngoặt khi quét thẳng nên chất lượng quá trình quét nạp tốt hơn

- Nguyên lý cơ bản của động cơ tăng áp là tăng công suất động cơ thông qua việc tăng lượng môi chất nạp vào được mà không phải tăng dung

tích xylanh và tăng số lượng xylanh → gia tăng lượng môi chất nạp vào động cơ →nén môi chất trước khi nạp vào xylanh động cơ

- Ta sẽ bố trí một cái máy nén để hút môi chất vào gia tăng áp suất của khí nạp trước khi đưa vào xylanh động cơ

1 Tăng áp cơ khí

Máy nén 3 được truyền động trục khuỷa của động cơ 1 thông qua bộ truyền 7 nén khí nạp và đưa vào động cơ

- Nhược điểm: Tiêu tốn một phần công suất của động cơ, lưu lượng khí nạp đi vào trong xylanh phụ thuộc vào tốc độ của động cơ

2 Tăng áp bằng tuốc bin máy nén

Người ta tận dụng năng lượng cùa dòng khí thải đi ra, có nhiệt độ cao và

có áp suất dư, làm chạy tuốc bin 8 sinh công Công sinh ra sẽ được truyền cho máy nén 3 thông qua dẫn động trục Cơ cấu tuốc bin máy nén được lắp đồng trục với nhau

- Chỉ phát huy hiệu quả khi động cơ làm việc ở chế độ tải cao và trung bình, năng lượng dòng khí thải đủ lớn Khi động cơ làm việc ở chế

độ tải nhỏ, năng lượng tổn thất của dòng khí thải không đủ lớn để làm cơ cấu tuốc bin máy nén chạy nên nó sẽ làm cản trở trên đường ống nạp thải Khi đổi chế độ hoạt động đột ngột thì nó sẽ có độ trễ nhất định để cơ cấu hoạt động

3 Tăng áp hỗn hợp

Bao gồm cả tăng áp cơ khí và tăng áp kiểu tuốc bin máy nén Sẽ khắc phục được phần lớn các nhược điểm của hai kiểu tăng áp trên Môi chất

sẽ được nén hai lần qua cả hai phương pháp tăng áp

Khi nén môi chất sẽ làm cho nhiệt độ của môi chất tăng lên có thể làm môi chất biến tính, nên người ta sẽ bố trí một bình làm mát trung gian để làm mát mooi chất đã được nén trước khi được nạp vào động cơ