Kh chuong 1 doc Chương 1 Chương 1 TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 1 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt loại động cơ biến đổi nhiệt năng thành cơ năng Cá.
Chương Chương TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Động đốt loại động nhiệt - loại động biến đổi nhiệt thành Các loại động nhiệt phổ biến khơng nhận nhiệt từ bên ngồi cách trực tiếp mà cấp nhiên liệu, sau nhiên liệu đốt cháy để tạo nhiệt Căn vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta chia loại động nhiệt thành hai nhóm : động đốt động đốt động đốt trong, nhiên liệu đốt cháy không gian công tác động - nơi trực tiếp diễn trình biến đổi nhiệt thành động đốt ngoài, nhiên liệu đốt cháy lị đốt riêng biệt để cấp nhiệt cho mơi chất cơng tác (MCCT), sau MCCT dẫn vào không gian công tác động để thực q trình chuyển hố nhiệt thành Theo cách phân loại loại động có tên gọi : động xăng, động diesel, động piston quay, động piston tự do, động phản lực, turbine khí thuộc nhóm động đốt ; động nước kiểu piston, turbine nước, động Stirling thuộc nhóm động đốt ngồi Tuy nhiên, theo quy ước mang tính lịch sử, thuật ngữ " Động đốt " (Internal Combustion Engine) thường dùng để riêng loại động đốt có cấu truyền lực kiểu piston-thanh truyền-trục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến qua lại xylanh động thông qua truyền để tạo chuyển động quay tròn trục khuỷu Các loại động đốt khác thường gọi tên riêng , ví dụ : động piston quay (Rotary Engine), động piston tự (Free Piston Engine), động phản lực (Jet Engine), turbine khí ( Gas Turbine) Trong giáo trình này, thuật ngữ động đốt (viết tắt : ĐCĐT) hiểu theo quy ước nói ĐCĐT phân loại theo tiêu chí khác (Bảng 1-1) Căn vào nguyên lý hoạt động, chia ĐCĐT thành loại : động phát hoả tia lửa , động diesel , động semidiesel , động kỳ động kỳ Động phát hoả tia lửa - loại ĐCĐT hoạt động theo nguyên lý : nhiên liệu phát hoả tia lửa sinh nguồn nhiệt từ bên ngồi khơng gian cơng tác xylanh Chúng ta gặp nhiều tên gọi khác loại động có đặc thù trên, : động Otto , động carburetor, động đốt cháy cưỡng bức, động xăng, động gas, v.v Động phát hoả tia lửa thường chạy loại nhiên liệu lỏng dễ bay , : xăng, alcohol, benzol ,v.v khí đốt Trong số loại nhiên liệu kể trên, xăng loại sử dụng phổ biến từ thời kỳ đầu lịch sử phát triển loại động đến Vì vậy, thuật ngữ động xăng thường dùng để gọi chung phân loại ĐCĐT chạy nhiên liệu lỏng phát hoả tia lửa, động ga - ĐCĐT chạy nhiên liệu khí đốt cháy tia lửa Động diesel - loại ĐCĐT hoạt động theo nguyên lý : nhiên liệu tự bốc cháy phun vào không gian công tác động chứa khơng khí bị nén đến áp suất nhiệt độ cao Nguyên lý hoạt động Rudolf Diesel - kỹ sư người Đức - đề xuất vào năm 1982 nhiều nước, động diesel gọi động phát hoả cách nén (Compression - Ignition Engine) Bảng 1.1: Phân loại động đốt Tiêu chí phân loại Phân loại Loại nhiên liệu Phương pháp phát hoả - Động chạy nhiên liệu lỏng dễ bay : xăng, alcohol, benzol, v.v Động chạy nhiên liệu lỏng, khó bay hơi, : gas oil, mazout, v.v Động chạy khí đốt - Động phát hoả tia lửa Động diesel Động semidiesel - Cách thức thực chu trình cơng tác - Động kỳ Động kỳ Phương pháp nạp khí vào không gian công tác - Động không tăng áp Động tăng áp - Động hàng xylanh ; động hình ; hình chữ V, W, H, Động có xylanh thẳng đứng, ngang, nghiêng Theo tính - Động thấp tốc, trung tốc cao tốc Động công suất nhỏ, trung bình lớn Theo cơng dụng - Động xe giới Động thuỷ Động tĩnh Động xách tay Đặc điểm kết cấu Động semidiesel - dạng động diesel, nhiên liệu phun vào buồng đốt bốc cháy tác động đồng thời áp suất nhiệt độ cao khơng khí bị nén cầu giữ nhiệt - phận đặc biệt có nhiệt độ cao tiếp xúc với khí cháy bố trí buồng đốt động Động kỳ - loại ĐCĐT có chu trình cơng tác hồn thành sau hành trình piston Động kỳ - loại ĐCĐT có chu trình cơng tác hồn thành sau hành trình piston 1.2 MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ KHÁI NIỆM THÔNG DỤNG 1) Tên gọi số phận 2) Điểm chết trên, Điểm chết ● Điểm chết (ĐCT) - vị trí cấu truyền lực, piston cách xa trục khuỷu ● Điểm chết (ĐCD) - vị trí cấu truyền lực, piston gần trục khuỷu 3) Hành trình piston ( S ) - khoảng cách ĐCT ĐCD 4) Không gian công tác xylanh (KGCT) - khoảng không gian bên xylanh giới hạn : đỉnh piston, nắp xylanh thành xylanh Thể tích KGCT xylanh (V) thay đổi piston chuyển động 5) Buồng đốt (VC) - Phần thể tích KGCT xylanh piston ĐCT 6) Dung tích cơng tác xylanh (VS ) - Phần thể tích KGCT xylanh giới hạn hai mặt phẳng vng góc với đường tâm xylanh qua ĐCT , ĐCD : (1.1) : D - đường kính xylanh S - hành trình piston 7) Tỷ số nén (ε ) - Tỷ số thể tích lớn không gian công tác xylanh (Va) thể tích buồng đốt (VC) (1.2) 8) Mơi chất cơng tác (MCCT) - Chất có vai trị trung gian trình biến đổi nhiệt thành ● Khí - Khí nạp vào KGCT xylanh qua cửa nạp động diesel, khí khơng khí ; động xăng, khí hỗn hợp khơng khí-xăng Để đánh giá lượng q trình nạp, tức đánh giá lượng khí nạp vào xylanh nhiều hay ứng với đơn vị dung tích cơng tác xylanh, người ta dùng đại lượng có tên gọi hệ số nạp (ηV) (1.3) : ηV - hệ số nạp, m1 - lượng khí thực tế (lượng khí thực tế nạp vào KGCT xylanh chu trình), mS - lượng khí so sánh (lượng khí chứa khơng gian tích dung tích cơng tác xylanh điều kiện áp suất nhiệt độ cửa nạp) ● Sản phẩm cháy - Những chất tạo thành trình đốt cháy nhiên liệu KGCT xylanh, ví dụ : CO2 , H2O , CO , SO2 , NOx , v.v ● Khí thải - Hỗn hợp chất thải khỏi KGCT xylanh sau dãn nở để sinh Khí thải động đốt gồm có: sản phẩm cháy, nitrogen (N2) oxygen (O2) cịn dư ● Khí sót - Phần khí thải cịn sót lại KGCT xylanh sau cấu nạp - xả đóng hồn tồn Chất lượng q trình thải đánh giá đại lượng có tên hệ số khí sót : (1.4) γr - hệ số khí sót, mr - lượng khí sót , m1 - lượng khí thực tế ● Hỗn hợp cháy (HHC) - Hỗn hợp nhiên liệu khơng khí ● Hỗn hợp khí cơng tác - Hỗn hợp nhiên liệu - khơng khí - khí sót 9) Q trình cơng tác - Q trình thay đổi trạng thái MCCT xylanh diễn khoảng thời gian 10) Chu trình cơng tác (CTCT) - Tổng cộng tất q trình cơng tác diễn khoảng thời gian tương ứng với lần sinh công xylanh 11) Đồ thị công thị - Đồ thị biểu diễn thay đổi áp suất MCCT xylanh theo thể tích KGCT theo góc quay trục khuỷu 1.3 TÍNH NĂNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tính động thuật ngữ dùng để biểu đạt khả hiệu làm việc động Có thể dùng nhóm thơng số sau - gọi chung thông số tính - để đánh giá tính ĐCĐT , : tốc độ, tải hiệu suất 1.3.1 TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ 1) Tốc độ quay ( n ) - số vòng quay trục khuỷu đơn vị thời gian Đơn vị thường dùng tốc độ quay vòng/phút , viết tắt [vg/ph ] [rpm] Tốc độ quay ĐCĐT thường thay đổi trình động hoạt động, tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc yêu cầu người vận hành động Cần phân biệt số khái niệm liên quan đến tốc độ quay sau : ● Tốc độ quay danh nghĩa ( nn ) - tốc độ quay nhà chế tạo định sở để xác định công suất danh nghĩa, để tính tốn kích thước động cơ, để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý, v.v ● Tốc độ quay cực đại ( nmax ) - tốc độ quay lớn mà nhà chế tạo cho phép sử dụng khoảng thời gian xác định mà động không bị tải ● Tốc độ quay cực tiểu ( nmin ) - tốc độ quay nhỏ nhất, động hoạt động ổn định ● Tốc độ quay ứng với công suất cực đại (nN) ● Tốc độ quay ứng với momen quay cực đại (nM) ● Tốc độ quay ứng với suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ (ng) ● Tốc độ quay khởi động ( nk ) - tốc độ quay nhỏ nhất, khởi động động ● Tốc độ quay sử dụng ( ns ) - tốc độ quay người thiết kế tổ hợp động - máy công tác khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính động vừa đảm bảo độ tin cậy tuổi bền cần thiết Bảng 1.2: Tốc độ quay động ôtô thường gặp [4] Tốc độ quay [rpm] nn nmin nmax nM nR Động xăng 3000 - 6000 300 - 600 (1.05 - 1.10) nn ( 0.4 - 0.6 ) nn ( 1.7 - 2.0 ) nn Động diesel 2000 - 4000 350 - 700 (1.05 - 1.07) nn ( 0.5 - 0.7 ) nn ( 1.4 - 1.6 ) nn 2) Vận tốc trung bình piston (Cm ) (1.5) Cm - vận tốc trung bình piston, [m/s] S - hành trình piston, [m] n - tốc độ quay động cơ, [rpm] Tốc độ thơng số tính đặc trưng cho " tính cao tốc" động cơ, bao hàm hàng loạt tính chất vận hành , : cường độ làm việc, cường độ hao mòn bề mặt ma sát, phụ tải phụ tải nhiệt, v.v Căn vào tốc độ, ĐCĐT phân loại thành : động thấp tốc, trung tốc cao tốc Cả tốc độ quay (n) vận tốc trung bình piston (Cm) dùng làm tiêu chí để đánh giá tính cao tốc Tuy nhiên, Cm coi số đánh giá tính cao tốc động cách xác hơn, có liên quan cách trực tiếp đến tính chất vận hành nói Cần lưu ý rằng, việc định giới hạn tốc độ để xếp động cụ thể vào loại thấp, trung cao tốc mang tính chất tương đối, ví dụ : động thuỷ có tốc độ quay 2000 rpm thuộc loại cao tốc, động ôtô với tốc độ quay thuộc loại trung thấp tốc Đối với động thuỷ, tham khảo cách phân loại sau : - Động thấp tốc : nn ≤ 240 rpm - Động trung tốc : 240 < nn ≤ 1200 rpm - Động cao tốc : nn > 1200 rpm Tốc độ danh nghĩa ĐCĐT cao hay thấp tuỳ thuộc trước hết vào mục đích sử dụng Những yếu tố khác có ảnh hưởng đến việc lựa chọn tốc độ danh nghĩa : hiệu suất, tuổi bền, độ tin cậy, công nghệ chế tạo, v.v Hầu hết động tàu thuỷ trọng tải lớn loại thấp tốc Ngược lại, xuồng gắn máy, tàu thuyền nhỏ trang bị chủ yếu động cao tốc Động trung tốc thường sử dụng làm nguồn động lực cho tàu kéo, phà, tàu cá xa bờ, máy phát điện, máy nén lạnh, v.v Phần lớn động ôtô thuộc loại cao tốc xu hướng chung công nghiệp ôtô tăng tốc độ động Trong tốc độ quay danh nghĩa (nn) ĐCĐT nhà chế tạo định tốc độ quay cực tiểu (nmin) lại không tuỳ thuộc vào mong muốn chủ quan người thiết kế, chế tạo khai thác kỹ thuật động tốc độ quay thấp, chất lượng trình hình thành hỗn hợp cháy (HHC) , áp suất nhiệt độ MCCT cylindre không đủ cao lượng khí lọt qua khe hở piston cylindre - segment lượng nhiệt truyền qua vách cylindre lớn Kết nhiên liệu không bốc cháy cháy khơng ổn định Tóm lại, tốc độ quay cực tiểu ĐCĐT định điều kiện đảm bảo cho trình cháy diễn cách ổn định tốc độ quay thấp Điều phụ thuộc vào chất lượng thiết kế, chế tạo, lắp ráp động tình trạng kỹ thuật Ngồi ra, động tăng áp tổ hợp turbine khí thải - máy nén khí, trị số tốc độ quay cực tiểu bị giới hạn " tượng bơm " xuất tốc độ quay động giảm xuống thấp so với tốc độ quay thiết kế Động xe giới đường có nmin nhỏ có tuổi bền cao tiêu hao nhiên liệu thời gian hoạt động chế độ tốc độ quay cực tiểu loại động chiếm tỷ lệ đáng kể tổng thời gian vận hành động Động thuỷ có nmin nhỏ đảm bảo tính an tồn tin cậy cao vận hành tàu thuỷ điều kiện không thuận lợi, : khu vực cảng, đoạn sông chật hẹp, v.v 1.3.2 TẢI CỦA ĐỘNG CƠ Tải đại lượng đặc trưng cho số mà động phát chu trình cơng tác đơn vị thời gian Các đại lượng dùng để đánh giá tải ĐCĐT bao gồm : áp suất trung bình, cơng suất, momen quay 1) Áp suất trung bình chu trình Áp suất trung bình chu trình đại lượng xác định tỷ số công sinh chu trình (gọi tắt cơng chu trình) dung tích cơng tác xylanh (1.6) Tuỳ thuộc vào việc cơng chu trình xác định nào, phân biệt : ● Áp suất lý thuyết trung bình : ● Áp suất thị trung bình : (1.7) (1.8) Áp suất có ích trung bình: ● Wct - cơng chu trình, [J] Wt - cơng lý thuyết chu trình, [J] Wi - cơng thị chu trình, [J] We - cơng có ích chu trình, [J] We = Wi - Wm Wm - công tổn thất học, [J] (1.9) ● Công lý thuyết (Wt) - cơng chu trình lý thuyết Khi xây dựng chu trình lý thuyết, người ta đơn giản hố q trình nhiệt động thực tế, có việc bỏ qua dạng tổn thất lượng tồn chu trình thực tế, : tổn thất nhiên liệu cháy khơng hồn toàn, tổn thất nhiệt truyền từ MCCT qua vách xylanh, tổn thất ma sát, v.v nhằm mục đích thiết lập đặc tính mức độ ảnh hưởng thơng số q trình nhiệt động chủ yếu đến tiêu chu trình đường lý thuyết, qua định phương hướng nâng cao công suất hiệu suất động thực tế Như vậy, với chu trình lý thuyết tồn loại tổn thất lượng nhất, lượng nhiệt phải truyền cho nguồn lạnh theo quy định định luật nhiệt động II cơng lý thuyết hiệu số nhiệt cấp cho MCCT (Q1) nhiệt truyền từ MCCT cho nguồn lạnh (Q2) Wt = Q1 - Q2 ● Công thị (Wi) - công MCCT sinh chu trình thực tế, chưa xét đến phần tổn thất học Có thể xác định cơng thị sau: Wi = Q1 - ΔQi = Q1 - (Qm + Qx + Qkh + Qcl ) (1.10) : Q1 - lượng cấp nhiệt chu trình (lượng nhiệt sinh đốt cháy hoàn toàn lượng nhiên liệu đưa vào buồng đốt CTCT), ΔQi - tổng nhiệt bị tổn thất chu trình nhiệt động thực tế, Qm - tổn thất làm mát (phần nhiệt truyền từ MCCT qua vách xylanh cho môi chất làm mát), Qx - tổn thất theo khí thải (phần nhiệt theo khí thải khỏi KGCT tác khác biệt nhiệt độ, nhiệt dung riêng lưu lượng khí thải so với khí mới), Qcl - phần nhiệt tổn thất khơng tính xác vào dạng tổn thất kể trên, ví dụ : tổn thất lọt khí qua khe hở piston xylanh, lọt khí xupap khơng kín, tổn thất xạ nhiệt từ chi tiết nóng động cơ, v.v ● Công tổn thất học (Wm) - công tiêu hao cho hoạt động mang tính chất học thực CTCT Các dạng tổn thất lượng sau thường tính vào công tổn thất học : Tổn thất ma sát chi tiết động chuyển động tương Phần lượng tiêu hao cho việc dẫn động thiết bị cấu thân động cơ, : bơm nhiên liệu, bơm dầu bôi trơn, bơm nước làm mát, cấu phân phối khí, " Tổn thất bơm" (phần tiêu hao cho q trình thay đổi khí) ● Cơng có ích (We ) - cơng thu đầu trục khuỷu Đó phần thực tế sử dụng để dẫn động hộ tiêu thụ công suất We = Q1 - ΔQe = Wi - Wm (1.11) ΔQe tổng tất cảc dạng tổn thất lượng thực chu trình cơng tác thực tế ● Ý nghĩa vật lý '' áp suất thị trung bình'' - Tên gọi " áp suất thị trung bình" khơng bao hàm ý nghĩa thứ nguyên mà ý nghĩa vật lý khái niệm Tuy nhiên, công thức (1.8) cách định nghĩa theo kiểu tốn học , chưa thể rõ chất khái niệm áp suất trung bình chu trình Có thể giải thích ý nghĩa vật lý khái niệm áp suất thị trung bình sở đồ thị cơng thị động sau (hình 1.4) : 10 Hình 1.4: Sơ đồ giải thích ý nghĩa phưong pháp xác định áp suất thị trung bình Đường cong a-c1-c thể đặc điểm thay đổi áp suất thị (áp suất đo áp kế) MCCT hành trình nén ; đường cong c-z-b thể đặc điểm thay đổi áp suất thị hành trình xả Diện tích Aac = {a-c1-c-c'-a'-a} tương ứng với công tiêu hao để nén MCCT hành trình nén Diện tích Azb = {c-z-b-a'-c'-c} tương ứng với cơng MCCT sinh hành trình dãn nở Diện tích giới hạn đồ thị cơng thị Ai = Azb - Aac tương ứng với công thị chu trình (Ai ≡ Wi) Nếu ta thay diện tích Ai diện tích hình chữ nhật có đáy chiều dài đoạn c'a' chiều cao pi trị số pi áp suất thị trung bình chu trình Như vậy, áp suất thị trung bình áp suất quy ước MCCT, có trị số khơng đổi, tác dụng lên piston hành trình sinh cơng cơng thị chu trình Bảng 1.3: Tổn thất học động ô tô [4] Trị số tương đối [%] Loại tổn thất học Động xăng 11 Động diesel Tổn thất ma sát - Ma sát piston-xylanh-xecmang - Ma sát ổ đỡ biên 44 22 50 24 20 14 Tổn thất cho dẫn động thiết bị cấu động - Dẫn động cấu phân phối khí - Dẫn động loại bơm 6 Tổng cộng 100 100 Tổn thất bơm 2) Công suất động Công suất tốc độ thực công Trị số công suất động cho ta biết động "mạnh" hay "yếu" Công suất ĐCĐT thường đo đơn vị kilowatt (kW) mã lực ( HP , hp - Horse power ; cv - Chevaux ; PS Pferdestarke) kW HP PS hp = = = = kJ/s 75 kG.m/s metric HP = 0,735 kW 1,014 PS Cần phân biệt khái niệm công suất sau ĐCĐT : ● Công suất thị ( Ni ) - tốc độ thực cơng thị động Nói cách khác, công suất thị công suất động , bao gồm phần tổn thất học ● Cơng suất có ích ( Ne ) - Công suất động đo đầu trục khuỷu Từ định nghĩa công suất, áp suất trung bình chu trình tốc độ quay ta có cơng thức xác định cơng suất thị cơng suất có ích : (1.12) (1.13) : i - số xylanh động z - hệ số kỳ ; z = động kỳ ; z = động kỳ ● Công suất danh nghĩa (Nen) - Cơng suất có ích lớn mà động phát cách liên tục mà không bị tải điều kiện quy ước 12 Các điều kiện quy ước xác định công suất danh nghĩa ĐCĐT bao gồm : - Điều kiện khí tiêu chuẩn - Tốc độ quay danh nghĩa, - Loại nhiên liệu chất bôi trơn xác định, - Trang thiết bị phụ trợ cho động đo công suất , v.v Bảng 1.4 giới thiệu quy định số nước điều kiện khí tiêu chuẩn xác định công suất ĐCĐT Bảng 1.4: Điều kiện khí tiêu chuẩn Điều kiện khí tiêu chuẩn Tiêu chuẩn - Nước p0 t0 ϕ0 [mm Hg] [0C] [%] TCVN 1684-75 (Việt nam) 760 20 70 PN-78/S-02005 (Ba lan) 750 25 DIN 70 020 (Đức) 760 20 - 750 25 - ECE (Economic Europe) Commision for Vấn đề trang bị cho động đo công suất quy định khơng hồn tồn giống Ví dụ : Tiêu chuẩn Đức (DIN), Ba lan (PN) nhiều nước châu Âu khác quy định : đo công suất, động phải trang bị đầy đủ phận phụ , lọc khơng khí , bình tiêu âm, quạt gió, giống làm việc thực tế Trong đó, tiêu chuẩn Liên xô () Mỹ (SAE) cho phép đo công suất động với phận phụ kể trang thiết bị tiêu chuẩn phịng thí nghiệm Chính điều kiện thí nghiệm khơng hồn tồn giống nên cơng suất danh nghĩa động khác Ví dụ : công suất động đo theo SAE (Society of Automotive Engineers) lớn khoảng 10 - 25 % so với công suất đo theo DIN ; đo theo tiêu chuẩn CUNA (Commisione tecnica di Unificazione nell Automobile) Italy lớn - 10 % ● Công suất quy đổi (Neq) - Công suất động hiệu chỉnh theo điều kiện tiêu chuẩn Chúng ta biết rằng, công suất số tiêu khác động cơ, : momen quay, suất tiêu hao nhiên liệu, lượng tiêu hao nhiên liệu giờ,v.v chịu ảnh hưởng đáng kể điều kiện môi trường xung quanh, đặc biệt áp suất nhiệt độ Để so sánh kết thí nghiệm tiến hành điều kiện mơi trường khác nhau, cần phải quy đổi kết đo thực tế theo điều kiện tiêu chuẩn 13 TCVN 1685-75 quy định cách quy đổi công suất động diesel không tăng áp sau : (1.14) : Neq - cơng suất quy đổi, [kW] Ne - cơng suất đo thí nghiệm, [kW] B - áp suất khí thí nghiệm, [mm Hg] Pn - phân áp suất nước khơng khí ẩm điều kiện nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí phịng thí nghiệm, [mm Hg] t - nhiệt độ khơng khí phịng thí nghiệm đo khoảng cách 1,5 m từ miệng hút khơng khí động cơ, [ 0C] Tiêu chuẩn PN-78/S-02005 Ba lan khuyến nghị cách quy đổi kết thí nghiệm sau : (1.15a) (1.15b) (1.15c) (1.15d) Đối với động diesel không tăng áp : Đối với động xăng : công thức : (1.15e) (1.15g) Neq , Meq , geq , Geq - công suất, momen quay, suất tiêu hao nhiên liệu lượng tiêu hao nhiên liệu quy đổi, Ne , Me , ge , Ge - công suất, momen quay, suất tiêu hao nhiên liệu lượng tiêu hao nhiên liệu đo thí nghiệm, K0 - hệ số quy đổi, B - áp suất khí thí nghiệm, [kPa] T - nhiệt độ khơng khí phịng thí nghiệm đo khu vực gần lọc khơng khí động cơ, [ 0K] ● Công suất cực đại ( Ne.max ) - Cơng suất có ích lớn mà động phát thời gian định mà không bị tải TCVN 1684-75 quy định công suất cực đại động phải đạt 110 % Nen khoảng thời gian Tổng số thời gian làm việc chế độ công suất cực đại 14 không 10 % tổng thời gian làm việc động Khoảng thời gian lặp lại chế độ công suất cực đại không nhỏ ● Công suất sử dụng ( Nes ) - Công suất có ích người thiết kế tổ hợp động - hộ tiêu thụ công suất khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính động vừa đảm bảo tuổi bền, độ tin cậy cần thiết 1.3.3 HIỆU SUẤT Trong tổng số nhiệt đưa vào động cơ, có phần "chế biến" thành có ích, phần cịn lại bị tổn thất cơng đoạn khác q trình chế biến Hiệu suất đại lượng sử dụng để đánh giá hiệu biến đổi nhiệt thành động Để đánh giá mức độ tổn thất cơng đoạn q trình biến đổi lượng, người ta đưa khái niệm hiệu suất sau : hiệu suất lý thuyết, hiệu suất thị, hiệu suất học, hiệu suất có ích 1) Hiệu suất lý thuyết (ηt ) - hiệu suất nhiệt chu trình lý thuyết Chu trình lý thuyết hay chu trình lý tưởng ĐCĐT chu trình nhiệt động xây dựng sở hàng loạt giả định đơn giản hoá q trình nhiệt động diễn khơng gian cơng tác xylanh động Mức độ đơn giản hoá lựa chọn tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu Ví dụ : giả định MCCT khí lý tưởng với nhiệt dung riêng số khơng khí với nhiệt dung riêng phụ thuộc vào thành phần sản phẩm cháy ; trình cháy thực tế thay q trình cấp nhiệt từ nguồn nóng bên ngồi động thay trình cháy thực điều kiện lý tưởng hoá Nếu giả định sau : MCCT khơng khí, Q trình nén dãn nở trình đoạn nhiệt, Quá trình cháy động xăng diễn điều kiện đẳng tích ; cịn động diesel - phần q trình cháy diễn điều kiện đẳng tích phần lại tiến hành điều kiện đẳng áp, Quá trình xả diễn điều kiện đẳng tích, Bỏ qua dạng tổn thất ma sát, lọt khí, xạ, v.v hiệu suất lý thuyết động xăng (ηt.X) động diesel (ηt.D) xác định công thức sau : (1.16) (1.17) công thức : 15 - tỷ số nén động cơ, đánh giá mức độ thay đổi thể tích MCCT q trình nén - tỷ số tăng áp suất, đặc trưng cho lượng nhiệt cấp cho MCCT điều kiện đẳng tích - tỷ số dãn nở ban đầu, đặc trưng cho lượng nhiệt cấp cho MCCT điều kiện đẳng áp - số đoạn nhiệt, đặc trưng cho tính chất nhiệt động MCCT 2) Hiệu suất thị (ηi) - hiệu suất nhiệt chu trình nhiệt động thực tế (1.18a) Cả hiệu suất lý thuyết (ηt) hiệu suất thị (ηi) hiệu suất nhiệt - đại lượng đánh giá mức độ hoàn thiện động phương diện nhiệt động Chúng khác chỗ, hiệu suất thị người ta tính đến tất dạng tổn thất nhiệt tồn thực chu trình nhiệt động động thực ; hiệu suất lý thuyết bao hàm dạng tổn thất nhiệt theo quy định định luật nhiệt động II - nhiệt phải truyền cho nguồn lạnh để thực chu trình nhiệt động lực Biến đổi cơng thức (1.18a) ta có : (1.18b) Đại lượng ηt-i = Wi / Wt gọi hệ số diện tích đồ thị cơng, đặc trưng cho mức độ khác diện tích đồ thị cơng thị đồ thị công lý 16 thuyết Từ cơng thức (1.16), (1.17) (1.18) nhận xét cách khái quát : động có hiệu suất nhiệt cao có tỷ số nén lớn có q trình nhiệt động tổ chức giống với q trình lý thuyết 3) Hiệu suất học (ηm) - đại lượng đánh giá mức độ tổn thất học động cơ, tức đánh giá mức độ hoàn thiện động phương diện học Nó xác định công thức : (1.19) Hiệu suất học chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố cấu tạo vận hành khác nhau, ví dụ : - Vật liệu chế tạo, - Chất lượng thiết kế, chế tạo lắp ráp, - Chất bôi trơn chế độ bôi trơn, - Tỷ số nén, tốc độ, tải, v.v 4) Hiệu suất có ích (ηe)- đại lượng đánh giá tất dạng tổn thất lượng q trình biến đổi nhiệt thành có ích động (1.20) 5) Suất tiêu thụ nhiên liệu (ge) - Hiệu biến đổi nhiệt thành ĐCĐT đồng nghĩa với khái niệm " tính tiết kiệm nhiên liệu" Trong thực tế khai thác , ngưịi ta dùng hiệu suất mà thường dùng đại lượng thể lượng nhiên liệu động tiêu thụ để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu Lượng nhiên liệu động tiêu thụ đơn vị thời gian gọi lượng tiêu thụ nhiên (Ge) Lượng nhiên liệu động tiêu thụ để sinh đơn vị cơng suất có ích đơn vị thời gian gọi lượng tiêu thụ nhiên liệu riêng có ích (gọi tắt suất tiêu thụ nhiên liệu - ge) (1.21) : ge - suất tiêu thụ nhiên liệu có ích; Ge - lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ; 17 Ne - cơng suất có ích động Đơn vị thường dùng Ge [kg/h] [lít /h] ; đơn vị thường dùng ge [ g/kW h ] [ g/HP h ] 1.3.4 CƯỜNG ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ Cường độ làm việc ĐCĐT đánh giá nhiều thông số khác Dưới giới thiệu tiêu tổng hợp đánh giá cường độ làm việc động ● Cơng suất lít - (1.22) ● : Cơng suất piston - (1.23) CV , CP - hệ số phụ thuộc vào thứ nguyên đại lượng có cơng thức, AP - diện tích đỉnh piston Đơn vị thường dùng NV [ kW/dm3 ] [ HP/dm3 ] ; NP [ kW/dm2 ] [ HP/dm2 ] NP < 15 kW/dm2 - Động cường hoá thấp 15 ≤ NP < 45 kW/dm2 - Động cường hoá trung bình NP ≥ 45 kW/dm2 - Động cường hố cao 1.3.5 MỐI QUAN HỆ TỐN HỌC GIỮA CÁC THƠNG SỐ TÍNH NĂNG VÀ CÁC THƠNG SỐ KHÁC CỦA ĐCĐT (1.24a) (1.24b) (1.24c) (1.24d) 18 (1.24e) (1.24g) Với động chế tạo (VS , i , z = const) chạy loại nhiên liệu xác định (H, L0 = const), ta có : (1.25a) (1.25b) (1.25c) (1.25d) (1.25e) (1.25g) Lượng nhiên liệu chu trình (gct) xác định thơng qua lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu cylindre động sau : (1.26) Thế (1.26) vào (1.25) sau rút gọn ta có : (1.27a) (1.27b) (1.27c) (1.27d) (1.27e) 19 (1.27g) 20 ...được đốt cháy để tạo nhiệt Căn vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta chia loại động nhiệt thành hai nhóm : động đốt động đốt động đốt trong, nhiên liệu đốt cháy không gian công tác động - nơi... tia lửa Động diesel Động semidiesel - Cách thức thực chu trình cơng tác - Động kỳ Động kỳ Phương pháp nạp khí vào không gian công tác - Động không tăng áp Động tăng áp - Động hàng xylanh ; động. .. V, W, H, Động có xylanh thẳng đứng, ngang, nghiêng Theo tính - Động thấp tốc, trung tốc cao tốc Động công suất nhỏ, trung bình lớn Theo cơng dụng - Động xe giới Động thuỷ Động tĩnh Động xách