CÁC THÔNG SỐ CHỈ THỊ VÀ CÓ ÍCH TRÊN ĐỘNG CƠ

Ch ơng 4: Các thông số chỉ thị và có ích của động cơ đốt trong 4.2: áp suất chỉ thị và có ích binh quân 4.2.1 áp suất chỉ thị binh quân • áp suất chỉ thị binh quân có thể đ ợc xác định

Trang 2

05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 2

• Dã lµ mèi quan hÖ giua ¸p suÊt vµ thÓ

tÝch cña xilanh trong mét chu trinh c«ng

t¸c

P

V a

c

Z1 Z

b

Trang 3

Ch ơng 4: Các thông số chỉ thị và có ích

của động cơ đốt trong

4.1 Dồ thị công chỉ thị.

• Dồ thị công chỉ thị có thể đ ợc xây dựng bằng

tính toán hay đo trực tiếp trên động cơ.

• Nếu đồ thị công chỉ thị đ ợc đo trực tiếp trên

động cơ bằng thiết bị đo đồ thị công thi đ ợc gọi

là đồ thị công chỉ thị thực tế.

Trang 4

c

Z1 Z

b

Trang 6

• Dể xây dựng đ ờng cong nén và đ ờng

cong giãn nở, ta tiến hành nh sau:

khoang công tác của xilanh.

• áp suất PX1 t ơng ứng trên đ ờng cong

nén đ ợc tính nh sau:

P

V a

c

Z1 Z

b

Trang 7

V

V P

x

V

V P P

Trang 8

• Bằng cách chọn các giá trị Vx khác

nhau và tiến hành tính toán t ơng tự ta sẽ

xác định đ ợc các điểm trên đ ờng cong

nén và đ ờng cong giãn nở

P

V a

c

Z1 Z

b

Trang 9

• Nối các điểm này với nhau bằng một đ

ờng cong trơn, ta sẽ đ ợc đ ờng cong nén

và đ ờng cong giãn nở của chu trinh công

Trang 10

V = + 1 − ψ

P

V a

c

Z1 Z

b

Trang 12

• Do đó đ ờng cong nén và đ ờng cong giãn

nở sẽ khác với đ ờng cong nén và đ ờng cong

giãn nở thực tế có n1, n2 thay đổi.

P

V a

c

Z1 Z

b

Trang 13

• Tại các điểm đặc biệt a, b, c, z1, z của đồ thị

công chỉ thị thực tế là nhung đ ờng cong liên

tục

• Vi vậy sau khi xây dựng đồ thị theo ph ơng pháp

trên ta phai l ợn góc các điểm này bằng nhung đ

Trang 14

• Nh vậy giua đồ thị công tr ớc và sau l ợn góc

sẽ có diện tích khác nhau đ ợc đánh giá bằng

hệ số ϕd

c

l d

c

Z1 Z

b

Trang 15

F

=

ϕ

Trang 16

4.2: áp suất chỉ thị và có ích binh quân

4.2.1 áp suất chỉ thị binh quân

• Nếu gọi công mà chất khí thực hiện đ ợc

trong một chu trinh là Li thi áp suất chỉ thị

binh quân đ ợc tính:

410

.

s

i i

P

V a

c

Z1 Z

b

Trang 17

• áp suất chỉ thị binh quân có thể đ ợc xác định bằng tính toán hay đo trực tiếp trên động cơ

• Ph ơng pháp tính, sau khi xây dựng đ ợc đồ thị công chỉ thị và tiến hành l ợn góc các điểm đặc biệt, ta xác định đ

P =

Trang 18

• Dể cho tiện, sau khi xây dựng xong đồ thị công chỉ thị tính toán ta tiến hành đo diện tích đồ thị

và xác định đ ợc giá trị áp suất chỉ thị binh quân của chu trinh khi ch a l ợn góc

• áp suất chỉ thị binh quân của chu trinh sau khi l ợn góc đ ợc tính:

Dối với động cơ 4 kỳ: (ϕd = 0,95 ữ 0,97)

i

P ′

i d

P = ϕ ′

Trang 19

 Dối với động cơ 2 kỳ:

• Dối với động cơ 2 kỳ quét thẳng: ϕd = 0,94 ữ 0,96

• Trong động cơ diesel 2 kỳ quét vòng, do phần diện tích baa’

không đ ợc tính vào diện tích của đồ thị công chỉ thị

• Vi vậy phần diện tích này đủ bù cho các phần diện tích bị mất

đi do l ợn góc tại các điểm đặc biệt

• Do đó với loại động cơ này ta chọn ϕd =1.

i d

i P

P = ϕ ′ 1 − ψ

Trang 20

Trang 21

• Ph ơng pháp tính toán bằng lý thuyết để xác định áp suất chỉ thị trung binh đ ợc áp dụng nh sau:

• Gọi Li là công thực hiện của chất khí trong một chu trinh công tác ở đây cần l u ý là các công trong hành trinh bơm của động cơ 4 kỳ đ ợc tính vào công tiêu hao cho cơ giới Khi đó ta có:

• (4-3)

• Công của chất khí thực hiện trên đoạn z1z đ ợc tính:

ac zb

z z

Trang 22

• Công mà chất khí thực hiện trên đoạn zb là công của quá trinh đa biến :

• Công trên đoạn ac là công của quá trinh nén đa biến, do đó đ ợc tính:

.

−

=

n

V P V

P n

V P V

P V

V P

c z

z i

Trang 23

• áp suất chỉ thị trung binh của chu trinh ch a l ợn góc:

s

i i

V L

P ′ =

Trang 24

• Thay các giá trị sau

z b

P P

( )

1

−

=

n

V P V

P n

V P V

P V

V P

c z z i

.1

11

.1

1

c i

n n

P P

ε δ

ρ λ ρ

λ

Trang 25

• áp suất chỉ thị trung binh (binh quân) của chu trinh là một trong nhung thông số quan trọng để

đánh giá:

• Phụ tai của động cơ

• Sự đồng đều trong quá trinh công tác của các xilanh

• Giá trị áp suất chỉ thị binh quân của các xilanh không đ ợc v ợt quá 2,5% giá trị áp suất trung binh binh quân của toàn bộ động cơ đ ợc tính nh sau:

Trang 26

4.2.2 áp suất có ích binh quân:

• áp suất chỉ thị binh quân là một thông số đ ợc đo (hoặc tính toán) ở trong xilanh động cơ

• Nh ng nếu qui về vị trí tại đầu ra của trục khuỷu động cơ thi ta phai tính đến phần tổn hao cho

các tổn thất cơ giới.

• Nếu gọi Pm là áp suất qui ớc nhằm để khắc phục các tổn thất cơ giới thi khi đó áp suất có ích

binh quân đ ợc tính:

m i

Trang 27

• Trong đó Pe là áp suất có ích binh quân

• Các tổn thất cơ giới của động cơ bao gồm:

• Các tổn thất cho lai dẫn: trục cam, các bơm phụ, máy nén tang áp v.v

• Các tổn thất cho ma sát.

• Các tổn thất cho hành trinh bơm ở các động cơ 4 kỳ

Trang 28

Sự khác biệt giua Pe và Pi còn có thể đ ợc đánh giá thông qua một thông số khác, đó là hiệu suất cơ giới ηm:

•

i

e m

P

=

Trang 29

4 3 Công suất chỉ thị và có ích của động cơ

4.3.1 Công suất chỉ thị:

• Công suất chỉ thị là công suất đ ợc xác định trong xi lanh của động cơ.

• Công suất là công sinh ra trong một đơn vị thời gian.

• Do đó, để xác định công suất chỉ thị, ta cần phai bắt đầu từ công chỉ thị của động cơ.

Trang 30

4.3.1 Công suất chỉ thị:

• Biết đ ợc áp suất chỉ thị trung binh Pi ta có thể tính đ ợc công chỉ thị của một chu trinh

• Trong đó: Vs là thể tích công tác của xilanh (m 3 )

410

=

Trang 31

Ln i s i

4

10

=

i n V P

Ldc i s i

4

10

=

Trang 32

• 75 là hệ số chuyển đổi sang mã lực.

• Với động cơ cụ thể các giá trị D, S, i là hằng số Do đó ta có thể viết:

m

i n P S

D

i

.75.60

10 4

i

.45,0

785,0

45 , 0

785 , 0

2

=

m

i n V

.

=

Trang 33

4.3.2 Công suất có ích:

• Công suất có ích là công suất đ ợc xác định tại mặt bích đầu ra của trục khuỷu của động cơ

• Công suất có ích bằng công suất chỉ thị trừ đi các tổn thất cho cơ giới và đ ợc tính nh sau:

• Trong đó: Nm là công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới

• T ơng tự Ni ta có:

• Hay: Ne = K.Pe.n (mã lực có ích)

m i

e N N

N = −

m

P i n S D

e

45 , 0

785 , 0

2

=

Trang 34

4.3.3 Công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới:

• Công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới bao gồm:

 Công suất tiêu hao trong các hành trinh bơm trong các động cơ 4 kỳ.

Trang 35

4.3.3 Công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới:

• Với một động cơ cụ thể, công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới phụ thuộc vào tốc độ quay của

động cơ theo quan hệ sau:

• Trong đó: A, β là các hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào loại động cơ.

• Giá trị của β th ờng nằm trong khoang sau:

• Dộng cơ cao tốc: β = 1,5 ữ 2,0

• Dộng cơ thấp tốc: β= 1,0 ữ 1,2

β

n A

Nm =

Trang 36

• 4.4 Các hiệu suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ.

• 4.4.1 Hiệu suất nhiệt:

- Hiệu suất nhiệt ηt là hiệu suất chỉ tính đến nhiệt l ợng cấp cho chu trinh Qcap và nhiệt l ợng thai Qthai tất yếu cho nguồn lạnh mà không tính đến bất ky một tổn thất nhiệt nào khác.

• (4-10)

cap

thai cap

t

Q

Q Q

Trang 37

Tæn thÊt nhiÖt cho nguån l¹nh(tæn thÊt nhiÖt cho khÝ xa)

Tæn thÊt cho n íc lµm m¸t, m«i tr êng: Qmat

mat thai

cap i

Q

Q Q

Trang 38

Trong đó: Gnl là l ợng nhiên liệu cấp cho chu trinh [kg]

QH là nhiệt trị thấp của nhiên liệu [kcal/kg]

Q =

Trang 39

i i

Q

N Q

G

N 632 , 3

3 , 632

=

= η

Trang 40

cogioi mat

thai cap

e

Q

Q Q

Trang 41

e e

Q

N Q

G

N 632 , 3

3 , 632

=

= η

Trang 42

4.4 Các hiệu suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ.

4.4.4 Hiệu suất cơ giới:

• Quan hệ giua hiệu suất có ích và hiệu suất chỉ thị đ ợc xác định thông qua một đại l ợng đ ợc gọi là hiệu suất cơ giới

e η η

η =

i

m i

e i

e m

N

N N

i

m i

e m

P

P P

Trang 43

4.4.5 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi

N

G

i i

Q G

N

.

3 , 632

=

η

Trang 44

4.4.5 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi

Do đó có thể tính gi thông qua ηi nh sau:

⇔

H i

632

η

=

H i

i

Q

g

3 , 632

=

η

Trang 45

4.4.6 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge

[kg/(mlci.h)] hoặc [g/(mlci.h)]

• Trong đó: Gm [kg/h] là l ợng nhiên liệu tiêu thụ trong một giờ để sinh ra công suất có ích N e [mã lực].

N

G

g =

H e H

nl

e e

Q g Q

G

N

.

3 ,

632

3 , 632

=

η

g = 632 , 3

Trang 46

4.5 Cân bằng nhiệt động cơ diesel

4.5.1 Khái niệm chung

• Khi động cơ diesel hoạt động, nhiên liệu cung cấp vào xilanh động cơ và đ ợc đốt cháy

• Phần nhiệt l ợng do nhiên liệu cháy tỏa ra không đ ợc chuyển hoàn toàn thành công

• Một phần nhiệt bị tổn thất d ới các dạng khác nhau

• Do đó, ng ời ta phai tính toán, đánh giá chính xác nhung nguyên nhân, các thành phần nang l ợng

bị tổn thất

• Dể tim cách hạn chế và tận dụng lại một phần nang l ợng các tổn thất đó.

Trang 47

Có cơ sở để thiết kế, láp đạt các thiết bị hoặc hệ thống tận dụng nhiệt.

Giúp cho chúng ta kiểm tra lại các tính toán trong bài toán thuận nói trên.

Trang 48

• Q0 : Nhiệt l ợng do nhiên liệu cháy hoàn toàn đ a vào động cơ.

• Qe : Nhiệt l ợng t ơng đ ơng với công có ích do động cơ san ra.

Trang 49

• Qlm : Nhiệt l ợng do n ớc làm mát mang ra.

• Qkx : Nhiệt l ợng do khí xa mang ra

• Qck : Nhiệt l ợng do cháy không hoàn toàn nhiên liệu

• Qcl : Tổng cộng các thành phần mất mát còn lại không tính toán cụ thể đ ợc.

• Viết ph ơng trinh d ới dạng phần tram :

• qe + qlm + qkt + qck + qcl = 100% (4-24)

Trang 50

• Trong đó : Gnl: L ợng nhiên liệu tiêu thụ trong một giờ của động cơ (Kg/h)

• QH P : Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Kcal/kg) hay (KJ/kg)

• Qlm = Gn Cn (tn2-tn1) + Gd Cd (td2-td1) (4-25)

• Trong đó :Gn , Gd ,Cn , Cd : L u l ợng và nhiệt dung riêng của n ớc và dầu nhờn.

Trang 51

• tn2 , tn1 , td2 , td1: nhiệt độ n ớc và dầu nhờn khi vào và ra khỏi động cơ.

• Q kx =G kx Cp kx T kx - G kk Cp kk t kk

• Trong đó : G kx , Cp kx ,T kx : l u l ợng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ khí xa sau tổ hợp Tua bin khí ’ Máy nén hoặc ở ống xa đối với động cơ không tang áp.

•

Trang 52

• G kk ,Cp kk, t kk : L u l ợng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ của không khí sạch tr ớc máy nén tang áp hoặc ống hút của động cơ không tang áp.

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	796 KB