Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong Chương 2 Chu trình thực tế dùng trong động cơ đốt trong

Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong Chương 2 Chu trình thực tế dùng trong động cơ đốt trong trình bày các kiến thức về quá trình nạp, quá trình nén, quá trình cháy, quá trình giãn nở và quá trình thải trong động cơ đốt trong. Mời các bạn cùng tham khảo.

CHU TRÌNH THỰC TẾ DÙNG TRONG Đ.C.Đ.T

A-QUÁ TRÌNH NẠP

I-DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH NẠP

1-Diễn biến quá trình nạp

động cơ 4 kỳ không tăng áp 2-Diễn biến quá trình nạp động cơ 4 kỳ tăng áp

3-Diễn biến quá trình nạp

động cơ 2 kỳ

4-Nhận xét

Trong cả 3 loại động cơ đều:

1-Khí nạp mới đi vào xi lanh phải

khắc phục sức cản lưu động Pa

2-Khí nạp mới không thể gạt hết

sản vật cháy ra ngoài có r

3-Khí nạp mới đi vào xi lanh tiếp

xúc với các chi tiết nóng và hòa trộn với khí sót Ta > T K

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA

QUÁ TRÌNH NẠP

*Aùp suất cuối quá trình nạp Pa

*Pr, Tr, Mr

*Hệ số khí sót

*Nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới

*Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta

*Hệ số nạp

II -TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH NẠP

1-Aùp suất cuối quá trình nạp (Pa)

Pa = Po - P K Đ/cơ 4 kỳ không tăng áp

Pa = Po - P K Đ/cơ 4 kỳ tăng áp

Tính toán:

Giả thiết: * Khối lượng của khí là

không đổi tại tất cả các tiết diện  =

K = const

Quay về Các thông số

*Quá trình đưa dòngkhí nạp mới đi vào xi lanh là quá trình lưu động liên tục và ổn định

Hệ quả: Tại tất cả các tiết diện, lưu lượng dòng khí không đổi.

*Tất cả các đường ống nạp đều có góc lượn rất lớn

*Phương trình Bernoillie cho 2 tiết diện: Pot air (K-K) và ĐCD (a-a)

(P K /K )+(W 2 K/2 )+(g.Z K ) = (P a /a ) + (W 2 a/2 )+ [o(W 2 x/2 )]+(g.Z a ) (1)

Do tiết diện K-K lớn xem Wk=0, chọn

mặt chuẩn (0-0) sao cho: Z K= Z a

 K =  a (1) được viết lại như sau:

(P K /K ) = (P a /K ) +(W 2 a/2 )+ [o(W 2 x/2 )]

 = (W a /W x )<1: hệ số bóp dòng chảy

P K = P K- P a = (W 2 x/2 )(2 + o)  K

THÔNG SỐ Pr, Tr, Mr

1-ÁP SUẤT KHÍ SÓT(Pr):

a- Pr = Pth + Pr

Trong đó: Pr = K2.(n 2 /f 2 th )

b-Chọn Pr theo kinh nghiệm:

Không tăng áp:

Tốc độ thấp:Pr= (1,03-1,06)Po Cao tốc: Pr= (1,05-1,25)Po

Tăng áp: Pr= (0,75-0,98)Pk

Quay về Các thông số

c-Tính Pr thay đổi theo n, áp dụng công thức:

Pr = Po( 1,035 + Ap 10 -8 n 2 )

Trong đó:

Ap=[Pr N - 1,035 Po).10 8 (1/Po.n N 2 )]

+Pr N = Aùp suất khí sót ở chế độ

định mức.

Pr N = 1,18 Po = 0,118 MN/m 2

n N = số vòng quay trục khuỷu ở chế độ định mức (v/p).

2-LƯỢNG KHÍ SÓT(Mr):

Mr= r.M1 hoặc Mr = PrVc/RTr

3-NHIỆT ĐỘ KHÍ SÓT(Tr):

Tr phụ thuộc vào:  ,sự trao đổi trong QTGN và thải, mức độ giãn nở của SVC.

Động cơ xăng:  thay đổi trong phạm vi nhỏ nên khi giảm tải Tr thay đổi rất ít.

Động cơ diesel:Muốnthay đổi phụ tải phải thay đổi trực tiếp  , nên khi giảm tải, Trthay đổi nhiều.

*Động cơ diesel: có  cao hơn xăng

mức độ giãn nở khí thải lớn,

nhiệt độ trong QTGN tương đối

thấp

Hai yếu tố trên:

trị số Tr diesel< Tr xăng

*Xăng: Tr = ( 900 - 1100 ) 0K

*Diesel: Tr = ( 600 - 900 ) 0K

HỆ SỐ KHÍ SÓT (  r )

*Đánh giá mức độ mức độ thải sạch bằng r,

r là tỉ số giữa số kmole khí sót Mr và số

kmole khí nạp mới M 1 r = Mr / M1 .

* Phương trình trạng thái khí sót:

Chú ý: muốn nạp

 Tr, biện pháp này không có lợi vì  t

Chú ý: r xăng > r diesel

vì  xăng <  diesel

Động cơ 2 kỳ chất lượng quét sạch khí thải ra khỏi xi lanh còn được đánh giá bằng hệ số thải sạch

t = M 1 /(M 1 +Mr)

t = 1/(1+ r)

NHIỆT ĐỘ SẤY NÓNG KHÍ NẠP MỚI

1- T = Ttruyền nhiệt - Tbay hơi

Ở động cơ diesel: Tbay hơi = 0 2- Dùng công thức kinh nghiệm:

NHIỆT ĐỘ CUỐI QUÁ TRÌNH NẠP Ta

Được xác định trên cơ sở cân bằng nhiệt lượng của khí nạp mới và khí sót trước và sau khi chúng trộn lẫn nhau.Giả thiết quá trình trộn lẫn

được tiến hành ở áp suất không đổi

Phương trình cân bằng nhiệt:

Qa = Qn + Qr +Qt

Quay về Các thông số

Qa =Nhiệt lượng chứa trong hỗn

hợp công tác tại điểm a

Qa = Cp.(M 1 + Mr).Ta

Ta có:

Cp.(M 1 + Mr).Ta =

Cp.M 1 (T K +T) + C’p.Mr.Tr (1) C’p = t.Cp

t = hệ số hiệu đính tỉ nhiệt

Từ (1) Ta(M 1 + Mr) =

M 1 (T K +T) + t.Mr.Tr

Chia hai vế cho M 1 và thay thế:r = Mr / M 1 .

Ta = ( T K +T+ t r.Tr )/(1 + r)

Động cơ xăng:  = 0,8 1,00 1,20 1,40

t = 1,13 1,17 1,14 1,11 Động cơ diesel:  = 1,5 -1,8 , t = 1,1

*Động cơ 4 kỳ:

Xăng: Ta = ( 320-370 ) OK

Diesel không tăng áp: Ta=(310-350) OK

Diesel tăng áp: Ta=(320 - 400) OK

Ta mật độ khí nạpmới  M 1 

HỆ SỐ NẠP n

Hệ số nạp dùng để đánh giá mức độ hoàn thiện của quá trình nạp

n = M 1 /M h = V K / V h

Giả thiết: có 03 giả thiết:

1-Quá trình nạp coi như kết thúc tại điểm a

2-Tỉ nhiệt của khí nạp mới, khí sót và hỗn hợp công tác bằng nhau

3-Sau QT nạp động năng của dòng khí bằng 0

Quay về Các thông số

Phương trình trạng thái chất khí tại điểm a: PaVa = (M 1 a+Mr)RTa

Lượng khí nạp mới có ở trong xi lanh khi piston ở điểm a (ĐCD, lúc

xi lanh có thể tích Va) là: M 1 a.

M 1 a cùng với Mr chiếm đầy Va ở Pa,Ta: Ma = M 1 a + Mr.

Pa.Va = Ma.R.Ta

Nếu tính luôn cả lượng khí nạp

thêm vào xi lanh cuối quá trình nạp

( từ điểm a cho đến lúc đóng hoàn

toàn soupappe nạp)

1.Ma = 1.Pa.Va/RTa (1)

1= 1,02 -1,07 :Hệ số nạp thêm

Phương trình trạng thái của khí nạp mới:P K V K =R.M 1 T K =P K V h n

 M 1 = P K V h n / R.T K (2)

Lấy (1) chia (2) ta có:

1+r=(Pa/P K )(Va/Vh)(T K /Ta)(1/n )1

Đ/cơ 2 kỳ:n2 kỳ = 1(Pa/P K )[’/(’-1)]

[T K / (T a (1+ r)]

Trong đó:’=(V’ h +Vc)/Vc =Tỉ số nén

thực tế của động cơ 2 kỳ Động cơ xăng: n = 0,7 - 0,9

Động cơ diesel không tăng áp:

n = 0,8 - 0,94 Động cơ diesel tăng áp:

n = 0,8 - 0,97

PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ

ẢNH HƯỞNG ĐẾN  n

1.Tỉ số nén  :ảnh hưởng của  thông qua tỉ số [ / (-1)]ít,   SVC giãn nở triệt để hơnPr,Trn lên.

Ảnh hưởng của  thông qua r đến

n : r từ (0 - 0,3) thì n  43%

2.Aùp suất cuối quá trình nạp Pa

3.Aùp suất và nhiệt độ trong đường

ống nạp (P K ,T K )