v. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
2.3.2 Áp suất và nhiệt độ khí thể trong xylanh
a b
Hình 2.5 Áp suất và nhiệt độ của khí thể trong xylanh động cơ
a. Chế độ không tải 1730v/p và chế độ 10% tải 2500 v/p, b. Chế độ toàn tải 7500 v/p
Đồ thị cũng cho ta thấy áp suất lớn nhất ở chế độ toàn tải 7500 v/p là 53.5 bar, ở chế độ 10% tải 2500 v/p là 12 bar và không tải 1730 v/p là 8 bar. Như vậy, áp suất ở chế độ toàn tải là lớn hơn rất nhiều áp suất ở chế độ 10% tải và không tải. Sở dĩ có sự chênh lệch lớn như vậy là bởi vì ở động cơ xăng, việc điều chỉnh tải là dựa vào điều chỉnh lượng, để tăng tải người ta tăng hòa khí nạp vào động cơ và ngược lại. Ở chế độ không tải và 10% tải lượng không khí được hút vào xylanh là rất nhỏ, do đó áp suất cuối quá trình nén nhỏ (5.5 bar cho không tải và 8.5 bar cho 10% tải). Lượng hòa khí được cung cấp ở các chế độ này nhỏ, nhiệt độ động cơ thấp do vậy quá trình cháy diễn ra không mãnh liệt dẫn tới sự tăng áp suất của quá trình cháy là không lớn. Tổng hợp 2 yếu tố trên làm cho áp suất lớn nhất tại chế độ không tải và 10% tải nhỏ. Ngược lại, ở chế độ toàn tải lượng hòa khí được hút vào nhiều, áp suất cuối quá trình nén lớn khoảng 30 bar. Lượng hòa khí trong xylanh lớn, nhiệt độ cao làm cho quá trình cháy diễn ra mãnh liệt, áp suất trong xylanh tăng mạnh tổng hợp của 2 yếu tố trên làm cho áp suất lớn nhất ở chế độ toàn tải là rất lớn.
Sự phân bố nhiệt độ khí thể trong xylanh ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành các chất độc hại trong khí thải và nhiệt độ khí thải ra khỏi động cơ. Đồ thị biểu diễn
48
nhiệt độ của khí thể trong xylanh trong Hình 2.5 là phù hợp với đường nhiệt độ lý thuyết của động cơ. Nhiệt độ khí thể tại quá trình nạp cao hơn nhiệt độ đường nạp một chút do sự trao đổi nhiệt giữa khí nạp mới với khí sót và giữa khí thể với xylanh, piston và nắp máy. Nhiệt độ khí thể tăng dần ở thời kỳ nén và tăng nhanh khi bugi bật tia lửa điện bắt đầu cho quá trình cháy. Nhiệt độ tăng nhanh đến nhiệt độ lớn nhất sau đó giảm dần ở thời kỳ giãn nở sinh công và thời kỳ thải. Nhiệt độ khí thể giảm mạnh ở đầu quá trình nạp do có sự hòa trộn của khí nạp mới có nhiệt độ thấp với khí sót trong xylanh.
Nhiệt độ của khí thể phụ thuộc nhiều vào tải trọng của động cơ, tải trọng lớn thì nhiệt độ của các chi tiết trong động cơ đều cao và nhiệt độ của khí thể cũng lớn hơn và ngược lại. Biểu đồ nhiệt độ trong Hình 2.5 hoàn toàn phù hợp với quy luật này. Nhiệt độ của khí thể ở chế độ không tải nhỏ hơn ở chế độ 10% tải và toàn tải. Như đã phân tích ở trên, ở chế độ tải nhỏ, lượng hòa khí nạp vào xylanh ít, quá trình cháy không mạnh, do đó nhiệt sinh ra thấp, nhiệt độ khí thể không lớn. Ở chế độ toàn tải, hòa khí nạp vào xylanh lớn, áp suất, nhiệt độ tại thời điểm bắt đầu cháy cao, quá trình cháy mạnh mẽ do đó nhiệt độ quá trình cháy tăng mạnh, nhiệt độ khí thể lớn. Nhiệt độ lớn nhất ở quá trình cháy cho chế độ không tải là 1830K trong đó ở chế độ 10% tải và toàn tải tương ứng là 2280K và 2550K.