đề cương động cơ đốt trong

Phần I: lý thuyết Câu 1: so sánh ưu điểm, nhược điểm động đốt với động đốt ❖ Ưu điểm ➢ Hiệu suất cao đến 50% ➢ Kích thước trọng lượng nhỏ ➢ Công suất riêng lớn ➢ Thích hợp cho phương tiện vận tải với điều kiện làm di động ➢ Khởi động, vận hành chăm sóc dễ dàng ❖ Nhược điểm ➢ Khó khởi động có tải ➢ Khả tải ➢ Công suất cực đại không cao ➢ Nhiên liệu đắt cạn dần thiên nhiên ➢ Ô nhiễm môi trường khí xả ôn Câu 2: trình bày khái niệm động đốt Phân loại động đốt ❖ Khái niệm -Động đốt dạng động nhiệt chuyển hóa nhiệt sinh trình đốt cháy nhiên liệu xilanh thành 1) 2) 3) 4) ❖ Phân loại: Theo số kỳ làm việc: a) Động kỳ b) Đông kỳ Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ: a) Động dùng nhiên liệu lỏng, nhẹ (xăng, benzen, dầu hỏa, cồn, ) b) Động dùng nhiên liệu lỏng, nặng (nhiên liệu ddieezen, dầu mazut, gazolin, ) c) Động dùng nhiên liệu khí (khí lò ga, khí thiên nhiên, khí hóa lỏng, nhiên liệu khí nén) d) Động dùng nhiên liệu khí cộng với nhiên liệu lỏng (phần nhiên liệu khí, phần mồi nhiên liệu lỏng) e) Động đa nhiên liệu (dùng nhiên liệu lỏng từ nhẹ đến nặng) Theo điều kiện nạp: a) Động không tăng áp b) Động tăng áp Theo phương pháp hình thành hòa khí (hỗn hợp không khí nhiên liệu): a) Động hình thành hòa khí bên ngoài: nhiên liệu lỏng nhẹ (nhiên liệu thể khí) không khí hòa trộn trước bên xilanh động đốt cháy tia lửa điện b) Động hình thành hòa khí bên trong: hòa khí hình thành bên xilanh nhờ bơm cao áp cấp nhiên liệu cao áp để phun tơi vào khối không khí nóng xilanh động (động diezen) nhờ phun nhiên liệu nhẹ trực tiếp vào xilanh động (động phun xăng trực tiếp vào xilanh) Hòa khí động ddieezen phụ thuộc vào loại buồng cháy: - Động diezen buồng cháy thống - Động diezen dùng buồng cháy dự bị - Động diezen dùng buồng cháy xoáy lốc 5) Theo phương pháp đốt cháy hòa khí: a) Động nhiên liệu tự cháy (diezen) b) Động đốt cháy cưỡng : dùng bugi (tia lửa điện) c) Động cháy tổ hợp (động ga- diezen) d) Động cháy hỗn hợp 6) Theo loại chu trình công tác: a) Động cấp nhiệt đẳng tích (V=const):gồm tất động có 𝜀 ≈ ÷ 11 đốt nhiên liệu cưỡng b) Động cấp nhiệt đẳng áp: (P=const) :gồm tất động có 𝜀 ≈ 11 ÷ 14, phun tơi nhiên liệu nhờ không khí nén nhiên liệu tự bốc cháy c) Động cấp nhiệt hỗn hợp: gồm tất động diezen đại với 𝜀 ≈ 12 ÷ 16, phun nhiên liệu trược tiếp nhiên liệu tự bốc cháy 7) Theo đặc điểm cấu tạo động a) Theo đặc điểm cấu trục khuỷu truyền: - Động có dạng hòm - Động có guốc trượt b) Theo số xilanh: - Động xilanh - Động nhiều xilanh c) Theo cách đặt xilanh: - Động bố trí hàng chữ I - Động bố trí hàng chữ V - Động bố trí nhiều dãy hình - Động bố trí đối đỉnh 8) Theo khả đổi chiều quay trục khuỷu: a) Động quay phải b) Động quay trái c) Động quay hai chiều 9) Theo chiều lực khí thể tác dụng pittông: a) Động tác dụng đơn: có phía pittông có chu trình công tác b) Động tác dụng kép: phía pittông có chu trình công tác 𝑛 10) Theo tốc độ trung bình pittông (∁𝑚 = 𝑆 ; m/s): 30 a) Động tốc độ thấp (∁𝑚 ≤ 6,5 m/s) b) Động cao tốc (∁𝑚 > 6,5 m/s) 11) Theo công dụng động cơ: động hoạt động chỗ, động tàu thủy, động xe lửa, động oto, động máy bay, Câu 4: So sánh động kỳ với động kỳ ❖ Ưu điểm: - Động kỳ có hành trình sinh công gấp lần số vòng quay công suất lớn khoảng 50÷70% thể tích công tác số vòng quay so với động kỳ - Động kỳ chạy êm động kỳ vòng quay trục khuỷu động kỳ có lần sinh công - Động kỳ có cấu tạo đơn giản hơn, dễ sử dụng cấu khối khí đơn giản - Động kỳ có vòng quay trục khuỷu động kỳ có vòng quay trục khuỷu - Động kỳ đỡ ô nhiễm môi trường động kỳ ❖ Nhược điểm: - Hiệu suất động kỳ nhỏ động kỳ lọt khí - Nhiệt độ trình làm việc động kỳ lớn số lần sinh công nhiều hơn, dễ bị muội than - Động xăng kỳ dùng cacte làm máy nén khí mức độ bôi trơn chi tiết → thường pha dầu nhớt vào nhiên liệu Câu 5: Trình bày kí hiệu hình vẽ bên Tỉ số nén động xăng động diezel có giống không, sao? ❖ Các kí hiệu hình: - 1- trục khuỷu - 2- truyền - 3- pittông - 4- xupap xả - 5- bugi - 6- xupap nap - ĐCT- điểm chết - ĐCD- điểm chết - D- chiều rộng xilanh ❖ Tỷ số nén động xăng (𝜀 = ÷ 10) nhỏ động diezen (𝜀 = 15 ÷ 18) Vì tỷ số nén liên quan đến tính tự cháy nhiên liệu theo công thức 𝑇𝑐 = 𝜀 𝑛1−1 𝑇𝑎 Tỷ số nén lớn nhiệt độ Tc lớn làm cho tính tự cháy cao Câu 8: Trình bày nguyên lý làm việc động xăng kỳ không tăng áp Một chu trình công tác gồm trình gần tương ứng với hành trình di chuyển pittông Gồm trình: ❖ Quá trình nạp: - Pisông di chuyển từ điểm chết đến điểm chết - Hỗn hợp không khí xăng đưa vào - Góc mở sớm xuppap nạp mở 𝜑1 , góc đóng muộn xuppap nạp 𝜑2 - Hệ nạp: 𝜂𝑣 = 𝐺𝑡𝑡 𝐺ℎ𝑡 = 𝐺𝑡𝑡 𝑃𝑘 𝑉ℎ ❖ Quá trình nén: - Pistong từ điểm chết đến điểm chết - Cả hai xuppap đóng - Khi pistong lên đầu điểm chết bugi đánh lửa gọi góc đánh lửa sớm 𝜑3 ❖ Quá trình cháy – giãn nở - Quá trình cháy (diễn ngắn) + chất trình oxy hóa nhiên liệu + Thời gian cháy trễ: trình cấp nhiệt đẳng tích - Quá trình giãn nở: + Khí cháy giãn nở sinh công + pistong di chuyển từ điểm chết xuống điểm chết + Được coi trình đa biến với số giãn nở đa biến n2 ❖ Quá trình xả: - Pistong di chuyển từ điểm chết lên điểm chết - Xuppap thải mở sớm góc 𝜑3 để thải tự - Xuppap thải đóng muộn góc 𝜑4 để thải - Góc 𝜑1 + 𝜑4 : góc trùng điệp (cả hai xuppap mở) Câu 9: Trình bày nguyên lý làm việc động diezen kỳ không tăng áp Một chu trình công tác gồm trình gần tương ứng với hành trình di chuyển pittông Gồm trình: ❖ Quá trình nạp: - Pisông di chuyển từ điểm chết đến điểm chết - Không khí đưa vào - Góc mở sớm xuppap nạp mở 𝜑1 , góc đóng muộn xuppap nạp 𝜑2 - Hệ nạp: 𝜂𝑣 = 𝐺𝑡𝑡 𝐺ℎ𝑡 = 𝐺𝑡𝑡 𝑃𝑘 𝑉ℎ ❖ Quá trình nén: - Pistong từ điểm chết đến điểm chết - Cả hai xuppap đóng - Khi pistong lên đầu điểm chết phun diezen gọi góc phun sớm 𝜑3 ❖ Quá trình cháy – giãn nở - Quá trình cháy (diễn ngắn) + chất trình oxy hóa nhiên liệu + Thời gian cháy trễ: trình cấp nhiệt hỗn hợp - Quá trình giãn nở: + Khí cháy giãn nở sinh công + pistong di chuyển từ điểm chết xuống điểm chết + Được coi trình đa biến với số giãn nở đa biến n2 ❖ Quá trình xả: - Pistong di chuyển từ điểm chết lên điểm chết - Xuppap thải mở sớm góc 𝜑3 để thải tự - Xuppap thải đóng muộn góc 𝜑4 để thải - Góc 𝜑1 + 𝜑4 : góc trùng điệp (cả hai xuppap mở) Câu 19: So sánh ưu nhược điểm động sử dụng hệ thống phun xăng điện tử động sử dụng chế hòa khí ❖ Ưu điểm: - Số lương thành phần hòa khí vào xilanh nhờ điều kiện sử dụng dùng hòa khí nhạt hơn, đặc biệt hệ thống phun xăng nhiều điểm - Hệ số nạp động lớn hơn: họng đường nạp chế hòa khí, giảm mức dộ sấy nóng đường nạp, phun nhiên liệu vào xilanh động khối lượng không khí nạp nhiều - Tỷ số nén 𝜀 lớn giảm sấy nóng ống nạp khiến phần lớn xăng bay xilanh Tỷ số nén lớn khoảng đơn vị - Tính hưởng ứng động cải thiện không thấy rõ tính chậm chạp lạc hậu dòng xăng so với không khí chế độ chuyển tiếp - Định lượng xăng phun vào xilanh động lúc khởi động xác làm cho động khởi động lạnh dễ - Công suất động cao - Dùng hệ thống phun xăng động nhiều xilanh cho phép hiệu chỉnh công suất động chế đọ tải cách ngừng cấp hòa khí cho số xilanh - Quá trình cháy thực tối ưu nhờ điều khiển đánh lửa hợp lý - Ô nhiễm môi trường khí thải tạo nhỏ nhất, đặc biệt hệ thống có cảm biến lambda - Động hoạt động tốt điều kiện thời tiết,địa hình, tư xe - Dễ thực biện pháp phân lớp hòa khí để khu vực gần cực bugi luôn có 𝛼 = 0,85 ÷ 0,95; khu vực lại buồng cháy hòa khí nhạt - Làm tăng công suất động khoảng 10%, nhiên liệu giảm 10% - 16%, giảm độc hại khí thải ❖ Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp, có độ nhạy cảm cao yêu cầu cao chất lượng xăng không khí Khó bảo dưỡng sửa chữa, đòi hỏi người bảo dưỡng sửa chữa phải có trình độ chuyên môn tay nghề cao - Giá thành cao Câu 11: Trình bày tính chất nhiên liệu xăng Trình bày tượng kích nổ động xăng biện pháp chống tượng kích nổ ❖ Những tính chất nhiên liệu xăng: - Xăng loại nhiên liệu nhẹ - Có tỷ trọng: 𝜌 = 0,65 − 0,8 g/cm3 - Dễ bay hơi, có tính tự cháy ❖ Hiện kích nổ động xăng: - Hiện tượng kích nổ kỳ cháy trước cháy xong để lại tạp chất nên kì sau có số điểm có nhiệt độ bốc cháy nhỏ nhiệt độ tự bốc cháy kì sau nén nhiên liệu bugi đánh lửa kết hợp với số điểm có tạp chất tự cháy nên tạo sóng giao thao với gây tượng rung giật động gọi tượng cháy kích nổ ❖ Biện pháp chống tượng cháy kích nổ: thêm số chất có tính chống kích nổ cao ISOOCTAN (C8H18) sau so sánh thông số OCTAN (O), thông số OCTAN cao tính chống kích nổ tốt Câu 15: Trình bày khái niệm chu trình lý tưởng Trình bày tiêu đánh giá chu trình lý tưởng ❖ Khái niệm: chu trình lý tưởng chu trình kín, thuận nghịch tổn thất khác tổn thất nhiên liệu cho nguồn lạnh theo định luật nhiệt động II ❖ Chỉ tiêu đánh giá chu trình lý tưởng: - Hiệu suất nhiệt: + Hiệu suất nhiệt (𝜂𝑡 ) đặc trưng cho tính kinh tế việc biến đổi nhiệt thành công chu trình lý tưởng: 𝜼𝒕 = 𝑳𝒕 𝑸𝟏 = 𝑸𝟏 −𝑸𝟐 𝑸𝟏 =𝟏− 𝑸𝟐 𝑸𝟏 Với Lt công chu trình Q1 nhiệt cấp từ nguồn nóng Q2 nhiệt cấp từ nguồn lạnh Lt=𝜙.p.dv - Áp suất trung bình (Pt) Pt= 𝐿𝑡 𝑉ℎ Với Vh thể tích công tác Câu 6: So sánh cấu phân phối khí dạng đặt với cấu phân phối khí dạng treo Phân khối khí dạng đặt - - Phân khối khí dạng treo Chiều cao động giảm xuống Kết cấu nắp máy đơn giản Dẫn động xupap dễ dàng - Chiều cao động tăng - Kết cấu nắp máy phức tạp Dẫn động xupap khó Thể tích buồng đốt lớn, nhiệt nhiều nên hao nhiên liệu, hiệu suất động thấp Hệ số nạp tỉ số nén thấp - Thể tích buồng cháy nhỏ gọn, giảm tổn thất lượng - Có thể tăng tỷ số nén lên 0,5 - Câu 7: Tại lại có góc đánh lửa sớm? Định nghĩa góc trùng điệp Tại lại có góc trùng điệp ❖ Tại có góc đánh lửa sớm: muốn thu công suất lớn phải có góc đánh lửa phù hợp ❖ Góc trùng điệp: góc xupap nạp (góc mở sớm) xupap xả (góc đóng muộn) mở ❖ Tại có góc trùng điệp: - Góc mở sớm xupap nạp mở để nạp nhiên liệu sớm, bắt đầu trình nạp nhiên liệu để đạt hiệu cao - Góc đóng muộn xupap xả mở để xả hết sản phẩm cháy trình cháy - Ngoài có góc trùng điệp dòng nhiên liệu nạp vào với di chuyển pitong từ ĐTD lên ĐCT tạo thành dòng áp lực giúp đẩy hết sản phẩm cháy (xả hợn) tránh tượng cháy sớm, cháy kích nổ Câu 3: So sánh động sử dụng nhiên liệu xăng với động sử dụng nhiên liệu diezel ❖ Ưu điểm: - Hiệu suất động diezel lớn động xăng hao phí nhiên liêu tỷ số nén cao - Nhiên liệu dùng cho động diezel rẻ hơn, gay cháy kích nổ - Hệ thống nhiên liệu cho động diezel hư hỏng dễ dàng hệ thống động xăng ❖ Nhược điểm: - Kích thước khối lượng động diezel lớn - Động diezel dùng nhiên liệu nặng, khó cháy, khó khởi động - Động diezel có hệ thống nhiên liệu khó chế tạo Câu 10: Trình bày kí hiệu hình I-4 bên ❖ Hình a: - ĐCT: điểm chết - ĐCD: điểm chết - Z: kì đầu cháy - C’: điểm trước ĐCT - b’ điểm mở xupap thải - b’’ :cuối kì cháy - d1 :điểm mở sớm xupap nạp - r :điểm chết - r’ :điểm đóng muộn xupap thải - d2 :điểm đóng sớm xupap nạp - a :điểm chết - pth :áp suất đường thải - pk : áp suất khí trời - Tk :nhiệt độ đường ống nạp ❖ Hình b: - 𝝋𝟏 : góc mở sớm xupap nạp - 𝜑2 : góc đóng muộn xupap nạp - 𝜑3 : góc mở sớm xupap thải - 𝜑4 : góc đóng muộn xupap thải - 𝜑𝑠 : góc phun sớm (góc đánh lửa sớm) Câu 12 :Trình bày yêu cầu nhiên liệu dùng cho động đốt - Nhiên liệu dễ hòa trộn với không khí để tạo hòa khí - Nhiên liệu sau cháy hoàn toàn k tạo tro - Nhiên liệu dạng lỏng khí Câu 13 :Phân tích tiêu kỹ thuật nhiên liệu xăng Tính chống kích nổ:xác định cách dùng 2,2,4 izooctan C8H18 vào làm nhiên liệu chuẩn số octan cao, tính chống kích nổ tốt Loại Thành phần khối Phân Khối Độ nhiê lượng tử lượn nhớt n lượn g 20° liệu g riêng C C H On Nhiệt độ Nhiệt Không Nhiệt trung cất ẩm khí lý trị thấp (°C) (kJ/kg thuyết Qtk ) Vo (MJ/kg Bắ Kết biến đổi rõ rệt nhiệt độ áp suất Giai đoạn II: Giai đoạn cháy chính: kể từ áp suất cháy lớn áp suất nén tới áp suất xilanh đạt cực đại Quá trình oxy hóa diễn nhanh, màng lửa lan tràn khắp thể tích buồng cháy, nhiệt độ áp suất tăng cao Giai đoạn III Giai đoạn cháy rớt: bắt đâu từ áp suất xylanh đạt cực đại tới nhiệt độ xylanh dạt cực đại, cháy nốt phần nhiên liệu lại buồng cháy Tốc độ cháy, áp suất trung bình giảm nhiệt độ trung bình tăng Là trình cháy diễn đường dãn nở nên nhiệt độ biến thành công có ích, phần lớn truyền cho chi tiết buồng cháy Cần khống chế giai đoạn làm cho chi tiết động nóng lên, ích cho động Giai đoạn IV Yếu tố ảnh hưởng tới trình - Tỉ số nén Hình dạng buồng cháy phân bố bugi Góc đánh lửa sớm Thành phần hỗn hợp Số vòng quay liệu bay hơi, trung tâm cháy hình thành nơi có dư lượng không khí thích hợp cháy với vận tốc chậm, lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn chiếm khoảng 30-40% lượng nhiên liệu toàn trình cháy Giai đoạn cháy nhanh: trung tâm cháy phát triển lan nhanh tạo thành màng lửa Sự bốc cháy toàn thể tích buồng cháy làm áp suất xylanh đạt cực đại Phần lớn lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn trước cháy hết, nhiệt lượng tỏa trình 1/3 lượng nhiệt toàn trình Cuối giai đoạn phun nhiên liệu kết thúc Giai đoạn cháy nhanh: áp suất xylanh đạt cực đại tới nhiệt đọ xylanh đạt cực đại, hoonc hợp nhieenlieeuj cháy chủ yếu giai đoạn này, tốc độ cháy giảm dần giai đoạn chiếm khoảng 40-50% nhiệt lượng Sự tập chung nhiên liệu cháy có ý nghĩa quan trọng tính êm dịu cho động đảm bảo Nhưng không nên tập trung nhiều nồng độ oxy giảm, tạo nhiều sản phẩm cháy Giai đoạn cháy rớt: giai đoạn cháy phần hỗn hợp lại, tính từ nhiệt độ xylanh đạt cực đại đến kết thúc trình cháy Tốc độ cháy chậm thiếu oxy, thiếu nhiên liệu cần khống chế giai đoạn nhiệt độ áp suất giảm, tạo nhiều sản phẩm cháy - Góc phun nhiên liệu - Tính chất nhiên liệu - Chất lượng phun thời gian cung cấp nhiên liệu - Tỉ số nén - Kết cấu buồng cháy - Số vòng quay trục khuỷu - Điều kiện khí nạp Câu 21: Trình bày thông số có ích động đốt Các thông số có ích động đốt 1) Tốc độ quay động cơ: Được xác định số vòng quay trục khuỷu đơn vị thời gian (thường tính phút) Người ta ký hiệu tốc độ quay động chữ n Đơn vị vòng/phút (vg/ph) vòng/giây (vg/s) a) Tốc độ quay định mức (nn) Tốc độ quay định mức tốc độ quay nhà chế tạo định Nó ứng với trường hợp động phát công suất định mức điều kiện chịu tải mômem định mức b) Tốc độ quay sử dụng (nd) Trong điều kiện khai thác bình thường, động thường làm việc với tốc độ quay sử dụng có trị số nhỏ tốc độ quay định mức Trị số tốc độ quay sử dụng động sau: 𝑛𝑑 = 3𝑛𝑛 √𝑒 Trong đó: e- mức độ sử dụng công suất động cơ, 𝑒 = 𝑁𝑑 𝑁𝑒 Nd – công suất sử dụng Nn – công suất định mức động c) Tốc độ quay cực đại (nmax) tốc độ quay lớn mà nhà chế tạo cho phép động làm việc thời gian định (khoảng giờ) Thông thường nmax=1,1*nn, (=110%nn) d) Tốc độ quay cực tiểu (nmin) tốc độ quay nhỏ mà động làm việc ổn định Tốc độ quay cực tiểu định điều kiện bốc cháy nhiên liệu tượng “ bơm” động tăng áp tuabin khí thải Trong trường hợp thứ tốc độ quay cực tiểu khoảng 30%nn trường hợp thứ hai nmin=(50-60%)nn.e tốc độ quay khởi động (nkđ) tốc độ quay nhỏ mà khởi động động 2) Công suất động : công môi chất công tavs giãn nở sinh đơn vị thời gian động đốt trong, người ta phân biệt khái niệm công suất sau a) Công suất thị Ni Công suất thị Ni công suất ứng với công thị Theo định nghĩa ta có: Ni = 𝐿𝑖 𝑖 𝑡 với t= 𝑧 𝑛 Ta có: - Ni công suất thị động (W) -Li công suất thị chu trình (J) -i số xylanh động -t thời gian thực chu trình công tác (s) -n tốc độ quay động (vg/ph) Hệ số phụ thuộc vào số chu kỳ động ( động kỳ z=2, động kỳ z=1) Thay giá trị vào công thức Ni ta có Ni = 𝑝𝑖 𝑣ℎ 𝑖.𝑛 𝑧 b) Công suất có ích Ne Công suất có ích Ne công suất mà động truyền cho tiêu thụ công suất, đầu trục khuỷu Nếu biết áp suất có ích trung bình pe tính công suất có ích đọng theo công thức: Ne= 𝑝𝑒 𝑣ℎ 𝑖.𝑛 𝑧 c) Công suất định mức Nn Công suất định mức Nn công suất có ích động phát điều kiện quy ước Các điều kiện quy ước xác định công suất định mức động bao gồm: mômen quay định mức Tốc dộ quay định mức Điều kiện khí điều kiện trang bị cho động công suất tiêu chuẩn nước quy định Vấn đề trang bị cho động công suất không giống Tiêu chuẩn ĐỨC (DIN), Ba Lan (PN) nhiều nước châu âu khác quy định: đo công suất động phải trang bị đầy đủ phận thiết bị bầu lọc không khí, bình tiêu âm, quạt gió, Giống làm việc điều kiện thực tế d) Công suất sử dụng Nd Công suất sử dụng Nd công suất có ích ớn mà động phát điều kiện làm việc có tải trọng không đổi không giới hạn thời gian Thông thường Nd=(0,85 ÷ 0,9)Nn e) Công suất cực đại Nmax Công suất cực đại Nmax công suất có ích lớn mà động phát khoảng thời gian định điều kiện làm việc có tải không đổi TCVN 1684-75 quy định công suất cực đại động phải đạt 110% Nn khoảng thời gian Tổng số thời gian làm việc chế dộ công suất cực đại không 10% thời gian làm việc chung động Thời gian lặp lại chế độ công suất cực đại không nhỏ f) Công suất quy đổi Ner Công suất quy đổi Ner công suất số tiêu chí kinh tế kỹ thuật khác động đốt ảnh hưởng đáng kể điều kiện môi trường xung quanh, đặc biệt áp suất nhiệt độ Để so sánh kết thí nghiệm tiến hành điều kiện môi trường khác nhau, càn phải quy đổi kết thu theo điều kiện khí tiêu chuẩn TCVN 1685-75 quy định cách quy đổi công suất động diezel không tăng áp sau: Ner=Ne 746 𝑏−𝑝𝑛 273−𝑡 293 Trong đó: -Ner công suất quy đổi (kW) -Ne công suất thu thí nghiệm (kW) -B công suất khí thí nghiệm (mmHg) -pn áp suất cục nước không khí ẩm nhiệt độ độ ẩm tương đối không khí đo phòng thí nghiệm (mmHg) 3) Mô mem quay động Trong điều kiện tải trọng bên thay đổi, mômen động kiểu piston sinh biến đổi dao động xung quanh trị số trung bình Me Mômen có trị số trung bình gọi mô men quay động Nếu biết công suất tốc độ quay động cơ, tính mô men có giá trị theo công thức sau: Me= 𝑁𝑒 2𝜋.𝑛 Trong đó: -Me mô men quay động (kN.m) -Ne công suất có ích động (kW) -n tốc độ quay động (vg/ph) Thay Ne đồng thời Vh=const z=const động cụ thể, sau rút gọn ta được: Me=C.pe với C số Như động đốt trong, mô men quay có quy luật biến đổi hoàn toàn giống quy luật biến đổi áp suất có ích trung bình 4) Hiệu suất Chúng ta biết rằng, phần lượng đưa vào động biến đổi thành năng, phần lại bị tổn thất giai đoạn khác tiến trình thực chu trình công tác Mức độ tận dụng lượng động đánh giá tiêu gọi hiệu suất Người ta phân biệt loại hiệu suất sau: a) Hiệu suất lý thuyết (hiệu suất nhiệt) Hiệu suất thị Hiệu suất học Hiệu suất có ích Hiệu suất nhiệt 𝜼𝒕 Hiệu suất nhiệt 𝜂𝑡 tỷ số phần nhiệt lượng biến thành công lý thuyết (Lt) chia cho tổng nhiệt lượng đưa vào động (Q1) 𝜂𝑡 = 𝐿𝑡 𝑄1 b) Hiệu suất có ích 𝜼𝒆 Hiệu suất có ích 𝜂𝑒 tỷ số phần nhiệt lượng biến thành công có ích (Le) chia cho tổng số nhiệt lượng đưa vào động (Q1) 𝜂𝑒 = 𝐿𝑒 𝑄1 Từ mối liên hệ ta biểu diễn hiệu suất có ích dạng sau: 𝜂𝑒 = 𝐿𝑒 𝑄1 = 𝐿𝑒 𝐿𝑖 𝐿𝑖 𝑄1 = 𝜂𝑚 𝜂𝑖 = 𝜂𝑡 𝜂𝑑 𝜂𝑚 Hiệu suất có ích (hiệu suất chung) tiêu quan trọng đánh giá động phương diện hiệu sử dụng lượng Nhìn vào biểu thức dễ dàng nhận có ba cách để tăng hiệu suất có ích động đốt là: - Tăng hiệu suất nhiệt (𝜂𝑡 ) cách tăng tỷ số nén tổ chức tốt trình cháy Tổ chức thực chu trình công tác cho tiến gần đến chu trình lý tưởng (tăng 𝜂𝑑 ) Chọn vật liệu thích hợp, sử dụng kết cấu hợp lý nhằm giảm tổn thất học động (tăng 𝜂𝑚 ) Hiệu suất có ích thay đổi theo tốc độ quay, phụ tải tình trạng kỹ thuật động chế độ làm việc định mức, hiệu suất có ích có trị số nằm khoảng (0,25÷0,35) động xăng (0,3÷0,4) động diezel Nhờ ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật lĩnh vực tính toán, thiết kế vật liệu mới, số hãng cho đời động diezel có hiệu suất có ích vượt 50% c) Suất tiêu hao nhiên liệu có ích Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge lượng nhiên liệu động tiêu thụ để phát đơn vị công suất đơn vị thời gian Đơn vị thường dùng suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) (g/ml.h) Nếu biết lượng nhiên liệu ddoogj tiêu thụ đơn vị thời gian Ge công suát động sinh (Ne) tính suát tiêu hao nhiên liệu (ge) công thức sau: Ge= 𝐺𝑒 𝑁𝑒 Đơn vị thường dung Ge la kg/h gọi lượng tiêu hao nhiên liệu Cũng hiệu suất có ích, suất tiêu hao nhiên liệu đánh giá động phương diện hiệu sử dụng lượng (nhiên liệu cung cấp) Suất tiêu hao nhiên liệu hiệu suất có ích động có liên quan với biểu thức sau: 𝜂𝑒 = 106 3.6 𝑔𝑒 𝑄𝐻 Trong đó: - 𝜂𝑒 - hiệu suất có ích ge hiệu suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) QH- nhiệt trị thấp nhiên liệu (kJ/kgnl) Câu 22 Phân tích diễn biến trình cháy động xăng kỳ Bao gồm giai đoạn: 1) Giai đoạn cháy trễ Giai đoạn cháy nhanh Giai đoạn cháy rớt Giai đoạn cháy trễ Kể từ bugi bật lửa đánh điện kết thúc điểm đường áp suất bắt đầu tách khỏi đường áp suất nén Khi vừa bật tia lửa lượng nhiên liệu tham gia phản ứng khoảng 1,5%, chưa có biến đổi rõ rệt nhiệt độ áp suất Giá trị giai đoạn cháy tính theo góc quay trục khuỷu thay đổi theo góc quay động Góc quay trục khuỷu tương ứng giai đoạn góc cháy trễ Giai đoạn cháy trễ dài hay ngắn phụ thuộc vào: - Nhiệt độ lượng phóng điện cực bugi Khả tự cháy nhiên liệu Nhiệt độ va áp suất nén bên xylanh 2) Độ đồng hòa khí Tỉ lệ hòa khí giàu hay nghèo Tỉ số nén Số vòng quay Giai đoạn cháy Kể từ áp suất cháy lớn áp suất nén tới áp suất xylanh đạt cực đại Quá trình oxy hóa diễn nhanh, màng lửa tràn khắp thể tích buồng cháy, nhiệt độ áp suất tăng cao 3) Giai đoạn cháy rớt Bắt đầu từ áp suất xylanh đạt cực đại tới nhiệt độ xylanh đạt cực đại, cháy nốt phần nhiên liệu lại buồng cháy Tốc độ cháy, áp suất trung bình giảm nhiệt độ trung bình tăng Là trình cháy diễn đường giãn nở nên nhiệt độ biến thành công ít, phần lớn truyền cho chi tiết buồng cháy Cần khống chế giai đoạn làm cho chi tiết động nóng lên, ích cho động Câu 23: Phân tích diễn biến trình cháy động diezel kỳ Diễn biến trình cháy động kỳ chạy diezel Là giai đoạn chuẩn bị trung tâm tự cháy Kể từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu đường áp suất cháy tách khỏi đường áp suất nén Giai đoạn áp suất tăng lên chậm vì: nhiệt nhiên liệu bay hơi, trung tâm cháy hình thành nơi có dư lượng không khí thích hợp cháy với tốc độ chậm, lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn chiếm khoảng 30-40% lượng nhiên liệu toàn trình 1) Giai đoạn cháy nhanh Các trung tâm cháy phát triển lan nhanh tạo thành màng lửa Sự tự bốc cháy toàn thể tích buồng cháy làm áp suất xylanh đạt cực đại Phần lớn lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn trước cháy hết, lượng nhiệt tỏa trình 1/3 lượng nhiệt toàn trình Cuối giai đoạn phun nhiên liệu kết thúc 2) Giai đoạn cháy Bắt đầu từ áp suất xylanh đạt cực đại tới nhiệt độ xylanh đạt cực đại, hỗn hợp nhiên liệu cháy chủ yếu giai đoạn này, tốc dộ cháy giảm dần lượng oxy giảm, nhiệt độ xylanh tăng áp suất giảm dần Giai đoạn chiếm khoảng 40-50% nhiệt lượng Sự tập chung nhiên liệu cháy có ý nghĩa quan trọng tính êm dịu cho động đảm bảo Nhưng không nên tập trung nhiều nồng độ oxy giảm, tạo nhiều sản phẩm cháy 3) Giai đoạn cháy rớt Là giai đoạn cháy hỗn hợp lại, tính từ nhiệt độ xylanh đạt cực đại đến kết thúc trình cháy Tốc độ cháy chậm thiếu oxy, thiếu nhiên liệu, Cần khống chế giai đoạn nhiệt độ áp suất giảm, tạo nhiều sản phẩm cháy Câu 16: Trình bày diễn biến chu trình lý tưởng tổng quát động đốt - Đoạn oc: nén đoạn nhiệt, đặc trưng cho động đốt máy nén khí Đoạn cy: cấp nhiệt đẳng tích, đặc trưng cho động xăng phần động diezel đại Đoạn yz: cấp nhiệt đẳng áp, đặc trưng cho động tăng áp tuabin khí Đoạn zd: giãn nở đoạn nhiệt, đặc trưng cho động đốt tuabin khí Đoan df: nhả nhiệt đẳng tích, đực trưng cho động đốt pistong Đoạn fo: nhả nhiệt đẳng áp, đặc trưng cho tuabin khí Phần II: tập Bài 1: Chu trình động đốt cháy đẳng tích, môi chất coi không khí Thể tích công tác Vh= 0,006 m3, nhiệt độ vào t1= 200C, áp suất vào P1= bar Thể tích buồng cháy V1=V2 = 0,001m3 Áp suất lớn chu trình P3=25 bar Hãy xác định: Các thông số điểm đặc trưng chu trình Nhiệt cấp thải chu trình Công hiệu suất nhiệt chu trình Bài làm a) - Điểm 1: P1=1 bar, t1=200C T1=2930C V1=Vc+Vh=0,007 m3 -Điểm 2: V2=Vc=0,001m3 Nén đoạn nhiệt 𝑉 Ps=Pt.( 2)𝑘 =1*( 𝑉1 𝑃2 T2=T1*( ) 𝑃1 𝑘−1 𝑘 0,007 1,4 ) =15,24 0,001 =293*15,240,4 =369oC -Điểm 3: V3=V2=0,001m3 P3=25 bar PV=RT bar 𝑅𝑇 V= =const 𝑃 𝑇𝑡 𝑇𝑠 = 𝑃𝑡 𝑃𝑠 𝑃 T3= ∗ 𝑇2 =1048oK 𝑃2 -Điểm 4: - V4 =V1 =0.007 Đoạn nhiệt 𝑇4 𝑇3 →𝑃4 = 𝑃1 𝑃2 = 𝑇1 𝑃4 𝑇2 𝑃3 = 𝑃1 𝑃2 ∗ 𝑃3 = 1.64 2, Nhiệt cấp thoát trình : Qv = G*Cv*(T3-T2) G= 𝑃1∗𝑉1 𝑅∗𝑇1 = 100000∗0.007 287∗293 Q =0.00828 ∗ ( 20.9 29 = 0.00832 𝑘𝑔 ) ∗ 105 ∗ (775 − 336) = 2.45 𝑘𝐽 Nhiệt thải trình 4-1 Q2 = G*Cv*(T1-T4)=0.00832 ∗ ( 20.9 29 ) ∗ 105 ∗ (20 − 2.8) = 1.13 𝑘𝐽 Công trình L0 =Q1-|Q2|=2.45-1.13=1.32 kJ Hiệu suất nhiệt trình ŋt =1- 𝜀𝑘−1 = 0.54=54% Bài Chu trình động đốt cấp nhiệt đẳng áp có P1=1bar, t1= 270C, P4= 3,5 bar, P3= 55 bar Xác định nhiệt cấp thải, công hiệu suất nhiệt chu trình, coi chất môi giới 1kg không khí Bài làm Vì 1-2 trình nén đoạn nhiệt k−1 k T2 P2 =( ) T1 P1 k−1 k P3 =( ) P1 k−1 k P3 T2 = T1 ∗ ( ) P1 = 944°K Tại điểm V1 = R∗T1 P1 = 287∗300 10^5 = 0.816 m3 Tại điểm P4 ∗ v4 P4 ∗ v1 3.5 ∗ 105 ∗ 0.816 = = = 1050°K R R 287 Quá trình giãn nở đoạn nhiệt 3-4 T4 = k−1 k T3 P3 =( ) T4 P4 k−1 k p3 T3 = T4 ∗ ( ) p4 Nhiệt cấp cho chu trình 2-3 29.3 Q1=Cp*(T3-T2)= 29 Q2 = Cv*(T1-T4) = = 2309°K ∗ (23.9 − 944) = 1379 𝑘𝐽 20.9 29 ∗ (300 − 1050) = −540 𝑘𝐽 Công chu trình : I0 = Q1-|Q2| =1379-540=839 kJ Hiệu suất chu trình : ŋt= 𝐼0 𝑄1 = 839 13379 Bài Chu trình động đốt cấp nhiệt hỗn hợp, có P1= 0,9 bar, t1 = 67 0C,  = 10, P3 = 45 bar Nhiệt cấp cho chu trình q1= 1090 KJ/Kg Chất môi giới không khí Xác định nhiệt cấp qv,,qp chu trình nhiệt độ t4 = 0.61 = 61% Quá trình 1-2:nén đoạn nhiệt 𝑣1 𝑘−1 𝑇2 = 𝑇1 ∗ ( ) = 𝑇1 ∗ 𝜀 𝑘−1 = (67 + 273) ∗ 101.4−1 = 854°𝐾 𝑣2 𝑣1 𝑘−1 𝑝2 = 𝑝1 ∗ ( ) = 𝑝1 ∗ 𝜀 𝑘 = 0.9 ∗ 101.4 = 22.6 𝑏𝑎𝑟 𝑣2 Quá trình 2-3:nén đẳng tích 𝑇3 = 𝑇2 ∗ 𝑝3 45 = 854 ∗ = 1700°𝐾 𝑝2 22.6 Nhiệt cấp cho trình đẳng tích 2-3 𝑝𝑣 = 𝑐𝑣 ∗ (𝑇3 − 𝑇2 ) = 20.9 𝐾𝐽 ∗ (1700 − 854) = 609 ⁄𝐾𝑔 29 Nhiệt cấp cho trình đẳng áp 3-4 𝑞𝑝 = 𝑞1 − 𝑞𝑣 = 1090 − 609 = 481 𝐾𝐽 ⁄𝐾𝑔 𝑞𝑝 = 𝑐𝑝 ∗ (𝑇4 − 𝑇3 ) 𝑇4 = 𝑞𝑝 𝑐𝑝 + 𝑇3 = 481 1.01 + 1700 = 2176°𝐾 = 1903℃ Bài Trình bày qui trình điều chỉnh khe hở nhiệt động máy theo thứ tự nổ là:1-3-4-2 Quy tắc điều chỉnh khe hở nhiệt - Điều chỉnh động nguội Điều chỉnh trạng thái xupap không làm việc Góc 𝜑 Máy 26 180° Nổ Xả Nén Nạp 360° Xả Nạp Nổ Nén 540° Nạp Nén Xả Nổ 720° Nén Nổ Nạp Xả Bước Bước Nạp Xả Nạp Xả Xả Nạp Nạp Xả Bước 1.quay trục khuyursao cho piston máy lên ĐCT cuối kỳ nén đầu kỳ nổ lúc xupap nạp –xả máy 1, xupap nạp máy 2, xupap xả máy trạng thái không làm việc nên ta tiến hành điều chỉnh xupap trước Bước 2.quay trục khuỷu góc 360°, lúc xupapxar máy 2, xupap nạp máy 3, xupap nạp-xả máy trạng thái không làm việc nên ta tiến hành chỉnh xupap Vậy qua lần quay trục khuỷu ta điều chỉnh xong xupap Bài Trình bày qui trình điều chỉnh khe hở nhiệt động máy theo thứ tự nổ là: 1-5-3-6-2-4 27 máy góc 60° Nạp Nổ Xả 120° Nạp Nén 240° Nén Nổ Nạp Nén Xả Nạp Nổ 540° Xả 600° 660° Nổ Xả 360° 480° Nén Nổ Nạp Nén Xả Nạp 720° Xả Nạp 420° Nén Nổ 180° 300° Xả Nổ Nén Bước 1.quay trục khuỷu cho piston máy lên đến ĐCT cuối kỳ nén đầu kỳ nổ lúc xupap nạp-xả may1, xupap nạp máy 2, xupap xả máy 3, xupap nạp-xả máy 4,xupap nạp –xả máy 5, xupap xả máy trạng thái nghỉ nên ta điều chỉnh máy trước Bước 2.quay trục khuỷu góc 360°.ta điều chỉnh xupap xả máy 2,xupap nạp máy Bước 3.quay tiếp trục khuỷu góc 360°, ta điều chỉnh xupap nạp máy Bài Một động xăng có công suất lớn Nemax= 180 (HP) số vòng quay ne = 4000( vòng/phút), ne max= 5000(vòng/phút) Hãy xây dựng đường đặc tính tốc độ động theo công thức S R Lây Đéc Man, biết hệ số thực nghiệm a = b = c=1 28 Ta có bảng số liệu ne-Ne-Me ne Ne Me 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 14,44 30,74 48,09 65,71 82,80 98,57 112,21 122,94 129,96 132,48 275,84 293,56 306,21 313,80 316,33 313,80 306,21 293,56 275,84 253,07 29 ... m/s) b) Động cao tốc (∁