Sau vị trí vừa xét, piston đi xuống càng gần ĐCD, phần mất nhiệt của mơi chất càng trở nên nhiều hơn nhất là kể từ khi kết thúc cháy rớt trởđi. Vì vậy thời kỳ này mơi chất vừa giãn nở vừa mất nhiệt làm cho đường giãn nở thực tế dốc hơn đường đoạn nhiệt
và n’2 > k2.
Như vậy quá trình giãn nở thực tế là quá trình đa biến với chỉ số tức thời của chỉ
sốđa biến n’2 liên tục tăng suốt từđầu tới cuối quá trình. Đầu quá trình mơi chất nhận nhiệt nhiều hơn nên n’2 < k2, tới một điểm trung gian khi nhiệt lượng cấp cho mơi chất, cân bằng với nhiên liệu bị tản mất thì n’2 = k2, sau đĩ phần nhiệt bị tản mất nhiều hơn nên n’2 > k2.
Đểxác định lượng cơng tạo ra trong quá trình và xác định các thơng số cuối quá trình giãn nở nhưng tránh được những khĩ khăn phức tạp khơng cần thiết mà vẫn đảm bảo được độ chính xác mong muốn, người ta dùng chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 thay các giá trị tức thời của n’2. Như vậy quá trình giãn nở trong tính tốn là một q trình giãn nở đa biến với chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2. Thơng thường n2 nằm trong phạm vi từ 1,12 ÷ 1,25.
b. Giới thiệu các thơng số của q trình - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến các thơng số
120 Các thơng số đầu quá trình giãn nở là pz, Tz, Vz, mz, các thơng số cuối quá trình là pb, Tb, Vb, mb. Muốn xác định mối quan hệ giữa chúng người ta dùng phương trình
trạng thái của mơi chất tại các điểm z và b, với giả thiết supap thải được mở tại ĐCD
(Vb = Va). Quá trình giãn nở từz đến b ta cĩ:
2 2 n n z z b b p V p V (8-40) Các phương trình trạng thái tại z và tại b: 8314 . z z z z p V m T và p Vb b 8314m Tb. b (8-41) Số lượng mơi chất tại z:
1(1 ) z z ct r m g M Sốlượng mơi chất tại b: 1(1 ) b b ct r m g M
Trong đĩ βz, βb - hệ sốthay đổi phân tử (thể tích) tại z và b
Gọi b a
z z
V V
V V
là hệ số giãn nở trong quá trình giãn nở, ta cĩ: . a c z c V V V V (8-42)
Với động cơ diesel: z2 b n p p và 2 1 z b n T T (8-43)
Với động cơ xăng: b pnz2 ; b Tn2z1
p T
(8-44)
Phân tích các yếu tốảnh hưởng đến các thơng số
Trong quá trình giãn nở bất kỳ yếu tốnào làm tăng cháy rớt sẽ làm giảm n2, cịn
làm tăng mất nhiệt của mơi chất sẽ làm cho n2 tăng. Những yếu tố gây ảnh hưởng lớn tới chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 gồm cĩ: tốc độ và phụ tải của động cơ, kích thước xilanh, trạng thái nhiệt của động cơ, chất lượng và diễn biến quá trình cháy….
Tốc độđộng cơ n
Nếu tăng tốc độđộng cơ sẽ làm giảm số nhiệt lượng từ mơi chất tản cho bên ngồi qua truyền nhiệt và rị khí (vì giảm thời gian tiếp xúc giữa mơi chất và thành xilanh
cũng như thời gian rị khí của mỗi chu trình), trong khi đĩ đối với động cơ diesel lại
tăng thời kỳ cháy rớt khiến mơi chất được nhận nhiệt càng nhiều hơn, kết quả sẽ làm giảm n2. Nếu giảm tốc độ n sẽ cho kết quả ngược lại đối với n2. Biến thiên của n2 cĩ dạng hàm bậc nhất: n2 = a - bn. Trong đĩ a, b – là hằng số, cịn n – tốc độ động cơ. Động cơ xăng cũng cĩ xu hướng tương tự, n2 cũng giảm khi tăng n (hình 8.26).
Hình 8.26. Sựthay đổi chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 của động cơ Zil – 130 theo số vịng quay trục khuỷu khi mở van tiết lưu ở vị trí khác nhau.
Nhưng sự thay đổi của n2 theo n của động cơ xăng cĩ những đặc điểm riêng đặc biệt khi động cơ hoạt động ở tồn tải hoặc sát tồn tải. Trong phạm vi tốc độ thấp (từ
1000 ÷ 1600 vịng/phút) giá trị n2 giảm tương đối nhanh khi tăng n, khi vượt quá 1800 vịng/phùt n2 khơng những khơng giảm mà cĩ chiều gia tăng khi tăng n, vì ở tốc độ này
121 vận động rối loạn (xốy lốc) của dịng khí trong buồng cháy được gia tăng làm giảm cháy rớt, giảm tổn thất nhiệt cho thành xilanh và giảm rị khí.
Phụ tải của động cơ
Phụ tải của động cơ cĩ ảnh hưởng tới n2 trên hai mặt: - Khi tăng tải, một mặt do nhiệt độ và áp suất
mơi chất trong quá trình giãn nở đều tăng, do đĩ làm tăng chênh áp và tăng chênh nhiệt độ giữa mơi chất và mơi trường xung quanh, qua đĩ làm tăng
phần nhiệt tổn thất qua truyền nhiệt và rị khí.
Hình 8.27. Sựthay đổi của n2 và áp suất cuối quá trình giãn nở theo phụ tải (động cơ Tatra – 920).