QUÁ TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

CHƢƠNG 9

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
1. KHÁI NIỆM CHUNG
Động cơ đốt trong bao hàm ý nghĩa quá trình cháy xẩy ra bên trong động
cơ, nhưng về tập quán động cơ đốt trong thường để chỉ động cơ có quá trình

cháy xẩy ra bên trong động cơ và là loại động cơ kiểu piston-xilanh
Động cơ đốt trong tuy có cùng đặc điểm chung là dùng sản phẩm cháy làm
chất môi giới và thực hiện các quá trình: nạp, nén, giản nở (cháy nổ) và thải

(xả) chất môi giới nhờ xilanh có piston để truyền công ra bên ngoài. Tuy nhiên
nguyên lý làm việc giữa chúng có những đặc điểm khác nhau, do đó có nhiều
cách phân loại như sau:

2


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

a. Theo Phƣơng pháo đốt nhiên liệu:
- Động cơ cháy cưỡng bức.
- Động cơ tự cháy
b. Theo số hành trình của piston:

- Động cơ bốn thì.
- Động cơ hai thì.
c. Theo quá trình cấp nhiệt của động cơ (quá trình cháy):
- Chu trình cấp nhiệt đẳng tích.
- Chu trình cấp nhiệt đẳng áp.
- Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp.

3


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
2. CHU TRÌNH CẤP NHIỆT ĐẲNG TÍCH (air-standard otto cycle)

4


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
2. CHU TRÌNH CẤP NHIỆT ĐẲNG TÍCH (air-standard otto cycle)

TDC; Top Dead Center
BDC; Bottom Dead Center

5


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

Tỷ số nén



v1
v2

Tỷ số tăng áp



p3
p2

1-2 Quá trình nén đoạn nhiệt.
k

v1
v2  ;


 v1 
T2  v1 
k
 
p2  p1    p1 ;
T1  v2 
 v2 

k 1

  k 1  T2  T1 k 1

2-3 Quá trình cấp nhiệt đẳng tích.

v
v3  v2  1 ;


T3 p3
k 1




T


T


T

p3   p2   p1 ;
3
2
1
T2 p2
k


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
3-4 Quá trình dãn nở đoạn nhiệt.

4-1 Quá trình đẳng tích.

T4  v3 
 
T3  v4 

k 1

 v2 
 
 v1 

k 1



1



;  T4  T3
k 1
k

p4 T4
 
p1 T1

1



k 1

 T1 k 1

1



k 1

 T1

k

 v3 
 v2 
p3
p4  p3    p3    k  p1 ;
 v4 
 v1  

Nhiệt lượng cấp vào chu trình:

q1 =cv(T3-T2)

Nhiệt lượng thải của chu trình:

q2 =cv(T4-T1)

Hiệu suất của chu trình:

q2
(T4  T1 )
(T1  T1 )
w q1  q2
1
t  
1
1
 1
 1  k 1 ;
k 1
k 1
q1
q1
q1
(T3  T2 )
(T1   T1 )



TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
Công của chu trình

1
1
W  W12  W34 
( p1v1  p2 v2 ) 

( p3v3  p4 v4 )  pi (v1  v2 )
k 1
k 1
pi - áp suất chỉ thị trung bình, đó là áp suất giả thiết có trị số không đổi và khi thực
hiện một hành trình của piston sẽ thực hiện được một lượng công bằng công lý thuyết


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
3. CHU TRÌNH CẤP NHIỆT ĐẲNG ÁP (air-standard diesel cycle)


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

Tỷ số nén

v1

v2

Tỷ số giản nở sớm



v3
v2

p2  p1 k ;T2  T1 k 1


v3   v2  v1 ; p3  p2  p1 k ;T3  T2  T1 k 1


k
 v3 
p4  p3    p1  k ; T4  T1  k
 v4 
cv (T4  T1 )
 k 1
t  1 
1
 1  k 1
.
q1
c p (T3  T2 )
k (   1)
q2





W  q1  q2  cvT1 k k 1    1   k  1  .




TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
4. CHU TRÌNH CẤP NHIỆT HỖN HỢP(air-standard dual cycle-Trinkler cycle)

Quá trình cháy tiến hành theo 2 giai đoạn: cấp nhiệt đẳng tích (khi nhiên
liệu mới phun vào và bùng cháy, pittông chưa kịp di chuyển), và quá trình

cấp nhiệt đẳng áp tiếp theo (khi pittông dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD mà
bơm dầu vẫn còn phun nhiên liệu).


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
Thông số đặc trưng của chu trình
Tỷ số nén:

v1

v2

Tỷ số tăng áp:



p3
p2

v4 v4
Tỷ số giản nở sớm:  

v3 v2
Hiệu suất nhiệt của chu trình:

 k  1
t  1 
.
k 1
(  1)  k  (   1)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

Động cơ đốt trong hai thì (Two-stroke engine cycle)


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
Học viên tham khảo các ví dụ 10.1, 10.2 và 10.3 TL1
Ví dụ 1 (10.4 TL1). Một động cơ đốt trong 4 thì gồm 4 xylanh hoạt động theo chu
trình Otto, tỷ số nén ε = 8,6; dung tích thải của 4 xylanh-pittông là Vh = 1000cm3,
áp suất của khí ở trạng thái ban đầu p1 = 1bar, nhiệt độ t1=18oC, nhiệt lượng cấp
vào cho mỗi xylanh là 135J.
a. Tính hiệu suất nhiệt của chu tr.nh

b. Xác định nhiệt độ Tmax và pmax của chu trình. Khi tính xem chất môi
giới như là không khí.


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

Ví dụ 2: Một động cơ đốt trong 4 thì hoạt động theo chu trình động cơ Diesel
cấp nhiệt đẳng áp, các thông số cần thiết như sau: không khí hút vào có
p1=100kPa, t1=27oC, tỉ số nén ε =18, nhiệt độ cực đại của chu trình
Tmax=2653,3K
a. Xác định thông số p, v, T tại các điểm đặc trưng của chu trình.
b. Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình.
c. Biểu diển chu tr.nh trên đồ thị T-s và thể hiện bằng diện tích các phân năng
lượng liên quan: q1, |q2|, l.
Chất môi giới xem như không khí, nhiệt dung riêng xem là hằng số.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM