Tổng hợp ảnh hưởng của tải trọng đến n1 được thể hiện trên hình 8.16
Tình trạng kỹ thuật
Nếu các chi tiết như piston, xilanh, xecmăng mịn nhiều, supap đĩng khơng kín
khít thì lọt khí nhiều sẽ làm giảm n1.
Nếu trạng thái tản nhiệt từ buồng cháy khơng tốt như đĩng cặn trong hệ thống làm mát, kết muội than trong buồng cháy. Sẽ làm giảm nhiệt nên n1 tăng.
Kích thước xilanh (đường kính D và hành trình S của xilanh)
Ta xét hai trường hợp: - S
D = const, khi giảm D (giảm Vh) sẽ làm cho lm h F V giảm (vì Vh = 2 4 D S và nếu coi gần đúng Flm = πDS thì lm h F V tỷ lệ với 1
D) nên mất nhiệt tăng, n1 giảm. Như vậy động
cơ nhỏ bất lợi hơn.
- Vh = const, khi giảm S
D (tức tăng D, giảm S) cùng làm lm h
F
V giảm nên n1 tăng. Như vậy động cơ cĩ S
D nhỏ cĩ lợi hơn.
8.3.2.3. Vấn đề chọn tỷ số nén động cơ
Tỷ số nén là một thơng sốảnh hưởng trực tiếp đến tính năng làm việc của động cơ. Khi tăng tỷ số nén sẽlàm tăng cơng suất và hiệu suất của chu trình làm việc. Mặc khác khi nâng cao tỷ số nén cĩ thể mở rộng phạm vi sử dụng thành phần của hồ khí và đặc biệt cĩ lợi khi sử dụng hồ khí nhạt.
Khi nâng cao tỷ số nén của động cơ xăng cần phải chú ý đến các yếu tốảnh hưởng
đến kích nổ. Bởi vì khi tăng tỷ số nén, tuy tốc độcháy gia tăng nhưng do nhiệt độ và áp suất cuối quá trình nén cao hơn làm tăng khuynh hướng tự bốc cháy của hồ khí khi màng lửa từbougie chưa kịp lan truyền tới nên dễ tạo ra hiện tượng kích nổ.
Thực nghiệm cho thấy rằng: chỉ số octan của xăng ảnh hưởng trực tiếp đến kích nổ, xăng cĩ chỉ số octan càng thấp thì khuynh hướng kích nổ càng dễ xảy ra và tỷ số
nén cho phép càng thấp. Vì vậy, nâng cao chỉ số octan của xăng là cơ sởđể tăng tỷ số
nén và giảm khuynh hướng xảy ra kích nổ. Ngồi ra, cấu tạo của buồng cháy cũng gây ảnh hưởng tới kích nổ. Như vậy tỷ sốnén trên động cơ xăng phụ thuộc vào chỉ số octan của nhiên liệu và tính năng chống kích nổ của buồng cháy.
Thơng thường tỷ sốnén được chọn bằng thử nghiệm, ngồi hai điều kiện về chỉ số
octan của nhiên liệu và loại buồng cháy cịn phải kết hợp với điều kiện sử dụng động
cơ. Nếu động cơ ơ tơ dùng hộp sốcơ khí, khi bắt đầu lăn bánh động cơ phải làm việc ở
108 phải dùng biện pháp đánh lửa muộn hơn khi chạy ở tốc độ thấp và tải lớn để giảm khuynh
hướng kích nổ.
Tuy nhiên khi tỷ số nén 10, lợi ích về cơng suất và tính kinh tếđem lại khơng nhiều, ngược lại nĩ lại rất dễ tạo nên hiện tượng kích nổ và cháy sớm.
Trong động cơ Diesel, khi tỷ số nén phụ thuộc vào phương pháp hình thành hồ
khí của động cơ nhằm bảo đảm cho động cơ dễ khởi động khi máy lạnh. Khi chọn tỷ số nén cho động cơ Diesel cần tính đến kích thước xylanh, vật liệu chế tạo piston và xylanh, chếđộ làm việc của động cơ, ... Động cơ càng nhỏ, dùng hợp kim nhẹ phải cĩ tỷ số nén lớn. Động cơ càng lớn, piston và xylanh thường làm bằng gang, thường làm việc ở chế độ tải lớn nên số nén phải nhỏ.
Tỷ số nén tham khảo của một vài loại động cơ ơ tơ.
Động cơ xăng: 06 ÷ 12
Động cơ Diesel, buồng cháy thống nhất: 13 ÷ 16
Động cơ Diesel, buồng cháy ngăn cách: 17 ÷ 20 Động cơ Diesel tàu thuỷvà tĩnh tại.
Động cơ cĩ tốc độ thấp: 13 ÷ 11 Động cơ cĩ tốc độ trung bình: 11 ÷ 12
Động cơ cao tốc: 11 ÷ 18
Động cơ cao tốc, tăng áp: 12 ÷ 13
8.3.3. Quá trình cháy
8.3.3.1. Quá trình cháy trong động cơ xăng
Trong động cơ xăng, quá trình cháy của hịa khí được bắt đầu từ nguồn lửa xuất hiện ở cực bugi sau đĩ màng lửa lan truyền theo mọi hướng tới khắp khơng gian buồng
cháy. Trong quá trình cháy hĩa năng của nhiên liệu được chuyển thành nhiệt năng làm tăng áp suất và nhiệt độ mơi chất. Nếu nhiên liệu được cháy càng kiệt, kịp thời thì năng lượng nhiệt nhả ra được chuyển thành cơng càng tốt làm tăng cơng suất và hiệu suất
động cơ.
a) Diễn biến của quá trình
Diễn biến bình thường của quá trình động cơ xăng đều bắt đầu từ cực bugi, tạo nên màng lửa rồi lan truyền với tốc độtăng dần theo mọi hướng tới khi đốt hết hịa khí.
Được thể hiện qua đồ thị P - φ (hình 2.12).
Dựa vào đặc trưng biến thiên áp suất trên đồ thị P –φ, người ta chia quá trình cháy của động cơ xăng thành 3 thời kỳ:
Thời kỳ cháy trễ I: (từđiểm 1 đến điểm 2) tính từlúc đánh lửa đến khi áp suất
p tăng đột ngột. Trong thời kỳ này áp suất trong xilanh thay đổi tương tự như trường
hợp khơng đánh lửa, vì sau khi bugi đã bật tia lửa điện, hịa khí trong xilanh khơng cháy ngay mà phải thực hiện một loạt phản ứng sơ bộ tạo nên sản vật trung gian… Trong
thời kỳ này nhiệt lượng nhả ra của các phản ứng rất nhỏ, vì vậy khơng thấy rõ sự khác biệt của nhiệt độ và áp suất so với trường hợp chưa đánh lửa.
Thời kỳ cháy trễ dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất, trạng thái (áp suất, nhiệt độ) của hịa khí trước khi đánh lửa, năng lượng của tia lửa điện.
Thời kỳ cháy trễ II: được tính từ điểm 2 điểm 3 (điểm áp suất cực đại). Thời kỳ này cũng tương ứng với thời kỳ lan truyền của màng lửa tính từ lúc xuất hiện màng lửa trung tâm tới khi màng lửa lan truyền khắp buồng cháy. Trong quá trình lan truyền, màng lửa cĩ dạng mặt cầu nhấp nhơ lịi lõm. Trong thời kỳ này màng lửa được lan truyền với tốc độ tăng dần, hịa khí trong xilanh cĩ phản ứng ơxy hĩa ngày một mãnh liệt và nhả ra một số nhiệt lượng lớn, trong khi dung tích xilanh thay đổi ít làm cho áp
109 suất và nhiệt độ mơi chất tăng nhanh.
Thời kỳcháy nhanh là giai đoạn chình trong q trình cháy hịa khí của động cơ xăng, phần lớn nhiệt lượng được nhảra trong giai đoạn này, quy luật nhả nhiệt sẽ quyết
định việc tăng áp suất, tức là quyết định khảnăng đẩy piston sinh cơng, vì vậy thời kỳ
này cĩ ảnh hưởng quyết định tới tính năng của động cơ xăng. Để nâng cao hiệu suất của chu trình, thì cần thời
gian cháy càng nhanh càng tốt. Muốn rút ngắn thời gian cháy phải nâng cao tốc độ cháy, làm cho áp suất cực đại và nhiệt độ cực đại xuất hiện tại vị trí gần sát
ĐCT, khiến số nhiệt lượng nhả ra được lợi dụng đầy
đủ, làm tăng cơng suất và hiệu suất động cơ.