Hướng dẫn Tính toán các chu trình công tác của động cơ đốt trong XăngDiesel

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (391.44 KB, 18 trang )

TÊNH TOẠN NHIÃÛT ÂÄÜNG CÅ ÂÄÚT TRONG
1.PHỈÅNG PHẠP TÊNH TOẠN NHIÃÛT ÂÄÜNG CÅ
Tênh nhiãût âäüng cå âäút trong (ÂCÂT) ch úu l xáy dỉûng trãn l thuút âäư
thë cäng chè thë ca mäüt âäüüng cå cáưn âỉåüc thiãút kãú thäng qua viãûc tênh toạn cạc
thäng säú nhiãût hc ca chu trçnh cäng tạc trong âäüng cå gäưm cạc quạ trçnh:
Nảp - nẹn - chạy gin nåí - thi.
Mäùi quạ trçnh trãn âỉåüc âàût trỉng båíi cạc thäng säú trảng thại l nhiãût âäü, ạp
sút, thãø têch ca mäi cháút cäng tạc (MCCT) åí âáưu v cúi ca quạ trçnh.
Trãn cå såí l thuút nhiãût âäüng hc k thût, nhiãût âäüng hc hoạ hc, l
thuút âäüng cå âäút trong, xạc âënh giạ trë ca cạc thäng säú nãu trãn.
Tiãúp theo ta tênh cạc thäng säú âạnh giạ tênh nàng ca chu trçnh gäưm cạc
thäng säú chè thë v cạc thäng säú cọ êch trung bçnh pe, cäng sút chè thë Ni, cäng sút
cọ êch Ne, hiãûu sút ηe v sút tiãu hao nhiãn liãûu ge ca âäüng cå...
Cúi cng, bàòng kãút qu cacï tênh toạn nọi trãn xáy dỉûng âỉåüc âäư thë cäng ca
âäüng cå v âáy l cạc säú liãûu cå bn cho cạc bỉåïc tênh toạn âäüng hc v thiãút kãú så
bäü cng nhỉ thiãút kãú k thût ton bäü âäüng cå.
Trong quạ trçnh tênh toạn kiãøm nghiãûm âäüng cå cho trỉåïc, viãûc tênh toạn
nhiãût cọ thãø âỉåüc thay thãú bàòng cạch âo âäư thë cäng thỉûc tãú trãn âäüng cå âang hoảt
âäüng nhåì cạc phỉång tiãûn, cạc dủng củ âo, ghi k thût hiãûn âải. Tuy nhiãn, våïi
phỉång phạp tênh toạn dỉûa trãn cå såí l thuút nhiãût âäüng hoạ hc trong ÂCÂT,
ngỉåìi ta cng cọ thãø tiãún hnh kho sạt nhỉỵng chè tiãu âäüng lỉûc v chè tiãu kinh tãú
ca cạc âäüng cå â cọ sàơn ny våïi kãút qu âạng tin cáûy.
2.1.1.Cạc thäng säú ca âäüng cå cho trỉåïc
Trãn cå såí phảm vi sỉí dủng âäüng cå thiãút kãú, âiãưu kiãûn thỉûc tãú ỉïng dủng v
cạc chè tiãu kinh tãú - k thût cå bn, tiãún hnh phán têch v chn cạc thäng säú thiãút
kãú ban âáưu ráút quan trng vç nọ quút âënh tênh khoa hc v kinh tãú k thût ca
âong cå âỉåüc thiãút kãú måïi. Dỉåïi âáy l thäng säú chn ca âäüng cå thiãút kãú:
Kiãøu loải âäüng cå

Cäng sút âäüng cå

Säú vng quay
T säú nẹn
Cạc thäng säú kãút cáúu ca âäüng cå
Kiãøu bưng chạy ca âäüng cå diesel
Kiãøu lm mạt...
• Kiãøu âäüng cå
Trong quạ trçnh thiãút kãú âäüng cå, ngỉåìi thiãút kãú phi chụ âãún phảm vi ỉïng
dủng ca âäüng cå thiãút kãú. Âọ l cå såí âãí xạc âënh phỉång ạn v lỉûa chn cạc thäng
säú tham kho trong quạ trçnh thiãút kãú do âàûc âiãøm ca mäùi loải âäüng cå chè âạp ỉïng
täút nháút cho mäüt phảm vi ỉïng dủng nháút âënh.
Âäüng cå xàng cọ cäng sút vỉìa (30≤ Ne≤150kw) thỉåìng dng cho ä tä cọ
gia täúc låïn, ä tä du lëch täúc âäü cao, ä tä váûn ti nhẻ. Âäüng cå xàng cọ kêch thỉåïc nh
gn v âån gin thêch håüp cho âäüng cå dng trong cạc mạy båm nỉåïc, mạy phạt
âiãûn...Tuy nhiãn cáưn chụ trng âãún hiãûu qu kinh tãú vç nhiãn liãûu dng cho âäüng cå
xàng âàõt hån âäüng cå diesel. Âäüng cå bäún k thỉåìng cọ cäng sút trung bçnh, ỉïng
dủng räüng ri trong giao thäng váûn ti vç chụng cọ cọ tênh tiãút kiãûm v tøi th cao,
cạc quạ trçnh cäng tạc hon thiãûn hån âäüng cå hai k.
Âäüng cå hai k gn nhẻ hån khi cọ cng cäng sút nhỉng tênh hiãûu qu v âäü
tin cáûy kẹm, hao nhiãn liãûu, thỉåìng dng cho âäüng cå cåỵ nh.
• Cäng sút âäüng cå:
Cáưn lỉûa chn cäng sút âäüng cå ph håüp våïi u cáưu ca mạy cäng tạc. Tuy
nhiãn, cäng sút thiãút kãú ca âäüng cå cn phi ph håüp våïi tiãu chøn nh nỉåïc qui
âënh vãư dy cäng sút ca âäüng cå.
• Säú vng quay
Lỉûa chn säú vng quay ca âäüng cå cng l mäüt váún âãư quan trng. Vç säú vng
quay nh hỉåíng ráút nhiãưu âãún âäü mi mn v tênh nàng k thût. Säú vng quay cng
cao, âäü mi mn ca cạc chi tiãút tàng lãn, do â tøi th ca âäüng cå gim.

Cäng sút âäüng cå t lãû thûn våïi säï vng quay. Âäüng cå cọ säú vng quay

låïn sinh ra cäng låïn, trong khi kêch thỉåïc v trng lỉåüng khäng tàng. Säï vng quay
cn tu thüc vo cäng nghãû v váût liãûu chãú tảo âäüng cå.
• Chn säú xilanh (i)
Chn säú xilanh cáưn càn cỉï vo âiãưu kiãûn cán bàòng ca âäüng cå v kh nàng
dng âäúi trng âån gin âãø cán bàòng cạc lỉûc quạn tênh v mämen quạn tênh. Âäü
âäưng âãưu täúc âäü gọc quay trủc khuu.
u cáưu vãư kêch thỉåïc bãn ngoi, âiãưu kiãûn làõp ghẹp åí nåi sỉí dủng âäüng cå.
Âm bo âäüng cå gn nhẻ, kãút cáúu âån gin, dãù chãú tảo nhỉng thán mạy v häüp trủc
khuu phi cọ âäü cỉïng vỉỵng låïn nháút âãø gim hao mn cho cạc xilanh, piston, trủc
khuu v äø trủc khuu.
Ngoi ra cáưn lỉu vãư cạc kiãøu lm mạt âäüng cå thiãút kãú bàòng nỉåïc hay
khäng khê, vç nãúu säú xilanh nhỉ nhau thç âäüng cå thiãút kãú bàòng nỉåïc hay bàòng
khäng khê cọ chiãưu di låïn hån âäüng cå lm mạt bàòng nỉåïc (âäúi våïi âäüng cå mäüt
hng xilanh). Loải âäüng cå mäüt xilanh cọ kãút cáúu âån gin, nhỉng trủc khuu quay
khäng âãưu, bạnh â låïn...
• T säú nẹn:
T säú nẹn ca âäüng cå â l mäüt thäng säú quan trng âäúi våïi qụa trçnh lm
viãûc ca âäüng cå, nọ nh hỉåíng nhiãưu âãún cạc thäng säú khạc. Tàng t säú nẹn, tênh
kinh tãú ca âäüng cå tàng. Nhỉng do täøn tháút cå giåïi, tàng t säï nẹn chè cọ låüi trong
phảm vi nháút âënh. Trãn thỉûc tãú khi tàng t säú nẹn ε > 23 thç hiãûu sút âäüng cå tàng
khäng âạng kãø. Âäúi våïi âäüng cå xàng, t säú nẹn qui âënh båíi tênh chäúng kêch näø ca
nhiãn liãûu âỉåüc âàûc trỉng båíi chè säú octan. T säú nẹn cng låïn âi hi chè säú octan
ca nhiãn liãûu cng låïn. Khi gim phủ ti, khê sọt tàng, nhiãût âäü sáúy nọng khê nảp
måïi gim, tênh chäúng kêch näø tàng
• Cạc thäng säú kãút cáúu:
Chn t säú S/D l mäüt thäng säú kãút cáúu quan trng, nh hỉåíng âãún kêch
thỉåïc khn khäø, trng lỉåüng v cạc tênh nàng kinh tãú k thût ca ÂCÂT. Ngy
nay cọ xu hỉåïng gim t säú S/D âãø tàng täúc âäü âäüng cå.
Chn thäng säú kãút cáúu λ = R/L

R: bạn kênh quay trủc khuu R = S/2; L: chiãưu di thanh truưn.
Thäng säú λ nh hỉåíng ráút nhiãưu âãún chiãưu cao v trng lỉåüng ca âäüng cå.
Âäüng cå cọ thäng säú λ låïn, thanh truưn ngàõn, chiãưu cao v trng lỉåüng ca âäüng cå
cọ xu hỉåïng gim xúng khạ nhiãưu. Trë säú λ ca âäüng cå ä tä thỉåìng nàòm trong
phảm vi tỉì 0,25 - 0,29. Khi chn trë säú λ låïn. Gọc làõc ca thanh truưn tàng lãn,
thanh truưn cọ thãø va chảm phêa dỉåïi ca xilanh. Vç váûy, âãø trạnh va chảm, phi
càõt pháưn dỉåïi ca lọt xilanh khuút âi mäüt êt.
Viãûc phán têch chn cạc thäng säú kãút cáúu nãu trãn cn cáưn phi xẹt âãún váún
âãư âäưng gam våïi cạc âäüng cå âang âỉåüc chãú tảo âãø cọ thãø táûn dủng cạc thiãút bë cäng
nghãû chãú tảo sàơn cọ v tàng kh nàng làõp láøn chi tiãút mạy ca âäüng cå ny.
• Xạc âënh tênh cao täúc ca âäüng cå
Tênh cao täúc ca âäüng cå âỉåüc xạc âënh theo täúc âäü trung bçnh ca piston (Vp):
Vp =S.n/30

[m/s]

Ta cọ thãø chn hnh trçnh (S) ca piston theo âäüng cå tham kho thỉûc tãú cọ
cäng sút tỉång âỉång. Kãút lûn tênh cao täúc ca âäüng cå theo giåïi hản dỉåïi âáy:
Âäüng cå cao täúc:
Âäüng cå täúc âäü trung bçnh:
Âäüng cå täúc âäü tháúp:

Vp ≥ 9

[m/s]

9 > Vp > 6

[m/s]

Vp ≤ 6

[m/s]

2.1.2.Chn cạc thäng säú cho tênh toạn nhiãût
p sút khäng khê nảp (p0):
Âỉåüc chn bàòng ạp sút khê tråìi p0 = 0,1

[MN/m2]

Nhiãût âäü khäng khê nảp måïi(T0): Nhiãût âäü khäng khê nảp måïi phủ thüc ch
úu vo nhiãût âäü trung bçnh ca mäi trỉåìng, nåi xe sỉí dủng.
p sút khê nảp trỉåïc xupap nảp (pk):
Âäúi våïi âäüng cå bäún k khäng tàng ạp: pk = p0 [MN/m2]
Âäúi våïi âäüng cå tàng ạp v âäüng cå hai k: pk l ạp sút khê nảp â âỉåüc nẹn
så cáúp trỉåïc trong mạy nẹn tàng ạp hồûc trong båm quẹt khê pk > p0.
Nhiãût âäü khê nảp trỉåïc xupap nảp (Tk):
Âäúi våïi âäüng cå 4 k khäng tàng ạp: tk = t0

Âäúi våïi âäüng cå bäún k tàng ạp nãúu khäng cọ kẹt lm mạt trung gian Tk
âỉåüc xạc âënh bàòng cäng thỉïc:
⎛p
Tk = T0 ⎜⎜ k
⎝ po

⎞
⎟⎟
⎠

m −1
m

[0K]

(2.1)

Âäúi våïi âäüng cå bäún k tàng ạp nãúu khäng cọ kẹt lm mạt trung gian Tk âỉåüc xạc
âënh bàòng cäng thỉïc:
⎛p
Tk = T0 ⎜⎜ k
⎝ po

⎞
⎟⎟
⎠

m −1
m

− ∆Tm

m - chè säú nẹn âa biãún, phủ thüc vo loải mạy nẹn( m = 1,5 ÷ 1,8)
∆Tm - chãnh lãûch nhiãût âäü ca khäng khê trỉåïc v sau kẹt lm mạt.
p sút cúi quạ trçnh nảp(pa):
Âäúi våïi âäüng cå khäng tàng ạp, ạp sút cúi quạ trçnh nảp trong xilanh thỉåìng
nh hån ạp sút khê quøn, do cọ täøn tháút trãn äúng nảp v tải báưu lc gáy nãn.
pa = p0 - ∆pk

[MN/m2]

(2.2)

∆pk: täøn tháút trong quạ trçnh nảp, ch úu phủ thüc vo tråí lỉûc trãn âỉåìng
äúng nảp, täúc âäü quay ca âäüng cå v tiãút diãûn lỉu thäng ca hng nảp.
∆pk = k.n2/ f n2

(2.3)

k: hãû säú xẹt tåïi nh hỉåíng ca hãû cn ca âỉåìng nảp, thãø têch cäng tạc; n: säú
vng quay trủc khuu; fn: tiãút diãûn lỉu thäng hẻp nháút ca xupap nảp
Trong quạ trçnh tênh toạn nhiãût, ạp sút cúi quạ trçnh nảp pa thäng thỉåìng
âỉåüc xạc âënh bàòng cäng thỉïc thỉûc nghiãûm.
Våïi âäüng cå bäún k khäng tàng ạp:
pa = ( 0,80 ÷ ∆pk )p0
Våïi âäüng cå bäún k khäng tàng ạp:
pa = ( 0,80 ÷ ∆pk )p0
Chn ạp sút khê sọt (pr):
L mäüt thäng säú quan trng âạnh giạ mỉïc âäü thi sảch sn pháøm chạy ra khi
xilanh âäüng cå. Tỉång tỉû nhỉ ạp sút cúi quạ trçnh nảp pa, ạp sút khê sọt pr âỉåüc
xạc âënh bàòng quan hãû sau:
pr = pth + ∆pr

[MN/m2]

∆pr: täøn tháút trong quạ trçnh thi, ch úu phủ thüc vo tråí lỉûc trãn âỉåìng
äúng thi (âäüng cå cọ làõp bçnh tiãu ám, thiãút bë xỉí l khê thi, bçnh chỉïa khê thi hay
khäng), täúc âäü quay ca âäüng cå v tiãút diãûn lỉu thäng ca hng xupap thi.

∆pr = k.n2/ f th2
Giạ trë ca ạp sút khê sọt pr phủ thüc vo cạc úu täú nhỉ: diãûn têch tiãút diãûn
thäng qua ca xupap x, biãn âäü, âäü cao, gọc måí såïm, âọng mün ca xupap x...
Nhiãût âäü khê sọt (Tr):
Phủ thüc vo thnh pháưn ca häùn håüp khê, mỉïc âäü gin nåí v sỉû trao âäøi nhiãût
trong quạ trçnh gin nåí v thi.
Âäúi våïi âäüng cå diesel: Tr = 900 ÷ 11000K.
Âäúi våïi âäüng cå xàng: Tr = 700 ÷ 9000K
Âäü tàng nhiãût âäü khê nảp måïi(∆T):
Khê nảp måïi khi chuøn âäüng trong âỉåìng äúng nảp vo trong xilanh ca
âäüng cå do tiãúp xục våïi vạch nọng lãn mäüt trë säú nhiãût âäü l ∆T.
Mỉïc âäü sáúy nọng khê nảp måïi phủ thüc vo täúc âäü lỉu thäng ca khê nảp,
thåìi gian nảp di hay ngàõn, ngoi ra cng phủ thüc vo mỉïc âäü chãnh lãûch nhiãût
âäü giỉỵa bãư màût tiãúp xục ca xilanh våïi khê nảp.
Khi tàng nhiãût âäü ca khê nảp måïi máût âäü ca nọ s gim, cho nãn dng
phỉång phạp âàûc biãût âãø sáúy nọng hã thäúng nảp ca âäüng cå xàng chè cọ låüi trong
phảm vi m nhiãût lỉåüng cung cáúp cho nọ âỉåüc låüi dủng âãø bäúc håi nhiãn liãûu. Sáúy
nọng quạ s nh hỉåíng khäng täút âãún lỉåüng khê nảp vo xilanh. Trë säú tàng nhiãût âäü
ca khê nảp måïi âỉåüc biãøu thë theo cäng thỉïc sau:
∆T = ∆Tt - ∆Tbh

(2.4)

∆Tt : tàng nhiãût âäü ca khê nảp måïi do truưn nhiãût; ∆Tbh : mỉïc gim nhiãût
âäü ca khê nảp måïi do bäúc håi nhiãn liãûu.
Chn hãû säú nảp thãm λ1:
Hãû säú nảp thãm λ1 biãøu thë sỉû tỉång quan lỉång tàng tỉång âäúi ca häùn håüp khê
cäng tạc sau khi nảp thãm so våïi lỉåüng khê cäng tạc chiãúm chäù åí thãø têch Va. Hãû säú
nảp thãm chn trong giåïi hản λ1 = 1,02 ÷ 1,07.
Chn hãû säú quẹt bưng chạy λ2 :

Âäúi våïi nhỉỵng âäüng cå khäng tàng ạp do khäng cọ quẹt bưng chạy thç chn
λ2 = 1. Âäüng cå âỉåüc quẹt sảch hon ton bưng chạy cọ λ2 = 0, chè sy ra khi thãø
têch bưng chạy Vc = 0.
Chn hãû säú hiãûu âênh t nhiãût λt:
Hãû säú hiãûu âênh t nhiãût λt phủ thüc vo thnh pháưn ca khê häùn håüp α v nhiãût
âäü khê sọt Tr. Theo thỉûc nghiãûm thäúng kã âäúi våïi âäüng cå xàng λt âỉåüc chn:
Hãû säú dỉ lỉåüng khäng khê α

0,80

1,00

1,20

1,40

Hãû säú hiãûu âênh t nhiãût λt

1,13

1,17

1,14

1,11

Hãû säú låüi dủng nhiãût tải âiãøm Z(ξz):
Hãû säú låüi dủng nhiãût tải âiãøm Z(ξz) l thäng säú biãøu thë mỉïc âäü låüi dủng nhiãût ca

qụa trçnh chạy, hay t lãû lỉåüng nhiãn liãûu â chạy tải âiãøm Z. Cọ ráút nhiãưu úu täú
nh hỉåíng âãún trë säú ξz nhỉ khi tàng säú vng quay màûc d truưn nhiãût cho vạch
xilanh cọ gim âi, song do hiãûn tỉåüng chạy råït tàng nãn trë säú ξz gim.
Hãû säú låüi dủng nhiãût tải âiãøm b(ξb):
Hãû säú låüi dủng nhiãût tải âiãøm b(ξb) phủ thüc vo nhiãưu úu täú. Khi täúc âäü âäüng
cå cng cao, chạy råït cng tàng, dáùn âãún ξb nh. Nãúu âäüng cå cọ t säú nẹn cao, ho
khê s bë nẹn âãún ạp sút v nhiãût âäü cao, s bäúc chạy nhanh v mnh liãût lm gim
hiãûn tỉåüng chạy råït, vç váûy ta cọ thãø chn ξb cọ giạ trë låïn ξb = 0,95.
Chn hãû säú dỉ lỉåüng khäng khê α:
Khi âäút chạy hon ton 1kg nhiãn liãûu cáưn M0 (kmol) khäng khê. Tuy nhiãn,
lỉåüng khäng khê âi vo xilanh M1 cọ thãø nh hån hồûc låïn hån M0. Âiãưu ny âỉåüc
âạnh bàòng hãû säú dỉ lỉåüng khäng khê.
α = M1/M0

(2.5)

M1: lỉåüng khäng khê thỉûc tãú nảp vo xilanh (kmol); M0: lỉåüng khäng khê l
thuút cáưn thiãút âäút chạy hon ton 1kg nhiãn liãûu.
Hãû säú α nh hỉåíng ráút låïn âãún quạ trçnh chạy nãúu hãû säú α nh, häùn håüp âáûm,
quạ trçnh chạy diãùn ra cng dỉỵ däüi, täúc âäü chạy tàng, ạp sút tàng, viãûc låüi dủng
nhiãût cng hon ho, cäng sút cỉüc âải låïn nháút.
Chn hãû säú âiãưn âáưy âäư thë cäng (ϕd):

Hóỷ sọỳ õióửn õỏửy õọử thở õaùnh giaù phỏửn hao huỷt vóử dióỷn tờch cuớa õọử thở cọng thổỷc
tóỳ so vồùi õọử thở cọng tờnh toaùn.
Tyớ sọỳ tng aùp ():
Tyớ sọỳ caỡng lồùn, lổồỹng nhión lióỷu chaùy trong quaù trỗnh õúng tờch caỡng
nhióửu, aùp suỏỳt cổỷc õaỷi caỡng cao, aùp suỏỳt coù ờch trung bỗnh tng, suỏỳt tióu hao nhión
lióỷu giaớm.

ọỳi vồùi õọỹng cồ cao tọỳc, nón tng õóứ baớo õaớm mổùc õọỹ õọửng õóửu thaỡnh phỏửn
MCCT, õọỹ õọửng nhỏỳt cuớa họựn hồỹp. ọỳi vồùi õọỹng cồ tọỳc õọỹ thỏỳp, do mổùc õọỹ õọửng
õóửu MCCT tọỳt hồn nón coù thóứ choỹn beù. Tuy nhión, khi aớnh hổồớng õóỳn õọỹ bóửn,
moỡn cuớa chi tióỳt, lồùn aùp suỏỳt cổỷc õaỷi tng, lổỷc taùc duỷng lón caùc chi tióỳt tng.
2.Tờnh toaùn caùc thọng sọỳ cuớa chu trỗnh cọng taùc
2.1.Quaù trỗnh naỷp
Hóỷ sọỳ naỷp : (v)

P
Pa
Tk
1
v =
1 t 2 r

1 Tk + T Pk
Pa

1

m

(2.6)

m: laỡ chố sọỳ õa bióỳn trung bỗnh cuớa khọng khờ; choỹn m= 1,5

Baớng 2.1.Hóỷ sọỳ naỷp thổỷc tóỳ
Loaỷi õọỹng cồ

y

ọỹng cồ xng xupaùp õỷt

0,70 ữ 0,75
0,75 ữ 0,85

xupaùp treo
ọỹng cồ Diesel tọỳc õọỹ thỏỳp

0,80 ữ 0,90

Hai kyỡ

0,75 ữ 0,85

Bọỳn kyỡ tng aùp

0,80 ữ 0,95

Hóỷ sọỳ khờ soùt (r):
r =

2 (Tk + T ) Pr

Tr
Pa

1
P
1 t 2 r
Pa

1
m

r cuớa õọỹng cồ bọỳn kyỡ nũm trong phaỷm vi:
ọỹng cồ xng vaỡ õọỹng cồ gas: r = 0,06 ữ 0,10;
ọỹng cồ diesel khọng tng aùp: r = 0,03 ữ 0,06

(2.7)

Nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh naỷp Ta[K]:
T0 + T + t r Tr (
Ta =

Pa mm1
)
Pr

(2.8)

1+ r

Baớng2. 2.Caùc thọng sọỳ cuớa quaù trỗnh naỷp T vaỡ Ta
Loaỷi õọỹng cồ

T[0C]

Ta[0K]

Xng

0 ữ 20

340 ữ 400

Diesel

10 ữ 25

310 ữ 360

2.2.Quaù trỗnh neùn
Tyớ nhióỷt mol õúng tờch trung bỗnh cuớa khờ naỷp mồùi:
mc v = 19,806 + 0,00209T

[kJ/kmol.0 K]

Tố nhióỷt mol õúng tờch trung bỗnh cuớa saớn phỏứm chaùy :
Khi 0,7 < < 1 tờnh cho õọỹng cồ xng theo cọng thổùc sau:
mc v = (17,997 + 3,504 ) +

"

1
(360,34 + 252,4 ).10 5
2

Khi 1 tờnh cho õọỹng cồ diesel theo cọng thổùc sau:
1,634 1
184,36 5

"
mc v = 19,867 +
+ 427,38 +
.10
2

Tố nhióỷt mol õúng tờch trung bỗnh cuớa họựn hồỹp khờ trong quaù trỗnh neùn :
"

mc v + r mc v
mc v =
[kJ/kmol.0 K]
1+ r
'

Chố sọỳ neùn õa bióỳn trung bỗnh n1 :
Chố sọỳ neùn õa bióỳn trung bỗnh phuỷ thuọỹc vaỡo rỏỳt nhióửu thọng sọỳ kóỳt cỏỳu vaỡ
thọng sọỳ vỏỷn haỡnh nhổ kờch thổồùc xilanh, loaỷi buọửng chaùy, sọỳ voỡng quay, phuỷ taới,

traỷng thaùi nhióỷt cuớa õọỹng cồ,...Tuy nhión n1 tng giaớm theo qui luỏỷt laỡ tỏỳt caớ nhổợng
nhỏn tọỳ laỡm cho mọi chỏỳt mỏỳt nhióỷt seợ khióỳn cho n1 giaớm. Giaớ thióỳt quaù trỗnh neùn laỡ
õoaỷn nhióỷt ta coù thóứ xaùc õởnh n1 bũng phổồng trỗnh sau :
n1 1 =

8,314
a v + b v Ta n1 1 + 1
'

'

(

)

(2.9)

Bũng caùch thay dỏửn caùc giaù trở n1 vaỡo hai vóỳ cuớa phổồng trỗnh õóỳn khi cỏn
bũng nhau ta nhỏỷn õổồỹc giaù trở n1
Aùp suỏỳt vaỡ nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh neùn pc tờnh theo cọng thổùc sau :

pc = pa.n1

[MN/m2]

(2.10)

Nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh neùn:
Tc = Tan1-1

[0K]

(2.11)

Baớng.2.3. Caùc thọng sọỳ cuớa quaù trỗnh neùn
pc[MN/m2]

Tc [0K]

Loaỷi õọỹng cồ

n1

Xng bọỳn kyỡ

1,34 ữ 1,40 0,57 ữ 1,16 600 ữ 750

Xng hai kyỡ

1,27 ữ 1,33

Diesel - Buọửng chaùy ngn caùch

1,32 ữ 1,38 2,81 ữ 4,20 700 ữ 900

- Buọửng chaùy thọỳng nhỏỳt

1,34 ữ 1,40 3,88 ữ 5,88 850 ữ 1050

2.3.Quaù trỗnh chaùy :
Lổồỹng khọng khờ lyù thuyóỳt cỏửn thióỳt õóứ õọỳt chaùy 1kg nhión lióỷu M0:
M0 =

1 C H O
+ [kmol kk/kg.nl]
0,21 12 4 32

C, H, O-laỡ thaỡnh phỏửn cuớa carbon, hyõrọ, ọxy, tham khaớo baớng 2.4
Baớng 2.4. ỷc tờnh nhión lióỷu loớng duỡng cho õọỹng cồ
Thaỡnh phỏửn trong 1kg nhión Khọỳi lổồỹng phỏn Nhióỷt
Nhión lióỷu

lióỷu [kg]
C

H

Xng ọ tọ

0,855

0,145

Dỏửu diesel

0,0870

0,126

tổớ [kg/kmol]

thỏỳp,QH[kj/kg]

110 - 120

43960

180 - 200

42530

O
0,004

Lổồỹng khờ naỷp mồùi thổỷc tóỳ naỷp vaỡo xilanh M1:
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng( khờ naỷp mồùi laỡ khọng khờ vaỡ nhión lióỷu):
M1 = .Mo + 1/nl

[kmol kk/kg nl]

nl - troỹng lổồỹng phỏn tổớ cuớa xng; nl = 114 kg
ọỳi vồùi õọỹng cồ diesel(khờ naỷp mồùi laỡ khọng khờ): M1= .M0
Lổồỹng saớn vỏỷt chaùy M2
1
< 1

O H
+ + .M 0
32 4

C H
M2 =
+ + 0,79..M 0
12 2

M2 =

Hóỷ sọỳ bióỳn õọứi phỏn tổớ lyù thuyóỳt 0 :

trở

[kmol SVC/kg nl]
[kmol SVC/kg nl]

0 =

M 2 M 1 + M
M
=
= 1+
M1
M1
M1

ọỹ tng mol M cuớa caùc loaỷi õọỹng cồ xaùc õởnh theo cọng thổùc sau :
H O
1
M = 0,21(1 )M 0 + +

4 32 à nl

Hóỷ sọỳ bióỳn õọứi phỏn tổớ thổỷc tóỳ :
Trong thổỷc tóỳ, do aớnh hổồớng cuớa khờ soùt coỡn laỷi trong xilanh tổỡ chu trỗnh
trổồùc nón hóỷ sọỳ bióỳn õọứi phỏửn tổớ khờ thổỷc tóỳ õổồỹc xaùc õởnh theo cọng thổùc:
=

1
M2 + Mr 0 + r
=
= 1+ 0
M1 + M r
1+ r
1+ r

Hóỷ sọỳ bióỳn õọứi phỏn tổớ khờ taỷi õióứm z:
z = 1+

0 1
.x z
1+ r

xz- phỏửn nhión lióỷu õaợ chaùy taỷi õióứm z, nóỳu giaớ thióỳt rũng sọỳ nhión lióỷu õaợ
chaùy tyớ lóỷ vồùi hóỷ sọỳ lồỹi duỷng nhióỷt thỗ ta coù: xz =z/b
Tọứn thỏỳt nhióỷt lổồỹng do chaùy khọng hoaỡn toaỡn QH:
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng vỗ < 1, thióỳu ọxy nón nhión lióỷu chaùy khọng hoaỡn

toaỡn, do õoù gỏy tọứn thỏỳt mọỹt lổồỹng nhióỷt laỡ QH vaỡ õổồỹc tờnh theo cọng thổùc sau:
QH = 120.103(1 - ).M0

[kJ/kg nl]

Khi 1 thỗ QH = 0
Tyớ nhióỷt mol õúng tờch trung bỗnh cuớa mọi chỏỳt taỷi õióứm Z:
r
).mc "v + M 1 (1 x z ).mc v
0

M 2 (x x + r ) + M 1 (1 x z )
0

M 2 (x z +
mc "vz =

Nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh chaùy Tz:
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng:
z (Q H Q H )
'
"
+ mc vc Tc = z mc vz Tz
M 1 (1 + r )

(2.12)

Trong õoù :
QH: nhióỷt trở thỏỳp cuớa nhión lióỷu .
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng thọng thổồỡng coù thóứ choỹn QH = 44.103 [kJ/kg nl]

Tỉì cäng thỉïc 2.12 gii phỉång trçnh báûc hai chn nghiãûm dỉång cho giạ trë Tz tênh
Âäúi våïi âäüng cå diesel:
ξ z .QH
'
"
+ (mc vc + 8,314.λ,31c = β z (mc vz + 8,314).Tz
M 1 (1 + γ r )

Trong phỉång trçnh ny cọ hai trë säú chỉa biãút l Tz v λ, chn t säú tàng ạp
λ = Pz/Pc (trong âọ Pz: ạp sút cúi quạ trçnh chạy; Pc: ạp sút cúi quạ trçnh
nẹn) âãø xạc âënh âỉåüc nhiãût âäü cúi quạ trçnh chạy Tz.
p sút cúi quạ trçnh chạy pz:
Âäúi våïi âäüng cå xàng:
pz = βz.

Tz
.p c
Tc

(2.13)

trong âọ: Tc : nhiãût âäü cúi quạ trçnh nẹn
pz = λ.Pc

Âäúi våïi âäüng cå diesel:

Bng 2.5.Cạc thäng säú ca qụa trçnh chạy
Loải âäüng cå

ξz

Pz[Mpa]

Tz[K]

Âäüng cå diesel

0,65 ÷ 0,85

5,0 ÷ 10,0

18000 ÷ 3700

Âäüng cå xàng

0,85 ÷ 0,92

3,0 ÷ 5,0

2300 ÷ 4200

2.4.Quạ trçnh gin nåí :
Hãû säú gin nåí såïm ρ:
Âäüng cå diesel:

ρ=

β z Tz

λ.T c

Âäúi våïi âäüng cå xàng thç ρ = 1
T säú gin nåí sau:
Âäüng cå diesel: δ= ε/ρ; Âäúi våïi âäüng cå xàng thç ε = ρ
Chè säú gin nåí âa biãún trung bçnh n2 :
(ξ b − ξ z ).Q H
8214
"
= β.mc vz .Tb − β z mc "vz .Tz +
(β z .Tz − β.Tb )
M 1 (1 + γ r )
n2 −1

Cạc giạ trë ca t nhiãût mc "vb v mc "vz xạc âënh theo hm tuún tênh ca nhiãût
âäü Tb v Tz, tênh bàòng cäng thỉïc tỉång ỉïng våïi âäüng cå xàng hồûc âäüng cå diesel.
n 2 −1 =

8,314
(ξ b − ξ z )Q H
b
+ a 'vz + z (Tz + Tb )
M 1 (1 + γ r )β(Tz − Tb )
2

(2.14)

Giaới hóỷ phổồng trỗnh trón bũng caùch thay dỏửn tổỡng cỷp caùc giaù trở n2 vaỡ Tb vaỡo
caùc phổồng trỗnh giaới lỷp laỷi nhióửu lỏửn cuọỳi cuỡng ta nhỏỷn õổồỹc trở sọỳ n2 vaỡ Tb. Khi sai

sọỳ hai vóỳ nhoớ hồn 0,001.
Nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh giaợn nồớ Tb:
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng: Tb =Tz/n2-1
ọỳi vồùi õọỹng cồ diesel: Tb =Tz/n2-1
Aùp suỏỳt cuọỳi quaù trỗnh giaợn nồớ Pb:
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng:

Pb = Pz/n2[MN/m2]

ọỳi vồùi õọỹng cồ diesel:

Pb = Pz/n2[MN/m2]

Kióứm nghióỷm nhióỷt õọỹ khờ soùt :
P
Tr = Tb r
Pb

m 1
m

[ 0 K]

(2.15)

Sai sọỳ Tr/Tr 15% ; T: chóch lóỷch nhióỷt õọỹ khờ soùt tờnh toaùn vaỡ choỹn ban õỏửu

2.5.Tờnh toaùn caùc thọng sọỳ õỷc trổng cuớa chu trỗnh:
Aùp suỏỳt chố thở trung bỗnh tờnh toaùn(Pi):
p'i = p a

n1

1
1
1
2
1 n21
1 n1 1 [MN/m ]
.( 1) +

1
n1 1
n
1

1

thay = 1 vaỡ = ta coù aùp suỏỳt chố thở trung bỗnh lyù thuyóỳt õọỳi vồùi chu trỗnh
chaùy õúng tờch (khi v=const), cọng thổùc pi cuớa õọỹng cồ xng õổồỹc tờnh nhổ sau:
p'i = p a

n1
1

1
1
2
.1 n21
1 n1 1 [MN/m ]

1 n2 1
n
1

1

Aùp suỏỳt chố thở trung bỗnh thổỷc tóỳ :
Pi = õ.Pi[MN/m2]
Trong õoù: õ : hóỷ sọỳ õióửn õỏửy õọử thở.
ọỳi vồùi õọỹng cồ xng: õ = 0,94 ữ 0,97; ọỳi vồùi õọỹng cồ diesel: õ = 0,92 ữ 0,95
Aùp suỏỳt tọứn thỏỳt cồ khờ (pm):
Pm = a +b.Vp + (pr - pa)

[MN/m2]

Vp= S.n/30 [m/s] laỡ vỏỷn tọỳc trung bỗnh cuớa piston vaỡ caùc hũng sọỳ a,b trong
cọng thổùc trón choỹn theo baớng 2.7
Baớng 2.7. Caùc hũng sọỳ a,b trong cọng thổùc trón.

ọỹng cồ

a

b

S/D > 2

0,048

0,01512

S/D 1

0,039

0,01320

Buọửng chaùy thọỳng nhỏỳt

0,089

0,01180

Buọửng chaùy xoaùy lọỳc

0,089

0,01315

Buọửng chaùy dổỷ bở

0,013

0,01560

ọỹng cồ xng:( i =1-6)

Xaùc õởnh aùp suỏỳt coù ờch trung bỗnh pe:
pe = pi - pm
Hióỷu suỏỳt cồ giồùi:
m =

e pe
p
=
= 1 m
i p i
pi

(2.16)

Xaùc õởnh hióỷu suỏỳt chố thở i:Hióỷu suỏỳt chố thở i laỡ tyớ sọỳ giổợa phỏửn nhióỷt
lổồỹng chuyóứn thaỡnh cọng maỡ ta thu õổồỹc, vaỡ nhióỷt lổồỹng maỡ nhión lióỷu toaớ ra, khi
õọỳt chaùy 1kg nhión lióỷu daỷng loớng hay 1 m3 nhión lióỷu daỷng khờ.
ọỳi vồùi õọỹng cồ duỡng nhión lióỷu loớng ta coù:
i = 8,314.

M 1 .p i .Tk
Q H .p k . v

pk vaỡ Tk thay gỏửn õuùng bũng T0 vaỡ p0; pk: aùp suỏỳt trổồùc xupaùp naỷp; QH - tờnh
theo J/kg; M1 - tờnh theo kmol/kg.
Xaùc õởnh hióỷu suỏỳt coù ờch e:
Hióỷu suỏỳt coù ờch e cuớa õọỹng cồ duỡng nhión lióỷu loớng õổồỹc xaùc õởnh theo:
i = 8,314.

M 1 .p e .Tk
Q H .p k . v

Tờnh suỏỳt tióu hao nhión lióỷu chố thở gi:
gi =

3600
Q H . i

[g/kW.h]

Trong thổỷc tóỳ tờnh toaùn gi coỡn õổồỹc tờnh bũng cọng thổùc
g i = 432

v .p k
[g/kw.h ]
M 1 .p i .Tk

Tờnh suỏỳt tióu hao nhión lióỷu coù ờch ge:

ge =

1
Q H . e

[kg/W.s]

Giaù trở caùc thọng sọỳ coù ờch: pe, ge, e cuớa õọỹng cồ thổỷc tóỳ cho trong baớng 2.8
Baớng 2.8.Caùc thọng sọỳ tờnh nng chố thở vaỡ coù ờch cuớa õọỹng cồ
pi

pe

gi

ge

[MN/m2]

[MN/m2]

[g/kw.h]

[g/kw.h]

Xng bọỳn kyỡ

0,6 ữ 1,4

0,5 ữ 1,1

210 ữ 275 230 ữ 310

Diesel bọỳn kyỡ tng aùp

0,7 ữ 1,1

õóỳn 2,0

170 ữ 210 200 ữ 260

Diesel hai kyỡ cao tọỳc

õóỳn 2,2

0,4 ữ 0,75

170 ữ 210 200 ữ 260

Loaỷi õọỹng cồ

Baớng 2.9. Hióỷu suỏỳt cuớa õọỹng cồ
Loaỷi õọỹng cồ

Hióỷu suỏỳt cồ khờ

Hióỷu

m

chố thở i

coù ờch e

ọỹng cồ xng

0,75 ữ 0,90

0,30 ữ 0,40

0,25 ữ 0,35

Diesel tng aùp tuọỳc bin

0,70 ữ 0,82

0,45 ữ 0,50

0,35 ữ 0,42

ọỹng cồ diesel hai kyỡ cao tọỳc

0,80 ữ 0,90

0,45 ữ 0,50

0,38 ữ 0,45

suỏỳt Hióỷu

suỏỳt

2.1.3.6.Tờnh thọng sọỳ kóỳt cỏỳu cuớa õọỹng cồ:
Tờnh thóứ tờch cọng taùc Vh: õọỳi vồỳi thóứ tờch cọng taùc Vh cuớa mọỹt xilanh õọỹng cồ:
VH =

30.0. e
p óp .n e .i

[dm 3 ] .hoỷc [lờt]

Trong õoù:
- sọỳ chu kyỡ cuớa õọỹng cồ; i:sọỳ xilanh cuớa õọỹng cồ; ne: sọỳ voỡng quay cuớa
õọỹng cồ ồớ cọng suỏỳt thióỳt kóỳ; Ne: cọng suỏỳt õọỹng cồ thióỳt kóỳ[kW]; pe: aùp suỏỳt coù ờch
trung bỗnh [MN/m2].
Kióứm nghióỷm xilanh D
D t = 100.

4.Vh
.S

[mm]

(2.17)

Sai sọỳ õổồỡng kờnh xilanh: D = |Dt -D| < 0,1mm thỗ õaỷt, khọng thỗ phaới tờnh laỷi
2.2.VEẻ VAè HIU ấNH ệ THậ CNG
ọử thở cọng laỡ õọử thở bióứu dióựn quan hóỷ haỡm sọỳ giổợa aùp suỏỳt cuớa mọi chỏỳt
cọng taùc trong xilanh vồùi thóứ tờch cuớa noù khi tióỳn haỡnh caùc quaù trỗnh:
Naỷp - neùn - chaùy vaỡ giaợn nồớ - thaới trong mọỹt chu kyỡ cọng taùc cuớa õọỹng cồ:

pkt = f(Vxl)
p sút chè thë trung bçnh pi = Li/Vh, l thäng säú âạnh giạ tênh hiãûu qu ca âäüng cå.
Triãøn khai âäư thë cäng chè thë nọi trãn thnh âäư thë lỉûc khê thãø tạc dủng lãn
âènh piston theo gọc quay trủc khuu trãn toả âäü vng gọc (trủc tung l lỉûc khê thãø,
trủc honh l gọc quay trủc khuu tỉì 00 → 7200 âäúi våïi âäüng cå bäún k; 00 → 3600
âäúi våïi âäüng cå hai k).
Xạc âënh cạc âiãøm âàûc biãût ca âäư thë cäng
Âiãøm a: âiãøm cúi hnh trçnh hụt, cọ ạp sút pa v thãø têch:
Va = Vh + Vc
Vh(m3): thãø têch cäng tạc ca xilanh; Vc: thãø têch bưng chạy
Våïi:

Va Vh + Vc
Vh
Vh
π.D 2
; Vh =
.S
ε=
=
=1 +
⇒ Vc =
Vc
Vc
Vc
ε −1
4

Âiãøm c( Vc,pc): âiãøm cúi hnh trçnh nẹn; Âiãøm z(Vz,pz): âiãøm cúi hnh
trçnh chạy; Trong âọ: Vz = Vc (âäúi våïi âäüng cå xàng); Vz = ρ.Vc (âäúi våïi âäüng cå

diesel); Âiãøm b ( Vb,pb): âiãøm cïi hnh trçnh gin nåí våïi Vb = Va; âiãøm r (Vc,pr):
âiãøm cúi hnh trçnh thi
Xáy dỉûng âỉåìng cong ạp sút trãn âỉåìng nẹn :
Trong hnh trçnh nẹn khê trong xilanh bë nẹn våïi chè säú nẹn âa biãún trung
bçnh n1, tỉì phỉång trçnh:
p a .Van1 = p xn .Vxnn1 = const

Trong âọ:
pa,Va :l ạp sút v thãø têch khê tải âiãøm a;pxn.
Vx :l ạp sút v thãø têch tải mäüt âiãøm báút k trãn âỉåìng cong nẹn
p xn

⎛V
= p a .⎜⎜ a
⎝ Vxn

n1

⎞
P
V
⎟⎟ Âàût xn = i ta cọ Pxn = n1a
Vc
i
⎠

Bàòng cạch cho cạc giạ trë Vxn âi tỉì Va âãún Vc ta láưn lỉåüt xạc âënh âỉåüc cạc
giạ trë pxn, kãút qu tênh toạn âỉåüc ghi trong bng 2.10
Xáy dỉûng âỉåìng cong ạp sút trãn âỉåìng gin nåí :
Trong quạ trçnh gin nåí khê chạy âỉåüc gin nåí theo chè säú gin nåí âa biãún n2.

Tỉång tỉû nhỉ trãn ta cọ

p a .Van1 = p xn .Vxnn1 = const

Pz n 2
Trong õoù Vz = Vc .ỷt
= i do õoù Pxg = n 2
Vc
i
V xg

n2 : laỡ chố sọỳ giaợn nồớ õa bióỳn ; : laỡ tố sọỳ giaợn nồớ sồùm; pxg,
Vxg:laỡ aùp suỏỳt vaỡ thóứ tờch taỷi mọỹt õióứm bỏỳt kyỡ trón õổồỡng cong giaợn nồớ.
Bũng caùch cho caùc giaù trở Vxl õi tổỡ Vz õóỳn Vb ta lỏửn lổồỹt xaùc õởnh õổồỹc caùc giaù
trở pxg, kóỳt quaớ tờnh toaùn õổồỹc ghi trong baớng 2.10
Baớng 2.10.baớng xaùc õởnh õổồỡng neùn vaỡ õổồỡng giaợn nồớ
ổồỡng neùn
Vx

i

Vc

1

Vc

in1

ổồỡng giaợn nồớ
1
i n1

Pc

1
i n1

in2

1

in2

Pz

n2
in2

Dổỷng vaỡ hióỷu õờnh õọử thở cọng: nọỳi lióửn caùc õióứm õaợ xaùc õởnh õổồỹc noùi trón
bũng mọỹt õổồỡng cong õóửu ta coù õọử thở cọng tờnh toaùn cuớa õọỹng cồ

P