SLIDE thuyết trình quá trình cháy trong động cơ đốt trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ BÀI BÁO CÁO LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD : Th.s Nguyễn Văn Xuân Nhóm 3 Lê Quý Thiệu Nguyễn Thanh Lương Phạm Huỳnh Đạt Nhân Nguyễn Văn Thành Nguyễn Tấn Phát DH12OT DH12OT DH12OT DH12OT DH12OT 12154186 12154240 12154147 12154180 12154152 10 11 Nguyễn Chánh Quang Nguyễn Tất Đạt Mai Thành Nhân Phạm Cơng Phú Đặng Minh Hồng Huỳnh Thanh Tùng DH12OT DH12OT DH12OT DH12OT DH11OT DH11OT 12154248 12154075 12154138 12115150 11154007 11154053 YÊU CẦU ĐỀ BÀI Đặc điểm trình Diễn biến trình - Quá trình cháy động xăng - Quá trình cháy động diesel - Phương trình cháy Các thơng số Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cháy Đặc điểm trình cháy • Cháy lan truyền màng lửa: cháy khu vực cháy sang khu hịa khí chưa cháy • Cháy lửa khuếch tán: q trình cháy nhiên liệu lỏng theo dạng phun sương Xung quanh hạt sương nhiên liệu có khơng khí nóng, chúng bốc phần, khuếch tán, tạo hịa khí, cháy sau vừa tạo hịa khí vừa cháy Diễn biến q trình • Q trình cháy động xăng Cháy theo chế lan truyền màng lửa nhiên liệu lỏng Hịa khí hòa trộn trước xem hỗn hợp đồng Quá trình cháy bắt đầu vùng điện cực bugi xuất tia lửa điện cao (góc đánh lửa sớm θs) đến vùng hỗn hợp xa bị cháy kết thúc khoảng 30-40 o sau ĐCT, tạo nên màng lửa lan truyền với tốc độ tăng dần Quá trình lan truyền màng lửa gồm giai đoạn: + Giai đoạn cháy trễ (I) + Giai đoạn cháy nhanh (II) + Giai đoạn cháy rớt (III) Giai đoạn cháy trễ I • Hình thành nên trung tâm cháy hình thành màng lửa ban đầu • Giai đoạn tính từ xuất tia lửa điện điểm kết thúc điểm đường áp suất môi chất công tác bắt đầu tách khỏi đường nén khơng có cháy( đường nét đứt) • Giá trị giai đoạn cháy trễ tính theo góc quay trục khuỷu thay đổi theo tốc độ động Góc quay trục khuỷu tương ứng giai đoạn góc cháy trễ (θi) • Giai đoạn cháy trễ dài hay ngắn phụ thuộc vào: + Nhiệt độ lượng phóng điện cực bugi + Khả tự cháy nhiên liệu + Nhiệt độ áp suất khí nén xylanh thời điểm đánh lửa + Độ đồng hịa khí + Tỉ lệ hịa khí giàu, nghèo + Tính chất tia lửa điện + Tỉ số nén + Số vòng quay + Tải trọng động Giai đoạn cháy tăng áp nhanh II • Cháy khơng kiểm sốt thời gian cháy giai đoạn gần có giá trị khơng đổi theo góc quay trục khuỷu • Giai đoạn tính từ điểm kết thúc điểm đường áp suất môi chất công tác đạt giá trị cực đại • Giá trị áp suất lớn định đến tính phát cơng suất, phải nằm phạm vi giới hạn để đảm bảo độ bền tuổi thọ động • Giới hạn đánh giá thơng qua tốc độ tăng áp trung bình: Δp2/Δϕ2= 0.175- 0.25 MN/m2 Giai đoạn cháy rớt III • Kết thúc khoảng 40-60 o góc quay trục khuỷu sau ĐCT • Về lý thuyết chấm dứt thời điểm màng lửa lan tới điểm xa buồng cháy song thực tế lúc cịn ¼ lượng hịa khí chưa cháy hết màng lửa khó xâm nhập vào vùng hịa khí bị bao bọc khí cháy • Áp suất khí cháy lúc giảm nhanh V XL tăng tốc độ cháy giảm mãnh liệt Q trình cháy động diesel • Bắt đầu từ lúc phun nhiên liệu mơi trường khơng khí nén (θs = 5-30 o GQTK) • Hịa khí khơng hịa trộn trước, hỗn hợp khơng đều, khơng đồng • Nhiệt độ áp suất khơng khí nén cao nhiều vùng buồng cháy có tỉ lệ hịa trộn nhiên liệu thích hợp nên có khả tạo liên tiếp nhiều trung tâm cháy • Quá trình cháy chia làm giai đoạn Giai đoạn cháy trễ I Tính từ điểm đến điểm Đây giai đoạn chuẩn bị cho nhiên liệu bùng cháy Thời gian dài hay ngắn phụ thuộc vào: + Mức độ phun tơi, tán nhuyễn, xuyên sâu khuếch tán nhiên liệu vào khối khơng khí nén có nhiệt độ áp suất cao + Nhiệt độ áp suất khơng khí xylanh cuối q trình nén thời điểm phun sớm + Mức độ rối xốy lốc khơng khí thời điểm phun nhiên liệu sau + Chất lượng nhiên liệu Giai đoạn cháy tăng áp suất nhanh II • Tính từ điểm bắt đầu bốc cháy tức điểm cháy lúc phần nhiên liệu phun tơi làm áp suất khí cháy tăng đột ngột đến điểm đánh dấu mức độ tăng áp suất chậm lại • Mức độ tăng áp suất nhanh xylanh định tính phát cơng suất động phải nằm giới hạn cho phép: Δp2/Δϕ2= 0.4-0.6 MN/m2 • Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng áp trung bình: góc phun nhiên liệu sớm, tỉ số nén, áp suất nhiệt độ khơng khí thời điểm phun nhiên liệu, cường độ vận động xoáy lốc rối khơng khí, thời gian cháy trễ dài hay ngắn Giai đoạn cháy III • Bắt đầu từ điểm mức độ tăng nhanh áp suất bắt đầu giảm đến khu vực áp suất cháy nhiệt độ cháy đạt cực đại • Thời gian giai đoạn bị kéo dài hay rút ngắn điều khiển quy luật cung cấp nhiên liệu Giai đoạn cháy rớt IV • Tính từ điểm đến điểm cháy hết nhiên liệu kéo dài đến cửa xả mở • Tại thời điềm lượng sản vật cháy nhiều, áp suất nhiệt độ giảm nhanh, chuyển động dịng khí yếu đi… dẫn đến cháy hình thành sản phẩm có hại CO, HC, aldehyt, muội than lớn Phương trình cháy Quá trình cháy tính từ điểm C đến điểm Z Định luật I nhiệt động: QCZ = UZ – UC + LCZ Nhiệt lượng cấp cho mcct từ C đến Z dùng để tăng nội sinh công giãn nở L CZ QCZ = (QH – ΔQH) – QLm – QC – QPg ( *) QLm :tổn thất truyền nhiệt QC : tổn thất nhiên liệu chưa cháy kịp QPg: tổn thất tượng hoàn nguyên phân rã SVC QH : nhiệt trị thấp nhiên liệu ΔQH : tổn thất nhiệt hịa khí thiếu oxy tính trường hợp α < ΔQH = 120.106(1-α)Mo J/kg nhiên liệu Gọi ξZ = QCZ/ (QH – ΔQH) hệ số lợi dụng nhiệt QCZ = (QH – ΔQH)ξZ ( động diesel ΔQH = α>1) UZ = mC’vZMZTZ UC = mC’VZMCTC LCZ = pZVZ – pZ’VZ’ LCZ = động diesel động xăng pZ’ = λpC, VZ’ = VC LCZ = pZVZ – λpCVC = 8314MZTZ - 8314λMCTC Thay tất vào (*) ta ξZ (QH – ΔQH) = mC’vZMZTZ - mC’VZMCTC + 8314(MZTZ - λMCTC) = MZTZ(mC’VZ + 8314) – MCTC(mC’VZ + 8314λ) • (mC’VZ + 8314) = mC’pZ • MC = M1 + Mr = M1(1+ M1/Mr)= M1(1+γr) • MZ = βZMC = βZM1(1+γr) • Rút gọn ta phương trình nhiệt động cháy động diesel [ξZ(QH – ΔQH)]/M1(1+ γr) + (mC’VZ + 8314)TC = βZ mC’pZTZ Động xăng: L CZ = [ξZ (QH – ΔQH)]/ M1(1+γr) + mC’VZTC = βZ mC’VZTZ βZ = + [(βo – 1)xZ]/(1 + γr) xZ phần nhiên liệu cháy Z, x Z = ξz/ξb ξz hệ số lợi dụng nhiệt z ξb hệ số lợi dụng nhiệt b Các thơng số • Nhiệt độ cuối trình cháy T Z Dựa vào phương trình cháy động diesel động xăng tính T Z sau giải phương trình bậc chọn nghiệm dương Chọn λ, động diesel: + buồng cháy thống nhất: λ = 1,6 ÷ 2,2 + buồng cháy xoáy tốc: λ = 1,5 ÷ 1,8 + buồng cháy dự bị: λ = 1,4 ÷ 1,6 +động tàu thủy: λ = 1,35 ÷ 1,55 Đối với động xăng λ = ÷ Áp suất cuối q trình cháy p z •Động xăng: pz = βZpCTZ/TC •Động diesel: pz = λpC Thể tích xylanh cuối q trình cháy V Z Đối với động xăng: V Z= VC Đối với động diesel: V Z= ρVC Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cháy • Hiện tượng cháy kích nổ động xăng: xác định xuất tiếng gõ kim loại, tiếng gõ kim loại đặc tả va đập liên tục sóng áp suất khí cháy lên thành vách cháy Bản chất tăng áp suất đột ngột gần cuối giai đoạn cháy II Trong trình lan truyền áp suất nhiệt độ phần hịa khí phía trước màng lửa tăng liên tục làm tăng phản ứng phía trước màng lửa hịa khí sâu, số hịa khí tự phát hỏa màng lửa chưa đến tạo màng lửa tâm cháy gây cộng hưởng áp suất khí cháy buồng cháy Để hạn chế giảm kích nổ: + thiết kế buồng cháy gọn + tốc độ cháy lớn + chất lượng hỗn hợp tốt + hạn chế hình thành tâm cháy vùng hịa khí chưa cháy + dùng xăng có trị số octan cao, phù hợp với tỉ số nén + làm chậm đánh lửa, loại buồng cháy đối xứng • Cháy sớm động xăng: cháy không kiểm sốt được, hịa khí nén bùng cháy trước bugi đánh lửa Nguyên nhân: cháy kích nổ gây nhiệt, góc đánh lửa trễ, hịa khí nghèo hịa trộn chất lượng kém, chọn bugi không phù hợp làm mát • Cháy tăng áp đột ngột động diesel: thời gian cháy trễ bị kéo dài, có lượng lớn nhiên liệu tham gia cháy giai đoạn 2, áp suất khí cháy tăng vọt, gây tiếng gõ đanh Khắc phục: giảm thời gian tạo hỗn hợp hình thành tâm cháy, giảm nhiên liệu phun vào giai đoạn cháy trễ, phun nhiên liệu nhiều giai đoạn, chọn nhiên liệu có trị số xetan cao ... Quá trình cháy động xăng - Quá trình cháy động diesel - Phương trình cháy Các thơng số Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cháy Đặc điểm trình cháy • Cháy lan truyền màng lửa: cháy khu vực cháy. ..BÀI BÁO CÁO LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD : Th.s Nguyễn Văn Xuân Nhóm 3 Lê Quý Thiệu Nguyễn Thanh Lương... sau vừa tạo hịa khí vừa cháy Diễn biến q trình • Q trình cháy động xăng Cháy theo chế lan truyền màng lửa nhiên liệu lỏng Hịa khí hịa trộn trước xem hỗn hợp đồng Quá trình cháy bắt đầu vùng điện