Quá trình cháy trong động cơ diesel
Giai đoạn I: Cháy trễ
Giai đoạn cháy trễ là giai đoạn bắt đầu khi vòi phun phun nhiên liệu (tại điểm 1 trên đồ thị) đến khi đường cháy tách khỏi đường nén (tại điểm 2 trên đồ thị) Về bản chất, cháy trễ là quá trình châm cháy ở nhiệt độ thấp Trong giai đoạn này xảy ra các quá trình hình thành hòa khí và chuẩn bị cháy như xé nhỏ nhiên liệu, bay hơi và hòa trộn nhiên liệu Phản ứng sơ bộ hình thành những trung tâm tự cháy đầu tiên và bước đầu phát triển những trung tâm này.
Các thông số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ đó là thời gian cháy trễ hay góc cháy trễ Các thông số này phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu như trị số xetan Xe, độ nhớt,… Ngoài ra, thời gian cháy trễ còn chịu ảnh hưởng của một số yếu tố khác như nhiệt độ và áp suất trong xylanh tại thời điểm phun, độ phun tơi, mức độ chuyển động rối của môi chất.
2.Giai đoạn II: Cháy nhanh
Giai đoạn cháy nhanh diễn ra bắt đầu từ cuối giai đoạn cháy trễ đến khi áp suất trong buồng cháy đạt giá trị cao nhất (tại điểm 3 trên đồ thị) Phần hòa khí đã được chuẩn bị trong giai đoạn cháy trễ bốc cháy rất nhanh làm cho áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng vọt. Nhiệt lượng tỏa ra rất lớn trong khi thể tích xylanh thay đổi ít nên giai đoạn cháy nhanh gần với quá trình cấp nhiệt đẳng tích.
Thông số đặc trưng của giai đoạn cháy nhanh đó là tốc độ tăng áp suất Lượng hòa khí được chuẩn bị trong giai đoạn cháy trễ càng nhiều thì tốc độ tăng áp suất càng lớn, động cơ làm việc không êm và ngược lại.
Trong thực tế, tốc độ tăng áp suất của động cơ diesel lớn hơn nhiều (khoảng 3 lần) so với động cơ xăng vì có tỉ số nén cao hơn Chính vì thế nên động cơ diesel làm việc không êm như động cơ xăng.
Giai đoạn III: Cháy chính
Giai đoạn cháy chính diễn ra sau giai đoạn cháy nhanh (từ điểm 3 đến điểm 4 trên đồ thị) Ở giai đoạn này, hòa khí vừa chuẩn bị vừa cháy nên quá trình cháy diễn ra từ từ theo dạng cháy khuếch tán. Tốc độ cháy của hòa khí được quyết định bởi tốc độ hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí hay tốc độ chuẩn bị hòa khí Vì thế nên quá trình cháy diễn ra êm dịu hơn Có thể coi giai đoạn cháy chính gần với quá trình cấp nhiệt đẳng áp và toàn bộ quá trình cháy trong động cơ diesel gần với chi trình cấp nhiệt hỗn hợp.
Quá trình cháy trong động cơ diesel (Lý thuyết động cơ ô tô – Phạm Minh Tuấn)
Mặt khác, tốc độ cháy giảm còn do nồng độ oxy trong buồng cháy giảm dần vì các quá trình cháy trước đó Vì thế nên tuy quá trình cháy diễn ra êm dịu hơn nhưng hiệu quả biến đổi nhiệt năng thành công năng giảm xuống và tăng khả năng cháy rớt ở giai đoạn sau.Trên thực tế, khoảng 50-60% lượng nhiên liệu chu trình cháy trong giai đoạn cháy chính.
Giai đoạn IV: Cháy rớt
Giống với động cơ xăng, giai đoạn cháy rớt của động cơ diesel sẽ đốt cháy nốt những phần hòa khí còn lại (lớp sát vách hay ở khe kẽ của
Hình 3.cháy chính buồng cháy…) Ở giai đoạn này, hiệu quả sinh công thấp, nhiệt sinh ra chủ yếu làm nóng các chi tiết.
Giai đoạn cháy rớt được coi là kết thúc khi cháy hết 95-97% lượng nhiên liệu chu trình Để hạn chế cháy rớt có thể áp dụng các biện pháp như chọn góc phun sớm, cường độ vận động rối của môi chất thích hợp,…
Hình 4.Quá trình cháy trong động cơ diesel
Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong động cơ diesel
Tính chất của nhiên liệu
Nhiên liệu có trị số xetan Xe lớn (tính tự cháy cao), độ nhớt nhỏ (dễ phun tơi), khối lượng riêng nhỏ (dễ bay hơi) thì thời gian cháy trễ nhỏ, lượng nhiên liệu chuẩn bị trong thời gian cháy trễ ít nên tốc độ tăng áp suất và áp suất lớn nhất (pmax) nhỏ, động cơ làm việc êm.
Góc phun sớm
Nếu góc phun sớm lớn quá thì điều kiện cho quá trình chuẩn bị không thuận lợi do nhiệt độ và áp suất tại thời điểm phun nhiên liệu còn nhỏ Do đó nên thời gian cháy trễ diễn ra dài hơn, lượng hòa khí chuẩn bị nhiều nên tốc độ tăng áp suất lớn, động cơ làm việc không êm Ngoài ra, nếu góc đánh lửa sớm lớn sẽ làm tăng công nén dẫn tới giảm hiệu quả sinh công và nóng động cơ.
Tỉ số nén
Nếu tăng tỉ số nén của động cơ sẽ làm tăng nhiệt độ và áp suất cuối quá trình nạp tại thời điểm phun nhiên liệu, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuẩn bị nên thời gian cháy trễ giảm dẫn tới tốc độ tăng áp suất giảm, động cơ làm việc êm dịu hơn.
Hình 5.Tỉ số nén là một nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong động cơ diesel
Chất lượng và quy luật phun nhiên liệu
Trên động cơ diesel, chất lượng phun nhiên liệu ảnh hưởng rất lớn đến việc tạo thành hòa khí và cháy Nếu nhiên liệu phun tơi (ví dụ do áp suất phun lớn, xoáy lốc của không khí trong quá trình nén đủ mạnh) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuẩn bị hòa khí thì thời gian cháy trễ và tốc độ tăng áp suất nhỏ, động cơ làm việc êm dịu.
Chính vì thế, áp suất phun trong động cơ diesel hiện đại có xu hướng ngày càng tăng lên Trong hệ thống nhiên liệu common rail, áp suất phun có thể lên tới 2000 bar và còn có thể cao hơn nữa nên nhiên liệu được phun vào rất tơi, hạt rất nhỏ và đều.
Quy luật phun cũng là một nhân tố ảnh hưởng quyết định đến diễn biến của quá trình cháy Nếu rút ngắn thời gian phun tức là tăng cường độ phun sẽ làm cho lượng nhiên liệu chuẩn bị trong giai đoạn cháy trễ tăng lên dẫn tới tốc độ tăng áp suất và áp suất lớn nhất (pmax)tăng lên, khi đó động cơ làm việc ồn và rung giật.
Trong động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu common rail, do điều khiển bằng điện tử nên có thể tổ chức phun thành nhiều giai đoạn bao gồm phun mồi, phun chính và phun sau.
Phun mồi trước khi phun chính làm giảm tốc độ tăng áp suất khi cháy do hạn chế lượng nhiên liệu tham gia chuẩn bị trong giai đoạn cháy trễ nên động cơ làm việc êm hơn, tiếng gõ đặc thù ở động cơ diesel giảm Phun sau có tác dụng gia nhiệt trong quá trình giản nở để tăng cường phản ứng oxy hóa các chất độc hại trong khí thải như CO, CxHy và muội than
Xoáy lốc không khí trong buồng cháy
Xoáy lốc không khí trong buồng cháy làm tăng khả năng hòa trộn nhiên liệu với không khí, giảm thời gian cháy trễ và giảm cháy rớt.
Sử dụng xoáy lốc là một biện pháp rất hiệu quả nhằm hoàn thiện quá trình cháy Tuy nhiên, nếu xoáy lốc với cường độ quá lớn sẽ gây tốn nhiều năng lượng, làm tăng tổn thất cơ giới và có thể dẫn tới giảm tính kinh tế, tính hiệu quả của động cơ.
Hình 6.Phun nhiều giai đoạn trong động cơ dùng hệ thống nhiên liệu common rail
Tải trọng và hệ số dư lượng không khí lamda
hệ số dư lượng không khí lamda
Trong động cơ diesel, hòa khí có giới hạn cháy rất rộng Lí do là hòa khí tạo thành bên trong xylanh không đồng nhất nên luôn có những vùng mà tại đó hòa khí dễ cháy nhất và tạo thành mồi lửa để đốt những phần hòa khí còn lại, do đó giới hạn trên rất cao Mặt khác, cũng chính vì hòa khí không đồng nhất nên có những vùng rất nhạt, thậm chí không có nhiên liệu Trong khi đó những vùng quá đậm khi cháy sẽ sinh ra khói đen, do đó giới hạn dưới cũng khá cao.
Do giới hạn cháy rộng nên người ra điều chỉnh tải của động cơ bằng phương pháp điều chỉnh chất, tức là điều chỉnh chính lamda thông qua điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình.
Khi giảm tải, lượng nhiên liệu chu trình giảm, lamda tăng và thời gian phun nhiên liệu giảm Do đó quá trình cháy cũng được rút ngắn lại, vì vậy phải giảm góc phun sớm Đây chính là nguyên tắc điều chỉnh góc phun sớm theo tải trọng trong động cơ diesel.
Hình 7.xoáy lốc không khí trong buồng cháy làm tăng khả năng hòa trộn nhiên liệu với không khí.
Tốc độ vòng quay
Khi tăng tốc độ vòng quay của động cơ, thời gian của quá trình cháy bị rút ngắn (ảnh hưởng xấu đến quá trình cháy) nhưng cường độ xoáy lốc tăng và nhiên liệu phun tơi hơn (ảnh hưởng tốt).
Tổng hợp những ảnh hưởng phía trên lại, góc dành cho hai giai đoạn cháy chủ yếu là cháy nhanh và cháy chính ít thay đổi nhưng góc cháy trễ tăng lên, do đó phải tăng góc phun sớm Đây chính là nguyên tắc điều chỉnh góc phun sớm theo tốc độ vòng quay của động cơ diesel
Quá trình cháy trong động cơ xăng?
Như đã biết, ở động cơ xăng hòa khí được hình thành ở bên ngoài xylanh (ngoại trừ động cơ phun xăng trực tiếp) Quá trình cháy ở động cơ xăng có thể chia thành 3 giai đoạn lần lượt là giai đoạn cháy trễ, giai đoạn cháy nhanh và cuối cùng là giai đoạn cháy rớt.
Giai đoạn cháy trễ là giai đoạn được tính từ lúc bugi bắt đầu bật tia lửa điện (tại điểm 1 trên đồ thị) đến khi đường cháy tách ra khỏi đường nén (tại điểm 2 trên đồ thị).
Về bản chất, giai đoạn cháy trễ là quá trình châm cháy ở nhiệt độ cao Trong giai đoạn này hình thành những nguồn lửa đầu tiên từ bugi và bắt đầu dịch chuyển màng lửa.
Lượng hòa khí tham gia ở giai đoạn này chỉ chiếm một phần nhỏ (khoảng 1,5%) nên nhiệt lượng tỏa ra không làm thay đổi áp suất đường nén.
Các thông số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ là thời gian cháy trễ hay góc cháy trễ, phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu, mức độ chuyển động rối của môi chất, nhiệt độ lân cận bugi tại thời điểm đánh lửa và năng lượng của tia lửa.
Giai đoạn II: Cháy nhanh
Giai đoạn cháy nhanh diễn ra bắt đầu từ cuối giai đoạn cháy trễ đến khi áp suất trong buồng cháy đạt giá trị cao nhất (tại điểm 3 trên đồ thị) Tại giai đoạn này, màng lửa lan tràn với tốc độ lớn, do hòa khí đã được hòa trộn rất tốt từ bên ngoài (xăng rất dễ bay hơi, thời gian chuẩn bị hòa khí dài từ bên ngoài xylanh rồi tiếp tục trong quá trình nạp và quá trình nén) nên phần lớn lượng hòa khí bị đốt cháy trong giai đoạn này Ở cuối giai đoạn này, màng lửa hầu như lan tràn khắp buồng cháy và áp suất bên trong buồng cháy đạt giá trị cực đại, nhiệt lượng tỏa ra với tốc độ rất lớn.
Về bản chất, cháy trong giai đoạn này là cháy nổ lan dần Thông số đặc trưng của giai đoạn cháy nhanh đó là tốc độ tăng áp suất Nếu quá trình cháy diễn ra càng mãnh liệt thì tốc độ tăng áp suất càng lớn, động cơ sẽ hoạt động không êm và ngược lại Trên lý thuyết, quá trình cháy ở giai đoạn này sẽ cho hiệu quả sinh công tốt nhất khi đầu và cuối giai đoạn cháy nhanh đối xứng qua điểm chết trên. Đây là một cơ sở để lựa chọn góc đánh lửa tối ưu nhất.
Giai đoạn III: Cháy rớt
Giai đoạn cháy rớt diễn ra sau khi kết thúc giai đoạn cháy nhanh.Tốc độ của quá trình cháy giảm đi vì khi này chỉ cháy nốt những phần hòa khí nhỏ còn sót lại ở sát vách hay ở khe kẽ của buồng cháy Cùng với điều kiện nồng độ oxy lúc này đã giảm xuống nhiều nên tốc độ tỏa nhiệt nhỏ Ngoài ra, ở giai đoạn này piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới làm tăng thể tích của xylanh Vì những lí do trên nên quá trình đốt cháy hòa khí ở giai đoạn này có hiệu quả sinh công thấp, nhiệt lượng sinh ra chủ yếu làm nóng các chi tiết của động cơ.
Chính vì thế nên các nhà sản xuất luôn cố gắng tìm cách để làm giảm giai đoạn cháy rớt này lại Một số biện pháp được áp dụng để hạn chế cháy rớt như là chọn góc đánh lửa sớm, cường độ xoáy lốc của môi chất thích hợp và sử dụng đúng loại nhiên liệu yêu cầu.
Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cháy của động cơ xăng?
Góc đánh lửa sớm
Nếu đánh lửa quá sớm sẽ dẫn đến hiện tượng vừa cháy vừa nén, làm tốn công nén và nóng máy (đường 1 trên đồ thị) Ngược lại, nếu đánh lửa quá muộn sẽ làm cho quá trình cháy kéo dài trên đường giãn nở, làm nhiệt độ của khí thải cao, nóng máy và hiệu quả sinh công kém (đường 3 trên đồ thị).
Lựa chọn được góc đánh lửa thích hợp sẽ đem lại tính kinh tế và tính hiệu quả cao nhất (đường 2 trên đồ thị). Tuy nhiên, chọn được góc đánh lửa tối ưu không đồng nghĩa với việc nồng độ độc hại trong khí thải của động cơ là thấp nhất.
Hình 9.Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm
Hệ số dư lượng không khí
Hòa khí trong động cơ xăng có giới hạn cháy hẹp, 0,4 < lamda 0,2 àm ) về bản chất cú xu hướng dễ bong trúc ( Moore và cộng sự , 1978 ) Nếu động cơ chạy ở mức tải thấp, quá trình đốt cháy có thể không hoàn toàn, dẫn đến nồng độ hạt tương đối thấp và tỷ lệ hợp chất hữu cơ liên kết với các hạt lõi cao hơn (Dutcher et al , 1984 )
Nhiều loại dung môi đã được sử dụng để chiết xuất các hợp chất hữu cơ từ cỏc hạt diesel ( Bjứrseth, 1983 ; xem trang 80) Phần hữu cơ hòa tan của các hạt diesel thường chiếm 15–45% tổng khối lượng hạt Cho thấy sự phân bố khối lượng của các phần phụ khác nhau của chất chiết hạt diesel công suất cao tiêu chuẩn ( Schuetzle và cộng sự , 1985 ).
Sơ đồ phân tích để phân đoạn các hạt diesel công suất cao (Tài liệu tham khảo tiêu chuẩn của Cục Tiêu chuẩn Quốc gia (NBS SRM)-
Các phần không phân cực chứa hydrocarbon có nguồn gốc từ nhiên liệu chưa cháy và dầu bôi trơn Ngoài ra, nhiều PAH có trọng lượng phân tử từ 178–320 đã được xác định Một số PAH và thioaren được xác định trong khí thải động cơ diesel được liệt kê trong Bảng
6 ( Tong & Karasek, 1984 ) Các dẫn xuất được thế alkyl của ít nhất một số PAH có nhiều hơn các hydrocacbon gốc Nếu lượng dimethylanthracenes hoặc dimethyl-phenanthrenes được lấy là 1,00 thì độ phong phú tương đối của anthracene hoặc phenanthrene là 0,27, của các dẫn xuất metyl là 0,54 và của các dẫn xuất trimethyl là 0,37 (Schuetzle và cộng sự , 1981 ) Vì các phần phân cực vừa phải đã được phát hiện là góp phần đáng kể vào khả năng gây đột biến của tổng phần hữu cơ hòa tan nên đã tốn nhiều công sức để mô tả đặc điểm của chúng Sự phân bố các dẫn xuất PAH trong một chất chiết hạt diesel công suất nhẹ được đưa ra trong Bảng 7 ( Schuetzle,
1983 ). hợp chất Trọng lượng phân tử
Trimetylbiphenyl 196 50 hợp chất Trọng lượng phân tử
Ethylmethylphenanthren hoặc - 220 286–432 hợp chất Trọng lượng phân tử
Nồng độ b ( à g/g dịch chiết) anthracene
1,2-Binaphthyl 254 30–50 hợp chất Trọng lượng phân tử
Các hợp chất thơm đa vòng được xác định hoặc xác định tạm thời trong ba chất chiết dạng hạt diesel hạng nhẹ. dẫn xuất PAH Phân số (% trọng lượng) xeton PAH 24,7
Phân phối các dẫn xuất hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) ở phần phân cực vừa phải của chất chiết hạt diesel công suất nhẹ.
Các loại nitroaren được xác định trong các hạt xe diesel được liệt kê trong Hình 2 Hơn 50 dẫn xuất nitrat hóa của PAH đã được xác định tạm thời và 23 dẫn xuất đã được xác định dương tính Các hợp chất này tồn tại ở nồng độ rất thấp so với các dẫn xuất PAH khác( Schuetzle & Jensen, 1985 ) Nồng độ nitroaren đo được trong chất chiết dạng hạt diesel công suất nhẹ bằng phương pháp có giới hạn phỏt hiện 0,3 ppm ( à g/g) được nờu trong Bảng 8 Nhỡn chung,khoảng 40% khả năng gây đột biến trực tiếp của chiết xuất hạt diesel có thể là do 1-nitro-3-acetoxypyrenes, dinitro-pyrenes và 1- nitropyrene ( Manabe et al , 1985 ) Các nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học và các phương pháp khác để ước tính sự đóng góp của nitro-PAH vào tác động di truyền của khí thải diesel sẽ được thảo luận trong phần 3.2
Các loại hydrocacbon thơm nitro-đa vòng (PAH) và các hợp chất dị vòng được xác định trong các hạt phát thải diesel a hợp chất Sự tập trung
1-Nitronaphtalen a , b 0,95 c Paputa-Peck và cộng sự.
2-Nitronaphtalen a , b 0,35 c Paputa-Peck và cộng sự.
(1983)2-Nitrofluoren b 1,2 c Paputa-Peck và cộng hợp chất Sự tập trung
Thẩm quyền giải quyết sự.
1-Nitropyren b 75 Paputa-Peck và cộng sự.
3-Nitrofluoranthene 3,5 c Paputa-Peck và cộng sự.
8-Nitrofluoranthene 1,3 c Paputa-Peck và cộng sự.
4,2 c Paputa-Peck và cộng sự.
1,3-Dinitropyren b 0,30 Paputa-Peck và cộng sự.
1,6-Dinitropyren b 0,40 Paputa-Peck và cộng sự.
1,8-Dinitropyren b 0,53 Paputa-Peck và cộng sự.
1-Nitro-3- 70 Manabe và cộng hợp chất Sự tập trung
Thẩm quyền giải quyết hydroxypyren sự (1985)
Nồng độ của một số nitroaren ( à g/g) trong dịch chiết hạt diesel.
Ví dụ về các hợp chất trong phần hữu cơ hòa tan phân cực của chất chiết xuất hạt xe diesel bao gồm phenol (1-naphthol, 2-naphthol, cresol), axit (benzoic, naphthoic, phthalic và axit phenathroic), bazơ (benzacridin, dibenzacridin, pyridin, anilin) và một số nitroaren cực ( Hội đồng nghiên cứu quốc gia, 1982 ).
(d) Ảnh hưởng của nguồn động cơ, nhiên liệu và điều kiện vận hành đến khí thải
Trong phần này, ảnh hưởng của một số yếu tố đến sự phát thải của bốn hợp chất - pyrene, benzo[ a ]pyrene, benzo[ e ]pyrene và 1- nitropyrene - được tóm tắt ( Schuetzle & Frazier, 1986 ) Các mẫu hạt được thu thập từ bốn loại xe diesel do bốn nhà sản xuất lớn sản xuất, chạy bằng nhiều loại nhiên liệu diesel trong các điều kiện vận hành khác nhau (xem Bảng 4 ) Nhìn chung, tốc độ phát thải của các hợp chất này thay đổi không quá hệ số ba.
Tóm tắt các bước xây dựng đặc tính ngoài
- Bước 1: Thông số của động cơ
Ne= Nemax [a.ne/neNemax + b(ne/neMemax)-c(ne/neNemax)] (kW)
+ Me 4 Ne/1,047ne(Nm) =3.10 4 Ne/π.ne
+ Ne – Là công suất có ích lớn nhất thu được qua tính toán, (kW). + M enemax=3.10 4 Nemax/ π neNemax
- Bước 2: Sử dụng công thức Lay-dec-măng
- Bước 3: Xác định hệ số a,b,c Động cơ xăng =>>bộ chế hòa khí Động cơ diesel
Cách 2: Xác định a,b,c theo + Kw hoặc theo Kt
Bước 4: Xác định công suất tại một tốc độ nhất định
Bước 5: Nối các điểm tính toán =>> đường đặc tính ngoài công suất (Ne)
Bước 6: Tính Me tại mỗi tốc độ (ne) và công suất Me
Sự khác biệt giữa đặt tính ngoài và đặc tính tốc độ bộ phận và định nghĩa của nó
- Đường đặc tính ngoài của động cơ (có khi còn gọi là đặc tính tốc độ ngoài) là các đường cong công suất (Ne), mô men (Me), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) diễn biến theo tốc độ quay n (vg/ph) của động cơ ở chế độ toàn tải (mở 100% bướm ga ở động cơ xăng hoặc phun nhiên liệu cực đại ở động cơ diesel).
- Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của một động cơ dùng để đánh giá các chỉ tiêu công suất (Nemax) và tiết kiệm nhiên liệu (gemin) của động cơ.
- Nhờ có đường đặc tính này người ta cũng đánh giá được sức kéo của động cơ qua đặc tính mô men (Me), vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng K của nó.
- Dạng của các đường cong chủ yếu (Ne, Me, ge) của đường đặc tính ngoài nêu ở hình 2-1 Muốn xây dựng nó ta phải tiến hành tính toán nhiệt ở ít nhất 3 chế độ (3 tốc độ khác nhau) để xác định các thông số của động cơ.
Hình 16.đường đặc tính ngoài của động cơ
+ nmin – Tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc ổn định khi phụ tải đạt 100% (nmin = (0,15 0,20)ne - đối với động cơ xăng và nmin = (0,50 0,60)nhe đối với động cơ diesel).
+ nM – Tốc độ khi đạt mô men lớn nhất Memax
+ ne – Tốc độ khi đạt Nemax hoặc Nhc hoặc tốc độ khi đạt Nehc ở động cơ có bộ hạn chế tốc độ Sau đó sử dụng công thức thực nghiệm của Lay-đec-man để tính Ne, Me, ge.
Hình 17.đường đặc tính ngoài của động cơ diesel
B, Đường đặc tính bộ phận-cục bộ
- Thông thường động cơ cácbuaratơ ở ôtô thường làm việc theo đường đặc tính cục bộ Đường đặc tính ngoài dựng với điều kiện mở 100% bướm ga, còn đường đặc tính cục bộ dựng với từng phần (độ mở bướm ga dưới 100% ví dụ 25%, 30%,….)
- Tại mỗi độ mở bướm ga ta phải tiến hành thí nghiệm mới dựng được đường đặc tính cục bộ Ở đây chỉ dựng các đường cong chủ yếu : Ne, Me, và ge (hình 8-3) Đối với động cơ diesel, người ta thay dần vị trí thanh răng điều chỉnh nhiên liệu để giảm dần Gnl , giảm dần phụ tải.
Hình 18.Đường đặc tính cục bộ
Các điểm đạt công suất cực đại Nemax của các đường cong 1, 2, 3 chuyển dần về tốc độ thấp (bên trái) vì các lý do sau:
+ Hệ số nạp giảm nhanh (bướm ga đóng dần).
+ Mất mát tương đối công cơ học tăng (Nch =const mà Ne giảm dần).
+ Mất mát tuyệt đối về công bơm tăng ở động cơ cácbuaratơ.
+ Mất mát tương đối về nhiệt tăng.
- Càng giảm phụ tải, xuất hiện tiêu hao nhiên liệu càng tăng (gemin tăng về phía trái vì khi tốc độ không đổi, phụ tải càng giảm công suất chỉ thị Ni giảm mà công suất cơ học Nm const nên công suất thực tế Ne giảm, ở 100% phụ tải ge 180 250 g/kW.h và không tải ge = 3 Động cơ làm việc ở chế độ toàn tải thì tiết kiệm cao nhất nhưng phụ tải cơ học và phụ tải nhiệt sẽ rất lớn, động cơ giảm độ bền Chỉ khi rất cần thiết mới mở 100% bướm ga, còn thông thường phải làm việc theo các đường đặc tính cục bộ (mở bướm ga