Áp suất trung bỡnh của chu trỡnh (ptb) được xỏc định bằng tỷ số giữa cụng chu trỡnh (Wct) và dung tớch cụng tỏc của xylanh (VS).
ptb = Wct / Vs (2.1-2)
Áp suất trung bỡnh là đại lượng đỏnh giỏ chu trỡnh về phương diện hiệu quả kỹ thuật. Với cựng một dung tớch cụng tỏc, chu trỡnh nào cú ỏp suất trung bỡnh cao hơn thỡ cụng được sinh ra trong một chu trỡnh lớn hơn.
Tuỳ thuộc vào cỏch xỏc định cụng chu trỡnh (Wct) , chỳng ta sẽ cú cỏc khỏi niệm hiệu suất nhiệt và ỏp suất trung bỡnh khỏc nhau, như : hiệu suất lý thuyết, hiệu suất chỉ thị, ỏp suất lý thuyết trung bỡnh, ỏp suất chỉ thị trung bỡnh, ỏp suất cú ớch trung bỡnh (xem mục 2.2).
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 51
2.1.2. CHU TRèNH Lí THUYẾT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.1.2.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Chu trỡnh cụng tỏc ở ĐCĐT thực tế bao gồm hàng loạt quỏ trỡnh nhiệt động, khớ động, hoỏ học và cơ học rất phức tạp. Diễn biến của cỏc quỏ trỡnh này chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, như :
- Kết cấu của động cơ (hỡnh dỏng và kớch thước của buồng đốt, tỷ số nộn, kớch thước của xylanh, v.v.).
- Cỏc thụng số điều chỉnh của động cơ (gúc phun sớm nhiờn liệu, gúc đỏnh lửa sớm, thành phần hỗn hợp chỏy, v.v.).
- Chế độ làm việc của động cơ (tốc độ, tải, nhiệt độ, v.v.).
Để cú thể thiết lập được đặc tớnh và mức độ ảnh hưởng của cỏc thụng số và của cỏc quỏ trỡnh nhiệt động đến cỏc chỉ tiờu chất lượng của chu trỡnh, qua đú cú thể đề ra được phương hướng và biện phỏp nõng cao cụng suất và hiệu suất của động cơ thực tế, người ta tỡm cỏch thay thế cỏc quỏ trỡnh nhiệt động thực tế phức tạp bằng cỏc quỏ trỡnh đơn giản hơn. Chu trỡnh lý thuyết của ĐCĐT là chu trỡnh nhiệt động được xõy dựng trờn cơ sở những giả định đơn giản hoỏ cỏc quỏ trỡnh thực tế với mục đớch núi trờn. Mức độ đơn giản hoỏ được lựa chọn tuỳ thuộc vào mục đớch nghiờn cứu. Vớ dụ : cú thể giả định MCCT là khớ lý tưởng với nhiệt dung riờng là hằng số hoặc là khụng khớ với nhiệt dung riờng phụ thuộc vào thành phần của sản phẩm chỏy; quỏ trỡnh chỏy thực tế cú thể được thay bằng quỏ trỡnh cấp nhiệt từ một nguồn núng bờn ngoài động cơ hoặc thay bằng quỏ trỡnh chỏy được thực hiện trong những điều kiện lý tưởng hoỏ, v.v.
Với định hướng nghiờn cứu khai thỏc kỹ thuật ĐCĐT, chỳng ta giả định như sau : 1) MCCT là khụng khớ với nhiệt dung riờng là hằng số. Lượng MCCT khụng thay đổi trong thời gian thực hiện một chu trỡnh nhiệt động.
2) Quỏ trỡnh nộn và dón nở là những quỏ trỡnh đoạn nhiệt, tức là trong quỏ trỡnh nộn và dón nở khụng cú sự trao đổi nhiệt giữa MCCT trong khụng gian cụng tỏc của xylanh với mụi trường xung quanh.
3) Quỏ trỡnh chỏy được tổ chức thực hiện trong điều kiện khụng hạn chế về thời gian và hỗn hợp chỏy là đồng nhất.
4) Quỏ trỡnh xả diễn ra trong điều kiện đẳng tớch.
5) Bỏ qua mọi dạng tổn thất do ma sỏt, lọt khớ, bức xạ, v.v.
Căn cứ vào đặc điểm quỏ trỡnh cấp nhiệt cho MCCT, cú thể phõn biệt 3 kiểu chu trỡnh lý thuyết của ĐCĐT :
- Chu trỡnh cấp nhiệt đẳng tớch - Chu trỡnh cấp nhiệt đẳng ỏp - Chu trỡnh cấp nhiệt hỗn hợp.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 52 a a a ĐCT Vc Vs V ĐCD ĐCT Vs Vs ĐCD V ĐCT ĐCD V c a) p c z b z b) p b c b c) p z y
H. 2.1-1. Chu trỡnh lý thuyết của ĐCĐT a) Chu trỡnh cấp nhiệt đẳng tớch b) Chu trỡnh cấp nhiệt đẳng ỏp c) Chu trỡnh cấp nhiệt hỗn hợp
Ký hiệu :
a - thời điểm đầu quỏ trỡnh nộn. c - thời điểm cuối quỏ trỡnh nộn.
y - thời điểm ỏp suất chỏy đạt đến trị số cực đại. z - thời điểm kết thỳc quỏ trỡnh chỏy.
b - thời điểm kết thỳc quỏ trỡnh dón nở.
pa , pc , py , pz , pb - ỏp suất trong khụng gian cụng tỏc của xylanh tại cỏc điểm đặc trưng của chu trỡnh , [N/m2]. Va , Vc , Vy , Vz , V b - thể tớch của khụng gian cụng tỏc của xylanh tại cỏc điểm đặc trưng của chu trỡnh, [m3]. Q1 - lượng nhiệt chu trỡnh (tổng số nhiệt năng cấp cho MCCT trong một chu trỡnh) , [J].
Q1V - phần nhiệt năng cấp cho MCCT trong điều kiện đẳng tớch , [J]. Q1P - phần nhiệt năng cấp cho MCCT trong điều kiện đẳng ỏp [J]. Q2 - phần nhiệt năng do MCCT truyền cho nguồn lạnh , [J].
c a V V = ε - Tỷ số nộn c z p p = ψ - Tỷ số tăng ỏp suất c z V V = ρ - Tỷ số dón nở ban đầu.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 53
2.1.2.2. CHU TRèNH CẤP NHIỆT HỖN HỢP
Chu trỡnh cấp nhiệt hỗn hợp (cũn được gọi là chu trỡnh Sabathe' ) được cấu thành từ
cỏc quỏ trỡnh nhiệt động sau đõy : - Nộn đoạn nhiệt (ac) - Cấp nhiệt đẳng tớch (cy) - Cấp nhiệt đẳng ỏp (yz) - Dón nở đoạn nhiệt (zb) - Nhả nhiệt đẳng tớch (ba)