7. Nội dung nghiên cứu
1.5.1. Truyền nhiệt trong động cơ
Nhiệt độ của môi chất công tác trong xi lanh biến thiên với biên độ lớn. Nhiệt độ cuối quá trình nạp khoảng 310 420 [K] nhưng khí cháy đạt tới trị số 1750 2800 [K] [2]. Nhiệt độ cực đại cho phép của vật liệu đối với các chi tiết trong không gian buồng cháy bị giới hạn và thấp hơn giá trị cực đại của khí cháy. Chính vì vậy cần phải làm mát cho nắp xi lanh, xi lanh và pít tông. Trong quá trình làm việc, dòng nhiệt đối với các chi tiết rất không đồng đều, trong quá trình cháy, dòng nhiệt truyền cho thành vách buồng cháy có thể lên tới 10 MW/m2 nhưng ở những quá trình khác của chu trình công tác, dòng nhiệt là rất nhỏ, thậm chí bằng không.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Dòng nhiệt này phụ thuộc nhiều vào vị trí, có giá trị lớn nhất tại những vùng có khí cháy nhiệt độ cao và chuyển động với tốc độ lớn. Ở những vùng dòng nhiệt cao, ứng suất nhiệt phải được giữ thấp hơn mức có thể gây nên phá hỏng vì mỏi (thấp hơn khoảng 400 0C đối với gang và 300 0C đối với hợp kim nhôm). Bề mặt gương xi lanh phải được giữ thấp hơn 180 0C để ngăn chặn phá hỏng màng dầu bôi trơn. Bugi đánh lửa và xu páp phải được làm mát để tránh hiện tượng đánh lửa sớm và tiếng gõ động cơ. Chính vì vậy, giải quyết vấn đề trao đổi nhiệt là một nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế động cơ.
Trao đổi nhiệt ảnh hưởng tới hiệu suất, công suất động cơ và sự phát thải. Đối với một lượng nhiên liệu đưa vào xi lanh, trao đổi nhiệt đối với thành vách buồng cháy lớn sẽ làm giảm nhiệt độ và áp suất trung bình của khí cháy và sẽ làm giảm công chỉ thị của chu trình. Do vậy công suất và hiệu suất chỉ thị bị ảnh hưởng bởi lượng trao đổi nhiệt của động cơ.