Đề cương ôn tập môn diesel ôn thi tốt nghiệp có đáp án

Các yêu cầu của hệ thống nhiên liệu: - Cung cấp lợng nhiên liệu chính xác phù hợp với chế độ khai thác động cơ có khả năng điều chỉnh khi thay đổi chế độ khai thác động cơ; - Phải đảm bả

đáp án câu hỏi tốt nghiệp môn diesel

Câu1: Trình bày các thiết bị và nguyên lý làm việc của hệ thống

nhiên liệu của động cơ disel tầu thuỷ( cho tr ớc sơ đồ) Phân tích các yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu?

1 các phần

tử trong

hệ thống:

`

Hệ thống bao gồm các thiết bị chính sau:

- Các két: két dự trữ (double bottom tank), két lắng (settling

tank), két trực nhật dầu nặng (H.F.O daily service tank) và dầu nhẹ (D.O daily service tank), két hoà trộn (mixing tank);

- Thiết bị làm sạch: máy lọc ly tâm (centrifuge), phin lọc;

- Thiết bị hâm sấy (heater);

- Bơm: bơm chuyển dầu (transfer pump), bơm cấp dầu đến bơm

cao áp hay bơm mồi (booster pump);

- Thiết bị cung cấp nhiên liệu: bơm cao áp (fuel pump), vòi phun (fuel injector);

- Thiết bị phụ: nhiệt kế, áp kế, đờng ống hơi hâm (pre-warming bypass), bộ điều chỉnh độ nhớt (viscosity regulator), lu lợng kế (flowmeter), van chặn, van điều chỉnh áp suất dầu trớc bơm cao áp (pressure regulating valve), van chuyển dầu FO - DO (three- way valve), xả đáy két (drain), xả khí (air vent);

2 Nguyên lý làm việc: nhiên liệu từ két chứa đợc chuyển tới két lắng;

tạp chất bẩn lắng xuống đáy, đợc xả ra Nhiên liệu đến bầu hâm,

Nhiên liệu chảy về két hoà trộn, đợc bơm cấp dầu đẩy qua bầu hâm tới bơm cao áp Trớc khi đa tới bơm cao áp, nhiên liệu tiếp tục đợc hâm tại bầu hâm để đảm bảo độ nhớt đúng giá trị quy định Đặc điểm của hệ thống là dùng nhiên liệu có tỷ trọng và độ nhớt lớn, nhiệt trị thấpnhỏ (9600-9800 kcal/kg) Nhiên liệu hồi ở bơm cao áp về két hoà trộn Van điều chỉnh áp suất duy trì áp suất ở cửa thoát của bơm cao áp Khi đ/cơ ma nơ, khởi động cần phải dùng dầu nhẹ Két trực nhật dầunhẹ đặt song song với két trực nhật dầu nặng Trớc khi đ/cơ hoạt

động ở chế độ ma nơ từ 20- 30 phút cần chuyển sử dụng nhiên liệu nhẹ bằng van ba ngả, làm nhiệt độ nhiên liệu thay đổi từ từ khi

chuyển loại nhiên liệu nhằm tránh hiện tợng kẹt piston plunger của bơm cao áp

3 Các yêu cầu của hệ thống nhiên liệu:

- Cung cấp lợng nhiên liệu chính xác phù hợp với chế độ khai thác động cơ (có khả năng điều chỉnh khi thay đổi chế độ khai thác động cơ);

- Phải đảm bảo chất lợng phun sơng ở áp suất phun đã quy định;

- Phải đợc cấp vào xi lanh động cơ đúng thời điểm quy định, trong một giai đoạn nhất định;

- Đối với động cơ có nhiều xi lanh, lợng và quy luật cấp nhiên liệu cho các

xi lanh phải đều nhau;

- Phải đảm bảo ổn định cho động cơ hoạt động ở chế độ vòng quay nhỏ nhất đã quy định;

- Có khả năng thích ứng với các loại nhiên liệu đã quy định;

- Làm việc tin cậy ổn định với các chế độ khai thác động cơ, tuổi thọ cao, giá thành rẻ

Câu 2 : Viết và giải thích các thành phần trong ph ơng trình nhiệt

động của quá trình cháy ? Nhiệt độ cháy lớn nhất Tz phụ thuộc vào

những thông số , yếu tố nào ? Trong thực tế khai tháccó thể làm gì để giảm nhiệt độ cháy lớn nhất Tz.

Phơng trình nhiệt động của quá trình cháy:

+ ξz : hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z

+ QH (kcal/kg) : nhiệt trị thấp của nhiên liệu

+ L (kmol/kgnhl) : lợng không khí thực tế nạp vào xilanh công tác

để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu

+ C’V : nhiệt dung riêng đẳng tích của không khí khô

+ CV”: nhiệt dung riêng đẳng tích của không khí sót

+ λ : tỉ số tăng áp suất

+ CP” : nhiệt dung riêng đẳng áp của khí cháy

+ TC : nhiệt độ của không khí cuối kì nén

+ γr : hệ số khí sót

+ βz : hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z

+ Tz : nhiệt độ của khí cháy tại điểm z

Từ phơng trình trên ta thấy nhiêt độ khí cháy tại điểm z ( Tz ) phụ thuộc chủ yếu vào ξz , TC và L còn các thông số khác ảnh hởng không đángkể

Khi nhiệt độ cuối quá trình nén TC tăng , hệ số sử dụng nhiệt ξz tại

điểm z tăng thì nhiệt độ TZ tăng và ngợc lại

Khi tăng lợng mol không khí nạp vào xi lanh đông cơ tại thời điểm bắt

đầu nén thì sẽ làm cho TZ giảm xuống

- Tác haị khi nhiệt độ TZ quá cao :

+ tăng ứng suất nhiệt nhóm piston- xi lanh do đó ảnh hởng đến độ bền của các chi tiết

+ tăng hàm lợng NOX trong khí xả gây tác động xấu đến môi trờng và sức khoẻ của ngời khi thác

- Các biện pháp làm giảm nhiệt độ cháy lớn nhất TZ :

+ Đối với động cơ cao tốc :

- giảm góc fun sớm tức là đa quá trinh cháy sang đờng giãn nở tuy nhiên làm cho mất mát nhiệt cho nớc làm mát tăng và tăng lợng nhiệt do khí xả mang ra ngoài Kết quả là hiệu suất chỉ thị của

động cơ giảm xuống , tính kinh tế của chu trình giảm Ngoài ra còn làm cho trạng tháI nhiệt của nhóm piston- xi lanh cũng xấu đi + Đối với động cơ thấp tốc công suất lớn:

- Tăng hành trình piston

- Tăng lu lợng nớc làm mát

- Tăng lợng không khí L vào trong xilanh bằng phơng pháp tăng áp cho động cơ Khi L tăng phần khí thừa sẽ thu một phần nhiệt lớn hơn để mang ra ngoài theo khí xả làm cho nhiệt độ bình quân của chu trình giảm xuống

Câu 3 : Viết giải thích các thành phần trong công thức tính sức cản

trên đ ờng nạp Trong thực tế khai thác có thể làm gì để có thể tăng l ợng không khí nạp vào trong xilanh động cơ?

2 2

.

30

.

( m/s)

- Không nên khai thác động cơ ở chế độ quá tải vì khi vòng quay

động cơ tăng sẽ làm tăng sức cản thuỷ lực của dòng khí nạp làm cho hệ số nạp giảm vì vậy lợng không khí nạp vào xilanh cũng bị giảm xuống

Câu 4 : Viết và giải thích các thành phần trong công thức tính công

suất động cơ diêsel Trình bày các ph ơng pháp tăng công suất

động cơ diêsel tầu thuỷ Vẽ sơ đồ động cơ tăng áp bằng tuabin khí xả.

1 Công suất chỉ thị : là công suất đợc xác định trong xi lanh động cơ

Ni=

m

i n

45 0

785

.

0

2

( mã lực chỉ thị.)Trong đó :

D

45 , 0

.

45 0

785 0

2

( 1) ( mã lực có ích )Hay Ne = k Pe.n

Ne : công có ích

Nm : công cơ giới

Pe : áp suất có ích

Dựa vào (1) ta thấy muốn tăng công suất có ích của động cơ ta có thể có các phơng pháp sau :

- Tăng dờng kính D và hành trình S của piston tức là tăng lợng nhiên liệu trong một chu trình làm cho công suất động cơ tăng Bằng cách này ta có thể chế tạo những động cơ cỡ lớn , thấp tốc

- Dùng động cơ có tăng áp tức là tăng lợng tiêu thụ nhiên liệu trong một chu trình trong khi kích thớc động cơ không thay đổi

- Giảm tổn thất cơ giới bằng cách tăng cờng bôI trơn cho các chi tiếtchuyển động và giảm vòng quay động cơ Do đó ta nên chế tạo

Câu 5 Trình bày các sơ đồ động cơ Diesel tăng áp dùng

tuabin khí xả kiểu xung và đẳng áp So sánh u nh ợc điểm và phạm vi áp dụng của ph ơng pháp đó.

Tăng áp kiểu xung

Đây là hình thức tăng áp mà tuabin khí xả sử dụng nhiều nhất thành phần năng lợng xung của khí xả trực tiếp từ xilanh động cơ đi ra có động năng lớn cho viếc sinh công của tuabin Để thực hiện mục đích đó, một số các biện pháp sau đâyđợc thực hiện:

- tránh dãn nở khí xả sau khi ra khỏi tua bin bằng cách dùng ống xả

có kích thớc nhỏ, đợc tính toán trớc; tua bin đặt gần xi lanh,

- tăng góc mở sớm xu pap xả để tạo xung khí xả lớn,

- tránh sự trùng hợp gây ảnh hởng lẫn nhau giữa xung của các xi lanhkhác nhau, ống xả của các xi lanh thờng đợc chế tạo riêng biệt; sự nối chung đờng ống xả với không quá ba xi lanh có thứ tự nổ cách

xa nhau

Ưu và nhợc điểm :

Ưu điểm lớn nhất của tăng áp xung là việc sử dụng trực tiếp xung năng

lợng khí xả, đó chính là động năng rất lớn của khí xả trong giai đoạn xả

tự do Chính vì thế, tốc độ của tua bin tăng rất nhanh và có khả năng cung cấp đủ khí cho diesel ngay cả khi động cơ hoạt động ở chế độ nhỏ tải Tính tăng tốc của động cơ sử dụng tăng áp kiểu xung rất tốt Không cần quạt gió phụ

Tua bin khí máy nén

Tuyến ống xả

Nhợc điểm : cần góc mở sớm của xupap nên ảnh hởng đến công suất

chỉ thị của động cơ do đó tính hiệu quả của tăng áp kiểu xung càng giảm khi áp suất tăng áp càng lớn và kết cấu phức tạp

Tăng áp kiểu đẳng áp

Khí xả từ các xilanh động cơ trớc khi vào tuabin thì đợc đa đến góp chung vào một bầu góp , tại đây khí xả đợc giãn nở do đó động năng của khí xả giảm chuyển hoá thành nhiệt năng , với nhiệt cao và áp suất bình ổn trớc khi cấp vào tua bin

Ưu nhợc điểm:

Ưu điểm của tăng áp đẳng áp là có hiệu quả sử dụng năng lợng của

tua bin rất cao Tăng áp đẳng áp không đòi hỏi tăng góc mở sớm do đótăng đợc công suất chỉ thịđộng cơ Tăng áp đẳng áp đảm bảo tính kinh

tế rất cao của động cơ, đặc biệt là các động cơ có mức độ tăng áp lớnkhi hoạt động ở chế độ toàn tải

Nhợc điểm lớn nhất của nó là tính tăng tốc của động cơ rất kém Đối

với động cơ hai kỳ khi hoạt động ở chế độ phụ tải thì không có khả năng quét khí cho xi lanh Trong trờng hợp này, hệ thống tăng áp thờng phải trang bị thêm quạt gió phụ

Câu 6 Phân tích các yếu tố vật lý , hoá học ảnh h ởng đến thời gian trì hoãn sự cháy τi Thơi gian trì hoãn sự cháy τ i

Tuyến ống

xả

Tua bin khí máy nén

 Yếu tố hoá học bao gồm cấu trúc của nhiên liệu , nồng độ oxy trong buồng đốt , lợng khí xót γr còn lại từ tru trình trớc và các chấtphụ gia có trong nhiên liệu

- Nhiên liệu có trị số xêtan càng cao thì τi càng nhỏ do đó tốc độ tăng áp suất sẽ giảm đi và ngợc lại

- Tăng lợng oxy , giảm lợng khí xót , thêm chất phụ gia thì làm cho

τi giảm và ngợc lại

 Các yếu tố vật lý : Bao gồm áp suất và nhiệt của cuối quá trình nén

có ảnh hởng lớn đến quá trình chuẩn bị cháy Khi nhiệt độ và áp suất cuối quá trình nén cao sẽ làm thơig gian trì hoãn cháy giảm (khi đó kết cấu xécmăng , piston , sơmi xilanh phải tốt , tăng vòng quay để cho trao đổi nhiệt giữa chất khí và thành vách sơmi xilanh cuối quá trình nén giảm , tăng đờng kính D để diện tích làm mát tơng đói giảm ) và ngợc lại

 Yếu tố cấu tạo : kết cấu của buồng đốt , góc phun sớm , vòng quay

- Buồng đót có kết cấu xoắn lốc tốt hơn buồng đốt kết cấu kiểu thống nhát do đó giảm đợc τi

- Góc phun sớm : tại mỗi giá trị vòng quay n đều có một góc phun sớm tối u Nừu tăng góc phun sớm lên thì τi tăng do đó động cơ cháy cứng Giảm góc phun sớm thì τi giảm nhng quá trình cháy rớt

 Các yếu tố khai thác : điều kiện môi trờng nh nhiệt độ , độ ẩm ,

của động cơ ảnh hởng đến thời gian trì hoãn cháy do nó ảnh hởng

đến các thông số hoá học và vật lý

2 ảnh hởng của τi đến độ tăng áp suất W = dp/dϕ

Thời gian τi càng dài , lợng nhiên liệu tích luỹ trong giai đoạn nàycàng nhiều khi cháy nó sẽ làm cho W càng lớn do đó động cơ làm việccứng làm ảnh hởng đến độ bền của động cơ và ngợc lại

Câu 7 : Trình bày diễn biến quá trình cháy trên đồ thị khai triển P

-ϕ Các thông số đặc tr ng cho các giai đoạn này Phân tích mối liên quan giữa các giai đoạn trong quá trình cháy?

1 Diễn biến quá trình cháy trên đồ thị khai triển P-ϕ

• Giai đoạn chuẩn bị cháy : Đợc xác định từ khi NL bắt đầu phun vàoxilanh động cơ cho đến khi áp suất tăng đột ngột (bc)

b là điểm bắt đầu phun NL

Giai đoạn xảy ra hàng loạt các phản ứng phức tạp : sấy nóng NL , bay hơi , phân huỷ các liên kết dài thành liên kết ngắn

Giai đoạn này đặc trng bởi thời gian chuẩn bị cháy τi =

n G

cb

ϕ phun sớm

τi càng lớn thì lợng NL tích luỹ càng nhiều nên động cơ cháy cứng

• Giai đoạn tăng áp suất (cz1) ( Giai đoạn chay nổ )

Trong giai đoạn này tốc độ toả nhiệt và tăng áp suất là rất lớn Để đánhgiá chất lợng và mức độ cháy mãnh liệt ngời ta sử dụng hai thông số :

Hai thông số này đánh giá sự làm việc nhẹ nhàng của động cơ

• Giai đoạn tăng nhiệt độ (Z1Z)

Giai đoạn này đợc tính từ khi áp suất trong xilanh đạt cực đại Z1 cho

đến khi t0 trong xilanh đạt cực đại tmax Z Trong giai đoạn này việc cung cấp NL vào động cơ cơ bản là chấm dứt (z)

Đầu giai đoạn này cho dù piston có đi xuống , thể tích xilanh tăng dầnnhng do NL vẫn cháy mãnh liệt nên áp suất trong xilanh động cơ không thay đổi nhiều Đây là giai đoạn phát nhiệt chủ yếu 40%-50% toàn bộ

do NL cháy

Mặc dù quá trình cấp NL thờng kết thúc ở cuối giai đoạn này nhng quá trình cháy vẫn diễn ra sau Z do lơng oxy giảm dần Thông số

đặc trng là Tmax

• Giai đoạn cháy rớt

Cháy rớt đợc tính từ Z đến Z’ Trong giai đoạn này tốc độ toả nhiệt giảm và quá trình cháy diễn ra chậm Các độmh cơ có ZZ’ dài làm cho tổn thất nhiệt khí xả tăng , tính kinh tế giảm xuống , làm xấu đi chế

độ nhiệt của các chi tiết

Giảm α , giảm góc phun sớm , chất lợng phun sơng kém , thay đổi Nl

sử dụng , tăng vòng quay đều làm cháy rớt phát triển

2 Mối liên quan giữa các quá trình cháy

• Trong cùng một đièu kiện khai thác rút ngắn τι sẽ làm cho tốc đọ tăng

áp suất W=dp/dϕ mềm hơn do đó PZ giảm xuống

• Giai đoạn 4 Giai đoạn này bị ảnh hởng bởi giai đoạn 1, 2,3 nếu các giai đoạn trớc diễn ra đều tốt thì giai đoạn cháy rớt sẽ ngắn lại và ngợc lại Càng rút ngắn giai đoạn này thì tính kinh tế càng cao trạng thái nhiệt của các nhóm piston xilanh càng đảm bảo Giảm vòng quay động cơ , tăng hệ số d lợng không khí α , cải thiện chất l-ợng phun và tạo hỗn hợp thì giai đoạn 4 đợc rút ngắn lại

Câu 8 : Trình bày diễn biến quá trình trao đổi nhiệt và sự thay

đổi các thông số của quá trình nén Thông số nào của quá trình nén ảnh h ởng trực tiếp tới quá trình cháy trong xilanh động cơ.

Trả lời:

1 Qúa trình nén trong động cơ diesel là quá trình đa biến do đó quá trình trao đổi nhiệt giữa chất khí trong xilanh động cơ và thành vách sơmi xilanh Quá trình diễn ra nh sau :

ở đầu quá trình nén do nhiệt độ của không khí còn thấp nên chất khí nhận nhiệt của sơmi xilanh do đó n1 > k Khi piston

k

tiếp tục đi lên và chất khí tiếp tục nhận nhiệt cho đến khi nhiệt

độ của chất khí bằng nhieẹt độ của sơmi xilanh thì xảy ra hiện tợng đoạn nhiệt tạm thời Khi piston tiếp tục đi lên thì

nhiệt độ của chất khí tăng lên và lớn hơn nhiệt độ của sơmi xilanh nên n1 < k và do đó điểm c’ vao hơn c trong thực tế

2 Thông số của quá trình nén ảnh hởng trực tiếp tới quá trình cháy của động cơ.

• áp suất cuối kỳ nén PVn1 = const do đó Pa Van1= Pc.Vcn1 - Pc =

Trong đó : Tc nhiệt độ cuối quá trình nén

Ta : nhiệt độ của không khí trong xilanh đầu quá trình nén

ε : tỷ số nén

n1: chỉ số đa biến

Nh vậy Tc phụ thuộc vào các thông số Ta , ε và n1

♦ Khi nhiệt độ đầu quá trình nén Ta tăng thì Tc cũng tăng vì vậy muốn tăng Ta ta phải tăng nhiệt độ nớc làm mát cho động cơ

♦ Khi tỷ số nén ε tăng thì Tc cũng tăng do đó trong chế tạo nhời ta chế tạo những động cơ có hành trình siêu dài

♦ Khi chỉ số nén đa biiến n1 tăng thì Tc cũng sẽ tăng và nhợc lại Vì vậy để tăng chỉ số nén n1 ta có thể tăng vòng quay để rút ngắn quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí trong xilanh với xilanh động cơ.hoặc trong chế tạo ngời ta sẽ tăng đờng kính của sơmi xilanh

nhằm giảm diện tích làm mát tơng đối của động cơ Bề mặt làm mát tơng đối đợc tính bằng Flàm mát /V.

 Các biện pháp hạn chế ảnh hởng dến Tc

Trong thực tế khai thác ngời khai thác cần phải duy trì nhiệt độ Tcở trong một khoảng hợp lý , Tc không đợc thấp quá và cũng không đợc lớn quá.Khi Tc thấp thì quá trình chuẩn bịcháy kéo dài dẫn đến cháy cứng và tăng quá trình cháy rớt gây cho động cơ bị ứng suất cơ và ứng suất nhiệt , làm cho công suất động cơ giảm xuống Thậm chí khi Tc quá thấp thì làm gảim sự bay hơi của nhiên liệu dẫn đến động cơ khó khởi động và có thể không khởi động đợc Khi Tc quá cao dẫn đến Tz cao và có theer gây ứng suất cơ và nhiệt cho động cơ Các biện pháp hạn chế ẩnh hởng tới Tc có thể là :

• Dùng động cơ có tăng áp và làm mát khí tăng áp nhằm duy trì sự

ổn định áp suất và nhiệt độ của không khí đầu quá trình nạp vìvậy ta có thể giữ cho Tc ổn định

• Nâng nhiệt độ nớc làm mát cho động cơ nhằm hạn chế sự trao

đổi nhiệt giữa không khí trong sơmi xilanh với xilanh do đó có thể tăng Tc

• Thờng xuyên kiểm tra piston – xécmăng – sơmi xilanh nhằm đảm bảo trạng thái kỹ thuật của chúng đợc tốt tránh sự dò lọt không khí

ra ngoài dẫn đến Pc và tc giảm

Câu 10 Trình bày các đặc điểm kết cấu , nguyên lý hoạt động

của động cơ có buồng dự cháy Sự hình thành hỗn hợp cháy của laọi

động cơ này dựa vào yếu tố nào ? Phân tích các u nh ợc điểm của loại buồng cháy này?

Kết cấu của động cơ có buồng cháy dự phòng bao gồm : một buồng cháy phụ đặt trên nắp xi lanh và một buồng cháy chính giới hạn bởi

đỉnh piston , nắp xilanh và thành vách xilanh Giữa hai buồng đốt này nối thông với nhau bằng một hay nhiều lỗ sao cho tổng diện tích

lỗ phun này nhỏ hơn hoạc bằng 0, 5-1% diện tích đỉnh piston Thể tích buồng cháy phụ chiếm 15- 30% toàn bộ thể tích buồng cháy

 Nguyên lý hoạt động

ở quá trình nén khi píton đi lên thì không khí từ buồng cháy chính đẩy vào buồng đốt phụ qua các lỗ nhỏ do đó vận tốc dòng không khí sẽ lớn và gây ra chuyển

động rối tạo điều kiện tốt cho quá

trình hoà trộn giữa không khí và

nhiên liệu tại buồng cháy dự

phòng.Khi NL đợc phun vào buồng

khí cháy đợc phun vào buồng cháy

chính với tốc độ rất lớn làm cho NL đợc xé nhỏ ra tạo điều kiện cho quá trình hoà trộn tại buồng cháy chính hoàn hảo do đó NL tiếp tục

đợc cháy ở đây

 Nguyên lý của việc sự hình thành hỗn hợp cháy

o Tại buồng cháy phụ do không khí từ buồng cháy chính đi vào quacác lỗ nhỏ nên có vận tốc lớn tạo ra hiện tợng chuyển động rối do

đó NL phun vào đợc hoà trộn tốt tại buồng cháy phụ.Khi NL cháy trong buồng cháy phụ do thể tích nhỏ nên áp suất tăng cao do

đó NL và khí cháy lại đợc phun vào buồng cháy chính nhờ vận tốc và áp suất cao nên tạo khả năng hoà trộn tốt tại buồng cháy chính., do đó NL cháy hoàn toàn

 Phân tích u nhợc điểm

o u điểm:do kết cấu của động cơ có buồng cháy phụ nên đảm bảo NL và không khí hoà trộn tốt với nhau nên không cần hệ số d lơng không khí α cao và không cần áp suất phun nhiên liệu cao

Do có buồng cháy phụ nên động cơ khởi động kém do đó cầnthiết bị sấy nóng chuyên dùng

Tổn thất nhiệt trong buồng cháy trớc và tổn thất năng lợng do phun hỗn hợp NL và khí cháy qua lỗ phun của buồng cháy phụ nên tính kinh tế cảu động cơ giảm và suất tiêu hao NL tăng

Câu 11: Trình bày các đặc điểm kết cấu , nguyên lý hoạt động của

động cơ có buồng cháy xoáy lốc Sự hình thành hỗn hợp cháy của laọi

động cơ này dựa vào yếu tố nào ? Phân tích các u nh ợc điểm của loại buồng cháy này?

 Kết cấu : Trong những động cơ có buồng cháy xoáy lốc, buồng cháycủa động cơ đợc chia làm hai phần: buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy chính Buồng cháy xoáy lốc thờng có dạng hình trụ hoặc hìnhcầu nằm trên nắp xi lanh hoặc trong thân động cơ, đợc nối với buồng cháy chính bằng một đờng ống có tiết diện lu thông tơng

đối lớn (khoảng 1 ữ 3% diện tích đỉnh piston) đặt tiếp tuyến với buồng cháy xoáy lốc Thể tích của buồng cháy xoáy lốc chiếm

khoảng 50 ữ 80% toàn bộ thể tích buồng cháy Nhiên liệu đợc phun vào buồng cháy xoáy lốc

 Nguyên lý hoạt động:

Trong quá trình nén,

không khí từ trong xi lanh

của động cơ bị đẩy vào

buồng cháy xoáy lốc với tốc

độ lu thông lớn Dòng khí

lu động theo hớng tiếp

tuyến tạo ra chuyển động

xoáy lốc mạnh của không

khí trong buồng xoáy lốc

Khi nhiên liệu đợc phun

vào buồng xoáy lốc sẽ bị

xé nhỏ và hoà trộn đều

với không khí tạo thành

hỗn hợp cháy tốt

Khi nhiên liệu cháy, áp suất

trong buồng cháy xoáy lốc tăng

qua các ống nối thông tràn vào buồng cháy chính, tại đây nó sẽ tiếp tụchoà trộn với không khí trong buồng cháy chính và cháy hết

Trong buồng cháy xoáy lốc có một chi tiết quan trọng đó là một tấm chắn nằm ở phía dới của buồng cháy Giữa tấm chắn và nắp xilanh có khe hở cách nhiệt, vì vậy giảm bớt mất mát nhiệt Ngoài ra khi nhiên liệu cháy, tấm chắn này thu nhiệt, trong quá trình nén nhiệt lợng này lại đợc truyền cho khí nén làm cho nhiệt độ cuối quá trình nén tăng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình cháy

 Nguyên lý hình thành hỗn hợp cháy : Sự hình thành hỗn hợp cháy của laọi động cơ này dựa vào sự chuyển động xoáy lốc của dòng khí trong buồng cháy xoáy lốc , không khí trong buồng cháy xoáy lốc chuyển động với vận tốc rất lớn sẽ xé nhỏ nhiên liệu để hình thành hỗn hợp cháy Sau khi cháy áp suất trong buồng cháy xoắn lốctăng cao và đẩy toàn bộ hỗn hợp khí cháy và hỗn hợp cha cháy vào buồng cháy chính sau đó sẽ tiếp tục hoà trộn với không khí trong buồng cháy chính để tiíep tục cháy

 Ưu điểm của động cơ có buồng cháy xoáy lốc: Động cơ có thể hoạt

động với hệ số d lợng không khí α ở chế độ thiết kế nhỏ ( 1,3- 1,4) vì động cơ đã có buồng cháy xoáy lốc tốc độ không khí chuyển động là rất lớn vì vậy khả năng xé nhỏ NL là rất tốt , amựt khác do NL và không khí đợc hoà trộn hai lần nên không cần α cao

Động cơ làm việc êm vì tốc độ tăng áp suất nhỏ Tốc đọ tăng ápsuất nhỏ là do thời gian trì hoãn cháy trong xi lanh rất ngắn

Hệ thống nhiên liệu làm việc nhẹ nhàng , ít h hỏng do áp suất phun nhỏ (90-120 Kg/cm2) Do có buồng cháy xoáy lốc nên tốc độdòng khí rất lớn đủ để xé nhiên liệu vì vậy không cần áp suất phun Nl cao

Động cơ hoạt động ít chịu ảnh hởng cảu điều kiện môi trờng vàchất lợng Nl vì tác nhân chính của sự hoà trộn NL và không khí

Dễ xảy ra ứng suất nhiệt do có kết cấu phức tạp Cơ cấu phức tạp vì phải bố trí thêm nhiều bộ phận và chi tiết.

Câu 12: Nêu khái niệm đặc tính ngoài mối quan hệ giữa công suất

và vòng quay động cơ trong đặc tính ngoài Phân tích quy luật biến thiên của hệ số nạp ηn , hiệu suất chỉ thị ηi , hiệu suất cơ giới ηm trong

đặc tính ngoài

Trả lời

 Khái niệm: Đặc tính ngoài cảu

động cơ là mối quan hệ giữa

thông số cơ bản của động cơ

(mômen , công suất , suất tiêu

hao NL )với tốc độ quay của

động cơ khi lợng nhiên liệu cấp

vào chu trình là không đổi

 ứng với mỗi vị trí tay ga sẽ có một

đờng đặc tính ngoài Nh vậy

một động cơ sẽ có rất nhiều

đ-ờng đặc tính ngoài, nhng ngời ta

chia đờng đặc tính ngoài của

động cơ thành năm loại đặc

tính ngoài cơ bản sau:

1. Đặc tính ngoài giới hạn (đờng 1) là đờng đặc tính tơng ứng với tay ga đặt ở vị trí lớn nhất, bị giới hạn bởi chốt giới hạn trên thanh răng bơm cao áp (ha=hmax)

2. Đặc tính ngoài nhả khói đen(đờng 2) là đờng đặc tính

t-ơng ứng với tay ga đặt ở vị trí mà tại đó khí xả bắt đầu có màu

đen (ha>100%)

3. Đặc tính định mức (đờng 3) là đờng đặc tính tơng ứng

1- Đặc tính ngoài giới hạn (ha=hmax)2-Đặc tính ngoài nhả khói đen (ha>100%)

3- Đặc tính ngoài định mức (ha=100%)4-Đặc tính ngoài khai thác(ha=85%)5-Đặc tính ngoài bộ phận (ha<85%)

nmax n

nmin

Ne

thì tổn thất cục bộ tại xupap

nạp cũng tăng lên do đó hệ số nạp sẽ phải giảm dần khi vòng quay tăng lên

♦ ηi : khi tốc độ quay của động cơ tăng lên thì chất lợng phun nhiên liệu sẽ tốt lên , do góc phun sớm không thay đổi , lợng Nl cấp vào chu trình không thay đổi mà d lợng kk α hầu nh không thay đổi ,

thời gian trì hoãn quá trình cháy τi giảm do đó khi tốc độ quay thay đổi thì ηi hầu nh không thay đổi

♦ ηm: ta có

p

p p

p

p p

p

i

m i

m i i

Câu 13: Đặc tính phụ tải là gì? mối quan hệ giữa công suất và áp

suất có ích bình quân trong đặc tính phụ tải ? phân tích quy luật biến thiên của hệ số d l ợng kk α , hiệu suất chỉ thị ηi , hiệu suất có ích ηe , hiệu suất cơ giới ηm , hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị

bình quân g i và suất tiêu hao Nl có ích bình quân g e?

Trả lời

 Khái niệm:Đặc tính phụ tải là đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa các thông số cơ bản của động cơ với phụ tải của động cơ khi tốc độ quay của trục khuỷu đợc duy trì không đổi

 Mối quan hệ giữa Ne và Pe :

Ta có

m

Sni D p

e

45 0

785

= [mã lực] Trong đó:

pe: áp suất có ích bình quân [kG/cm2],

D :đờng kính xi lanh S: hành trình piston [m],

n :vòng quay [v/p],

i :số xi lanh, m: hệ số kỳ Với mỗi động cơ cụ thể, các thông số nh đờng kính xi lanh D, hành trình piston S, số xi lanh i, hệ số kỳ m đều không đổi, do đó, công suất có ích của động cơ có thể đợc viết:

l-KK α sẽ bị giảm xuống.

♦ Hiệu suất chỉ thị

Hiệu suất chỉ thị của động cơ đợc tính:

H i i

Q

g

3 , 632

s n i

P T L

p g

.

4 , 318

P

T Q

L

986

η

η =

ở mỗi chế độ khai thác cụ thể, khi vòng quay không đổi, các tỷ số

L0/ηn , Ts/Ps thay đổi không lớn lắm, do đó hiệu suất chỉ thị ηi chủ yếu phụ thuộc vào α và Pi Từ chế độ không tải, khi tăng dần phụ tải của động cơ (lợng nhiên liệu cung cấp cho chu trình tăng lên) sẽ làm cho hiệu suất chỉ thị ηi tăng lên Điều này đợc lý giải do lợng nhiên liệu cung cấp còn quá ít nên hệ số d lợng không khí α có giá trị tơng đối lớn, do

đó việc tăng nhiên liệu sẽ làm cho Pi tăng lên nhanh hơn sự giảm đi của

α, tức là α ảnh hởng không nhiều tới ηi

Càng tăng phụ tải, đến một lúc nào đó sẽ làm cho α giảm đến giá tối

u, khi đó ηi đạt giá trị cực đại Sau đó, nếu tiếp tục tăng phụ tải sẽ làm cho hệ số d lợng không khí α giảm nhiều hơn làm quá trình cháy càng kém đi dẫn tới việc tăng của Pi ít hơn việc giảm của α Kết quả là hiệu suất chỉ thị ηi lại giảm đi

Nh vậy, trong đặc tính phụ tải, hiệu suất chỉ thị là một đờng cong

có cực đại

♦ Hiệu suất cơ giới

i

m i

m i i

e m

N

N

N N

N N

♦ Hiệu suất có ích ηe :

m i

Nh trên đã phân tích, trong đặc tính phụ tải, hiệu suất chỉ thị ηi là một đờng cong có cực đại, còn hiệu suất cơ giới ηm là một đờng đồng biến Do đó hiệu suất có ích cũng là một đờng cong có cực đại

♦ Suất tiêu hao NL chỉ thị có ích và suất tiêu hao NL có ích bình quân

H i i

Q

g

.

3 , 632

η

= ;

H e e

Q

g

.

3 , 632

η

=

Sự biến thiên của suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi và suất tiêuhao nhiên liệu có ích ge có qui luật ngợc lại với hiệu suất chỉ thị ηi và hiệu suất có ích ηe , tức là suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị và có ích cũng

đều là những đờng cong có cực tiểu

Câu 14 Khái niệm về hệ số nạp , hệ số khí sót và hệ số d l ợng không khí α Các thông số đó phụ thuộc vào yếu tố nào? Trong khai thác cần làm gì để cải thiện cácthông số đó?