Bài giảng nguyên lý động cơ đốt trong

Chương 1

KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1. Lịch sử phát triển
• Lịch sử
• Ứng dụng
2. Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt
• Định nghĩa
• Ưu, Khuyết điểm
3. Phân loại ĐCĐT
4. Nguyên lý làm việc của Động cơ đốt trong
• Những khái niệm cơ bản
• Động cơ 4 kỳ, không tăng áp
• Động cơ 2 kỳ

1


2


3


4


5


6

7


8


1.1. Lịch sử phát triển
1. Tham khảo
2. Ứng dụng
Tổng CS của ĐCĐT kiểu piston chiếm khoảng 95% CS thiết bị
Năng lượng phát ra chừng 90%
 Giao thông vận tải: bộ, thuỷ, hàng không, sắt
 Nông nghiệp: thuỷ lợi, động lực
 Lâm nghiệp: khai thác, trồng trọt
 Xây dựng: kiến thiết
 Quân sự: hải, lục, không quân
 Phát điện

9


1.2. ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LÀ ĐỘNG CƠ NHIỆT
1.2.1. ĐỘNG CƠ
1.2.2. ĐỘNG CƠ NHIỆT
Nhiên liệu +
Không khí

 ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU  TẠO NHIỆT 

TRUYỀN NHIỆT CHO MÔI CHẤT
 Biến đổi trạng thái nhiệt của môi chất để
chuyển NHIỆT NĂNG thu được thành cơ năng

10


ƯU ĐIỂM
1. Hiệu suất rất cao
- Diesel hiện đại:
- ĐC khác
- Turbin hơi:
- Turbin khí:
- ĐC hơi nước:

40-50%;
< 35%
22-28%
30%
<16%

Nhiệt độ chu trình lớn:
(Tz = 1800-2700K, Tb = 900-1500)
Ít mất nhiệt

11


1. Gọn, nhẹ
2. Khởi động nhanh và luôn ở trạng

thái khởi động
3. Bán kính hoạt động lớn
4. Vận hành an toàn
5. Khi ngừng máy không cần tiêu hao
nhiên liệu nữa

KHUYẾT ĐIỂM
1. Cấu tạo phức tạp, độ chính xác cao, chi
phí lớn
2. Nhiên liệu cao cấp, đắt tiền
3. Ồn
4. Công nhân vận hành phải có trình độ
cao
5. Công suất cực đại không cao
6. Khả năng quá tải kém

12


PHÂN LOẠI
1. Theo cách thực hiện chu trình: đc 4 kỳ, 2 kỳ
2. Theo dạng chu trình nhiệt động: đẳng áp,
đẳng tích, hỗn hợp
3. Theo phương pháp nạp: tăng áp, không tăng
áp
4. Theo nhiên liệu sử dụng: khí, lỏng, rắn
5. Theo phương pháp hình thành hỗn hợp: bên
ngoài, bên trong
6. Theo phương pháp đốt cháy hỗn hợp: cưỡng
bức, tự cháy

1.4.
Nguyên lý
làm việc
của ĐCĐT
S

D

13


1. Những khái niệm cơ bản
a. Quá trình công tác
b. Chu trình công tác
c. Kỳ
d. Điểm chết: ĐCT, ĐCD
e. Hành trình piston: S
f. Thể tích công tác của xy lanh Vh
g. Tỷ số nén ε

Nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ , không
tăng áp

14


1.Xylanh-piston
2.Cơ cấu khuỷu trục
thanh truyền

3.Hệ thống nạp thải
4.Hệ thống phối khí
5.Hệ thống đánh lửa

Intake Compression Combustion Exhaust

15


16


Nhận xét
1. Toàn bộ chu trình công tác của động cơ được
thực hiện trong 2 vòng quay trục khuỷu
2. Trong 4 hành trình của piston chí có 1 hành
trình cháy và giãn nở sinh công, còn 3 hành
trình kia tiêu tốn công
3. Thời điểm đóng mở supap nạp và thải không
trùng với các điểm chết  góc phối khí

17


P [M N /m 2 ]

Y

c"

 p = 0 ,0 21 5 [ M N / m 2 .m m ]
 v = 0 ,00 5 94 6 [m 3 /m m ]
c
- P jm ax

1
2

b
b ''
a

r
1

2

3
3

4 E

6

5

V [lít]

4

F

1

2

3

4

D

18


19


Nhận xét
1. Toàn bộ chu trình công tác của động cơ được
thực hiện trong 1 vòng quay trục khuỷu
2. Áp suất của hoà khí hoặc không khí phải lớn
hơn P0  máy nén khí
3. Có một phần hành trình piston dùng vào việc
thải và quét
4. Nạp, nén, cháy giãn nở thải không rõ ràng

20

So sánh Động cơ 2 kỳ và 4 kỳ
Ưu điểm:
 Khi cùng Vh, n  động cơ 2 kỳ có hành trình sinh
công gấp đôi và CS lớn hơn khoảng 50-70%
 ĐC 2 kỳ chạy đều và êm hơn
 ĐC 2 kỳ không có supap nạp, nếu có supap chỉ là
supap thải
Khuyết:
Hiệu suất đc 2 kỳ nhỏ hơn 4 kỳ
Nhiệt độ lớn
Khó chọn góc phối khí tốt nhất
Tuổi thọ kém hơn
Khó tăng áp

21


01/11/2015

CHƯƠNG 2
CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.1. Những kiến thức cơ bản
quan trọng của nhiệt kỹ thhuật
dùng trong nguyên lý động cơ
2.2. Khái niệm
2.3. Các chu trình lý tưởng
2.4. Phân tích các chu trình lý
tưởng
2.5. So sánh các chu trình

Mục đích
• Nghiên cứu quá trình nhiệt xảy ra trong
động cơ, xây dựng mối quan hệ toán học
tương đối đơn giản giữa các chỉ tiêu kỹ
thuật của động cơ bao gồm hiệu suất,
công suất,... với những nhân tố chủ yếu
của chu trình công tác.
• Đánh giá mức độ hoàn thiện của những
quá trình ấy, trên cơ sở đó xác định
phương hướng chủ yếu nâng cao chất
lượng làm việc của động cơ.

1


01/11/2015

Nội dung
1. Những kiến thức cơ bản quan trọng
của nhiệt kỹ thuật dùng trong
nguyên lý động cơ
2. Khái niệm.
3. Các chu trình lý tưởng của động cơ
đốt trong.
4. Phân tích các chu trình lý tưởng.
5. So sánh các chu trình.

2.1. Những kiến thức cơ bản quan
trọng của nhiệt kỹ thuật dùng trong

động cơ đốt trong.
trong.
2.1.1. Các thông số trạng thái
2.1.2. Phương trình trạng thái
2.1.3. Tỷ nhiệt
2.1.4. Định luật động học thứ nhất
2.1.5. Các quá trình

2


01/11/2015

2.1.1. Các thông số trạng thái:
•
•
•
•
•
•

Áp suất môi chất.
Nhiệt độ T: T=t0C + 273 0K
Thể tích V
V
Thể tích của một đơn vị khối lượng: v =
G
G
Khối lượng riêng:  = V
Khối lượng:G

2.1.2. Phương trình trạng thái:
Phương trình trạng thái của khí lý tưởng:
PV=GRT
PV=MmRT
G:
Khối lượng
M:
Số Kmol
m:
Số phân tử lượng
R:
Hằng số khí
mR=8314 KJ/Kmol. độ

3


01/11/2015

2.1.3. Tỷ nhiệt:
C=

dq
dt

Tỷ nhiệt giữa môi chất là tỷ số giữa vi lượng biến
thiên nhiệt lượng với vi lượng biến thiên về
nhiệt độ.
Ta có: dq=Cdt

C: tỷ nhiệt trung bình
mCp – mCv=mR=8314 KJ/Kmol. độ
mCv, mCp: tỷ nhiệt mol đẳng tích và đẳng áp
k=mCv/mCp : Chỉ số đoạn nhiệt

K=

mCp
= 8314
mCv

mCv =

8314
k -1

mCp =

8314
.K
K -1

2.1.4. Định luật nhiệt động thứ nhất:
nhất:
Q = U + L
Q: biến đổi về nhiệt lượng
U: biến đổi về nôị năng
L: công của chu trình
hay dq = Cvdt + pdv
Nhiệt lượng cung cấp cho chu trình

dùng để sinh công và biến đổi nội năng
của môi chât.

4