CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.93 MB, 141 trang )
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
2.l Quá trình nạp
2.2 Quá trình nén
3.3 Quá trình cháy
3.4. Quá trình giãn nở
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuong
1
ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
2.l Quá trình nạp
Trong động cơ đốt trong sau mỗi chu kỳ công tác động cơ cần phai:
Thai hết khí cháy tra khỏi xilanh
Nạp không khí mới vào xilanh động cơ.
Quá trinh nạp đợc thực hiện khi kết thúc quá trinh xa và piston đi từ DCT xuống DCD,
lúc nay xupáp nạp mở, xa đóng.
Chất lợng của quá trinh nạp và lợng không khí nạp vào xylanh động cơ có anh hởng rất
nhiều đến quá trinh tạo hỗn hợp và cháy nhiên liệu sau này.
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
2
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l
Quá
trìnhkhínạp
Thực tế
lợng không
nạp có trong xylanh ở đầu quá trình
nén nhỏ hơn lợng không khí tính toán theo lý thuyết, vì:
1.
Sức cản thủy lực của:
đờng ống không khí nạp,
Các xu páp nạp
Các cửa nạp (trong động cơ 2 kỳ).
Sức cản thủy lực của đờng ống xả,
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
3
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ưá2.l
trình(psnạp
p suất Quá
trong xilanh
) lớn hơn áp suất không khí nạp
(pao).
2.
Quá trinh nạp thực tế chỉ bắt đầu tại ao, thể tích nạp không
P
khí sạch bị giảm.
Sự sấy nóng không khí nạp do thành vách xylanh, đinh
piston, các xu páp, khí sót trong xilanh động cơ.
b
s
a
TDC
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
pa
p ao
ps
ao
BDC
4
V
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
Do tồn tại sức cản thủy lực nên áp suất của không khí
trong xylanh khi bắt đầu quá trình nén (cuối quá trình
nạp-a) sẽ nhỏ hơn áp suất không khí nạp trớc cửa nạp
(ao).
P
b
Kết luận: lợng không khí thực tế nạp vào tronh xilanh
nhỏ hơn so với lý thuyết.
s
a
pa
p ao
ps
ao
V
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
5
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
Tỷ số:
M
r
gọi là hệ số khí sót; ký hiệu là s
L
Mr
r =
L
Trong đó Mr: Số lợng khí cháy còn sót lại trong xylanh động cơ ở đầu kỳ nén (Kmol)
L: Số lợng khí sạch trong xylanh động cơ ở cuối quá trình nạp (Kmol).
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
6
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Dể đánh giá hiệu qua của quá trinh nạp ngời ta đa ra khái niệm hệ số nạp
Hệ số nạp là tỷ số giua lợng không khí sạch có trong xylanh động cơ ở đầu hành trinh
nén và lợng không khí có thể chứa trong thể tích công tác của xylanh động cơ có các
thông số là thông số trạng thái của không khí trớc cửa hút của xylanh
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
7
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Vo Go Lo
n =
=
=
Trong đó n: hệ số nạp:
V s G s Ls
Go (kg); Vo (m3); Lo (kmol) là lợng không khí thực tế nạp vào thể tích Va.
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
8
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Vo Go Lo
n =
=
=
Vs lợng
G s không
Lskhí có thể chứa đợc trong thể tích Vs có các thông số
Gs (kg); Vs (m3); Ls(kmol):
là thông số trớc cửa nạp Po, To (hay Ps , Ts)
Cần chú ý: Va > Vs do đó trong trờng hợp lý tởng nếu quá trình xả là sạch hoàn toàn thì khi
đó n có thể lớn hơn 1.
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
9
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Để lập công thức tính toán hệ số nạp, trớc hết là có một số giả thiết sau:
Quá trình nạp kết thúc tại điểm a của đồ thị công chỉ thị.
Nhiệt dung riêng của khí sạch và khí sót ớ nhiệt độ cuối quá trình nạp là nh nhau.
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
10
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Số lợng không khí có trong xilanh ở đầu quá trình nén đợc tính nh sau:
Ma = L0 +Mr = L0 (1+ r)
Trong đó: L0: lợng không khí sạch trong xylanh ở cuối quá trình nạp (Kmol).
Mr: lợng khí sót còn sót lại trong xylanh ở cuối quá trình nạp (Kmol).
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
11
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Từ phơng trình trạng thái của chất khí
Trong đó:
G
PV = GRT PV = àRT
à
à : Khối lợng của một Kmol không khí
số lợng mol
R: Hằng số chất khí vạn năng. (R=8314)
G
à
à .R = 848
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
12
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Vậy phơng trình trạng thái có thể viết:
Vậy:
PV = 848MT
P0V0
Pa .Va
4
4
L
=
10
M
=
.
10
Trong đó: Pa, Taa là áp suất và nhiệt độ đầu quá trình0nén (Kg/cm2; ok)
848.T0
848.Ta
Va : thể tích xilanh đầu quá trình nén
2 o
Po, To: áp suất và nhiệt độ không khí nạp trớc cứa nạp (Kg/cm ; k)
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
13
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtư
TRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Từ công thức
Khi đó
V0
n =
V0 = n .Vs
Vs
P0V0
L0 =
10 4
848.T0
P0 nVs 4
10
Thay L; Ma vào công thức:L
M0a ==
L0
r) và rút gọn ta có.
L0 +Mr
+Mr = L0
L0 (1+
848.T0
PaVa P0 nVs
=
(1 + r )
Ta
T0
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
14
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
Quá
trình
nạp
ư2.l
2.1.1 Hệ
số nạp
.
Từ đó:
Ta đã có :
Pa T0 Va 1
n =
P T V 1+ r
= ; do đó Va =0 .aVc s
= ; do đó Va = . Vc
Hay :
=
Khi đó
=
Va
doVc
đó Vs = ( - 1) Vc
Vs + Vc
=
Vc
Va
Vs
05/14/16
.Vc
( 1).Vc
( 1)
Editor: Nguyen Trung Cuo
15
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
Quá trình nạp
ư2.l
2.1.1 Hệ số nạp.
Dối với động cơ 4 kỳ, bỏ qua sự đóng muộn của các xu páp nạp, hệ số nạp đợc tính theo biểu
thức:
Pa T0 1
Dối với động cơ 4 kỳ
. thông. số trớc cửa nạp là P s, Ts. Công thức tính hệ số nạp
tăng
n =áp có các
1 P0Ta 1 + r
có dạng sau
05/14/16
Pa Ts
1
n =
.
.
1 Ps Ta 1Trung
+ rCuo
Editor: Nguyen
16
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Đối với động cơ 2 kỳ quá trình nén thực tế khi piston đóng kín các cửa. vì thế trong tính toán
quá trình nạp cho động cơ 2 kỳ ta phải lấy tỷ số nén thực tế t
t =
Trong đó : Va thể tích công tác của xylanh khi đóng kín các cửa.
Va, Vc + Vs,
=
Vc
Vc
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
17
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Gọi s =
Trong đó:
là hệhsố tổn thất hành trinh
s
h: khoang cách từ mép trên của cửa cao nhất đến điểm chết dới của piston.
Khi đó ta có công thức tính hệ số nạp của động cơ hai kỳ:
t Pa Ts
1
n =
.
.
(1 s )
t 1 Ps Ta 1 + r
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
18
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ưCó
2.lthể biểu
Quá
nạp
diễntrình
công thức
tính hệ số nạp dới một dạng khác nh sau:
Từ phơng trinh trạng thái của 1kg chất khí P.V=R.T
Ta có: PO.VO = R.To
Từ đó
hay
T
V =R
P
P
1
=
=
v
RT
Tơng tự, viết cho chất khí có0 thông số trạng thái ở đầu quá trinh 0nén ta có:
0
0
0
o
0
05/14/16
Pa
a =
Editor: NguyenRT
Trung Cuo
a
19
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
ư2.l Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp.
Từ đó ta có:
a
Pa RT0 Pa T0
=
.
=
0 RTa P0
P 0Ta
Khi đó công thức tính hệ số nạp của động cơ 4 kỳ không tăng áp có thể viết dới dạng:
a
1
n =
. .
1 0 1+ r
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
20
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtư
TRONG
2.1.1 Hệ số nạp.
ư2.l Quá trình nạp
Nhung yếu tố anh hởng đến n:
1.
Pa T0 1
n =
.
.
1 P0Ta 1 + r
Kết cấu của động cơ.
a
1
n =
. .
1 0 1+ r
1
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
21
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
1
Quá
nạp
ư2.l Biểu
thức trình
là một
thông số phụ thuộc vào:
1+
2.
Hệ thống quét thai của rđộng cơ
3. Chế độ phụ tai của động cơ .
4.
Mức độ hoàn thiện hệ thống quét thai và hệ thống tang áp.
5. Việc vệ sinh sạch các cửa quét thai trong động cơ 2 kỳ, các đờng ống xa và tua bin khí
tang áp.
6.
Khi r tang hệ số nạp giam xuống và ngợc lại.
Tốc độ quay của động cơ.
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
22
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
Quá
trình
ư2.l
áp suất
và nhiệt
độ môinạp
trờng: P0 , T0 và . Nhng thực tế:
Khi P0 , T0 thay đổi sẽ làm cho mật độ không khí trớc cơ cấu nạp ( o) thay đổi.
Nhng đồng thời nó cũng làm cho a thay đổi theo.
Khi o tang (giam) thi a cũng tang (giam) theo.
Do vậy tỷ số thực tế thay đổi rất ít và hầu nh không đáng kể.
a
o
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
23
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
Quá
nạp
ư2.l
Nh vậy
đối vớitrình
một động
cơ cụ thể ở một chế độ khai thác đã chọn thi hệ số nạp không chịu
anh hởng của điều kiên môi trờng.
Tuy n không thay đổi khi nhiệt độ, áp suất môi trờng thay đổi
Nhng a thay đổi, nên lợng không khí sạch nạp vào xilanh động cơ thay đổi.
Kết luận: Khi nhiệt độ, áp suất môi trờng thay đổi: n không thay đổi, nhng lợng không
khí sạch nạp vào xilanh động cơ sễ thay đổi .
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
24
ChươngưII
CáCưQUáưTRìNhưCÔNgưTáCưCủAưĐộNGưCƠưĐốtưTRONG
trình
ư2.l
Dộ ẩmQuá
môi trờng
cũngnạp
có anh hởng đáng kể đến lợng không khí nạp vào xilanh động cơ.
Lợng không khí nạp vào xilanh động cơ đợc tính theo biểu thức
Trong đó d là độ ẩm riêng của hơi nớc trong không khí ẩm (kg hơi nớc/kg không khí khô)
Nếu là kông khí khô thi d=0.
1
G
=
V
Nh vậy: khi d tang, lợng không khí thực tếkknạp vào
s xilanh
n 0
động cơ sẽ giam .
1 + 1,61d
05/14/16
Editor: Nguyen Trung Cuo
25
