-
Thông tin
-
Quiz
Nguyên lý động cơ đốt trong - Vật lý đại cương | Trường Đại Học Duy Tân
Là loại động cơ nhiệt, trong quá trình đốt cháy nhiên liệu,động có sẽ tạo ra nhiệt và sinh ra công cơ học. Các loại động cơđốt trong sẽ sử dụng dòng chảy để tạo ra công ra ngay trongbuồng công tác (xilanh) của động cơ. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Vật lý đại cương (Phy 101) 68 tài liệu
Đại học Duy Tân 1.8 K tài liệu
Nguyên lý động cơ đốt trong - Vật lý đại cương | Trường Đại Học Duy Tân
Là loại động cơ nhiệt, trong quá trình đốt cháy nhiên liệu,động có sẽ tạo ra nhiệt và sinh ra công cơ học. Các loại động cơđốt trong sẽ sử dụng dòng chảy để tạo ra công ra ngay trongbuồng công tác (xilanh) của động cơ. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Vật lý đại cương (Phy 101) 68 tài liệu
Trường: Đại học Duy Tân 1.8 K tài liệu
Thông tin:
Tác giả:
Tài liệu khác của Đại học Duy Tân
Preview text:
Nguyên lý động cơ đốt trong:
1.Định nghĩa động cơ đốt trong:
+ là loại động cơ nhiệt, trong quá trình đốt cháy nhiên liệu,
động có sẽ tạo ra nhiệt và sinh ra công cơ học. Các loại động cơ
đốt trong sẽ sử dụng dòng chảy để tạo ra công ra ngay trong
buồng công tác (xilanh) của động cơ.
Bên cạnh đó, sự giãn nở của khí ở nhiệt độ cao và áp suất cao
trong quá trình đốt cháy sẽ tác dụng lực trực tiếp lên một số
thành phần của động cơ như piston, cánh tuabin, cánh quạt hoặc
vòi phun. Chính lực này giúp di chuyển vật thể trên một quãng
đường nhất định, biến năng lượng hóa học thành công hữu ích.
2. Các tiêu chí (đă !c trưng) phân loại động cơ đốt trong:
Phân loại động cơ đốt trong theo nhiên liệu
Phân loại theo chuyển động piston
Phân loại động cơ đốt trong theo chu kỳ làm việc
Phân loại theo cách sắp xếp piston và xi lanh
3. Tỉ số nén là gì, viết công thức tính tỉ số nén và chú thích công thức
Vh: thể tích công tác, thường đo bằng lit (I) Tỉ số nén - ƹ
là tỉ số giữa thể tích toàn phần Va, và thể tích buồng cháy Vc : Va Vc Vh Vh Ƹ= + = =1+ Vc Vc Vc
Tỉ số nén ƹ chỉ rõ : thể tích xilanh phía trên pittông bị giảm
bao nhiều lần, tức là bị ép nhỏ bao nhiêu lần khi
pittông đi từ ĐCD lên ĐCT.
Trong quá trình động cơ hoạt động, tỉ số nén ƹ gây ảnh
hưởng lớn tới các thông số của chu trình, đặc biệt là
tới chất lượng quá trình cháy giãn nở và hiệu suất
của động cơ, vì vậy nó có vị trí quan trọng trong
nguyên lý làm việc của động cơ.
4. Trình bày nguyên lý động cơ xăng 4 kỳ *Quá trình nạp : - Piston: DCT-> DCD
- Môi chất: Không khí + xăng được nạp vào xilanh động cơ - Xupáp nạp: mở - Xupáp thải: đóng *Quá trình nén: - Piston: ĐCD -> ĐCT
- Môi chất: Không khí + xăng bị nén lại trong xilanh động cơ - Xupáp nạp: đóng -Xupáp thải: đóng
-Cuối kỳ nén buji bật tia lửa điện đốt
mồi cho hỗn hợp MCCT cháy
* Quá trình cháy - giãn nở -Piston: DCT-> DCD
-Môi chất được đốt cháy và giãn nở sinh công đẩy pitong đi xuống - Xupáp nạp: đóng - Xupáp thải: đóng *Quá trình thải: - Piston: ĐCD -> ĐCT
-Sản vật cháy được thải ra khỏi xilanh động cơ - Xupáp nạp: đóng - Xupáp thải mở
5.Trình bày nguyên lý hoạt đô !ng cAa động cơ diesel 4 kỳ *Quá trình nạp: -Piston :DCT->DCD
-Xupap nạp mở, xupap xả đóng.
-Không khí được hút vào xi lanh. *Quá trình nén: -Piston: DCD->DCT
- Xupap nạp và xupap xả đều đóng.
- Không khí trong xi lanh được nén lại, áp suất và nhiệt độ tăng cao.
*Quá trình cháy- giản nở:
-Khi piston gần đến DCT, nhiên liệu được phun vào buồng
đốt dưới áp suất cao.
-Nhiên liệu tự cháy do áp suất và nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh.
-Sự cháy của nhiên liệu tạo ra áp suất và nhiệt độ cao, đẩy piston xuống DCD. *Quá trình thải:
-Piston di chuyển từ DCD lên DCT.
- Xupap nạp đóng, xupap xả mở.
-Khí thải được đẩy ra khỏi xi lanh.
6.Giải thích / vẽ sơ đồ pha phân phối khí cAa đô !ng cơ đốt trong 4 kỳ: 7 Bảng thứ tự nổ: 2. NHIÊN LIỆU
1. Trình bày (định nghĩa, ý nghĩa ) về chỉ số Octan cAa Xăng:
- Chất Izô octane C8H18 là carbua hydro no, cấu trúc mạch
nhánh, hơ, bền vững, khó tự chảy, Chỉ số Octan có trong xăng
nói lên tính chống kích nổ của xăng, chỉ số octan càng cao thì
xăng có tính chống kích nổ cao. Nhiên liệu xăng dùng phổ
biến thực tế có số octane trong khoảng 92 + 95. RON 92, RON 95
2. Trình bày (định nghĩa, ý nghĩa ) về chỉ số Xetan cAa Diesel
- Số xêtan của nhiên liệu diesel là phần trăm thể tích của chất
xétan chính C16H34 mạch thẳng có trong hỗn hợp nhiên liệu
mẫu với chất anpha-metin-naptalin (a- C10H7CH3 ). Nhiên
liệu diesel dùng thực tế có số xetan trong khoảng 35 + 55, số
xetan càng nhiều thì tính tự chảy càng cao.
- Xetan chính C16H34 được lấy tính tự cháy là 100 đơn vị (dễ tự cháy)
3 Tính toán lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu lỏng:
-1kg xăng -> 14.66kg không khí
-1kg diesel-> 14.8kg không khí
4. Nhiệt trị cAa nhiên liệu là gì ? Kể tên các loại Nhiệt trị ?
Khi tính toán nhiệt đối với ĐCĐT ta dùng loại nhiệt trị nào? Vì sao ?
Nhiệt tri là nhiệt Iượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn 1kg
hoàc (1m³ tiêu chuẩn) nhiên liệu. Điều kiện tiêu chuân p = 760mmHg vàt=0 °C
Nhiệt trị cần phân biệt
- Nhiệt trị đẳng áp với nhiệt điện tích
- Nhiệt trị thấp với nhiệt trị cao
Khi tính toán nhiệt đối với ĐCĐT ta dùng nhiệt trị cao. Vì nhiệt
trị cao ám chỉ mức độ sinh nhiệt lớn khi nhiên liệu được đốt
cháy. Nhiệt trị cao thường xuất hiện khi nhiên liệu chứa một
lượng năng lượng lớn hoặc có khả năng sinh ra nhiều sản phẩm
phụ có giá trị nhiệt lớn trong quá trình đốt cháy. Điều này cho
phép tạo ra lượng nhiệt lớn mà không cần sử dụng một lượng
nhiên liệu quá nhiều. Với nhiệt trị cao, lò hơi có khả năng tận
dụng tối đa năng lượng sinh ra từ nhiên liệu và cải thiện hiệu
suất năng lượng tổng thể
5 Phương pháp tính toán lượng không khí cần thiết để
đốt cháy 1 kg nhiên liệu có công thức CxHyOz . Biết 1 kg
CxHyOz gồm có c [kg] C , h [kg] H, và Onl [kg] O2 c h Onl M = + − 12 4 32 Trong đó:
M là lượng không khí cần thiết (đơn vị: kmol/kg nhiên liệu).
c là lượng C trong nhiên liệu (đơn vị: kg).
h là lượng H trong nhiên liệu (đơn vị: kg).
Onl là lượng O2 trong nhiên liệu (đơn vị: kg).
3. CHU TRÌNH THỰC TẾ ĐỘNG CƠ DIESEL 1 Hệ số nạp ηv
Hệ số nạp ( η v ) là một chỉ số đo lường hiệu suất của động
cơ. Nó thường được sử dụng trong ngữ cảnh của động cơ đốt
trong, như động cơ đốt trong xăng, diesel, hoặc khí đốt. Hệ số
nạp đo lường mức độ hiệu quả về việc "đưa nhiên liệu vào
động cơ và chuyển đổi thành công suất cơ học." Cụ thể, nó là
tỷ lệ giữa công suất cơ học thực tế tạo ra từ động cơ và công
suất cơ học tối đa mà động cơ có thể sinh ra trong điều kiện hoạt động hiện tại.
Hệ số nạp thường được tính bằng công thức:
ηv=công suất cơ học thực tế/công suất cơ học tối đa
Hệ số nạp thường nằm trong khoảng từ 0 đến 1, và hiệu suất
càng cao khi hệ số nạp càng gần 1.
2 Phân tích đồ thị cAa các quá trình thực tế
3 Các giai đoạn cháy cAa động cơ xăng/ diesel
Các giai đoạn cháy cAa động cơ xăng
-Giai đoạn cháy trễ (Ignition delay):
Giai đoạn này bắt đầu từ khi bugi đánh lửa đến khi bắt đầu có
cháy. Trong giai đoạn này, hòa khí chưa bắt đầu cháy ngay, mà
cần một khoảng thời gian nhất định để các phân tử nhiên liệu và
oxy bắt đầu phản ứng hóa học. Thời gian cháy trễ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
* Nhiệt độ của hòa khí: Nhiệt độ hòa khí càng cao thì thời gian cháy trễ càng ngắn.
* Độ đậm đặc của hòa khí: Độ đậm đặc của hòa khí càng cao thì
thời gian cháy trễ càng dài.
* Thành phần của hòa khí: Thành phần của hòa khí càng giàu
nhiên liệu thì thời gian cháy trễ càng dài.
-Giai đoạn cháy nhanh (Rapid combustion):
Giai đoạn này bắt đầu từ khi bắt đầu có cháy đến khi cháy hoàn
toàn. Trong giai đoạn này, hòa khí cháy rất nhanh, trong khoảng
thời gian rất ngắn (khoảng 0,001-0,002 giây). Quá trình cháy
nhanh làm tăng áp suất và nhiệt độ trong xilanh. Áp suất và
nhiệt độ cao trong xilanh đẩy piston xuống, tạo ra công sinh công.
-Giai đoạn cháy rớt (Quenched combustion):
Giai đoạn này bắt đầu từ khi cháy hoàn toàn đến khi piston
chạm đỉnh chết trên. Trong giai đoạn này, hòa khí còn lại trong
xilanh tiếp tục cháy, nhưng với tốc độ chậm hơn. Quá trình cháy
rớt không tạo ra nhiều công, chủ yếu làm nóng các chi tiết trong động cơ.
Các giai đoạn cháy cAa động cơ diesel
-Giai đoạn cháy trễ (Ignition delay):
Giai đoạn này giống như giai đoạn cháy trễ của động cơ xăng.
Trong giai đoạn này, nhiên liệu được phun vào buồng cháy và
bắt đầu bốc cháy. Thời gian cháy trễ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
* Nhiệt độ của không khí nén: Nhiệt độ không khí nén càng cao
thì thời gian cháy trễ càng ngắn.
* Áp suất của không khí nén: Áp suất của không khí nén càng
cao thì thời gian cháy trễ càng ngắn.
* Thành phần của nhiên liệu: Thành phần của nhiên liệu càng
giàu nhiên liệu thì thời gian cháy trễ càng dài.
-Giai đoạn cháy nhanh (Rapid combustion):
Giai đoạn này bắt đầu từ khi bắt đầu có cháy đến khi cháy hoàn
toàn. Trong giai đoạn này, nhiên liệu cháy rất nhanh, trong
khoảng thời gian rất ngắn (khoảng 0,001-0,002 giây). Quá trình
cháy nhanh làm tăng áp suất và nhiệt độ trong xilanh. Áp suất và
nhiệt độ cao trong xilanh đẩy piston xuống, tạo ra công sinh công.
-Giai đoạn cháy chính (Main combustion):
Giai đoạn này bắt đầu từ khi cháy hoàn toàn đến khi piston
chạm đỉnh chết trên. Trong giai đoạn này, nhiên liệu còn lại
trong xilanh tiếp tục cháy, nhưng với tốc độ chậm hơn. Quá
trình cháy chính tạo ra phần lớn công sinh công của động cơ diesel.
-Giai đoạn cháy rớt (Afterburning):
Giai đoạn này bắt đầu từ khi piston chạm đỉnh chết trên đến khi
hết chu kỳ đốt cháy. Trong giai đoạn này, nhiên liệu còn lại
trong xilanh tiếp tục cháy, nhưng với tốc độ rất chậm. Quá trình
cháy rớt không tạo ra nhiều công, chủ yếu làm nóng các chi tiết trong động cơ.
4 Giải pháp xử lý khí thải độc hại
Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu
diesel để tạo ra năng lượng. Quá trình đốt cháy của động cơ
diesel thường không hoàn toàn, dẫn đến sản sinh ra các chất gây ô nhiễm
Để giảm thiểu hoặc loại bỏ các chất gây ô nhiễm này, cần áp
dụng các giải pháp xử lý khí thải độc hại của động cơ diesel.
Các giải pháp phổ biến bao gồm:
Hệ thống lọc khí thải (Exhaust gas treatment system): là hệ
thống sử dụng các phương pháp vật lý, hóa học hoặc sinh
học để xử lý khí thải. Hệ thống lọc khí thải thường bao gồm các bộ phận sau:
o Bộ lọc hạt (Diesel particulate filter): là bộ lọc sử dụng các
vật liệu lọc để giữ lại các hạt bụi mịn trong khí thải.
o Bộ xúc tác SCR (Selective catalytic reduction): là bộ xúc
tác sử dụng phản ứng hóa học để chuyển đổi NOx thành
các chất ít độc hại hơn.
o Bộ xúc tác DOC (Diesel oxidation catalyst): là bộ xúc tác
sử dụng phản ứng hóa học để chuyển đổi CO và HC thành CO2 và H2O.
Công nghệ phun nhiên liệu (Fuel injection technology): là
công nghệ sử dụng các phương pháp phun nhiên liệu tiên
tiến để cải thiện quá trình đốt cháy nhiên liệu, từ đó giảm
thiểu sản sinh các chất gây ô nhiễm.
Công nghệ điều khiển động cơ (Engine control
technology): là công nghệ sử dụng các bộ vi xử lý để điều
khiển quá trình hoạt động của động cơ, từ đó tối ưu hóa
hiệu suất đốt cháy nhiên liệu và giảm thiểu sản sinh các chất gây ô nhiễm.
Sử dụng nhiên liệu diesel sạch (Clean diesel fuel): là sử
dụng nhiên liệu diesel có chất lượng cao, ít tạp chất, từ đó
giảm thiểu sản sinh các chất gây ô nhiễm.
Việc áp dụng các giải pháp xử lý khí thải độc hại của động cơ
diesel là cần thiết để bảo vệ sức khỏe con người, động vật và môi trường.
4. Hê ! thống nhiên liê !u (HTNL) Xăng
1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt đô !ng, các chế độ hoạt động cAa BCHK
Bộ chế hòa khí là một thiết bị cơ khí dùng để hòa trộn nhiên liệu
và không khí theo tỷ lệ thích hợp để cung cấp cho động cơ đốt
trong. Bộ chế hòa khí thường được sử dụng trong động cơ xăng.
Bộ chế hòa khí có cấu tạo chính như sau:
Buồng phao: Buồng phao là một bình chứa nhiên liệu. Trong
buồng phao có một phao nổi, được nối với một kim van. Khi
nhiên liệu trong buồng phao giảm xuống, phao sẽ hạ xuống, kéo
theo kim van mở ra để nhiên liệu chảy vào buồng phao. Ngược
lại, khi nhiên liệu trong buồng phao tăng lên, phao sẽ nổi lên,
đẩy kim van đóng lại để ngăn nhiên liệu chảy vào buồng phao.
Cổng gió: Cổng gió là một ống dẫn khí nạp. Cổng gió được điều
khiển bởi bướm ga. Khi bướm ga mở rộng, cổng gió sẽ mở rộng,
cho phép nhiều khí nạp đi vào buồng phao. Ngược lại, khi bướm
ga đóng lại, cổng gió sẽ đóng lại, hạn chế lượng khí nạp đi vào buồng phao.
Vòi phun: Vòi phun là một thiết bị dùng để phun nhiên liệu vào
buồng đốt. Vòi phun được điều khiển bởi một cơ cấu cơ học hoặc điện tử.
Nguyên lý hoạt động cAa bộ chế hòa khí
Nguyên lý hoạt động cAa bộ chế hòa khí như sau:
Nhiên liệu được hút từ bình chứa qua ống dẫn nhiên liệu vào buồng phao.
Khi bướm ga được mở rộng, cổng gió sẽ mở rộng, cho phép
nhiều khí nạp đi vào buồng phao.
Nhiên liệu và khí nạp sẽ được trộn lẫn với nhau trong buồng phao.
Nhiên liệu và khí nạp được phun vào buồng đốt qua vòi phun.
Các chế độ hoạt động cAa bộ chế hòa khí
Bộ chế hòa khí có thể hoạt động ở các chế độ sau:
Chế độ không tải: Chế độ không tải là chế độ động cơ hoạt động
ở tốc độ thấp, khi động cơ không tải hoặc khi xe đang dừng.
Trong chế độ này, bướm ga được đóng lại, cổng gió chỉ mở một
khe nhỏ để cho một lượng khí nạp vừa đủ đi vào buồng phao.
Nhiên liệu được phun vào buồng phao theo một lượng nhỏ để
đảm bảo động cơ hoạt động ổn định.
Chế độ tăng tốc: Chế độ tăng tốc là chế độ động cơ hoạt động ở
tốc độ cao, khi động cơ tăng tốc hoặc khi xe tăng tốc. Trong chế
độ này, bướm ga được mở rộng, cổng gió cũng mở rộng để cho
nhiều khí nạp đi vào buồng phao. Nhiên liệu được phun vào
buồng phao theo một lượng lớn hơn để đảm bảo động cơ hoạt động mạnh mẽ.
Chế độ chạy định mức: Chế độ chạy định mức là chế độ động cơ
hoạt động ở tốc độ trung bình, khi động cơ chạy ổn định. Trong
chế độ này, bướm ga được mở ở một vị trí nhất định, cổng gió
cũng mở ở một vị trí nhất định để cho một lượng khí nạp vừa đủ
đi vào buồng phao. Nhiên liệu được phun vào buồng phao theo
một lượng vừa đủ để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định.
Chế độ vượt: Chế độ vượt là chế độ động cơ hoạt động ở tốc độ
cao, khi động cơ vượt một xe khác. Trong chế độ này, bướm ga
được mở rộng tối đa, cổng gió cũng mở rộng tối đa để cho nhiều
khí nạp đi vào buồng phao. Nhiên liệu được phun vào buồng
phao theo một lượng lớn nhất để đảm bảo động cơ hoạt động
mạnh mẽ, giúp xe vượt xe khác một cách nhanh chóng.
2 Sơ đồ HTNL phun xăng điện tử
5. Hê ! thống nhiên liê !u Diesel
1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liê !u Diesel cơ khí
2 Nguyên lý hoạt đô !ng cAa Bơm cao áp PE ( cấu tạo,
nguyên lý , các chế độ hoạt động)
3 Nguyên lý hoạt đô !ng cAa Bơm cao áp VE ( cấu tạo,
nguyên lý , các chế độ hoạt động)
4 Sơ đồ HTNL Diesel phun dầu điện tử [Hình ảnh]