Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong - Chương 3: Quá trình trao đổi chất

CHU TRÌNH THỰC TẾ DÙNG TRONG Đ.C.Đ.T A-QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI KHÍ B-QUÁ TRÌNH NÉN C-QUÁ TRÌNH CHÁY D-QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI KHÍ A-QUÁ TRÌNH NẠP B-QUÁ TRÌNH THẢI C-DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH QUÉT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ HAI KỲ D-HỆ THỐNG QUÉT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ HAI KỲ E-HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP A-QUÁ TRÌNH NẠP I-DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH NẠP 1-Diễn biến quá trình nạp động cơ 4 kỳ không tăng áp 2-Diễn biến quá trì

pdf106 trang | Chia sẻ: huongnhu95 | Ngày: 04/09/2021 | Lượt xem: 205 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Nguyên lý động cơ đốt trong - Chương 3: Quá trình trao đổi chất, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
nh naïp ñoäng cô 4 kyø taêng aùp 3-Dieãn bieán quaù trình naïp ñoäng cô 2 kyø Quay veà quaù trình trao ñoåi khí 1-Dieãn bieán quaù trình naïp ñoäng cô 4 kyø khoâng taêng aùp Quay veà quaù trình naïp *3 r : Goùc môû sôùm cuûa S N  giaûm toån thaát aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp. *r 2 : (r  r’) : quaù trình khí soùt giaûn nôû (goùc ñoùng muoän S T ) *2  a (r’  a) : khí naïp môùi ñi vaøo nhôø cheânh leäch aùp suaát *a  4 : goùc ñoùng muoän S N Cuoái quaù trình thaûi khí soùt chieám toaøn boä theå tích xi lanh (luùc naøy = V C ) coù aùp suaát P r , T r . QT Naïp lyù thuyeát ñöôïc xaåy ra ôû ÑCT (QTNaïp veà lyù thuyeát : ÑCT  ÑCD), nhöng taïi r thì P r > P o khí soùt giaûn nôû ñeán r’ thì quaù trình naïp thöïc söï ñöôïc tieán haønh. 2-Dieãn bieán quaù trình naïp ñoäng cô 4 kyø taêng aùp Quay veà quaù trình naïp *2  r : goùc môû sôùm cuûa S N *r  a : aùp suaát luoân luoân taêng vaø queùt khí soùt ra khoûi xi lanh, ñoàng thôøi khí naïp ñi vaøo xi lanh (P K > P o , P K > P r ) *a  4 : goùc ñoùng treå cuûa S N 1.Neáu khoâng laøm maùt khí neùn thì : P K = P taêng aùp P taêng aùp laø aùp suaát taïi cöûa ra cuûa maùy neùn khí, phuï thuoäc vaøo möùc ñoä taêng aùp suaát cuûa maùy neùn. *m = chæ soá neùn (m = 1,6  1,8) mm m O taêngaùp OK T P P TT        1 2.Neáu coù laøm maùt P K = P taêng aùp - P m *P m = Trôû löïc cuûa keùt laøm maùt khí * *T m = ñoä giaûm nhieät cuûa khí neùn trong keùt laøm maùt 3-Dieãn bieán quaù trình naïp ñoäng cô 2 kyø Quay veà quaù trình naïp *m’am = haønh trình naïp *ma’ = goùc loït khí naïp môùi *Ñoäng cô 2 kyø quaù trình naïp ñöôïc tieán haønh vôùi quaù trình queùt khí thaûi ra khoûi xi lanh. *Khi piston ñi xuoáng taïi l cöûa thaûi môû  SVC thaûi ra ngoaøi töï do. Ñeán ñieåm m’ cöûa naïp môû, aùp suaát trong xi lanh < P K  khí naïp môùi ñi vaøo xi lanh queùt khí thaûi ra ngoaøi vaø chieám ñaày theå tích xi lanh *Aùp suaát khí queùt ñi vaøo cöûa queùt cuõng bò giaûm moät löôïng P. Aùp suaát trong xi lanh khí ñoùng cöûa queùt (d) vaãn > aùp suaát khí thaûi trong ñöôøng thaûi. Giai ñoaïn ñoùng cöûa queùt d tôùi khi ñoùng cöûa thaûi e ( ñoaïn ma’) laø giai ñoaïn loït khí naïp môùi. *Ñoäng cô 2 kyø bao giôø cuõng ñöôïc taêng aùp ñeå thöïc hieän queùt khí *Aùp suaát khí queùt ñi vaøo cöûa queùt cuõng bò giaûm moät löôïng P. 4-Nhaän xeùt Trong caû 3 loaïi ñoäng cô ñeàu: 1-Khí naïp môùi ñi vaøo xi lanh phaûi khaéc phuïc söùc caûn löu ñoäng Pa 2-Khí naïp môùi khoâng theå gaït heát saûn vaät chaùy ra ngoaøi coù r 3-Khí naïp môùi ñi vaøo xi lanh tieáp xuùc vôùi caùc chi tieát noùng vaø hoøa troän vôùi khí soùt Ta > TK TÍNH TOAÙN CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA QUAÙ TRÌNH NAÏP *Aùp suaát cuoái quaù trình naïp Pa *Pr, Tr, Mr *Heä soá khí soùt *Nhieät ñoä saáy noùng khí naïp môùi *Nhieät ñoä cuoái quaù trình naïp Ta *Heä soá naïp II -TÍNH TOAÙN CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA QUAÙ TRÌNH NAÏP 1-Aùp suaát cuoái quaù trình naïp (Pa) Pa = Po - PK Ñ/cô 4 kyø khoâng taêng aùp Pa = Po - PK Ñ/cô 4 kyø taêng aùp Tính toaùn: Giaû thieát: * Khoái löôïng cuûa khí laø khoâng ñoåi taïi taát caû caùc tieát dieän  = K = const Quay veà Caùc thoâng soá *Quaù trình ñöa doøngkhí naïp môùi ñi vaøo xi lanh laø quaù trình löu ñoäng lieân tuïc vaø oån ñònh Heä quaû: Taïi taát caû caùc tieát dieän, löu löôïng doøng khí khoâng ñoåi. *Taát caû caùc ñöôøng oáng naïp ñeàu coù goùc löôïn raát lôùn BCHK Pot air WK, K , Pk ZK Za 0 0 Maët chuaån K K x x Wx, x,fx ÑCT ÑCD a a Wa, a,fa,Pa = khoái luôïng rieâng, Wx = toác ñoä cuûa doøng khí *Phöông trình Bernoillie cho 2 tieát dieän: Pot air (K-K) vaø ÑCD (a-a) (PK/K)+(W2K/2)+(g.ZK) = (Pa/a) + (W 2 a/2)+ [o(W2x/2)]+(g.Za) (1) Do tieát dieän K-K lôùn xem Wk=0, choïn maët chuaån (0-0) sao cho: ZK= Za  K =  a .(1) ñöôïc vieát laïi nhö sau: (PK/K) = (Pa/K) +(W2a/2)+ [o(W2x/2)]  = (Wa/Wx)<1: heä soá boùp doøng chaûy PK = PK- Pa= (W2x/2)(2+ o)  K THOÂNG SOÁ Pr, Tr, Mr 1-AÙP SUAÁT KHÍ SOÙT(Pr): a- Pr = Pth + Pr Trong ñoù: Pr = K2.(n2/f2th) b-Choïn Pr theo kinh nghieäm: Khoâng taêng aùp: Toác ñoä thaáp:Pr= (1,03-1,06)Po Cao toác: Pr= (1,05-1,25)Po Taêng aùp: Pr= (0,75-0,98)Pk Quay veà Caùc thoâng soá c-Tính Pr thay ñoåi theo n, aùp duïng coâng thöùc: Pr = Po( 1,035 + Ap. 10-8.n2 ) Trong ñoù: Ap=[Pr N - 1,035 Po).10 8 .(1/Po.n N 2 )] +Pr N = Aùp suaát khí soùt ôû cheá ñoä ñònh möùc. Pr N = 1,18 Po = 0,118 MN/m 2 n N = soá voøng quay truïc khuyûu ôû cheá ñoä ñònh möùc (v/p). 2-LÖÔÏNG KHÍ SOÙT(Mr): Mr= r.M1 hoaëc Mr = PrVc/RTr 3-NHIEÄT ÑOÄ KHÍ SOÙT(Tr): Tr phuï thuoäc vaøo:  ,söï trao ñoåi trong QTGN vaø thaûi, möùc ñoä giaõn nôû cuûa SVC. Ñoäng cô xaêng:  thay ñoåi trong phaïm vi nhoû neân khi giaûm taûi Tr thay ñoåi raát ít. Ñoäng cô diesel:Muoánthay ñoåi phuï taûi phaûi thay ñoåi tröïc tieáp  , neân khi giaûm taûi, Trthay ñoåi nhieàu. *Ñoäng cô diesel: coù  cao hôn xaêng möùc ñoä giaõn nôû khí thaûi lôùn, nhieät ñoä trong QTGN töông ñoái thaáp Hai yeáu toá treân: trò soá Tr diesel< Tr xaêng *Xaêng: Tr = ( 900 - 1100 ) 0K *Diesel: Tr = ( 600 - 900 ) 0K HEÄ SOÁ KHÍ SOÙT (r) *Ñaùnh giaù möùc ñoä möùc ñoä thaûi saïch baèng r, r laø tæ soá giöõa soá kmole khí soùt Mr vaø soá kmole khí naïp môùi M 1 . r = Mr / M 1 . * Phöông trình traïng thaùi khí soùt: Pr.Vr = Mr.R.Tr  Mr= (Pr.Vr)/ (R.Tr) r= (Pr.Vr)/ (R.Tr.M 1 ). (1) *Goïi:  2 = Vr/Vc = Heä soá queùt buoàng chaùy. Khi khoâng queùt: 2 = 1 Vr=Vc=Vh/(-1) r= [Pr/(R.Tr.M 1 )].[Vh/ /(-1)] Quay veà Caùc thoâng soá Chuù yù: muoán naïp ñaày khí thì r Mr Mr  Pr   hoaëc  phuï taûi.  Vr duøng bieän phaùp queùt saïch b/c  Tr, bieän phaùp naøy khoâng coù lôïi vì  t Chuù yù: r xaêng > r diesel vì  xaêng <  diesel Ñoäng cô 2 kyø chaát löôïng queùt saïch khí thaûi ra khoûi xi lanh coøn ñöôïc ñaùnh giaù baèng heä soá thaûi saïch t = M 1 /(M 1 +Mr) t = 1/(1+ r) NHIEÄT ÑOÄ SAÁY NOÙNG KHÍ NAÏP MÔÙI 1- T = Ttruyeàn nhieät - Tbay hôi ÔÛ ñoäng cô diesel: Tbay hôi = 0 2- Duøng coâng thöùc kinh nghieäm: T = A T (110 - 0,0125 n N ) Trong ñoù:*A T = T N /(110-0,0125 n N ) * T N = 8 0 3-Choïn T: * Xaêng T = (0-20)o * Diesel T = (10-40)o, *Taêng aùp vaø 2 kyø: T = (0 - 05)o Quay veà Caùc thoâng soá Tphuï thuoäc: Toác ñoä löu ñoäng cuûa doøng khí, möùc ñoä cheânh leäch t 0 cuûa caùc chi tieát thoâng thöôøng do phuï taûi quyeát ñònh. Phuï taûi caøng lôùn t 0 caùc chi tieát caøng cao,M1 ñöôïc saáynoùngnhieàu NHIEÄT ÑOÄ CUOÁI QUAÙ TRÌNH NAÏP Ta Ñöôïc xaùc ñònh treân cô sôû caân baèng nhieät löôïng cuûa khí naïp môùi vaø khí soùt tröôùc vaø sau khi chuùng troän laãn nhau.Giaû thieát quaù trình troän laãn ñöôïc tieán haønh ôû aùp suaát khoâng ñoåi Phöông trình caân baèng nhieät: Qa = Qn + Qr +Qt Quay veà Caùc thoâng soá Qa = Qn + Qr +Qt Qn =Nhieät löôïng do khí naïp môùi ñöa vaøo. Qn = Cp.M 1 .T K Qr =Nhieät löôïng coøn laïi trong khí soùt. Qr = C’p.Mr.Tr Qt =Nhieät löôïng ñöôïc saáy noùng khi khí naïp tieáp xuùc vôùi caùc chi tieát ñ/c Qt = Cp.M 1 . T Qa =Nhieät löôïng chöùa trong hoãn hôïp coâng taùc taïi ñieåm a Qa = Cp.(M 1 + Mr).Ta Ta coù: Cp.(M 1 + Mr).Ta = Cp.M 1 . (T K +T) + C’p.Mr.Tr (1) C’p = t.Cp t = heä soá hieäu ñính tæ nhieät Töø (1) Ta(M 1 + Mr) = M 1 . (T K +T) + t.Mr.Tr Chia hai veá cho M 1 vaø thay theá:r = Mr / M 1 . Ta = ( T K +T+ t. r.Tr )/(1 + r) Ñoäng cô xaêng:  = 0,8 1,00 1,20 1,40 t = 1,13 1,17 1,14 1,11 Ñoäng cô diesel:  = 1,5 -1,8 , t = 1,1 *Ñoäng cô 4 kyø: Xaêng: Ta = ( 320-370 ) OK Diesel khoâng taêng aùp: Ta=(310-350) OK Diesel taêng aùp: Ta=(320 - 400) OK Ta maät ñoä khí naïpmôùi  M 1  HEÄ SOÁ NAÏP  n Heä soá naïp duøng ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä hoaøn thieän cuûa quaù trình naïp  n = M 1 /M h = V K / V h Giaû thieát: coù 03 giaû thieát: 1-Quaù trình naïp coi nhö keát thuùc taïi ñieåm a 2-Tæ nhieät cuûa khí naïp môùi, khí soùt vaø hoãn hôïp coâng taùc baèng nhau 3-Sau QT naïp ñoäng naêng cuûa doøng khí baèng 0 Quay veà Caùc thoâng soá Phöông trình traïng thaùi chaát khí taïi ñieåm a: PaVa = (M1a+Mr)RTa Löôïng khí naïp môùi coù ôû trong xi lanh khi piston ôû ñieåm a (ÑCD, luùc xi lanh coù theå tích Va) laø: M1a. M1a cuøng vôùi Mr chieám ñaày Va ôû Pa,Ta: Ma = M1a + Mr. Pa.Va = Ma.R.Ta Neáu tính luoân caû löôïng khí naïp theâm vaøo xi lanh cuoái quaù trình naïp ( töø ñieåm a cho ñeán luùc ñoùng hoaøn toaøn soupappe naïp) 1.Ma = 1.Pa.Va/RTa (1) 1= 1,02 -1,07 :Heä soá naïp theâm Phöông trình traïng thaùi cuûa khí naïp môùi:P K V K =R.M1.T K =P K .V h .  n  M1 = P K .V h .  n / R.T K (2) Laáy (1) chia (2) ta coù: 1+r=(Pa/P K )(Va/Vh)(T K /Ta)(1/ n )1 Ta coù: r= Mr/M 1 Va / Vh=Va / (Va-Vc) =  / (-1) 1+r = 1 (1/ n )(Pa/P K )[/(-1)] [T K (1+r )/(T K +T+ rTr)]  n = 1(Pa/P K )[/(-1)] [T K / (T K +T+ rTr)] (3) Phöông trình (3) khoâng coù  t vì giaû thieát (2) Ñ/cô 2 kyø: n2 kyø = 1(Pa/P K )[’/(’-1)] [T K / (T a (1+ r)] Trong ñoù:’=(V’ h +Vc)/Vc =Tæ soá neùn thöïc teá cuûa ñoäng cô 2 kyø Ñoäng cô xaêng:  n = 0,7 - 0,9 Ñoäng cô diesel khoâng taêng aùp:  n = 0,8 - 0,94 Ñoäng cô diesel taêng aùp:  n = 0,8 - 0,97 PHAÂN TÍCH NHÖÕNG YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN  n 1.Tæ soá neùn  :aûnh höôûng cuûa  thoâng qua tæ soá [ / (-1)]ít,   SVC giaõn nôû trieät ñeå hônPr,Tr n  leân. AÛnh höôûng cuûa  thoâng qua r ñeán  n : r töø (0 - 0,3) thì  n  43% 2.Aùp suaát cuoái quaù trình naïp Pa 2.Aùp suaát cuoái quaù trình naïp Pa 3.Aùp suaát vaø nhieät ñoä trong ñöôøng oáng naïp (P K ,T K ) 4.Aùp suaát vaø nhieät ñoä khí soùt (Pr,Tr) GOÙC ÑOÄ PHOÁI KHÍ ÑOÄNG CÔ BOÁN KYØ d = ñieåm môû sôùm supap naïp. d’ = ñieåm ñoùng muoän supap naïp. Neáu khoâng coù môû sôùm ñoùng muoän (ñöôøng ------) thì tieát dieän löu thoâng cuûa supap naïp giaûm ñi nhieàu. Treân ñoà thò tieát dieän löu thoâng cuûa supap naïp: j  goùc môû sôùm supap naïp tröôùc ÑCT, j 1 goùc ñoùng muoän supap naïp sau ÑCD. 1. Thôøi ñieåm môû supap naïp toát nhaát:d = ñieåm môû sôùm supap naïp toát nhaát, d1= ñieåm môû sôùm supap naïp quaù nhoû, d2= ñieåm môû sôùm supap naïp quaù lôùn. Giaû söû ñieåm d’ laø ñieåm öùng vôùi thôøi ñieåm môû sôùm supap naïp toát nhaát. * Neáu giaûm goùc môû sôùm (ñieåm d1) thì gaàn ÑCT, tieát dieän löu thoâng supap giaûm vaø trôû löïc cuûa khí löu ñoäng trong xi lanh taêng leân, ñöôøng cong naïp ñi thaáp xuoáng (-- ---), hieäu suaát cô giôùi vaø Ne giaûm. * Neáu taêng goùc môû sôùm (d2), trôû löïc supap giaûm nhöng khí naïp môùi khoâng saïch do laãn quaù nhieàu saûn vaät chaùy (ñoä baån taêng leân). 1. Thôøi ñieåm ñoùng supap naïp toát nhaát: d’= ñieåm ñoùng muoän supap naïp toát nhaát, d’1= ñieåm ñoùng muoän supap naïp quaù nhoû, d’2= ñieåm ñoùng muoän supap naïp quaù lôùn. Giaû söû ñieåm d’ laø ñieåm öùng vôùi thôøi ñieåm ñoùng supap naïp toát nhaát.Neáu ta ñoùng sôùm hôn (d’) thì löôïng khí naïp ñi vaøo xi lanh giaûm (vì tieát dieän löu thoâng cuûa supap naïp gaàn ÑCD nhoû) vaø trôû löïc cuûa khí taêng. Keát quaû: Ñöôøng cong cuûa quaù trình naïp ñi xuoáng. Neáu ta taêng goùc ñoùng muoän supap (d’2) thì löôïng khí naïp ñi vaøo xi lanh cuõng nhoû vì luùc ñoù moät phaàn khí naïp bò ñaåy ngöôïc laïi ra supap naïp. Keát luaän: Vieäc xaùc laäp thôøi ñieåm ñoùng supap naïp toát nhaát laø caên cöù vaøo löôïng naïp khí toát nhaát coù theå ñaït ñöôïc trong quaù trình naïp. *Neáu môû S T quaù sôùm öùng vôùi ñieåm e’ thì toån thaát coâng giaûn nôû seõ = dieän tích e’bb’e’ laø quaù lôùn maëc duø luùc ñoù coâng ñaåy khí ra ngoaøi töông öùng vôùi dieän tích döôùi ñöôøng b’r’co’ xuoáng nhöng vaãn khoâng buø laïi ñöôïc phaàn toån thaát coâng giaûn nôû Thôøi ñieåm môû supap thaûi toát nhaát: *Neáu môû quaù muoän öùng vôùi e” thì toån thaát coâng giaûn nôû = dieän tích e”bb”  nhöng luùc ñoù coâng ñaåy khí ra ngoaøi töông öùng vôùi dieän tích döôùi b”r”  leân raát nhieàu vaø quaù trình queùt saïch khí thaûi trong xi lanh khoâng ñöôïc toát. Toùm laïi: thôøi ñieåm môû supap thaûi toát nhaát laø ñieåm e naèm giöõa e’ & e” vaø ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm e’= ñieåm ñoùng muoän supap thaûi toát nhaát. e’1= ñieåm ñoùng muoän supap thaûi quaù nhoû. e’2= ñieåm ñoùng muoän supap thaûi quaù lôùn. Thôøi ñieåm ñoùng muoän supap thaûi toát nhaát: Giaû söû ñieåm d’ laø ñieåm öùng vôùi thôøi ñieåm ñoùng supap thaûi toát nhaát. Neáu ñoùng supap thaûi sôùm hôn (e’1) thì tieát dieän löu thoâng cuûa supap thaûi taïi vuøng ÑCT nhoû, khí thaûi seõ khoâng kòp thaûi ra khoûi xi lanh. Khi piston ñi leân ÑCT, khí soùt moät phaàn naøo bò neùn, khí soùt giaõn nôû, giaûm löôïng khí naïp môùi. Do ñoù giaûm nhoû goùc ñoùng muoän supap thaûi khoâng coù lôïi. Neáu taêng goùc ñoùng muoän supap thaûi (e’2) thì ñöôøng thaûi ñi chuùc xuoáng (ñöôøng -------). Khí naïp môùi seõ bò baån (khoâng saïch) vì supap thaûi môû quaù laâu, saûn vaät chaùy töø oáng thaûi coù theå ñi ngöôïc vaøo xi lanh. VVT-i VVT-i (HÖ thèng ®iÒu khiÓn phèi khÝ) Engine ECU (ECM) Accelerator Pedal Position Sensor Throttle Valve Position Sensor DC Motor • HÖ thèng VVT-i thay ®æi gãc phèi khÝ cña trôc cam n¹p tèi u theo c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng cña ®éng c¬ nh»m n©ng cao m«men xo¾n, tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu vµ gi¶m khÝ x¶ « nhiÔm. VTEC B-QUAÙ TRÌNH THAÛI Quay veà quaù trình trao ñoåi khí I:DIEÅN BIEÁN QUAÙ TRÌNH THAÛI ÑOÄNG CÔ 4 KYØ: 1.ÑOÄNG CÔ KHOÂNG TAÊNG AÙP 1.Giai ñoïan 1: Trong ñoäng cô 4 kyø keå töø luùc baét môû S T (öùng vôùi ñieåm e) ñeán luùc aùp suaát trong xi lanh ñaït tôùi P th (th = tôùi haïn) thì doøng khí thaûi löu ñoäng vôùi V th = (600  700) m / sec . Söï löu ñoäng cuûa doøng khí thaûi vôùi V nhö theá seõ gaây ra moät tieáng oàn raát lôùn. Trong thôøi gian ñoù khoaûng (60  70)% khí thaûi ñaåy ra ngoaøi  P trong xi lanh  raát nhanh vaø ñaït tôùi P th luùc piston gaàn ÑCD 2.Giai ñoaïn 2: Keå töø luùc piston ñi töø ÑCD  ÑCT : doøng khí thaûi ñöôïc chuyeån ñoäng vôùi v = (200  250) m/ s 3.Giai ñoaïn 3: Töø ÑCT ñeán khi S T ñoùng (töông öùng goùc ñoùng muoän S T ) S T môû sôùm = 40  80o tröôùc ÑCD, S T ñoùng muoän = (10  50)o sau ÑCT Treân ñoà thò ta thaáy: Coâng tieâu hao cho vieäc thaûi khí ra ngoaøi phuï thuoäc raát nhieàu vaøo goùc ñoä phoái khí trong QTThaûi. Trong OTMK ñeå giaûm tieáng oàn, ngöôøi ta söû duïng oáng tieâu aâm. Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn lôïi duïng treân ñöôøng oáng thaûi ñeå söû duïng vaøo sinh hoaït (Ex: söôûi noùng xe) Ñoäng cô taêng aùp thôøi kyø thaûi vôùi v th = (600  700) m / s keùo daøi töø khi môû sôùm S T ñeán ÑCT. Toaøn boä ñöôøng naïp naèm treân ñöôøng thaûi 2.ÑOÄNG CÔ TAÊNG AÙP Coi quaù trình thaûi laø moät QT ña bieán. *n= chæ soá ña bieán cuûa quaù tình thaûi. n = 1,3 III.CAÙC THOÂNG SOÁ CÔ BAÛN 3 0 1 r b r n n r b b r p P T T P P T T          C-DIEÃN BIEÁN QUAÙ TRÌNH QUEÙT THAÛI CUÛA ÑOÄNG CÔ HAI KYØ Quay veà quaù trình trao ñoåi khí GIAI ÑOAÏN 1: THÔØI KYØ THAÛI TÖÏ DO Ñöôïc tính töø luùc baét ñaàu môû cöûa thaûi (öùng vôùi j b ) cho ñeán luùc khí queùt ñi vaøo xi lanh (öùng vôùi j N ) *Trong thôøi kyø naøy aùp suaát trong xi lanh > aùp suaát trung bình treân ñöôøng oáng thaûi do ñoù khí thaûi löu ñoäng qua cöûa thaûi vôùi vaän toác raát lôùn. *Thoâng thöôøng giaûm toån thaát haønh trình coù ích cuûa piston, ngöôøi ta môû cöûa queùt sôùm hôn so vôùi ñieåm N, töùc laø môû cöûa queùt taïi H (öùng vôùi goùc j H ). Luùc ñoù P xilanh > P cöûa queùt  1 phaàn khí queùt ñi ngöôïc trôû laïi cöûa queùt laøm cho t o khí queùt taêng vaø laøm baån moâi chaát naïp vaøo ñoäng cô vaø giaûm thôøi gian tieát dieän cuûa cöûa queùt. Giai ñoaïn BH (öùng vôùi goùc j b , j H ) ñöôïc goïi laø thôøi kyø thaûi sôùm. GIAI ÑOAÏN 2: THÔØI KYØ THAÛI CÖÔÕNG BÖÙC (OR THÔØI QUEÙT KHÍ) *Trong giai ñoaïn naøy cöûa queùt vaø thaûi ñeàu môû, luùc ñoù khí queùt ñi vaøo xi lanh vaø ñaåy SVC ra ngoaøi, quaù trình baét ñaàu töø luùc khí queùt baét ñaàu ñi vaøo xi lanh (öùng vôùi goùc j N ) vaø keát thuùc taïi ñieåm ñoùng kín cöûa queùt neáu nhö cöûa queùt ñoùng tröôùc hoaëc keát thuùc taïi ñieåm ñoùng kín cöûa thaûi neáu nhö cöûa thaûi ñoùng tröôùc *ÔÛ giai ñoaïn ñaàu cuûa thôøi kyø naøy do aûnh höôûng cuûa söùc huùt cuûa doøng khí maø P xi lanh vaãn tieáp tuïc  ñeán K naèm döôùi P th sau ñoù tieáp tuïc taêng leân vaø cuoái cuøng dao ñoäng ôû chung quanh aùp suaát P N . Giai ñoaïn naøy thaûi töø (30  50) % SVC GIAI ÑOAÏN 3: THÔØI KYØ LOÏT KHÍ (Neáu cöûa queùt ñoùng tröôùc) OR THÔØI KYØ NAÏP THEÂM (Neáu cöûa thaûi ñoùng tröôùc) Ñoaïn DA 2 öùng vôùi thôøi kyø loït khí (or j D  j A2 ),( j a1  j D = öùng vôùi thôøi kyø naïp theâm) Theo (H.a), (H.b), (H.c) trong ñoù: *dieän tích HN 2 MD = trò soá thôøi gian tieát dieän cuûa cöûa queùt *dieän tích BN’N = trò soá thôøi gian tieát dieän öùng vôùi thôøi kyø thaûi töï do. *dieän tích D 1 DA 2 = trò soá thôøi gian tieát dieän öùng vôùi thoøi kyø loït khí *dieän tích A 1 A’D = trò soá thôøi gian tieát dieän öùng vôùi thoøi kyø naïp theâm D-HEÄ THOÁNG QUEÙT THAÛI CUÛA ÑOÄNG CÔ HAI KYØ A-KHAÙI NIEÄM CHUNG: Trong ñoäng cô 2 kyø thì quaù trình naïp khí naïp môùi vaøo xi lanh vaø thaûi SVC vaøo khoaûng (120 150)o goùc quay truïc khuyûu. *Quaù trình thaûi SVC trong ñoäng cô 2 kyø ngöôøi ta khoâng duøng piston maø chuû yeáu söû duïng nguyeân taéc naïp khí môùi coù aùp suaát > aùp suaát trong xi lanh ñeå ñaåy SVC ra ngoaøi, do ñoù coù söï hoøa troän khí queùt vôùi SVC  coù 2 haäu quaû: +Coù söï hoøa troän khí naïp môùi vôùi SVC +Trong xi lanh coù khu vöïc maø khí queùt khoâng ñi tôùi ñöôïc goïi laø khu vöïc cheát. *Chaát löôïng cuûa QT thaûi saïch vaø naïp ñaày moâi chaát vaøo xi lanh chuû yeáu phuï thuoäc ñaëc ñieåm heä thoáng queùt vaø thaûi Quay veà quaù trình trao ñoåi khí Hieän nay coù raát nhieàu heä thoáng queùt vaø thaûi khaùc nhau, döïa theo phöông höôùng vaän ñoäng doøng khí queùt maø ngöôøi ta chia heä thoáng queùt vaø thaûi cuûa ñoäng cô ra laøm 2 loaïi: queùt thaúng, queùt voøng. Trong heä thoáng queùt voøng thì doøng khí ñi theo ñöôøng voøng luùc ñaàu töø phía döôùi men theo thaønh xi lanh ñi leân vaø tôùi naép xi lanh thì doøng khí quay ñoåi chieàu 180 o vaø ñi xuoáng ngöôïc vôùi chieàu cuõ. Trong heä thoáng naøy cöûa queùt vaø cöûa thaûi ñeàu ñaët phía döôùi cuûa xi lanh vaø vieäc ñoùng môû chuùng laø hoaøn toaøn do piston ñaûm nhieäm. *Trong heä thoáng queùt thaúng vaän ñoäng cuûa doøng khí queùt chæ höôùng theo 1 chieàu vì vaäy haønh trình doøng khí queùt trong heä thoáng queùt thaúng chæ baèng ½ haønh trình trong heä thoáng queùt voøng. Caùc cô caáu queùt vaø thaûi ñeàu ñaët ôû 2 ñaàu xi lanh. HEÄ THOÁNG QUEÙT VOØNG Döïa theo caùch boá trí cöûa queùt quanh xi lanh ngöôøi ta chia heä thoáng queùt voøng nhö sau: *Heä thoáng queùt voøng ñaët ngang : trong caùc cöûa thaûi ñaët ngang tieát dieän cöûa queùt *Heä thoáng queùt voøng ñaët 1 beân: caùc cöûa queùt vaø thaûi ñeàu ñaët 1 beân thaønh xi lanh *Heä thoáng queùt voøng ñaët xung quanh: Trong ñoù cöûa thaûi vaø cöûa queùt ñaët khaép chu vi xi lanh ñoäng cô *Heä thoáng queùt voøng ñaët hoån hôïp: do hoån hôïp caùc heä thoáng treân 1-Heä thoáng queùt voøng theo höôùng song song: Caùc cöûa thaûi vaø queùt ñaët song song nhau *Chuû yeáu söû duïng trong ñoäng cô 2 kyø côû nhoû, ngöôøi ta söû duïng carter laøm maùy neùn taïo khoâng khí queùt. *(H.a): Trong heä thoáng cöûa queùt thoâng thöôøng ñaët xieân leân ñænh piston coù taùc duïng giöû höôùng doøng khí queùt ñi ngöôïc leân phía treân. 1-Heä thoáng queùt voøng ñaët ngang theo höôùng leäch taâm: Ñaây laø 1 trong nhöõng heä thoâng queùt voøng hoaøn haûo nhaát. Caùc ñöôøng taâm cöûa queùt vaø thaûi ñeàu taäp trung vaøo 1 vaøi ñieåm leäch taâm naèm trong hoaëc ngoaøi xi lanh. P K = 0,110,12MN/m2,  r = 0,060,08, ge = (205 230)g/ KW.h 3.Heä thoáng queùt voøng ñaët ngang phöùc taïp : *Heä thoáng naøy coù 2 cöûa queùt: haøng treân ñaët cao hôn cöûa thaûi coù laép van 1 chieàu töï ñoäng vaø nhôø ñoù sau khi cöûa thaûi ñoùng kín vaãn coøn coù theå naïp theâm moâi chaát vaøo cöûa queùt treân   n . *Do coù van 1 chieàu  heä thoáng töông ñoái phöùc taïp, do chieàu cao cöûa queùt lôùn hôn do ñoù haønh trình coù ích cuûa piston  nhieàu P K = 0,120,145MN/m2, P e = 0,470,5MN/m2, ge = (230 245)g/ KW.h 3.Heä thoáng queùt voøng ñaët moät beân:*Trong heä thoáng naøy cöûa queùt vaø thaûi ñaët leäch taâm moät beân theo höôùng leäch taâm, trong ñoù cöûa queùt nghieâng 15 o vaø doøng khí queùt löôùt treân ñænh piston roài naép maùy ñeán cöûa thaûi. Ñoâi khi ngöôøi ta ñaët van xoay ôû cöûa thaûi, van naøy seõ ñoùng cöûa thaûi sôùm hôn vaøo luùc keát thuùc quaù trình queùt ñeå traùnh tröôøng hôïp loït khí quaù nhieàu.  r = 0,10,2, P e = 0,4 0,47MN/m2 (P e nhoû), P K = 0,11  0,125 MN/m2 +Neáu duøng van xoay: P Z = 0,5  0,52 MN /m 2 . Loaïi naøy söû duïng cho ñoäng cô tænh taïi, taøu thuûy coù toác ñoä trung bình. HEÄ THOÁNG QUEÙT THAÚNG 1.Heä thoáng queùt thaúng duøng piston ñoái ñænh:* Piston chaén cöûa thaûi ñaët sôùm hôn so vôùi piston chaén cöûa queùt (10  20)o goùc quay truïc khuyûu ñaûm baûo cho cöûa thaûi môû sôùm hôn nhöng ñoàng thôøi ñoùng cuøng moät luùc hoaëc sôùm hôn moät chuùt ñaûm baûo cho ñoäng cô naïp ñöôïc nhieàu khí.  r = 0,03  0,06, P e = 0,5 0,7 MN /m 2 ,ge = 215  240 g / KWh , P K = (0,115  0,15) MN /m 2 . +Öu : Trong heä thoáng khoâng coù caùc chi tieát phöùc taïp nhö naép culasse vaø vaán ñeà caân baèng ñoäng cô raát toát +Khuyeát: *Phaûi söû duïng 2 truïc khuyûu (hoaëc moät truïc khuyûu thì keát caáu raát phöùc taïp) *Piston chaén cöûa thaûi luoân luoân laøm vieäc ôû t o cao khoù boâi trôn do ñoù choùng hoûng 2.Heä thoáng queùt thaúng qua supap thaûi:* Cöûa queùt ñaët xung quanh xi lanh theo höôùng tieáp tuyeán coøn supap thì laøm nhieäm vuï thaûi khí ra ngoøai. Doøng khí queùt ñi moät chieàu töø döôùi leân treân do ñoù raát ít hoøa troän vôùi SVC  nhôø vaäy thöïc hieän quaù trình queùt töông ñoái saïch.  r = 0,05  0,08 , P e = 0,55  0,65 MN /m 2 *Öu: +Duøng S T  choïn goùc phoái khí toát nhaát nhôø ñoù naïp ñaày hôn +Do cöûa queùt ñaët höôùng tieáp tuyeán  doøng khí queùt ñi vaøo taïo xoùay loác  quaù trình hoøa troän toát hôn. CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA QT THAÛI ÑOÄNG CÔ 2 KYØ 1.AÙp suaát P b ,T b P b ,T b luùc baét ñaàu môû cöûa thaûi phuï thuoäc: möùc ñoä cöôøng hoùa cuûa ñoäng cô theo P e , heä soá dö löôïng khoâng khí , n, heä soá thaûi. *Ñoäng cô toác ñoä thaáp: P b = (2 3) P K *Ñoäng cô toác ñoä cao coù cöûa thaûi: P b = (3 4) P K *Ñoäng cô toác ñoä cao coù S T : P b = (4 5,5) P K 2.AÙp suaát treân ñöôøng thaûi p th Phuï thuoäc vaøo caáu taïo ñöôøng thaûi, ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñoäng cô. *Neáu qua oáng thaûi khí thaûi ra thaúng ngoaøi trôøi P th = (1,05  1,1)P o *Treân ñöôøng thaûi coù tourbine: P th = (0,75  0,9)P K 3.AÙp suaát P H (Aùp suaát trong xi lanh luùc baét ñaàu môû cöûa queùt) Phuï thuoäc vaøo: heä thoáng queùt vaø n. *Ñoäng cô 2 kyø queùt thaúng coù n = (1500  2500)v/p: P H = (1,1  1,8)P K *Tìm P H theo ñoà thò 4.AÙp suaát tb trong xi lanh ôû thôøi kyø thaûi cöôõng böùc P N Goïi laø heä soá giaûm aùp suaát, a = tæ soá giöõa möùc ñoä giaûm aùp suaát töø xi lanh ñeán ñöôøng thaûi chia cho möùc ñoä giaûm aùp suaát töø bình chöùa khoâng khí queùt ñeán ñöôøng thaûi . *Ñoái vôùi heä thoáng queùt thaúng coù S T : a = (0,5  0,9) *queùt thaúng coù cöûa thaûi: a = (0,3  0,5) *queùt voøng : a = (0,4  0,75) E-HEÄ THOÁNG NAÏP THAÛI CUÛA ÑOÄNG CÔ TAÊNG AÙP Quay veà quaù trình trao ñoåi khí HEÄ THOÁNG NAÏP THAÛI CUÛA ÑOÄNG CÔ TAÊNG AÙP SÖÏ HOAØN THIEÄN VIEÄC HÌNH THAØNH HOÅN HÔÏP TREÂN ÑÖÔØNG OÁNG NAÏP TRONG ÑOÄNG CÔ XAÊNG A-Vieäc haâm noùng oáng goùp huùt: Vieäc haâm noùng oáng goùp huùt seõ daãn ñeán caûi thieän söï hình thaønh hoãn hôïp(nhieân lieäu bay hôi nhanh hôn vaø hoaøn toøan hôn) , khi ñoù haøm löôïng HC vaø CO trong khí thaûi giaûm nhöng söï thaûi ra NO X taêng leân. Khi ñoäng cô laøm vieäc ôû nhöõng cheá ñoä caùnh böôùm ga môû hoaøn toaøn vaø ôû nhöõng soá voøng quay truïc khuyûu lôùn, söï hình thaønh khí hoån hôïp trong BCHK töông ñoái toát hôn , vì vaäy aûnh höôûng cuûa vieäc haâm noùng ñeán söï thaûi raCO vaø HC ôû nhöõng cheá ñoä naøy laø khoâng ñaùng keå, coøn coâng suaát ñoäng cô giaûm do heä soá naïp giaõm.Vieäc laøm noùng oáng goùp huùt chæ hôïp lyù ôû cheá ñoä khoâng taûi vaø taûi nhoû,ñaëc bieät ñoái vôùi ñoäng cô laøm maùt baèng nöôùc nhaèm muïc ñích giaûm ñoäc haïi khí thaûi ñoäng cô.Thöïc nghieäm chöùng toû raèng söï phaân boá hoån hôïp nhieân lieäu + khoâng khí ñeán moåi xi lanh ñoäng cô ñoàng ñeàu hôn  chaát löôïng hoå hôïp ñöôïc caûi thieän, hoån hôïp ñoàng nhaát hôn. B-Heä thoáng oáng goùp huùt keùp: Vieäc söû duïng oáng goùp huùt keùp cuõng laøm caûi thieän chaát löôïng hình thaønh hoãn hôïp ôû nhöõng cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô.Trong nhöõng heä thoáng naïp coù oáng goùp huùt keùp, khi ñoäng cô laøm vieäc ôû cheá ñoä taûi nhoû ,nhaø cheá taïo söû duïng oáng goùp ñoäc laäp coù tieát dieän löu thoâng nhoû. Heä thoáng naøy coù nhöõng oáng goùp huùt rieâng bieät goàm moät boä cheá hoøa khí sô caáp vaø oáng goùp huùt coù tieát dieän löu thoâng töông ñoái nhoû, do ñoù taïo ra doøng khí coù toác ñoä cao laøm cho söï phaân boá hoån hôïp ñeán nhöõng xi lanh rieâng bieät ñoàng ñeàu hôn.Boä cheá hoøa khí thöù caáp vaø heä thoáng naïp lôùn chæ ñöôïc ñöa vaøo söû duïng ôû nhöõng cheá ñoä taûi lôùn.Heä thoáng naøy ñöôïc aùp duïng treân ñoäng cô V . Heä thoáng naïp keùp cuûa ñoäng cô a-Coù nhöõng oáng daãn rieâng b-Coù buoàng chaùy xoaùy loác (ñ/cô Volvo) Ñoäng cô coù heä thoáng sô caáp 5 vôùi maët bích 4 ,maët naøy ñöôïc boá trí nghieâng treân bloc xi lanh vaø hai heä thoáng thöù caáp rieâng bieät. OÁng goùp sô caáp ñöôïc ñöa vaøo hoaït ñoäng khi ñoäng cô laøm vieäc ôû cheá ñoä khôûi ñoäng, haâm noùng vaø taûi nhoû. Doïc theo toaøn boächieàu daøi ñöôøng oáng ñöôïc haâm noùng baèng khí thaûi luaân chuyeån theo voû 3. Noàng ñoä ,% chaát ñoäc nhaän ñöôïc töø keát quaû thöû nghieäm treân ñoäng cô 8 xi lanh chöû V theo tieâu chuaån California: Buoàng chaùy: · * bình thöôøng coù boä cheá hoøa khí 4 buoàng (nhöõng buoàng laøm vieäc song song nhau): HC= 476 ppm CO = 2,69 % · * loaïi keùp( hình6a) : HC = 145 ppm CO = 0,27 % * coù moät oáng goùp huùt vaø moät boä cheá hoøa khí coù 3 buoàng: buoàng coù hoïng khuyeách taùn nhoû laø buoàng sô caáp vaø 2 buoàng thöù caáp :HC = 160 ppm CO = 0,43 %. OÁng goùp huùt keùp vôùi buoàng chaùy xoaùy loác ôû xe Volvo ñöôïc trình baøy treân hình 6b . Ñeå caûi thieän chaát löôïng hoån hôïp ôû cheá ñoä khoâng taûi vaø taûi nhoû ngöôøi ta aùp duïng vieäc haâm noùng buoàng xoaùy loác 7 baèng khí xaû. ÔÛ nhöõng cheá ñoä naøy, caùnh böôùm 6 cuûa oáng goùp huùt ñoùng laïi. Hoån hôïp coâng taùc töø hai boä cheá hoøa khí ñi vaøo buoàng xoaùy loác 7. ÔÛ ñoù seõ xaûy ra söï khuaáùy troän vaø bay hôi nhieân lieäu. ÔÛ taûi lôùn, caùnh böôùm 6 môû vaø hoøa khí töø BCHK ñi tröïc tieáp vaøo xi lanh thoâng qua buoàng xoaùy loác. ÔÛ nhöõng cheá ñoä khoâng taûi hay moät phaàn taûi, heä thoáng naøy seõ laøm giaûm haøm löôïng CO vaø HC. C- Söï laøm kín thaân supap: Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa söï laøm kín thaân supap cuûa ñoäng cô ñeán haøm löôïng nhöõng chaát ñoäc trong khí thaûi cho thaáy: tieâu hao daàu boâi trôn qua khe hôû giöõa thaân supap vaø oáng daãn höôùng trong ñoäng cô xaêng ñaït ñeán 75% suaát tieâu hao daàu boâi trôn chung. Löôïng daàu naøy ñi vaøo xi lanh ñoäng cô cuõng tham gia vaøo quaù trình chaùy do ñoù seõ laøm thay ñoåi moät ít thaønh phaàn khí thaûi. Vieäc laøm kín thaân supap ñöôïc thöïc hieän baèng moät voøng laøm kín baèng cao su, chòu ñöïng ñöôïc nhieät ñoä cao, ñöôïc trình baøy treân hình 9. Meùp laøm kín cuûa voøng bích oâm chaët vaøo thaân supap. Aûnh höôûng cuûa vieäc laøm kín thaân supap ñeán thaønh phaàn khí thaûi ñöôïc ñaùnh giaù qua thöû nghieäm ôû nhöõng cheá ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô. Nhöõng keát quaû cuûa thöû nghieäm ñöôïc trình baøy sau ñaây: 1-Thöû nghieäm ôû chaâu AÂu :CO= -15, C 6 H 14 (Hexan) = +14, C 3 H 8 (Propan) =+2, NO X = -7,CO 2 2-Cheá ñoä khoâng taûi thöû ôû chaâu AÂu : CO= -19, C 6 H 14 (Hexan) = - 40, C 3 H 8 (Propan) = -32, NO X = - 7, CO 2 = + 3. 3-Thaéng oâ toâ baèng ñoäng cô treân ñöôøng chaïy khi: Ñaày taûi: CO= +8 , C 6 H 14 (Hexan) = - 20, C 3 H 8 (Propan) = +7 , NO X = -21, CO 2 = + 5. Moät phaàn taûi: CO= -25 , C 6 H 14 (Hexan) = +9, C 3 H 8 (Propan) = +2 , NO X = -14 , CO 2 = - 9. 4-Thaéng oâ toâ baèng ñoäng cô khi chaïy trong thaønh phoá: CO= - 45 , C 6 H 14 (Hexan) = +11 , C 3 H 8 (Propan) = +5 , NO X = -36, CO 2 = -15. Chuù yù: * Daáu (-): Chæ phaàn traêm söï giaûm noàng ñoä chaát ñoäc thaûi ra khi ñoäng cô coù gaén theâm ñeäm laøm kín supap. * Daáu (-): Chæ phaàn traêm söï taêng noàng ñoä chaát ñoäc thaûi ra khi ñoäng cô coù gaén theâm ñeäm laøm kín supap. Khi thöû nghieäm ôû chaâu AÂu treân ñoäng cô coù thaân supap ñöôïc laøm kín, noàng ñoä CO giaûm ñeán 15%, NO X giaûm ñeán 7%, tuy nhieân noàng ñoä HC taêng (2% cho Propane vaø 14% cho He

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfbai_giang_nguyen_ly_dong_co_dot_trong_chuong_3_qua_trinh_tra.pdf