Báo Cáo Lý thuyết Động cơ đốt trong

Môn học :
Lý thuyết


Động cơ đốt trong

(Theory of Internal Combustion Engines)




Đối tượng sử dụng :
1) Nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật Tàu thuỷ.
2) Thí sinh cao học chuyên ngành Kỹ thuật Tàu thuỷ có bằng tốt nghiệp đại học các chuyên ngành gần với chuyên ngành Kỹ thuật Tàu thuỷ .


MỤC LỤC


Phần 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG . 4
1.1. Định nghĩa và phân loại động cơ . 4
1.2. Một số thuật ngữ và khái niệm thông dụng . 7
1.3. Các bộ phận cơ bản của ĐCĐT 10
1.3.1. Bộ khung của động cơ . 10
1.3.2. Hệ thống truyền lực . 14
1.3.3. Hệ thống nạp - xả 20
1.3.4. Hệ thống bôi trơn 22
1.3.5. Hệ thống làm mát 24
1.3.6. Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel 27
Phần 2 : CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐCĐT 44
2.1. Các chỉ tiêu chất lượng của chu trình công tác . 44
2.2. Chu trình lý thuyết của ĐCĐT 45
2.2.1. Mục đích nghiên cứu chu trình lý thuyết của ĐCĐT 45
2.2.2. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp 47
2.2.3. Chu trình cấp nhiệt đẳng tích 52
2.2.4. So sánh các chu trình lý thuyết của ĐCĐT . 53
2.3. Nguyên lý hoạt động của ĐCĐT . 55
2.3.1. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ 55
2.3.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ 58
2.3.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 kỳ và 2 kỳ 61
2.3.4. So sánh các loại ĐCĐT . 62
Phần 3 : TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐCĐT . 63
3.1. Tốc độ của động cơ 63
3.2. Tải của động cơ 66
3.3. Hiệu suất của động cơ 71
3.4. Mối quan hệ toán học giữa các thông số tính năng . 73
3.5. Cường độ làm việc của ĐCĐT . 74


CÂU HỎI ÔN TẬP 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76




Phần 1




TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG




1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ
Động cơ là loại máy có chức năng biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành cơ năng. Tuỳ thuộc vào dạng năng lượng ở đầu vào là điện năng, nhiệt năng, thuỷ năng,v.v. người ta phân loại động cơ thành động cơ điện, động cơ nhiệt, động cơ thuỷ lực, v.v.
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tức là loại máy có chức năng biến đổi nhiệt năng thành cơ năng. Các loại động cơ nhiệt phổ biến hiện nay không được cung cấp nhiệt năng từ bên ngoài một cách trực tiếp mà được cung cấp nhiên liệu, sau đó nhiên liệu được đốt cháy để tạo ra nhiệt năng. Căn cứ vào vị trí đốt nhiên liệu, động cơ nhiệt được chia thành hai nhóm : động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Ở động cơ đốt trong, nhiên liệu được đốt cháy trực tiếp bên trong không gian công tác của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình chuyển hoá nhiệt năng thành cơ năng. Ở động cơ đốt ngoài, nhiên liệu được đốt cháy trong lò đốt riêng biệt để cấp nhiệt cho môi chất công tác (MCCT), sau đó MCCT được dẫn vào không gian công tác của động cơ để thực hiện quá trình chuyển hoá nhiệt năng thành cơ năng.
Theo cách phân loại như trên thì các loại động cơ có tên thường gọi như : động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ piston quay, động cơ piston tự do, động cơ phản lực, turbine khí đều có thể được xếp vào nhóm động cơ đốt trong ; còn động cơ hơi nước kiểu piston, turbine hơi nước, động cơ Stirling thuộc nhóm động cơ đốt ngoài. Tuy nhiên, trong các tài liệu chuyên ngành, thuật ngữ "Động cơ đốt trong" (Internal Combustion Engine) thường được dùng để chỉ riêng loại động cơ đốt trong "cổ điển" có cơ cấu truyền lực kiểu piston-thanh truyền-trục khuỷu, trong đó piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh của động cơ. Các loại động cơ đốt trong khác thường được gọi bằng các tên riêng , ví dụ : động cơ piston quay (Rotary Engine), động cơ piston tự do (Free - Piston Engine), động cơ phản lực (Jet Engine), turbine khí ( Gas Turbine).
Nội dung tài liệu này chỉ đề cập loại động cơ đốt trong cổ điển và thuật ngữ động cơ đốt trong (viết tắt : ĐCĐT) được sử dụng trong các phần tiếp theo được hiểu theo nghiã hẹp - ĐCĐT kiểu piston-thanh truyền-trục khuỷu.


Bảng 1.1. Phân loại tổng quát động cơ đốt trong
Tiêu chí phân loại Phân loại
Loại nhiên liệu - Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ bay hơi như : xăng, alcohol, benzol, v.v.
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bay hơi, như : gas oil, mazout, v.v.
- Động cơ chạy bằng khí đốt .
Phương pháp phát hoả nhiên liệu - Động cơ phát hoả bằng tia lửa
- Động cơ diesel
- Động cơ semidiesel
Cách thức thực hiện chu trình công tác - Động cơ 4 kỳ
- Động cơ 2 kỳ
Phương pháp nạp khí mới vào không gian công tác - Động cơ không tăng áp
- Động cơ tăng áp
Đặc điểm kết cấu - Động cơ một hàng xylanh
- Động cơ hình sao
- Động cơ hình chữ V
- Động cơ hình chữ W
- Động cơ hình chữ H, .
- Động cơ có xylanh thẳng đứng
- Động cơ nằm ngang
- Động cơ nằm nghiêng
Theo tính năng - Động cơ thấp tốc
- Động cơ trung tốc
- Động cơ cao tốc
- Động cơ công suất nhỏ
- Động cơ công suất trung bình
- Động cơ công suất lớn
Theo công dụng - Động cơ xe cơ giới đường bộ
- Động cơ thuỷ
- Động cơ máy bay
- Động cơ tĩnh tại
- Động cơ cầm tay


ĐCĐT có thể được phân loại theo các tiêu chí khác nhau (Bảng 1-1). Căn cứ vào nguyên lý hoạt động, có thể chia ĐCĐT thành các loại : động cơ phát hoả bằng tia lửa , động cơ diesel , động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ.
ã Động cơ phát hoả bằng tia lửa (Spark Ignition Engine) là loại ĐCĐT hoạt động theo nguyên lý : nhiên liệu được phát hoả bằng tia lửa được sinh ra từ nguồn nhiệt bên ngoài không gian công tác của xylanh. Chúng ta có thể gặp những kiểu động cơ phát hoả bằng tia lửa với những tên gọi khác nhau, như : động cơ Otto , động cơ carburetor, động cơ phun xăng, động cơ đốt cháy cưỡng bức, động cơ hình thành hỗn hợp cháy từ bên ngoài , động cơ xăng, động cơ gas, v.v. Nhiên liệu dùng cho động cơ phát hoả bằng tia lửa thường là loại lỏng dễ bay hơi, như : xăng, alcohol, benzol , khí hoá lỏng ,v.v. hoặc khí đốt. Trong số nhiên liệu kể trên, xăng là loại được sử dụng phổ biến nhất từ thời kỳ đầu lịch sử phát triển loại động cơ này đến nay. Vì vậy, thuật ngữ "động cơ xăng" thường được dùng để gọi chung các kiểu động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng được phát hoả bằng tia lửa, còn động cơ ga - động cơ chạy bằng nhiên liệu khí được phát hoả bằng tia lửa.
ã Động cơ diesel (Diesel Engine) là loại ĐCĐT hoạt động theo nguyên lý : nhiên liệu tự phát hoả khi được phun vào buồng đốt chứa không khí bị nén đến áp suất và nhiệt độ đủ cao. Nguyên lý hoạt động như trên do ông Rudolf Diesel - kỹ sư người Đức - đề xuất vào năm 1882.Ở nhiều nước, động cơ diesel còn được gọi là động cơ phát hoả bằng cách nén (Compression - Ignition Engine).
ã Động cơ 4 kỳ - loại ĐCĐT có chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston.
ã Động cơ 2 kỳ - loại ĐCĐT có chu trình công tác được hoàn thành sau 2 hành trình của piston.
Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ, diesel 2 kỳ, xăng 4 kỳ và xăng 2 kỳ được trình bày trong mục 2.3.