Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Lý thuyết động cơ đốt trong
http://www.ebook.edu.vn 35 Chơng Iv. chu trình thực tế của động cơ đốt trong Khác với chu trình lý tởng, chu trình thực tế của động cơ đốt trong cũng giống nh mọi chu trình thực tế của các máy công tác khác là chu trình hở, không thuận nghịch. Cụ thể, chu trình thực tế có quá trình trao đổi khí và do đó có tổn thất khi nạp thải (ví dụ tổn thất áp suất); các quá trình nén và gin nở không phải đoạn nhiệt mà có tổn thất nhiệt cho môi trờng xung quanh; quá trình cháy có tổn thất nh cháy không hết, phân giải sản vật cháy . Ngoài ra, môi chất công tác thay đổi trong một chu trình nên tỷ nhiệt của môi chất cũng thay đổi. Nghiên cứu chu trình thực tế nhằm những mục đích sau: Tìm qui luật diễn biến của các quá trình tạo nên chu trình thực tế và xác định những nhân tố ảnh hởng. Qua đó tìm ra phơng hớng nâng cao tính kinh tế và hiệu quả của chu trình. Xác lập những phơng trình tính toán các thông số của động cơ khi thiết kế và kiểm nghiệm động cơ. 4.1 Quá trình nạp 4.1.1 Diễn biến quá trình nạp và hệ số nạp Quá trình nạp là một bộ phận của quá trình trao đổi khí, tiếp theo quá trình thải và có liên hệ mật thiết với quá trình này. Vì vậy khi nghiên cứu quá trình nạp không thể tách rời khỏi mối liên hệ với quá trình thải. Đối với mỗi loại động cơ khác nhau, quá trình nạp diễn ra với những nét đặc trng riêng. 4.1.1.1 Động cơ bốn kỳ không tăng áp Quá trình nạp bắt đầu ngay sau quá trình thải. Tại điểm r, hình 4-1, trong xy lanh chứa đầy khí sót. Khi piston đi xuống, khí sót gin nở, áp suất trong xy lanh giảm xuống. Xu páp thải đóng muộn tại điểm r,. Từ thời điểm áp suất trong xy lanh bằng áp suất đờng nạp pk trở đi, khí nạp mới thực sự đi vào trong xy lanh và hoà trộn với khí sót tạo thành hỗn hợp công tác. áp suất trong xy lanh phụ thuộc vào tốc độ v của piston, có giá trị nhỏ nhất tại vmax. Tại điểm ĐCD (điểm a), ta có thể viết: pa = pk - pk (4-1) với pk là tổn thất áp suất nạp. Đối với động cơ không tăng áp, có thể coi gần đúng pk p0 và Tk T0. Hình 4-1. Diễn biến quá trình nạp động cơ bốn kỳ không tăng áp p th p k a V p ĐCD ĐCT V h p k b" p th b' d 2 r' d 1 V cr http://www.ebook.edu.vn 36 4.1.1.2 Động cơ bốn kỳ tăng áp Đặc điểm của động cơ tăng áp là áp suất đờng nạp lớn hơn áp suất đờng thải pk > pth > p0, hình 4-2. Khi xu páp nạp mới mở sớm tại điểm d1 thì khí nạp mới đi ngay vào xy lanh quét khí đ làm việc qua xu páp thải ra đờng thải. Từ điểm r, ứng với thời điểm xu páp thải đóng muộn trở đi thì chỉ có quá trình nạp khí nạp mới vào xy lanh. Cũng nh ở động cơ bốn kỳ không tăng áp, xu páp nạp đóng muộn tại điểm d2. Từ hình 4-2 ta cũng có thể viết: pa = pk - pk 4.1.1.3 Động cơ hai kỳ Ta trở lại loại động cơ hai kỳ đơn giản nhất quét thải qua cửa, xem hình 1-5. Từ khi piston mở cửa quét tại điểm d cho đến khi đến ĐCD, hình 4-3, khí nạp mới có áp suất cao nạp vào xy lanh đồng thời quét khí đ cháy ra cửa thải. Khi piston đổi chiều chuyển động đi từ ĐCD đến ĐCT, quá trình quét nạp vẫn tiếp tục cho đến khi piston đóng cửa quét tại d. Từ đó cho đến khi piston đóng của thải tại a, môi chất trong xy lanh bị đẩy qua cửa thải ra đờng thải (giai đoạn lọt khí). Nh vậy, quá trình quét (nạp) - thải trong động cơ 2 kỳ so với động cơ 4 kỳ phức tạp hơn nhiều do dùng khí quét khí. Chúng ta sẽ trở lại vấn đề này trong chơng VI. Từ hình 4-3 ta cũng có thể viết: pa = pk - pk Từ phân tích diễn biến quá trình nạp trong các động cơ khác nhau ta có thể rút ra một vài nhận xét sau: - Khí nạp mới đi vào trong xy lanh phải khắc phục sức cản lu động nên có tổn thất áp suất pk. - Trong tất cả các loại động cơ nêu trên không thể quét hết sản vật cháy ra khỏi xy lanh. Nói cách khác, trong xy lanh vẫn còn một lợng khí sót hoà trộn với khí nạp mới. - Khí nạp mới đi vào xy lanh tiếp xúc với các chi tiết trong buồng cháy và hoà trộn với khí sót có nhiệt độ cao nên đợc sấy nóng. Tất cả những điều đó làm cho lợng khí nạp mới trong xy lanh khi kết thúc quá trình nạp thông thờng khác so với lợng khí nạp mới lý thuyết có thể chứa trong thể tích xy lanh Vh qui về điều kiện ở đờng nạp với nhiệt độ Tk và áp suất pk. Vì vậy, để đánh giá chất lợng quá trình nạp, ngời ta đa ra thông số hệ số nạp v đợc định nghĩa nh sau: Hình 4-2. Diễn biến quá trình nạp động cơ bốn kỳ tăng áp p kp tharVc d1r' d 2b' p thb"p kVhĐCT ĐCDpVHình 4-3. Diễn biến quá trình nạp động cơ hai kỳ Vcp kV h ĐCTĐCDp V p k p th(1 - )V h V h o d a b p th http://www.ebook.edu.vn 37 h1h1h1vVVMMGG=== (4-2) G1 (kg/kgnl) và M1(kmol/kgnl) là lợng khí nạp mới thực tế trong xy lanh khi kết thúc quá trình nạp và V1 là thể tích của lợng khí nạp mới đó qui về điều kiện nhiệt độ Tk và áp suất pk. Gh (kg/kgnl) và Mh(kmol/kgnl) là lợng khí nạp mới lý thuyết chứa trong thể tích Vh trong điều kiện nhiệt độ Tk và áp suất pk. Với: hkhVG = (4-3) Hệ số nạp là một thông số đặc trng cho chất lợng quá trình nạp, thông thờng nhỏ hơn 1 và sẽ đợc khảo sát kỹ lỡng ở các phần sau. Đối với động cơ hai kỳ hệ số nạp tính theo (4-2) là hệ số nạp lý thuyết vì trong động cơ hai kỳ có tổn thất hành trình. Thể tích công tác thực tế không phải là Vh mà là (1-)Vh với là hệ số tổn thất hành trình Sao= , hình 4-3. Hệ số nạp thực tế đợc tính nh sau: )1(V)1(VVVvh1h1v=== (4-4) 4.1.2 Những thông số cơ bản của quá trình nạp 4.1.2.1 áp suất cuối quá trình nạp pa áp suất cuối quá trình nạp pa là một thông số quan trọng để đánh giá chất lợng quá trình nạp. Nếu pa càng lớn thì lợng khí nạp mới càng nhiều và ngợc lại. Để tìm hiểu mối quan hệ pa với các thông số kết cấu và thông số làm việc của động cơ, ta dựa vào sơ đồ tính toán trên hình 4-4 với những giả thiết đơn giản hoá. Trong thực tế, áp suất dọc theo dòng chảy thay đổi ít nên có thể coi khối lợng riêng của môi chất k const. Phơng trình Béc-nu-li cho dòng chảy giữa mặt cắt 1-1 và 2-2 có dạng: 22p2p2x02k2kkk++=+ (4-5) Trong đó: pk: áp suất đờng nạp k: vận tốc môi chất tại mặt cắt 1-1, k 0 : vận tốc môi chất tại mặt cắt 2-2 Hình 4-4. Lợc đồ tính toán áp suất pa 1 1 2 2p, , kfk, x, 0, kpk, k, k, k http://www.ebook.edu.vn 38 x: vận tốc môi chất tại họng xu páp p: áp suất trong xy lanh 0: hệ số tổn thất cục bộ tại họng xu páp. Gọi x= là hệ số hm dòng khí, phơng trình (4-5) khi đó có dạng: 2)(pp2x02kkk++= (4-6) Một cách gần đúng có thể coi dòng chuyển động là ổn định, vận tốc của môi chất trong xy lanh bằng vận tốc trung bình của piston cm. Khi đó phơng trình liên tục có dạng: Fnx = Fpcm = Fp30Sn (4-7) với fn là tiết diện thông qua của xu páp nạp và Fp là diện tích tiết diện piston. Từ đó rút ra: nnpxfnkf30SnF== (4-8) với k là hằng số. Từ (4-6) ta tìm giá trị tổn thất áp suất và chú ý đến (4-8): 2n22n22k02kkfnkfnk2)(ppp=+== (4-9) Trong đó klà hệ số. Dựa vào (4-9) ta có thể phân tích những thông số ảnh hởng đến tổn thất áp suất quá trình nạp. Ta dễ dàng nhận thấy, khi , 0, n giảm và fn tăng thì kpgiảm và ngợc lại. Tại điểm a cuối hành trình nạp akkkpppp ==và khi đó pcũng có dạng nh (4-9): 2n2nakkfnkppp == (4-10) với kn là hệ số đờng nạp phụ thuộc chủ yếu vào các thông số kết cấu của động cơ. Từ (4-10) ta rút ra: 2n2nkkkafnkpppp == (4-11) Trong thực tế, muốn tăng pa ta áp dụng những biện pháp sau: Thiết kế đờng nạp có hình dạng, kích thớc hợp lý và bề mặt ống nạp phải nhẵn để giảm sức cản khí động. http://www.ebook.edu.vn 39 Chọn tỷ số pnFfthích hợp để giảm . Tăng fn bằng cách tăng đờng kính xu páp với những biện pháp sau: giảm S/D tức tăng D và giảm S; tăng số xu páp nh dùng 2, thậm chí 3 xu páp nạp nhằm tận dụng tối đa diện tích bố trí xu páp; bố trí xu páp nghiêng so với đờng tâm xy lanh trong buồng cháy chỏm cầu. Chú ý rằng trong động cơ xăng, hệ số cản cục bộ trên đờng nạp 0 còn phụ thuộc rất nhiều vào độ mở của van tiết lu tức là phụ thuộc tải trọng. Cụ thể, khi tăng tải, van tiết lu mở to hơn thì sức cản giảm. Tính toán pa theo (4-11) hoàn toàn không đơn giản vì nhiều thông số rất khó xác định. Vì vậy, trong tính toán ngời ta thờng chọn pa theo các số liệu kinh nghiệm. Động cơ bốn kỳ không tăng áp: pa = (0,8 ữ 0,9)pk Động cơ bốn kỳ tăng áp: pa = (0,9 ữ 0,96)pk Động cơ hai kỳ quét vòng: 2pppthka+= Động cơ hai kỳ quét thẳng: pa (0,85 ữ 1,05)pk 4.1.2.2 Hệ số khí sót r Hệ số khí sót r đ đợc định nghĩa bởi công thức (3-57) 1rrMM= Nói chung về nguyên tắc có thể xác định r bằng tính toán hoặc bằng thực nghiệm phân tích khí. Sau đây ta sẽ xét cụ thể. a. Tính toán hệ số khí sót Xuất phát từ phơng trình trạng thái đối với khí sót và biến đổi, ta có: qrcrccrrrrrrrT8314VpVVT8314VpT8314VpM=== (4-12) với crqVV= (4-13) gọi là hệ số quét buồng cháy. 0 q 1. Khi không quét buồng cháy q = 1 còn khi quét sạch buồng cháy q= 0. http://www.ebook.edu.vn 40 Thay 1VVhc= vào (4-12) và sau đó thay Mr vào công thức định nghĩa r, ta có: r1hrqrTM)1(8314Vp= (4-14) Công thức (4-14) là công thức tổng quát để xác định r. Tuy nhiên, để tính đợc r theo (4-14) ta phải biết M1. Trong phần 4.1.2.5 dới đây sẽ diễn giải tới công thức (4-33) tính r thờng sử dụng khi tính toán chu trình công tác của động cơ. b. Xác định hệ số khí sót bằng phân tích khí Bằng phân tích mẫu hỗn hợp khí trong quá trình nén và mẫu khí thải có thể xác định thành phần của CO2 tơng ứng trong các mẫu là 2COrvà 2COr. Xuất phát từ giả thiết, lợng CO2 trong hỗn hợp hợp khí của quá trình nén chính là lợng khí CO2 trong khí sót của chu trình trớc r,CO2M ta có: r1r,COCOMMMr22+= (4-15) rr,COCOMMr22= (4-16) Từ đó ta có: rCOCO11rr22+= (4-17) và tìm đợc r: 222COCOCOrrrr= (4-18) Về nguyên tắc có thể xác định r bằng tính toán và thực nghiệm cho cả động cơ bốn kỳ và hai kỳ. Tuy nhiên, trong động cơ hai kỳ có quá trình quét thải phức tạp do dùng khí quét khí nên rất khó xác định các thông số của toàn bộ quá trình nói chung và của khí sót nói riêng. Do đó r của động cơ 2 kỳ thờng đợc xác định bằng phơng pháp thực nghiệm nêu trên. c. Những thông số ảnh hởng đến r áp suất pr Theo (4-14) khi tăng pr thì r sẽ tăng. Nếu nh thải vào tuốc bin hay bộ xử lý khí thải thì pr sẽ tăng so với trờng hợp chỉ thải vào bình tiêu âm. Đối với quá trình thải ta cũng có thể xét tơng tự nh quá trình nạp nên có thể áp dụng công thức (4-10) và (4-11) với lu ý đến chiều dòng chảy: http://www.ebook.edu.vn 41 2th2ththrthrfnkpppp +=+= (4-19) trong đó kth hệ số phụ thuộc chủ yếu vào các thông số kết cấu đờng thải và fth là tiết diện thông qua của xu páp thải. Những thông số ảnh hởng đến rp cũng tơng tự nh những thông số ảnh hởng đếnkp đ xét ở 4.1.2.1. Tơng tự, khi tính toán thay vì tính theo (4-19) ngời ta thờng chọn pr theo kinh nghiệm. Động cơ tốc độ thấp: pr = (1,03 ữ 1,06)pth Động cơ cao tốc: pr = (1,05 ữ 1,10)pth Đối với động cơ không có tăng áp tuốc bin, nếu không có bình tiêu âm: pth = p0. Tuy nhiên, hầu hết động cơ thực tế đều thải qua bình tiêu âm, khi đó: pth = (1,02 ữ 1,04)p0. Đối với động cơ tăng áp, pth là áp suất trớc tuốc bin. Vấn đề này sẽ đợc nghiên cứu trong giáo trình Tăng áp động cơ. Nhiệt độ Tr Khi Tr tăng, theo (4-14) thì r sẽ giảm và ngợc lại. Nhng trong thực tế, khi Tr tăng sẽ làm cho Ta tăng và do đó làm giảm lợng khí nạp mới M1 lại dẫn tới r tăng. Tổng hợp lại có thể kết luận rằng Tr ít ảnh hởng đến r. Tr phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tải trọng nhỏ và hệ số truyền nhiệt giữa môi chất công tác qua các chi tiết trong buồng cháy ra môi trờng làm mát lớn thì Tr nhỏ và ngợc lại. Khi tính toán thờng lựa chọn Tr trong phạm vi sau: Động cơ xăng: Tr = 900 ữ 1000 K Động cơ diesel: Tr = 700 ữ 900 K Tỷ số nén Theo (4-14), khi tăng thì r giảm và ngợc lại. Từ đó suy ra, so với động cơ xăng thì động cơ diesel có r nhỏ hơn vì có tỷ số nén lớn hơn. Lợng khí nạp mới M1 Theo định nghĩa r và theo (4-14), rõ ràng là M1 tăng thì r giảm và ngợc lại. Tải trọng Khi xét ảnh hởng của tải trọng, ta xét hai trờng hợp. Đối với động cơ xăng thông thờng khi giảm tải phải đóng bớt van tiết lu. Khi đó sức cản tăng nên M1 giảm và r tăng nhanh. Còn ở động cơ diesel thì r hầu nh không phụ thuộc vào tải trọng. Khi tính toán có thể so sánh kết quả với các giá trị kinh nghiệm sau: http://www.ebook.edu.vn 42 Đối với động cơ bốn kỳ: Động cơ xăng: r = 0,06 ữ 0,1 Động cơ diesel r = 0,03 ữ 0,06. Đối với động cơ hai kỳ, r phụ thuộc rất lớn vào phơng pháp quét thải. Quét thẳng: r = 0,06 ữ 0,15 Quét vòng: r = 0,08 ữ 0,25 Quét vòng bằng hộp các-te hộp trục khuỷu: r = 0,25 ữ 0,40 4.1.2.3 Nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới Khí nạp mới từ đờng nạp có nhiệt độ Tk đi vào xy lanh sẽ đợc sấy nóng bởi các chi tiết có nhiệt độ cao trong buồng cháy, đồng thời nhiên liệu trong hỗn hợp đối với động cơ xăng sẽ bay hơi. Nhiệt độ khí nạp mới khi đó sẽ thay đổi một lợng là T: T = Tt - Tbh (4-19) trong đó Tt là độ tăng nhiệt độ của khí nạp mới do truyền nhiệt còn Tbh là độ giảm nhiệt độ do nhiên liệu trong khí nạp mới bay hơi. Động cơ diesel có Tbh = 0. Tt phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau: Hệ số trao đổi nhiệt giữa môi chất và vách các chi tiết: Tt tăng theo . Thời gian tiếp xúc giữa môi chất và vách các chi tiết: tốc độ n càng lớn, thời gian tiếp xúc giảm dẫn tới Tt càng nhỏ. Tải trọng của động cơ: ở chế độ tải trọng lớn, nhiệt độ các chi tiết TW cao nên Tt lớn. Cần chú ý rằng, nhiều động cơ xăng dùng nhiệt của động cơ (ví dụ từ ống thải) để sấy nóng đờng nạp tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bay hơi và hoà trộn của xăng với không khí nên Tk tăng dẫn đến Tt giảm. Tuy nhiên sấy nóng đờng nạp làm giảm mật độ của khí nạp mới tức là làm giảm M1. Vì vậy đờng nạp không đợc sấy nóng quá. Chính vì lý do này nên đờng nạp ở động cơ diesel không đợc phép sấy nóng. Trong thực tế đối với động cơ không tăng áp: T = 20 ữ 40 K đối với động cơ diesel T = 0 ữ 20 K đối với động cơ xăng. Còn đối với động cơ tăng áp nhng không làm mát trung gian khí tăng áp thì T nhỏ hơn một chút. 4.1.2.4 Nhiệt độ cuối quá trình nạp Để tính toán nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta ta coi rằng, khí nạp mới và khí sót hoà trộn đẳng áp tại áp suất pa. Lợng khí nạp mới M1 (pk, Tk) đi vào xy lanh đợc sấy nóng tới trạng thái M1 (Tk + T, pa). http://www.ebook.edu.vn 43 Lợng khí sót Mr (Tr, pr ) gin nở đến trạng thái mới Mr (rT, pa). Coi khí sót gin nở đa biến từ (pr, Tr) đến (pa, rT) ta có: m1mrarrppTT= (4-20) với m là chỉ số gin nở đa biến của khí sót, trong tính toán có thể chọn m trong khoảng 1,45 ữ 1,5. Với điều kiện hoà trộn đẳng áp thì entanpi của hệ trớc và sau hoà trộn bảo toàn, ta có: ar1prrp1kpT)MM(CTMCM)TT(C +=++ààà (4-21) Coi gần đúng ppCCààvà đặt pptCCàà= (4-22) là hệ số hiệu đính tỷ nhiệt. Theo kinh nghiệm t phụ thuộc hệ số d lợng không khính sau: Đối với động cơ xăng: Đối với động cơ diesel: khi = 1,5 ữ 1,8 thì có thể lấy t = 1,1. Chia hai vế của (4-21) cho M1 và biến đổi ta đợc: rm1mrarrtka1ppTTTT+++= (4-23) Khi tính toán có thể liệu tham khảo các số liệu đối với Ta nh sau: Ta = 310 ữ 350 K đối với động cơ không tăng áp, Ta = 320 ữ 400 K đối với động cơ tăng áp. 4.1.2.5 Hệ số nạp Hệ số nạp có thể xác định bằng tính toán và bằng thực nghiệm. Để tính toán hế số nạp, ta dựa vào định nghĩa hệ số nạp (4-2): h1vMM= Xét tổng quát cho cả động cơ bốn kỳ và hai kỳ, tại điểm a cuối quá trình nạp, hình 4-1, 4-2 và 4-3, lợng môi chất công tác bao gồm khí nạp mới và khí sót là Ma = M1a + Mr. 0,8 1,0 1,2 1,4 t 1,13 1,17 1,14 1,11 http://www.ebook.edu.vn 44 Trong động cơ bốn kỳ, cho đến khi đóng xu páp nạp tại điểm d2, hình 4-1 và 4-2, khí nạp mới đợc nạp thêm một lợng, khi đó lợng môi chất công tác mới là M1 + Mr. Đặt: ar1ar1ntM1MMMM +=+= (4-24) là hệ số nạp thêm, theo kinh nghiệm nằm trong khoảng nt = 1,02 ữ 106. Trong động cơ hai kỳ, có thể coi nh quá trình quét thải kết thúc khi piston đóng cửa quét (cửa nạp) nên không có hiện tợng nạp thêm, khi đó nt = 1. Một cách tổng quát có thể viết: aaarntarnt1T8314Vp.1M1M+=+= (4-25) Từ định nghĩa Mh xuất phát từ (4-2) và áp dụng phơng trình trạng thái ta có: khkhT8314VpM = (4-26) Thay M1 và Mh vào công thức tính v ở trên, ta có: )1(TT.VV.pprakhakantv+= (4-27) với chú ý rằng: 1VVVVVcaaha== (4-28) Thay Ta(1 + r) từ công thức (4-23) vào (4-27) rồi rút gọn ta đợc: m1mrartrkkkantvppTTTT.pp.1++= (4-29) Tuy nhiên, để tính v ta cần biết r, nhng theo (4-14) thì r lại phụ thuộc M1. Vì vậy, để có thể xác định độc lập v và r ta biến đổi nh sau. Thay M1 từ định nghĩa v (4-2): khkvhv1T8314VpMM == (4-30) vào r trong phơng trình (4-14) ta đợc: ( )vrkkrqr1.TT.pp.1= (4-31) Giải hệ phơng trình (4-29) và (4-31) ta đợc: [...]... chế độ l m việc của động cơ Nhiên liệu có trị số ốc tan O cao, động cơ có buồng cháy gọn, tải trọng nhỏ thì [Tkn ] lớn v ngợc lại Từ ( 4- 4 3) có thể thấy rằng, để không xảy ra kích nổ thì tỷ số nén phải nhỏ hơn tỷ số nén giới hạn kích nổ: < [ kn ] ( 4- 4 4) Động cơ xăng có [ kn ] = 11 ữ 12 Trong thực tế, tỷ số nén của động cơ xăng nằm trong khoảng 6 ữ 12 Động cơ diesel Trong động cơ diesel, để xảy ra... 8314MzTz 8314McTc ( 4- 5 8) với l hệ số tăng áp suất Thay các phơng trình ( 4- 5 5), ( 4- 5 6) v ( 4- 5 7) v o (45 1) cho trờng hợp động cơ xăng, ta đợc: z (QH - QH) = M z Càvz Tz M c CàvcTc Với lu ý: Mc = M1(1 + r) Mz = zMc trong đó z l hệ số biến đổi phân tử tại điểm z, xác định theo ( 3-5 9) z = 1 + x z o 1 1 + r ( 4- 5 9) ta đợc: z (Q H Q H ) + CàvcTc = z CàvzTz M1 (1 + r ) ( 4- 6 0) Tơng tự, thay ( 4- 5 5),... M1 (1 + r ) ( 4- 6 0) Tơng tự, thay ( 4- 5 5), ( 4- 5 6) v ( 4- 5 8) v o ( 4- 5 1) đối với động cơ diesel, ta có: z (QH - QH) = M z Càvz Tz M c CàvcTc + 8314MzTz 8314McTc rồi biến đổi tơng tự nh trên Ngo i ra, theo ( 4- 6 3): Càpz = Càvz + 83 14 (J/kmol.K), cuối cùng ta đợc: z (Q H Q H ) + ( Càvc + 83 14) Tc = z Càpz Tz M1 (1 + r ) ( 4- 6 1) Các phơng trình ( 4- 6 0) v ( 4- 6 1) gọi l phơng trình cháy Để giải chúng,... Tơng tự nh z , xem ( 4- 5 4) , ta đặt: b = Q cb Q H Q H ( 4- 6 5) gọi l hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b Theo kinh nghiệm b = 0,85 ữ 0,95 đối với động cơ xăng v 0,8 ữ 0,9 đối với động cơ diesel Có thể coi: xz = z b ( 4- 6 6) Ngo i ra, đối với động cơ diesel còn phải chọn hệ số tăng áp suất Theo kinh nghiệm của động cơ diesel nằm trong khoảng 3 ữ 4 v của động cơ xăng trong khoảng 1,2 ữ 2 ,4 Sau khi thay tất cả... phần của ( 4- 5 2) Để đơn giản v thuận tiện cho tính toán, ta gọi: z = Q cz Q H Q H ( 4- 5 4) l hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z, đợc lựa chọn theo các số liệu kinh nghiệm, z = 0,85 ữ 0,95 đối với động cơ xăng, cz = 0,70 ữ 0,85 đối với động cơ diesel Từ đó có thể tính: Qcz = z (QH - QH) ( 4- 5 5) Ucz = Uz Uc = M z Càvz Tz M c CàvcTc ( 4- 5 6) Lcz = 0 đối với động cơ xăng ( 4- 5 7) Còn đối với động cơ diesel,... ( 4- 3 9), ( 4- 4 0) v ( 4- 3 7) v o ( 4- 3 8) rồi rút gọn, ta đợc: Qac b 83 14 = a v + Ta ( n1 1 + 1) n1 1 M1 (1 + r )Ta ( 2 n1 1 1) ( 4- 4 1) Phơng trình cần bằng nhiệt trong quá trình nén ( 4- 4 1) có những ý nghĩa sau: Nếu biết n1 sẽ tìm đợc Qac l đại lợng rất khó xác định trực tiếp bằng thực nghiệm Bằng thiết bị chỉ thị kế (Indicator) có thể lấy đợc đồ thị công p-V sau đó phân tích đồ thị để tìm đợc n1 Trong. .. 8H2O ( 4- 4 7) thì sản phẩm cháy l các-bon-nic v nớc Tuy nhiên, những phơng trình dạng (44 7) không cho ta biết cơ chế của phản ứng Nói chung, phản ứng cháy của nhiên liệu trong buồng cháy động cơ bao gồm các quá trình lý hoá rất phức tạp, nhiều vấn đề còn cha đợc rõ r ng Trong số các công trình đ công bố thì lý thuyết về phản ứng dây chuyền nhiệt của Viện sỹ Xê-mê-nốp đợc sử dụng rộng r i để giải thích cơ. .. nếu động cơ dùng bộ chế ho khí thì hỗn hợp khi đó sẽ quá đậm (do đặc điểm cấu tạo của bộ chế ho khí khi động cơ bị kéo ở chế độ tốc độ vòng quay cao v van tiết lu hỗn hợp ở vị trí không tải) Quá trình cháy khi đó có thể kéo d i cho tới tận đờng thải gây ra tiếng nổ 4. 3 .4 Quá trình cháy trong động cơ diesel 4. 3 .4. 1 Diễn biến Tơng tự nh trong động cơ xăng, trên hình 4- 1 4 thể hiện áp suất v nhiệt độ trong. .. n2 V V = pz z y V V b y n2 1 = Tz n2 = pz n2 ( 4- 6 9) n2 1 ( 4- 7 0) Đối với động cơ xăng = 1: http://www.ebook.edu.vn 64 pb = pz Tb = Tz 1 n2 ( 4- 7 1) 1 ( 4- 7 2) n2 1 4. 4.2 Cân bằng nhiệt trong quá trình giãn nở Để xác định n2, thông số đặc trng cho quá trình gi n nở, ta dựa v o định luật nhiệt động I: Q zb = L zb + U zb ( 4- 7 3) Trong đó, Qzb l tổng (đại số) nhiệt lợng m môi chất trao đổi... p k a r = q Tk + T p r Tr pa ( 4- 3 2) 1 p nt t q r p a ( 4- 3 3) 1 m Các công thức ( 4- 3 2) v ( 4- 3 3) thờng đợc dùng trong tính toán nhiệt động chu trình công tác trong khuôn khổ đồ án môn học Động cơ đốt trong Hệ số nạp còn có thể xác định bằng thực nghiệm Trớc hết, lu lợng khí nạp mới v các thông số trạng thái nh pk v Tk đợc đo trực tiếp trên động cơ Tiếp theo, từ kết quả đo tính toán đợc . ( 4- 4 0) Thay ( 4- 3 9), ( 4- 4 0) và ( 4- 3 7) vào ( 4- 3 8) rồi rút gọn, ta đợc: 1n83 14) 1(T2ba)1(T)1(MQ11nav1nar1ac11++=+ ( 4- 4 1) Phơng trình cần bằng nhiệt trong. [ ]kn ( 4- 4 4) Động cơ xăng có [ ]kn = 11 ữ 12. Trong thực tế, tỷ số nén của động cơ xăng nằm trong khoảng 6 ữ 12. Động cơ diesel Trong động cơ diesel,
