LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

(bổ sung thêm những thông số về ô nhiễm môi trường:các thành phần độc hại trong khí thải của

động cơ diesel và xăng)

Chương II.

Bạn đang xem: Lý thuyết động cơ đốt trong

Chu trình lý tưởng của động cơ đốt trong

2.1 Những khái niệm cơ bản

2.1.1 Những đặc điểm của chu trình lý tưởng và ý nghĩa của việc nghiên cứu

2.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá chu trình lý tưởng

2.2 Các chu trình lý tưởng thông dụng

2.2.1 Chu trình hỗn hợp

2.2.2 Chu trình đẵng tích

2.3 Khảo sát ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt và áp suất trung bình của chu trình lý tưởng

2.3.1 Chu trình đẳng tích

2.3.2 Chu trình hỗn hợp

Chương III. Môi chất công tác

3.1 Nhiên liệu

3.1.1 Các loại nhiên liệu dùng trong động cơ đốt trong

3.1.2 Tính chất của nhiên liệu lỏng

3.1.3 Đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel

3.1.4 Đánh giá tính chống kích nổ của động cơ đốt cháy cưỡng bức

3.2 Phản ứng cháy và sản vật cháy

3.2.1 Nhiên liệu cháy hoàn toàn

3.2.1.1 Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu

3.2.1.2 Hệ số dư lượng không khí

3.2.1.3 Lượng khí nạp mới M1

3.2.1.4 Sản vật cháy M2

3.2.2 Nhiên liệu cháy không hoàn toàn

3.2.3 Thay đổi thể tích khi cháy

3.2.3.1 Lượng thay đổi tuyệt đối

3.2.3.2 Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết ò0

3.2.3.3 Hệ số biến đổi phân tử thực tế òvà òx

3.3 Tỷ nhiệt của môi chất công tác

3.3.1 Tỷ nhiệt phụ thuộc nhiệt độ

3.3.2 Tỷ nhiệt của khí nạp mới

3.3.3 Tỷ nhiệt của sản vật cháy

3.3.4 Tỷ nhiệt của hỗn hợp công tác

Chương IV. Chu trình thực tế của động cơ đốt trong

4.1 Quá trình nạp

4.1.1 Khái quát

4.1.2 Những thông số cơ bản của quá trình nạp

4.1.2.1 áp suất cuối quá trình nạp

4.1.2.2 Hệ số khí sót

4.1.2.3 Nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới

4.1.2.4 Nhiệt độ cuối quá trình nạp

4.1.2.5 Hệ số nạp

4.1.3 Những thông số ảnh hưởng đến hệ số nạp

4.2 Quá trình nén

4.2.1 Diễn biến và các thông số cơ bản của quá trình nén

4.2.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến chỉ số nén đa biến

4.2.3 Cân bằng nhiệt trong quá trình nén

4.2.4 Vấn đề chọn tỷ số nén

4.3 Quá trình cháy

4.3.1 Khái niệm cơ bản

4.3.2 Cơ sở lý hoá của quá trình cháy

4.3.3 Quá trình cháy trong động cơ xăng

4.3.3.1 Diễn biến

4.3.3.2 Những nhân tố ảnh hưởng

4.3.3.3 những hiện tượng cháy không bình thường trong động cơ xăng

4.3.4 Quá trình cháy trong động cơ diesel

4.3.4.1 Diễn biến

4.3.4.2 Những nhân tố ảnh hưởng

4.3.5 Tính toán nhiệt động quá trình cháy

4.3.5.1 Sơ đồ tính toán

4.3.5.2 Quan hệ giữa các thông số

4.3.5.3 Phương trình cháy

4.4 Quá trình gign nở

4.4.1 Diễn biến

4.4.2 Cân bằng nhiệt trong quá trình gign nở

4.4.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến chỉ số gign nở đa biến

4.5 Quá trình thải

4.5.1 Diễn biến

4.5.2 Vấn đề thải sạch

Chương V. Những thông số chỉ thị, có ích và vấn đề cân bằng nhiệt của

động cơ đốt trong

5.1 Những thông số chỉ thị

5.1.1 Công chỉ thị

5.1.2 Công suất chỉ thị

5.1.3 Hiệu suất chỉ thị

5.2 Những thông số có ích

5.2.1 Tổn thất cơ giới

5.2.2 Công suất có ích và hiệu suất cơ giới

5.2.3 Hiệu suất và suất tiêu thụ nhiên liệu

5.3 Cân bằng nhiệt của động cơ đốt trong

Chương VI. Thay đổi môi chất trong động cơ 2 kỳ

6.1 Các hệ thống quét thải của động cơ 2 kỳ

6.2 Pha phối khí

6.2.1 Pha phối khí đối xứng

6.2.2 Pha phối khí không đối xứng

6.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình quétthải

Chương VII. Hình thành khí hỗn hợp trong động cơ đốt trong

7.1 Hình thành khí hỗn hợp trong động cơ xăng

7.1.1 Hỗn hợp bên ngoài

7.1.1.1 Hỗn hợp dùng bộ chế hoà khí

7.1.1.2 Hệ thống phun xăng gián tiếp

7.1.2 Hỗn hợp bên trong: động cơ phun xăng trực tiếp (GDI)

7.2 Hình thành khí hỗn hợp trong động cơ diesel

7.2.1 Hình thành hỗn hợp trong buồng cháy thống nhất

7.2.1.1 Buồng cháy thống nhất không tận dụng xoáy lốc, hỗn hợp thể tích

7.2.1.2 Buồng cháy thống nhất tận dụng xoáy lốc, hỗn hợp thể tíchưmàng

7.2.1.3 Hỗn hợp màng

7.2.2 Hình thành hỗn hợp trong buồng cháy ngăn cách

Chương VIII. Đặc tính động cơ

8.1 Khái niệm chung và cơ sở xây dựng đặc tính

8.1.1 Chế độ làm việc

8.1.2 Các loại đặc tính của động cơ

8.1.3 Cơ sở xây dựng đặc tính

8.2 Đặc tính tốc độ

8.2.1 Các loại đặc tính tốc độ

8.2.2 Đặc tính tốc độ động cơ xăng

8.2.2.1 Đặc tính ngoài

8.2.2.2 Đặc tính bộ phận

8.2.3 Đặc tính tốc độ động cơ diesel

8.2.3.1 Đặc tính ngoài

8.2.3.2 Đặc tính bộ phận

8.3 Đặc tính chân vịt

8.3.1 Đặc điểm của đặc tính chân vịt

8.3.2 Đặc tính chân vịt động cơ xăng

8.3.3 Đặc tính chân vịt động cơ diesel

8.4 Đặc tính tải

8.3.1 Đặc tính tải động cơ xăng

8.3.2 Đặc tính tải động cơ diesel

8.5 Đặc tính tổng hợp

8.6 Đặc tính điều chỉnh (kể cả đặc tính điều chỉnh các thành phần độc hại theo hệ số dư lượng

không khí)

8.7 Đặc tính không tải và điều tốc

8.8 Cải thiện đặc tính


*

3 Ch−ơng I. Khái quát về động cơ đốt trong 1.1 Động cơ động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt Động cơ nhiệt là một loại máy biến đổi nhiệt năng của nhiên liệu thành cơ năng. Có thể phân quá trình công tác của động cơ nhiệt thành hai quá trình cơ bản nh− sau: - Đốt cháy nhiên liệu, giải phóng hoá năng thành nhiệt năng và gia nhiệt cho môi chất công tác. Trong giai đoạn này xảy ra các hiện t−ợng lý hoá rất phức tạp. - Biến đổi trạng thái của môi chất công tác, hay nói cách khác, môi chất công tác thực hiện chu trình nhiệt động để biến đổi một phần nhiệt năng thành cơ năng. Trên cơ sở đó có thể phân loại động cơ nhiệt thành hai loại chính là động cơ đốt ngoài và động cơ đốt trong. ở động cơ đốt ngoài, ví dụ máy hơi n−ớc cổ điển trên tàu hoả, hai giai đoạn trên xảy ra ở hai nơi khác nhau. Giai đoạn thứ nhất xảy ra tại buồng đốt và nồi xúp-de, kết quả đ−ợc hơi n−ớc có áp suất và nhiệt độ cao. Còn giai đoạn thứ hai là quá trình giEn nở của hơi n−ớc trong buồng công tác và sinh công làm quay bánh xe. Còn ở động cơ đốt trong, hai giai đoạn trên diễn ra tại cùng một vị trí, đó là bên trong buồng công tác của động cơ. Hai loại động cơ nói trên đều có hai kiểu kết cấu, đó là động cơ kiểu piston và kiểu tuốc-bin theo sơ đồ d−ới đây, hình 1-1. Hình 1-1. Động cơ đốt trong thuộc họ động cơ nhiệt Do giới hạn của giáo trình, chúng ta chỉ xét động cơ đốt trong kiểu piston và từ đây gọi vắn tắt là động cơ đốt trong. Trong thực tế, động cơ kiểu tuốc bin là đối t−ợng khảo sát của chuyên ngành máy tuốc-bin. 1.2 So sánh động cơ đốt trong với các động cơ nhiệt khác 1.2.1 Ưu điểm - Hiệu suất có ích ηe lớn nhất, có thể đạt tới 50% hoặc hơn nữa. Trong khi đó, máy hơi n−ớc cổ điển kiểu piston chỉ đạt khoảng 16%, tuốc bin hơi n−ớc từ 22 đến 28%, còn tuốc bin khí cũng chỉ tới 30%. Lý do chủ yếu là vì chu trình Các-nô t−ơng đ−ơng của động cơ đốt trong có chênh lệch nhiệt độ trung bình của nguồn nóng và nguồn lạnh lớn nhất (Theo định luật Các-nô hiệu suất nhiệt 12t TT1 −=η , trong đó T1 là nhiệt độ nguồn Động cơ nhiệt Động cơ đốt ngoài Động cơ đốt trong Kiểu piston Kiểu tuốc-bin Kiểu piston Kiểu tuốc-bin 4 nóng và T2 là nhiệt độ nguồn lạnh). Cụ thể trong động cơ đốt trong, nhiệt độ quá trình cháy rất cao có thể đến 1800 đến 2700 K, trong khi nhiệt độ cuối quá trình giEn nở khá nhỏ, chỉ vào khoảng 900 đến 1500 K. - Kích th−ớc và trọng l−ợng nhỏ, công suất riêng lớn. Nguyên nhân chính là do quá trình cháy diễn ra trong xy lanh của động cơ nên không cần các thiết bị cồng kềnh nh− lò đốt, nồi hơi... và do sử dụng nhiên liệu có nhiệt trị cao (ví dụ nh− xăng, nhiên liệu diesel... so với than, củi, khí đốt... dùng trong động cơ đốt ngoài). Do đó, động cơ đốt trong rất thích hợp cho các ph−ơng tiện vận tải với bán kính hoạt động rộng. - Khởi động, vận hành và chăm sóc động cơ thuận tiện, dễ dàng.

Xem thêm: Thông Tin Truy Nã Tội Phạm Nguy Hiểm, Truy Nã Tội Phạm Nguy Hiểm

1.2.2 Nh−ợc điểm - Khả năng quá tải kém, cụ thể không quá 10% trong 1 giờ. - Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mô men sinh ra không lớn. Do đó, động cơ không thể khởi động đ−ợc khi có tải và phải có hệ thống khởi động riêng. - Công suất cực đại không lớn. Ví dụ, một trong những động cơ lớn nhất thế giới là động cơ của hEng MAN B&W có công suất 68.520 kW (số liệu 1997), trong khi tuốc-bin hơi bình th−ờng cũng có công suất tới vài chục vạn kW. - Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao. - Nhiên liệu cần có những yêu cầu khắt khe nh− hàm l−ợng tạp chất thấp, tính chống kích nổ cao, tính tự cháy cao... nên giá thành cao. Mặt khác, nguồn nhiên liệu chính là dầu mỏ ngày một cạn dần. Theo dự đoán, trữ l−ợng dầu mỏ chỉ đủ dùng cho đến giữa thế kỷ 21. - Ô nhiễm môi tr−ờng do khí thải và ồn. Tuy nhiên, động cơ đốt trong hiện nay vẫn là máy động lực chủ yếu, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực của đời sống con ng−ời nh− giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ng− nghiệp... Theo các nhà khoa học, trong vòng nửa thế kỷ tới vẫn ch−a có động cơ nào có thể thay thế đ−ợc động cơ đốt trong. 1.3 Phân loại động cơ đốt trong • Theo cách thực hiện chu trình - Động cơ bốn kỳ: là động cơ có chu trình công tác thực hiện sau bốn hành trình của piston hay hai vòng quay của trục khuỷu. - Động cơ hai kỳ: là động có chu trình công tác thực hiện sau hai hành trình của piston hay một vòng quay của trục khuỷu. • Theo nhiên liệu - Động cơ nhiên liệu lỏng nh− xăng, diesel, cồn (methanol, ethanol), cồn pha xăng hoặc diesel, dầu thực vật... - Động cơ nhiên liệu khí (còn gọi là động cơ gas). Nhiên liệu khí bao gồm: khí thiên nhiên (Compressed Natural Gas - CNG), khí hoá lỏng (Liquidfied Petroleum Gas - LPG), khí lò ga, khí sinh vật (Biogas)... - Động cơ nhiên liệu kép (Dual Fuel) ví dụ nh− động cơ gas mồi bằng nhiên liệu lỏng nh− xăng hay diesel. 5 - Động cơ đa nhiên liệu (Multi Fuel) nh− động cơ có thể dùng đ−ợc cả nhiên liệu nặng nh− diesel và nhiên liệu nhẹ nh− xăng, hoặc động cơ dùng cả xăng và khí đốt. • Theo ph−ơng pháp hình thành khí hỗn hợp - Hỗn hợp bên ngoài nh− động cơ xăng, động cơ gas. Khi đó, động cơ khí dùng bộ chế hoà khí hay phun xăng vào đ−ờng nạp còn gọi là phun gián tiếp. - Hỗn hợp bên trong nh− động cơ diesel hay động cơ phun xăng trực tiếp (Gasoline Direct Injection - GDI) vào xy lanh. Đối với mỗi loại động cơ cụ thể, ví dụ nh− động cơ xăng hay diesel, lại có các loại hình thành thành khí hỗn hợp khác nhau sẽ xét sau ở ch−ơng VII. • Theo ph−ơng pháp đốt cháy hỗn hợp - Đốt cháy c−ỡng bức nh− động cơ xăng, động cơ gas dùng tia lửa điện. - Đốt bằng tự cháy do nén nh− động cơ diesel. • Theo dạng chu trình nhiệt động - Chu trình đẳng tích ở động cơ xăng, gas, cồn... - Chu trình hỗn hợp ở động cơ diesel. • Theo ph−ơng pháp nạp - Động cơ không tăng áp: không khí hay hỗn hợp đ−ợc hút vào xy lanh. - Động cơ tăng áp: không khí hay hỗn hợp đ−ợc nén tr−ớc khi nạp vào xy lanh. • Theo tốc độ trung bình của piston Gọi tốc độ trung bình của piston là cm. Dễ dàng tính đ−ợc 30n.Scm = (m/s) với S là hành trình piston (m) và n là tốc độ vòng quay của trục khuỷu (v/ph). Theo cm ng−ời ta phân loại động cơ nh− sau: - 3,5 m/s ≤ cm Các file đính kèm theo tài liệu này:

Chuong I.pdfChuong II.pdfChuong III.pdfChuong IV.pdfChuong V.pdfChuong VI.pdfChuong VII.pdfChuong VIII.pdfDe cuong giao trinh ban ngay.pdf