SLIDE thuyết trình quá trình cháy trong động cơ đốt trong

• Về lý thuyết nó chấm dứt tại thời điểm màng lửa lan tới điểm xa nhất của buồng cháy song thực tế lúc này vẫn còn ¼ lượng hòa khí chưa cháy hết do màng lửa khó xâm nhập vào vùng hòa kh

KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

BÀI BÁO CÁO

LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

GVHD : Th.s Nguyễn Văn Xuân

Nhóm 3

1 Lê Quý Thiệu DH12OT 12154186

2 Nguyễn Thanh Lương DH12OT 12154240

3 Phạm Huỳnh Đạt Nhân DH12OT 12154147

4 Nguyễn Văn Thành DH12OT 12154180

10 Đặng Minh Hoàng DH11OT 11154007

11 Huỳnh Thanh Tùng DH11OT 11154053

 Đặc điểm quá trình

- Quá trình cháy của động cơ xăng

- Quá trình cháy của động cơ diesel

- Phương trình cháy

YÊU CẦU ĐỀ BÀI

Đặc điểm quá trình cháy

vực cháy sang khu hòa khí chưa cháy

nhiên liệu lỏng theo dạng phun sương Xung

quanh các hạt sương nhiên liệu có không khí

nóng, chúng lập tức bốc hơi từng phần, khuếch tán, tạo hòa khí, cháy và sau đó vừa tạo hòa khí vừa cháy.

Diễn biến quá trình

• 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 30-40 o sau ĐCT, tạo nên màng lửa rồi lan truyền với tốc độ tăng dần.

Quá trình lan truyền màng lửa gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn cháy trễ (I)

+ Giai đoạn cháy nhanh (II)

+ Giai đoạn cháy rớt (III)

Giai đoạn cháy trễ I

• Hình thành nên trung tâm cháy và hình thành màng lửa ban

đầu

•Giai đoạn này được tính từ khi xuất hiện tia lửa điện tại

điểm 1 và kết thúc tại điểm 2 khi đường áp suất của môi

chất công tác bắt đầu tách ra khỏi đường nén không có

cháy( đường nét đứt)

•Giá trị của giai đoạn cháy trễ tính theo góc quay trục khuỷu

sẽ thay đổi theo tốc độ động cơ Góc quay trục khuỷu tương ứng giai đoạn này là góc cháy trễ (θi)

•Giai đoạn cháy trễ dài hay ngắn phụ thuộc vào:

+ Nhiệt độ và năng lượng phóng giữa 2 điện cực của bugi

+ Khả năng tự cháy của nhiên liệu

+ Nhiệt độ và áp suất khí nén trong xylanh tại thời điểm đánh lửa

+ Độ đồng nhất của hòa khí

+ Tỉ lệ hòa khí giàu, nghèo hoặc đúng

+ Tính chất tia lửa điện

+ Tỉ số nén

+ Số vòng quay

+ Tải trọng động cơ

Giai đoạn cháy

tăng áp nhanh II

• Cháy không kiểm soát vì thời gian cháy của giai đoạn này gần như

có giá trị không đổi theo góc quay trục khuỷu.

• Giai đoạn này tính từ điểm 2 và kết thúc tại điểm 3 khi đường áp

suất của môi chất công tác đạt giá trị cực đại.

• Giá trị áp suất lớn nhất này quyết định đến tính năng phát công

suất, nhưng nó phải nằm trong phạm vi giới hạn để đảm bảo độ

bền và tuổi thọ động cơ.

• Giới hạn này được đánh giá thông qua tốc độ tăng áp trung bình:

Δp2/Δϕ2= 0.175- 0.25 MN/m 2

•Ngoài yêu cầu giá trị tốc độ tăng áp trung bình nằm

trong giới hạn, còn phải điều khiển quá trình cháy để

áp suất cực đại này được xuất hiện sau ĐCT khoảng 7-150 góc quay trục khuỷu

•Độ lớn của nó phụ thuộc vào:

+ Hình dạng buồng cháy và vị trí đặt bugi

Giai đoạn cháy rớt III

• Kết thúc tại khoảng 40-60o góc quay trục khuỷu sau

ĐCT

• Về lý thuyết nó chấm dứt tại thời điểm màng lửa lan tới

điểm xa nhất của buồng cháy song thực tế lúc này vẫn còn ¼ lượng hòa khí chưa cháy hết do màng lửa khó xâm nhập vào vùng hòa khí bị bao bọc bởi khí đã cháy

• Áp suất khí cháy lúc này giảm nhanh do VXL tăng và tốc

độ cháy giảm mãnh liệt

Quá trình cháy của động cơ diesel

không đều, không đồng nhất.

nhiều vùng trong buồng cháy có tỉ lệ hòa trộn nhiên liệu thích hợp nên có khả năng tạo liên tiếp nhiều trung tâm cháy.

Giai đoạn cháy trễ I

Tính từ điểm 1 đến điểm 2 Đây là giai đoạn chuẩn bị cho nhiên liệu bùng cháy Thời gian của nó dài hay ngắn phụ thuộc vào:

+ Mức độ phun tơi, tán nhuyễn, xuyên sâu khuếch tán nhiên liệu vào khối không khí nén có nhiệt độ và áp suất cao.

+ Nhiệt độ và áp suất không khí trong xylanh cuối quá trình nén và thời điểm phun sớm.

+ Mức độ rối hoặc xoáy lốc của không khí tại thời điểm phun nhiên liệu và sau đó.

+ Chất lượng nhiên liệu.

Giai đoạn cháy

tăng áp suất nhanh II

• Tính từ điểm bắt đầu bốc cháy tức điểm 2 do cháy cùng lúc phần

nhiên liệu phun tơi đầu tiên làm áp suất khí cháy tăng đột ngột đến điểm 3 đánh dấu mức độ tăng áp suất chậm lại.

• Mức độ tăng áp suất nhanh trong xylanh quyết định tính năng

phát công suất của động cơ và phải nằm trong giới hạn cho

phép: Δp2/Δϕ2= 0.4-0.6 MN/m 2

• Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng áp trung bình: góc phun

nhiên liệu sớm, tỉ số nén, áp suất nhiệt độ không khí tại thời

điểm phun nhiên liệu, cường độ vận động xoáy lốc hoặc rối của không khí, thời gian cháy trễ dài hay ngắn.

Giai đoạn cháy chính III

• Bắt đầu từ điểm 3 tại

đây mức độ tăng nhanh của áp suất bắt đầu

giảm đến khu vực áp suất cháy và nhiệt độ cháy đạt cực đại.

• Thời gian của giai đoạn

này bị kéo dài hay rút ngắn là do sự điều

khiển bởi quy luật cung cấp nhiên liệu

Giai đoạn cháy rớt IV

•Tính từ điểm 4 đến điểm 5 cháy hết nhiên liệu có thể

kéo dài đến khi cửa xả mở

•Tại thời điềm này lượng sản vật cháy nhiều, áp suất và

nhiệt độ giảm nhanh, chuyển động của dòng khí yếu đi… dẫn đến sự cháy kém hình thành các sản phẩm có hại như CO, HC, aldehyt, muội than càng lớn

Phương trình cháy

Quá trình cháy tính từ điểm C đến điểm Z

Định luật I của nhiệt động: QCZ = UZ – UC + LCZ

Nhiệt lượng cấp cho mcct từ C đến Z dùng để tăng nội năng

và sinh công giãn nở LCZ

QCZ = (QH – ΔQH) – QLm – QC – QPg ( *)

QLm :tổn thất truyền nhiệt

QC : tổn thất nhiên liệu chưa cháy kịp

QPg: tổn thất do hiện tượng hoàn nguyên và phân rã SVC

QH : nhiệt trị thấp của nhiên liệu

ΔQH : tổn thất nhiệt do hòa khí thiếu oxy chỉ tính trong

trường hợp α < 1

ΔQH = 120.106(1-α)Mo J/kg nhiên liệu

Gọi ξZ = QCZ/ (QH – ΔQH) hệ số lợi dụng nhiệt

• Rút gọn ta được phương trình nhiệt động cháy của

động cơ diesel

xZ phần nhiên liệu đã cháy tại Z, xZ = ξz/ξb

ξz hệ số lợi dụng nhiệt tại z

ξb hệ số lợi dụng nhiệt tại b

Các thông số

•Nhiệt độ cuối quá trình cháy TZ

Dựa vào phương trình cháy của động cơ diesel và động cơ xăng tính được TZ sau khi giải phương trình bậc 2 chọn nghiệm dương

Chọn λ, đối với động cơ diesel:

+ buồng cháy thống nhất: λ = 1,6 ÷ 2,2

+ buồng cháy xoáy tốc: λ = 1,5 ÷ 1,8

+ buồng cháy dự bị: λ = 1,4 ÷ 1,6

+động cơ tàu thủy: λ = 1,35 ÷ 1,55

Đối với động cơ xăng λ = 3 ÷ 4

Áp suất cuối quá trình cháy pz

Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cháy

• Hiện tượng cháy kích nổ ở động cơ xăng: được xác định khi xuất hiện

tiếng gõ kim loại, tiếng gõ kim loại đặc tả sự va đập liên tục của các sóng

áp suất của khí cháy lên thành vách cháy.

Bản chất của nó là do tăng áp suất đột ngột gần cuối giai đoạn cháy II Trong quá trình lan truyền áp suất và nhiệt độ phần hòa khí phía trước

màng lửa tăng liên tục làm tăng phản ứng phía trước màng lửa của hòa khí càng sâu, khi số hòa khí này tự phát hỏa trong khi màng lửa chưa đến thì sẽ tạo ra màng lửa mới và tâm cháy mới gây cộng hưởng áp suất khí cháy

trong buồng cháy Để hạn chế và giảm sự kích nổ:

+ thiết kế buồng cháy gọn

+ tốc độ cháy lớn nhất

+ chất lượng hỗn hợp tốt nhất

+ hạn chế hình thành tâm cháy tại vùng hòa khí chưa cháy

+ dùng xăng có trị số octan cao, phù hợp với tỉ số nén

+ làm chậm sự đánh lửa, loại buồng cháy đối xứng

•Cháy sớm ở động cơ xăng: là sự cháy không kiểm soát

được, hòa khí nén bùng cháy trước khi bugi đánh lửa

Nguyên nhân: cháy kích nổ gây quá nhiệt, góc đánh lửa

trễ, hòa khí nghèo và hòa trộn chất lượng kém, chọn bugi không phù hợp và làm mát kém

•Cháy tăng áp đột ngột ở động cơ diesel: do thời gian cháy

trễ bị kéo dài, có 1 lượng lớn nhiên liệu cùng tham gia

cháy ở giai đoạn 2, áp suất khí cháy tăng vọt, gây tiếng gõ đanh Khắc phục: giảm thời gian tạo hỗn hợp và hình

thành các tâm cháy, giảm nhiên liệu phun vào tại giai đoạn cháy trễ, phun nhiên liệu nhiều giai đoạn, chọn nhiên liệu

có trị số xetan cao hơn