Cau h i ch ng 5 qua trinh nen 1

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com

64 • NL§ C§ T

Câu hỏi chương 5: Quá trình nén

1. Diễn biến quá trình nén và quá trình trao đổi nhiệt trong quá trình nén?

2. Chọn tỷ số nén cho động cơ đốt trong?

CHƯƠNG 6

QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ GIÃN NỞ

Năng lượng cần thiết để biến đổi thành cơ năng được đưa vào động cơ đốt trong

dưới dạng nhiên liệu. Quá trình cháy có nhiệm vụ chuyển hoá năng lượng của nhiên liệu

dưới dạng hoá năng sang nhiệt năng để cung cấp cho môi chất công tác.

Tốc độ, thời điểm và mức độ hoàn hảo của quá trình cháy có ảnh hưởng quyết

định đến công suất, hiệu suất, tuổi thọ và hàng loạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác của

động cơ.

Nghiên cứu quá trình cháy trong động cơ đốt trong là một công việc hết sức khó

khăn, phức tạp, đòi hỏi phải có kiến thức sâu, rộng về nhiệt động học, hoá học,.. và phải

được trang bị những thiết bị nghiên cứu chuyên dùng. Các biện pháp thí nghiệm thực

hiện tại các nhà máy hoặc phòng thí nghiệm thông thường chỉ cho phép đánh giá chất

lượng quá trình cháy một cách gián tiếp thông qua các thông số chung của chu trình

công tác như: áp suất chỉ thị trung bình, áp suất có ích trung bình, suất tiêu hao nhiên

liệu riêng, mầu sắc và thành phần hoá học của khí thải,.. Những thông số này không chỉ

phụ thuộc vào chất lượng quá trình cháy mà còn phụ thuộc vào mức độ tổn thất nhiệt,

tổn thất cơ học trong động cơ và chất lượng các quá trình khác của chu trình.

Trong chương này sẽ đề cập đến những vấn đề tổng quát nhất có liên quan đến

quá trình cháy nhiên liệu nhằm làm cơ sở cho việc tiếp thu những kiến thức về cấu tạo

và sử dụng động cơ sau này.

6.1. QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ XĂNG

6.1.1.Diễn biến và những thông số đặc trưng của

quá trình cháy trong động cơ xăng

p - áp suất trong xylanh.

 - Góc quay trục khuỷu.

i - Góc cháy trễ.

s - Góc đánh lửa sớm.

C’ - Thời điểm đánh lửa.

C1 - Thời điểm nhiên liệu bốc cháy.

Hình 6-1. quá trình cháy trong động cơ xăng, thể hiện trên đồ thị công khai triển p-.

Quá trình chuẩn bị hỗn hợp cháy (còn gọi là hoà khí) trong động cơ xăng diễn ra

trong suốt quá trình nạp và quá trình nén. Vì vậy trên thực tế, hỗn hợp này là đồng nhất

về mặt trạng thái tại thời điểm bốc cháy, hoà khí được đốt cháy bằng tia lửa điện xuất

hiện trước khi piston tới ĐCT, góc quay trục khuỷu tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa

điện đến ĐCT được gọi là góc đánh lửa sớm s. Động cơ xăng hiện đại có góc đánh lửa

sớm xê dịch trong khoảng s = (30 35)0 tính theo góc quay trục khuỷu.

• Quá trình cháy của động cơ xăng

Cháy theo cơ chế lan truyền màng lửa của nhiên liệu lỏng. Hòa khí được hòa

trộn trước và xem như là hỗn hợp đồng nhất.

Quá trình cháy bắt đầu tại vùng giữa 2 điện cực của bugi khi xuất hiện tia lửa điện

cao thế (góc đánh lửa sớm θs) đến vùng hỗn hợp xa nhất bị cháy và kết thúc ở khoảng

30-40o

sau ĐCT, tạo nên màng lửa rồi lan truyền với tốc độ tăng dần.

Quá trình cháy trong động cơ xăng có thể chia ra làm 3 giai đoạn (hình 6-1).

Giai đoạn I - Giai đoạn cháy trễ

Trên đồ thị công khai triển (hình 6-1) giai đoạn cháy trễ bắt đầu từ lúc bugi đánh

lửa (điểm c’) và kết thúc khi áp suất trong xylanh cao hơn áp suất nén (điểm c1).

Giai đoạn cháy trễ trong động cơ xăng bao hàm thời kỳ hình thành những trung

tâm cháy đầu tiên và bốc cháy một phần nhiên liệu tập trung gần bugi. Thông số đặc

trưng cho giai đoạn này là thời gian cháy trễ tính bằng giây ti(s) hoặc tính bằng góc

quay trục khuỷu (I = 6.n.ti , góc quay trục khuỷu), trong đó n- tốc độ quay của trục

khuỷu động cơ (vg/ph), góc cháy trễ vào khoảng (4-6)0 góc quay trục khuỷu.

Giai đoạn II - Giai đoạn cháy chính

Kéo dài từ thời điểm nhiên liệu bốc cháy (điểm c1) đến khi áp suất trong xylanh

đạt giá trị cực đại (điểm z).

Do đã được hoà trộn đều theo một tỷ lệ nhất định từ trước nên sau khi xuất hiện

nguồn lửa, hỗn hợp nhiên liệu và không khí bốc cháy mãnh liệt, màng lửa từ bugi lan

tràn từ tâm cháy ra khắp buồng cháy, nhiệt độ và áp suất của môi chất công tác tăng lên

rất nhanh. Nhiệt lượng cung cấp cho chu trình được toả ra chủ yếu ở giai đoạn này của

chu trình. Quá trình cấp nhiệt ở đây gần giống với cấp nhiệt đẳng tích do quá trình cháy

diễn ra nhanh và thể tích ít thay đổi (V=const).

Một trong các thông số đặc trưng cho giai đoạn cháy chính là tốc độ tăng áp suất

trung bình:

wtb



pz 



p

c1

(6-1)

Trong đó: pz , pc1 - Áp suất của môi chất công tác tại các điểm z và c1 trên đồ

thị công, (kG/cm2

).

 - Góc quay trục khuỷu giữa hai điểm c1 và z.

Tốc độ tăng áp suất trung bình wtb là thông số quyết định sự làm việc êm dịu của

động cơ và có ảnh hưởng lớn tới sự hao mòn các chi tiết thuộc cơ cấu truyền lực. Động

cơ xăng với tỷ số nén  = (611) thường có tốc độ tăng áp suất trung bình khoảng

(1,1 2,6) kG/cm2

.độ góc quay trục khuỷu).

Giai đoạn III - Giai đoạn cháy rớt