Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong - Chương 5: Cơ chế động học của sự bốc cháy trong động cơ đốt trong

haû naêng phaân huûy caùc phaàn töû nhieân lieäu thaønh caùc phaàn töû hoaït tính hình thaønh ngoïn löûa phaân boá ñeàu khaép theå tích khuyeách taùn. Luùc naøy P & T chöa taêng. 2-Giai ñoaïn hai: Hình thaønh ngoïn löûa noùng. Phaàn töû hoaït tính xuaát hieän ôû giai ñoaïn moät theo söï phaûn öùng cuûa daây truyeàn nhieät ngaøy caøng taêng. Khi toác ñoä phaûn öùng ñaït ñeán W K , PÖDTN chuyeån qua töï gia toác nhieät ngoïn löûa thöïc söï hình thaønh nhieân lieäu töï boác chaùy.. B- BAÛN CHAÁT CUÛA CHAÙY KHUYEÁCH TAÙN: Laø quaù trình chaùy trong ñoù toác ñoä chaùy ñöôïc quyeát ñònh bôûi söï hoøa troän giöõa nhieân lieäu vaø khoâng khí. Khi nhieân lieäu ñöôïc phun vaøo xi lanh ñoäng cô, hoãn hôïp ñöôïc taïo khoâng ñoàng nhaát, coù vuøng  = (0,8 - 0,9), coù vuøng  = (4 - 5) ÔÛ nhöõng vuøng  = 0,8 - 0,9 toác ñoä phaûn öùng vaø nhieät ñoä cuûa saûn vaät chaùy raát cao, nhöõng vuøng naøy laø nhöõng trung taâm ñoát chaùy nhöõng vuøng coù hoãn hôïp ngheøo nhôø hieän töôïng khuyeách taùn. Ñoäng cô diesel coù theå chaùy vôùi hoãn hôïp raát ngheøo. C- DIEÃN BIEÁN QUAÙ TRÌNH CHAÙY ÑOÄNG CÔ DIESEL: Chia laøm 04 giai ñoaïn: I.GIAI ÑOAÏNI: giai ñoaïn chuaån bò cho quaù trình chaùy. * Ñieåm 1: ñieåm phun sôùm nhieân lieäu * 1 * Ñieåm 2: ñöôøng cong chaùy taùch khoûi ñöôøng cong neùn * 2 *Nhieân lieäu phun vaøo buoàng chaùy ñuôïc xeù nhoû, bay hôi hoøa troän vôùi khoâng khí taïo thaønh hoån hôïp  baét ñaàu hình thaønh nhöõng trung taâm töï chaùy ñaàu tieân *Nhieân lieäu phun vaøo chieám (30  40)% gct (qui luaät phun 2). ÔÛ ñoäng cô cao toác nhieân lieäu phun vaøo laø 100% gct (qui luaät phun 1) *Thoâng soá ñaët tröng cho giai ñoaïn naøy laø thôøi giai chaùy treå  i .  i laø raát quan troïng noù aûnh huôûng ñeán toaøn boä quaù trình chaùy. II.GIAI ÑOAÏN II: giai ñoaïn phaùt trieån cuûa nhöõng trung taâm boác chaùy vaø lan traøn maøn löûa. * 1 * 2 * 3 * 4 (Töø ñieåm 2  3): giai ñoaïn phaùt trieån cuûa nhöõng trung taâm boác chaùy vaø lan traøn maøn löûa *Ñieåm 3: ñieåm ñaït ñuôïc aùp suaát Max (P Zmax ) *ÔÛ ñoäng cô toác ñoä thaáp vaø trung bình nhieân lieäu vaãn tieáp tuïc phun vaøo vaø keát thuùc phun vaøo cuoái giai ñoaïn naøy *Toác ñoä chaùy taêng nhanh, toác ñoä taêng P & T nhanh. Aùp suaát ñaït Max taïi ñieåm 3. *Toác ñoä toaû nhieät taêng Max. *Toác ñoä taêng trung bình cuûa aùp suaát phuï thuoäc vaøo thôøi gian chaùy treå, soá luôïng nhieân lieäu ít hay nhieàu, vieäc cung caáp nhieân lieäu nhanh hay chaäm. *Ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng giai ñoaïn naøy ta duøng tæ soá taêng aùp suaát trung bình P/: ñaëc tröng cho ñoä eâm dòu cuûa ñoäng cô -Neáu P/ beù  ñoäng cô laøm vieäc eâm, khoâng gaây tieáng goû -Neáu P/ lôùn  ñoäng cô laøm vieäc khoâng eâm, coù tieáng goû P/ = (0,2  0,6)MN/m2.ñoä. III.GIAI ÑOAÏN III: giai ñoaïn chaùy chính. (Töø ñieåm 3  4): giai ñoaïn chaùy chính khoái luôïng hoån hôïp coâng taùc. *Ñieåm 4 : ñaït ñuôïc T Max *Toác ñoä chaùy , toác ñoä toaû nhieät giaûm daàn vì: -Noàng ñoä O 2 giaûm (oxy ít daàn) -Saûn vaät chaùy taêng daàn. *Nhieân lieäu khoâng coøn cung caáp ôû giai ñoaïn naøy *Nhieät ñoä taêng T Max nhöng aùp suaát trong xi lanh giaûm (vì V b/chaùy taêng) *Nhieät luôïng toaû ra = (40 50 )%: Goïi laø giai ñoaïn chaùy chính. IV.GIAI ÑOAÏN IV: giai ñoaïn chaùy rôùt. *Ñieåm 5: ñieåm keát thuùc quaù trình chaùy, taïi ñaây toác ñoä chaùy = 0. P, T  nhanh. *Giai ñoaïn chaùy rôùt daøi seõ laøm cho nhieät ñoä khí thaûi   toån thaát nhieät   tính kinh teá ñoäng cô . Muoán ruùt ngaén giai ñoaïn chaùy rôùt naøy caàn phaûi hoaøn thieän quaù trình hoån hôïp, taêng cöôøng vaän ñoäng xoaùy loác cuûa buoàng chaùy vaø khoâng cung caáp nhieân lieäu ôû giai ñoïan III Noùi chung: giai ñoïan IV daøi hay ngaén phuï thuoäc vaøo möùc ñoä xoùay loác, thôøi gian phun nhieân lieäu vaø möùc ñoä phun tôi nhieân lieäu. Xem hình moâ taû dieãn bieán Söï phun nhieân lieäu vaø tæ soá A/F theo taûi Xem C 220 CDI Söï phaùt trieån cuûa chuøm tia nhieân lieäu vaø söï chaùy theo goùc ñoä truïc khuyûu Xem dieãn bieán D- PHAÂN TÍCH CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG QUAÙ TRÌNH CHAÙY ÑOÄNG CÔ DIESEL: 1. Goùc phun sôùm nhieân lieäu: Ñoà thò coâng ñoäng cô diesel ôû caùc goùc phun sôùm khaùc nhau (n = 1700 v/p), gct: löôïng nhieân lieäu cung caáp cho moät chu trình khoâng ñoåi a.Goùc phun sôùm quaù lôùn: Taêng goùc phun sôùm: taïi thôøi ñieåm phun nhieân lieäu P & T trong xi lanh nhoû do ñoù  i   löôïng nhieân lieäu phun vaøo nhieàu  löôïng nhieân lieäu chaùy ôû ÑCT nhieàu, ñieåm ñaït Pzmax luøi daàn veà ÑCT  P/  lôùn, ñoäng cô laøm vieäc khoâng eâm. b.Goùc phun sôùm quaù nhoû: i  P/  nhoû, ñoäng cô laøm vieäc eâm tuy nhieân nhieân lieäu chaùy khoâng ñöôïc hoaøn toaøn  Ne vaø tính kinh teá ñoäng cô giaûm. Goùc phun sôùm toát nhaát: 20 0 tröôùc ÑCT 2.Tính chaát nhieân lieäu: Nhieân lieäu coù soá cetanne caøng lôùn thôøi gian chaùy treã caøng ngaén, ñoäng cô laøm vieäc eâm vaø ngöôïc laïi. Aûnh höôûng cuûa thôøi gian chaùy treã tôùi ñaëc tính cuûa ñoà thò coâng ñoäng cô diesel trong quan heä phuï thuoäc vôùi soá cetanne 52, 42, 29. 3. Chaát löôïng phun nhieân lieäu vaø qui luaät phun nhieân lieäu: * Khi taêng aùp suaát phun, nhieân lieäu seõ ñöôïc phun tôi, deã bay hôi vaø hoøa troän vôùi khoâng khí  quaù trình chaùy hoaøn haûo hôn.Ñöôøng kính haït nhieân lieäu [f] =(10-40) mm. *Ñoäng cô cao toác nhieân lieäu ñöôïc phun vaøo giai ñoaïn moät cuûa quaù trình chaùy laø 100% gct. *Ñoäng cô trung bình vaø thaáp toác nhieân lieäu ñöôïc phun vaøo giai ñoaïn moät cuûa quaù trình chaùy laø 30-40% gct vaø keát thuùc phun ôû giai ñoaïn hai. 4.Tæ soá neùn: e   T & P luùc baét ñaàu phun nhieân lieäu  P/  nhoû, ñoäng cô laøm vieäc eâm. Neáu e quaù lôùn, löïc taùc duïng leân cô caáu piston- khuyûu-bielle quaù lôùn, do ñoù giaõm tuoåi thoï caùc chi tieát trong ñoäng cô. 5.Soá voøng quay ñoäng cô n: Khi thay ñoåi soá voøng quay n thì ñieàu kieän naïp, chaát löôïng phun, cöôøng ñoä xoaùy loác doøng khí vaø thôøi gian chaùy seõ thay ñoåi. Khi taêng soá voøng quay n thì thôøi gian chaùy treã i seõ giaõm, thôøi gian chaùy  giaõm. Nhieân lieäu chaùy khoâng heát aûnh höôûng ñeán Ne cuûa ñoäng cô, khí thaûi ñoäc haïi oâ nhieãm moâi tröôøng Maëc khaùc khi taêng soá voøng quay n, chuyeån ñoäng roái trong xi lanh ñöôïc taêng cöôøng laøm cho quaù trình chaùy toát hôn. Nhöng aûnh höôûng cuûa nhieân lieäu chaùy khoâng heát laøm giaõm Ne cuûa ñoäng cô, khí thaûi nhaõ khoùi ñen ñoäc haïi oâ nhieãm moâi tröôøng taùc ñoäng xaáu ñeán con ngöôøi. Do ñoù khi taêng n thì phaûi taêng goùc phun sôùm. 6. Keát caáu buoàng chaùy 7. Ñieàu kieän naïp khí naïp môùi: Khi taêng aùp laøm cho M1 taêng, aùp suaát vaø nhieät ñoä cuoái quaù trình naïp taêng, ruùt ngaén thôøi gian hình thaønh hoãn hôïp chaùy, Li taêng, Ne taêng. 8. Vaät lieäu laøm piston - xi lanh: Neáu beà maët buoàng chaùy noùng   i  . Vì theá ñoái vôùi piston baèng gang coù t 0 > t 0 piston baèng hôïp kim nhoâm   i nhoû, ñoäng cô laøm vieäc eâm. Phun nhieân lieäu trong ñoäng cô diesel 1.Caùc ñaëc tröng cuûa tia phun diesel. 2.Aûnh höôûng caùc yeáu toá khaùc nhau ñeán tia phun. Caùc phöông phaùp hình thaønh hoãn hôïp trong buoàng chaùy ñoäng cô diesel 1-Hình thaønh hoãn hôïp trong buoàng chaùy thoáng nhaát. Keát caáu buoàng chaùy thoáng nhaát. 2-Hình thaønh hoãn hôïp trong buoàng chaùy döï bò, xoaùy loác. Keát caáu buoàng chaùy döï bò, xoaùy loác. 3-Hình thaønh hoãn hôïp trong buoàng chaùy Lanova. Keát caáu buoàng chaùy Lanova. CAÂN BAÈNG NHIEÄT TRONG QUAÙ TRÌNH CHAÙY ÑOÄNG CÔ DIESEL Phöông trình caân baèng nhieät Qcz = Lcz + Uz - Uc (1) Qcz = Lcz + Ucz *Qcz = Nhieät löôïng nhaän ñöôïc cuûa quaù trình cz *Lcz = Coâng cuûa quaù trình cz. *Uz, Uc = Bieán thieân noäi naêng cuûa ñieåm z vaø c. Chu trình caáp nhieät hoãn hôïp: * Chaùy ñaúng tích cz. * Chaùy ñaúng aùp z’z. *Ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä lôïi duïng nhieät taïi ñieåm z duøng heä soá lôïi duïng nhieät z vaø ñöôïc tính baèng: z = Qcz / Q H Qcz = z.Q H * r = Vz/Vc Pz’ = Pz = l Pc *Lcz = Coâng cuûa quaù trình cz: Lcz =Lcz’ + Lz’z Lcz’ = 0  Lcz = Lz’z = Pz.Vz - Pz’.Vc Ta coù: Pz.Vz = Mz.R.Tz, l Pc.Vc = l Mc.R.Tc *Lcz = R (Mz.Tz - l Mc.Tc) Ucz = Uz - Uc = Mz.C”vz.Tz - Mc.C’vc.Tc z.Q H = R (Mz.Tz - l Mc.Tc)+(Mz.C’’vz.Tz) - (Mc.C’vc.Tc) (1) z.Q H + Mc.Tc(C’vc + lR) =Mz.Tz.(R + C”vz) Mz / Mc = bz, C”vz = a v + b.Tz, C”pz = (a v + R) + (b.Tz) {(z.Q H )/[M1(1+gr)]} + (C’vc + lR).Tc = (bz.Tz)(av + R + b.Tz) = (bz.Tz)(a P + b.Tz) (2) {(z.Q H )/[M1(1+gr)]} + (C’vc + lR).Tc = (bz.Tz)(av + R + b.Tz) = (bz.Tz)(a P + b.Tz) (2) *Phöông trình (2) ñöa veà daïng: A.T 2 z + B.Tz + C = 0 Giaûi phöông trình baäc hai coù hai nghieäm: choïn moät nghieäm cho thoûa maõn Tz  [Tz] Chuù yù: Phöông trình coøn hai aån laø l vaø Tz. Choïn l  Tz XAÙC ÑÒNH CAÙC THOÂNG SOÁ 1.Aùp suaát cuoái quaù trình chaùy Pz: Pz = (Pc.bz.Tz)/Tc  [Pz] Pz = l Pc 2.Tæ soá taêng aùp suaát l : l = Pz/Pc l = (bz/r).(Tz/Tc) 3.Tæ soá giaõn nôû ban ñaàu r : r = (bz/ l ).(Tz/Tc)r = Vz/Vc Diesel buoàng chaùy thoáng nhaát l = 1,6 -2,5 Diesel buoàng chaùy ngaên caùch l = 1,2 -1,8 r = 1,2 -1,7