Nguyờn lý làm việc của độngcơ diezel 4 kỡ

o QCĐ = CCĐ tCĐ

2.3.3. Nguyờn lý làm việc của độngcơ diezel 4 kỡ

Để tiện cho việc nghiờn cứu lý thuyết nguyờn lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ người ta đưa ra giả thiết: Động cơ 1 xi lanh, quay phải, piston ban đầu ở ĐCT, thể tớch xi lanh ban đầu là Vc, gúc quaycủa trục khuỷu được tớnh từ vị trớ đú= 0.

 Hành trỡnh thứ nhất của piston (Hành trỡnh nạp)

Ở đầu hành trỡnh này, piston ở vị trớ ĐCT, toàn bộ thể tớch của buồng chỏy chứa đầy cỏc sản phẩm chỏy cũn sút lại của chu trỡnh trước. Điểm đặc trưng cho trạng thỏi của nú là điểm r trờn đồ thị cụng, ỏp suất trong buồng đốt xấp xỉ ỏp suất bờn ngoài mụi trường p. Khi trục khuỷa quay, gúc quay tăng từ 0 đến 1800 thỡ piston sẽ đi từ ĐCT xuống ĐCD, thể tớch khụng gian phớa trờn của xi lanh tăng lờn. Trong xi lanh hỡnh thành độ chõn khụng. Do sự chờnh ỏpp = p0- pamà khụng khớ ở bờn ngoài sẽ được hỳt vào trong xi lanh qua xỳp pỏp nạp (lỳc này đó mở), trong thời gian này xỳp pỏp xả đúng. Trờn đồ thị cụng hành trỡnh nạp ứng với đường rr1a.

Để tăng lượng khớ nạp vào trong xi lanh với mỗi chu trỡnh, xỳp pỏp nạp cần được mở sớm hơn trước ĐCT (d1), để khi bắt đầu hành trỡnh nạp thỡ xỳp pỏp nạp đó mở tương đối lớn, tiết diện lưu thụng của xỳp pỏp nạp rộng, do đú giảm được sức cản trờn đường nạp. Gúc quay của trục khuỷu ứng với đoạn d1r, được gọi là gúc mở sớm xỳp pỏp nạp1(18300). Đồng thời xỳp pỏp nạp cũng được đúng muộn hơn so với ĐCD (điểm d2), để tận dụng hiệu quả hiệu số ỏp suất p0- pavà quỏn tớnh của dũng khớ nạp. Do đú tăng lượng khớ nạp vào xi lanh trong một chu trỡnh. Gúc quay của trục khuỷu ứng với đoạn ad2được gọi là gúc đúng muộn xỳp pỏp nạp2. (18450).

Áp suất nạp (đối với động cơ khụng tăng ỏp) pa= (0,850,95)p0 (MPa).     ĐCT ĐCD Quá trình nạp Quá trình nén Quá trình cháy, dãn nở Quá trình thải  P V z y c c' b' b a r1 d1 r d2 z' Vh Vc

Do quỏ trỡnh nạp khụng bắt đầu tại ĐCT và kết thỳc tại ĐCD mà bắt đầu sớm hơn (đoạn d1r và kết thỳc muộn hơn đoạn ad2), nờn thời gian của quỏ trỡnh nạp thực tế lớn hơn thời gian của hành trỡnh nạp.

 Hành trỡnh thứ hai của piston (Hành trỡnh nộn)

Khi piston đi từ ĐCD lờn ĐCT trục khuỷu sẽ quay một gúc từ 180 đến 3600. Thể tớch của xi lanh giảm dần, khụng khớ trong xi lanh bị nộn lại, ỏp suất và nhiệt độ của chất cụng tỏc tăng lờn. Tuy nhiờn, quỏ trỡnh nộn thực tế chỉ bắt đầu khi toàn bộ xỳp pỏp nạp và xỳp pỏp xả đúng hoàn toàn, khụng khớ trong xi lanh của động cơ hoàn toàn cỏch ly với bờn ngoài. Thời gian của quỏ trỡnh nộn vỡ thế nhỏ hơn thời gian của hành trỡnh nộn. Quỏ trỡnh nộn được xem là quỏ trỡnh đa biến, ở gần cuối của quỏ trỡnh nộn tức là piston gần ĐCT (c'), nhiờn liệu được phun vào xi lanh dưới dạng sương mự nhờ vào vũi phun lắp trờn nắp xi lanh. Việc phun sớm nhiờn liệu vào trong xi lanh sớm hơn ĐCT là rất cần thiết vỡ:

Để sấy núng nhiờn liệu và hũa trộn tốt với khụng khớ trong xi lanh. Cú thời gian để nhiờn liệu bốc hơi và hỡnh thành trung tõm chỏy.

Khi piston tới ĐCT thỡ quỏ trỡnh chỏy đó mónh liệt. Gúc quay của truc khuỷu ứng với đoạn c'c gọi là gúc phun sớm 3 (10 400). Giỏ trị của gúc phun sớm phụ thuộc loại động cơ và do nhà chế tạo định sẵn thụng qua thực nghiệm. Áp suất và nhiệt độ của khụng khớ cuối quỏ trỡnh nộn PC= (35) MPa, tC= (8001000)0C.

 Hành trỡnh thứ 3 của piston (hành trỡnh chỏy, gión nở)

Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, trục khuỷu quay đi một gúc từ 360 đến 5400. Hành trỡnh này bao gồm quỏ trỡnh chỏy và gión nở. Sau khi kết thỳc quỏ trỡnh chuẩn bị chỏy (chỏy trễ). Ở giai đoạn đầu, nhiờn liệu trong xi lanh bốc chỏy mónh liệt trong thời gian rất ngắn, thể tớch xi lanh tăng lờn rất ớt nờn tỉ số:

c y c y P P P        

rất lớn. Quỏ trỡnh chỏy này diễn ra nhanh trong điều kiện thể tớch hầu như khụng thay đổi nờn giai đoạn này được gọi là giai đoạn chỏy đẳng tớch, đoạn cy trờn đồ thị cụng. Sau đú, quỏ trỡnh chỏy diễn ra đều hơn, ờm ả hơn vỡ nhiờn liệu đưa vào trong xi lanh bốc chỏy nhanh hơn do ỏp suất và nhiệt độ trong xi lanh lỳc này lớn và thể tớch xi lanh tăng, nờn ỏp suất trong xi lanh ở gian đoạn này gần như khụng thay đổi.

y t y z P P P        

0. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn chỏy đẳng ỏp. Quỏ trỡnh chỏy chỉ kết thỳc khi khụng cấp nhiờn liệu vào xi lanh nữa, điểm z' trờn đồ thị cụng. Áp suất cực đại của quỏ trỡnh chỏy PZ(612) MPa, tZ(18002000)0C.

Như vậy, quỏ trỡnh chỏy gồm 2 giai đoạn là chỏy đẳng tớch và chỏy đẳng ỏp. Sản phẩm chỏy cú ỏp suất và nhiệt độ cao tiến hành gión nở tỏc dụng lực lờn đỉnh piston làm cho nú chuyển động sinh cụng cơ học.

Ở hành trỡnh này piston đi từ ĐCD lờn ĐCT, trục khuỷu quay một gúc từ 540 đến7200, sẽ tiến hành đẩy sản vật chỏy ở bờn trong xi lanh ra ngoài qua xỳp pỏp xả. Tuy nhiờn để tăng hiệu quả cho việc thải, tức là thải được hầu hết cỏc sản vật chỏy ra ngoài, giảm cụng tiờu hao cho việc thải khớ thỡ xỳp pỏp xả sẽ được mở sớm hơn so với ĐCD, điểm b'. Gúc quay của trục khuỷu ứng với đoạn b'b gọi là gúc mở sớm xỳp pỏp xả4(35 450). Áp suất và nhiệt độ trong xi lanh lỳc này Pb (0,25 0,5) Mpa, tb6507500C. Việc mở sớm xỳp pỏp xả nhằm giảm ỏp suất khớ xút Pr, lợi dụng độ chờnh ỏp mà thải một phần khớ chỏy ra ngoài giảm tiờu tốn cụng cho piston đẩy khớ ra ngoài. Đồng thời để tăng hiệu quả cho quỏ trỡnh thải mà xỳp pỏp xả cũng được đúng muộn hơn so với ĐCT (điểm r1), gúc quay của trục khuỷu ứng với đoạn rr1gọi là gúc đúng muộn xỳp pỏp xả5= (18250). Áp suất và nhiệt độ trong xi lanh cuối quỏ trỡnh thải Pr0,103 MPa; tr3504500C.