Cơ khí chế tạo máy - Chu trình thực tế dùng trong động cơ đốt trong (tiếp)

CHU TRÌNH THỰC TẾ DÙNG TRONG Đ.C.Đ.T A-QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI KHÍ B-QUÁ TRÌNH NÉN C-QUÁ TRÌNH CHÁY D-QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI KHÍ A-QUÁ TRÌNH NẠP B-QUÁ TRÌNH THẢI C-DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH QUÉT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ HAI KỲ D-HỆ THỐNG QUÉT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ HAI KỲ E-HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP A-QUÁ TRÌNH NẠP I-DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH NẠP 1-Diễn biến quá trình nạp động cơ 4 kỳ không tăng áp 2-Diễn biến quá trình nạp động cơ 4 kỳ tăng áp 3-Diễn biến quá trình nạp động cơ 2 kỳ Quay về quá trình trao đổi khí 1-Diễn biến quá trình nạp động cơ 4 kỳ không tăng áp Quay về quá trình nạp *3 r : Góc mở sớm của S N  giảm tổn thất áp suất trên đường ống nạp. *r 2 : (r  r’) : quá trình khí sót giản nở (góc đóng muộn S T ) *2  a (r’  a) : khí nạp mới đi vào nhờ chênh lệch áp suất *a  4 : góc đóng muộn S N Cuối quá trình thải khí sót chiếm toàn bộ thể tích xi lanh (lúc này = V C ) có áp suất P r , T r . QT Nạp lý thuyết được xẩy ra ở ĐCT (QTNạp về lý thuyết : ĐCT  ĐCD), nhưng tại r thì P r > P o khí sót giản nở đến r’ thì quá trình nạp thực sự được tiến hành. 2-Diễn biến quá trình nạp động cơ 4 kỳ tăng áp Quay về quá trình nạp *2  r : góc mở sớm của S N *r  a : áp suất luôn luôn tăng và quét khí sót ra khỏi xi lanh, đồng thời khí nạp đi vào xi lanh (P K > P o , P K > P r ) *a  4 : góc đóng trể của S N 1.Nếu không làm mát khí nén thì : P K = P tăng áp P tăng áp là áp suất tại cửa ra của máy nén khí, phụ thuộc vào mức độ tăng áp suất của máy nén. *m = chỉ số nén (m = 1,6  1,8) mm m O tăngáp OK T P P TT        1 2.Nếu có làm mát P K = P tăng áp - P m *P m = Trở lực của két làm mát khí * *T m = độ giảm nhiệt của khí nén trong két làm mát 3-Diễn biến quá trình nạp động cơ 2 kỳ Quay về quá trình nạp *m’am = hành trình nạp *ma’ = góc lọt khí nạp mới *Động cơ 2 kỳ quá trình nạp được tiến hành với quá trình quét khí thải ra khỏi xi lanh. *Khi piston đi xuống tại l cửa thải mở  SVC thải ra ngoài tự do. Đến điểm m’ cửa nạp mở, áp suất trong xi lanh < P K  khí nạp mới đi vào xi lanh quét khí thải ra ngoài và chiếm đầy thể tích xi lanh *Aùp suất khí quét đi vào cửa quét cũng bị giảm một lượng P. Aùp suất trong xi lanh khí đóng cửa quét (d) vẫn > áp suất khí thải trong đường thải. Giai đoạn đóng cửa quét d tới khi đóng cửa thải e ( đoạn ma’) là giai đoạn lọt khí nạp mới. *Động cơ 2 kỳ bao giờ cũng được tăng áp để thực hiện quét khí *Aùp suất khí quét đi vào cửa quét cũng bị giảm một lượng P. 4-Nhận xét Trong cả 3 loại động cơ đều: 1-Khí nạp mới đi vào xi lanh phải khắc phục sức cản lưu động Pa 2-Khí nạp mới không thể gạt hết sản vật cháy ra ngoài có r 3-Khí nạp mới đi vào xi lanh tiếp xúc với các chi tiết nóng và hòa trộn với khí sót Ta > TK TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH NẠP *Aùp suất cuối quá trình nạp Pa *Pr, Tr, Mr *Hệ số khí sót *Nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới *Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta *Hệ số nạp II -TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH NẠP 1-Aùp suất cuối quá trình nạp (Pa) Pa = Po - PK Đ/cơ 4 kỳ không tăng áp Pa = Po - PK Đ/cơ 4 kỳ tăng áp Tính toán: Giả thiết: * Khối lượng của khí là không đổi tại tất cả các tiết diện  = K = const Quay về Các thông số *Quá trình đưa dòngkhí nạp mới đi vào xi lanh là quá trình lưu động liên tục và ổn định Hệ quả: Tại tất cả các tiết diện, lưu lượng dòng khí không đổi. *Tất cả các đường ống nạp đều có góc lượn rất lớn BCHK Pot air WK, K , Pk ZK Za 0 0 Mặt chuẩn K K x x Wx, x,fx ĐCT ĐCD a a Wa, a,fa,Pa = khối luợng riêng, Wx = tốc độ của dòng khí *Phương trình Bernoillie cho 2 tiết diện: Pot air (K-K) và ĐCD (a-a) (PK/K)+(W2K/2)+(g.ZK) = (Pa/a) + (W 2 a/2)+ [o(W2x/2)]+(g.Za) (1) Do tiết diện K-K lớn xem Wk=0, chọn mặt chuẩn (0-0) sao cho: ZK= Za  K =  a .(1) được viết lại như sau: (PK/K) = (Pa/K) +(W2a/2)+ [o(W2x/2)]  = (Wa/Wx)<1: hệ số bóp dòng chảy PK = PK- Pa= (W2x/2)(2+ o)  K THÔNG SỐ Pr, Tr, Mr 1-ÁP SUẤT KHÍ SÓT(Pr): a- Pr = Pth + Pr Trong đó: Pr = K2.(n2/f2th) b-Chọn Pr theo kinh nghiệm: Không tăng áp: Tốc độ thấp:Pr= (1,03-1,06)Po Cao tốc: Pr= (1,05-1,25)Po Tăng áp: Pr= (0,75-0,98)Pk Quay về Các thông số c-Tính Pr thay đổi theo n, áp dụng công thức: Pr = Po( 1,035 + Ap. 10-8.n2 ) Trong đó: Ap=[Pr N - 1,035 Po).10 8 .(1/Po.n N 2 )] +Pr N = Aùp suất khí sót ở chế độ định mức. Pr N = 1,18 Po = 0,118 MN/m 2 n N = số vòng quay trục khuỷu ở chế độ định mức (v/p). 2-LƯỢNG KHÍ SÓT(Mr): Mr= r.M1 hoặc Mr = PrVc/RTr 3-NHIỆT ĐỘ KHÍ SÓT(Tr): Tr phụ thuộc vào:  ,sự trao đổi trong QTGN và thải, mức độ giãn nở của SVC. Động cơ xăng:  thay đổi trong phạm vi nhỏ nên khi giảm tải Tr thay đổi rất ít. Động cơ diesel:Muốnthay đổi phụ tải phải thay đổi trực tiếp  , nên khi giảm tải, Trthay đổi nhiều. *Động cơ diesel: có  cao hơn xăng mức độ giãn nở khí thải lớn, nhiệt độ trong QTGN tương đối thấp Hai yếu tố trên: trị số Tr diesel< Tr xăng *Xăng: Tr = ( 900 - 1100 ) 0K *Diesel: Tr = ( 600 - 900 ) 0K HỆ SỐ KHÍ SÓT (r) *Đánh giá mức độ mức độ thải sạch bằng r, r là tỉ số giữa số kmole khí sót Mr và số kmole khí nạp mới M 1 . r = Mr / M 1 . * Phương trình trạng thái khí sót: Pr.Vr = Mr.R.Tr  Mr= (Pr.Vr)/ (R.Tr) r= (Pr.Vr)/ (R.Tr.M 1 ). (1) *Gọi:  2 = Vr/Vc = Hệ số quét buồng cháy. Khi không quét: 2 = 1 Vr=Vc=Vh/(-1) r= [Pr/(R.Tr.M 1 )].[Vh/ /(-1)] Quay về Các thông số Chú ý: muốn nạp đầy khí thì r Mr Mr  Pr   hoặc  phụ tải.  Vr dùng biện pháp quét sạch b/c  Tr, biện pháp này không có lợi vì  t Chú ý: r xăng > r diesel vì  xăng <  diesel Động cơ 2 kỳ chất lượng quét sạch khí thải ra khỏi xi lanh còn được đánh giá bằng hệ số thải sạch t = M 1 /(M 1 +Mr) t = 1/(1+ r) NHIỆT ĐỘ SẤY NÓNG KHÍ NẠP MỚI 1- T = Ttruyền nhiệt - Tbay hơi Ở động cơ diesel: Tbay hơi = 0 2- Dùng công thức kinh nghiệm: T = A T (110 - 0,0125 n N ) Trong đó:*A T = T N /(110-0,0125 n N ) * T N = 8 0 3-Chọn T: * Xăng T = (0-20)o * Diesel T = (10-40)o, *Tăng áp và 2 kỳ: T = (0 - 05)o Quay về Các thông số Tphụ thuộc: Tốc độ lưu động của dòng khí, mức độ chênh lệch t 0 của các chi tiết thông thường do phụ tải quyết định. Phụ tải càng lớn t 0 các chi tiết càng cao,M1 được sấynóngnhiều NHIỆT ĐỘ CUỐI QUÁ TRÌNH NẠP Ta Được xác định trên cơ sở cân bằng nhiệt lượng của khí nạp mới và khí sót trước và sau khi chúng trộn lẫn nhau.Giả thiết quá trình trộn lẫn được tiến hành ở áp suất không đổi Phương trình cân bằng nhiệt: Qa = Qn + Qr +Qt Quay về Các thông số Qa = Qn + Qr +Qt Qn =Nhiệt lượng do khí nạp mới đưa vào. Qn = Cp.M 1 .T K Qr =Nhiệt lượng còn lại trong khí sót. Qr = C’p.Mr.Tr Qt =Nhiệt lượng được sấy nóng khi khí nạp tiếp xúc với các chi tiết đ/c Qt = Cp.M 1 . T Qa =Nhiệt lượng chứa trong hỗn hợp công tác tại điểm a Qa = Cp.(M 1 + Mr).Ta Ta có: Cp.(M 1 + Mr).Ta = Cp.M 1 . (T K +T) + C’p.Mr.Tr (1) C’p = t.Cp t = hệ số hiệu đính tỉ nhiệt Từ (1) Ta(M 1 + Mr) = M 1 . (T K +T) + t.Mr.Tr Chia hai vế cho M 1 và thay thế:r = Mr / M 1 . Ta = ( T K +T+ t. r.Tr )/(1 + r) Động cơ xăng:  = 0,8 1,00 1,20 1,40 t = 1,13 1,17 1,14 1,11 Động cơ diesel:  = 1,5 -1,8 , t = 1,1 *Động cơ 4 kỳ: Xăng: Ta = ( 320-370 ) OK Diesel không tăng áp: Ta=(310-350) OK Diesel tăng áp: Ta=(320 - 400) OK Ta mật độ khí nạpmới  M 1  HỆ SỐ NẠP  n Hệ số nạp dùng để đánh giá mức độ hoàn thiện của quá trình nạp  n = M 1 /M h = V K / V h Giả thiết: có 03 giả thiết: 1-Quá trình nạp coi như kết thúc tại điểm a 2-Tỉ nhiệt của khí nạp mới, khí sót và hỗn hợp công tác bằng nhau 3-Sau QT nạp động năng của dòng khí bằng 0 Quay về Các thông số Phương trình trạng thái chất khí tại điểm a: PaVa = (M1a+Mr)RTa Lượng khí nạp mới có ở trong xi lanh khi piston ở điểm a (ĐCD, lúc xi lanh có thể tích Va) là: M1a. M1a cùng với Mr chiếm đầy Va ở Pa,Ta: Ma = M1a + Mr. Pa.Va = Ma.R.Ta Nếu tính luôn cả lượng khí nạp thêm vào xi lanh cuối quá trình nạp ( từ điểm a cho đến lúc đóng hoàn toàn soupappe nạp) 1.Ma = 1.Pa.Va/RTa (1) 1= 1,02 -1,07 :Hệ số nạp thêm Phương trình trạng thái của khí nạp mới:P K V K =R.M1.T K =P K .V h .  n  M1 = P K .V h .  n / R.T K (2) Lấy (1) chia (2) ta có: 1+r=(Pa/P K )(Va/Vh)(T K /Ta)(1/ n )1 Ta có: r= Mr/M 1 Va / Vh=Va / (Va-Vc) =  / (-1) 1+r = 1 (1/ n )(Pa/P K )[/(-1)] [T K (1+r )/(T K +T+ rTr)]  n = 1(Pa/P K )[/(-1)] [T K / (T K +T+ rTr)] (3) Phương trình (3) không có  t vì giả thiết (2) Đ/cơ 2 kỳ: n2 kỳ = 1(Pa/P K )[’/(’-1)] [T K / (T a (1+ r)] Trong đó:’=(V’ h +Vc)/Vc =Tỉ số nén thực tế của động cơ 2 kỳ Động cơ xăng:  n = 0,7 - 0,9 Động cơ diesel không tăng áp:  n = 0,8 - 0,94 Động cơ diesel tăng áp:  n = 0,8 - 0,97 PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN  n 1.Tỉ số nén  :ảnh hưởng của  thông qua tỉ số [ / (-1)]ít,   SVC giãn nở triệt để hơnPr,Tr n  lên. Ảnh hưởng của  thông qua r đến  n : r từ (0 - 0,3) thì  n  43% 2.Aùp suất cuối quá trình nạp Pa 2.Aùp suất cuối quá trình nạp Pa 3.Aùp suất và nhiệt độ trong đường ống nạp (P K ,T K ) 4.Aùp suất và nhiệt độ khí sót (Pr,Tr) GÓC ĐỘ PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ BỐN KỲ d = điểm mở sớm supap nạp. d’ = điểm đóng muộn supap nạp. Nếu không có mở sớm đóng muộn (đường ------) thì tiết diện lưu thông của supap nạp giảm đi nhiều. Trên đồ thị tiết diện lưu thông của supap nạp: j  góc mở sớm supap nạp trước ĐCT, j 1 góc đóng muộn supap nạp sau ĐCD. 1. Thời điểm mở supap nạp tốt nhất:d = điểm mở sớm supap nạp tốt nhất, d1= điểm mở sớm supap nạp quá nhỏ, d2= điểm mở sớm supap nạp quá lớn. Giả sử điểm d’ là điểm ứng với thời điểm mở sớm supap nạp tốt nhất. * Nếu giảm góc mở sớm (điểm d1) thì gần ĐCT, tiết diện lưu thông supap giảm và trở lực của khí lưu động trong xi lanh tăng lên, đường cong nạp đi thấp xuống (-- ---), hiệu suất cơ giới và Ne giảm. * Nếu tăng góc mở sớm (d2), trở lực supap giảm nhưng khí nạp mới không sạch do lẫn quá nhiều sản vật cháy (độ bẩn tăng lên). 1. Thời điểm đóng supap nạp tốt nhất: d’= điểm đóng muộn supap nạp tốt nhất, d’1= điểm đóng muộn supap nạp quá nhỏ, d’2= điểm đóng muộn supap nạp quá lớn. Giả sử điểm d’ là điểm ứng với thời điểm đóng supap nạp tốt nhất.Nếu ta đóng sớm hơn (d’) thì lượng khí nạp đi vào xi lanh giảm (vì tiết diện lưu thông của supap nạp gần ĐCD nhỏ) và trở lực của khí tăng. Kết quả: Đường cong của quá trình nạp đi xuống. Nếu ta tăng góc đóng muộn supap (d’2) thì lượng khí nạp đi vào xi lanh cũng nhỏ vì lúc đó một phần khí nạp bị đẩy ngược lại ra supap nạp. Kết luận: Việc xác lập thời điểm đóng supap nạp tốt nhất là căn cứ vào lượng nạp khí tốt nhất có thể đạt được trong quá trình nạp. *Nếu mở S T quá sớm ứng với điểm e’ thì tổn thất công giản nở sẽ = diện tích e’bb’e’ là quá lớn mặc dù lúc đó công đẩy khí ra ngoài tương ứng với diện tích dưới đường b’r’co’ xuống nhưng vẫn không bù lại được phần tổn thất công giản nở Thời điểm mở supap thải tốt nhất: *Nếu mở quá muộn ứng với e” thì tổn thất công giản nở = diện tích e”bb”  nhưng lúc đó công đẩy khí ra ngoài tương ứng với diện tích dưới b”r”  lên rất nhiều và quá trình quét sạch khí thải trong xi lanh không được tốt. Tóm lại: thời điểm mở supap thải tốt nhất là điểm e nằm giữa e’ & e” và được xác định bằng thực nghiệm e’= điểm đóng muộn supap thải tốt nhất. e’1= điểm đóng muộn supap thải quá nhỏ. e’2= điểm đóng muộn supap thải quá lớn. Thời điểm đóng muộn supap thải tốt nhất: Giả sử điểm d’ là điểm ứng với thời điểm đóng supap thải tốt nhất. Nếu đóng supap thải sớm hơn (e’1) thì tiết diện lưu thông của supap thải tại vùng ĐCT nhỏ, khí thải sẽ không kịp thải ra khỏi xi lanh. Khi piston đi lên ĐCT, khí sót một phần nào bị nén, khí sót giãn nở, giảm lượng khí nạp mới. Do đó giảm nhỏ góc đóng muộn supap thải không có lợi. Nếu tăng góc đóng muộn supap thải (e’2) thì đường thải đi chúc xuống (đường -------). Khí nạp mới sẽ bị bẩn (không sạch) vì supap thải mở quá lâu, sản vật cháy từ ống thải có thể đi ngược vào xi lanh. VVT-i VVT-i (HƯ thèng ®iỊu khiĨn phèi khÝ) Engine ECU (ECM) Accelerator Pedal Position Sensor Throttle Valve Position Sensor DC Motor • HƯ thèng VVT-i thay ®ỉi gãc phèi khÝ cđa trơc cam n¹p tèi u theo c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng cđa ®éng c¬ nh»m n©ng cao m«men xo¾n, tÝnh kinh tÕ nhiªn liƯu vµ gi¶m khÝ x¶ « nhiƠm. VTEC B-QUÁ TRÌNH THẢI Quay về quá trình trao đổi khí I:DIỂN BIẾN QUÁ TRÌNH THẢI ĐỘNG CƠ 4 KỲ: 1.ĐỘNG CƠ KHÔNG TĂNG ÁP 1.Giai đọan 1: Trong động cơ 4 kỳ kể từ lúc bắt mở S T (ứng với điểm e) đến lúc áp suất trong xi lanh đạt tới P th (th = tới hạn) thì dòng khí thải lưu động với V th = (600  700) m / sec . Sự lưu động của dòng khí thải với V như thế sẽ gây ra một tiếng ồn rất lớn. Trong thời gian đó khoảng (60  70)% khí thải đẩy ra ngoài  P trong xi lanh  rất nhanh và đạt tới P th lúc piston gần ĐCD 2.Giai đoạn 2: Kể từ lúc piston đi từ ĐCD  ĐCT : dòng khí thải được chuyển động với v = (200  250) m/ s 3.Giai đoạn 3: Từ ĐCT đến khi S T đóng (tương ứng góc đóng muộn S T ) S T mở sớm = 40  80o trước ĐCD, S T đóng muộn = (10  50)o sau ĐCT Trên đồ thị ta thấy: Công tiêu hao cho việc thải khí ra ngoài phụ thuộc rất nhiều vào góc độ phối khí trong QTThải. Trong OTMK để giảm tiếng ồn, người ta sử dụng ống tiêu âm. Ngoài ra người ta còn lợi dụng trên đường ống thải để sử dụng vào sinh hoạt (Ex: sưởi nóng xe) Động cơ tăng áp thời kỳ thải với v th = (600  700) m / s kéo dài từ khi mở sớm S T đến ĐCT. Toàn bộ đường nạp nằm trên đường thải 2.ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP Coi quá trình thải là một QT đa biến. *n= chỉ số đa biến của quá tình thải. n = 1,3 III.CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 3 0 1 r b r n n r b b r p P T T P P T T          C-DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH QUÉT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ HAI KỲ Quay về quá trình trao đổi khí GIAI ĐOẠN 1: THỜI KỲ THẢI TỰ DO Được tính từ lúc bắt đầu mở cửa thải (ứng với j b ) cho đến lúc khí quét đi vào xi lanh (ứng với j N ) *Trong thời kỳ này áp suất trong xi lanh > áp suất trung bình trên đường ống thải do đó khí thải lưu động qua cửa thải với vận tốc rất lớn. *Thông thường giảm tổn thất hành trình có ích của piston, người ta mở cửa quét sớm hơn so với điểm N, tức là mở cửa quét tại H (ứng với góc j H ). Lúc đó P xilanh > P cửa quét  1 phần khí quét đi ngược trở lại cửa quét làm cho t o khí quét tăng và làm bẩn môi chất nạp vào động cơ và giảm thời gian tiết diện của cửa quét. Giai đoạn BH (ứng với góc j b , j H ) được gọi là thời kỳ thải sớm. GIAI ĐOẠN 2: THỜI KỲ THẢI CƯỠNG BỨC (OR THỜI QUÉT KHÍ) *Trong giai đoạn này cửa quét và thải đều mở, lúc đó khí quét đi vào xi lanh và đẩy SVC ra ngoài, quá trình bắt đầu từ lúc khí quét bắt đầu đi vào xi lanh (ứng với góc j N ) và kết thúc tại điểm đóng kín cửa quét nếu như cửa quét đóng trước hoặc kết thúc tại điểm đóng kín cửa thải nếu như cửa thải đóng trước *Ở giai đoạn đầu của thời kỳ này do ảnh hưởng của sức hút của dòng khí mà P xi lanh vẫn tiếp tục  đến K nằm dưới P th sau đó tiếp tục tăng lên và cuối cùng dao động ở chung quanh áp suất P N . Giai đoạn này thải từ (30  50) % SVC GIAI ĐOẠN 3: THỜI KỲ LỌT KHÍ (Nếu cửa quét đóng trước) OR THỜI KỲ NẠP THÊM (Nếu cửa thải đóng trước) Đoạn DA 2 ứng với thời kỳ lọt khí (or j D  j A2 ),( j a1  j D = ứng với thời kỳ nạp thêm) Theo (H.a), (H.b), (H.c) trong đó: *diện tích HN 2 MD = trị số thời gian tiết diện của cửa quét *diện tích BN’N = trị số thời gian tiết diện ứng với thời kỳ thải tự do. *diện tích D 1 DA 2 = trị số thời gian tiết diện ứng với thòi kỳ lọt khí *diện tích A 1 A’D = trị số thời gian tiết diện ứng với thòi kỳ nạp thêm D-HỆ THỐNG QUÉT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ HAI KỲ A-KHÁI NIỆM CHUNG: Trong động cơ 2 kỳ thì quá trình nạp khí nạp mới vào xi lanh và thải SVC vào khoảng (120 150)o góc quay trục khuỷu. *Quá trình thải SVC trong động cơ 2 kỳ người ta không dùng piston mà chủ yếu sử dụng nguyên tắc nạp khí mới có áp suất > áp suất trong xi lanh để đẩy SVC ra ngoài, do đó có sự hòa trộn khí quét với SVC  có 2 hậu quả: +Có sự hòa trộn khí nạp mới với SVC +Trong xi lanh có khu vực mà khí quét không đi tới được gọi là khu vực chết. *Chất lượng của QT thải sạch và nạp đầy môi chất vào xi lanh chủ yếu phụ thuộc đặc điểm hệ thống quét và thải Quay về quá trình trao đổi khí Hiện nay có rất nhiều hệ thống quét và thải khác nhau, dựa theo phương hướng vận động dòng khí quét mà người ta chia hệ thống quét và thải của động cơ ra làm 2 loại: quét thẳng, quét vòng. Trong hệ thống quét vòng thì dòng khí đi theo đường vòng lúc đầu từ phía dưới men theo thành xi lanh đi lên và tới nắp xi lanh thì dòng khí quay đổi chiều 180 o và đi xuống ngược với chiều cũ. Trong hệ thống này cửa quét và cửa thải đều đặt phía dưới của xi lanh và việc đóng mở chúng là hoàn toàn do piston đảm nhiệm. *Trong hệ thống quét thẳng vận động của dòng khí quét chỉ hướng theo 1 chiều vì vậy hành trình dòng khí quét trong hệ thống quét thẳng chỉ bằng ½ hành trình trong hệ thống quét vòng. Các cơ cấu quét và thải đều đặt ở 2 đầu xi lanh. HỆ THỐNG QUÉT VÒNG Dựa theo cách bố trí cửa quét quanh xi lanh người ta chia hệ thống quét vòng như sau: *Hệ thống quét vòng đặt ngang : trong các cửa thải đặt ngang tiết diện cửa quét *Hệ thống quét vòng đặt 1 bên: các cửa quét và thải đều đặt 1 bên thành xi lanh *Hệ thống quét vòng đặt xung quanh: Trong đó cửa thải và cửa quét đặt khắp chu vi xi lanh động cơ *Hệ thống quét vòng đặt hổn hợp: do hổn hợp các hệ thống trên 1-Hệ thống quét vòng theo hướng song song: Các cửa thải và quét đặt song song nhau *Chủ yếu sử dụng trong động cơ 2 kỳ cở nhỏ, người ta sử dụng carter làm máy nén tạo không khí quét. *(H.a): Trong hệ thống cửa quét thông thường đặt xiên lên đỉnh piston có tác dụng giử hướng dòng khí quét đi ngược lên phía trên. 1-Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm: Đây là 1 trong những hệ thông quét vòng hoàn hảo nhất. Các đường tâm cửa quét và thải đều tập trung vào 1 vài điểm lệch tâm nằm trong hoặc ngoài xi lanh. P K = 0,110,12MN/m2,  r = 0,060,08, ge = (205 230)g/ KW.h 3.Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp : *Hệ thống này có 2 cửa quét: hàng trên đặt cao hơn cửa thải có lắp van 1 chiều tự động và nhờ đó sau khi cửa thải đóng kín vẫn còn có thể nạp thêm môi chất vào cửa quét trên   n . *Do có van 1 chiều  hệ thống tương đối phức tạp, do chiều cao cửa quét lớn hơn do đó hành trình có ích của piston  nhiều P K = 0,120,145MN/m2, P e = 0,470,5MN/m2, ge = (230 245)g/ KW.h 3.Hệ thống quét vòng đặt một bên:*Trong hệ thống này cửa quét và thải đặt lệch tâm một bên theo hướng lệch tâm, trong đó cửa quét nghiêng 15 o và dòng khí quét lướt trên đỉnh piston rồi nắp máy đến cửa thải. Đôi khi người ta đặt van xoay ở cửa thải, van này sẽ đóng cửa thải sớm hơn vào lúc kết thúc quá trình quét để tránh trường hợp lọt khí quá nhiều.  r = 0,10,2, P e = 0,4 0,47MN/m2 (P e nhỏ), P K = 0,11  0,125 MN/m2 +Nếu dùng van xoay: P Z = 0,5  0,52 MN /m 2 . Loại này sử dụng cho động cơ tỉnh tại, tàu thủy có tốc độ trung bình. HỆ THỐNG QUÉT THẲNG 1.Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh:* Piston chắn cửa thải đặt sớm hơn so với piston chắn cửa quét (10  20)o góc quay trục khuỷu đảm bảo cho cửa thải mở sớm hơn nhưng đồng thời đóng cùng một lúc hoặc sớm hơn một chút đảm bảo cho động cơ nạp được nhiều khí.  r = 0,03  0,06, P e = 0,5 0,7 MN /m 2 ,ge = 215  240 g / KWh , P K = (0,115  0,15) MN /m 2 . +Ưu : Trong hệ thống không có các chi tiết phức tạp như nắp culasse và vấn đề cân bằng động cơ rất tốt +Khuyết: *Phải sử dụng 2 trục khuỷu (hoặc một trục khuỷu thì kết cấu rất phức tạp) *Piston chắn cửa thải luôn luôn làm việc ở t o cao khó bôi trơn do đó chóng hỏng 2.Hệ thống quét thẳng qua supap thải:* Cửa quét đặt xung quanh xi lanh theo hướng tiếp tuyến còn supap thì làm nhiệm vụ thải khí ra ngòai. Dòng khí quét đi một chiều từ dưới lên trên do đó rất ít hòa trộn với SVC  nhờ vậy thực hiện quá trình quét tương đối sạch.  r = 0,05  0,08 , P e = 0,55  0,65 MN /m 2 *Ưu: +Dùng S T  chọn góc phối khí tốt nhất nhờ đó nạp đầy hơn +Do cửa quét đặt hướng tiếp tuyến  dòng khí quét đi vào tạo xóay lốc  quá trình hòa trộn tốt hơn. CÁC THÔNG SỐ CỦA QT THẢI ĐỘNG CƠ 2 KỲ 1.Áp suất P b ,T b P b ,T b lúc bắt đầu mở cửa thải phụ thuộc: mức độ cường hóa của động cơ theo P e , hệ số dư lượng không khí , n, hệ số thải. *Động cơ tốc độ thấp: P b = (2 3) P K *Động cơ tốc độ cao có cửa thải: P b = (3 4) P K *Động cơ tốc độ cao có S T : P b = (4 5,5) P K 2.Áp suất trên đường thải p th Phụ thuộc vào cấu tạo đường thải, điều kiện làm việc của động cơ. *Nếu qua ống thải khí thải ra thẳng ngoài trời P th = (1,05  1,1)P o *Trên đường thải có tourbine: P th = (0,75  0,9)P K 3.Áp suất P H (Aùp suất trong xi lanh lúc bắt đầu mở cửa quét) Phụ thuộc vào: hệ thống quét và n. *Động cơ 2 kỳ quét thẳng có n = (1500  2500)v/p: P H = (1,1  1,8)P K *Tìm P H theo đồ thị 4.Áp suất tb trong xi lanh ở thời kỳ thải cưỡng bức P N Gọi là hệ số giảm áp suất, a = tỉ số giữa mức độ giảm áp suất từ xi lanh đến đường thải chia cho mức độ giảm áp suất từ bình chứa không khí quét đến đường thải . *Đối với hệ thống quét thẳng có S T : a = (0,5  0,9) *quét thẳng có cửa thải: a = (0,3  0,5) *quét vòng : a = (0,4  0,75) E-HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP Quay về quá trình trao đổi khí HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP SỰ HOÀN THIỆN VIỆC HÌNH THÀNH HỔN HỢP TRÊN ĐƯỜNG ỐNG NẠP TRONG ĐỘNG CƠ XĂNG A-Việc hâm nóng ống góp hút: Việc hâm nóng ống góp hút sẽ dẫn đến cải thiện sự hình thành hỗn hợp(nhiên liệu bay hơi nhanh hơn và hoàn tòan hơn) , khi đó hàm lượng HC và CO trong khí thải giảm nhưng sự thải ra NO X tăng lên. Khi động cơ làm việc ở những chế độ cánh bướm ga mở hoàn toàn và ở những số vòng quay trục khuỷu lớn, sự hình thành khí hổn hợp trong BCHK tương đối tốt hơn , vì vậy ảnh hưởng của việc hâm nóng đến sự thải raCO và HC ở những chế độ này là không đáng kể, còn công suất động cơ giảm do hệ số nạp giãm.Việc làm nóng ống góp hút chỉ hợp lý ở chế độ không tải và tải nhỏ,đặc biệt đối với động cơ làm mát bằng nước nhằm mục đích giảm độc hại khí thải động cơ.Thực nghiệm chứng tỏ rằng sự phân bố hổn hợp nhiên liệu + không khí đến mổi xi lanh động cơ đồng đều hơn  chất lượng hổ hợp được cải thiện, hổn hợp đồng nhất hơn. B-Hệ thống ống góp hút kép: Việc sử dụng ống góp hút kép cũng làm cải thiện chất lượng hình thành hỗn hợp ở những chế độ hoạt động của động cơ.Trong những hệ thống nạp có ống góp hút kép, khi động cơ làm việc ở chế độ tải nhỏ ,nhà chế tạo sử dụng ống góp độc lập có tiết diện lưu thông nhỏ. Hệ thống này có những ống góp hút riêng biệt gồm một bộ chế hòa khí sơ cấp và ống góp hút có tiết diện lưu thông tương đối nhỏ, do đó tạo ra dòng khí có tốc độ cao làm cho sự phân bố hổn hợp đến những xi lanh riêng biệt đồng đều hơn.Bộ chế hòa khí thứ cấp và hệ thống nạp lớn chỉ được đưa vào sử dụng ở những chế độ tải lớn.Hệ thống này được áp dụng trên động cơ V . Hệ thống nạp kép của động cơ a-Có những ống dẫn riêng b-Có buồng cháy xoáy lốc (đ/cơ Volvo) Động cơ có hệ thống sơ cấp 5 với mặt bích 4 ,mặt này được bố trí nghiêng trên bloc xi lanh và hai hệ thống thứ cấp riêng biệt. Ống góp sơ cấp được đưa vào hoạt động khi động cơ làm việc ở chế độ khởi động, hâm nóng và tải nhỏ. Dọc theo toàn bộchiều dài đường ống được hâm nóng bằng khí thải luân chuyển theo vỏ 3. Nồng độ ,% chất độc nhận được từ kết quả thử nghiệm trên động cơ 8 xi lanh chử V theo tiêu chuẩn California: Buồng cháy: · * bình thường có bộ chế hòa khí 4 buồng (những buồng làm việc song song nhau): HC= 476 ppm CO = 2,69 % · * loại kép( hình6a) : HC = 145 ppm CO = 0,27 % * có một ống góp hút và một bộ chế hòa khí có 3 buồng: buồng có họng khuyếch tán nhỏ là buồng sơ cấp và 2 buồng thứ cấp :HC = 160 ppm CO = 0,43 %. Ống góp hút kép với buồng cháy xoáy lốc ở xe Volvo được trình bày trên hình 6b . Để cải thiện chất lượng hổn hợp ở chế độ không tải và tải nhỏ người ta áp dụng việc hâm nóng buồng xoáy lốc 7 bằng khí xả. Ở những chế độ này, cánh bướm 6 của ống góp hút đóng lại. Hổn hợp công tác từ hai bộ chế hòa khí đi vào buồng xoáy lốc 7. Ở đó sẽ xảy ra sự khuấùy trộn và bay hơi nhiên liệu. Ở tải lớn, cánh bướm 6 mở và hòa khí từ BCHK đi trực tiếp vào xi lanh thông qua buồng xoáy lốc. Ở những chế độ không tải hay một phần tải, hệ thống này sẽ làm giảm hàm lượng CO và HC. C- Sự làm kín thân supap: Nghiên cứu ảnh hưởng của sự làm kín thân supap của động cơ đến hàm lượng những chất độc trong khí thải cho thấy: tiêu hao dầu bôi trơn qua khe hở giữa thân supap và ống dẫn hướng trong động cơ xăng đạt đến 75% suất tiêu hao dầu bôi trơn chung. Lượng dầu này đi vào xi lanh động cơ cũng tham gia vào quá trình cháy do đó sẽ làm thay đổi một ít thành phần khí thải. Việc làm kín thân supap được thực hiện bằng một vòng làm kín bằng cao su, chịu đựng được nhiệt độ cao, được trình bày trên hình 9. Mép làm kín của vòng bích ôm chặt vào thân supap. Aûnh hưởng của việc làm kín thân supap đến thành phần khí thải được đánh giá qua thử nghiệm ở những chế độ làm việc của động cơ. Những kết quả của thử nghiệm được trình bày sau đây: 1-Thử nghiệm ở châu Âu :CO= -15, C 6 H 14 (Hexan) = +14, C 3 H 8 (Propan) =+2, NO X = -7,CO 2 2-Chế độ không tải thử ở châu Âu : CO= -19, C 6 H 14 (Hexan) = - 40, C 3 H 8 (Propan) = -32, NO X = - 7, CO 2 = + 3. 3-Thắng ô tô bằng động cơ trên đường chạy khi: Đầy tải: CO= +8 , C 6 H 14 (Hexan) = - 20, C 3 H 8 (Propan) = +7 , NO X = -21, CO 2 = + 5. Một phần tải: CO= -25 , C 6 H 14 (Hexan) = +9, C 3 H 8 (Propan) = +2 , NO X = -14 , CO 2 = - 9. 4-Thắng ô tô bằng động cơ khi chạy trong thành phố: CO= - 45 , C 6 H 14 (Hexan) = +11 , C 3 H 8 (Propan) = +5 , NO X = -36, CO 2 = -15. Chú ý: * Dấu (-): Chỉ phần trăm sự giảm nồng độ chất độc thải ra khi động cơ có gắn thêm đệm làm kín supap. * Dấu (-): Chỉ phần trăm sự tăng nồng độ chất độc thải ra khi động cơ có gắn thêm đệm làm kín supap. Khi thử nghiệm ở châu Âu trên động cơ có thân supap được làm kín, nồng độ CO giảm đến 15%, NO X giảm đến 7%, tuy nhiên nồng độ HC tăng (2% cho Propane và 14% cho Hexan).Ở chế độ không tải, nồng độ HC giảm đáng kể (32 đến 40)%. HƯ thèng ACIS HƯ thèng ACIS thay ®ỉi chiỊu dµi hiƯu dơng cđa ®êng èng n¹p tuú theo tèc ®é ®éng c¬ vµ gãc më bím ga qua ®ã n©ng cao ®ỵc hiƯu qu¶ n¹p vµ m«men xo¾n cđa ®éng c¬. S¬ ®å hƯ thèng ACIS C¸c bé phËn cđa hƯ thèng ACIS Sơ đồ đường ống nạp –thải xe Peugot Sơ đồ đường ống nạp –thải xe Peugot Sơ đồ đường ống nạp – thải XL