Nghiên cứu quá trình cháy trong động cơ châm cháy cưỡng bức và biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Những năm gần với phát triển chung xã hội, tiến khoa học kĩ thuật nhân loại bước lên tầm cao Rất nhiều thành tựu khoa học kĩ thuật, phát minh, sáng chế mang đậm tính đại có tính ứng dụng cao Là quốc gia có kinh tế lạc hậu, nước ta có cải cách để thúc đẩy kinh tế Việc tiếp thu, áp dụng thành tựu khoa học tiên tiến giới nhà nước quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ nước nông nghiệp lạc hậu thành nước công nghiệp phát triển Trải qua nhiều năm phấn đấu phát triển Hiện nước ta thành viên khối kinh tế quốc tế WTO Với việc tiếp cận quốc gia có kinh tế phát triển, giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu áp dụng thành tựu khoa học tiên tiến để phát triển kinh tế nước, bước bước vững đường độ lên CNXH Trong ngành công nghiệp nhà nước trọng, đầu tư phát triển công nghiệp ôtô ngành tiềm Do tiến khoa học công nghệ nên trình công nghiệp hóa, đại hoá phát triển cách ạt, tỉ lệ ô nhiễm nguồn nước không khí chất thải công nghiệp ngày tăng Các nguồn tài nguyên thiên nhiên như: Than, đá, dầu mỏ, Bị khai thác bừa bãi nên ngày cạn kiệt Điều đặt toán khó cho ngành động đốt (ĐCĐT) nói chung ôtô nói riêng, phải đảm bảo chất lượng khí thải tiết kiệm nhiên liệu Các hãng sản xuất ôtô FORD, TOYOTA, MESCEDES, có nhiều cải tiến mẫu mã, kiểu dáng chất lượng phục vụ xe, nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng, giảm nguy ô nhiễm môi trường khí thải Đặc biệt SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng tiết kiệm nhiên liệu hiệu suất phải đạt mức cao Điều đòi hỏi nhà chế tạo phải tìm biện pháp để đáp ứng yêu cầu nêu Chính lí em chọn đề tài “Nghiên cứu trình cháy động châm cháy cưỡng biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động cơ” để làm đề tài nghiên cứu cho khóa luận tốt nghiệp em Mục đích đề tài  Nghiên cứu sở lí thuyết trình cháy để có nhìn toàn diện trình cháy động xăng  Nghiên cứu trình cháy động xăng, tượng cháy không bình thường nhân tố ảnh hưởng tới trình cháy  Đưa biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động Nhiệm vụ đề tài  Tìm hiểu khái niệm bốc cháy phát hỏa nhiên liệu  Nghiên cứu tượng cháy nhiên liệu  Nghiên cứu trình cháy động xăng, tượng cháy không bình thường nhân tố ảnh hưởng tới trình cháy  Đưa biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động Đối tượng nghiên cứu  Quá trình cháy động xăng Phương pháp nghiên cứu  Lí thuyết Kết cấu nội dung Chương 1: Cơ sở lí thuyết trình cháy 1.1 Khái niệm bốc cháy phát hỏa nhiên liệu 1.1.1 Lí thuyết phát hỏa nhiệt 1.1.2 Lí thuyết phát hỏa theo phản ứng dây chuyền SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng 1.1.3 Phản ứng dây chuyền nhiệt 1.2 Hiện tượng cháy nhiên liệu 1.2.1 Đặc tính màng lửa hòa khí 1.2.2 Lí thuyết lan truyền màng lửa 1.2.3 Tốc độ lan truyền màng lửa Sn 1.2.4 Tốc độ lan truyền màng lửa biểu kiến Sf 1.2.5 Lan truyền màng lửa chảy rối Chương 2: Quá trình cháy động châm cháy cưỡng 2.1 Xăng tính chất 2.1.1 Thành phần xăng 2.1.2 Đánh giá tính chống kích nổ xăng 2.2 Quá trình cháy động xăng 2.2.1 Thời kì cháy trễ I 2.2.2 Thời kì cháy nhanh II 2.2.3 Thời kì cháy rớt III 2.3 Các nhân tố ảnh hưởng tới trình cháy động châm cháy cưỡng 2.3.1 Ảnh hưởng thành phần khí hỗn hợp 2.3.2 Ảnh hưởng tia lửa điện tới trình cháy 2.3.3 Ảnh hưởng tốc độ quay trục khuỷu động 2.3.4 Ảnh hưởng tải trọng 2.3.5 Ảnh hưởng cường độ làm mát 2.3.6 Ảnh hưởng tỉ số nén 2.3.7 Ảnh hưởng hình dạng buồng cháy 2.4 Những tượng cháy không bình thường động châm cháy cưỡng 2.4.1 Cháy sớm SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng 2.4.2 Cháy kích nổ 2.4.3 Một số biểu cháy không bình thường Chương 3: Biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động 3.1 Điều chỉnh lượng hỗn hợp phù hợp 3.1.1 Thành phần hòa khí 3.1.2 Phân phối hòa khí vào xilanh 3.2 Điều chỉnh góc đánh lửa phù hợp 3.2.1 Điều chỉnh góc đánh lửa theo tốc độ vòng quay trục khuỷu 3.2.2 Điều chỉnh góc đánh lửa theo tải trọng SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CHÁY 1.1 Khái niệm bốc cháy phát hỏa nhiên liệu 1.1.1 Lí thuyết phát hỏa nhiệt Khi hòa khí (hỗn hợp nhiên liệu không khí) gây phản ứng ôxi hóa bình chứa, tốc độ nhả nhiệt phản ứng q1 lớn tốc độ tản nhiệt cho thành q2, nhiệt độ tích lũy dần nâng cao nhiệt độ hòa khí; nhiệt lượng tích lũy theo khiểu tăng tốc, làm tăng nhanh tốc độ phản ứng, sau phản ứng đột ngột gây phát hỏa, bốc cháy Gọi V : thể tích bình chứa S : diện tích thành bình T0 : nhiệt độ thành bình Nếu hòa khí thực phản ứng cấp n (có n phần tử khác tham gia) E với tốc độ phản ứng : v = K0.Can e RT Trong : K0 : số tốc độ phản ứng; Ca : nồng độ hòa khí; E : lượng hoạt hóa phản ứng; R : số khí Tốc độ nhả nhiệt phản ứng q1: q1 = v.V.ΔH , ΔH: nhiệt trị thấp hòa khí E Thay v vào phương trình ta được: q1 = K0.Can e RT V ΔH Tốc độ nhả nhiệt cho thành bình q2: q2 = K.S.(T- T0) k : hệ số trao đổi nhiệt (J/m2.S.độ) S : diện tích thành bình (m2) SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Nếu thay đổi áp suất trung bình mật độ môi chất Ca thay đổi theo nên q1 biến động Tăng áp suất môi chất làm tăng q1 Nếu áp suất hòa khí P1 nhiệt độ hòa khí ban đầu nhiệt độ thành bình T0 Lúc đầu q1>q2 làm tăng hòa khí tới T’, q1 = q2, đạt chế độ cân bằng, nhiệt độ hòa khí giữ T’, không tăng thêm Tốc độ phản ứng không tăng, kết tượng phát hỏa, hình 1.1.1a Hình 1.1.1a Xác định giới hạn nổ (phát hỏa) Nâng cao nhiệt độ thành bình tới T1 đường q1 tiếp tuyến với đường q2, tiếp điểm A gọi điểm cân giới hạn Tại điểm A cần áp suất nhiệt độ hòa khí lớn so với điểm A gây tích lũy nhiệt lượng phát hỏa Nhiệt độ điểm C1 gọi nhiệt độ phát hỏa Ở trạng thái P1,T1 có điểm cân giới hạn A Ở trạng thái P2,T2 có điểm cân giới hạn C Ở trạng thía P0,T0 có điểm cân băng giới hạn B Với nhiệt độ T0 cần áp suất hòa khí lớn P0 có phát hỏa, nhỏ P0 ngược lại phát hỏa Do ta thấy rằng: dựa SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng vào lí thuyết nhiệt phát hỏa việc phát hỏa hòa khí có giới hạn, định Như vậy: nhiệt độ phát hỏa giá trị cố định, bất biến, tham số vật lí mà biến số thay đổi theo điều kiện nhả nhiệt, hình 1.1.1b Hình 1.1.1b Giới hạn nổ (phát hỏa) 1.1.2 Lí thuyết phát hỏa theo phản ứng dây chuyền Lí thuyết phát hỏa theo phản ứng dây chuyền cho nhờ kích thích ban đầu (nhiệt năng, điện năng, quang năng…) tạo li tử tự gốc tự phát sinh dây chuyền, li tử hay gốc tự gọi trung tâm hay đầu dây chuyền hoạt tính Các trung tâm dễ gây phản ứng với phân tử bão hòa để tạo trung tâm hoạt tính làm cho trình tiếp diễn liên tục Trong trình phản ứng, dây chuyền (trung tâm hoạt tính) sau phản ứng tạo nhiều dây chuyền mới, làm tăng tốc độ phản ứng SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Có trường hợp trung tâm hoạt tính tác dụng với khí trơ tác dụng với thành bình làm tiêu vong (đứt dây chuyền) Tóm lại phản ứng dây chuyền gồm chế chính:  Phát sinh dây chuyền  Phát triển (kéo dài phân nhánh dây chuyền)  Kết thúc (đứt dây chuyền) Nội dung lí thuyết: hòa khí sau nhận lượng kích thích, tạo phần tử hoạt tính, sau trình phản ứng tốc độ phản ứng phát triển f lớn tốc độ gián đoạn s tạo tích lũy phần tử hoạt tính làm cho phản ứng tăng tốc tới phát hỏa Tốc độ phát triển v phản ứng dây chuyền: V  k n0 e f  s .t  f s   Trong : f : số tốc độ phát triển; s : số tốc độ kết thúc; no: tốc độ phát sinh phản ứng dây chuyền; k : số; e : số lôga tự nhiên; t : thời gian Nếu f > s: làm tăng tốc độ phản ứng phân nhánh, sau thời gian ngắn tích lũy số lớn phần tử hoạt tính đủ gây tăng đột ngột tốc độ phản ứng gây phát hỏa Nếu f < s: tốc độ phản ứng phân nhánh có giới hạn V  k n0 s f trường hợp không gây phát hỏa, mà thực phản ứng ôxi hóa với tốc độ định SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Nếu f = s: tốc độ phản ứng V  k.n0 t đường thẳng Được coi đường giới hạn hai khu vực phát hỏa không phát hỏa Như vậy: với điều kiện khác nhau, phản ứng dây chuyền có dẫn tới phát hỏa hay không hoàn toàn phụ thuộc vào tình hình phát triển gây gián đoạn phản ứng dây chuyền 1.1.3 Phản ứng dây chuyền nhiệt Là phản ứng dựa vào nhiệt lượng thân phản ứng tạo để tự sấy nóng làm tăng tốc độ phản ứng gọi phát hỏa nhiệt Nếu điều kiện phát hỏa tốc độ phản ứng tạo dây chuyền vượt qua tốc độ gián đoạn gây ra, gọi phát hỏa phản ứng dây chuyền Mặc dù ôxi hóa nhiều nhiên liệu loại CnHm phản ứng dây chuyền phát hỏa phản ứng dây chuyền túy gây hiếm, hầu hết phản ứng dây chuyền phản ứng tỏa nhiệt nên phản ứng môi chất tự sấy nóng, tính chất sấy nóng ảnh hưởng tới phát hỏa Một phản ứng tích lũy phần tử hoạt tính nhiệt để làm tăng tốc độ phản ứng tới mức phát hỏa gọi phát hỏa phản ứng dây chuyền nhiệt 1.2 Hiện tượng cháy nhiên liệu Hòa khí ĐCĐT chia thành hai loại: hòa khí hòa trộn trước hòa khí không không hòa trộn trước Ta xét tượng cháy hòa khí Đặc trưng việc đốt cháy hòa khí đều, hòa trộn trước lan truyền màng lửa Trong hòa khí hòa trộn đều, sau phát hỏa nơi đó, trình cháy hòa khí thực tốc độ cháy định nhờ màng lửa lan khắp buồng cháy 10 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng 1.2.1 Đặc tính màng lửa hòa khí Màng lửa hòa khí màng ngăn hai khu vực cháy chưa cháy Màng lửa chiếm dung tích nhỏ, khu vực thực phản ứng nhả nhiệt mãnh liệt Màng lửa loại phản ứng hóa học mãnh liệt, không giống phản ứng bình thường khác Điều kiện tiên để tạo nên màng lửa phản ứng hòa khí phải phản ứng nhả nhiệt, số nhiệt lượng đơn vị khối lượng hòa khí nhả phải đủ lớn để nhiệt độ sản vật cháy lớn nhiều so với nhiệt độ hòa khí Khu màng lửa hòa khí mặt ngăn cách sản vật cháy hòa khí, chiều dày màng lửa nhỏ so với thể tích toàn buồng cháy Sau kết thúc phản ứng màng lửa, gây phản ứng lớp hòa khí lân cận tạo nên lan truyền màng lửa 1.2.2 Lí thuyết lan truyền màng lửa Lan truyền màng lửa lan truyền khu vực cháy (màng lửa tiên phong) sau khu hòa khí chưa cháy Có hai lí tuyết lan truyền màng lửa:  Lí thuyết nhiệt lan truyền màng lửa: nhiệt lượng khu cháy tạo ra, truyền cho lớp hòa khí lân cận chưa cháy làm tăng nhanh tốc độ phản ứng để hòa khí bốc cháy  Lí thuyết phản ứng dây chuyền lan truyền màng lửa: phần tử hoạt tính tích lũy cao khu vực màng lửa, mặt tạo phản ứng cháy cuối màng lửa, mặt khác khuếch tán nhanh sang lớp lân cận hòa khí làm tăng nhanh tốc độ phản ứng ôxi hóa 11 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Hình 3.1.1.c BCHK điều khiển điện tử bướm ga ; cảm biến tốc độ mở bướm ga ; cần đẩy ; điều chỉnh độ mở bướm ga kiểu điện tử ; bướm khởi động; cấu điều khiển đóng mở bướm khởi động (bướm gió); cần đẩy; điều chỉnh tiết diện thông qua giclơ không khí không tải; độ động cơ; 10 tín hiệu nhiệt độ động cơ; cấu kim cảm biến nhiệt 11 tín hiệu tốc độ mở bớm ga ; 12 tín hiệu vị trí màng đàn hồi điều chỉnh độ mở bướm ga kiểu điện tử; α; 13 tín hiệu tốc độ vòng quay động cơ; 14 tín hiệu cảm biến xác định 15 tín hiệu điều chỉnh độ mở bướm ga; chỉnh độ mở bướm gió; thu nhận tín hiệu vào; 17 đầu phát tín hiệu ra; 16 tín hiệu điều 18 vi xử lí; 19 đầu 20 điều khiển tín hiệu điện tử 34 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Về BCHK điện tử gồm BCHK thông thường, điều khiển điện tử 20 cấu điều khiển để thay đổi độ mở bướm ga cấu điều khiển thay đổi độ mở bướm gió Bộ điều khiển điện tử 20 gồm có phận đầu nhận tín hiệu 19, vi xử lí trung tâm 18 đầu phát tín hiệu 17 Tín hiệu vào tiếp nhận xử lí Sau đó, điều khiển phát tín hiệu để điều khiển cấu chấp hành nhằm tạo thành phần khí hỗn hợp tối ưu cho chế độ làm việc động Khi động khởi động điều khiển đóng bướm gió mở bướm ga góc độ phù hợp Hệ thống phun hệ thống không tải làm việc cho hỗn hợp đậm để khởi động giống chế hoà khí thông thường Chế độ tăng tốc thực hiện: từ tín hiệu mở đột ngột bướm ga 11, điều khiển điện tử thị cho cấu đóng mở nhanh bướm gió Do hỗn hợp đậm lên đột ngột đáp ứng cho động tăng tốc Khi động chạy không tải điều khiển điện tử giữ cho tốc độ vòng quay không tải không đổi Khi vị trí bướm ga bướm gió điều khiển điện tử định Ngoài ra, cần điều khiển cấu điều khiển dẫn động tác động lên kim hiệu chỉnh đóng bớt giclơ không khí hệ thống không tải, hỗn hợp làm đậm Do thành phần hỗn hợp điều chỉnh tự động phù hợp với chế độ không tải, mà động không bị chết máy trường hợp sau: động từ không tải chuyển chế độ có tải ngược lại Tuy BCHK cải tiến thành BCHK điện tử làm cho trở thành hệ thống phức tạp Do hệ thống phun xăng điện tử sử dụng thay cho BCHK, đảm bảo tỉ lệ không khí - nhiên liệu thích hợp cho 35 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng động làm việc, việc phun nhiên liệu điều khiển điện tử theo chế dộ làm việc khác Hệ thống phun xăng điện tử có cảm biến sau: Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến ôxi Cảm biến nhiệt độ Cảm biến vị trí bướm ga … Các tín hiệu cảm biến chuyển thành tín hiệu điện, tín hiệu truyền tới xử lí điều khiển trung tâm tín hiệu điện chuyển thành tín hiệu số sau xử lí theo chương trình vạch sẵn Những số liệu khác cần cho việc tính toán ghi nhớ máy tính dạng đồ thị dạng số Các tín hiệu điều khiển trung tâm khuếch đại vào chấp hành để phát xung điện huy việc phun xăng, đánh lửa điều hành số cấu thiết bị khác đảm bảo cho động hoạt động tối ưu chế độ 3.1.2 Phân phối hoà khí vào xilanh Như ta biết hệ thống thống nhiên liệu phun xăng chia làm hai loại: hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp hệ thống nhiên liệu phun xăng gián tiếp Hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp, nhiên liệu phun vào xilanh cuối kì nén tương tự động điêzen Còn động dùng hệ thống phun xăng gián tiếp dùng BCHK thì hòa khí hình thành xilanh hay Thành phần hòa khí có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất động Nhiệt độ 36 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới trình nạp hòa khí vào xilanh Từ biểu thức tính hiệu suất ĐCĐT: µ=1-  k 1   k    1  .k.  1 Để nâng cao hiệu suất động ta phải tăng ε, λ k ρ phải giảm Trong đó:  ρ= Vz Vz ' hệ số giãn nở Vz : thể tích cuối trình cấp nhiệt đẳng áp; Vz ' : thể tích đầu trình cấp nhiệt đẳng tích thể tích cuối trình nén Muốn giảm ρ ta cần phải giảm Vz tức ta rút ngắn trình cấp nhiệt đẳng áp Trong thực tế trình cháy phải kết thúc pittông vượt ĐCT chưa nhiều Muốn hòa khí phải tốt  ε= Va Vc tỉ số nén Va : thể tích ban đầu môi chất trình nén; Vc : thể tích cuối môi chất trình nén ε tăng cao (vì ε cao dẫn đén trình cháy không bình thường), ta thay đổi tính chất môi chất nâng cao ε lên sát cận  λ= Pz ' tỉ số tăng áp Pc Pz ' : áp suất cuối trình cấp nhiệt đẳng tích; Pc : áp suất cuối trình nén 37 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Tăng λ cách: tăng Pz ' , giảm Pc Muốn tăng Pz ' phải tăng tốc độ cháy, Pz ' không tăng cao làm động rung động mạnh (tuy nhiên điều cải thiện được) Còn Pc giảm quá, ảnh hưởng tới điều kiện cháy  K= Cp Cv tỉ số nhiệt dung Chất lượng hòa khí có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất động Hòa khí trước kết hợp không khí hạt nhiên liệu, hòa khí không đảm bảo cho động có hiệu suất lớn Ta thay hòa khí hòa khí mới, hòa khí kết hợp không khí nhiên liệu Để có hòa khí cách dùng lượng nhiệt dư thừa động cơ, tốt sử dụng nhiệt độ dòng khí thải sấy nóng đường ống nạp, giúp nhiên liệu bay gần hoàn toàn đường ống nạp, điều lại ảnh hưởng tới trình nạp hòa khí vào xilanh động cơ, xilanh không nạp đầy hòa khí Tuy nhiên điều khắc phục cách sử dụng máy nén khí nạp Để dẫn động máy nén khí nạp dùng lượng trục khuỷu động (qua hệ thống truyền động), để đỡ tốn công động ta sử dụng lượng dòng khí thải Đối với máy nén khí nạp sử dụng phần lượng dòng khí thải để cung cấp nặng lượng cho máy nén khí, máy nén khí chia làm hai loại: tua bin đẳng áp tua bin biến áp Tua bin đẳng áp: hệ thống tua bin đẳng áp đường ống thải từ động đến tua bin có bình ổn áp Bình ổn áp có nhiệm vụ giữ cho áp suất khí thải từ động ổn định trước tới lỗ phun tua bin, nhờ tạo ổn định cho tốc độ dòng khí vào cánh tua bin, đảm bảo cho 38 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng tua bin đạt hiêu suất cao Tua bin đẳng áp dùng cho động tăng áp cao Tua bin biến áp: hệ thống tua bin biến áp, đường ống thải bình ổn áp, dòng khí từ ống thải thẳng tới lỗ phun vào cánh tua bin Nhưng áp suất dòng khí thải biến động liên tục, khiến tốc độ dòng khí vào cánh tua bin không ổn định, ảnh hưởng xấu tới hiệu suất tua bin Tua bin biến áp dùng cho trường hợp tăng áp thấp Việc tận dụng lượng dòng khí thải để vận hành máy nén nạp ảnh hưởng tới trình thải Tuy nhiên điều giải quyết, kết hợp tốt với việc thiết kế bình tiêu âm Trong động nhiều xilanh chất lượng hoà khí có liên quan đến phân phối số lượng thành phần hoà khí vào xilanh Nếu phân phối không số lượng thành phần hoà khí xilanh động đủ lượng nhiên liệu cần thiết, làm giảm công suất hiệu suất động Phân phối không chủ yếu phần nhiên liệu nặng khó bay hơi, thành phần lại dễ gây kích nổ, việc phân phối hoà khí không làm tăng khuynh hướng gây kích nổ số xilanh Trong động xăng bay nhiên liệu hình thành hoà khí phần lớn thực đường ống nạp Vì việc phân phối đồng số lượng thành phàn hoà khí phụ thuộc vào cấu tạo , tức hình thức phân bố đường ống nạp Động xăng kì xilanh thẳng đứng thường dùng hai nhánh ống nạp, cách bố trí đảm bảo cho khoảng cách chuyển hướng dòng chảy từ BCHK đến xupáp nạp xilanh tương tự Nhưng tác dụng quán tính dòng khí nạp làm cho lưu động dòng thiên xilanh 4, khí nạp vào xilanh lại phải uốn vòng thêm 39 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng lần so với xilanh làm tăng thêm lực cản dòng chảy, hoà khí vào xilanh nhiều đậm so với xilanh 3, hình 3.1.2.a Hình 3.1.2.a Sơ đồ dường nạp động xilanh Nếu trình tự làm việc xilanh 1-3-4-2 ảnh hưởng lớn số lượng hoà khí vào xilanh thời gian nạp trùng điệp xilanh nhánh ống nạp Cuối kì nạp xilanh 3, tận dụng quán tính dòng chảy để nạp thêm xupáp nạp xilanh bắt đầu mở, kết dành hòa khí đáng vào xilanh Như tượng nêu làm cho hòa khí nạp vào xilanh vừa lại vừa nhạt so với xilanh Để tránh tượng trùng điệp nạp hai xilanh nhánh ống nạp gây tượng tranh dành hòa khí, người ta chuyển sang phương án xilanh có nhánh ống nạp riêng, đồng thời dùng chế hòa khí có hai không gian hỗn hợp hoạt động song song đảm bảo cho số lượng thành phần hòa khí vào xilanh làm tăng công suất hiệu suất động cơ, hình 3.1.2b 40 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Hình 3.1.2.b Sơ đồ đường nạp động xilanh Đối với động xilanh muốn đảm bảo cho số lượng thành phần hòa khí phân phối vào xilanh phải có phương án phân phối hợp lí nhánh đường nạp dựa theo trình tự làm việc xilanh động cơ, cách bố trí xupap nạp cấu tạo BCHK Nguyên tắc chung để giảm cản cho đường nạp đạt độ đồng số lượng thành phần hòa khí vào xilanh là: rút ngắn chiều dài nhánh ống nạp đường nạp chung, giữ cho hành trình dòng khí nạp số lượng lần đổi chiều lưu động tính từ BCHK đến xilanh giống tránh tượng trùng điệp thời kì nạp hai xilanh nhánh ống 3.2 Điều chỉnh góc đánh lửa phù hợp Sau hỗn hợp khí – nhiên liệu đốt cháy buzi cần có thời gian xác định để lửa truyền tới toàn buồng đốt Vì có trễ thời gian đánh lửa sớm ban đầu thời gian đạt áp suất buồng đốt lớn nhất, có nghĩa công suất động lớn áp suất buồng đốt lớn đạt Thời gian lan truyền lửa phải đưa vào tính toán xác định thời điểm đánh lửa Để công suất động hiệu áp suất nén lớn phải xảy 100 – 150 sau ĐCT 41 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Tuy nhiên, thời gian trễ cần cho việc lan truyền lửa sau đánh lửa, hỗn hợp khí phải đánh lửa trước ĐCT, thời điểm gọi thời điểm đánh lửa Cần phải có số biện pháp để thay đổi thời điểm đánh lửa cho phù hợp với tốc độ, tải,… Để đạt mục đích người ta dùng điều chỉnh đánh lửa sớm chân không điều khiển li tâm Thời điểm đánh lửa ban đầu thời điểm cấu điều chỉnh đánh lửa không hoạt động động chạy không tải Góc trục khuỷu tương ứng gọi góc trục khuỷu thời điểm thích hợp giai đoạn kì nén xilanh đánh lửa Thời điểm đánh lửa ban đầu điều chỉnh cách thay đổi cách vật lí mối liên hệ vị trí lắp đặt chia điện so với động Nếu thời điểm đánh lửa sớm: áp suất buồng đốt lớn xảy trước 100 trước ĐCT Do áp suất bên xilanh cao so với đánh lửa thời điểm nên hỗn hợp khí – nhiên liệu bùng cháy tiếng gõ xảy ra, tiếng gõ lớn làm cháy xupap, pittông, buzi,… Nếu thời điểm đánh lửa muộn: áp suất buồng đốt lớn xảy sau 100 sau ĐCT So với đánh lửa thời điểm áp suất bên xilanh tương đối thấp, công suất động giảm kinh tế xảy vấn đề khác 3.2.1 Điều chỉnh góc đánh lửa theo tốc độ vòng quay trục khuỷu (bộ điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu li tâm) Khi tăng tốc độ động cơ, mặt làm tăng tốc độ dòng khí nạp vào xilanh, mặt khác làm tăng tốc độ dịch chuyển pittông làm tăng cường độ dòng khí chèn nén, cải thiện chất lượng hòa trộn hòa khí Ngoài tăng tốc độ làm tăng nhiệt độ hòa khí cuối kì nén, gia tăng trình chuẩn bị cháy hòa khí, tăng nhanh tốc độ lan truyền màng 42 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng lửa, làm giảm thời gian cháy trễ thời gian cháy Nếu giữ nguyên không thay đổi góc phun sớm gây tượng kéo dài thời kì cháy rớt sang trình giãn nở, làm giảm hiệu suất động Muốn khắc phục hậu trên, đảm bảo cho trình cháy tiến triển bình thường tốc độ cần tăng góc đánh lửa sớm tăng tốc độ động nhờ tác dụng li tâm văng đĩa chia điện + Cấu tạo: I II Hình 3.2.1 : Cấu tạo điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu li tâm I - Động chạy không tải II - Động chạy tốc độ tối đa Vòng hãm ; Vòng ốc ; Bạc cam ; Cam ; Thanh vai với lỗ dọc ; Quả văng ; Chốt ; Chốt mắc lò xo ; Lò xo ; 10 đỡ ; 11 Trục chia điện Bộ điều chỉnh li tâm gồm có đĩa cố định với trục cam lắp với chốt văng Các văng liên kết với hai lò xo 9, hai lò xo có xu kéo cho hai văng vào có độ cứng khác 43 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng có mục đích trình làm việc dễ dàng tăng phạm vi điều chỉnh, văng có chốt nằm lọt vào rãnh vai Tấm bắt chặt ống lót cam Cam trục dẫn động thông qua chốt văng, hai văng quay quanh hai chốt + Nguyên lí làm việc: Khi tốc độ động thấp kéo theo vòng quay trục chia điện thấp lực văng ly tâm hai văng nhỏ hai lò xo kéo hai văng vị trí khép lại ứng với hai chốt lắp ghép với vai vị trí thấp Lúc góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào lúc ta đặt ban đầu Khi tốc độ động tăng cao lực li tâm hai văng thắng sức căng hai lò xo làm cho hai văng văng phía Dẫn đến hai chốt trượt hai rãnh vai làm cho vai quay góc, kéo theo cam quay chiều với trục chia điện góc Khi tốc độ động giảm lực li tâm giảm xuống lực căng lò xo kéo cho hai văng ép lại làm cho cam quay ngược lại chút 3.2.2 Điều chỉnh góc đánh lửa theo tải trọng (bộ điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu chân không) Ở động xăng có BCHK khí sử dụng biện pháp điều chỉnh lượng hòa khí tải nhỏ, đóng bớt bướm ga, tạo nên cân dòng khí nạp, qua làm giảm lượng hòa khí vào xilanh Nhưng lượng khí sót lại buồng cháy thay đổi không nhiều, làm tăng hệ số khí sót, tăng độ loãng hòa khí tăng thời gian cháy trễ, trình cháy trở nên chậm chạp, làm tăng thời gian trình cháy Như tải nhỏ cần tăng góc đánh lửa sớm để giúp cho trình cháy thực kịp thời khu vực gần ĐCT Muốn tự động thay đổi góc đánh lửa sớm theo tải người ta lắp điều chỉnh đánh lửa sớm chân không đĩa chia điện + Cấu tạo: 44 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng Hình 3.2.2 : Bộ đánh lửa sớm kiểu chân không với hộp hộp màng kép - Mâm di động - Vỏ hộp chân không - Cần kéo - Đầu ống chân không nối phía sau bướm ga - Màng cao su - Lỗ hồi vị màng, nối với buồng phía trước bướm ga - Lo xo hồi vị màng bơm 10 - Thanh nối - Cữ chặn - Đầu ống chân không nối phía trước bướm ga + Nguyên lí làm việc: Khi động khởi động chạy chế độ không tải bướm ga ngần đóng hoàn toàn, mở nhỏ Độ chân không phía bướm ga nhỏ không thắng sức căng lò xo Lò xo giữ cho màng vị trí góc đánh lửa sớm quy định Còn độ chân không phía sau bướm ga lớn thắng sức căng lò xo kéo màng với cần dịch chuyển sang phải Kéo theo mâm chia điện xoay góc ngược chiều trục chia điện làm tiếp điểm sớm mở lên, góc đánh lửa sớm tăng lên Khi tốc độ động cao bướm ga mở hoàn toàn độ chân không phía trước phía sau bướm ga cân nhau, không chênh áp lớn nên không thắng sức căng lò xo nên đẩy cho màng dịch chuyển sang 45 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng trái đồng thời lúc độ chân không bướm ga tăng lên làm hút hai màng nhỏ bên trái kéo theo cần nối 10 dịch chuyển sang trái thắng sức căng lò xo nén lò xo lại Đồng thời kéo cần dịch chuyển sang trái làm cho mâm tiếp điểm quay chiều với trục chia điện làm giảm góc đánh lửa sớm mức ổn định Vì tốc độ động cao, góc đánh lửa sớm gây kích nổ làm giảm công suất động Vậy tốc độ động cao góc đánh lửa sớm giảm nhằm mục đích ổn định công suất động cơ, giảm tượng kích nổ 46 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng PHẦN KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tài liệu, với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn thầy cô giáo khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, em hoàn thành đề tài với nội dung “ Nghiên cứu trình cháy động châm cháy cưỡng biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động cơ” So với mục đích nghiên cứu, luận văn hoàn thành nhiệm vụ đặt ra:  Trong luận văn em tổng hợp đưa phần lí thuyết trình cháy  Từ sở lí thuyết em nghiên cứu trình cháy động xăng đưa biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động Tuy cố gắng, song điều kiện thời gian không cho phép, lượng kiến thức hạn chế nên đề tài em nhiều thiếu sót như: Chưa phân tích sâu, chưa tìm hiểu kỹ, Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên khoa để đề tài chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Trần Thị Bích Nguyệt 47 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tất Tiến (2007), Nguyên lí động đốt trong, Nxb Giáo Dục Phạm Minh Tuấn (2002), Động đốt trong, Nxb khoa học kĩ thuật Tài liệu tham khảo trang web www.tailieu.vn 48 SV: Trần Thị Bích Nguyệt [...]... cháy nhanh là giai đoạn chính trong quá trình cháy hòa khí của động cơ xăng, phần lớn nhiệt lượng được nhả ra trong giai đoạn này, quy luật nhả nhiệt sẽ quyết định việc tăng áp suất tức là quyết định khả năng đẩy pittông sinh công Để nâng cao hiệu suất nhiệt của chu trình, thì cần thời gian cháy càng nhanh càng tốt Muốn rút ngắn thời gian cháy phải nâng cao tốc độ cháy, làm cho áp suất cực đại và nhiệt. .. muộn quá góc θ nhỏ nên quá trình cháy của hòa khí kéo dài sang thời kì giãn nở Áp suất và nhiệt độ cao nhất khi cháy đều giảm nên công suât động cơ giảm, hiệu suất giảm Đồng thời do kéo dài thời gian cháy đã làm tăng tổn thất nhiệt truyền qua thành xilanh, tăng nhiệt độ khí xả và nhiệt lượng khí xả đem theo do đó làm giảm hiệu suất của động cơ Nếu đánh lửa quá sớm góc θ lớn nên thành phần hòa khí bốc cháy. .. tính kịp thời của quá trình cháy Góc đánh lửa sớm θ do thực nghiệm xác định, thường có trị số: θ = 15o ÷ 28o Đó là góc đánh lửa hợp lí, áp suất và nhiệt độ cháy cao nhất xuất hiện sau ĐCT khoảng 10o ÷ 15o, quá trình cháy tương đối kịp thời, nhiệt lượng được sử dụng tốt nên công suất và hiệu suất của động cơ cao nhất Lúc đó tốc độ tăng áp suất cũng như áp suất cực đại khi cháy đều không lớn quá 20 SV:... kì cháy rớt dài hay ngắn là tùy thuộc vào số lượng hòa khí cháy rớt, cũng có trường hợp cháy rớt còn kéo dài sang cả quá trình thải,thậm chí đến cả quá trình nạp của chu trình tiếp theo Ở thời kì này nhiên liệu cháy không mạnh do thiếu không khí, nhiệt độ sinh ra đốt nóng máy, không có lợi cho động cơ 2.3 Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cháy trong động cơ châm cháy cưỡng bức 2.3.1 Ảnh hưởng của. .. hòa khí cuối kì nén, gia tăng quá trình chuẩn bị cháy của hòa khí kết quả làm tăng nhanh tốc độ lan truyền màng lửa Tăng tốc độ động cơ sẽ làm giảm τi nhưng φi lại tăng đáng kể mà quá trình cháy của động cơ chủ yếu phụ thuộc vào φi, φi tăng quá trình cháy lan sang quá trình cháy rớt, làm giảm hiệu suất động cơ Do đó khi tăng n thì ta phải tăng θ cho phù hợp 2.3.4 Ảnh hưởng của tải trọng Khi giảm tải trọng... biết tình hình tiến triển của quá trình cháy Ưu điểm: cho biết rõ hiệu quả thực tế của quá trình Nhược điểm: không cho biết rõ cơ lí của quá trình cũng như tình hình lan truyền màng lửa Nhưng phương pháp này thường được dùng nhất vì đây là một phương pháp hữu hiệu và đơn giản Ngoài phương pháp trên người ta còn sử dụng hương pháp chụp ảnh nhanh quá trình cháy dựa vào một dãy các bức ảnh liên tiếp chụp... trong quá trình nén; Vc : thể tích cuối cùng của môi chất trong quá trình nén ε không thể tăng quá cao được (vì ε quá cao dẫn đén quá trình cháy không bình thường), nhưng vì ta thay đổi tính chất của môi chất cho nên có thể nâng cao ε lên sát cận trên  λ= Pz ' tỉ số tăng áp Pc Pz ' : áp suất cuối của quá trình cấp nhiệt đẳng tích; Pc : áp suất cuối của quá trình nén 37 SV: Trần Thị Bích Nguyệt ... lúc ấy áp suất cực đại và tốc độ tăng áp suất càng lớn hơn Tất cả các hiện tượng kể trên đều gây tác dụng phá hoại lớn đối với động cơ và có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất của động cơ Vậy để động cơ hoạt động được bình thường thì khu vực buzi hoặc buồng cháy cuối kì nén nói chung phải giữ được nhiệt độ trong phạm vi 600 ÷700ok và áp suất cuối quá trình nén đạt 15 kg/cm2 Muốn biết có hiện tượng cháy sớm... ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất của động cơ Nhiệt độ cũng là một 36 SV: Trần Thị Bích Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Trần Văn Giảng trong những yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình nạp hòa khí vào xilanh Từ biểu thức tính hiệu suất của ĐCĐT: µ=1- 1  k 1   k  1   1  .k.  1 Để nâng cao hiệu suất của động cơ ta phải tăng ε, λ và k còn ρ phải giảm Trong đó:  ρ= Vz Vz... các bộ phận của hệ thống làm mát như bơm, quạt gió cũng tăng, kết quả làm tăng tổn thất cơ gới của động cơ 2.3.6 Ảnh hưởng của tỉ số nén ε Khi tăng tỉ số nén, áp suất và nhiệt độ cuối kì nén đều tăng, tạo điều kiện cho hỗn hợp cháy tốt, do đó làm tăng hiệu suất của động cơ Nhưng nếu tăng tỉ số nén quá giá trị cho phép thì nhiệt độ cuối quá trình nén quá lớn thì nhiên liệu có thể tự bốc cháy (cháy không ... liệu  Nghiên cứu trình cháy động xăng, tượng cháy không bình thường nhân tố ảnh hưởng tới trình cháy  Đưa biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt động Đối tượng nghiên cứu  Quá trình cháy động xăng... liệu hiệu suất phải đạt mức cao Điều đòi hỏi nhà chế tạo phải tìm biện pháp để đáp ứng yêu cầu nêu Chính lí em chọn đề tài Nghiên cứu trình cháy động châm cháy cưỡng biện pháp nâng cao hiệu suất. .. suất nhiệt động cơ để làm đề tài nghiên cứu cho khóa luận tốt nghiệp em Mục đích đề tài  Nghiên cứu sở lí thuyết trình cháy để có nhìn toàn diện trình cháy động xăng  Nghiên cứu trình cháy động