Ảnh hưởng của dạng buồng cháy đến tính năng động cơ

3.7. Tính tốn mơ phỏng q trình cháy hỗn hợp biogas-khơng khí trong động cơ

3.7.3. Ảnh hưởng của dạng buồng cháy đến tính năng động cơ

Tốc độ tiêu thụ hỗn hợp thể hiện qua tốc độ giảm nồng độ O2 và CH4 trong quá trình cháy. Hình 3.30a và b giới thiệu biến thiên nồng độ của chất oxy hĩa và nhiên liệu khi động cơ sử dụng buồng cháy omega và buồng cháy phẳng cĩ tỉ số nén 11,63 chạy ở tốc độ 2200v/ph với biogas chứa 70% thể tích CH4. Đường cong càng dốc thì tốc độ tiêu thụ hỗn hợp càng cao. Kết quả này cho thấy tốc độ tiêu thụ hỗn hợp của động cơ cĩ buồng cháy omega cao hơn đáng kể so với động cơ cĩ buồng cháy phẳng. Điều này dẫn đến tốc độ tỏa nhiệt trong buồng cháy omega cao làm cho nhiệt độ cực đại của mơi chất trong buồng cháy này lớn hơn nhiệt độ của chúng trong buồng cháy phẳng (Hình 3.31). Ngược lại, trong trường hợp buồng cháy phẳng, do màng lửa lan tràn với tốc độ thấp nên quá trình cháy tiếp tục diễn ra trong q trình dãn nở khiến cho nhiệt độ khí thải tăng so với trường hợp buồng cháy omega. Trong điều kiện vận hành nêu trên, với hỗn hợp cĩ độ đậm đặc =1,08, nhiệt độ cực đại của mơi chất trong trường hợp buồng cháy omega lớn hơn nhiệt độ cực đại trong trường hợp buồng cháy phẳng khoảng 350K nhưng nhiệt độ khí thải thấp hơn khoảng 100K.

Do tốc độ tỏa nhiệt và nhiệt độ tăng cao nên áp suất cực đại trong trường hợp buồng cháy omega cao hơn đáng kể so với áp suất cực đại trong trường hợp buồng cháy phẳng (Hình 3.32a). Cùng điều kiện vận hành với biogas chứa 70% thể tích CH4 ở tốc độ động cơ 2200v/ph, áp suất chỉ thị cực đại trong trường hợp động cơ cĩ buồng cháy omega tăng gần 20bar so với trường hợp động cĩ cĩ buồng cháy phẳng. Điều này dẫn đến áp suất trên đường dãn nở của động cơ buồng cháy omega cao hơn áp

0 400 800 1200 1600 2000 2400 0 60 120 180 240 300 360 Gĩc quay trục khuỷu (độ) N hi ệt đ ộ tr un g bì nh m ơi c hấ t (K )

Hình 3.31. Ảnh hưởng của dạng buồng cháy đến biến thiên nhiệt độ trong quá trình cháy của động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức

Buồng cháy Omega

Buồng cháy phẳng

suất tương ứng của động cơ buồng cháy phẳng trên đồ thị cơng (Hình 3.32b). Cơng chỉ thị chu trình được tính trên diện tích đồ thị cơng trong 2 trường hợp: Wiomega=1235J, Wiphẳng=956J. Như vậy cơng chỉ thị chu trình giảm khoảng 22% khi chuyển buồng cháy omega sang buồng cháy phẳng.