Chương 4 chu trình công tác của động cơ đốt trong

Sơ đồ tính tốn Khi kể đến tổn thất cháy khơng hồn tồn, khơng kịp thời, phân giải sản vật cháy, truyền nhiệt cho thành xy lanh để tính tốn nhiệt động q trình cháy tốn phức tạp Trong thực tế tính tốn thường đơn giản hoá qua giả thiết gần Với động xăng: xăng: Quá trình cháy xảy tức thời thời,, Vc=const, (đường (đường áp suất thự thực tế thay đổi đường đẳng tích tích)) Nhiệt đưa vào làm tăng nội năng,, không sinh công công Trong giai đoạn nhiên liệu cháy không hoàn toàn phần nhiệt lượng mát truyền cho thành xy lanh phân giải sản vật cháy Pz Vz M z Tz  Pc Vc M cTc l Vz T  z z Vc Tc Mối liên hệ thống số đầu cuối q trình cháy Ta có: PcVc = 8314McTc PzVz = 8314MzTz Đối với động Diesel Lúc đầu qúa trình cháy phát triển nhanh sau chậm lại lại,, đường cong thay đổi áp suất thực tế thay hai đoạn đẳng tích cy đẳng áp yz yz Giai đoạn có tổn thất lượng cháy khơng hồn tồn, tồn, truyền nhiệt cho thành xylanh xylanh,, phân giải sản vật cháy không đáng kể kể Động xăng Vz T   l  z z Vc Tc Động Diesel Vz  T rl z z Vc r Tc Phương trình cháy Khi đốt cháy kg nhiên liệu, nhiệt truyền cho môi chất Qcz, dùng để tăng nội sinh công theo định luật I nhiệt động học Qcz = Ucz + Lcz - Ucz: biến thiên nội môi chất - Lcz : công môi chất sinh trình cháy Qcz = (QH-QH) - Qlm - Qcc - Qpg QH : Nhiệt trị thấp nhiên liệu QH : Nhiệt lượng ứng với phần nhiên liệu cháy thiếu oxy a >= > QH = a < > QH = 126.106(1-a)Mo J/kgnl − Qlm: Nhiệt lượng truyền qua thành xy lanh cho nước làm mát Nhiệt lượng tổn thất cho nhiên liệu − Qcc: chưa cháy kịp z − Qpg: Nhiệt lượng phân giải sản vật cháy bị tổn hao Q cz ( Q H   Q H )  Qcc  Qpg Q lm   Q H  Q H Q H  Q H Q H  Q H  z  x z  q lm - xz: hệ số tỏa nhiệt nhiên liệu z, tức thể phần nhiên liệu bốc cháy z (có tính đến tổn thất cháy khơng hồn tồn, phân giải sản vật cháy so với nhiệt lượng toả đốt cháy nhiên liệu - qlm: hệ số tản nhiệt cho nước làm mát - z : hệ số lợi dụng nhiệt z (tỷ số nhiệt lượng lợi dụng có ích số nhiên liệu toả đốt cháy nhiên liệu) Xác định thực nghiệm dựa vào đồ thị công Q zb   z (Q H  Q H ) Qcz = z.(QH - QH) Công sinh trình cháy Lcz - Động xăng: Lcz = - Diesel: Lcz = PzVz - PyVy = PzVz - lPcVc Lcz = 8314MzTz - l.8314McTc Ucz = Uz - Uc Ucz = Uz - Uc U cz  M z mC"vz Tz  M c mC 'vc Tc Qcz = Ucz + Lcz  z (Q H  Q H )  mC"vz M z Tz  M c mC'vc Tc  8314(M z Tz  lM c Tc ) M z   z M c , M c  M1 (1  g r )  z (Q H  Q H )   z Tz mC"pz  (mC'vc  8314l)Tc M1 (1  g r ) Qcz = DUcz + Lcz  z (Q H  Q H )  (mC'vc  8314l )Tc  z Tz mC"pz M1 (1  g r )  z (Q H  Q H )  mC'vc Tc   z Tz mC"vz M1 (1  g r ) Trong phương trình cháy ẩn số Tz Thường Tz= 1800-2200K, nên tính tốn phải kể đến quan hệ nhiệt độ với tỉ nhiệt Khi gr0,06 phải dùng cơng thức tính tỉ nhiệt hỗn hợp để tính Phương trình cháy cuối có dạng: ATz2 + BTz + C = ĐC xăng ĐC Diesel z Tz l r Pz 0.850.95 0.700.85 23002800 18002200 3-4 3-5 1.2-2.4 1.7-1.2 5-10 Quá trình giãn nở 4.4.1 Diễn biến thơng số Diễn biến Trong chu trình cơng tác động cơ, trình giãn nở trình quan trọng Quá trình giãn nở thực tế khác với q trình giãn nở lý tưởng: • Tồn cháy rớt nhiên liệu tái hợp sản vật cháy • Có truyền nhiệt từ sản vật cháy sang thành xylanh điều kiện áp suất, nhiệt độ diện tích làm mát thay đổi • Trong q trình giãn nở thực tế có tượng lọt khí • Tỉ nhiệt mơi chất thay đổi theo nhiệt độ Đầu trình giãn nở cháy rớt hồn ngun sản vật cháy mạnh, q trình giãn nở coi cấp nhiệt, số đa biến n2 < k2 Khi piston tiếp tục xuống, cháy rớt hoàn nguyên sản vật cháy giảm dần, truyền nhiệt cho thành xylanh lại tăng lên số n2 tăng dần ở thời điểm đại lượng cân với n2 = k2 • Piston tiếp tục xuống, truyền nhiệt cho thành xylanh chiếm ưu thế, trình giãn nở vừa bị nhiệt nên n2 > k2, ưu mạnh n2 tăng • Do q trình giãn nở động trình giãn nở đa biến với số ln thay đổi Trong tính tốn, thông số công giãn nở để đơn giản người ta thường tính với số giãn nở đa biến trung bình pV n  const V Pb  Pz  z  Vb Pb  Tb  Pz  n2 Tz  n 1    n2  Pz  Vb   Vz    n2 Pb  Tb  Pz  n2 Tz  n 1 Cân nhiệt q trình giãn nở Trong q trình giãn nở có cấp nhiệt thêm cháy rớt, nhiệt truyền ngồi, nội chất khí thay đổi sinh công Dùng định luật nhiệt động: Qzb = Uzb + Lzb • Qzb : nhiệt lượng cấp cho mơi chất q trình giãn nở • Uzb: biến thiên nội mơi chất • Lzb: cơng mơi chất sinh q trình giãn nở • Q zb   b (Q H  Q H )   z (Q H  Q H ) Nhiệt lượng cấp cho môi Nhiệt lượng cấp cho môi chất từ chất trình c đến b cháy cz Q cb  (Q H  Q H )  Q cc  Q pg Q H  Q H  Q lm Q H  Q H Q cb   q w   b b  Q cb Q  Q zb Q zb  cz  z  Q H  Q H Q H  Q H Q H  Q H Q zb  ( b   z )(Q H  Q H ) 10 U zb  M b mC"vb Tb  M z mC"vz Tz Mb    M b  M c  M1 (1  g r ) Mc Mz   z  M z   z M c   z M1 (1  g r ) Mc U zb  M1 (1  g r )(.mC"vb Tb   z mC"vz Tz ) Lzb  (PzVz  PbVb ) n2 1 Lzb  8314 M1(1 gr )(zTz  .Tb ) n2 1 (b  z )(QH  QH) 8314  .mC"vbTb z.mC"vzTz  (zTz .Tb ) M1(1 gr ) n2 1 11 bz Tb bz mC"vz  a vz  Tz 1.200  2.600K  a vz  a vb ; b z  b b mC"vb  a vb  n 1  Tb  8314 (b  z )(QH  QH ) ' b  a vz  z (Tz  Tb ) M1 (1  g r )(Tz  Tb ) Tz  n2 1 Động xăng D tốc độ thấp D tốc độ cao (X); hay : Tb  Tz  n2 1 (D) b n2 Pb (MN/m2) Tb 0,85-0,95 1,23-1,27 0,35-0,50 1500-1700 0,85-0,95 1,14-1,25 0,20-0,60 1000-1200 0,85-0,90 1,20-1,30 0,25-0,35 900-1000 12 ... 1.7-1.2 5-10 Quá trình giãn nở 4. 4.1 Diễn biến thông số Diễn biến Trong chu trình cơng tác động cơ, trình giãn nở trình quan trọng Quá trình giãn nở thực tế khác với trình giãn nở lý tưởng: • Tồn... dựa vào đồ thị công Q zb   z (Q H  Q H ) Qcz = z.(QH - QH) Cơng sinh q trình cháy Lcz - Động xăng: Lcz = - Diesel: Lcz = PzVz - PyVy = PzVz - lPcVc Lcz = 8314MzTz - l.8314McTc Ucz = Uz... xylanh chiếm ưu thế, trình giãn nở vừa bị nhiệt nên n2 > k2, ưu mạnh n2 tăng • Do q trình giãn nở động trình giãn nở đa biến với số ln thay đổi Trong tính tốn, thơng số công giãn nở để đơn giản