TÍNH TOÁN NHIỆT
CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT
1.1.1 Áp suất không khí nạp ( P o ) Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao thì P0 càng giảm do không khí càng loãng, tại độ cao so với mực nước biển:
1.1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới (T0)
Nhiệt độ không khí nạp mới chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường sử dụng xe Điều này gây khó khăn cho các xe được thiết kế cho những khu vực có biến thiên nhiệt độ lớn trong ngày.
Miền Nam nước ta thuộc khi vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là tkk = 29 o C cho khu vực miền Nam, do đó:
1.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp
1.1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp
1.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp ( P α )
Trong quá trình tính toán nhiệt, suất cuối quá trình nạp 𝑃𝑎 của động cơ bốn kỳ không tăng áp thường được xác định bằng công thức thực nghiệm:
Với động cơ bốn kỳ không tăng áp:
Vậy áp suất cuối quá trình nạp: 𝑃 𝑎 = 0,9.𝑃 0 = 0,9 x 0,1013 = 0,09 M N m 2
1.1.6 Chọn áp suất khí sót ( P r ¿
Là một thông số quan trọng đánh giá mức độ thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh động cơ. Động cơ xăng, chọn: 𝑃 𝑟 = 0,11 𝑀𝑃𝑎.
Mức độ dãn nở và sự trao đổi nhiệt trong quá trình dãn nở và thải phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp khí Đối với động cơ xăng, nhiệt độ trả về 𝑇 𝑟 nằm trong khoảng từ 900 đến 1000 K.
1.1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ( ∆ T ¿
Khi khí nạp di chuyển qua đường ống vào trong xilanh của động cơ, nó sẽ tiếp xúc với vách nóng, dẫn đến việc khí nạp được sấy nóng lên một mức nhiệt độ nhất định là ΔT.
Khi tiến hành tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thực nghiệm. Đối với động cơ xăng: ∆T=0 ÷ 20 o C
1.1.9 Chọn hệ số nạp thêm ( λ 1 ¿
Hệ số nạp thêm 𝜆 1 phản ánh mối quan hệ giữa lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí công tác sau khi nạp thêm và lượng khí công tác chiếm chỗ trong thể tích 𝑉𝑎 Giá trị của hệ số nạp thêm được lựa chọn trong khoảng từ 𝜆 1 = 1,02 đến 1,07.
1.1.10 Chọn hệ số quét buồng cháy ( λ 2 ¿ Đối với những động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy, chọn 𝜆 2 =1
1.1.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt ( λ t ¿
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 𝜆𝑡 của khí hỗn hợp α chịu ảnh hưởng bởi thành phần khí và nhiệt độ khí sót 𝑇𝑟 Kết quả từ các thí nghiệm thống kê cho thấy rằng đối với động cơ xăng, 𝜆𝑡 được xác định dựa trên những yếu tố này.
Hệ số dư lượng không khí α 0,80 1,00 1,20 1,40
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 𝜆𝑡 1,13 1,17 1,14 1,11 Với động cơ xăng, α = 0,90 => Chọn 𝜆𝑡=1,15.
1.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ ¿¿ z) ¿
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (𝜉𝑧) là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt tại điểm Z (𝜉𝑧) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.
Với động cơ xăng, ta chọn 𝜉𝑧 = 0,8.
1.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξ ¿¿ b) ¿
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (𝜉𝑏) chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó tốc độ động cơ là một yếu tố quan trọng Khi tốc độ động cơ tăng, hiện tượng cháy rớt cũng gia tăng, dẫn đến giá trị 𝜉𝑏 giảm Đối với động cơ xăng, giá trị 𝜉𝑏 được chọn là 0,90.
1.1.14 Hệ số dư lượng không khí ( α ¿
Hệ số α đóng vai trò quan trọng trong quá trình cháy của động cơ đốt trong Khi tính toán nhiệt, thường phải xem xét ở chế độ công suất cực đại Hệ số dư lượng không khí được chọn trong phạm vi quy định trong bảng dưới đây.
- Tăng áp 1,70÷2,20 Động cơ xăng, ta chọn: 𝛼 = 0,9
1.1.15 Chọn hệ số điền đầy độ thị công ( φ d ¿
Hệ số điền đầy đồ thị công 𝜑𝑑 đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công thực tế so với đồ thị công tính toán.
Hệ số điền đầy đủ đồ thị 𝜑𝑑 chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau:
- Buồng đốt ngăn cách 0,92 ÷ 0,96 Động cơ xăng, chọn 𝜑𝑑 = 0,95
Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén: λ= P z
Trị số λ thương của động cơ xăng nằm trong phạm vi sau: λ = 3,00 ÷ 4,00;
Bảng thông số tự chọn
Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Áp suất không khí nạp 𝑃 𝑜 0,1013 𝑀𝑁/𝑚 2 Áp suất khí nạp trước xupap nạp 𝑃 𝑘 0,1013 𝑀𝑁/𝑚 2
Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp
Hệ số dư lượng không khí 𝛼 0,9 Áp suất cuối kì nạp 𝑃 𝑎 0,09 𝑀𝑁/𝑚 2 Áp suất khí sót 𝑃 𝑟 0,11 MPa
Nhiệt độ khí sót 𝑇 𝑟 1000 K Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ∆𝑇 6 ℃
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z 𝜉 𝑧 0,8
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b 𝜉 𝑏 0,9
Tỷ số tăng áp suất 𝜆 3,5
Hệ số quét buồng cháy 𝜆 2 1
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 𝜆 𝑡 1,15
Chỉ số nén đa biến m 1,5
Hệ số điền đầy đủ đồ thị công 𝜑 𝑑 0,95
TÍNH TOÁN NHIỆT
Trong đó: m – là chỉ số đa biến trung bình của không khí, chọn m = 1,5 η v = 1
1.2.1.3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( Τ a ) Τ a =( Τ ¿¿ k + ∆ Τ )+ λ t γ r T r ¿¿¿
1.2.2.1 Tỷ lệ mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới mc v =a v +( b v Τ c )
1.2.2.2 Tỷ lệ mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy
Khi 0,7