Bài giảng Nhận dạng các chủng loại động cơ

Bài 5: NHẬN DẠNG CÁC CHỦNG LOẠI ĐỘNG CƠ I. Khái niệm về động cơ đốt trong Động cơ đốt trong là loại máy có nhiệm vụ chuyển nhiệt năng, do nhiên liệu bốc cháy bên trong xi lanh tạo ra, thành cơ năng làm quay máy công tác: Bánh xe ô tô, bánh xe của đầu máy xe lửa, chân vịt tàu thuỷ máy phát điện...... Nhiên liệu dùng trong động cơ thường là xăng, dầu điêzen hoặc nhiên liệu thể khí. ĐỘNG CƠ NHIỆTMáy hơi nướcTua bin khíĐộng cơ đốt trongĐộng cơ phản lựcĐộng cơ xăngĐộng cơ gas ( dùng khí đốt)Động cơ điêzenCác động cơ nhiệt khác Động cơ đốt trong là những máy biển đổi nhiệt thành công. Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt và quá trình giãn nở sinh công của môi chất công tác ( sản vật cháy) đều được thực hiện ngay trong buồng cháy của động cơ, có thể phân loại động cơ đốt trong thuộc hệ thống động cơ nhiệt theo sơ đồ dưới đây II. Phân loại động cơ đốt trong Tất cả những loại động cơ đốt trong hiện có, có thể phân loại theo những đặc trưng cơ bản dưới đây: Dựa vào cách thực hiện chu trình công tác. + Động cơ bốn kỳ - động cơ trong chu trình công tác được hoàn thành trong thời gian bốn hành trình của pistông hoặc hai vòng quay của trục khuỷu. + Động cơ hai kỳ - động cơ trong đó chu trình công tác được hoàn thành trong thời gian hai hành trình của pistông hoặc một vòng quay của trục khuỷu. Dựa vào loại nhiên liệu dùng cho động cơ + Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng loại nhẹ ( xăng, benzen, dầu hoả, cồn v.v...) và chạy bằng nhiên liệu nặng ( dầu ma zút, nhiên liệu điêzen v.v...) + Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí ( khí thiên nhiên, khí nén, khí thể lỏng và khí lò ga) + Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí + lỏng (Trong đó nhiên liệu chính là khí, còn nhiên liệu mồi là nhiên liệu lỏng) động cơ gazôdiêzen. + Động cơ chạy bằng nhiều nhiên liệu, tức là động cơ có thể chạy bằng nhiều loại nhiên liệu lỏng khác nhau từ nhẹ đến nặng. Dựa vào phương pháp hình thành khí hỗn hợp. + Động cơ hình thành khí hỗn hợp bên ngoài, tức là loại động cơ mà hỗn hợp cháy của nó( gồm hơi nhiên liệu lỏng nhẹ với không khí, hoặc khí ga với không khí) được hình thành ở bên ngoài xy lanh của động cơ ( động cơ xăng và động cơ ga đốt cháy bằng tia lửa điện cũng như các động cơ phun xăng ở thời kỳ nạp). + Động cơ hình thành khí hỗn hợp bên trong là động cơ trong đó không khí và nhiên liệu được đưa riêng vào xilanh, còn khí hỗn hợp công tác ( hỗn hợp không khí mới nhiên liệu và một ít sản vật cháy của chu trình trước còn sót lại) được hình thành ở bên trong xilanh động cơ do phun sương mù, hoá nhiên liệu vào xi lanh ở áp suất cao ( động cơ điêzen) động cơ phun nhiên liệu trực tiếp vào xi lanh, động cơ cần giữ nhiệt: Động cơ điêzen lại chia ra các loại sau đây: - Động cơ một buồng cháy hay còn gọi là động cơ có một buồng cháy thống nhất, tức là loại động cơ trong đó thể tích buồng cháy là một thể thống nhất, và quá trình tạo thành khí hỗn hợp cũng như quá trình cháy của nhiên liệu đều được tiến hành ngay trong đó. - Động cơ có buồng chay dự bị là loại động cơ mà thể tích buồng cháy chia làm hai phần: buồng cháy chính và buồng cháy dự bị. Quá trình hình thành khí hỗn hợp ở buồng cháy chính là nhờ có sự chênh lệch áp suất giữa buồng cháy chính và buồng cháy dự bị do một bộ phận nhiên liệu được cháy trước trong buồng cháy dự bị. - Động cơ có buồng cháy xoáy lốc là loại động cơ mà thể tích buồng cháy cũng chia làm hai phần: buồng cháy chính và buồng cháy xoáy lốc. quá trình hình thành khí hỗn hợp trong động cơ là do tạo ra những dòng không khí xoáy trong buồng xoáy lốc nơi phun nhiên liệu vào, đồng thời quá trình hình thành khí hỗn hợp và quá trình cháy nhiên liệu xảy ra ngay trong buồng xoáy lốc đó. Dựa vào phương pháp đốt cháy khí hỗn hợp công tác +Động cơ đốt cháy cưỡng bức - động cơ trong đó khi hỗn hợp công tác được đốt cháy bằng một nguồn lửa bên ngoài ( tia lửa điện) tại một thời điểm nhất định ( động cơ xăng và động cơ ga). + Động cơ có cầu giữ nhiệt ( động cơ sơ mi điêzen) là loại động cơ trong đó khi hỗn hợp công tác được đốt cháy nhờ sức nóng của vách buồng cháy hoặc một vật mồi lửa đặc biệt (quả cầu giữ nhiệt ). + Động cơ tự cháy, là loại động cơ đốt trong có nhiên liệu được đưa vào xi lanh ở cuối quá trình nén, tự bốc cháy trong không khí nóng ( Động cơ điêzen) + Động cơ đốt cháy hỗn hợp. * Ví dụ: Động cơ gazôdiêzen, trong đó nhiên liệu lỏng tự cháy làm mồi để đốt cháy cưỡng bức hỗn hợp khí (khí ga + không khí). Dựa vào dạng của chu trình công tác. + Động cơ làm việc theo chu trình đẳng tích – trong đó quá trình cháy của nhiên liệu tiến hành ở thể tích không đổi. Các động cơ này có tỷ số nén thấp (ε ≈ 6÷ 12) và dùng phương pháp đốt cháy cưỡng bức ( đông cơ xăng và động cơ ga). + Động cơ làm việc theo chu trình đẳng áp – do đó nhiên liệu cháy ở áp suất không đổi. loại động cơ này có tỉ số nén cao (ε≈ 12÷ 14) dùng phương pháp phun nhiên liệu bằng không khí nén vào xilanh động cơ và tự bốc cháy ( động cơ điêzen phun nhiên liệu không khí nén, loại này hiện nay không chế tạo nữa). + Động cơ làm việc theo chu trình hỗn hợp – trong đó nhiên liệu có một bộ phận cháy đẳng tích, và một bộ phận cháy đẳng áp. loại động cơ này có tỷ số nén rất cao (ε≈ 12÷ 20) dùng phương pháp phun nhiên liệu (lỏng) trực tiếp vào xilanh động cơ và tự bốc cháy ( động cơ điêzen). Dựa vào phương pháp nạp. + Động cơ tăng áp - động cơ trong đó việc nạp không khí hoặc hỗn hợp cháy vào xilanh là nhờ tạo ra được một độ chân không (chênh lệch áp suất ) trong xilanh đối vói áp suất khí trời bên ngoài ở hành trình hút khí của piston. + Động cơ tăng áp - động cơ trong đó việc nạp không khí hoặc hỗn hợp cháy vào xilanh tiến hành ở áp suất cao hơnkhí trời do được nén trước trong máy nén với mục đích tăng lượng khí nạp mới vào xi lanh do đó có thể nâng cao công suất của động cơ. Dựa vào cấu tạo động cơ + Theo số xilanh - Động cơ 1 xilanh - Động cơ nhiều xi lanh + Theo cách phân bố xilanh: - Động cơ, trong đó xi lanh được bố trí thẳng đứng chiếm đại đa số đông cơ hiện nay - Động cơ trong đó xilanh phân bố nằm ngang ( rất ít gặp) - Động cơ phân bố xi lanh theo một hàng dọc ( một dãy) tức là loại động cơ mà trung tâm của xi lanh song song với nhau và cùng năm trong một mặt phẳng. + Động cơ phân bố xi lanh theo hai hàng dọc song song hoặc theo một góc nào đó ( Động cơ hình chữ V, ) + Động cơ phân bố xi lanh theo nhiều hàng với những góc độ khác nhau: động cơ hình chữ X, W, H, hình sao + Động cơ piston đối đỉnh: động cơ một dãy với hai trục khuỷu ( trên và dưới) nối với nhau bằng một hệ thống truyền lực bằng bánh răng động cơ hai dãy, động cơ hình chữ V hoặc động cơ với các xilanh phân bố theo hình tam giác có ba trục khuỷu, theo tứ giác có bốn trục khuỷu ,theo lục giác có sáu trục khuỷu. ( TRANG 11) Dựa vào phương thức tác dụng trên pis tông + Động cơ tác dụng đơn- động cơ trong đó chu trình công tác chỉ thực hiện ở một phía đỉnh của pis tông, tức là không gian phía trên pis tông. + Động cơ tác dụng kép - động cơ trong đó chu trình công tác được thực hiện ở hai phía, tức là ở hai không gian của pis tông, không gian bên trên pis tông ( phía trên pis tông ) và không gian bên dưới ( phía dưới pis tông). Loại động cơ tác dụng kép hiện nay rất ít chế tao. Dựa vào tính cao tốc của động cơ . + Động cơ tốc độ thấp với tốc độ trung bình của pis tông nhỏ hơn 6,5m/s. + Động cơ cao tốc với tốc độ trung bình của pis tông lớn hơn 6,5 m/s tính cao tốc của động cơ được xác định theo tốc độ trung bình của pis tông Cm = Sn m/s 30 Trong đó: S- là hành trình của pis tông (m) n- số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph) III. CẤU TẠO CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ * Các cơ cấu. - Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền - Cơ cấu phân phối khí * Các hệ thống - Hệ thống nhiên liệu - Hệ thống bôi trơn - Hệ thống làm mát - Hệ thống cung cấp điện - Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu - Hệ thống đánh lửa - Hệ thống khởi động - Hệ thống sử lý khí thải IV. CÁC THUẬT NGỮ CƠ BẢN TRONG ĐỘNG CƠ. * Điểm chết. - Điểm chết trên ( ĐCT) là vị trí ứng với đỉnh của piston trong xi lanh khi piston xa tâm trục khuỷu nhất - Điểm chết dưới (ĐCD) là điểm ứng với vị trí của đỉnh pis tông trong xi lanh khi piston gần tâm trục khuỷu nhất. Khi piston ở vị trí điểm chết trên hoặc điểm chết dưới dù có tác dụng lên piston một lực lớn thì cũng không thể tạo ra mô men quay trên trục khuỷu được vì lúc đó piston thanh truyền - trục khuỷu cùng nằm trên một đường thẳng. * Hành trình của piston (S) - Hành trình của pis tông là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết dưới (ĐCT- ĐCD). S= 2R Trong đó R là bán kính tay quay của trục khuỷu * Thể tích buồng cháy ( Vc) - Là phần thể tích trong xi lanh tạo thành giữa đỉnh của pis tông và nắp máy khi pis tông ở điểm chết trên ĐCT. Trong một chu trình công tác thì thể tích buồng cháy là thể tích nhỏ nhất trong của xi lanh. * Thể tích làm việc của xi lanh (Vs) - Là thể tích trong xi lanh giới hạn bởi ĐCT- ĐCD Nó được xác định bằng công thức Vs= (л. )s Trong đó: D đường kính của xi lanh S: hành trình của pis tông л= 3,14 Vs= Vh – Vc * Kỳ Là một phần của chu trình công tác xảy ra khi piston chuyển động từ điểm chết này đến điểm chết kia. * Chu kỳ làm việc của động cơ Là tập hợp các quá trình kế tiếp nhau (hút, nén, nổ, xả) lặp lại có chu kỳ trong xilanh động cơ V. Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Tỷ số nén ε = = = b. Công suất chỉ thị Động cơ 4 kỳ: Ni = Pi . Vs . i. (W) Động cơ 2 kỳ: Ni = Pi . Vs . i. (W) Trong đó: Vs – thể tích công tác của xilanh (m3) i – số xilanh của động cơ n – số vòng quay của động cơ (v/p) Pi – áp suất chỉ thị trung bình trong chu trình thực tế (N/m2) c. Công suất tiêu hao Phần công suất tiêu hao bao gồm: Nms = công tiêu hao cho các chi tiết động cơ (vd: piston, xecmang, xilanh, bạc lót.v.v…) Ndđ = công suất tiêu hao cho việc dẫn động các cơ cấu phụ của động cơ: bơm nước, bơm dầu, máy phát điện, bơm nhiên liệu… Nb = công suất tiêu hao cho việc quét sạch khí thải và nạp khí nạp mới. Ntq = công suất tiêu hao cho việc dẫn động thiết bị tăng áp động cơ d. Công suất có ích Ne = (W) Trong đó: τ – là số kỳ của động cơ Pe – áp suất có ích trung bình