- Mômen quay
2.2.6.1. Phân tích quá trình chuyển tiếp
ðộng cơ diesel được cấu thành từ các cụm chi tiết riêng biệt và cĩ tác động qua lại lẫn nhau. Sự thay đổi trạng thái của một nhĩm cấu trúc cĩ thể dẫn đến làm thay đổi các thơng số quá trình của một nhĩm cấu trúc khác, ảnh hưởng đến độ tin cậy của kỹ thuật chẩn đốn. Giải pháp chẩn đốn hiệu quả nhất trong các trường hợp này là sử dụng các quá trình chuyển tiếp. Trạng thái hoạt động của các hệ thống
thành phần trong động cơđược mơ tả bởi tính chất động lực học của chúng. Khơng phụ thuộc vào dạng năng lượng, các quá trình chuyển tiếp thỏa mãn quan hệ [36]:
∆E =U dt dZ
(2.17)
Trong đĩ:∆E- trị số năng lượng tiếp nhận hoặc phát ra do một thơng số tích lũy Z.
U – Dung lượng tích lũy của hệ thống.
Nhờ đĩ, tất cả các thơng số quá trình được biểu diễn phụ thuộc thời gian và là các giá trị tích phân trong một khoảng thời gian. Việc tính tốn và phân tích quá trình chuyển tiếp được thực hiện bằng cách giải hệ thống phương trình vi phân. Các dạng năng lượng tích lũy trong quá trình chuyển tiếp của các hệ thống thành phần trong động cơ diesel được hệ thống hĩa theo bảng 2.3 [36].
Bảng 2.3. Tích lũy năng lượng trong động cơđốt trong.
Dạng năng lượng
Dung lượng tích lũy U
Thơng số tích lũy Z Thơng số năng lượng E
ðộng năng Thế năng Nhiệt năng
Mơ men quán tính
động cơ J
Thể tích tích lũy V Nhiệt dung riêng C của mơi chất
Tốc độ quay ω
Khối lượng riêng của vật liệu
Nhiệt độ mơi chất T
Mơ men quay M1
Lưu khối dịng vật liệu m
Dịng nhiệt riêng q
Quá trình tăng tốc tự do là một quá trình chuyển tiếp tiêu biểu trên động cơ
diesel. Khi mà động cơ chịu tác động kích thích tức thời làm tăng lượng cung cấp nhiên liệu từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại. Khi tăng tốc độ quay của trục khuỷu
động cơ, phương trình chuyển động cĩ dạng: ) .( i M i M M Z dt d J ω = − (2.18)
Trong đĩ: J- mơ men quán tính quy dẫn của động cơ. ω - Vận tốc gĩc của trục khuỷu.
Zi - Số xy lanh làm việc.
Hoặc tĩm tắt lại là: e M dt d J ω = (2.19)
ðiều này cĩ nghĩa là, khi tăng tốc tự do mơ men xoắn cĩ ích của động cơ
sinh ra sẽ cân bằng với mơ men của lực quán tính của các khối lượng tham gia chuyển động qui dẫn vềđường tâm trục khuỷu.
Cơng suất của động cơ cĩ thể xác định theo cơng thức : Ne = ω.ω
dt d
J (2.20)
ðối với động cơ tăng áp bằng turbin khí thải, phương trình chuyển động của hệ thống turbin – máy nén sẽ là :
JTC
dt dωTC
= MT – MC (2.21)
Các mơ men MT và MC phụ thuộc vào vận tốc gĩc của trục khuỷu, lượng nhiên liệu cung cấp vào xi lanh trong mỗi chu trình, áp suất nạp tổng cộng của khơng khí sau bộ phận nạp và áp suất tổng của khí cháy trong ống xả trước turbin. Khi chẩn đốn trạng thái kỹ thuật của động cơ tăng áp bằng turbin khí thải, tín hiệu gia tốc gĩc trục khuỷu và vận tốc gĩc turbin là hai tín hiệu cĩ ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với độ chính xác của mơ hình chẩn đốn và hàm chứa rất nhiều thơng tin về trạng thái kỹ thuật của động cơ [31], [46], [47].
Các hiệu ứng tích lũy thế năng trong thể tích bình kín, tích lũy nhiệt năng trong dịng khí trong quá trình chuyển tiếp cĩ thểđược nghiên cứu bổ sung để làm tăng độ chính xác và độ tin cậy của mơ hình chẩn đốn.
Mức độ khĩi của khí thải phụ thuộc vào chếđộ tải trọng và tốc độ quay của
động cơ, cũng cĩ thể phân tích đồng thời trong quá trình tăng tốc tự do để nhận biết trạng thái quá trình biến đổi năng lượng trong động cơ diesel, qua đĩ nhận biết trạng thái kỹ thuật của động cơ.