Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong Chương 5 Cơ chế động học của sự bốc cháy trong động cơ đốt trong trình bày nội dung hai giai đoạn bốc cháy trong động cơ đốt trong với nhiệt độ thấp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
A- CƠ CHẾ ĐỘNG HỌC CỦA SỰ BỐC CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG: Bốc cháy nhiệt độ thấp với nhiều giai đoạn: Có thể chia làm hai giai đoạn: 1-Giai đoạn một: Hình thành lửa nguội Ở động diesel phun nhiên liệu vào, nhiệt độ xi lanh lúc thấp không đủ phân hủy phần tử cacbua hydro mà tạo thành peoxyt Theo tác giả peoxyt tích tụ ngày nhiều Khi vượt giới hạn nồng độ đủ khả phân hủy phần tử nhiên liệu thành phần tử hoạt tính hình thành lửa phân bố khắp thể tích khuyếch tán Lúc P & T chưa tăng 2-Giai đoạn hai: Hình thành lửa nóng Phần tử hoạt tính xuất giai đoạn theo phản ứng dây truyền nhiệt ngày tăng Khi tốc độ phản ứng đạt đến WK, PƯDTN chuyển qua tự gia tốc nhiệt lửa thực hình thành nhiên liệu tự bốc cháy B- BẢN CHẤT CỦA CHÁY KHUYẾCH TÁN: Là trình cháy tốc độ cháy đònh hòa trộn nhiên liệu không khí Khi nhiên liệu phun vào xi lanh động cơ, hỗn hợp tạo không đồng nhất, có vùng = (0,8 - 0,9), có vùng = (4 - 5) Ở vùng = 0,8 - 0,9 tốc độ phản ứng nhiệt độ sản vật cháy cao, vùng trung tâm đốt cháy vùng có hỗn hợp nghèo nhờ tượng khuyếch tán Động diesel cháy với hỗn hợp nghèo C- DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ DIESEL: Chia làm 04 giai đoạn: * * I.GIAI ĐOẠNI: giai đoạn chuẩn bò cho trình cháy * Điểm 1: điểm phun sớm nhiên liệu * Điểm 2: đường cong cháy tách khỏi đường cong nén *Nhiên liệu phun vào buồng cháy đïc xé nhỏ, bay hòa trộn với không khí tạo thành hổn hợp bắt đầu hình thành trung tâm tự cháy *Nhiên liệu phun vào chiếm (30 40)% gct (qui luật phun 2) Ở động cao tốc nhiên liệu phun vào 100% gct (qui luật phun 1) *Thông số đặt trưng cho giai đoạn thời giai cháy trể i i quan trọng ảnh hûng đến toàn trình cháy II.GIAI ĐOẠN II: giai đoạn phát triển trung tâm bốc cháy lan tràn lửa * * * 3* (Từ điểm 3): giai đoạn phát triển trung tâm bốc cháy lan tràn lửa *Điểm 3: điểm đạt đïc áp suất Max (PZmax) *Ở động tốc độ thấp trung bình nhiên liệu tiếp tục phun vào kết thúc phun vào cuối giai đoạn *Tốc độ cháy tăng nhanh, tốc độ tăng P & T nhanh p suất đạt Max điểm *Tốc độ toả nhiệt tăng Max *Tốc độ tăng trung bình áp suất phụ thuộc vào thời gian cháy trể, số lïng nhiên liệu hay nhiều, việc cung cấp nhiên liệu nhanh hay chậm *Để đánh giá chất lượng giai đoạn ta dùng tỉ số tăng áp suất trung bình P/: đặc trưng cho độ êm dòu động -Nếu P/ bé động làm việc êm, không gây tiếng gỏ -Nếu P/ lớn động làm việc không êm, có tiếng gỏ P/ = (0,2 0,6)MN/m2.độ III.GIAI ĐOẠN III: giai đoạn cháy (Từ điểm 4): giai đoạn cháy khối lïng hổn hợp công tác *Điểm : đạt đïc TMax *Tốc độ cháy , tốc độ toả nhiệt giảm dần vì: -Nồng độ O2 giảm (oxy dần) -Sản vật cháy tăng dần *Nhiên liệu không cung cấp giai đoạn *Nhiệt độ tăng TMax áp suất xi lanh giảm (vì Vb/cháy tăng) *Nhiệt lïng toả = (40 50 )%: Gọi giai đoạn cháy D- PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ DIESEL: Góc phun sớm nhiên liệu: Đồ thò công động diesel góc phun sớm khác (n = 1700 v/p), gct: lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình không đổi a.Góc phun sớm lớn: Tăng góc phun sớm: thời điểm phun nhiên liệu P & T xi lanh nhỏ i lượng nhiên liệu phun vào nhiều lượng nhiên liệu cháy ĐCT nhiều, điểm đạt Pzmax lùi dần ĐCT P/ lớn, động làm việc không êm b.Góc phun sớm nhỏ:i P/ nhỏ, động làm việc êm nhiên nhiên liệu cháy không hoàn toàn Ne tính kinh tế động giảm Góc phun sớm tốt nhất: 20 trước ĐCT 2.Tính chất nhiên liệu: Nhiên liệu có số cetanne lớn thời gian cháy trễ ngắn, động làm việc êm ngược lại nh hưởng thời gian cháy trễ tới đặc tính đồ thò công động diesel quan hệ phụ thuộc với số cetanne 52, 42, 29 Chất lượng phun nhiên liệu qui luật phun nhiên liệu: * Khi tăng áp suất phun, nhiên liệu phun tơi, dễ bay hòa trộn với không khí trình cháy hoàn hảo hơn.Đường kính hạt nhiên liệu [f] =(10-40) mm *Động cao tốc nhiên liệu phun vào giai đoạn trình cháy 100% gct *Động trung bình thấp tốc nhiên liệu phun vào giai đoạn trình cháy 30-40% gct kết thúc phun giai đoạn hai 4.Tỉ số nén: e T & P lúc bắt đầu phun nhiên liệu P/ nhỏ, động làm việc êm Nếu e lớn, lực tác dụng lên cấu pistonkhuỷu-bielle lớn, giãm tuổi thọ chi tiết động 5.Số vòng quay động n: Khi thay đổi số vòng quay n điều kiện nạp, chất lượng phun, cường độ xoáy lốc dòng khí thời gian cháy thay đổi Khi tăng số vòng quay n thời gian cháy trễ i giãm, thời gian cháy giãm Nhiên liệu cháy không hết ảnh hưởng đến Ne động cơ, khí thải độc hại ô nhiễm môi trường Mặc khác tăng số vòng quay n, chuyển động rối xi lanh tăng cường làm cho trình cháy tốt Nhưng ảnh hưởng nhiên liệu cháy không hết làm giãm Ne động cơ, khí thải nhã khói đen độc hại ô nhiễm môi trường tác động xấu đến người Do tăng n phải tăng góc phun sớm Kết cấu buồng cháy Điều kiện nạp khí nạp mới: Khi tăng áp làm cho M1 tăng, áp suất nhiệt độ cuối trình nạp tăng, rút ngắn thời gian hình thành hỗn hợp cháy, Li tăng, Ne tăng Vật liệu làm piston - xi lanh: Nếu bề mặt buồng cháy nóng i Vì piston gang có t0 > t0 piston hợp kim nhôm i nhỏ, động làm việc êm Phun nhiên liệu động diesel 1.Các đặc trưng tia phun diesel 2.nh hưởng yếu tố khác đến tia phun Các phương pháp hình thành hỗn hợp buồng cháy động diesel 1-Hình thành hỗn hợp buồng cháy thống Kết cấu buồng cháy thống 2-Hình thành hỗn hợp buồng cháy dự bò, xoáy lốc Kết cấu buồng cháy dự bò, xoáy lốc 3-Hình thành hỗn hợp buồng cháy Lanova Kết cấu buồng cháy Lanova CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ DIESEL Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp: * Cháy đẳng tích cz * Cháy đẳng áp z’z Phương trình cân nhiệt Qcz = Lcz + Uz - Uc (1) Qcz = Lcz + Ucz *Qcz = Nhiệt lượng nhận trình cz *Uz, Uc = Biến thiên nội điểm z c *Lcz = Công trình cz *Để đánh giá mức độ lợi dụng nhiệt điểm z dùng hệ số lợi dụng nhiệt z tính bằng: z = Qcz / QH Qcz = z.QH * r = Vz/Vc Pz’ = Pz = l Pc *Lcz = Công trình cz: Lcz =Lcz’ + Lz’z Lcz’ = Lcz = Lz’z = Pz.Vz - Pz’.Vc Ta có: Pz.Vz = Mz.R.Tz, l Pc.Vc = l Mc.R.Tc *Lcz = R (Mz.Tz - l Mc.Tc) Ucz = Uz - Uc = Mz.C”vz.Tz - Mc.C’vc.Tc z.QH = R (Mz.Tz - l Mc.Tc)+(Mz.C’’vz.Tz) - (Mc.C’vc.Tc) (1) z.QH + Mc.Tc(C’vc + lR) =Mz.Tz.(R + C”vz) C”vz = av + b.Tz, Mz / Mc = bz, C”pz = (av + R) + (b.Tz) {(z.QH)/[M1(1+gr)]} + (C’vc + lR).Tc = (bz.Tz)(av + R + b.Tz) = (bz.Tz)(aP + b.Tz) (2) {(z.QH)/[M1(1+gr)]} + (C’vc + lR).Tc = (bz.Tz)(av + R + b.Tz) = (bz.Tz)(aP + b.Tz) (2) *Phương trình (2) đưa dạng: A.T2z + B.Tz + C = Giải phương trình bậc hai có hai nghiệm: chọn nghiệm cho thỏa mãn Tz [Tz] Chú ý: Phương trình hai ẩn l Tz Chọn l Tz XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ 1.p suất cuối trình cháy Pz: Pz = (Pc.bz.Tz)/Tc [Pz] Pz = l Pc 2.Tỉ số tăng áp suất l : l = Pz/Pc l = (bz/r).(Tz/Tc) 3.Tỉ số giãn nở ban đầu r : r = Vz/Vc r = (bz/ l ).(Tz/Tc) Diesel buồng cháy thống l = 1,6 -2,5 Diesel buồng cháy ngăn cách l = 1,2 -1,8 r = 1,2 -1,7 ... cháy động diesel 1-Hình thành hỗn hợp buồng cháy thống Kết cấu buồng cháy thống 2-Hình thành hỗn hợp buồng cháy dự bò, xoáy lốc Kết cấu buồng cháy dự bò, xoáy lốc 3-Hình thành hỗn hợp buồng cháy. .. = (0,8 - 0,9), có vùng = (4 - 5) Ở vùng = 0,8 - 0,9 tốc độ phản ứng nhiệt độ sản vật cháy cao, vùng trung tâm đốt cháy vùng có hỗn hợp nghèo nhờ tượng khuyếch tán Động diesel cháy với hỗn... hình thành nhiên liệu tự bốc cháy B- BẢN CHẤT CỦA CHÁY KHUYẾCH TÁN: Là trình cháy tốc độ cháy đònh hòa trộn nhiên liệu không khí Khi nhiên liệu phun vào xi lanh động cơ, hỗn hợp tạo không đồng