Nghiên cứu thiết kế động cơ thí nghiệm một xy lanh có tỷ số nén thay đổi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------------

LÊ ĐỨC TRỌNG NGUYỄN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ THÍ NGHIỆM
MỘT XY LANH CÓ TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng, năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------------

LÊ ĐỨC TRỌNG NGUYỄN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ THÍ NGHIỆM
MỘT XY LANH CÓ TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Mã số: 8.52.01.16

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS DƢƠNG VIỆT DŨNG

Đà Nẵng, năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng ai công bố trong các công trình nào
khác!
Đà Nẵng, Ngày tháng
năm 2018
HỌC VIÊN THỰC HIỆN

LÊ ĐỨC TRỌNG NGUYỄN


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ thay đổi tỷ số nén đem lại nhiều ý nghĩa cho
việc phát triển động cơ đốt trong. Khi động cơ thay đổi tỷ số nén ra đời nó giúp chúng
ta thuận lợi cho việc nghiên cứu động cơ và tìm kiếm nhiên liệu mới.
Trong luận văn này, tác giả đã thiết kế chế tạo thành công động cơ thay đổi tỷ số
nén từ động cơ diesel D28- có tỷ số nén thay đổi 8.5-16.3 bằng phƣơng pháp điều
chỉnh cơ khí. Các kết quả thực nghiệm chạy trên băng thử công suất POWER TEST
500HP ở các tỷ số nén khác nhau đo đƣợc ở: 16.3 (CS/Moomen lớn nhất),
16(CS/MM), 15.75(CS/MM), 15(CS/MN) cũng đã cho thấy sự thay đổi công suất và
mô men là khá lớn. Ở các tỷ số nén 15.75-16.3 động cơ vẫn sử dụng đƣợc thực nghiệm
đối với nhiên liệu diesel, từ 8.5-15.5 động cơ sử dụng đƣợc cho nhiên liệu xăng.
SUMMARY OF TITLE
The research of a compression turbo engine’ designand manufacturebring lots of
meaning to the development of internal combustion engine. When an engine changes
compression ration, it helps with engine research and finding of new fuel.
Within this thesis, the author sucessfully created a compression turbo engine

from a diesiel D28 engine with has compression ration varies from 8.5- 16.3 through
adjustment machanism. The experiment’s results from mechanical test bench POWER
TEST 500HP in different compression ratios were measured at 16.3 (biggest CS/ MN),
16(CS/MN), 15.75 (CS/MN).. which indicate quite large change in capacity and
moment. At compression ratios of 15.75-16.3, the engine can practically be used with
diesel fuel, from 8.5-15.5, the engine is usable with gasoline.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................................3
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ...................................................................................................................4
SUMMARY OF TITLE ...........................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................................8
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................................10
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ................................................................................................11
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................13
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu. ...........................................................................................................1
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. .......................................................................................1
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: ........................................................................................................1
3.2 Phạm vi nghiên cứu: ...........................................................................................................2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..............................................................................................2
6. Cấu trúc của luận văn............................................................................................................2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRUYỀN THỐNG. ..............................4
1.1.1. Động cơ đốt trong là loại động cơ cao hiệu suất nhiệt cao nhất. ..................................4
1.1.2. Ƣu và khuyết điểm của động cơ đốt trong. ....................................................................5
1.1.3. Phân loại ..........................................................................................................................6

1.1.4. Một số thuật ngữ và khái niệm thông dụng ...................................................................8
1.1.5. Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông. ...........................................................10
1.1.5.1. Động cơ xăng 4 kỳ. ....................................................................................................10
1.1.5.2. Động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp. .........................................................................13
1.2. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN.............................................16
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ THAY ĐỔI TỶ SỐ
NÉN. ........................................................................................................................................17
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. ..............................................................................17
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc. ................................................................................18
1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1. ...............................................................................................19
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................................20
2.1. CÁC ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ SỐ NÉN ĐẾN QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA
ĐỘNG CƠ...............................................................................................................................20


2.1.1. Quá trình nén và tỷ số nén trong động cơ đốt trong. ...................................................20
2.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến chỉ số nén đa biến n1 trung bình. ......................................23
2.1.3. Ảnh hƣởng của tỷ số nén đến quá trình làm việc của động cơ xăng. .........................24
2.1.4. Ảnh hƣởng của tỷ số nén đến quá trình làm việc của động cơ Diesel: .......................25
2.1.5. Tỷ số nén điển hình của động cơ đốt trong hiện nay. ..................................................25
2.2. CÁC PHƢƠNG ÁN THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN. ............................................................27
2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH TỶ SỐ NÉN CHO ĐỘNG CƠ. .36
2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ TRONG THỰC
NGHIỆM. ................................................................................................................................37
2.4.1. Xây dựng đƣờng đặc tính tốc độ ngoài động cơ. .........................................................37
2.4.2. Mối liên hệ giữa tỷ số nén đến công suất động cơ. .....................................................38
CHƢƠNG 3. CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐỘNG CƠ THÍ NGHIỆM MỘT XY LANH CÓ
TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI. ......................................................................................................40
3.1. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ DIESEL D28. .......................................................40
3.1.1. Thông số kỹ thuật. ........................................................................................................40

3.1.2. Đặc điểm kết cấu động cơ Diesel D28. ........................................................................40
3.1.2.1. Nắp máy . ...................................................................................................................41
3.1.2.2. Thân máy. ..................................................................................................................41
3.1.2.3. Cacte. ..........................................................................................................................42
3.1.2.4. Cơ cấu phân phối khí. ................................................................................................42
3.1.2.5. Hệ thống bôi trơn và làm mát. ...................................................................................43
3.1.2.6. Pittông. .......................................................................................................................43
3.1.2.7. Thanh truyền. .............................................................................................................44
3.1.2.8. Trục khủy. ..................................................................................................................45
3.1.2.9. Hệ thống nhiên liệu ...................................................................................................46
3.2. PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN. ..............48
3.3. PHƢƠNG ÁN LẮP ĐẶT CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT BUỒNG CHÁY. ....................50
3.4. THIẾT KẾ PITTÔNG THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN. .........................................................51
3.5. THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CẢM BIẾN ÁP SUẤT BUỒNG CHÁY. .....................................54
3.6. THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ ĐẶC TÍNH KẾT CẤU DỘNG CƠ THÍ NGHIỆM
MỘT XILANH CÓ TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI......................................................................56
3.6.1. Đặc tính kết cấu động cơ thí nghiệm một xilanh có tỷ số nén thay đổi. .....................56
3.6.2. Thông số kỹ thuật động cơ thí nghiệm một xilanh có tỷ số nén thay đổi. ..................58
3.6.3. Điều chỉnh thay đổi thể tích buồng cháy động cơ thí nghiệm một xilanh có tỷ số
nén thay đổi. ............................................................................................................................58
3.7. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ................................................................................................61


CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KỸ
THUẬT ĐỘNG CƠ CÓ TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI. .............................................................62
4.1. MỤC ĐÍCH THỬ NGHIỆM. .........................................................................................62
4.2. ĐỐI TƢỢNG THỬ NGHIỆM. .......................................................................................62
4.3. QUY TRÌNH VÀ PHẠM VI THỬ NGHIỆM. ..............................................................62
4.3.1. Quy trình thực nghiệm. .................................................................................................62
4.3.2. Phạm vi thử nghiệm. .....................................................................................................63

4.4. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THỬ NGHIỆM VÀ TRANG THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM. ................63
4.4.1. Giới thiệu về thiết bi thử công suất động cơ. ...............................................................63
4.4.2. Các bộ phận thuộc băng thử công suất. .......................................................................65
4.4.2.1. Hệ thống đo lƣờng .....................................................................................................65
4.4.2.2. Phanh thủy lực. ..........................................................................................................65
4.4.2.3. Các tín hiệu cảm biến đầu vào. .................................................................................66
4.4.2.4. Các thiết bị sử lý tín hiệu. ..........................................................................................71
4.4.2.5. Tổng quan phần mềm. ...............................................................................................73
4.5. TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL. ..................................................................74
4.6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM. .........................................................................................77
4.6.1. Kết quả đo công suất động cơ trên băng thử tải. .........................................................77
4.6.2. Kết quả đo áp suất nén động cơ. ..................................................................................78
4.7. KẾT LUẬN CHƢƠNG 4. ...............................................................................................80
KẾT LUẬN CHUNG .............................................................................................................81
PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.........................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................83
Tài liệu tham khảo trong nƣớc................................................................................................83
Tài liệu nƣớc ngoài: ................................................................................................................83


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1- 1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ đốt trong. .............................................5
Hình 1- 2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ đốt trong. .............................................8
Hình 1- 3 Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông sử dụng xăng .......................10
Hình 1- 4 Đồ thị công động cơ xăng 4 kỳ .....................................................................10
Hình 1- 5 Đồ thị pha phân phối khí ...............................................................................11
Hình 1- 6 Nguyên lý làm việc động cơ diesel 4 kỳ không tăng áp ............................... 13
Hình 1- 7 Đồ thị công động cơ diesel 4 kỳ....................................................................14
Hình 1- 8 Thiết kế thay đổi thể tích cháy .....................................................................17
Hình 2- 1 Các hƣớng thay đổi tỷ số nén ........................................................................28

Hình 2- 2 Các mô hình động cơ thay đổi tỷ số nén đã đƣợc thực hiện ......................... 29
Hình 2- 3 Động cơ thay đổi tỷ số nén Saab. ..................................................................30
Hình 2- 4 Động cơ thay đổi tỷ số nén FEV. ..................................................................31
Hình 2- 5 Động cơ thay đổi tỷ số nén INFINITI. .......................................................... 32
Hình 2- 6 Động cơ thay đổi tỷ số nén MCE-5. ............................................................. 34
Hình 2- 7 Phƣơng án thay đổi thể tích buồng cháy bằng buồng cháy phụ đƣợc thiết kế
trên nắp máy ..................................................................................................................36
Hình 3- 1 Động cơ Diesel D28 ......................................................................................40
Hình 3- 2 Nắp máy động cơ Diesel D28 .......................................................................41
Hình 3- 3 Thân máy động cơ Diesel D28. .....................................................................41
Hình 3- 4 Cấu tạo của hệ thống phân phối khí. ............................................................. 42
Hình 3- 5 Kết cấu pittông động cơ Diesel D28 ............................................................. 43
Hình 3- 6 Cấu tạo thanh truyền .....................................................................................44
Hình 3- 7 Cấu tạo của trục khủy....................................................................................45
Hình 3- 8 Bơm cao áp PF .............................................................................................. 46
Hình 3- 9 Vòi phun nhiên liệu .......................................................................................47
Hình 3- 10 Mặt cắt nắp máy trƣớc khi gia công ............................................................ 48
Hình 3- 11 Bề mặt nắp máy trƣớc khi gia công. ........................................................... 48
Hình 3- 12 Vị trí lắp đặt cơ cấu thay đổi tỷ số nén .......................................................49
Hình 3- 13 Kết cấu thay đổi tỷ số nén đã chế tạo .......................................................... 50
Hình 3- 14 Vị trí lắp đặt cơ cảm biến áp suất buồng cháy ............................................51
Hình 3- 15 Pittông phụ trong cơ cấu thay đổi tỷ số nén. ...............................................52
Hình 3- 16 Cơ cấu đo hành trình dịch chuyển của pittông phụ điều chỉnh thay đổi tỷ số
nén .................................................................................................................................53
Hình 3- 17 Pittông chính của động cơ thí nghiệm 1 xilanh có tỷ số nén thay đổi khi
động cơ hoạt động theo phƣơng pháp tự cháy .............................................................. 54
Hình 3- 18 Pittông chính của động cơ thí nghiệm 1 xilanh có tỷ số nén thay đổi khi
động cơ hoạt động theo phƣơng pháp đốt cháy cƣỡng bức...........................................54
Hình 3- 19 Đồ gá cảm biến đo áp suất buồng cháy .......................................................55
Hình 3- 20 Hình bản vẽ lắp đồ gá cảm biến áp suất ......................................................56

Hình 3- 21 Động cơ sau khi gia công ............................................................................57
Hình 3- 22 Cơ cấu cần liên động điều chỉnh độ mở bơm cao áp ..................................57


Hình 4- 1 Các bộ phận của băng thử công suất POWER TEST 500HP .......................64
Hình 4- 2 Cấu tạo phanh thủy lực .................................................................................65
Hình 4- 3 Cảm biến lực cánh tay đòn. ...........................................................................66
Hình 4- 4 Cảm biến tốc độ. .......................................................................................... 67
Hình 4- 5 Cảm biến tiêu hao nhiên liệu. ........................................................................67
Hình 4- 6 Cảm biến áp suất nhớt. ..................................................................................68
Hình 4- 7 Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát. .................................................................68
Hình 4- 8 Cảm biến nhiệt độ nƣớc phanh thủy lực. ......................................................69
Hình 4- 9 Cảm biến áp suất nƣớc vào. ..........................................................................70
Hình 4- 10 Hệ thống điều khiển ga tự động. .................................................................70
Hình 4- 11 Biến tần điều khiển động cơ điện. ............................................................... 71
Hình 4- 12 Thiết bị hiệu chuẩn cảm biến lực. ............................................................... 72
Hình 4- 13 Máy tính để thu thập sử lý tín hiệu. ............................................................ 72
Hình 4- 14 Giao diện phần mềm. ..................................................................................73
Hình 4- 15 Giao diện chƣơng trình chạy thử nghiệm thủ công. ....................................74
Hình 4- 16 Giao diện chƣơng trình chạy thử nghiệm tự động ......................................74
Hình 4- 17 Đồ thị đƣờng mối liên hệ giữa công suất và số vòng quay động cơ tại các tỷ
số nén tƣơng ứng ...........................................................................................................77
Hình 4- 18 Đồ thị đƣờng mối liên hệ giữa mômen và số vòng quay động cơ tại các tỷ
số nén tƣơng ứng ...........................................................................................................78
Hình 4- 19 Đồ thị thể hiện sự thay đổi áp suất nén của động cơ trong phạm vi tỷ số nén
từ 10-16.3.......................................................................................................................79


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2- 1 Đánh giá nội dung thực hiện của các phƣơng án thực hiện thay đổi tỷ số nén

.......................................................................................................................................35
Bảng 3- 1 Đánh giá nội dung thực hiện của các phƣơng án thực hiện thay đổi tỷ số nén
.......................................................................................................................................35
Bảng 3- 2 Thông số kỹ thuật động cơ thí nghiệm một xilanh có tỷ số nén thay đổi tỷ số
nén .................................................................................................................................58
Bảng 3- 3 Thông số điều chỉnh tỷ số nén khi thay đổi pittông phụ thứ nhất. ...............59
Bảng 3- 4 Thông số điều chỉnh tỷ số nén khi thay đổi pittông phụ thứ hai. .................60
Bảng 4- 1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của nhiên liệu Diesel ..................................................76
Bảng 4- 2 Kết quả đo công suất, mô men theo số vòng quay của động cơ tại các tỷ số
nén .................................................................................................................................77
Bảng 4- 3 Áp suất cuối kỳ nén động cơ tại các tỷ số nén tƣơng ứng ............................ 78


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu La tin:

TK

[K]

Nhiệt độ không khí nạp

T

[K]

Nhiệt độ sấy nóng môi chất mới

Tr

[K]

Nhiệt độ khí sót

Pk

[MN/m2]

Áp suất không khí nạp

Pa

[MN/m2]

Áp suất cuối quá trình nạp

Pr

[MN/m2]

Áp suất khí sót

m

[-]

Chỉ số nén đa biến

Ta

[K]

Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp

i

[-]

Số xy lanh

n

[vòng/phút]

Tốc độ quay trục khuỷu

Cm

[m/s]

Tốc độ trung bình của pittông

Vh

[m3 ]

Thể tích công tác xy lanh

S

[m]

Hành trình pittông

mCVkk [KJ/Kmol0K] Tỷ nhiệt mol trung bình không khí

mCV"

[KJ/Kmol0K] Tỷ nhiệt mol trung bình sản vật cháy

mCV'

[KJ/Kmol0K] Tỷ nhiệt mol trung bình của hỗn hợp công tác

mCVz" [KJ/Kmol0K] Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z

n1

[-]

Chỉ số nén đa biến trung bình

Ký hiệu Hylạp:
1

[-]

Hệ số nạp thêm

2

[-]

Hệ số quét buồng cháy

t

[-]

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt

r

[-]

Hệ số khí sót

v

[-]

Hệ số nạp



[-]

Hệ số dƣ lƣợng không khí

B

[-]

Phân tử lƣợng của Butane

P

[-]

Phân tử lƣợng của Propane



[-]

Tỷ số nén

0

[-]

Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết



[-]

Hệ số biến đổi phân tử thực tế

z

[-]

Hệ số biến đổi phân tử tại z

z

[-]

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z

b

[-]

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b



[-]

Hệ số tăng áp



[-]

Tỷ số giãn nở sau



[-]

Tỷ số giãn nở sớm

d

[-]

Hệ số điền đầy đồ thị công

i

[-]

Hiệu suất chỉ thị

m

[-]

Hiệu suất cơ giới

e

[-]

Hiệu suất có ích



[-]

Hệ số kỳ


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

HCCI

Động cơ nén hổn hợp đồng nhất

ĐCĐT

Động cơ đốt trong

ĐCT

Điểm chết trên

ĐCD

Điểm chết dƣới

VCR

Thay đổi tỷ số nén

CR

Tỷ số nén

LPG

Khí hóa lỏng

FO

Dầu Diesel

DO

Dầu mazút

NG

Khí thiên nhiên

GTDI

Động cơ phun xăng trực tiếp


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Xu hƣớng phát triển động cơ đốt trong ngày nay chủ yếu tập trung là nâng cao
công suất và hiệu suất của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm khí thải độc hại.
Để giải quyết các vấn đề nêu trên hiện nay có 2 xu hƣớng nghiên cứu phát triển

là thay đổi cải tạo kết cấu động cơ và tìm nhiên liệu mới thay thế cho nhiên liệu truyền
thống.
Do đó, các nhà khoa học đã tìm ra nhiều hƣớng nghiên cứu cải tạo từ các kiểu
động cơ truyền thống để nghiên cứu nhằm tối ƣu hóa ngày càng hoàn thiện cho các
kiểu động cơ trong tƣơng lai. Một trong những phƣơng án đƣợc xây dựng cho các
nghiên cứu trong khoa học đó là thay đổi kết cấu động cơ bằng cách thay đổi tỷ số
nén. Đây là phƣơng án khá phổ biến hiện nay.
Ứng dụng động cơ thay đổi tỷ số nén sẽ tạo thuận lợi cho nhiều hƣớng lựa chọn
nghiên cứu khác nhau. Theo nguyên lý cháy của động cơ cháy cƣớng bức và tự cháy
phục vụ cho việc nghiên cứu nhiều loại nhiên liệu khác nhau.
Tuy nhiên, ở Việt Nam việc chế tạo động cơ thay đổi tỷ số nén phục vụ cho mục
đích nghiên cứu là rất khó khăn và hạn chế. Chủ yếu, một số nghiên cứu thực hiện việc
thay đổi tỷ số nén bằng phƣơng pháp thay đổi roan quy-láp, khoan đỉnh pittông tạo sự
thay đổi thể tích buồng cháy nhƣng gặp nhiều khó khăn và không hiệu quả trong
nghiên cứu thực nghiệm.
Chính những yếu tố phân tích trên trong luận văn này em chọn hƣớng nghiên cứu
thiết kế động cơ thí nghiệm một xilanh có tỷ số nén thay đổi đƣợc chuyển đổi từ động
cơ Diesel D28 một xilanh truyền thống nhằm sử dụng trong thí nghiệm.
2. Mục đích nghiên cứu.
Mục đích chung:
Thiết kế động cơ thí nghiệm một xilanh có tỷ số nén thay đổi
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu:
Động cơ một xy lanh Diesel D28. Đây là động cơ diesel truyền thống, một
xilanh, không tăng áp, làm mát bằng nƣớc, động cơ này sử dụng 2 xupap (1 nạp, 1
thải), buồng cháy thống nhất.
Thông số kỹ thuật động cơ Diesel D28
STT Loại : Động cơ diesel
1

Kiểu động cơ

2

Công suất ( Ne )

Thông số

Thứ nguyên

17.2

Kw


2
3

Số vòng quay ( n )

1500

Vòng /phút

4

Đƣờng kính xilanh ( Dxl )

125

Mm

5

Hành trình pittông ( S )

120

Mm

6

Dung tích xilanh ( Vh )

1473

Cc

7

Tỉ số nén ( ℇ )

17

3.2 Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu cơ cấu thay đổi tỷ số nén từ 8.5 đến 16.3.
Nghiên cứu bố trí lắp đặt cảm biến áp suất buồng cháy.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cụ thể sau đây:
- Nhóm phƣơng pháp nghiên cứu lý luận:

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về ảnh hƣởng của tỷ số nén đến quá trình làm việc
của quá trình cháy trong động cơ.
Thu thập tài liệu dựa trên các công trình báo cáo khoa học đã công bố, tạp trí uy
tín.
- Nhóm nghiên cứu thực nghiệm:
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo động cơ thay đổi tỷ số nén một xilanh
Thu thập thông tin và các số liệu sau đƣợc sẽ mô phỏng bằng phần mềm.
- Phƣơng pháp phân tích và đánh giá:
Phƣơng pháp chạy thực nghiệm đo giá trị áp suất thay đổi ở cuối kỳ nén.
Tham khảo ý kiến của cán bộ hƣớng dẫn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học:
Phục vụ cho việc nghiên cứu trên động cơ một xilanh. Ở nhiều tỷ số nén và nhiều
nhiên liệu khác nhau
Ý nghĩa thực tiễn:
Đề tài đã thiết kế và chế tạo đƣợc động cơ thay đổi tỷ số nén. Trên cơ sở thực
nghiệm đánh giá khả năng mở rộng vùng làm việc của động cơ, qua đó đánh giá đƣợc
ảnh hƣởng của việc điều chỉnh tỷ số nén đến quá trình làm việc của động cơ. Mở ra
hƣớng phát triển động cơ sử dụng nhiên liệu linh hoạt .
6. Cấu trúc của luận văn
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRUYỀN THỐNG.


3
1.2. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ THAY ĐỔI TỶ SỐ
NÉN.
1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. CÁC ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ SỐ NÉN ĐẾN QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA
ĐỘNG CƠ
2.2. CÁC PHƢƠNG ÁN THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN.
2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH TỶ SỐ NÉN CHO ĐỘNG CƠ.
2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ TRONG THỰC
NGHIỆM.
2.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2.
CHƢƠNG 3. CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐỘNG CƠ THÍ NGHIỆM MỘT XY LANH CÓ
TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI.
3.1. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ DIESEL D28.
3.2. PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN.
3.3. PHƢƠNG ÁN LẮP ĐẶT CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT BUỒNG CHÁY.
3.4. THIẾT KẾ PITTÔNG THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN.
3.5. THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CẢM BIẾN ÁP SUẤT BUỒNG CHÁY.
3.6. THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ ĐẶC TÍNH KẾT CẤU DỘNG CƠ THÍ NGHIỆM
MỘT XILANH CÓ TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI.
3.7. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3.
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KỸ
THUẬT ĐỘNG CƠ CÓ TỶ SỐ NÉN THAY ĐỔI.
4.1. MỤC ĐÍCH THỬ NGHIỆM.
4.2. ĐỐI TƢỢNG THỬ NGHIỆM.
4.3. QUY TRÌNH VÀ PHẠM VI THỬ NGHIỆM.
4.4. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THỬ NGHIỆM VÀ TRANG THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM.
4.5. TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL.
4.6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.
4.7. KẾT LUẬN CHƢƠNG 4.
KẾT LUẬN CHUNG
PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
TÀI LIỆU THAM KHẢO

4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRUYỀN THỐNG.
1.1.1. Động cơ đốt trong là loại động cơ cao hiệu suất nhiệt cao nhất.
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, nhiên liệu đƣợc đốt cháy trực tiếp
trong không gian công tác của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình biến đổi nhiệt
năng thành cơ năng.
Trong động cơ đốt trong quá trình chuyển hóa nhiên liệu, và chuyển biến nhiệt
năng thành cơ năng đƣợc thực hiện bên trong động cơ.
Trong các loại động cơ nhiệt, nhiệt do nhiên lƣợng do nhiên liệu đốt cháy tạo ra
đƣợc chuyển thành công có ích thì động cơ đốt trong đƣợc sử dụng rộng rãi với số
lƣợng lớn nhất trong nhìu lĩnh vực : giao thông vận tải ( đƣờng bộ, đƣờng sắt, đƣờng
thủy, hàng không…) nông nghiệp, quốc phòng, công nghiệp…
Tổng công suất do động cơ đốt trong sinh ra chiếm 90% công suất thiết bị động
lực do moi nguồn nhiên liệu tao ra ( nhiệt năng, thủy năng, năng lƣợng nguyên tử…)
Động cơ đốt trong gồm có: động cơ đốt trong pittông, tua bin khí và động cơ
phản lực.
Trong các loại động cơ đốt trong nêu trên loại động cơ đốt trong pittông có hiệu
suất cao nhất vì nhiệt độ cực đại trong quá trình cháy có thể đat đến 1800- 2800K, còn
nhiệt khí thải ra ngoài trời chỉ là 900-1500K. Tuy nhiệt độ cao nhƣ vậy do quá trình
hoạt động của động cơ có tính chu kỳ và các chi tiết tiếp xúc với khí nóng luôn đƣợc
làm mát nên không gây ảnh hƣởng đến độ tin cậy trong hoạt động của động cơ.
Các chi tiết trong động cơ đốt trong kiểu pittông ( hình 1.1) bao gồm: 1. Xupáp
nạp và thải, 2. Pittông, 3. Thanh truyền, 4. Trục khuỷu, 5. Cacte, 6. Thân máy, 7. Nắp
máy, 8. Vòi phun ( động cơ diesel)- Bugi ( động cơ xăng), 9. Bánh đà. Khí và nhiên
liệu cần đốt cháy đƣợc đƣa vào thể tích xylanh động cơ, giới hạn bởi nắp máy, thành
xylanh và đỉnh pittông. Khí đƣợc tạo ra khi cháy có nhiệt độ cao tạo nên áp suất lớn
đẩy pittông dịch chuyển trong xylanh, chuyển động tịnh tiến của pittông sẽ đƣợc biến
thành chuyển động xoay vòng của trục khuỷu.

Ngày nay động cơ đốt trong pittông chiếm số lƣợng lớn nhất và đƣợc sử dụng
rộng rãi nhất. Vì vậy thuật ngữ “động cơ đốt trong” đƣợc dùng với ý khái quát chung
cho các động cơ đốt trong, đồng thời cũng có ý ngắn gọn để chỉ động cơ đốt trong
pittông.


5

1
8
7
2

6
3

4

5

Hình 1- 1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ đốt trong.
1. Xupáp nạp và thải, 2. Pittông, 3. Thanh truyền, 4. Trục khuỷu, 5. Cacte, 6. Thân
máy, 7. Nắp máy, 8. Vòi phun ( động cơ diesel)- Bugi ( động cơ xăng)
1.1.2. Ƣu và khuyết điểm của động cơ đốt trong.
So với động cơ nhiệt khác ƣu điểm chính của động cơ đốt trong kiểu pittông là :
Hiệu suất có ích (ηe) cao nhất, động cơ diesel tăng áp hiện đại có thể đạt đến hiệu
suất ηe= 0.4- 0.52, trong khi đó hiệu suất của máy hơi nƣớc ηe =0.09- 0.14, của tua bin
hơi nƣớc ηe=0.22- 0.28 và của tua bin khí không vƣợt quá 0.3.
Kich thƣớc nhỏ gọn, khối lƣợng nhẹ vì toàn bộ chu trình đông có đốt trong thực
hiện trong một thiết bị duy nhất ( ngƣợc lại ở các loại động cơ tua bin khí, động cơ hơi

nƣớc cần có nhiều trang thiết bị đi kèm nhƣ nồi hơi buồng cháy, máy nén.. rất nặng và
cồng kềnh.
Động cơ hiện đại đạt khối lƣợng trên 1KW là: 0.25- 23 (kg/KW) và công suất lít
là 1.2-38 (KW/l) thậm chí đạt đến 160 (KW/l)
Khởi động nhanh, bất kỳ động cơ đốt trong nào trong mọi điều kiện chỉ cần vài
giây đến vài phút là có thể cho nổ máy và chuyển đến toàn tải.


6
Hao ít nƣớc, động cơ đốt trong có thể không dùng nƣớc hoặc tiêu thụ rất ít.
Bảo dƣỡng đơn giản và thuận tiện.
Nhƣợc điểm của động cơ đốt trong là :
Trong xylanh không thể đốt nhiên liệu thể rắn hay nhiên liệu có phẩm chất kém.
Động cơ đốt trong chủ yếu dùng nhiên liệu lỏng hoặc nhiên liệu khí sạch không chứa
các thành phần ăn mòn kim loại cũng nhƣ tạp chất cơ học.
Công suất thiết bị bị giới hạn, về mặt này động cơ tua bin hơi nƣớc ƣu việt hơn
so với động cơ đốt trong. Động cơ diesel không thể vƣợt qua công suất 37.000KW, với
công suất trên 20.000 KW cấu tạo động cơ phức tạp hoạt động thiếu linh hoạt.
Trên thiết bị vận tải đƣờng bộ không thể nối trực tiếp động cơ với trục của máy
công tác do hạn chế về đặc tính của động cơ đốt trong. Do đó trên hệ thống cần có hệ
thống truyền động bao gồm ly hợp, hộp số để thay đổi momen của trục bị động.
Động cơ đốt trong hoạt động khá ồn, nhất là động cơ cao tốc.
Do các ƣu điểm kể trên động cơ đốt trong hiện nay đã phát triển rộng khắp các
lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải…
Chính vì vậy nghành công nghiệp chế tạo động cơ đốt trong đã phát triển rộng
khắp và đƣợc xem là bộ phận tất yếu của nghành cơ khí và nên kinh tế quốc dân của
các nƣớc.
Động cơ đốt trong là một thiết bị cơ khí phức tạp, bên trong động cơ thực hiện
các quá trình khác nhau ; biến đổi hóa học, nhiệt động học, các quá trình cơ khí và
điện khí, các cơ cấu đảm bảo thực hiện các quá trình trên đều phức tạp. Khi chế tạo

cũng vậy, vì hình dạng của các chi tiết hết sức phức tạp, kích thƣớc lớn đòi hỏi nhiêu
nguyên vật liệu khác nhau, nhiều loại máy công cụ đặc chủng phức tạp để có độ chính
xác cao.
1.1.3. Phân loại
- Theo cách thực hiện chu trình công tác:
+ Động cơ bốn kỳ: là động cơ mà chu trình công tác đƣợc thực hiện trong hai
vòng quay của trục khuỷu hay bốn hành trình của pittông
+ Động cơ hai kỳ: là động mà chu trình công tác đƣợc thực hiện trong một vòng
quay của trục khuỷu hay hai hành trình của pittông
- Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ:
+ Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng, loại nhẹ: xăng, cồn...; loại nặng: dầu
Diesel (FO), dầu mazút (DO)...
+ Nhiên liệu khí: khí hoá lỏng (LPG), khí thiên nhiên (NG)
+ Nhiên liệu rắn: than, than đá thành khí CO
- Theo phƣơng pháp hình thành hỗn hợp:
+ Hình thành hỗn hợp bên ngoài động cơ (bên ngoài xilanh): động cơ xăng, khí
ga


7
+ Hình thành hỗn hợp bên trong động cơ: động cơ Diesel
- Theo phƣơng pháp đốt cháy khí hỗn hợp công tác:
+ Động cơ đốt cháy cƣỡng bức: nhờ tia lửa điện của bugi
+ Động cơ tự cháy: là loại động cơ nhiên liệu đƣợc đƣa vào xilanh ở cuối quá
trình nén, tự bốc cháy trong không khí nóng
- Theo phƣơng pháp nạp:
+ Động cơ không tăng áp: áp suất không khí nạp gần bằng áp suất khí trời
+ Động cơ tăng áp: việc nạp không khí hoặc hỗn hợp cháy vào xilanh tiến hành
ở áp suất cao hơn áp suất khí trời do đƣợc nén trƣớc trong máy nén với mục đích tăng
lƣợng khí nạp mới vào xilanh, do đó nâng cao đƣợc công suất động cơ

- Theo cấu tạo động cơ:
+ Theo số xilanh: động cơ một xilanh, nhiều xilanh
+ Cách bố trí xilanh: động cơ có xilanh đặt thẳng đứng, đặt nghiêng và nằm
ngang;
+ Theo số hàng xilanh: động cơ 1 hàng, động cơ chữ V và động cơ hình sao;
+Theo số trục khuỷu: động cơ một, hai hoặc ba trục khuỷu, thậm chí có động cơ
không có trục khuỷu (nhƣ động cơ pittông quay- Wallkel).
Ngoài ra có thể phân loại động cơ theo công dụng, phƣơng pháp làm mát và dung
tích làm việc...
- Theo công dụng của đông cơ:
+ Động cơ tĩnh tại: động cơ đặt tĩnh ở một nơi
+ Động cơ tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô máy kéo, máy nông nghiệp
- Theo tốc độ trung bình của pittông:
+ Động cơ tốc độ thấp: tốc độ trung bình của pittông nhỏ hơn 6,5m/s
+ Động cơ cao tốc: tốc độ trung bình của pittông lớn hơn 6,5m/s
- Theo khả năng thay đổi chiều quay của động cơ.
+ Động cơ chỉ quay một chiều theo chiều kim đồng hồ hoặc ngƣợc lại ( hƣớng
nhìn từ đầu puli nhìn vào)
+ Động cơ quay đƣợc 2 chiều nhờ vào cơ cấu đảo chiều (chỉ dung ở động cơ
chính của tàu thủy )
- Theo chiều lực tác dụng lên pittông.
+ Động cơ tác dung lực đơn ( lực tác dụng chỉ một phía của pittông)
+ Động cơ tác dụng kép ( lực tác dụng cả 2 phía của pittông)


8
1.1.4. Một số thuật ngữ và khái niệm thông dụng
1
8
7

Vc

2
ÐCT

Vh

.

S

ÐCD
6
9
3

5

4

Hình 1- 2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ đốt trong.
1. Xupáp nạp và thải, 2. Pittông, 3. Thanh truyền, 4. Trục khuỷu, 5. Cacte, 6. Thân
máy, 7. Nắp máy, 8. Vòi phun ( động cơ diesel)- Bugi ( động cơ xăng), 9. Bánh đà
- Điểm chết: là vị trí của cơ cấu truyền lực mà tại đó dù có tác dụng lên đỉnh
pittông một lực lớn đến bao nhiêu thì cũng không làm cho trục khuỷu quay.
+ Điểm chết dƣới: là vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó pittông ở gần trục khuỷu
nhất.
+ Điểm chết trên: là vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó pittông cách xa trục khuỷu
nhất.

- Hành trình của pittông (S): là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết
dƣới.
- Thể tích buồng cháy (VC): Là thể tích không gian giữa nắp xilanh và đỉnh
pittông khi pittông nằm ở điểm chết trên.
- Thể tích làm việc của xilanh (Vh hay dung tích xilanh):
Là thể tích hành trình của xilanh đƣợc giới hạn bởi điểm chết trên và điểm chết
dƣới.
Đối với xilanh chỉ có một pittông thì đƣợc tính nhƣ sau:
Vh 

D 2
4

S Trong đó:

D- đƣờng kính của xilanh

S- hành trình của pittông
- Thể tích toàn phần (Vmax; Va; thể tích cực đại của xilanh):
Bằng tổng của thể tích buồng cháy và thể tích làm việc của xilanh.


9
Va = V c + V h
- Thể tích làm việc của động cơ (Dung tích làm việc của động cơ):
Nếu động cơ có nhiều xilanh thì tổng thể tích làm việc của tất cả các xilanh
đƣợc gọi là dung tích làm việc của động cơ.

D 2
Vh  i

S
4

Trong đó:

D- đƣờng kính của xilanh

S- hành trình của pittông
i- Số xilanh của động cơ
- Tỷ số nén ( ℇ ):Là tỷ số giữa thể tích lớn nhất của xilanh chia cho thể tích
buồng cháy



Va Vc  Vh
V

 1 h
Vc
Vc
Vc

Tỷ số nén chỉ rõ: thể tích xilanh phía trên đỉnh pittông bị ép nhỏ bao nhiêu lần
khi pittông đi từ điểm chết dƣới lên điểm chết trên. Tỷ số nén gây ảnh hƣởng tới các
thông số của chu trình làm việc của động cơ, đặc biệt là tới chất lƣợng quá trình cháy
giãn nở và tới hiệu suất của động cơ, vì vậy nó là một thông số kết cấu quan trọng của
động cơ.
- Môi chất công tác: là chất có vai trò trung gian trong quá trình biến đổi nhiệt
năng thành cơ năng. Ở những giai đoạn khác nhau của chu trình công tác, môi chất
công tác có thành phần và trạng thái khác nhau.

- Quá trình công tác: là quá trình thay đổi trạng thái và thành phần của môi chất
công tác của xy lanh diễn ra trong một giai đoạn nào đó của chu trình công tác.
- Chu trình công tác:
Tập hợp tất cả các hiện tƣợng xảy ra trong một giai đoạn (hoặc thời kỳ) trong
một xilanh của động cơ.
Khái niệm về chu trình công tác là nói sự thay đổi môi chất công tác trong xilanh
động cơ. Tính chu kỳ của chu trình công tác đƣợc đặc trƣng bằng số hành trình của
pittông cần thiết để thực hiện chu trình đó:
Bốn kỳ: phải cần bốn hành trình pittông mới hoàn thành đƣợc một chu trình công
tác của động cơ.
Hai kỳ: chỉ cần hai hành trình pittông thì hoàn thành đƣợc một chu trình công tác
của động cơ.
- Kỳ (Thì): Là một phần của chu trình công tác xảy ra giữa hai vị trí của cơ cấu
thanh truyền trục khuỷu có thể tích xilanh lớn nhất và nhỏ nhất, tức là trong thời gian
một hành trình pittông hay còn gọi là hành trình của pittông.


10
1.1.5. Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông.
Ngày nay động cơ đốt trong pittông đƣợc sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ, tàu hoả,
ôtô máy kéo, máy nông nghiệp, máy bay chủ yếu động cơ đốt trong 4 kỳ sử dung
nhiên liệu xăng và Diesel với cơ chế hoạt động khác nhau.
1.1.5.1. Động cơ xăng 4 kỳ.
Khi động cơ làm việc hình 1-2, trục khuỷu quay (theo chiều mũi tên) còn pittông
nối bản lề với trục khuỷu qua thanh truyền, sẽ chuyển động tịnh tiến trong xilanh.
Mỗi chu trình làm việc của động cơ xăng bốn kỳ bao gồm 4 hành trình là: nạp,
nén, cháy- giãn nở, thải, thực hiện một lần sinh công (trong hành trình cháy- giãn nở).
Để thực hiện đƣợc nhƣ vậy thì pittông phải dịch chuyển lên xuống bốn lần tƣơng ứng
với hai vòng quay của trục khuỷu động cơ (từ 00 đến 7200). Quá trình diễn ra khi
pittông đi từ ĐCD lên ĐCT hoặc ngƣợc lại đƣợc gọi là một kỳ.

Chu kỳ làm việc của động cơ xăng bốn kỳ nhƣ sau:
1
9
8

2

7
3

6

4

5

a

c

b

d

Hình 1- 3 Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông sử dụng xăng
1. Xupáp nạp và thải, 2. Bộ chế hòa khí, 3. Pittông, 4. Thanh truyền, 5.Trục khuỷu,
6. Các te, 7. Thân máy, 8. Nắp máy, 9. Bugi
P
Z

Hình 1- 4 Đồ thị công động cơ
xăng 4 kỳ
b’ Điểm bắt đầu xả
c’ Điểm đánh lửa sớm
d1 Điểm bắt đầu nạp
d2 Điểm kết thúc nạp
r’ Điểm kết thúc xả
Z Điểm đạt áp suất cực đại

c"

c'

b'
Po

r

b''

d1
d2

r'

a
V

Vh

Vc
Va


11

Hình 1- 5 Đồ thị pha phân phối khí
- Hành trình nạp: trong hành trình này (hình 1-2a), khi trục khuỷu quay, pittông
sẽ dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp mở, xupáp thải đóng, làm cho áp suất
trong xilanh giảm và do đó hoà khí ở bộ chế hoà khí qua ống nạp đƣợc hút vào xilanh.
Trên đồ thị công hình 1-3 (đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và thể tích
làm việc của xilanh ứng với mỗi vị trí khác nhau của pittông), hành trình nạp đƣợc thể
hiện bằng đƣờng ra (r-a).
Trong hành trình nạp, xupáp nạp thƣờng mở sớm trƣớc khi pittông lên điểm chết
trên (biểu thị bằng điểm d1), để khi pittông đến ĐCT (thời điểm bắt đầu nạp) thì xupáp
đã đƣợc mở tƣơng đối lớn làm cho tiết diện lƣu thông lớn bảo đảm hoà khí đi vào
xilanh nhiều hơn. Góc ứng φ1 với đoạn d1r đó đƣợc gọi là góc mở sớm của xupáp nạp.
Đồng thời xupáp nạp cũng đƣợc đóng muộn hơn một chút so với vị trí pittông ở
ĐCD (điểm d2) để lợi dụng độ chân không còn lại trong xilanh và lực quán tính của
dòng khí nạp, làm tăng thêm lƣợng hoà khí nạp vào xilanh (giai đoạn nạp thêm). Góc
ứng φ2 với đoạn ad2 đó đƣợc gọi là góc đóng muộn của xupáp nạp. Vì vậy, quá trình
nạp không phải kết thúc tại ĐCD mà muộn hơn một chút, nghĩa là sang cả hành trình
nén. Tuy nhiên trong một số chế độ tốc độ thấp do quán tính của dòng khí nạp còn
nhỏ, (do pd2>p0) một phần môi chất đã đƣợc nạp vào trong xilanh bị lọt ra ngoài trong
giai đoạn góc đóng muộn xupáp nạp khi đó ngƣời ta gọi là "hiện tƣợng thoái lui“.


12
Vì vậy, góc quay trục khuỷu tƣơng ứng của quá trình nạp là (φ1 +φ180 + φ2 ) lớn
hơn góc trong hành trình nạp 1800.

Cuối quá trình nạp, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xilanh là:
pa = 0,8 - 0,9 kG/cm2
Ta = 350 - 4000 K.
- Hành trình nén: trong hành trình này (hình 1-2b), xupáp nạp và xupáp thải đều
đóng. Pittông dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hoà khí trong xilanh bị nén, áp suất và
nhiệt độ của nó tăng lên. Hành trình nén đƣợc biểu thị bằng đƣờng ac” (hình 1-3),
nhƣng quá trình nén thực tế chỉ bắt đầu khi các xupáp nạp và thải đóng kín hoàn toàn,
tức là lúc mà hoà khí trong xilanh đã cách ly với môi trƣờng bên ngoài. Do đó thời
gian thực tế của quá trình nén (φ1800 - φ2-φ3 ) nhỏ hơn thời gian hành trình nén lý
thuyết (1800 ).
Cuối hành trình nén (điểm c’ hình 1-3) bu-gi của hệ thống đánh lửa phóng tia lửa
điện để đốt cháy hoà khí. Góc ứng với đoạn cc’ (hình 1-3) hay góc φ3 (hình 1-4) đƣợc
gọi là góc đánh lửa sớm của động cơ.
Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xilanh là:
pc = 11,0 - 15,0 kG/cm2 ; Tc = 500 - 7000 K.
- Hành trình cháy giãn nở sinh công: trong hành trình này (hình 1-2c), xupáp nạp
và thải đóng. Do hoà khí đƣợc bugi đốt cháy ở cuối hành trình nén, nên khi pittông
vừa đến ĐCT thì tốc độ cháy của hoà khí càng nhanh, làm cho áp suất của khí cháy
tăng lên rất lớn trong xilanh và đƣợc biểu thị bằng đƣờng c’z trên đồ thị công. Tiếp
theo quá trình cháy là quá trình giãn nở của khí cháy (đƣờng zb) pittông bị đẩy từ ĐCT
xuống ĐCD và phát sinh công.
Áp suất và nhiệt độ của khí cháy lớn nhất trong xilanh là:
pz = 40 -70 kG/cm2
Tz = 2300 - 28000 K
- Hành trình thải: trong hành trình này (hình 1-2b), xupáp nạp vẫn đóng còn
xupáp thải mở. Pittông dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí đã cháy qua ống thải 9
ra ngoài.
Trƣớc khi kết thúc hành trình cháy – giãn nở sinh công, xupáp thải đƣợc mở sớm
một chút trƣớc khi pittông tới ĐCD (điểm b’) để giảm bớt áp suất trong xilanh ở giai
đoạn giãn nở, do đó giảm đƣợc công tiêu hao để đẩy khí ra khỏi xilanh. Ngoài ra khi

giảm áp suất này thì lƣợng sản phẩm cháy còn lại trong xilanh cũng giảm, do đó giảm
đƣợc công trong quá trình thải chính và giảm đƣợc lƣợng khí sót đồng thời tăng đƣợc
lƣợng hoà khí nạp vào xilanh. Góc ứng với đoạn b’b hay góc φ4 gọi là góc mở sớm của
xupáp thải.