Bài giảng Động cơ đốt trong - Chương 3: Quá trình trao đổi khí

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 tha ... hải
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