Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong Chương 2 Chu trình thực tế dùng trong động cơ đốt trong

CHU TRÌNH THỰC TẾ
DÙNG TRONG Đ.C.Đ.T
A-QUÁ TRÌNH NẠP
B-QUÁ TRÌNH NÉN

C-QUÁ TRÌNH CHÁY
D-QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ
E-QUÁ TRÌNH THẢI


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


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
*p 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
Quay về Các thông số

1-p 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


*Quá trình đưa dòngkhí nạp mới đi

vào xi lanh là quá trình lưu động
liên tục và ổn đònh
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


Pot air WK, K , Pk

K

0
x
Wx, x,fx

BCHK

ĐCT

K

ZK

0 Mặt chuẩn
x

Za

a
a
Wa, a,fa,Pa ĐCD
= khối lïng 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) +
(W2a/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
Quay về Các thông số

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


c-Tính Pr thay đổi theo n, áp dụng
công thức:
Pr = Po( 1,035 + Ap. 10-8.n2 )
Trong đó:
Ap=[PrN - 1,035 Po).108.(1/Po.nN2)]
+PrN = p suất khí sót ở chế độ
đònh mức.
PrN = 1,18 Po = 0,118 MN/m2
nN =
số vòng quay trục khuỷu ở
chế độ đònh mức (v/p).


2-LƯNG 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:
trò số Tr diesel< Tr xăng
*Xăng: Tr = ( 900 - 1100 )0K
*Diesel: Tr = ( 600 - 900 )0K


HỆ SỐ KHÍ SÓT (r)
Quay về Các thông số

*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 M1. r = Mr / M1.
* Phương trình trạng thái khí sót:
Pr.Vr = Mr.R.Tr  Mr= (Pr.Vr)/ (R.Tr)
r= (Pr.Vr)/ (R.Tr.M1). (1)
*Gọi: 2 = Vr/Vc = Hệ số quét buồng cháy.
Khi không quét:2 = 1 Vr=Vc=Vh/(-1)

r= [Pr/(R.Tr.M1)].[Vh/ /(-1)]


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 = M1/(M1+Mr)
t = 1/(1+ r)


NHIỆT ĐỘ SẤY NÓNG KHÍ NẠP MỚI
Quay về Các thông số

1- T = Ttruyền nhiệt - Tbay hơi
Ở động cơ diesel: Tbay hơi = 0
2- Dùng công thức kinh nghiệm:
T = AT (110 - 0,0125 nN)
Trong đó:*AT= TN/(110-0,0125 nN)
* TN = 80
3-Chọn T: * Xăng T = (0-20)o

* Diesel T = (10-40)o, *Tăng áp và 2 kỳ:

T = (0 - 05)o


Tphụ thuộc:
Tốc độ lưu động của
dòng khí, mức độ
chênh lệch t0 của
các chi tiết thông
thường do phụ tải
quyết đònh. Phụ tải càng
lớn
t0 các chi tiết càng
cao,M1 được sấynóngnhiều


NHIỆT ĐỘ CUỐI QUÁ TRÌNH NẠP Ta
Quay về Các thông số

Được xác đònh 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


Qa = Qn + Qr +Qt
Qn =Nhiệt lượng do khí nạp mới
đưa vào. Qn = Cp.M1.TK

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.M1. T
Qa =Nhiệt lượng chứa trong hỗn
hợp công tác tại điểm a


Qa = Cp.(M1 + Mr).Ta
Ta có:
Cp.(M1 + Mr).Ta =
Cp.M1. (TK +T) + C’p.Mr.Tr (1)
C’p = t.Cp
t = hệ số hiệu đính tỉ nhiệt
Từ (1) Ta(M1 + Mr) =
M1. (TK +T) + t.Mr.Tr

Chia hai vế cho M1 và thay thế:r = Mr / M1.


Ta = ( TK +T+ t. r.Tr )/(1 + r)
Động cơ xăng:  = 0,8 1,00
t = 1,13 1,17

1,20 1,40
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 
M1 


HỆ SỐ NẠP n
Quay về Các thông số

Hệ số nạp dùng để đánh giá mức
độ hoàn thiện của quá trình nạp
n = M1/Mh = VK/ Vh
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


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:PKVK =R.M1.TK=PK.Vh. n
 M1 = PK.Vh. n / R.TK (2)


Laỏy (1) chia (2) ta coự:
1+r=(Pa/PK)(Va/Vh)(TK/Ta)(1/n)1

Ta coự: r= Mr/M1
Va / Vh=Va / (Va-Vc) = / (-1)
1+r = 1 (1/n)(Pa/PK)[/(-1)]
[TK(1+r )/(TK+T+ rTr)]
n= 1(Pa/PK)[/(-1)]
[TK/ (TK+T+ rTr)] (3)
Phửụng trỡnh (3) khoõng coự t vỡ giaỷ
thieỏt (2)