diesel.
g. Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình; Q. Nhiệt lượng cấp cho chu trình; dQ/dt. Tốc độ nhả nhiệt.
115
Được tính từđiểm 2 đến khi đạt áp suất cực đại trong xilanh điểm 3. Ở động cơ
cao tốc pz thường xuất hiện ở vị trí 6 ÷ 100 gĩc quay trục khuỷu, phía sau ĐCT. Đặc
điểm của thời kỳ này là:
- Nguồn lửa được hình thành, tốc độcháy tăng nhanh, tốc độ tỏa nhiệt dQ trên đồ
thịcơng thường lớn nhất; ở cuối thời kỳ này số nhiên liệu bốc cháy chiếm khoảng 1/3 nhiên liệu cấp cho chu trình.
- Áp suất và nhiệt độtăng nhanh, áp suất cao nhất tới 6 ÷ 9 (MPa)
- Nhiên liệu được phun tiếp vào buồng cháy (sốlượng nhiên liệu phun vào thời kỳ
này phụ thuộc vào độ dài ngắn của thời gian cháy trễ và thời gian phun nhiên liệt c chu
trình) làm tăng nồng độ nhiên liệu trong hịa khí. Trong thời kỳ cháy nhanh, tốc độtăng áp
Trong thời kỳ cháy nhanh, tốc độtăng áp suất ∆p/∆φ rất lớn. Nhưng nếu ∆p/∆φ vượt quá 4 ÷ 6 (x 103 Pa/độ) sẽ tạo nên các xung áp suất đập vào bề mặt các chi tiết trong buồng cháy, gây tiếng gõ đanh, sắc, các chi tiết chịu tải của động cơ dễ hỏng, rút ngắn tuổi thọ, đồng thời cịn gây khĩ khăn cho việc điều khiển của lái xe, vì vậy cần tìm biện pháp tránh gây ra hiện tượng trên.
Thời kỳ cháy chính (hoặc cháy chậm) tính từđiểm 3 đến điểm 4 (điểm cĩ nhiệt
độ lớn nhất) (đoạn III). Điểm nhiệt độ lớn nhất thường xuất hiện phía sau ĐCT khoảng 20 ÷ 250 gĩc quay trục khuỷu. Đặc điểm của thời kỳ này là:
- Quá trình cháy tiếp diễn với tốc độ cháy lớn, cuối kỳ cháy chậm số nhiệt lượng
đã nhả ra chiếm khoảng 70 ÷ 80% nhiệt lượng cấp cho chu trình.
- Trong thời kỳnày, thơng thường đã kết thúc phun nhiên liệu, do sản vật cháy
tăng nhanh làm giảm nồng độ của nhiên liệu và ơxy.
- Nhiệt độ tăng lên tới giá trị lớn nhất (1700 ÷ 20000C), nhưng do piston đã bắt
đầu đi xuống nên áp suất hơi giảm xuống.
- Nồng độ sản vật trung gian trong buồng cháy giảm nhanh, cịn nồng độ của sản vật cháy cuối cùng tăng nhanh.
Trong thời kỳ cháy chậm, mới đầu tốc độ cháy rất lớn, sau đĩ do lượng ơxy trong buồng cháy giảm dần, sản vật cháy tăng lên nhiều, điều kiện cháy trở nên khơng lợi vì vậy cuối thời kỳ tốc độ cháy càng ngày càng chậm.
Nếu tăng cường cung cấp ơxy cho nhiên liệu để cải thiện chất lượng hình thành hịa khí sẽ làm tăng tốc độ cháy, rút ngắn thời kỳ cháy chậm làm cho nhiên liệu cháy
hồn tồn, nâng cao thêm tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ.
Thời kỳ cháy rớt: bắt đầu từđiểm nhiệt độ cực đại 4 tới khi cháy hết 5. Rất khĩ
xác định điểm 5, trên thực tếđiểm 5 cĩ thể kéo dài tới lúc mở cửa thải. Thơng thường
coi điểm 5 là điểm cĩ nhiệt lượng do cháy nhả ra chiếm 95 ÷ 97% nhiệt lượng cấp cho chu trình. Trong những động cơ cao tốc, thời kỳ cháy rớt cĩ thể chiếm khoảng 50% thời gian hình thành hịa khí và cháy của chu trình. Đặc điểm của thời kỳ này là:
- Tốc độ cháy giảm dần tới kết thúc cháy, do đĩ tốc độ nhả nhiệt dQ/dt cơng cũng
dần tới khơng.
- Do thể tích mơi chất trong xilanh tăng dần nên áp suất vàn nhiệt độđều hạ thấp.
Ở thời kỳ cháy rớt, do áp suất và nhiệt độ mơi chất trong xilanh đều hạ thấp, chuyển động của dịng khí yếu dần, sản vật cháy tăng nhiều làm cho điều kiện cháy của nhiên liệu kém hơn so với thời kỳ cháy chậm, khả năng hình thành muội than (C) càng lớn, mặt khác trong thời cháy rớt, sự cháy diễn ra trong quá trình giãn nở, vì vậy phần nhiệt lượng nhả ra trong thời kỳ này chuyển thành cơng ít hiệu quả hơn các thời kỳ trước. Do đĩ luơn luơn mong muốn giảm thời kỳ cháy rớt tới mức ngắn nhất. Muốn vậy phải tăng cường chuyển động của dịng khí trong buồng cháy động cơ cải thiện chất
116
đồng thời phải giảm lượng nhiên liệu phun vào xilanh trong trong thời gian cháy chậm, làm quá trình cháy vềcơ bản kết thúc ở sát ĐCT.
b) Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến q trình cháy động cơ diesel.
Cĩ nhiều nhân tố gây ảnh hưởng tới quá trình cháy, chủ yếu là:
Ảnh hưởng của tính chất nhiên liệu:
Nếu các điều kiện khác giống nhau, cứtăng thích đáng số xêtan của nhiên liệu sẽ
rút ngắn thời kỳ cháy trễ. Dùng nhiên liệu cĩ thành phần chính là Hydrocacbua no – họ
paraphin với số xêtan lớn sẽ rút ngắn thời kỳ cháy trễ, khiến tốc độ áp suất trong thời kỳ cháy nhanh khơng lớn, máy chạy êm (đường 1 hình 2.23. Nếu dùng nhiên liệu cĩ thành phần chính là Hydrocacbua thơm với số xêtan nhỏ sẽ kéo dài thời kỳ cháy trễ, làm cho thời kỳ cháy nhanh cĩ tốc độtăng áp suất lớn, động cơ hoạt động thơ bạo. Như
vậy cần dùng nhiên liệu cĩ xêtan tương đối cao, động cơ diesel cao tốc thường dùng nhiên liệu cĩ số xêtan trong khoảng 40 ÷ 45.
Động cơ diesel, cần đảm bảo chắn chắn để nhiên liệu được phát hỏa bốc cháy trong mọi điều kiện sử dụng, muốn vậy nhiệt độ mơi chất cuối quá trình nén, phải vượt quá nhiệt độ phát hỏa tự cháy của nhiên liệu lúc đĩ (khoảng 3000C), muốn vậy phải cĩ tỷ sốnén ε đủ lớn.
Tăng tỷ sốnén ε: sẽlàm tăng nhiệt độ và áp suất cuối quá trình nén, làm tăng tốc độ sấy nĩng, bay hơi và
phản ứng hĩa học, rút ngắn thời kỳ cháy trễ, nên tốc độ tăng áp suất của thời kỳcháy nhanh tương đối thấp, điều
đĩ rất lợi cho việc phịng ngừa hoạt động thơ bạo của
động cơ. Nhìn chung, nâng cao tỷ sốnén ε, rất cĩ lợi để
cải thiện việc khởi động lạnh của động cơ. Nhưng nếu dùng tỷ số nén lớn quá, áp suất cực đại của chu trình sẽ tăng lên quá nhiều, làm tăng quá mức phụ tải của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, gây ảnh hưởng tới tuổi thọ động cơ.