VII Bố cục luận án
461 Ảnh hưởng của hình dạng đỉnh piston và tỷ số nén đến mômen và công suất
công suất
Hình 4 22 Ảnh hưởng của hình dạng đỉnh piston đến mô men
Hình 4 22 trình bày các kết quả thu được từ quá trình thí nghiệm động cơ sau chuyển đổi với cùng một mục tiêu là đạt được mô men (Me) lớn nhất, phương pháp thực hiện để hướng đến mục tiêu này là lượng nhiên liệu cấp và thời điểm đánh lửa sẽ thay đổi để đạt được giá trị mô-men lớn nhất tại mỗi tốc độ động cơ
Nhìn chung, mô-men đo được của cả ba kiểu đỉnh piston có xu hướng thay đổi tương tự nhau khi tốc độ động cơ tăng từ 1000 vòng/phút lên 2000 vòng/phút Lý
do thí nghiệm không thực hiện thêm tại n = 2200 vòng/phút là vì mô men của cả ba piston (PS1, PS2 và PS3) đều có xu hướng giảm khi tốc độ động cơ lớn hơn
n = 1400 vòng/phút Trong phạm vi tốc độ từ n = 1000 vòng/phút đến n = 1400 vòng/phút, mô-men có xu hướng tăng và đạt giá trị cực đại tại tốc độ động cơ n = 1400 vòng/phút Giá trị của mô men có xu hướng giảm ngay khi động cơ làm việc ở tốc độ cao hơn (n > 1400 vòng/phút) Sự thay đổi mô men (Me) trong giải tốc độ từ n = 1000 vòng/phút đến n = 2000 vòng/phút chủ yếu là do hệ số nạp (v ) của động cơ thay đổi
Nguyên nhân làm thay đổi hệ số nạp của động cơ là do tổn thất của dòng khí trên đường nạp nhưng nguồn gốc làm tổn thất lưu lượng nạp chính là sự xuất hiện của dòng khí ngược khi xúp-páp thực hiện hành trình đóng và mở cửa nạp Do vậy, ở khi tốc độ của động cơ làm việc trong vùng n = 1000 ÷ 1400 vòng/phút, lúc này lưu khối của dòng khí nạp ( ma ) tăng dần nhưng phần lưu khối của dòng khí ngược (�̇��) sinh ra do xúp-páp nạp đóng là rất nhỏ nên mô men động cơ tăng Mô men của động cơ đạt giá trị lớn nhất tại n = 1400 vòng/phút là bởi vì lượng hỗn hợp nạp được vào trong buồng cháy đạt giá trị lớn nhất Tuy nhiên khi tốc độ động cơ lớn hơn n = 1400 vòng/phút, giá trị của phần lưu khối ngược ( mbp ) tăng do tần số đóng mở của xúp-páp nạp tăng và chiều chuyển động của mbp ngược so với chiều chuyển động của ma vì vậy đã làm cản trở lượng hỗn hợp nạp đi vào trong xylanh động cơ (
v giảm ở tốc độ lớn)
Từ phân tích ở trên đã làm rõ hơn tại sao giá trị mô men của cả ba piston (PS1, PS2 và PS3) cùng có xu hướng giảm khi động cơ làm việc ở n > 1400 vòng/phút bất chấp kích thước và hình dáng hình học của mỗi buồng cháy động cơ không đổi
Ảnh hưởng của lượng hỗn hợp nạp ( mbp ) vào trong xylanh động cơ còn được thấy rõ hơn khi so sánh giữa hai tỷ số nén = 11,5 và = 12,5 ở cùng một tốc độ Giá trị mô men của = 11,5 luôn lớn hơn so với = 12,5 chủ yếu là do khối lượng của nhiên liệu nạp được vào trong buồng cháy nhiều hơn vì vậy nhiệt lượng cũng được giải phóng ra lớn hơn khi khối lượng nhiên liệu được đốt cháy nhiều hơn Một nguyên nhân nữa góp phần làm cho mô men (Me) của = 12,5 nhỏ hơn so với = 11,5 đó là phần công dành cho thực hiện quá trình nén và tổn thất nhiệt do các khí truyền sang thành buồng cháy sẽ lớn hơn Ảnh hưởng của tổn thất nhiệt còn thể hiện rõ hơn khi so sánh momen (Me) của PS2 và PS3 ở cùng một tỷ số nén = 12,5,
giá trị mô men của PS3 luôn nhỏ hơn sơ với PS2 chủ yếu là do ảnh hưởng của kết cấu hình học của đỉnh piston
Để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của kết cấu hình học đỉnh piston, cần so sánh mô- men và công suất của ba kết cấu hình học đỉnh piston ở cùng điều kiện như giữ tốc độ động cơ cố định tại n = 1400 vòng/phút và lambda được điều chỉnh tại giá trị = 1 Mục đích khi giữ cố định tốc độ động cơ tại 1400 vòng/phút nhằm loại bỏ ảnh hưởng của tổn thất lưu khối trên đường nạp Trong khi đó giá trị lambda được cố định tại = 1 là để đánh giá được ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy đến mô men công suất động cơ
Hình 4 23 Ảnh hưởng của hình dạng đỉnh piston đến công suất
Ở cùng điều kiện thí nghiệm: n = 1400 vòng/phút, = 1 và góc đánh lửa được điều chỉnh để đạt giá trị mô men lớn nhất, các kết quả thu được từ thực nghiệm được trình bày ở hình 4 23 đã chỉ ra cho thấy sự thay đổi của cả mô-men và công suất là giống nhau khi thay đổi hình dạng và kích thước của buồng cháy
Trường hợp OB = 0 nghĩa là đường tâm của phần thể tích buồng cháy trên đỉnh piston trùng với đường tâm của xylanh Giá trị mô-men và công suất động cơ của trường hợp PS1 lớn hơn so với PS2 khi tăng tỷ số nén từ = 11,5 đế = 12,5 là do ba nguyên nhân chính: lượng nhiên liệu nạp được nhiều hơn, phần công nén và tổn thất nhiệt nhỏ hơn Khi tăng tỷ số nén đã làm giảm thể tích buồng cháy, vì vậy khối lượng nhiên liệu nạp vào trong buồng cháy sẽ giảm đồng thời áp lực tác dụng lên đỉnh piston tăng nên phần công dành để thực hiện quá trình nén tăng Thêm vào đó, khi tăng tỷ số nén sẽ làm tăng vận tốc squish ở gần cuối kỳ nén, do vậy động năng
của dòng khí sẽ tăng và kết quả là các chất khí bên trong buồng cháy sẽ vận chuyển nhiệt đến thành buồng cháy nhanh hơn
Đối với trường hợp kết cấu hình học của hai đỉnh piston (PS2 và PS3) khác nhau nhưng có cùng tỷ số nén = 12,5, mặc dù tổn thất trên đường nạp và phần công dành cho kỳ nén về lý thuyết là tương đương nhau nhưng giá trị mô men (Me) và công suất (Ne) của PS2 lớn hơn so với PS3 Sự khác biệt về mô men và công suất trong trường hợp này là do ảnh hưởng của kết cấu buồng cháy đến tốc độ giải phóng nhiệt ở bên trong buồng cháy
Để làm rõ hơn dự đoán này, bước tiếp theo cần phân tích ảnh hưởng của kết cấu đỉnh piston đến khả năng cháy của hỗn hợp thông qua sự thay đổi của áp suất trong buồng cháy theo góc quay trục khuỷu