đề cương Động Cơ Đốt Trong

Tài liệu lưu hành nội ĐỀ CƯƠNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quang Thanh HV: Nguyễn Duy Tuyển Câu1 Q trình trao đổi khí động tập hợp trình thải sản vật cháy khỏi xi lanh chu trình trước nạp đày khí nạp vào xi lanh chu trình Nghĩa : TRAO ĐỔI KHÍ = THẢI + NẠP Cơng q trình trao đổi khí động kỳ không tăng áp công âm áp suất xi lanh trình thải lớn áp suất xi lanh trình nạp (Do người ta gọi cơng q trình TĐK cơng hành trình “bơm”) Chú thích: b1: Thời điểm BĐ mở supáp thải b1- b: Góc mở sớm supáp thải supáp thải r1: r - r1: Góc đóng muộn supáp thải supáp nạp d; d – r: Góc mở sớm supáp nạp supáp nạp a1 : a – a1: Góc đóng muộn supáp nạp điệp pha phối khí Thời điểm đóng kín Thời điểm BĐ mở Thời điểm đóng kín d - r – r1 : Góc trùng LTĐK : Cơng q trình trao đổi khí Qúa trình thải ( b1 – r1 ): giai đoạn: - Giai đoạn ( b1 – b) – Thải tự do: Do áp suất xi lanh p lớn nhiều so với áp suất tới hạn pth, nghĩa tỷ số p / pth lớn tỷ số tới hạn βth: Do tốc độ lưu động dòng khí thải qua tiết diện lưu thông họng supáp thải tốc độ âm cục a đạt a = 600 – 700 m/s khơng đổi Do dòng khí lưu động với tốc độ lớn nên có khoảng 60 – 70% sản vât cháy thải Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Tại cuối giai đoạn 1(điểm b) áp suất nhiệt độ xi lanh nằm khoảng: p T b b = 0,4 – 0,5 Mpa (MN / m2 ) = 1100 – 1600 0K - Giai đoạn (b – r) – Thải cưỡng bức: Pít tông chuyển động từ ĐCD lên ĐCT để đảy sản vật cháy Trong giai đoạn áp suất xi lanh tốc độ dòng khí thải giảm xuống nhỏ áp suất tốc độ tới hạn Cuối giai đoạn (ĐCT) xi lanh tồn lượng khí sót thể tích buồng cháy với áp suất khí sót p r = 0,01 – 0,02 Mpa, Tr = 700 – 900 0K - Giai đoạn (r – r1) – Thải quán tính: Quá trình thực qn tính dòng khí thải lưu động qua supáp thải Giai đoạn cần thiết để nâng cao chất lượng thải sản vật cháy khỏi xi lanh Quá trình nạp (d – a1): giai đoạn - Giai đoạn (d – r ) – Nạp sớm: Thực tế khơng khí nạp chưa thể nạp vào xi lanh áp suất xi lanh p cao áp suất khí nạp p0 Mục đích giai đoạn mở sớm supáp nạp để mở rộng dần tiết diện lưu thông họng supáp nạp - Giai đoạn ( r - a ) – Nạp chính: Pít tơng chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD Lúc đầu, điểm r p r > p0 nên khí sót xi lanh tiếp tục giãn nở đến cân với áp suất p sau lượng khí nạp mới nạp vào xi lanh Tại điểm a (coi cuối trình nạp): pa = p0 – Δpa - Giai đoạn (a – a1 ) – Nạp thêm: Tuy pít tơng lên đầu hành trình nén song pa nhỏ p0 nên người ta lợi dụng độ chênh áp để nạp thêm cách cho đống muộn supaps nạp Các góc mở sớm, đóng muộn supáp nạp, thải chọn theo thực nghiệm cho động cụ thể Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Câu Động có tăng áp động lắp thêm máy nén khí ( dẫn động gới dẫn động tua bin khí) để nén khơng khí từ áp suất mơi trường đến áp suất p k ( pk > p0 ) trước nạp vào xi lanh động với mục đích để tăng khối lượng khơng khí nạp - Do áp suất pk > p0 nên trình nạp bắt đầu supáp nạp mở cơng q trình cơng dương (chu trình thuận) - Phần cơng với phàn cơng dương q trình cháy – dãn nở làm cho cơng tồn chu trình cao khơng sử dụng tăng áp cho động Câu ÁP SUẤT CUỐI QUÁ TRÌNH NẠP pa: pa = p0 – Δpa - Động không tăng áp pa = pk – Δpa - Động có tăng áp Δpa – Tổn thất áp suất đường nạp Trong đó: ξn – Hệ số cản thủy động đường ống nạp ρkk - Mật độ khơng khí nạp, kg/m3 S – Hành trình pít tơng, m n – Số vòng quay động cơ, vg/ph; Fpt – Diện tích tiết diện ngang đỉnh pít tơng, m 2; fk - Diện tích tiết diện ngang họng supáp nạp, m 2; Trong tính tốn thường chọn pa: p a = ( 0,8 – 0,9) p0 - Động kỳ không tăng áp pa = (0,9 – 0,96) pk - Động kỳ có tăng áp Các biện pháp tăng áp Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội +trong thiết kế: giảm hệ số cản cách chế tạo đường ống lưu thông tốt, giảm bớt chỗ ngoặt Tăng tiết diện lưu thông họng suppap nạp cách dùng xuppap treo có đường kính mặt dùng xuppap Tăng tiết diện lưu thông cách sử dụng buồng cháy hình chêm, nửa chêm, có xuppap nằm nghiêng +biện pháp khai thác: đ/cơ điêzn:thay đổi nhiên liệu đưa vào động cơ( thay đổi chất) làm thay đổi n đ/cơ xăng: thay đổi vị trí bướm ga (điều chỉnh theo lượng) làm thay đổi hệ số cản-> thay đổi fk Câu Khi khí nạp lưu động đường ống nạp xi lanh tiếp xúc với vách nóng nên sấy nóng lên giá trị ΔT ΔT = ΔTtr.n – ΔTbh (2.2) Trong đó: ΔTtr.n – Độ tăng nhiệt độ khí nạp truyền nhiệt từ vách nóng tới; ΔTbh – Độ giảm nhiệt độ khí nạp có tượng thu nhiệt để bay xăng (đối với động xăng) ΔT = f ( n, tnạp, T0……) Việc xác định xác phức tạp Trong tính tốn thường chọn vào số liệu thực nghiệm: ΔT = 20 – 400K ΔT = – 200K - Động diesel; - Động xăng (Thấp khí nạp có xăng) Cơ sở xác định: Dựa vào phương trình cân nhiệt lượng khí nạp mới, khí sót hỗn hợp chúng hòa trộn với áp suất khơng đổi cuối trình nạp (3.3) Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Trong đó: μcp, μc”p, μc’p – Nhiệt dung riêng mol đẳng áp khí nạp mới, khí sót hỗn hợp khí M1, Mr – Số mol khí nạp mới, khí sót Tr, Ta cuối q trình nạp Nhiệt độ khí sót, hỗn hợp khí Coi: λ t – Hệ số hiệu đính nhiệt dung, phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp Câu 5: a Áp suất pr: p r = p0 + Δp r (3.5) p – Áp suất môi trường thải ra; Δp r - Sức cản đường ống thải Trong tính tốn thường chọn: Động tốc độ thấp: p r = ( 1,03 – 1,06)p0 Động tốc độ cao: p r = ( 1,05 – 1,2)p0 b Nhiệt độ Tr: Tr = f ( tải, thành phần hỗn hợp, góc mở sớm supáp thải….) Trong tính tốn thường chọn: Động diesel: Tr = (700 – 900) 0K Động xăng: Tr = (900 – 1100) 0K Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Câu Hệ số nạp tỷ số lượng khí thực tế nạp vào xi lanh tính theo kmol ( M1) tính theo kg (m1) lượng khí nạp lý thuyết nạp đày xi lanh tính theo kmol (M h) kg (mh) điều kiện áp suất nhiệt độ trước supáp nạp Hệ số nạp ký hiệu ηv v  M m1  M h mh (2.6) Trong đó: M1 – Số kmol khí nạp thực tế vào xi lanh, kmol M h – Số kmol khí nạp lý thuyết nạp đày vào xi lanh, kmol m1- Khối lượng khí nạp thực tế vào xi lanh, kg m h - Khối lượng khí nạp lý thuyết nạp đày vào xi lanh, kg Phương pháp thành lập: - Từ biểu thức (2.6) thành lập phương trình hệ số nạp ứng với phần nạp (tương ứng với gia đoạn nạp chính) - Phần nạp thêm ứng vơi góc đóng muộn sup áp nạp (nạp thêm) nhân thêm vào phương trình hệ số nạp với hệ số λ1, (λ1 = 1,02 – 1,07) Xác định cụ thể: Xác định M1: Dựa vào phương trình cân khối lượng mol cuối trình nạp: Ma = M1 + Mr = M1(1 + γr) (2.7) Suy ra: (2.8) M1 = Ma / (1+ γr ) Đồng thời từ phương trình đặc tính pa.Va = R.Ma.Ta Suy ra: Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Ma = pa.Va / R.Ta (2.9) Thay Ma từ biểu thức (2.9) vào biểu thức (2.8) ta có: M1  pa Va R.Ta   r Xác định Mh: Dựa vào phương trình đặc tính p 0.Vh = R.Mh.T0 Suy ra: Mh = p0.Vh / R.T0 (2.11) Sau thay M1 từ (2.8), Mh từ biểu thức (2.11) vào biểu thức định nghĩa hệ số nạp (2.6): v  Vì: M pa Va T0  M h p0 Vh Ta   r Va Va Vc    Vh Vc  Va  Vc    Và sau nhân với hệ số λ1 (có xét đến phần nạp thêm) ta có: v  1 T0  pa   p0 T0  T  t  r Tr Câu Khái niệm hệ số khí sót: Hệ số khí sót tỷ số só kmol khí sót lại xi lanh số kmol khí nạp Hệ số khí sót ký hiệu γr r  Mr M1 (2.13) Phương trình hệ số khí sót: Xác định Mr: Dựa vào phương trình đặc tính p r.Vc = R.Mr.Tr Suy ra: Mr  pr Vc R.Tr (2.14) Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Xác định M1: Dựa vào phương trình định nghĩa hệ số nạp (2.6): v  M m1  M h mh M  M h v  p0 Vh v R.T0 (2.15) Thay Mr, M1 vào phương trình định nghĩa hệ số khí sót (2.13) biến đổi: r  Vc pr T0 1 pr T0  Vh p0 Tr v   p0 Tr v (2.16) Câu Nâng cao chất lượng trình trao đổi khí có nghĩa nâng cao hệ số nạp giảm hệ số khí sót Cơ sở phân tích biện pháp nâng cao chất lượng trình trao đổi khí dựa vào biểu thức (phương trình) xác định tổn thất áp suất đường nạp Δpa (2.1), hệ số nạp (2.12), hệ số khí sót (2.16) Các biện pháp bao gồm: - biện pháp thiết kế: a Các biện pháp giảm tổn thất áp suất đường nạp: - Tổ chức thiết kế đường ống nạp hợp lý, chỗ ngoặt, thành nhẵn đẻ giảm ξn (Hình 2.7) - Tăng tiết diện lưu thông họng supáp nạp cách sử dụng 2, supáp nạp, thải cho xi lanh để tăng fk (Hình 2.8) -Giảm hệ số khí sót (Giảm sức cản đường thải bàng cách tổ chức lại hệ thống thải động nhiều xy lanh – hình 2.9) b Các biện pháp tăng áp suất đầu vào trước supáp nạp: Sử dụng biện pháp tăng áp (tăng áp cộng hưởng, tăng áp dẫn động giới, tăng áp tua bin khí (Hình 2.9) để tăng áp suất khí nạp từ p0 lên áp suất pk trước nạp vào xi lanh Hình thức tăng áp cộng hưởng sử dụng nhiều cho động có số vòng quay lớn (động xe ơto con) Hình thức phải chọn chiều dài đường ống nạp đủ lớn để biên độ dao động sóng áp suất trình nạp, cuối kỳ nạp phải lớn (đối với động có số vòng quay cao thích hợp) Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội c Các biện pháp tự động thay đổi thời điểm mở, đóng supáp: Sử dụng cấu tự động thay đổi thời điểm mở, đóng supáp nhằm lựa chọn pha phối khí tối ưu chế độ tốc độ khác động d Biện pháp tăng “tiết diện – thời gian” mở supáp: Bố trí supáp nghiêng (Hình 2.17) để tăng hành trình mở lớn supáp tăng “tiết diện-thời gian” mở supáp - biện pháp khai thác sử dụng - Thường xuyên bảo dưỡng định kỳ hệ thống đường ống nạp bầu lọc khơng khí để giảm sức cản thủy động ξn giảm tổn thất áp suất đường nạp Δpa - Không để trạng thái nhiệt động cao - Thường xuyên sử dụng động xăng chế độ tải lớn (bướm ga mở rộng) Câu Đặc điểm - Có trao đổi nhiệt mơi chất công tác thành xi lanh, nắp máy đỉnh pít tơng, nghĩa q trình nén q trình đa biến - Thời điểm bắt đầu nén thực tế từ ĐCD lý thuyết mà phụ thuộc vào thời điểm đóng supáp nạp cấu phối khí (muộn khoảng 30 – 500 GQTK) - Có lọt khí qua khe hởgiữa xi lanh pít tơng - Đối với động xăng có tượng bốc nhiên liệu ( Điều cần phải ý động xăng khơng tổ chức sấy nóng hỗn hợp tốt xăng khơng bốc hết, lượng xăng lại tạo thành màng bám lên thành xi lanh tảy màng dầu bơi trơn làm tăng mài mòn ống lót xi lanh) Mục đích + Mở rộng phạm vi nhiệt độ q trình cơng tác chất lượng q trình cháy lớn nhiệt độ cháy cao hơn, nhiệt độ cuối trình giãn nở thấp làm tăng hiệu suất nhiệt chu trinhg Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội + Đảm bảo thu thực tế tỉ số giản nở cho phép lớn + Tạo điều kiện tốt cho cháy hỗn hợp khí cơng tác Câu 10 a Áp suất cuối trình nén, pc: Cơ sở: Dựa vào phương trình trạng thái trình nén: pV n1 = const Viết cho điểm đầu cuối trình: Pa.Van1 = pc.Vcn1 n1 � V � pc  pa � a �  pa  n1 Vc � � Suy ra: b Nhiệt độ cuối trình nén, Tc: Cơ sở: Dựa vào phương trình đặc tính q trình nén: R.M.T pV = Viết cho điểm đầu cuối trình: Pa.Va = R.Ma.Ta Pc.Vc = R.Mc.Tc Coi: Ma = Mc; Lấy phương trình chia cho phương trình dưới, ta có: n1 1 � p V V � Tc  Ta c c  Ta � a �  Ta  n1 1 pa Va Vc � � Suy ra: Câu 11: Trong q trình nén, pít tơng chuyển động từ ĐCD lên ĐCT giai đoạn đầu nhiệt độ môi chất T thấp nhiệt độ trung bình thành vách Tw nên hướng truyền nhiệt từ thành vách cho môi chất công tác, gia đoạn cấp nhiệt + Q, số nén đa biến thực tế n1x > k Tại thời điểm tức thời T = T w, xảy trạng thái cân bằng, Q = 0, n1x = k Từ thời điểm trở nhiệt độ Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội - Công suất tiêu hao cho việc khắc phục sức cản chi tiết chuyển động không khí (thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà) ký hiệu N kk - Công suất tiêu hao cho việc dẫn động cấu thiết bị phụ thân động (bơm nước, bơm dầu, quạt gió, máy phát) ký hiệu N dđ - Cơng suất tiêu hao cho hành trình q trình trao đổi khí (hành trình bơm) động kỳ không tăng áp ký hiệu N b - Công suất tiêu hao cho việc khắc phục sức cản chi tiết chuyển động dầu te (công suất tổn hao thủy lực) ký hiệu N tl Như vậy: Nm = Nms + Nkk + Ndđ + Nb + Ntl (5.20) Do công suất tỷ lệ thuận với áp suất nên viết: pm = pms + pkk + pdđ + pb + ptl (5.21) Việc xác định Nm, pm theo cơng thức gặp nhiều khó khăn Do coi: N m ≈ Nms ; pm ≈ pms Áp suất tổn hao cho ma sát xác định theo cơng thức số học có dạng: pm ≈ pms = a + b.Cm (5.22) Trong đó: a, b – hệ số thực nghiệm, Cm – tốc độ trung bình pít tơng, m / s Các hệ số a, b chọn sau: Cuối công suất tổn hao gới động xác định p V n.i sau: Nm  m h 30 , kw (5.23) Để đánh giá mức độ hoàn thiện động mặt kết cấu so sánh động với người ta dùng khái niệm hiệu suất giới N  N m pi  pm ηm: m  i  Ni pi Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Câu24 CÁC THƠNG SỐ CĨ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ a ÁP SUẤT CĨ ÍCH TRUNG BÌNH CỦA CHU TRÌNH: p e = pi – pm Hoặc: (5.25) pe = pi.ηm (5.26) b CƠNG SUẤT CĨ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ: Cơng suất có ích cơng suất sử dụng để quay máy công tác, nghĩa công suất đo đầu trục khuỷu p V n.i Ne  e h 30 , kw (5.27) Hoặc: Ne  pi Vh n.i m 30 , kw (5.28) Trong công thức (5.27), (5.28) p e, pi tính theo MN / m2; QH tính theo MJ / kg; Vh tính theo dm3 HIỆU SUẤT CĨ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ : Tương tự phương pháp thành lập phương trình tính hiệu suất thị, xác định hiệu suất có ích cần thay p i pe p M T M T  8314thêm8314  suất giới ηm Ta có: để nguyên pi nhân vớiQp hiệu Q  p  p e e i H v H v m (5.29) Trong đó: QH – Nhiệt trị thấp nhiên liệu, J / kg p0,pe, pi – Các giá trị áp suất , N / m2 Nếu trường hợp biết trước suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge hiệu suất có ích ηe xác định theo quan hệ sau: e  QH g e (5.30) Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Hiệu suất có ích động làm việc chế độ định mức nằm phạm vi sau: Động oto – máy kéo: die sel: ηe = (30 - 34,5)% xăng : ηe= (20 – 30)% Động tàu thủy: Tốc độ thấp : Cao tốc ηe = (38 - 43,5)% : ηe = (34 – 37)% d SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CĨ ÍCH Đây thơng số thứ đánh giá tính kinh tế động Suất tiêu hao nhiên liệu có ích lượng nhiên liệu tiêu thụ cho đơn vị công suất có ích đơn vị thời gian ký hiệu ge ge = Gnl / Ne, g / w.s (5.31) Hoặc từ công thức (3.30) kết hợp với (3.29) ta có: ge  (5.32) 1  v p0  QH  e 8314 M pe T0 Nếu đổi g/kw.h ta có; 3600.103 v p0 ge  g/kw.h 8314 M pe T0 , g/w.s 433  v p0 M pe T0 , (5.33) Suất tiêu hao nhiên liệu có ích động làm việc chế độ định mức nằm phạm vi sau: Động ô tô – máy kéo: diesel: ηe = (30 - 34,5) xăng : ηe = (20 – 30)% Động tàu thủy: Tốc độ thấp : ηe = (38 - 43,5)% ; Cao tốc : ηe = (34 –37)% Câu25 MỤC ĐÍCH CÂN BẰNG NHIỆT ĐỘNG CƠ; Có mục đích: - Tính tốn tổn thất nhiệt động cơ, sở tìm biện pháp giảm bớt chúng sử dụng vào Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội mục đích có ích ( lợi dụng nhiệt để sấy nóng nước, dầu, nhiên liệu ) mang lại hiệu suất cao cho toàn thiết bị động lực - Làm sở tính tốn hàng loạt thiết bị phụ hệ thống động ( bôi trơn, làm mát…) - Kiểm tra lại việc việc tính nhiệt động ( tổng lượng nhiệt cấp vào phải tổng nhiệt lượng sử dụng có ích nhiệt lượng tổn thất ) Câu 26 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HỖN HỢP TRONG BUỒNG CHÁY THỐNG NHẤT Các phương pháp tạo hỗn hợp động có buồng cháy thống gọi phương pháp tạo hỗn hợp động phun trực tiếp Buồng cháy thống có phương pháp tạo hỗn hợp: - Phương pháp thể tích - Phương pháp tạo màng - Phương pháp thể tích - màng a Phương pháp thể tích: Phương pháp thể tích thực dạng buồng cháy nơng đỉnh pít tơng Phương pháp thể tích thực dạng buồng cháy nơng đỉnh pít tơng Nhiên liệu phun trực tiếp vào khối khơng khí nén có nhiệt độ áp suất cao vòi phun nhiều lỗ (3 -6), đường kính lỗ nhỏ (0,25 – 030mm) áp suất phun cao (20 -25 MN/m2, cá biêt 150 -180MN/m2 – bơm vòi phun kết hợp) buồng cháy dạng có mức độ vận động xốy lốc khơng khí khơng cao Ưu điểm phương pháp: - Hiệu suất chu trình cao thể tích buồng cháy nhỏ, tổn thất nhiệt - Chất lượng khởi động tốt (dễ khởi động)- lý - Cấu tạo mặt nóng nắp máy đơn giản, việc bố trí supáp nạp, thải dễ Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội dàng Nhược điểm: - Hỗn hợp cháy không đồng nên đòi hỏi α cao - Dễ nhạy cảm với thay đổi chế độ tốc độ động - Dễ nhạy cảm với thay đổi nhiên liệu sử dụng - Áp suất phun đồi hỏi cao nên hệ thống nhiên liệu làm việc với phụ tải lớn - Áp suất cháy cực đại tốc độ tăng trung bình áp suất cao (pzmax = – 10 MN/m2;Δ p / Δφ = 1,0 – 1,5 MN/m2.độ GQTK) Do chi tiết cấu khuỷu trục – truyền chịu phụ tải lớn b Phương pháp tạo màng: Phương pháp Moire (Đức) đề xuất từ năm 1950, gọi phương pháp M Dạng buồng cháy phương pháp M: Buồng cháy có dạng hình cầu đỉnh pít tơng Theo phương pháp khoảng -10% tổng lượng nhiêh liệu cấp cho chu trình phun vào khối khơng khí nén buồng cháy, phần lại 90 -95% phun lên bề mặt buồng cháy tạo thành màng mỏng dày khoảng 0,2mm Phần -10% nhiên liệu trung tâm bay trước, tạo hỗn hợp bốc cháy làm mồi cho phần nhiên liệu bay từ màng cháy sau Như trình cháy xảy êm Yêu cầu thiết kế buồng cháy bố trí vòi phun phương pháp M: - Phải khống chế lượng nhiên liệu mồi phun vào khu vực trung tâm buồng cháy để đảm bảo tốc độ tăng áp suất cháy không cao - Vị trí vòi phun phải bố trí cho chùm tia phun tạo với bề mặt buồngcháy góc nhọn - Hướng chùm tia phun phải trùng với hướng dòng xốy lốc để đảm bảochải rộng lượng nhiên liệu phunlên bề mặt buồng cháy Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội - Nhiệt độ đỉnh pít tơng phải trì tronggiới hạn thích hợp (280 – 3000c) để quátrình bay nhơi xảy nhanh Ưu điểm phương pháp: - Tốc độ tăng trung bình áp suất áp suất cháy cực đại không cao ( Δp/Δα = 0,3 – 0,4 MN/m2; pzmax = 7,0 – 7,5 MN/m2), động làm việc êm - Tính kinh tế nhiên liệu tính hiệu chu trình cao nhờ trình cháy tương đối hoàn hảo (g e = 230 – 280 g/kW.h; pe = 0,7 – 0,85 MN/m2) - Áp suất phun khơng đòi hỏi cao - Có thể sử dụng nhiên liệu với thành phần chưng cất khác (động đa nhiên liệu) Nhược điểm phương pháp: - Chất lượng khởi động động trạng thái nguội thấp nhiệt độ đỉnh pít tộng thấp nên nhiên liệu khó bay - Ciều dài đỉnh pít tơng khối lượng pít tơng lớn gây lực quán tính chuyển động tịnh tiến lớn., c Phương pháp thể tích – màng Phương pháp kết hợp phương pháp tạo hỗn hợp thể tích tạo màng Buồng cháy thường có dạng hình thang cụt (buồng cháy цниди) Câu 28 Giai đoạn 1- phun nhiên liệu (xăng): a Đối với động dùng chế hòa khí (Hình 4.41a ): Nhờ có độ chân khơng ống khuyếch tán, xăng phun khỏi vòi phun BCHK thành giọt, sau đánh tơi tạo thành chùm tia có dạng hình cơn, đỉnh chùm tia miệng vòi phun Độ chân không họng ống khuyếch tán phụ thuộc độ mở bướm ga (tải chế độ tốc độ) Độ chân khơng lớn tốc độ dòng khơng khí qua họng ống khuyếch tán lớn xăng đánh tơi tốt Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Nếu độ chênh tốc độ dòng khơng khí tốc độ dòng nhiên liệu phun – lần xăng bắt đầu đánh tơi, độ chênh lệch 30 lần xăng đánh tơi hồn tồn Đối với động dùng BCHK đường kính trung bình xăng phun từ BCHK khoản 100 μm Độ tơi (Rtb dtb) nhiên liệu phun phụ thuộc tỷ lệ thuận sức căng bề mặt nhiên liệu xăng tỷ lệ nghịch tốc độ bình phương dòng khơng khí qua họng ống khuyếch tán: b Đối với động phun xăng điện tử (Hình 4.41b,c ): Xăng phun qua vòi phun điện từ áp suất 0,20 – 0,40 MN/m2, đường kính trung bình hạt xác định theo Зauter (d 32) phụ thuộc vào kiểu vòi phun (nhiều lỗ: 220 – 400; kim phun chốt: 200 – 270; Vòi phun ly tâm: 50 – 100 μm) Giai đoạn - hình thành lưu động màng nhiên liệu Chùm tia phun sau phun vào ống khuyếch tán bị dòng khơng khí theo, phần xăng bám lên thành ống tạo thành màng mỏng di chuyển vào xi lanh Để hạn chế việc hình thành màng nhiên liệu xăng cần trì trạng thái nhiệt đường ống nạp cách bố trí đường nạp, thải gần (các động dùng BCHK, động phun xăng tập trung) Màng xăng hình thành nhiều chế độ tải lớn số vòng quay thấp tốc độ dòng khơng khí thấp, độ phun tơi không cao Lượng xăng màng vào tới xi lanh chế độ cuả động dùng BCHK, động phun xăng tập trung chiếm 25% tổng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Đối với động phun xăng điện tử, lượng xăng tạo thành màng xăng phụ thuộc vị trí bố trí vòi phun, chiều dài tia phun, độ tơi phun Giai đoạn - bay nhiên liệu xăng: Xăng bay đồng thời giai đoạn phun di chuyển màng xăng Các giọt nhiên liệu có đường kính trung bình nhỏ bay ngay, hạt nhiên liệu có đường kính trung bình lớn tác dụng dòng khí bị văng xa đường tâm bám lên thành ống, di chuyển bay dần Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Lượng xăng bay phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt độ đường ống, cách bố trí đường óng nạp (dài, ngắn) Đối với động dùng BCHK, động phun xăng tập trung trước họng supáp nạp đạt 60 – 95% lượng xăng bay Đối với động phun xăng vào họng supáp chế độ bướm ga mở hoàn toàn lượng xăng bay trước vào xi lanh đạt 50 -70%, phun lên bề mặt supáp nạp : 30 – 50% Chế độ khởi động nguội khả bay xăng nhất: – 10% Bay xăng đánh giá tốc độ bay U: U  k1 pbh  pnl S phh (6.23 Trong đó: k1 – Hệ số tỷ lệ pbh – Áp suất bão hòa nhiên liệu nhiệt độ xác định pnl - Áp suất riêng phần nhiên liệu p hh – Áp suất tuyệt đối hỗn hợp không khí nhiên liệu S – Diện tích bề mặt tự nhiên phun Để tăng tốc độ bay nhiên liệu U có biện pháp: - Tăng hiệu số pbh – pnl: Cần phải tăng nhiệt độ đường ống nạp để tăng cường sấy nóng nhiên liệu ( tăng p bh, giảm pnl) - Tăng S: S = 4.π.Rtb2.n n – Tổng số hạt nhiên liệu phun Tiếp tục biến đổi: Bằng cách nhân tử mẫu với 3R tb ta có: V R3 S   tb n  nl Rtb Rtb (6.24) Vnl – Thể tích nhiên liệu phun ứng với chế độ làm việc Giai đoạn – phân bố nhiên liệu cho xi lanh Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Nhiên liệu phân bố cho xi lanh không đồng đếu Do lý do: - Tốc độ lưu động không khí nhiên liệu đường ống nạp coi tốc độ lưu động giọt nhiên liệu dạng hạt nhỏ tốc độ lưu động khơng khí - Hệ số cản nhánh ống nạp vào xi lanh khác Do nhiên liệu (hỗn hợp) phân phối cho xi lanh không Mức độ không đồng hỗn hợp đánh giá giá trị Di : Di  (6.25) i   100  Trong đó: αi – Hệ số dư lượng khơng khí xi lang thứ i; α - Hệ số dư lượng khơng khí hỗn hơp Nếu Di > – Hỗn hợp xi lanh thứ i nhạt hỗn hợp chung cho động Mức độ không đồng Di động mà hệ thống nạp tổ chức khơng tối ưu đạt Di = 20% Múc độ không đồng lớn làm giảm tính kinh tế, tiêu lượng Câu 32 Đặc tính ngồi động họ đường cong biểu thị mối quan hệ phụ thuộc cơng suất có ích Ne, mơ men quay có ích Me, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge, lượng tiêu thụ nhiên liệu Gnl vào số vòng quay động n cấu điều khiển cung cấp nhiên liệu (tải) giữ vị trí lớn khơng đổi Đối với động xăng: cấu điều khiển cung cấp nhiên liệu (tải) giữ vị trí lớn khơng đổi tương ứng với vị trí bướm ga mở hồn tồn (cơng suất Nemax) Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Đối với động diesel: cấu điều khiển cung cấp nhiên liệu (tải) giữ vị trí lớn khơng đổi tương ứng với vị trí bơm cao áp đảm bảo công suất định mức N eđm Ne, Me, ge, Gnl = f ( n ) động làm việc chế độ tải lớn nhất: - công suất max ( động xăng) - công suất định mức (động diesel) Mục đích xây dựng: - Xác định chế độ tốc độ động để có N emax, Memax, gemin động làm việc chế độ tải lớn nhất; - Xác định miền chế độ tốc độ có Ne lớn ge nhỏ ( vừa có cơng suất lớn, vừa có tính kinh tế cao); Câu 33 KHÁI NIỆM ĐẶC TÍNH TẢI VÀ MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG Đặc tính tải động đường cong biểu diễn mối quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e lượng tiêu thụ nhiên liệu Gnl phụ thuộc theo tải động số vòng quay khơng thay đổi Khái niệm tải động hiểu N e pe, Me, độ mở bướm ga… ge, Gnl = f ( Ne pe, Me, độ mở bướm ga….) Khi n = cosnt Mục đích xây dựng: - để xác định chế độ tải có g e nhỏ chế độ tốc độ động cơ, Câu 34 Đường đặc tính điều chỉnh họ đường cong biểu thị mối quan hệ phụ thuộc cơng suất có ích N e, mơ men quay có ích M e Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội (hoặc áp suất có ích trung bình pe), suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e lượng tiêu thụ nhiên liệu G nl vào thông số điều chỉnh số vòng quay n tải (lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gct) khơng đổi Thơng số điều chỉnh góc phun sớm nhiên liệu (góc đánh lửa sớm) Θ, thành phần hỗn hợp α, áp suất phun tối thiểu vòi phun pph, nhiệt độ nước làm mát tm v.v Thông thường xây dựng đường đặc tính điều chỉnh, người ta tiến hành xây dựng đường cong Ne ge Ne, ge = f ( θ α, pph, tm….) Khi chế độ tốc độ tải không thay đổi Tùy theo thông số lựa chọn làm thông số điều chỉnh ta có tên gọi đường đặc tính điều chỉnh theo thơng số lựa chọ Thí dụ: - Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp; - Đặc tính điều chỉnh theo góc phun sớm nhiên liệu - Đặc tính điều chỉnh theo áp suất phun tối thiểu - Đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm - Đặc tính điều chỉnh theo trạng thái nhiệt động (theo nhiệt độ nước làm mát) v…v b Mục đích xây dựng: Lựa chọn thông số điều chỉnh tối ưu cho động để có cơng suất có ích Ne lớn suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e nhỏ Câu 35 KHÁI NIỆM ĐẶC TÍNH PHUN : Đặc tính phun đường cong biểu diễn tốc độ phun nhiên liệu theo góc quay trục cam bơm cao áp Tốc độ phun hiểu lượng nhiên liệu phun khỏi vòi phun tính theo thể tích tính theo khối lượng ứng với với q Vct g ; q  ct b b Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội đơn vị độ góc quay trục cam bơm cao áp ký hiệu q, (mm3 / độ g / độ góc quay trục cam bơm cao áp) (6.20) Vct  i.Fl Wph  i.Fl l c   pn  pxl   nl cc  6nc tcc Trong đó: ωc – Tốc độ quay trục cam BCA nc – Số vòng quay trục cam BCA, vg / ph Thay Vct ωc vào biểu thức xác định tốc độ phun q ta có: q  i.Fl l độ (6.21)  pn  pxl   nl V   ct x  Vct 6nc x qd � 0 mm / Vct Do hiệu số áp suất (p n – pxl) = f (φc) nên ta có qua hệ q hàm theo φc Dạng gần dúng q = f(φc) giới thiệu hình NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH PHUN : - Ảnh hưởng chiều dài đường ống cao áp: Tăng chiều dài đường ống cao áp thời gian truyền sóng áp suất từ BCA tới voi phun tổng thể tích nhiên liệu bị nén đường ống tăng Góc phun muộn Δφ1 tăng, đồng thời trình phun kết thúc muộn Ảnh hưởng tốc độ pít tơng BCA đường kính pít tơng BCA Tăng tốc độ pít tơng đường kính pít tơng BCA tốc độ áp suất phun nhiên liệu tăng (phương trình 4.17, 4.18), thời gin phun giảm Đây lý giải thích sử dụng động chế độ tốc độ cao chất lượng phun tơi tạo hỗn hợp tốt sử dụng động chế độ tốc độ thấp Ảnh hưởng tốc độ pít tơng đường kính pít tơng BCA biểu rõ rệt hệ thống nhiên liệu tích nén xi lanh bơm nhỏ Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Ảnh hưởng diện tích tổng cộng lỗ vòi phun: Diện tích tổng cộng lỗ vòi phun phụ thuộc vào đường kính lỗ số lỗ vòi phun Đường kính lỗ số lượng lỗ chọn cho áp suất phun độ phun tơi tốt ứng với dạng buồng cháy động Đối với động diesel buồng cháy thống chọn phạm vi sau: i.Fl 1  � Fp 200 250 Khi tăng diện tích tổng cộngcủa lỗ vòi phun q tăngvà thời gian phun giảm - Ảnh hưởng áp suất nén ban đầu lò xo vòi phun: Tăng áp suất nén ban đầu lò xo vòi phun góc phun muộn Δφ1 tăng thời gian phun tính theo góc quay trục cam BCA giảm, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm - Ảnh hưởng chế độ tốc độ động cơ: Tăng số vòng quay động ảnh hưởng mặt: - tốc độ pít tơng BCA tăng áp suất phun tăng, thời gian phun tính theo giây giảm thời gian phun tính theo góc quay trục cam BCA tăng - Góc phun muộn Δφ1 tăng ảnh hưởng tính chịu nén tốc độ truyền sóng áp suất đường ống cao áp tăng Do thời điểm bắt đầu kết thúc phun muộn Ngoài ra, tăng số vòng quay tượng dò lọt giảm Ảnh hưởng phụ tải: Tăng tải lượng nhiên liệu cấp cho chu trình đòi hỏi phải tăng thêm, thời gian phun kéo dài Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Mục lục ĐỀ CƯƠNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Câu1 .1 Câu Câu Câu .3 Câu 5: Câu Câu Câu Câu Câu 10 Câu 11: Câu 12 Câu 13 10 Câu 14 12 Câu 15 13 Câu 16 14 Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 Tài liệu lưu hành nội Câu 17 14 Câu 19 16 Câu 20 17 Câu21 17 Câu 22 18 Câu23 19 Câu24 20 Câu25 21 Câu 26 21 Câu 28 22 Câu 32 24 Câu 33 25 Câu 34 25 Câu 35 26 Nguyễn Duy Tuyển, Lớp xe quân 1-k49 ... CÁC THƠNG SỐ CĨ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ a ÁP SUẤT CÓ ÍCH TRUNG BÌNH CỦA CHU TRÌNH: p e = pi – pm Hoặc: (5.25) pe = pi.ηm (5.26) b CƠNG SUẤT CĨ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ: Cơng suất có ích cơng suất sử dụng để quay... cho cơng tồn chu trình cao khơng sử dụng tăng áp cho động Câu ÁP SUẤT CUỐI QUÁ TRÌNH NẠP pa: pa = p0 – Δpa - Động không tăng áp pa = pk – Δpa - Động có tăng áp Δpa – Tổn thất áp suất đường nạp Trong. .. nhiệt chi tiết cao đồng thời giảm tính kinh tế động Câu 13 NHỮNG YẾU TỐ ẢNH TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL a Những yếu tố kết cấu: - Tỷ số nén động ε: Tăng ε làm tăng p,T xi lanh cuối trình