Bài giảng Cấu tạo động cơ đốt trong (Học viện kỹ thuật quân sự) - Chương 2

Chia sẻ: Trần Long | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

176
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu tạo động cơ đốt trong là môn học đầu tiên về động cơ, nhằm giới thiệu những kiến thức đại cương cơ bản nhất về động cơ đốt trong (ĐCĐT), làm cơ sở để nghiên cứu các môn học tiếp theo. Tài liệu này giới thiệu đến các bạn Chương 2: Nhiên liêu, dầu bôi trơn và chất lỏng làm mát của Bài giảng Cấu tạo động cơ đốt trong (Học viện kỹ thuật quân sự).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấu tạo động cơ đốt trong (Học viện kỹ thuật quân sự) - Chương 2

Ch¬ng 2. Nhiªn liÖu, dÇu b«i tr¬n vµ chÊt láng lµm m¸t 1. Nhiªn liÖu dïng cho §C§T 2. DÇu b«i tr¬n dïng cho §C§T 3. ChÊt láng lµm m¸t
2.1. Nhiªn liÖu  NL chñ yÕu dïng cho §C§T: lµ NL thÓ láng (x¨ng, NL diesel) – hçn hîp c¸c cacbua hydro (HC). Tõ tinh läc dÇu má  NL kh¸c: khÝ thiªn nhiªn nÐn vµ hãa láng; NL tæng hîp (tinh läc than ®¸); cån; ª-te, este; hidr«, NL sinh häc... Trong chu kú sèng (tuæi thä) cña §C, 70% chi phÝ cho NL TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU TÍNH CHẤT HÓA LÝ: TÍNH KHAI THÁC: -Tỷ trọng; -Tính bay hơi; -Thành phần hóa học và -Tính dễ cháy; phân đoạn tinh lọc; -Tính chống kích nổ; -Sức căng mặt ngoài; -Tính khởi động; -Độ nhớt -Tính chất nhiệt độ thấp
 NhiÖt trÞ cao (H0) ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm (®èt NL víi «-xy nÐn trong Bom nhiÖt lîng): lµ nhiÖt lîng khi ®èt ch¸y nhiªn liÖu vµ phÇn nhiÖt lîng do kÕt qu¶ cña sù ngng tô h¬i níc (t¹o ra khi ch¸y).  Víi §C§T, s¶n phÈm ch¸y th¶i ra m«i trêng cã T cao h¬n so víi Tngng tô cña h¬i níc  phÇn nhiÖt lîng do kÕt qu¶ cña sù ngng tô h¬i níc kh«ng ®îc sö dông cho CTCT  Khi tÝnh to¸n nhiÖt §C thêng sö dông nhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu Hu. Quan hÖ gi÷a H0 vµ Hu: Hu = H0 - 2,512.W W – lîng h¬i níc trong s¶n phÈm ch¸y nhËn ®îc khi ®èt ch¸y 1 kg (hay 1 m3) nhiªn liÖu, [kg]. 2,512 – trÞ sè gÇn ®óng nhiÖt hãa h¬i cña níc, [MJ/kg].  CÇn sö dông ®óng lo¹i NL do nhµ m¸y chÕ t¹o §C Ên ®Þnh, nÕu kh«ng sÏ lµm gi¶m c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt, t¨ng « nhiÔm m«i trêng, t¨ng tiÕng ån vµ gi¶m ®é tin cËy khi lµm viÖc.
B¶ng 1.1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña nhiªn liÖu láng dïng cho §C§T Th«ng sè kü thuËt Xăng «t« Diesel Diesel xe Diesel cao tèc vËn tai tèc ®é thÊp TrÞ sè octan kh«ng nhá h¬n 66  89 - - - TrÞ sè xetan kh«ng nhá h¬n - 45  52 45 - NhiÖt ®é chng cÊt (0C) kh«ng nhá h¬n 35 - - - NhiÖt ®é chng cÊt (0C) kh«ng lín h¬n víi: 10% nhiªn liÖu 5579
Nhiªn liÖu x¨ng  NL x¨ng cho §C§T «t« hçn hîp c¸c cacbua hydr« cã nhiÖt ®é s«i trong kho¶ng 40... 200 oC;  X¨ng dïng cho «t« ®îc ký hiÖu b»ng ch÷ A, sau ®ã ®Õn chØ sè èc-tan, vÝ dô A-76, АИ-93 (АИ-92), АИ-95, АИ-98, ch÷ И ®Ó chØ trÞ sè octan x¸c ®Þnh b»ng PP (nghiªn cøu – исследовательский метод - RON). C¸c lo¹i x¨ng «t« cã trÞ sè octan n»m trong kho¶ng tõ 66  100.  TrÞ sè octan cña NL (ON): kh¶ n¨ng chèng kÝch næ cña NL, ON cµng cao th× hÖ sè nÐn cµng cao  cµng cao. KÝch næ: qu¸ tr×nh ch¸y nhanh qu¸ møc (næ) HH trong XL §C, g©y ra gâ, dao ®éng, nãng §C ON - % izooctan
 ON x¸c ®Þnh b»ng 2 PP: Ph¬ng ph¸p mot«(MON) ®Ó x¸c ®Þnh cho x¨ng cã kh¶ n¨ng chèng kÝch næ khi lµm viÖc ë chÕ ®é nhiÖt cao vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu (RON) cho x¨ng «t« lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn thµnh phè. RON – MON = 8...12 – gäi lµ ®é nh¹y c¶m cña x¨ng  §C bÞ ch¸y kÝch næ l©u  dÉn tíi ch¸y PT, XP vµ ph¸ háng c¸c æ trôc. Izo-octan cã kh¶ n¨ng chèng kÝch næ cao nhÊt lµ (trÞ sè èc- tan=100) vµ heptan chèng kÝch næ kÐm nhÊt lµ (trÞ sè èc-tan = 0).  Kh¶ n¨ng chèng kÝch næ ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ ®¸nh gi¸ b»ng trÞ sè èc-tan (hµm lîng theo % thÓ tÝch izo-octan trong HH víi heptan mµ HH nµy cã kh¶ n¨ng chèng kÝch næ nh NL thö). VÝ dô, NL thÝ nghiÖm khi thö bÞ kÝch næ nh HH chøa 72% izo-octan vµ 28% heptan  trÞ sè octan lµ 72.
 §Ó t¨ng ON cña x¨ng: cho phô gia chèng kÝch næ: cacbonat kim lo¹i; alkinhalogenit... hîp chÊt chøa «xy (ete, este...)  Khi t¨ng hÖ sè nÐn vµ D XL  ON TÝnh bay h¬i cña x¨ng: ®îc x¸c ®Þnh bëi thµnh phÇn tinh läc vµ ¸p suÊt b·o hßa cña nã. TÝnh bay h¬n ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng khëi ®éng §C ë T thÊp, t¹o h¬i ë T cao, vµ tÝnh n¨ng t¨ng tèc cña §C.
Nhiªn liÖu diesel  Qu¸ tr×nh t¹o HH cã A.hëng rÊt lín ®Õn chÊt lîng QT ch¸y vµ c¸c chØ tiªu kinh tÕ-kü thuËt cña §C diesel. Thµnh phÇn chng cÊt cña NL diesel còng ®îc ®¸nh gi¸ b»ng Thãa h¬i nh NL x¨ng.  TÝnh chÊt khai th¸c quan träng cña NL diesel lµ: Kh¶ n¨ng bay h¬i, kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y, vµ tÝnh chÊt ë T thÊp. Kh¶ n¨ng bay h¬i: phô thuéc vµo thµnh phÇn chng cÊt, tû träng vµ ®é nhít  quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng t¹o hçn hîp trong XL.
 Kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y: lµ TC quan träng nhÊt cña NL diesel. + lµ Tnhá nhÊt mµ NL tô bèc ch¸y vµ ch¸y liªn tôc kh«ng cÇn t¸c ®éng cña mét nguån ch¸y. + Ttù bèc ch¸y phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc cña NL vµ ®iÒu kiÖn m«i trêng xung quanh. Khi t¨ng pm«i trêng vµ hµm lîng « xy  Ttô bèc ch¸y gi¶m. Víi nhiªn liÖu diesel nguån gèc dÇu má, Ttù bèc ch¸y (khi pkh«ng khÝ = 3,5-4,5 MPa) vµo kho¶ng 200-250 0C. + Kho¶ng thêi gian tÝnh tõ khi b¾t ®Çu phun NL ®Õn lóc b¾t ®Çu t¨ng ptrong XL phô thuéc vµo kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y cña NL. Nhiªn liÖu cµng dÔ tù bèc ch¸y, cµng t¹o ®iÒu kiÖn cho QT ch¸y x¶y ra ªm dÞu, p kh«ng bÞ t¨ng ®ét ngét vµ kh«ng xuÊt hiÖn tiÕng gâ.
+ Xª-tan (C16H34) cã kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y cao (trÞ sè xª-tan =100) vµ anpha-metyl-naphtalin (C10H7CH3) cã kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y thÊp (trÞ sè xª-tan= 0). + Kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y cña NL diesel ®îc ®¸nh gi¸ b»ng trÞ sè xª- tan vµ ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. TrÞ sè xª-tan lµ hµm lîng tÝnh theo % thÓ tÝch cña xª-tan trong hçn hîp víi anpha-metyl- naphtalin cã kh¶ n¨ng b¾t löa nh NL mÉu. VÝ dô: nÕu NL thö cã ®é b¾t löa nh HH chøa 45% xetan vµ 55% anpha-metyl naphtalin th× trÞ sè xª-tan cña nhiªn liÖu thö sÏ lµ 45. +Khi trÞ sè xª-tan thÊp  thêi gian ch¸y trÔ sÏ kÐo dµi, lµm cho møc ®é t¨ng ¸p suÊt lín §C lµm viÖc kh«ng ªm. ViÖc t¨ng trÞ sè xª-tan qu¸ møc còng kh«ng hîp lý v× NL diesel sÏ bèc ch¸y tríc khi ®îc hßa trén ®Òu víi KK  trÞ sè xª-tan cña NL diesel chØ n»m trong kho¶ng 40  55.
§é nhít: §é nhít cµng nhá th× chÊt lîng phun cµng tèt. NÕu ®é nhít cña NL t¨ng  t¨ng lîng NL cung cÊp cho 1 CT (do gi¶m lîng NL lät qua khe hë PT-XL b¬m cao ¸p vµ lµm t¨ng gãc phun sím). Khi ®é nhít t¨ng  chÊt lîng phun NL sÏ kÐm, c¸c h¹t NL phun kh«ng ®ång ®Òu; kÝch thíc, gãc c«n cña tia phun gi¶m. §C diesel BC thèng nhÊt (BC ph¶i phï hîp víi h×nh d¹ng, híng chïm tia phun) rÊt nh¹y c¶m víi sù thay ®æi ®é nhít cña NL. NhiÖt ®é bÐn löa: T nhá nhÊt mµ HH h¬i NL vµ KK bïng ch¸y khi tiÕp xóc víi ngän löa. TbÐn löa phô thuéc vµo thµnh phÇn chng cÊt nhÑ vµ A.hëng ®Õn tÝnh n¨ng an toµn khi b¶o qu¶n NL diesel. NhiÖt ®é ®«ng ®Æc: T mµ NL trong qu¸ tr×nh lµm l¹nh mÊt kh¶ n¨ng lu ®éng. T®éng ®Æc kh«ng thÊp h¬n -100C víi NL diesel th«ng thêng, ®©y lµ TS cÇn quan t©m khi lµm viÖc ë vïng khÝ hËu l¹nh. Khèi lîng riªng: lµ tû sè gi÷a khèi lîng vµ thÓ tÝch cña chóng (g/m3) hoÆc (kg/m3).
 §é cèc ho¸: lµ cÆn dÇu h×nh thµnh trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt bÞ sÊy nãng do sù ph©n huû NL ë Tcao. NÕu NL cã ®é cèc ho¸ cao h×nh thµnh cÆn b¸m quanh miÖng vßi phun, r·nh xÐc m¨ng, thµnh BC…  Hµm lîng lu huúnh (S): NL diesel cã chÊt lîng cao vµ gi¸ b¸n cµng cao nÕu hµm lîng S cµng thÊp ( H.lîng S trong NL diesel phô thuéc chñ yÕu vµo nguån gèc dÇu th« vµ PP tinh läc tiÕp theo). Lu huúnh cã trong NL diesel g©y ¨n mßn c¸c chi tiÕt cã liªn quan (HT nhiªn liÖu, nhãm PT-XL, ®êng èng th¶i ..) vµ lµm t¨ng møc ®é ®éc h¹i khÝ th¶i cña §C diesel.  Hµm lîng níc: níc cã trong NL diesel khi b¶o qu¶n vµ vËn chuyÓn  g©y ¨n mßn thïng chøa vµ thiÕt bÞ cña HT nhiªn liÖu, lµm khã khëi ®éng vµ gi¸n ®o¹n sù lµm viÖc cña §C.  Hµm lîng t¹p chÊt c¬ häc: h¹t cèc, bôi, kim lo¹i… Chóng lµm bÈn kÐt chøa NL, mµng läc, t¨ng mµi mßn chi tiÕt (nhÊt lµ b¬m cao ¸p, vßi phun, xÐc m¨ng).
C¸c NL kh¸c dïng cho §CDT  KhÝ tù nhiªn nÐn – CNG (95% metan CH4); KhÝ hãa láng –LPG (khÝ má dÇu); Hydr«; Hîp chÊt ch÷a «xy: ete, este, dÇu thùc vËt; NL tæng hîp (nh©n t¹o): tæng hîp x¨ng + diesel, metanol + khÝ thiªn nhiªn (®· bÞ cÊm) NL hçn hîp: B5, B20 (5, 20% NL sinh häc vµo NL diesel = Biodiesel); E85 ( 85% etanon, 15% x¨ng); M15 (15% metanon vµ 85% x¨ng - ®· bÞ cÊm); Níc nhò t¬ng: “Níc trong NL” níc chiÕm 10...40% thÓ tÝch
2.2 DÇu b«i tr¬n dïng cho §C C«ng dông cña dÇu b«i tr¬n: - B«i tr¬n c¸c bÒ mÆt gi¶m ma s¸t  gi¶m Nm - Röa s¹ch c¸c bÒ mÆt ma s¸t - Lµm m¸t mét sè chi tiÕt - Bao kÝn khe hë gi÷a c¸c cÆp chi tiÕt: PT-XM-XL - Chèng « xy ho¸ (gØ) (dïng chÊt phô gia) - Rót ng¾n thêi gian ch¹y rµ §C
§é nhít  lµ TS c¬ b¶n v× nã ¶nh hëng ®Õn tÝnh chÊt thñy ®éng cña mµng dÇu còng nh tæn thÊt ma s¸t.  Khi tÝnh to¸n vµ ®¸nh gi¸ tÝnh chÊt sö dông, thêng sö dông ®é nhít ®éng häc (tû sè gi÷a ®é nhít ®éng lùc häc vµ khèi lîng riªng cña dÇu b«i tr¬n ë TtÝnh to¸n). Trong m· hiÖu, ®é nhít ®éng häc ®îc biÓu thÞ b»ng centistok (Cst) ë 1000C. VÝ dô dÇu nhên M10 cã ®é nhít ®éng häc lµ 10 Cst ë 1000C.  §é nhít  khi gi¶m  T  lµm t¨ng tæn thÊt ma s¸t. Møc ®é t¨ng ®é nhít khi  T phô thuéc vµo tÝnh chÊt lý hãa cña dÇu.  §Ó §C lµm viÖc tin cËy ë nh÷ng vïng cã T kh¸c nhau yªu cÇu ®é nhít Ýt thay ®æi theo T. §Ó ®¸nh gi¸ sù thay ®æi ®é nhít tïy thuéc vµo T, ngoµi trÞ sè ®é nhít ®éng häc ë 1000C cßn sö dông ®é nhít ®éng häc ë 00C vµ tû sè ®é nhít ë 50 vµ 1000C ( 50/  100).
 §é nhít cña dÇu nhên cßn phô thuéc vµo p, khi p   ®é nhít . §iÒu nµy cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi viÖc b«i tr¬n c¸c bÒ mÆt chÞu ¸p suÊt lín. Quan hÖ gi÷a ®é nhít  vµ p:  = 0 .a trong ®ã:  vµ 0 lµ ®é nhít cña dÇu øng víi ¸p suÊt p vµ ¸p suÊt m«i trêng; a lµ h»ng sè (a = 1,002  1,004).  §é nhít cña dÇu ®îc lùa chän tïy theo kÝch thíc, ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c æ trôc còng nh ®iÒu kiÖn khÝ hËu sö dông §C.  §C x¨ng thêng dïng dÇu cã ®é nhít 6, 8, 10, 12 Cst; cßn §C diesel dïng dÇu cã ®é nhít 8, 10, 12, 14, 16, 20 Cst. DÇu cã ®é nhít cao dïng cho nh÷ng §C chÞu phô t¶i lín; nh÷ng §C lµm viÖc ë vïng cã Tm«i trêng cao.
 §é nhít ¶nh hëng ®Õn sù lu ®éng cña dÇu nhên qua khe hë trong c¸c mèi ghÐp  ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn nhiÖt vµ lµm m¸t c¸c chi tiÕt. DÇu cã ®é nhít cao sÏ truyÒn nhiÖt tèt h¬n vµ kh¶ n¨ng tÈy röa t¹p chÊt khái c¸c bÒ mÆt lµm viÖc tèt h¬n.  Sù tæn hao dÇu nhên do ch¸y còng liªn quan ®Õn ®é nhít cña dÇu. Do t¸c dông b¬m dÇu cña XM, dÇu sÏ ®îc ®a vµo BC vµ bÞ ®èt ch¸y. §ång thêi mét lîng dÇu kh¸c còng bÞ hót vµo BC qua khe hë gi÷a XP vµ èng dÉn híng dÇu nhên cã ®é nhít lín sÏ Ýt bÞ ch¸y h¬n. Lîng tiªu hao dÇu nhên do ch¸y cã thÓ ®¹t tíi 85% toµn bé lîng dÇu nhên tiªu hao cña §C.
ChÊt lîng b«i tr¬n cña dÇu nhên  §.kiÖn lµm viÖc cña mét sè cÆp l¾p ghÐp PT –XL, XM–XL… kh«ng ®¶m b¶o ®îc chÕ ®é b«i tr¬n æn ®Þnh  tr¹ng th¸i b«i tr¬n cña chóng thêng lµ ma s¸t tíi h¹n.  Tr¹ng th¸i ma s¸t tíi h¹n xuÊt hiÖn khi thay ®æi C§ lµm viÖc cña §C (khi kh«ng ®ñ dÇu, khi t¨ng ptrªn bÒ mÆt, khi t¨ng T trong mèi ghÐp, khi gi¶m tèc ®é chuyÓn dÞch t¬ng ®èi gi÷a 2 bÒ mÆt…). Khi ®ã, hÖ sè ma s¸t kh«ng cßn phô thuéc vµo ®é nhít mµ phô thuéc vµo hµm lîng c¸c chÊt ho¹t tÝnh trªn bÒ mÆt lµm viÖc. Líp mµng c¸c chÊt ho¹t tÝnh tr¸nh ®îc sù tiÕp xóc trùc tiÕp cña c¸c bÒ mÆt lµm viÖc gi¶m ®îc tæn thÊt ma s¸t vµ mµi mßn c¸c chi tiÕt.  Kh¶ n¨ng ®¶m b¶o t¸c dông b«i tr¬n trong ®iÒu kiÖn ma s¸t tíi h¹n, ®îc gäi lµ “tÝnh b«i tr¬n”. §èi víi c¸c §C cêng hãa hoÆc lµm viÖc ë C§ kh«ng æn ®Þnh trong thêi gian dµi cÇn ph¶i sö dông dÇu nhên cã tÝnh b«i tr¬n cao.
Sù giµ hãa cña dÇu nhên  DÇu nhên do t¸c dông cña T vµ p cao, do bÞ « xy hãa, do s¶n phÈm ch¸y lät xuèng cac-te, lÉn níc vµ bôi bÈn… lµm cho tÝnh chÊt hãa lý cña dÇu bÞ thay ®æi. QT l·o hãa b¾t ®Çu tõ khi rãt dÇu vµo HT b«i tr¬n vµ kÐo dµi trong suèt thêi gian sö dông.  C¸c s¶n phÈm « xy hãa do NL ch¸y kh«ng hÕt b¸m trªn bÒ mÆt BC, trªn ®Õ XP, vßi phun, buji, lµ nguån chÝnh t¹o ra muéi than.  Muéi than sÏ lµm gi¶m kh¶ n¨ng trao ®æi nhiÖt cña BC. Trong trêng hîp muéi than r¬i vµo bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a t¸n nÊm vµ ®Õ XP XP sÏ bÞ kªnh (thËm chÝ bÞ ch¸y). Víi §C 2 kú do kÕt cèc xung quanh c¸c cöa n¹p vµ cöa th¶i (chñ yÕu lµ cöa th¶i) mµ chÊt lîng trao ®æi khÝ sÏ rÊt kÐm, Ne gi¶m nghiªm träng.
+ DÇu nhên trong khe hë gi÷a PT-XL, XM-XL chÞu T kh¸ lín. C¸c s¶n phÈm « xy hãa cña dÇu nhên (d¹ng keo) b¸m trªn thµnh XL  lµm lo·ng dÇu vµ lµm gi¶m kh¶ n¨ng truyÒn nhiÖt tõ PT cho thµnh XL; lµm cho XM bÞ kÑt (hoÆc ch¸y); ph¸ hñy kh¶ n¨ng bao kÝn; lµm gi¶m Ne. + DÇu lu th«ng trong §C bÞ nhiÔm bÈn bëi c¸c t¹p chÊt c¬ häc (1 phÇn cña c¸c t¹p chÊt nµy tån t¹i ë d¹ng dung dÞch, mét phÇn ë d¹ng chÊt nhÇy)  lµm bÈn c¸c bÒ mÆt chi tiÕt, bÇu läc dÇu, lµm t¾c nghÏn c¸c ®êng dÉn dÇu… lµm gi¶m lu lîng dÇu cung cÊp tíi c¸c bÒ mÆt lµm viÖc. + Khi NL cã chøa lu huúnh (S), trong khÝ ch¸y lät xuèng c¸c-te sÏ cã khÝ SO2 + h¬i níc axit  g©y han gØ c¸c chi tiÕt, ®Æc biÖt lµ b¹c lãt æ trôc khuûu (æ trôc chÝnh). Tuæi thä cña dÇu nhên vµ chÊt lîng b«i tr¬n sÏ ®îc c¶i thiÖn nÕu th«ng giã c¸c-te tèt vµ ®¶m b¶o lµm m¸t dÇu nhên hîp lý.