Lý thuyết động cơ đốt trong: Bài thuyết trình về quá trình cháy của động cơ đốt trong

ƯỜ

Ạ Ọ

NG Đ I H C TR NÔNG LÂM TP.HCM

Ơ Ệ KHOA C KHÍ CÔNG NGH

BÀI BÁO CÁO

Ơ Ố

Ộ

Ế

LÝ THUY T Đ NG C Đ T TRONG

Ộ

QUÁ TRÌNH CHÁY C A Ủ Ơ Ố Đ NG C Đ T TRONG

ễ

GVHD : Th.s Nguy n Văn Xuân

Nhóm 3

ệ

Lê Quý Thi u DH12OT 12154186

ươ

ễ

ng DH12OT 12154240

Nguy n Thanh L ạ

ạ

ỳ

Ph m Hu nh Đ t Nhân DH12OT 12154147

ễ

Nguy n Văn Thành DH12OT 12154180

ấ

ễ

Nguy n T n Phát DH12OT 12154152

ễ

Nguy n Chánh Quang DH12OT 12154248

ạ

ấ

ễ

Nguy n T t Đ t DH12OT 12154075

8. Mai Thành Nhân DH12OT 12154138

ạ

Ph m Công Phú DH12OT 12115150

ặ

10. Đ ng Minh Hoàng DH11OT 11154007

ỳ

11. Hu nh Thanh Tùng DH11OT 11154053

YÊU CẦU ĐỀ BÀI

ể vĐ c đi m quá trình ế vDi n bi n quá trình

ủ ộ ủ ộ

ơ ơ

ặ ễ Quá trình cháy c a đ ng c xăng Quá trình cháy c a đ ng c diesel Ph

ng trình cháy

ưở

ấ ượ

ế

ươ vCác thông số ố ả vCác nhân t

nh h

ng đ n ch t l

ng cháy

ể

ặ

Đ c đi m quá trình cháy

ề

ủ

ự

ử : là s cháy c a khu

ự

ư

ế

: là quá trình cháy c a ủ

ọ ử ệ ỏ

ươ

ạ

ạ ươ

ng. Xung ng nhiên li u có không khí ế

ệ ậ ứ ố ơ ừ

ầ ừ ạ

ừ

• Cháy lan truy n màng l a v c cháy sang khu hòa khí ch a cháy • Cháy ng n l a khu ch tán nhiên li u l ng theo d ng phun s quanh các h t s nóng, chúng l p t c b c h i t ng ph n, khu ch ạ tán, t o hòa khí, cháy và sau đó v a t o hòa khí v a cháy.

ễ

ế

Di n bi n quá trình

ủ ộ

ề

ệ ỏ ồ

ử ủ ư

ữ

ệ

ế

ợ

ế ế ề ử ồ

ạ

ễ

ạ ạ ạ

ớ

• Quá trình cháy c a đ ng c xăng ơ ế Cháy theo c ch lan truy n màng l a c a nhiên li u l ng. ợ ỗ ấ ướ ộ ượ c và xem nh là h n h p đ ng nh t. c hòa tr n tr Hòa khí đ ệ ự ủ ắ ầ ạ i vùng gi a 2 đi n c c c a bugi khi Quá trình cháy b t đ u t θ ử ớ ử ệ ấ xu t hi n tia l a đi n cao th (góc đánh l a s m s) đ n vùng ả ấ ị ỗ ở kho ng 3040o sau ĐCT, h n h p xa nh t b cháy và k t thúc ử ồ ầ ớ ố ộ ạ t o nên màng l a r i lan truy n v i t c đ tăng d n. ề Quá trình lan truy n màng l a g m 3 giai đo n: + Giai đo n cháy tr (I) + Giai đo n cháy nhanh (II) + Giai đo n cháy r t (III)

ễ

ạ

Giai đo n cháy tr I

ử

ệ ạ khi xu t hi n tia l a đi n t

ế

ườ ỏ ườ ệ ử i ấ ủ ng áp su t c a môi ng nén không có

ụ ỷ

ườ ị ủ ổ ụ ơ ỷ

• Hình thành nên trung tâm cháy và hình thành màng l a ban đ u.ầ ừ ấ ượ ạ c tính t • Giai đo n này đ ể ể ạ i đi m 2 khi đ đi m 1 và k t thúc t ắ ầ ấ ch t công tác b t đ u tách ra kh i đ ứ ng nét đ t). cháy( đ ễ ạ • Giá tr c a giai đo n cháy tr tính theo góc quay tr c khu u ố ộ ộ ẽ s thay đ i theo t c đ đ ng c . Góc quay tr c khu u ạ ươ ứ t

ễ ng ng giai đo n này là góc cháy tr ( i) θ

• Giai đo n cháy tr dài hay ng n ph thu c vào: ượ

ụ ễ ắ ộ

ệ ự ữ ng phóng gi a 2 đi n c c t đ và năng l

ự ủ ệ

ấ ạ cháy c a nhiên li u. t đ và áp su t khí nén trong xylanh t ờ i th i

ể ạ ệ ộ + Nhi ủ c a bugi. ả + Kh năng t ệ ộ + Nhi ử đi m đánh l a.

ấ ủ

ặ ộ ồ ỉ ệ

hòa khí giàu, nghèo ho c đúng. ệ ử

ộ + Đ đ ng nh t c a hòa khí. + T l ấ + Tính ch t tia l a đi n. ỉ ố + T s nén. ố + S vòng quay. ơ ả ọ + T i tr ng đ ng c .

ạ Giai đo n cháy tăng áp nhanh II

ủ

ể

ạ

ầ

ờ

ư • Cháy không ki m soát vì th i gian cháy c a giai đo n này g n nh

ụ

ể

ườ

ế

ỷ ạ i đi m 3 khi đ

ng áp

đi m 2 và k t thúc t

ạ

ổ ị ạ • Giai đo n này tính t ấ ủ ị

ấ ấ ớ

• Giá tr áp su t l n nh t này quy t đ nh đ n tính năng phát công

ế ị ạ

ớ ạ

ể ả

ả

ộ i h n đ đ m b o đ

ọ ộ ượ

có giá tr không đ i theo góc quay tr c khu u. ừ ể ị ự ạ su t c a môi ch t công tác đ t giá tr c c đ i. ế ấ ả ằ ấ su t, nh ng nó ph i n m trong ph m vi gi ề ơ b n và tu i th đ ng c . ớ ạ • Gi

ổ i h n này đ

ố ộ c đánh giá thông qua t c đ tăng áp trung bình:

Δp2/Δϕ2= 0.175 0.25 MN/m2

ằ

ả ấ ể ệ

ầ • Ngoài yêu c u giá tr t c đ tăng áp trung bình n m ớ ạ trong gi ấ ự ạ áp su t c c đ i này đ 7150 góc quay tr c khu u. • Đ l n c a nó ph thu c vào:

ặ ị

ụ ụ ồ ng hòa khí. ộ ể ạ ấ ượ ứ ộ ộ ủ

su t quá trình n p và nén. ế ạ ộ ố ườ ủ ồ ị ố ộ ể ả ề i h n, còn ph i đi u khi n quá trình cháy đ ượ c xu t hi n sau ĐCT kho ng ỷ ộ ộ ớ ủ + Hình d ng bu ng cháy và v trí đ t bugi. + Ch t l + M c đ chuy n đ ng xoáy cu n c a mc trong ố + C ng đ r i khu ch tán c a mc trong bu ng

cháy.

ạ

ớ

Giai đo n cháy r t III

ỷ ạ ả ụ i kho ng 4060o góc quay tr c khu u sau

ế ể ờ

ứ ạ ồ ự ế

ử i th i đi m màng l a lan lúc này ử ượ ấ ấ ủ ng hòa khí ch a cháy h t do màng l a khó

ế ọ ở ư ị ậ

ả ế • K t thúc t ĐCT. ề • V lý thuy t nó ch m d t t ể ớ t i đi m xa nh t c a bu ng cháy song th c t ẫ v n còn ¼ l xâm nh p vào vùng hòa khí b bao b c b i khí đã cháy ả ấ • Áp su t khí cháy lúc này gi m nhanh do VXL tăng và ệ ố ộ t c đ cháy gi m mãnh li t.

ủ ộ

ơ

Quá trình cháy c a đ ng c diesel

ệ

ắ ầ ừ ườ

lúc phun nhiên li u trong môi θ ng không khí nén ( s = 530o GQTK).

ướ

ượ

ỗ

ợ

c, h n h p

ộ ấ

c hòa tr n tr ồ

ồ

ả

ạ

ệ ề

ế

• B t đ u t tr • Hòa khí không đ ề không đ u, không đ ng nh t. ấ ấ ệ ộ t đ và áp su t không khí nén r t cao và • Nhi ộ ỉ ệ ề nhi u vùng trong bu ng cháy có t l hòa tr n ợ nhiên li u thích h p nên có kh năng t o liên ti p nhi u trung tâm cháy. • Quá trình cháy chia làm 4 giai đo n.ạ

ễ

ạ

Giai đo n cháy tr I

ị

ạ

ế

ể

ừ ể

đi m 1 đ n đi m 2. Đây là giai đo n chu n b cho nhiên

ộ

ắ

ủ

Tính t ệ li u bùng cháy. Th i gian c a nó dài hay ng n ph thu c vào:

ẩ ụ ế

i, tán nhuy n, xuyên sâu khu ch tán nhiên

ệ

ấ

ễ li u vào kh i không khí nén có nhi

t đ và áp su t cao.

ố

ố ủ

ạ

ặ

ờ

ấ ớ + M c đ r i ho c xoáy l c c a không khí t

ể i th i đi m phun

nhiên li u và sau đó.

ệ

ờ ứ ộ + M c đ phun t ệ ộ ố ệ ộ t đ và áp su t không khí trong xylanh cu i quá trình + Nhi ờ ể nén và th i đi m phun s m. ứ ộ ố ệ ấ ượ + Ch t l

ng nhiên li u.

ạ Giai đo n cháy ấ tăng áp su t nhanh II

ắ ầ

ừ ể

ể

ứ đi m b t đ u b c cháy t c đi m 2 do cháy cùng lúc

ệ

ộ

ố ấ ơ ầ i đ u tiên làm áp su t khí cháy tăng đ t ấ

ứ ộ

ậ

ạ

ph n nhiên li u phun t ể ng t đ n đi m 3 đánh d u m c đ tăng áp su t ch m l

• Tính t ầ ộ ế ứ ộ

ấ

• M c đ tăng áp su t nhanh trong xylanh quy t đ nh tính năng

ả ằ

ớ ạ

i h n cho

nh h

• Các y u t

ng đ n t c đ tăng áp trung bình: góc phun

ấ ế ị ấ ủ ộ phát công su t c a đ ng c và ph i n m trong gi ϕ phép: Δp2/Δ 2= 0.40.6 MN/m2 . ế ố ộ ế ố ả ệ ớ

ườ

ệ ộ t đ không khí t ộ

ố

ờ

ờ ạ i th i ặ ố ng đ v n đ ng xoáy l c ho c r i ắ

ưở ấ ỉ ố nhiên li u s m, t s nén, áp su t nhi ộ ậ ệ ể đi m phun nhiên li u, c ễ ủ c a không khí, th i gian cháy tr dài hay ng n.

ạ Giai đo n cháy chính III

ạ

đi m 3 t

• B t đ u t

ắ ầ ừ ể ứ ộ

ấ ắ ầ

ờ

ị

ự ề ậ

ắ ể

i đây m c đ tăng nhanh ủ c a áp su t b t đ u ả ự ế gi m đ n khu v c áp ệ ộ ấ t đ su t cháy và nhi ạ ự ạ cháy đ t c c đ i. ạ ủ • Th i gian c a giai đo n này b kéo dài hay rút ng n là do s đi u ở khi n b i quy lu t cung ệ ấ c p nhiên li u.

ạ

ớ

Giai đo n cháy r t IV

ệ

ể

ế

đi m 4 đ n đi m 5 cháy h t nhiên li u

ờ

ượ

ề

ả

ậ

ạ ấ

ộ

ng s n v t cháy nhi u, áp ể t đ gi m nhanh, chuy n đ ng c a

ẩ ớ

ộ

ế ừ ể • Tính t ử ả ở ế ể có th kéo dài đ n khi c a x m . ề • T i th i đi m này l ệ ộ ả ủ su t và nhi ẫ ế ế ự dòng khí y u đi… d n đ n s cháy kém hình ư ạ ả thành các s n ph m có h i nh CO, HC, aldehyt, mu i than càng l n.

ươ

Ph

ng trình cháy

ừ ể

ể

Quá trình cháy tính t

ế đi m C đ n đi m Z

ủ

ấ ế ệ ộ : QCZ = UZ – UC + LCZ ộ t đ ng ừ ể C đ n Z dùng đ tăng n i năng ị Đ nh lu t I c a nhi ệ ượ t l

ậ ng c p cho mcct t ở

ị

ệ t ư ng hoàn nguyên và phân rã SVC

ệ

ế ệ ỉ t do hòa khí thi u oxy ch tính trong

ườ ấ < 1α

ξ ệ ố ợ ụ ệ ọ Nhi và sinh công giãn n LCZ QCZ = (QH – ΔQH) – QLm – QC – QPg ( *) ổ ề ấ QLm :t n th t truy n nhi ổ ệ ấ QC : t n th t nhiên li u ch a cháy k p ệ ượ ấ ổ QPg: t n th t do hi n t ệ ị ấ ủ t tr th p c a nhiên li u QH : nhi ổ ΔQH : t n th t nhi ợ ng h p tr ệ ΔQH = 120.106(1 )Mo J/kg nhiên li u G i Z = QCZ/ (QH – ΔQH) h s l i d ng nhi t

ố ớ ộ

ộ

ấ ả

ượ

t c vào (*) ta đ

QCZ = (QH – ΔQH) Z ξ ( đ i v i đ ng c diesel ΔQH = 0 vì >1)α UZ = mC’vZMZTZ UC = mC’VZMCTC LCZ = pZVZ – pZ’VZ’ đ ng c diesel LCZ = 0 đ ng c xăng pZ’ = pC, VZ’ = VC LCZ = pZVZ – pCVC = 8314MZTZ 8314 MCTC c Thay t ξ Z (QH – ΔQH) = mC’vZMZTZ mC’VZMCTC + 8314(MZTZ λ MCTC)

= MZTZ(mC’VZ + 8314) – MCTC(mC’VZ + 8314 )λ

• (mC’VZ + 8314) = mC’pZ • MC = M1 + Mr = M1(1+ M1/Mr)= M1(1+ r)γ • MZ = ZMC = ZM1(1+ r)

ươ

ệ ộ

ủ

c ph

ng trình nhi

t đ ng cháy c a

ộ

ượ ọ • Rút g n ta đ ơ đ ng c diesel

ξ [ Z(QH – ΔQH)]/M1(1+ r) + (mC’VZ + 8314)TC = Z mC’pZTZ

ơ

Đ ng c xăng: vì LCZ = 0

ộ ξ [ Z (QH – ΔQH)]/ M1(1+ r) + mC’VZTC = Z mC’VZTZ

Z = 1 + [( o – 1)xZ]/(1 + r)

ξ ξ i Z, xZ = z/ b

ạ ầ xZ ph n nhiên li u đã cháy t ξ ệ ố ợ ụ i z z h s l ξ ệ ố ợ ụ i b b h s l

ệ i d ng nhi i d ng nhi

ệ ạ t t ệ ạ t t

Các thông số

t đ cu i quá trình cháy TZ

ệ ộ ố ươ ủ ộ ng trình cháy c a đ ng c diesel và

ả ươ ơ ượ c TZ sau khi gi ng trình ơ i ph

ệ

ố ớ ộ

ố = 1,6 ÷ 2,2

λ = 1,5 ÷ 1,8

• Nhi ự D a vào ph ộ đ ng c xăng tính đ ọ ậ ươ b c 2 ch n nghi m d ng λọ ơ , đ i v i đ ng c diesel: Ch n ấ ồ + bu ng cháy th ng nh t: λ ố ồ + bu ng cháy xoáy t c: λ ự ị ồ + bu ng cháy d b : = 1,4 ÷ 1,6 λ ủ ơ = 1,35 ÷ 1,55 +đ ng c tàu th y: ơ = 3 ÷ 4 Đ i v i đ ng c xăng

λ ộ ố ớ ộ

ố

ấ

β

ơ ơ

ộ ộ ể ố ớ ộ ố ớ ộ

Áp su t cu i quá trình cháy pz • Đ ng c xăng: pz = ZpCTZ/TC • Đ ng c diesel: pz = pCλ ố Th tích xylanh cu i quá trình cháy VZ ơ Đ i v i đ ng c xăng: VZ= VC Đ i v i đ ng c diesel: VZ= VCρ ơ

ố ả

ưở

ấ ượ

ế

Các nhân t

nh h

ng đ n ch t l

ng cháy

ổ ở ộ

ị

ng cháy kích n

c xác đ nh khi xu t hi n

: đ

ệ ượ • Hi n t ế

ấ ụ ủ

ậ

ệ ượ ơ đ ng c xăng ạ ặ ả ự ế ti ng gõ kim lo i, ti ng gõ kim lo i đ c t s va đ p liên t c c a các sóng áp su t c a khí cháy lên thành vách cháy.

ạ ấ ủ ấ ủ

ả

ố

ệ ộ

ướ

ấ

ử

ộ ầ ầ ướ

ạ t đ ph n hòa khí phía tr ử ủ c màng l a c a hòa khí

ử

ự

phát h a trong khi màng l a ch a đ n thì

ả ứ ỏ ớ

ưở

ử

ộ

ư ế ấ ng áp su t khí cháy

ớ ể ạ

ự

ả

ấ ộ B n ch t c a nó là do tăng áp su t đ t ng t g n cu i giai đo n cháy II. ề Trong quá trình lan truy n áp su t và nhi ụ màng l a tăng liên t c làm tăng ph n ng phía tr ố càng sâu, khi s hòa khí này t ẽ ạ s t o ra màng l a m i và tâm cháy m i gây c ng h ổ trong bu ng cháy. Đ h n ch và gi m s kích n :

ồ ế ế

ế ọ

ồ

ố ộ

t k bu ng cháy g n ớ ỗ

ạ

ị ố

ợ

i vùng hòa khí ch a cháy ớ ỉ ố ố ứ

ự

ử

ậ

ạ

ồ

+ thi ấ + t c đ cháy l n nh t ấ ượ ấ ợ ố + ch t l t nh t ng h n h p t ế ạ + h n ch hình thành tâm cháy t + dùng xăng có tr s octan cao, phù h p v i t s nén + làm ch m s đánh l a, lo i bu ng cháy đ i x ng

ể ớ ở ộ ơ đ ng c xăng : là s cháy không ki m soát

ử ượ ự ướ c, hòa khí nén bùng cháy tr

ổ c khi bugi đánh l a. ử

ộ ễ ọ ệ t, góc đánh l a ng kém, ch n bugi

ợ

ờ : do th i gian cháy

ơ đ ng c diesel ệ ng l n nhiên li u cùng tham gia

ế ấ giai đo n 2, áp su t khí cháy tăng v t, gây ti ng gõ

ọ ợ ạ ụ ả ạ ắ ỗ

ệ ạ

ạ ệ ạ

• Cháy s m đ Nguyên nhân: cháy kích n gây quá nhi ấ ượ tr , hòa khí nghèo và hòa tr n ch t l không phù h p và làm mát kém. ộ ở ộ ộ • Cháy tăng áp đ t ng t ễ ị ớ ượ tr b kéo dài, có 1 l ở cháy ờ đanh. Kh c ph c: gi m th i gian t o h n h p và hình ả thành các tâm cháy, gi m nhiên li u phun vào t i giai đo n ọ ề ệ cháy tr , phun nhiên li u nhi u giai đo n, ch n nhiên li u có tr s xetan cao h n.

ễ ị ố ơ