góp phần nghiên cứu sự hình thành NOx trong quá trình cháy của động cơ diesel

+ Về lý thuyết: Dựa trên việc tổng hợp tài liệu liên quan đến cơ chế hình thành NO, trong quả trình cháy nhiên liệu cũng như những kết quả nghiên cứu quá trình cháy khuếch tần trong động

' BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRAN THANH HẢI TÙNG

# GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU

SỰ HÌNH THÀNH NO,

TRONG QUÁ TRÌNH CHÁY

CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

„~_ Chuyên ngữnh: ĐỘNG CƠ NHIỆT

MG sé: 2.01.35

TOM TAT

LUẬN ÁN TIỀN SĨ KỸ THUẬT

CONG TRINH BUOC HOAN THANH

TAI DAI HOC BACH KHOA HA NOI VA DAL HOC BA NANG

Nguoi hudng dan khoa hoc: PGS TS BUI VAN GA

Đại học Đả Nẵng

PGS PTS TRAN VAN TE

Đại học Bách khoa Hả Nội

Phản biện 1: PỚŒS PTS Quách Đình Liên

Trưởng Đại học Thuy Sản Nha Trang z

Phan biện 2: PGS PTS Ha Quang Minh

Học viện Kỹ thuật Quản sự - Bộ quốc phòng,

Phản biện 3: POS.PTS Đỗ Đức Tuấn

Trưởng Dai hoc Giao thông vận tải Hà NỘI

Luận án sẽ đước bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Nhá nước

họp tại phòng CI - 318, Đại học Bách khoa Hả Nội

vảo hồi Í# giỏ , ngày 49 thang G năm 1999,

Co thé lim hiểu luận Án tai:

- Thư viện Quốc gia, Hà Nội

~ Thư viện Đại học Bách khoa Hà Nội,

- Thư viện Đại học Da Nang

PHAN MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu:

Trong diéu kiện lý tưởng, phản ứng chảy giữa nhiên liệu và không khí chỉ sinh ra

CO;, HạO và Nạ Tuy nhiên trong thực tế do sự không đồng nhất của hỗn hợp, sự biến thiên nhanh chóng nhiệt độ và áp suất, trong sản phẩm cháy của động cơ dét trong có

chủa những chất gây ô nhiễm như CO, NO, bể hóng cũng như các sản phẩm cháy trung

gian khác Bảng 1-1 trình bày mức độ phát ô nhiễm trưng bình của các loại động cơ đốt

trong

Báng 1- 1 tâm lượng một số chất độc hai chính trono khí thải động cơ dốt trong

nhiềm này vẫn cỏn nhiều khó khăn về kệ thuật Do đó việc nghiên cửu hạn chế chúng

ñigay tử trong buông cháy là cần thiết Luận an nay tập trung nghiên cứu sự hính thánh

1 6B [4° trong động cơ Diesel phun gián tiếp

1.2 Tính cấp thiết của đề tài:

NO, do động cơ đốt trong thải vào bau kif quyển chiếm tỷ lệ khả cao (40 - 70%)

Mặt khác, số lượng động cơ Diesel đưa vào sử dụng ngày cảng tăng trong khi hiệu quả

của kỹ thuật xử lý NO, trên đường xả rất hạn chế do hỗn hợp cháy loãng, nên chất 6 nhiễm nảy đã và đang là mối quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học

Đổi với Việt Nam theo du bao trong vòng 10 năm tới, khối lượng NO, do ô tô thải

vào bau khí quyển sẽ tăng 2 lần Do đó những nghiên cứu co ban về cháy của động cơ và

van dé ô nhiễm do NO, gây ra mang y nghĩa thực tiễn lớn nhằm phục vụ cho nễn công

nghiệp ô tô đang hình thành ở nước ta

1.3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Luan án này tập trung nghiên cứu sự phát sinh NO, trong quá trình cháy của động cơ Diesel phun gián tiếp Việc nghiên cứu được tiền hành trên hai nội dung:

+ Về lý thuyết: Dựa trên việc tổng hợp tài liệu liên quan đến cơ chế hình thành NO,

trong quả trình cháy nhiên liệu cũng như những kết quả nghiên cứu quá trình cháy khuếch tần trong động cơ Diesel, công trình nảy tập trung xây dựng một mô hình tính toán quá trình cháy của động cơ Diesel phun gián tiếp trên cơ sở đó tính toán néng độ NO, sinh ra

» Về thực nghiệm: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến nồng độ

NO, trong khí xả của động cơ phun gián tiếp buồng cháy xoáy lốc và so sánh kết quả với

trưởng hợp trong động cơ có buồng cháy thống nhất kiểu MAN,

Kết quả tính toán lý thuyết được kiểm chứng bằng kết quả thực aghiệm Trên cơ sở

đó dự doán dược sự hình thành NÓ, trong buồng cháy của động cơ Diesel phun gián tiếp

ổ các chế độ làm việc khác nhau

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình cháy và hình thành NÓ, trong động cơ Diesel phun gián tiếp, thực hiện các thí nghiệm khảo sát NO, trên động cơ Diesel phunygián tiếp

để kiểm chứng mô hình,

1,5 Những đóng góp khoa học và điểm mới của luận ân:

# Nghiên cứu quá trình chảy và tạo thành NÓ, trong động cơ Diesel phun gián tiếp

bằng mô hình cháy và bằng thực nghiệm

ø Mô tả giai đoạn cháy khuếch tản trong động cơ Diesel phun giản tiếp bằng hai

ngọn lứa khuêch tán

s Xác định tốc độ tiêu thụ nhiên liệu nhỏ tính toán cân bằng vật chất trong các khu

vực của buồng cháy phụ và buồng cháy chính

» Xây dựng hệ thống thí nghiệm dộng cơ hoàn chỉnh

e Dua ra một số định hướng trong nghiên cứu và sử dụng nhằm hạn chế mức độ ô

nhiềm NO, của động cơ Diesel

1.6 Bố cục luận án:

Ngoài phần giới thiệu, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án được chia thành 6 chương, Trong đó: Chương I: Tổng quan gẻm 19 trang; Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán nẵng độ NO, trong quá trình cháy gêm 13 trang; Chương 3: Thiết lập mô hình quá trình cháy cửa động cơ Diesel phun gián tiếp gồm 33 trang; Chương 4: Tính toán quá trình cháy và nẵng độ NO, trong sẵn phẩm cháy của động cơ Diesel phun gián tiếp gồm

23 trang; Chương 5: Nghiên cứu thực nghiệm và so sánh với kết quả tính toán bằng mô

hình gồm 28 trang; Chương 6: Kết luận và hướng phát triển gôm 3 trang

Co 6 bang va 6 hình vẽ, đồ thị

PHAN NOI DUNG

Trong điểu kiện hệ số dư lượng không khí xấp xỈ 1, những phản ứng chỉnh tạo

thành và phân huỷ NO theo cơ chế Zeldovich là:

O+N, eo NO +N- 316 k]/kmole (2-1) N+0, o NÓ + O~ 136 k]/kmole @-2)

Đioxít nitd NÓ; dược hình thành tử NO va chất trung gian của sản vật cháy HO,

Trong điều kiện nhiệt độ cao NÓ; tạo thành có thể phân giải thành NÓ theo phản

Protoxít nitơ NạO chủ yếu hình thành từ các chất trung gian NH và NCO khi chúng

NCO +NO > N,O+CO (2-7)

Tuy nhiên ở ving oxy hda, néng d6 nguyên tử H cao, protoxyt nitơ bị phân giải theo phan ting: N,0+H—> NH+NO (2-8)

2.3 Cơ sở tính toán nồng độ NO:

23.1 Tính toán NO, theo nhiệt động cân bằng:

Vì NO chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số các chất NO,, thong thường khi tính toán theo

nhiệt động cân bằng người ta chỉ tính NO Thành phần NO; và N;O được xác định theo

các kết quá thống kê kinh nghiệm

Phản ứng hỏa học giữa không khí và nhiên liệu hvdrocarbon trong trường hợp tổng quát được viết dưới dạng:

78 1 a

Trong do q IA téng số các thành phân sản vật chảy và +: là thành phân mole của chất

¡ trong sản vật cháy Trong trưởng hợp đây đủ có thể xem trong sản vật cháy có L2 chất

với chỉ số ¡ như 5AU:(1) H-O,(2) H;, (3) OH,(4) H (5) Ne, (8) NO (7) N, (8) CO,, (9) CO, (10)

Oy, (11) 0, (12) Ar

2.3.2 Tính toán nông độ NO, theo động học phản ứng:

Đối với quả trình cháy trong động cơ, các nhà nghiên cứu đã dưa ra những hệ

phương trình dộng học phản ứng khác nhau để mô tả sự hình thành NÓ, trong sản phẩm

chảy như mô hình Newhall, Annand, Zeldovich Trong luận án nảy sử dụng mô hình

Annand để tính toán nông dộ NO,theo động học phản ứng

Theo ANNAND nếu xem xét thời gian dành cho quá trình cháy trong dộng cơ đốt

trong là thời gian đạt trạng thái cân bằng nhiệt dộng của các chất có mặt trong sản phẩm cháy thi chỉ có NO là chất cần xem xét về động học phản ứng vì thời gian để chất này đạt trạng thái cân bằng nhiệt dòng học xấp xí thời gian dành cho quá trình cháy của động cơ

Hệ các phương trình động học phẩn ứng của NÓ bao gồm 7 phương trình thuận nghịch

N+NO77N,+0 a OFN,0 7 IN, +03 (8)

N+0, ——`NöO+O (2) O+N,0 7? NO+NO (8)

thuận thứ ¡ (=1+7);[]}¿: nồng độ ở trạng thái cân bằng nhiệt động của chất tham gia

phản ứng j trong phản ứng thuận thứ ¡ (mol/cm); 8 = [NO],/[NOI

Kết luận chương 2: Khi yêu cầu độ chính xác vừa phải, những chất trung gian có nông

độ quá bé được bỏ qua và chỉ khảo sát những chất chính có mặt trong sản phẩm cháy

Nông độ các chất trong sản phẩm chảy dược tính ở điều kiện cân bằng nhiệt dộng Riêng néng độ NO, dược tính toán theo động học phản ứng bằng mô hình của ANNAND

CHUONG 3:

THIET LAP MO HINH QUA TRINH CHAY CUA DONG CƠ DIESEL PHUN GIÁN TIẾP

3.1 Cơ sở lý thuyết chảy khuếch tán:

Hình 3- 1: Sơ đô giả thiết mảng lÚa móng trong Hình 3- 2: Quan hệ giữa nông độ oxy và nhiên

quả trình chảy khuếch tần liệu với đai lượng bảo joàn F

Mô hình mô tả quá trình cháy khuếch tán bằng mô hình k - £ - g với tỷ lệ hỗn hop f

là đại lượng bảo toàn dược sử dụng rộng rãi nhất hiện nay:

M, I-T,

fot MT, -Ty

M, la lu ludng nhién liéu tai miéng véi phun (hay nguén nhién léu) va M Ja hu

G-1)

lượng môi chất tại vị trí khảo sát, F` là đại lượng bảo toàn Shwab - Zeldovich,

Khi ta nhiên liệu được phun vào ở chế độ rồi, tốc độ hoà trộn gia tăng do tăng

các bể mặt tiếp giáp nhiên liệu - không khi Theo giả thiết màng lửa mỏng thì mảng lửa

của quả trình chảy khuếch tán xuất hiện mang tỉnh ngẫu nhiên tại vị trí có @ =1 (hình 3-1) tương ứng f = f„ ( lệ hỗn hợp ứng với trưởng hợp chảy hoàn toản lý thuyếu Khi đó, cả

nông độ ô xy và nắng độ nhiên liệu đều triệt tiêu Khi f> f, thì chỉ tên tại nhiên liệu côn

khi f< f, thì chỉ tổn tại ô xy Nông độ ôxy, nhiên liệu và nhiệt đệ mảng lửa được tính

thông qua tế lệ hỗn hợp ƒ bồi các quan hệ tuyến tính (hình 3-2)

Ÿ, =1? Œ-f) khi fe, (3-3) I-f,

Theo mô hình nảy, 6 xy và nhiên liệu không tên tại đồng thời, tuy nhiền thực tế có

những vùng cục bộ, ở đó nhiên liệu và ô xy cùng tỐn tại Sự tồn tại đồng thời đó được thể

hiện qua hàm mật độ xác suất Phụ thuộc vào vị trí của hàm mật độ xác suất mà nông độ

nhiên liệu và nông độ 6 xy có thể triệt tiêu hay không Tốc độ hình thành NO, chịu ảnh

hưởng mạnh bởi nhiệt độ cháy Trong khu vực cháy, sự khác biệt về kết quả tính toán theo

› a aa oe 4 ˆ 2 * ao a bà ay aa

vác hàm mật độ xác suất khác nhau không dáng kể, vị vậy trong luận án này hàm mật dộ

xác suất được sử dụng là hàm đa thức bậc 0

3.2 Hệ phương trình tính toán ngọn lửa rối và khuếch tán:

Hệ phương trình cần giải (3-5) dược viết dưới dạng tich phân trên toàn bộ chiều

ngang của ngọn lửa, Biến không gian của hệ phương trình là phương dọc trục của ngọn

lửa Nghiệm số của hệ phương trình cho phép xác dịnh nổng độ nhiên liệu, néfig, dé 6 xy

tại các khu vực cục bộ trong ngọn lửa khuếch tán của déng co Diesel tinh toán cân bằng

vật chất trong các khu vực của buồng chảy

3.3 Các giá thiết của mô hình:

Màng lúa diễn ra tại vị trí có độ đậm đặc 9 = 1 Giai đoạn cháy trễ và cháy nhanh

chỉ diễn ra trong buồng chảy phụ Quá trình cháy khuếch tán trong buồng cháy phụ kết

thúc khi tiêu thụ hết lượng không khí trong bung chảy này, Nhiên liệu còn sót lại trong

buồng chảy phụ dược hoà trộn đều với sản phẩm chảy và tiếp tục cháy khuếch tán khi

phun ra buông cháy chỉnh Sản phẩm cháy được xem la 4 trang thái cân bằng nhiệt động học trử NÓ, Vận động rối của không khí trong quá trình hoà trộn hỗn hợp được mô tả

theo mô hình rối k - e - g Bỏ qua truyền nhiệt giửa các vùng phản ứng đối với trưởng hợp

khuếch tán rồi chỉ xem xét đến truyền nhiệt giữa các vùng với thành buổi

ø cháy, Với các giả thiết như trên, trong giai doạn chảy khuếch tán có thể chia không gian trong các buông cháy của động cơ Diesel PGT thành bến khu vực như hình 3-3 và 3-4, Khu vực 1: Khu vực cháy trong buồng cháy phụ Sau giai đoạn cháy nhanh, nhiên liệu dược tiếp tục phun vào không khí còn lại trong buồng cháy phụ khuếch tán vào tia phun và cháy khuếch tán Độ đậm đặc trung bình trong khu vực | ting dẫn và quá trình chay tai đây kết thúc khi độ đậm đặc trung bính lớn hơn giá trị giới hạn trên của $ Khu vực này bao gôm nhiên liệu chưa cháy, sản phẩm cháy

Khu vực 2: Ban đầu là không khí, thể tích khu vực này thu hep dẫn và cuối cùng là

Hinh 3 - 3 So 66 phan chia khu vực giai đoạn Hinh 3 ~4 M6 hinh cae vùng phản ứng trong

cháy khuắch tán (rong buông chảy chính vả phụ động cơ phun gián tiếp

Khu vực 3: Khu vực cháy trong buồng cháy chính Đầu tiên nó bao gồm nhiên liệu

chưa cháy hết, sản phẩm cháy không hoàn toàn Oxy trong buồng chảy chính khuếch tán

vào khu vực 3 (được xem như một ngọn lửa khuếch tán mới) Độ dant dac trung bình của

khu vực này giảm dẫn và quá trình cháy kết thúc khi toàn bộ lượng nhiên liệu phun vào đã

tiêu thụ hết

Khu vực 4: Chỉ có không khí, thể tích khu vực này giảm dẫn và đến cuối quá trình cháy nó bị sản phẩm cháy chiếm chỗ hoàn toàn

Như vậy có thể xem quá trinh chảy khuếch tán trong động cơ Diesel phun gián tiếp

gồm bai ngọn lửa khuếch tán: Ngọn lửa thứ nhất cháy trong buồng cháy phụ có đặc điểm

là tại miệng vỏi phun chỉ có nhiên liệu Ngon lửa thứ hai chảy trong buồng cháy chính tốc

độ phun thấp hơn, dường kính lễ phun lớn hơn (chính là đường kính họng thông) và tại

miệng họng thông là hỗn hợp gồm nhiên liệu và sản phẩm cháy Tính toán ngọn lửa thứ

nhất giống như tính toán quá trình cháy trong buông chảy thống nhất Tính toán ngọn lủa

thứ hai cân phải thay Y¿; bằng giá trị tính toán của nó khi thoát ra khỏi buồng cháy phụ

3.4 Mô hình quá trình cháy khuếch tán trong buồng cháy phụ:

3.4.1 MÔ hình phát triển của ngọn lửa:

Sự phát triển của ngọn lửa khuếch tán được giả thiết tương tự như sự phát triển của tia phun nhiên liệu Do đó những đặc trưng hình học của ngọn lửa được mô tả và tính toán giống tia phun nhiên liệu Các đặc trưng hình học của ngọn lửa được xác định theo biểu thức bản thực nghiệm của HAUPAIS và ABRAMOVITCH Ở mỗi bước gÓC quay trục khuỷu, ngọn lửa khuếch tán sẽ được chia thành tửng lỏp theo mặt cắt ngang với các giả

thiết tính toán như BÙI VĂN GA dã để nghị Như vậy mô hình nói trên là mô hình đơn

phương da khu vực với các lóp-khu vực phát triển theo phương chính x của tia phun

“Trong mô hinh nay, itu lượng nhiên liệu tại miệng vỏi phun biến thiên theo góc quay trục khuỷu œ với quy luật phun được xác định như ở mục 3.4.2

3.4.2 Mô hừnh quy luật phun nhiên liệu:

nhiên liệu m; theo góc quay trục khuỷu

đồng dạng với quy luật nhắc kim phun, Qui

ật này có dạng hình thang, xác định dược

10 gian phun cho một chu trình Theo quy luật

hình thang, lượng nhiên liệu chu trình dược

Hinh 3-8: Mô hình qui luật cung cáo nhiên liệu tính: Ag, = jm do + im do + jm -dœ;(3-6)

trong đó Agu là lượng nhiên liệu chủ trình (ke/et), m, 1a lưu lượng nhiên liệu phun tại thoi

điểm tính toán ¡ (kg/s) Công thúc (3-6) là một ham sé theo m„„„ Từ đó, chúng ta đễ dang

xác định được giá ưị lưu lượng cực đại mụ„„ và xây dựng dược các quy luật phun nhiên liệu m = f(œ) cho các giải doạn từ (o-ơa) như hình 3-5

3.43 Cân bằng răng lượng

Với sự thay đổi góc quay trục khuyu ơ bé hữu hạn, dịnh luật nhiệt động học 1 áp

dụng trong buông cháy phụ động cơ Diesel duge viết như sau:

Trong đó: AQ: lượng nhiệt trao đổi với bên ngoài; AW: công trao đổi với bên ngoài

ứng với giá trị góc quay trục khuýu Aœ; AU: biến thiên nội năng toàn phần ứng với góc quay trục khuýu Ac Bign thiên nội năng toàn phần dược biểu diễn bằng công thức tổng quất sau:

AU=AU, +AU? (3-8)

ÌC,dT : biến thiên nội năng do sự thay đổi nhiệt độ

Voi: AU

AU?: Nội năng tạo thành trong đớtó kể đến nhiệt phản ứng

3.4.4 Cân bằng vật chất:

Cân bằng vật chất nhằm tính toán khối lượng các chất ở các vùng, tử đó xác định tốc

độ tiêu thụ nhiên liệu, mô hình tính toán được biểu diễn như hình 3-6 với sự biến thiên khối lượng của môi chất ứng theo bước góc quay trục khuỷu Aơ Lượng nhiên liệu dã

cháy trong bước góc quay trục khuỷu Aœ:

AE, =AF, - AF„ +ŠAF„„; 3-9) Trong đó: At, = ine là lượng nhiên liệu phun vào

tù

buồng cháy phụ trong khoảng A0; AF, = thm oe là lượng nhiên liệu thoát ra khỏi ngọn

" o

lửa khuếch tán trong buồng cháy phụ;

OF = 2m20 cYu, — Èmụ, Ý, , là lượng nhiên liệu chưa cháy hết còn tổn tại bên = › ấn th ,

trong ngọn lửa Y ¡uy là nổng độ nhiên liệu tại vị trí j của ngọn lửa khuếch tán trong buồng cháy phụ và bước tính ¡; Hàm ỗ = 0 nếu AF), >= 0; 8= -1 néu AF, <0

Lượng không khí ở buông cháy phụ

tham gia vào quá trình cháy trong khoảng

Aa: AA, =AF,.r,; 3-10) Trong đó rạy là

lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1 đơn

Lượng sản phẩm cháy sinh ra cũng

chính là lượng hỗn hợp tiêu thụ trong tinh 3 ~6: Mô hình tính loản cân bằng vật chất

Ti ` ngọn lứa khuếch tân trong buồng cháy phụ đồng

khoang Aa: AB, = AF, +AAy3 (kg) cơ Diesel phun gián tiếp

Khối lượng môi chất ở các vùng trong buồng cháy phụ ở bước tỉnh i:

Vủng 2:m, =m, „+ ŸAF,,; 3-13) Trong đó: m„„y =m,„„„ — -ÁA„„ là jượng / kel ` h

ke)

V ` ì :

he là lượng không khí đầu quá trình nén

không khí còn lại ở bude i; "pom =

Ving 1: m,, = XAB, + Š mạ, Yu„ : (K) bi il " ' G19)

Tốc độ tiêu thụ hỗn hợp trong buồng chảy phụ ng với một đơn vị góc quay trục

khuyu Aa:

dm, AB,

Fa Mew Go (kg/4@) @-19) Timø¡ là hệ số xét ảnh hưởng của vận động xoáy lốc trong buồng cháy phụ

3.5 Mô hình quá trình cháy khuếch tán trong buồng cháy chính:

3.5.1 Lưu thông của hỗn hợp từ buông chảy phụ sang buồng cháy chính:

Tốc độ môi chất phun tử buồng cháy phụ sang buồng cháy chính trơng giai đoạn a

— ơ, ¡ sẽ được tính bởi:

u

Ve,

Apy la chénh léch ap sudt trong hai buồng cháy giữa hai bước tính,

3.8.2 Can bang vật chất trong buông cháy chính:

Lượng nhiên liệu da chảy trong bước góc quay trục khuỷu Áo:

AF, = OF, - AF, +ôAF¿g, 3-17) Trong dd : AF, = AF,, + AF), là lượng nhiên liệu

phun vào buồng chảy chính trong giải doan 0; > 41; AF, = mạn, 2% là lượng nhiên liệu

thoát ra khỏi ngọn lửa trong buồng cháy chính; aƑ,„

‘ung nhién liệu chưa cháy hết còn tốn tại bên trong ngọn lủa; Y;gy¡ là nông độ nhiên liệu

ai vị trí j của ngọn lửa trong buông cháy chính ở bước tính i

lLuượng không khí trong buồng chảy chính

iham gia vảo quá trình chảy trong khoảng Aơ:

NA y ¬a ys (3-18)

Lượng sản phẩm chảy sinh ra cũng chính

la lượng hỗn hợp tiêu thụ trong khoảng Ad:

AB, = AF + AA (kg) (3-19)

Khối lượng môi chất ở các vùng wong

buồng cháy chính ở bước tinh i:

Vung 4: m,, =m + DAF oe iy ¢ (3-20) Hinh 3-7: M6 hinh tinh toan can bang vat 4 , Ch as : :

: PLY — Von " chất ngọn lúa khuéch tan trong buồng cháy

[rong đó “ = R.T là lượng chính động cơ Diesel phun gin tiếp

Truyén nhiét déi luu được tính toán theo théng ludng nhiét Vie xac dinh eac hé 3

búc xạ rất phức tạp để đơn giản trong luận án này sử dụng công thức thực nghiệm:

Qc =Q,n,.Q, (3-24)

Trong dé, Qy 1a lugng nhiét truyền do đối lưu và nụ, là

ệ sô tính đến phần

truyển nhiệt do bức xạ nhiệt, Hệ số nảy được xác định thông qua các kết quả thực nghiệm

do đạc trong buồng cháy Diesel về néng độ thể tích và nhiệt độ của bd hong Theo nghiên

cứu của TREMOULIERE, nụ„ có thể chọn trong khoảng từ 0.L§ - 0,2,

Kết luận chương 3: Quá trình cháy trong động cơ Diesel phun gián tiếp dược thể hiện

40

bằng mô hình cháy 4 khu vực với hai ngọn lửa khuếch tán Mô hình này cho phép tính toản được biến thiên nhiệt độ, áp suất của quá trình cháy, đặc biệt cho phép xác định

dược sự phân bố oxy, nhiên liệu, đây là cơ sở để tính toán cân bằng vật chất trong các khu vực và nông độ các chất sản phẩm cháy

CHƯƠNG 4:

TINH TOAN QUA TRINH CHAY VA NONG 86 NO, TRONG SAN PHAM CHAY CUA DONG CO

DIESEL PHUN GIAN TIEP

4.1 Tinh toan qua trinh nén:

Hệ phương trình vi phân biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất trong quá trình

nén được rút ra tử phương trình trang thai và định luật mg động 1 có dạng:

aT _ flv 12)

da (Vda ~ pda (4-2)

Hệ phương trình vi phân (4-1) và (4-2) được giải theo phương pháp Runge-Kutia để

xác định nhiệt độ và áp suất trong xi lanh theo bước góc quay trục khuỷu

4.2 Tính toán quá trình cháy:

4.2.1.Tính toán giai đoạn cháy trễ:

Giả thiết: Giai đoạn cháy trễ diễn ra trong buộng cháy phụ ở một thể tích không đổi

quanh điểm phát lửa Không có chẽnh lệch áp suất giữa buồng cháy phụ và buồng chảy chỉnh trong một bước tỉnh

Trong giai đoạn này, các thông số nhiệt động học của hỗn hợp được tính toản theo

sự vận động của piston don thuần Nhiệt độ màng lửa được tính toán trong giai đoạn chảy trễ là đoạn nhiệt đẳng tích Do đó dịnh luật nhiệt động học thứ nhất áp dụng cho phản hỗn

hợp khí tham gia vào giai đoạn cháy trễ được viết:

Giải phương trình (4-3) chúng ta nhận dược nhiệt độ khu vực bén Ita T’, Mé ta khu

vực bén lửa như trưởng hợp động cơ xăng Áp suất trong xi lanh p và nhiệt độ hỗn hợp

chưa chảy Tạ dược tính toản như quá trình nén

4.2.2 Tính toán giai đoạn cháy nhanh:

GIÁ thiết: Giai doạn chảy nhanh thực hiện đối với phần nhiên liệu đã được hoà trộn

với tỷ lệ bổn hợp cháy gần với lý thuyết, Không có chênh lệch áp suất giữa buông cháy phụ và buồng chảy chính trong một bước tính, Giai đoạn cháy nảy sử dụng mô hình hai

vùng: vùng hỗn hợp chưa chảy (chỉ số m), vùng hỗn hợp đã cháy (chỉ số p) Nhiệt độ tương ứng trong mỗi vùng là T, và Tụ,

+1