Giáo trình Động cơ đốt trong phương tiện giao thông (Tập 1): Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:160

Thêm vào BST

Báo xấu

133
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Động cơ đốt trong phương tiện giao thông có kết cấu gồm 16 chương và phụ lục. Phần 2 cuốn sách gồm nội dung chương 11 trở đi. Nội dung phần này đi sâu tìm hiểu hệ thống nhiên liệu động cơ đốt trong.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Động cơ đốt trong phương tiện giao thông (Tập 1): Phần 2

Chương XI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH VÀ CÁC CHẾ ĐỘ CÔNG TÁC ỔN ĐINH CỦA ĐÔNG c ơ §11.1, KHÁI NIỆM CHUNG Các phương tiện giao thông thường làm việc trong điều kiện ch ế độ tải và tốc độ thay đổi, đồng thời với chất lượng đường sá, mặt nước, khoảng không khác nhau. Bới vậy công suất động cơ của chúng được thiết k ế phải phù hợp theo những điều kiện đó nhằm bảo đảm cho chuyển động của phương tiện theo tốc độ yêu cầu và bảo đảm chất lượng động lực học đặt ra cho phương tiện trong điều kiện các chỉ tiêu kinh tế nhiên liệu phải cao. Trẽn hình 11.1 đưa ra đường cong công suất phát huy bởi động cơ Ne và công suất cần thiết cho chuvển động của phương tiện Nỵ. Công suất có ích (công suất hiệu quả) lớn nhất mà động cơ có thể phát huy được ớ tất cả mọi chế độ tốc độ hình thành nên đặc tính tốc độ ngoài. Công suất này được sử dụng cho chuyển động của phương tiện đạt tốc độ xác định. Quan hệ giữa tốc độ quay của trục khuỷu động cơ và tốc độ chuyển động của phương tiện V t theo phương trình: Trong đó: rK - bán kính bánh xe, m; n - tốc độ quay của động cơ, v/s; ihs- tỉ số truyền của hộp số; i0 - tỉ số truyền của truyền lực chính. K ế theo là đối với mỗi tỉ số truyển và bán kính bánh xe truyền lực chính có thê mang đến một dãy số giá trị tốc độ chuyển động của phương tiện. Công suất động cơ chi phí cho khắc phục ma sát truyền động N [đ, khắc phục lực cản trên đường đối với phương tiện Nc và khắc phục lực cản không khí N K. Như vậy tổng chi phí công suất cho chuyển động là: N i = N tđ + Nc + NK ( 11 - 2 ) Hiệu suất truyền động được xác định theo công suất chi phí cho tổn thất cơ học, T]tđ = 0,85 -H0,92, công suất Ntđ chi phí cho khắc phục ma sát truyển động: Ntđ = ( 0 , 0 8 ^ 0 , 1 5 ) N eđm (11-3) 172
Công suất Nc chi phí cho khắc phục lực cán tương ^ , KW đối với phương tiện phụ thuộc vào chất lượng đường sá và bề mặt tiếp xúc như bánh lốp, khối lượng phương tiện và tốc độ chuyển động, và được xác định theo các đường cong thực nghiệm. Công suất N k chi phí cho khắc phục lực cản không khí phụ thuộc vào hình dáng bên ngoài phương tiện, diện tích bề mật phía trước của nó, sức inạnh và hướng gió so với hướng chuyển động của phương tiện. Trị số N K biến đổi tỉ lệ thuận với lập phương tốc độ chuyến động của phương tiện: N, V. P' (11-4) 20 íú vp t. *n/t> Chi phí công suất Nc và NK rõ ràng là ảnh hưởng Hình 11.1: Gân bằng công suất đến công suất tiêu thụ, nó biến đổi phụ thuộc vào (phân phối'Câng suất) - của động điều kiện chuyển động. Trên hình 11.1 đưa ra đường cơ trong điều kiện chuyển động cong N ỵ cho trường hợp phương tiện chuvển động của phương tiện theo đường thẳng. theo đường thẳng trên đoạn đường bằng phẳng có phú lớp nhựa đường hoàn hảo. Những điểu kiện này phù hợp với việc đạt tốc độ lớn nhất trên phần đường bằng phẳng. Công suất tiêu thụ cho phương tiện khi' đó bằng công suất phát sinh bởi động cơ, trên đường đặc tính (tốc độ) ngoài dó là điểm Acó tốc độ quay trục khuỷu là n A lớn hơn tốc độ nN một chút ít (nN là tốc độ đạt công suất N e ^ đối với động cơ xàng hoặc công suất N đối với động cơ điezen). Trong quá trình làm việc của động cơ. nếu đóng dần bướm ga đối với động cơ xăng hoặc đẩy thanh răng nhiên liệu về phía giảm cấp nhien liệu đối với động cơ điezen, thì công suất động cơ sẽ giảm trong suốt cả dải biến đổi tốc độ, đó là đường đặc tính tốc độ bộ phận (đường nét đứt), và sự cân bằng công suát Nv và N0 sẽ xuất hiên ớ tốc đô chuyển động bé hơn của phương tiện, đó là điểm A| - giao điếm cúa đường Nv và đường N’e (nél đứt). Trong điều kiện biến đổi chuyến động làm cho chi phí cóng suât tống cọng Ny tãng lẽn (các đường cong N'£ và N"v ). Tốc độ chuyển động lớn nhất cua phương tiện sẽ giám, nhó hơn so với trường hợp nghiên cứu, và dược đặc trưng bới chẽ độ tốc độ cúa động cơ tại các diểm B và c, là các giao điểm của các đường cong N']r và N"y với đường cong đặc tính ngoài. Khu vực giữa các đường cong Nc và Ny là vùng dự trữ cóng suất động cơ, được cung cấp cho việc tăng tốc chuvến đỏng cúa phương tiên hoặc dự trữ chi phí cho việc khắc phuc sự tăng lên của lực can 173
Cũng trong điều kiện chuyến động trên đường thẳng, mà vì lí do gì đó làm lực cán tăng lên nhiều đến mức không thực hiện được chuyển động, thì cần thiết phải chuyển cán số về tí số truyền tháp đế giảm số vòng quay của bánh xe chú động, và do đó tốc độ chuyến động của phương tiện sẽ giảm đi. Trường hợp giảm lực cản (ví dụ khi xuống dốc), công suất cần thiết cho chuyến dộng của phương tiện theo tốc độ truyền lực chính sẽ giảm, bời vậy phái đóng dần bướm ga hoặc giảm cấp nhiên liệu đối với động cơ điezen. Khi xuống dốc chuyến động của phương tiện có thể là tự do, khi này công suất không chi phí cho chuyển động của phương tiện (đường cong N v tiến về phía trục hoành). Trong điều kiện khai thác thường hay sử dụng phanh phương tiện bằng động cơ (đường cong công suất ở khu vực âm), tức là xảy ra hiện tượng vòng quay cưỡng bức của trục khuỷu động cơ trong điều kiện đóng bướm ga hoàn toàn (vẫn cấp nhiên liệu và đánh lừa). Đường cong N td xác định chi phí công suất lớn nhất để quay động cơ khi đóng bướm tiết lưu. Khu vực dưới trực hoành không quan hệ với chế độ làm việc của động cơ, nhưng nó đặc trưng cho sự tồn tại việc hình thành các thành phần độc hại trong sản phẩm cháy. Thực nghiệm chi rõ rằng khi làm việc của động cơ xăng ớ chế độ không tải và ch ế độ không tải cưỡng bức trong sản phẩm cháy có hàm lượng lớn CXH và c o , đồng thời làm sút kém đáng kể quá trinh cháy. Trên tất cả dái biến đổi của công suất hình thành đường cong Nc, tại vị trí cát đường thẳng đứng đi qua điểm có tốc độ quay lớn nhất trên trục hoành, động cơ cần phải làm việc ổn định với tính kinh tế tối ưu, độ tin cậy lớn nhất và lượng độc tố trong khí thải là bé nhất. Và cũng rất quan trọng là để chuyển từ chế độ công tác này của động cơ sang ch ế độ khác được thực hiện trong thời gian ngắn nhất. Đê phân tích sự làm việc của động cơ cần phải có hàng loạt đường đặc tính xác định sự phụ thuộc của các thông sô cơ bản của động cơ theo một thông số nào đó trong số những thông số đặc trưng nhất. Muối nhận được những số liệu đầy đủ hơn phục vụ cho việc nghiên cứu, đặc biệt khi phải hoàn thiện phương pháp ghi chép ước định các đặc tính đặc biệt. Dưới đây đưa ra những khái niệm về các đặc tính thường hay sử dụng nhất đê phàn tích sự làm việc của động cơ. §11.2. ĐUỜNG ĐẶC TÍNH T ố c ĐỘ 11.2.1. Đặc tính tốc độ ngoài Sự biến thiên theo tốc độ quay n của công suất có ích (cóng suất hiệu quả) Nc, mômen quay có ích (mômen quay hiệu quả) M e, lượng tiêu hao nhiên liệu giờ G n/ và suất tiêu hao nhiên liệu gc trong điều kiện bướm ga mở hoàn toàn đối với động cơ xãng hoặc là thanh 174
răng nhiên liệu bơm cao áp ớ vị trí cấp nhiên liệu nhiều nhất đối với động cơ điezen được gọi là đặc tính tốc độ ngoài. Trong khi nghiên cứu các đường đặc tính, thì các thông số khác cua động cơ cũng được đề cập tới. Trên đường đặc tính ngoài (hình 11.2) phân chia ra các chế độ tốc độ sau đây: nmm - ở tốc độ này động cơ vãn làm v iệ c ổ n đ ịn h k h i b ư ớ m g a m ớ h o à n to à n (lỏ i với động CƯ x ă n g hoặc th a n h rà n g nhiên liệu bơm cao áp ớ vị trí cấp nhiên liệu tối đa đối với động cơ điezen. N M - tốc độ quay phù hợp với mômen quay lớn nhất. n„ - ở tốc độ quay này suất tiêu hao nhiên liệu là bé nhất. nđm - tốc độ quay phù hợp công suất có ích định mức. n N - tốc độ quay phù hợp công suất có ích lớn nhất của động cơ. H ình 11.2: Đường dặc tính tốc độ ngoài nkim;i\ ' tốc độ quay lớn nhất ở hành cùa động cơ. trình không tải khi làm việc của động cơ có bộ tự động điều chỉnh tốc độ. nph - tốc độ phá húy là tốc độ lớn nhất mà toàn bộ còng suất chi thị đều chi phí cho ma sát. Các chi tiết của động cơ không được thiết kế theo điều kiện bền ớ chế độ có tốc độ nph, bới vậy ở "chế độ phá hủy" này động cơ có thể bị phá hỏng. Bảng 11.1. Trị sô giới hạn cua tốc độ quay (v/ph) cho các chẻ độ tốc độ đặc trưng Chế độ tốc độ Động cơ xãng (chế hòa khí) Động cơ điezen 11m in ’ v/p h 300 + 600 300 + 700 ' W v/ph 4000 -ỉ- 6000 (dộng cơ xe con) 2000 + 4000 3000 -T- 4200 (động cơ xe tái) n Me (0,4 -5- 0,6)ndm (0,5 4- 0,7)nđm ^kimax
Phần AB của đườiíg đặc tính (hình 11.2), là đường chấm gạch, phù họp với sự làm việc của động cơ ở ch ế độ tự động điéu chỉnh. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge (trong khi làm việc của động cơ theo nhánh tư động điều chỉnh của đường dặc tính ở phạm vi công suất giảm) bắt đầu giảm cho đến khi dạt được giới hạn "nhạt hiệu quả" và sau đó ge lại tâng lèn, kết quả là giảm TÌM và rjj (ở động cơ có đốt cháy cưỡng bức). Tốc độ quay lớn nhất ở hành trình không tải nklmax trong sự làm việc của động cơ có bộ tự động điều chỉnh tốc độ đôi khi lớn hon tốc độ đạt cống suất có ích định mức nđm, điều đó cần thiết bảo đảm sự làm việc ổn định của động cơ. 11.2.2. Các đường đặc tính bộ phận (cục bộ) Sự phụ thuộc các thông số của động cơ theo tốc độ quay trong điều kiện giữ cho bướm ga có độ mở (bé hơn khi mở hoàn toàn) không thay đổi ở các vị trí khác nhau đối với động ca xăng, hay thanh răng nhiên liệu đối với động cơ điezen, được gọi là đường đậc tính bộ phận. Tùy theo độ đóng dần của bướm ga và giám tải do có sự tăng lực cản trong hệ thống nạp (chương IV) nên hệ số nạp r)v giảm đáng kể khi tăng tốc độ quay (hình 4.10), còn công suất có ích lớn nhất chuyển về phía độ quay giảm dần (tức là về phía trái) (hình 11.3). Tốc độ quay lớn nhất của hành trình không tải được giảm phù hợp và bướm ga ở vị trí nào đấy thấp hơn định mức. Điều đó có thể được lợi dụng để ngăn ngừa sự phá hủy trong trường hợp giảm tải đối với động cơ xăng. Trong điều kiện khi vị trí của bướm ga phù hợp với trị số của hệ sỏ' d ư k h ô n g k h í a lớ n n h ấ t, suất tiê u h ao n h iê n liệ u g c sẽ là bé nhất, v à k h i b ư ớ m g a đ ó n g d ầ n thì ge sẽ tãng lên ớ mọi chế độ tốc độ. Hình 113: Đường đặc tín h tốc độ của dộng cơxảnẹ. Hình 11.4: Đường đặc tính tốc độ ngoài 1. Đường đặc tính ngoài; 2. Đường đặc tính bộ phận ớ giới của dộng cơ điezen. hạn nhạt hiệu quả; 3 và 4. Đường đặc tính bộ phận ở các vị trí khác nhau của bướm ga. 176
Ớ động cơ đie/.en (hình 1 ) .4) khi giữ vị trí của thanh rãng nhiên liệu không thay đổi, nếu lãng tốc độ quay thì lượng nhiên liệu G n/ phun vào xilanlì sẽ tăng lèn. Khi giảm tải hệ số nạp r)v táng lên chút ít, và ớ mọi ché' độ lốc độ nổ cao hơn khi toàn tải. Trong kết quả không thấy sự chuyển chỗ của giá trị công suất lớn nhất về phía tốc độ quay nhỏ. Tốc độ Cịuay lớn nhất của hành trình không tải. licn quan tới điều trên ớ mọi chế độ tải của động cơ, xuất hiện ớ sau giới hạn định mức. Đặc trưng biến đổi này của đặc tính tốc độ bộ phận (lẫn tới cần thiết phải sử dụng cơ câu diều chỉnh đê hạn chế tốc độ quay lớn nhất n max ở liành trình không tái. Trên hình 1 1.3 là ví dụ về đường đặc tính ngoài và bộ phận của động cơ xăng. Mỗi dường đặc tính bộ phận (2, 3, 4) được xây dựng ờ một vị trí không thay đổi của bướm ga. Khi tốc độ quay bé (n < 1000 v/ph). Các suất tiêu hao nhiên liệu theo mỗi vị trí bướm ga khác nhau ít. Đ ộng cơ làm việc với hỗn hợp nghèo nào đấy. Suất tiêu hao nhiên liệu bé nhất dại được khi Nc = 0,75 N c>đ , khi đó việc điều chỉnh bộ chế hòa khí phù hợp với giới hạn nghèo hiệu quả (nhạt nhiên liệu a max). Theo mức độ tăng tốc độ quay và đóng dần bướm ga, suất tiêu hao nhiên liệu có ích tính toán theo kết quả giảm thiểu hiệu suất cơ học TỊch. Công suất lớn nhất Ne và mômen quay Mt theo mỗi mức độ tăng độ mớ bướm ga sẽ dạt dược theo những giá tri khác nhau của tốc oi APh ỊO^/m 2 oc /_ ^ 4 độ quay. N & OM .kg/h \ V Mối quan hệ giữa các thông số cơ bản của . N \ ■>N 0.02 dộng cơ theo c h ế độ tải trong điều kiện tốc độ 28 ế \ \ V -- )- Ạ quay không thay đổi được gọi là đãc tính tải. / ’J ,iì \Ị / Trong thí nghiệm động cơ trên bệ thử, chế độ 21 \ V\ A ăe . 9 ( x tái được thay đổi nhờ thiết bị tải đặc biệt; việc 20 eoo Ĩk ? giữ không thay đổi chế độ tốc độ ớ động cơ Ĩ6 % \\ xăng được thực hiện bằng sự thay đổi độ mớ \ V\ ỵ ỵ 1 12 m ị bưứm ga, còn ớ động cơ điezen là sự thay đổi vị vO p -2 Cs,*s trí thanh răng điều khiển sự cấp dẫn nhiên liệu. ----- â Đạc tính tải được đặc trưng bới ba chế độ tải 4 ý 200 0 30 60 Ne ,kW xác định đầy đủ nhất các chế độ làm việc. Hình 11.5: Đường đặc tính tải dộng cơ Lượng tiêu hao nhiêu liệu giờ G n/ và suất tiêu xăng ZILI30. hao nhiên liệu g . trong điều kiện toàn rải, chế Ị - fì - Ỉ20()v/pli; 2 - tì = l600\'/ph; dộ tái khi suất tiêu hao nhiên liệu có ích bé nhất 3-11 = 2000v/phi 4-11 = 2400v/ph; “ M-mn và lượnn • ơ tiêu hao nhiên liêu■ giờ khi làm ApK - clộ sụt áp trong dường ống nạp. \ iộc của dộim cơ ớ chế độ klìòỉìíỉ ídi. 177
Các đặc tính tải trong điểu kiện n = const có thể được xây dựng dựa theo các đường đạc tính tốc độ ngoài và cục bộ. Các trị số ứng với cùng một tốc độ quay và được sáp đặt trên một đường thẳng đứng của đổ thị đường đặc tính tốc độ (xem ví dụ đường thẳng đứng nét đứt, trên hình 11.3). Trên hình 11.5 đưa ra các đường đặc tính tải của động cơ xăng 8 xilanh, được xây dựng theo các tốc độ quay khác nhau của trục khuỷu và điều chỉnh bộ chế hòa khí theo liêu chuẩn. Các điểm của mỗi đường đặc tính, được đánh dấu bằng những vòng nhỏ, phù họp với điều kiện làm việc của động cơ theo đường đặc tính tốc độ ngoài. Đặc tính kinh tế tốt nhất ớ mỗi chế độ tốc độ đạt được ở trị số a lớn nhất phù hợp giới hạn hỗn họp nhạt hiệu quả. Hình 11.6 và 11.7 đưa ra đặc tính tải của động cơ xãng và động cơ điezen. h) "e t2S Pl Pt Hình 11.6: Sự phụ thuộc của các Hình 11.7: Sự phụ thuộc của các thông sô thông số động cơ.xâtig theo các c h ế độ tải đ(m
Me ,N.M n, v/ph H ình ỉ ỉ . 8: Đường dặc tính điểu chỉnh của dộng cơ đieien phương tiện giao thông. §11.5. THIẾT LẬP CH Ế ĐỘ CÔNG TÁC Ổ n ĐỊNH VÀ D ự TRỬ MÔMEN QUAY CỬA ĐÔNG C ơ 11.5.1. T h iết lập chê độ cóng tác cúa động cơ Mômen quay phát sinh bới động cơ ở chê độ làm việc được thiết lập bằng mốmen tổng các cản trớ chuyên động của phương tiện. Trong điều kiện khai thác, mômen cản phụ thuộc vào hàng loạt nhân tố (chất lượng mặt đường và trạng thái của nó, sự biến đổi lực cản không khí...) và có thể biến đổi trong phạm vi rộng. Để bảo đảm chế độ chuyển động thiết lập cần phải giữ cân bằng giữa mômen quay của động cơ và mômen cản, bằng cách phục hổi trong điều kiện có sự biến đổi nhỏ chế độ tốc độ của động cơ. Trên hình 11.9 dưa ra các dường cong môinen có ích I 4- III của 3 động cơ phù hợp với các đường đặc tính tốc độ ngoài. Ỏ chế độ định mức ndm (chế độ điều chỉnh) tất cả các động cơ này đều có cùng một mômen quay. Mômen cản My của tất cả các động cơ này có thể vượt quá môinen quay khi ó' tốc độ quay định mức nđm cua trục khuỷu. Nếu theo điều kiện chuyển động mômen cản có thê tăng lên phù hợp với đường cong M y 9, thì lập tức chế độ Hình 11.9: Ảnh hưởng của sự biển dổi cân bằng mới thiết lập cho động cơ, sự biến đổi mỏmen quay theo tốc độ quay khi thiết mỏmen của động cơ phụ thuộc vào tốc độ quay lặp chê độ làm việc của động cơ. được đặc trưng bởi các đường cong I và II, tiến 179
về phía tốc độ quay n, và n3 (giảm tốc độ quay một khoáng An, và An2). Đối với độníi cư thứ 3, vì không thê chuyển đổi tốc độ nên không thể tãng mômen này lên được. Nếu mômen cản chuyển động biến đổi phù hợp với đường cong M y 3 thì đối với động cư thứ nhất chế độ cân bằng thiết lập ở tốc độ n2 (giảm tốc độ quay một khoảng An-,), còn ớ động cơ thứ 2, vì không thể chuyển đổi tốc độ, nên không thể tăng mỏmen này lên được. Từ hình 11.9 nhận thấy rằng nếu đường cong mômen quay dốc lên về phía trái thì khi có sự biến đổi tăng lên cúa lực cản chuyển động của phương tiện, tốc độ quay sẽ giảm thiếu, nhưng khi động cơ ở trạng thái chuvển đổi tốc độ này rồi mà lực cản lai tăng lên thì nó lại chuyển quá tốc độ này. Trong thời gian làm việc của động cơ xăng ở chế độ tải cục bộ, đườns cong M. = l'(n) dốc hơn khi làm việc ở chế độ toàn tải, bởi vậy khi biến đổi lực cản thì động cơ có khá năng thích ứng tốt. Đặc trưng sự biến đổi tốc độ An theo lực cản chuyển động của phương tiện ớ động cơ điezen không phụ thuộc chế độ tải, bởi vậy các đặc tính ngoài và cục bộ của nó diễn biến hầu như giống nhau. 11.5.2. Dư trữ mỏmen quay của động cơ Sự thiết lập chế độ công tác của động cơ phương tiện được đánh giá theo dự trữ môinen quay, nó được xác định bằng tỉ số giữa mômen quay lớn nhất và mômen quay phát sinh khi động cơ làm việc ở chế độ định mức; tỉ số này được gọi là hệ số thích ứng: Me , K = •••• -max- (11-5) M eđmt M ômen quay của động cơ tỉ lệ với áp suất bình quân có ích, do vậy: K = - ^ sỉl Cl 1-6) Peđm TỐC độ quay n Mc , ở tốc dộ này đạt môm en quay lớn nhất, là thông sô cho thây ớ inức độ đó biến dổi chế độ tốc độ của động cơ làm việc vững chắc theo đặc tính ngoài. Mức độ này được đániì giá theo trị số: K l = nMemax (11-7) ^đm Đối với dụng cơ xãng có so sánh các chế độ được thiết lập, hệ sô thích ứng ở động cơ xăng K = 1,25 1,35, còn Kc = 0,45 -ỉ- 0,55. Ở động cơ điezen đặc tính của mômen quay tiến triển ít dốc hơn, vì vậy hệ số K không vượt quá 1,15, còn Kc nằm trong phạm vi 0,55 - 7- 0,7. Để nâng cao hệ số K ở động cơ điezen cần sử dụng thiết bị điều chính đặc biệt (chương XIII) làm tăng cấp nhiên liệu chu trình trong khi hạ thấp tốc độ quay. 180
§11.6. ĐUÔNG ĐẠC TÍNH CÁC THÀNH PHẢN ĐỘC HAI TRONG K H Í T H Ả I VÀ ĐẶC TÍNH NH IỀU THÔNG s ố (ĐẠC TÍNH TỎNG HỢP) 11.6.1. Đường đặc tính các thành phần độc hai trong khí thải Đế xác định hàm lượng các thành phán độc hại Irona khí thải độno cơ, trư ớ c tiên cần xác định hàm lượng các chá! c o . CXHVvà NOv; riêng với động cơ điezen, ngoài những thông số Iiàv còn cần phải phân tích các chất khí theo sự tồn tại cúa bổ hóng (độ khói hay độ muội). Hàm lượng các thành phần độc tố riêng có thể nhận được đầy đủ nhất khi phân tích đường dặc tính lổnỉĩ hợp, ớ đây đã xây dựng sự phụ thuộc của giá trị không đổi một trong những thành phẩn nêu ra theo chẽ độ tai và tốc độ quay. Ví dụ như trên hình 11.10 đưa ra đồ thị dường đặc tính tương ứng với 6 động cơ nghiên cứu trên phương tiện giao thông trong điều kiện thử chúng trẽn bộ thử động cơ. Để nhận được dặc tính chi dản cần thiết phái tiến hành trong thê tích nghiên cứu lớn (làm loãng) với sự lựa chọn phù hợp và việc phàn tích mẫu khí. Thí nghiệm động cơ được tiến hành hoặc là trên bệ có các băng chạy giôniỉ như điều kiện làm việc của động cơ theo quy định khai thác cua khối kinh tế châu Âu, hoặc là trẽn bệ thí nghiệm động cơ thông thường. Phân tích đặc tính (hình 11.10) thấy răng hàm lượng riêng cúa c o trong khí thải động cơ cliexen nhỏ hơn 10 lần so với động cơ xáng. CXHV nhỏ hơn 4 lần, hàm lượng NOx trong sản phám cháy động cơ điezen cũng ít hơn ớ động cơ xăng. Trong điều kiện sử dụng đốt cháy cưỡng bức bằng quá cầu nóng, hàm lượng c o cũnsĩ nằm trong giới hạn như động cơ điezen; còn hàm lượng NO x và CXHVỏ' động cơ điezen cũng giông như ở động cơ xăng thông thường. emu errux Hình 11.10: Đường đặc t í n h Ẻ'vựn nang" íheo các hàm lượng riêng của các thành phần đ ộ c tố(g/kW.lì) trong k h í thủi c ù a động cơ xủng v à dộng cơđieien. a) CO; b) CXHV: c) N O x: I) i.Vị1 = 6 lít. động C0 xăng; II) Cũng i . v h = 6 lít, dộng cơ đốt cháy cưỡng bức bàng quả cáu nóne: III) i.vh = 4,25 lít, dộng cơ xăng, IV) i.vh = i 1,55 lít, động cơđiezen: V.) i . v h = 13.1 lít. đòne cơđiezen: VI) i . v h = 11.15 lít, động cơ điezen. 181
Các đường đặc tính tương tự có thể nhận được khi phân tích sự phụ thuộc vào chõ độ công tác của động cơ có ngưng đọng các thành phần độc hại trong chất khí xá ra khí quvcn từ cácte động cơ. Trên hình 11.11 trình bày các đường đặc tính "vạn năng" nhận được tron ụ điều kiện thí nghiệm phương tiện trên bệ có băng chạy. Những kết quả của các thí nghiệm đưa ra không cho phép phân tích chúng để xây dựng quan hệ có tính chất quy luật pe , I 0 6N / m z giữa chế độ công tác của động cơ và hàm lượng cúa các thành phần khí độc. Điều đó chỉ cho thấy một vài quan hệ giữa lượng khí xuất hiện trong cácte và hàm lượng cácbua trong khí cácte. Các hệ thông thông gió khép kín khác nhau được sử dụng để ngăn ngừa khí cácte đi vào khí quyến, khi đó khí cacte được đưa vào hệ thống nạp cứa động cơ. Kết quả lốt nhất đạt được trong điều kiện sử dụng hệ thông liên hợp, khi đó những khí cacte đi vào hệ thống nạp đồng thời ở cả trước và sau bộ ch ế hoà khí. Lúc này có thể loại bỏ được các thành phần cacbua và khí cacte với điéu kiện hàm lượng c o và N O x biến đổi không lớn trong sán phẩm cháy. Tuy nhiên, điều đó nhiều khi không cần thiết. Cần nhận thấy rằng độc tố của động cơ ớ tất cả mọi ch ế độ công tác hoặc khi tiến hành nghiên cứu nó, do vậy cần nhận được các số liệu về các thành phần độc tố khi phân tích khí ở các ch ế độ nghiên cứu. 'Pheo kết quá nghiên cứu cho phép xây dựng các đưcmg đặc tính xác định sự hiến đổi các độc tố ứng với các chế độ này (ví dụ: các ch ế độ tải, toàn tải, hành trình không tải và các chế độ điều chính khác nhau). Hình 11.11: Sự phụ thuộc của lượng klií cacte và của sự tích tụ các thành plìàn dộc tô trong khí cacte vào chế độ côn [Ị tác của dộng cơ xủng sử dụng trên pliương tiện giao tliỏng. a) Lượng khí cacte (nrlli); b) Tích tụ CJHy (mg/l); c) Tích tụ CO (% theo thể tích); d) Tích tụ NO t (mỵ/l); e) Tích tụ CO: (% theo tliểtích). 11.6.2. Đường đặc tính tổng hựp (đường đặc tính nhiều thông sỏ) Các đường cong có trị số không đổi của một thông số bất kì nào đó phụ thuộc vào thông số thứ 2 khác sắp xếp theo trục liên hợp được gọi là đường đặc tính nhiều thống số (hay đường đặc tính tổng hợp). 182
Trên hình 11.12 trình bày dường đặc tính nhiều thông số cùa động cơ dic/cn có tăng áp trong quá trinh cóng tác cua nó. Phân tích các đườnụ dặc tính cho phép xác định độiiii cơđie/.en nghiên cứu có thê khai thác với diều kiẹn trị sô suất tiêu hao nhiên liệu biến đổi nhò trong khi sự biến đổi của tốc độ quay, áp suất có ích bình quân và còng suất theo đường dặc tính. Các đường cong trị số khỏns đổi của còng suất có ích phụ thuộc theo n và p. dược biếu diễn trên đồ thị bằn" nhữns đường cong nét đứt. Đường cong suất tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc theo tốc độ quay là những đường liền dốc thoai thoải ,,-, ■ t Hìnli 11.12: Dưòìií’ dặc tinh tòng lurp cua đôn
cao hơn của động cơ xăng. Điều đó có thể giải thích chủ yếu là do ở động cơ điezen quá trình cháy xảy ra trong điều kiện áp suất cao hơn và tốc độ tăng áp suất trong pha cháy nhanh (giai đoạn cháy đẳng tích Ọ ịj) cũng lớn hơn. L ,J 8 I.àõ Điezen no Xâng ỉỡỡ 90 2000 n, ự/ph 100 ÍOOO f ' Hz Hình 11.13: Đặc tính độ ỒII (L) của động cơ Hình 11.14: Am p h ổ của nguồn âm thanh xăng và dieien phụ thuộc theo tốc độ quay II của động cơ. trong điểu kiện công tác của dộng cơ theo đặc 1. Động cơ điezen: 2. Đông cơ xăng. tính tốc độ ngoài. Ớ động cơ phương tiện giao thông, sự phát tán âm thanh nguồn là phức tạp. Công siũít của nó được xác định bằng dòng năng lượng âm thanh từ những nguồn khác nhau. NĩỉUồn âm thanh phát sinh từ động cơ đốt trong bao gồm: 1) Sự phát tán âm thanh của nguồn phát sinh khí động lực học. 2) Tiếng ồn được biểu thị bằng dao động cơ học của bề mặt ngoài động cơ. 3) Năng lượng âm thanh truyền ra không gian xung quanh động cơ do dao động của các bộ phận treo đàn hồi của động cơ. Tiếng ồn của nguồn phát sinh khí động học xuất hiện do môi trường khí va đập có tiếng gió rít trong quá trình trao đổi khí (quá trình nạp và thải) cũng như đối với động cơ có quạt gió làm mát. Nguyên nhân của tiếng ồn cơ học biểu thị bằng dao động của bể mật ngoài của động cơ là: 1) Va đập trong sự phối hợp chuyển động của cơ cấu biên - khuỷu, trong hệ thống cơ cấu phối khí và trong các chi tiết chuyển động của bộ bơm cao áp; 2) Sự tăng lên đáng kể của những lực do tác dụng của khí thể lên những chi tiết cơ bản của động cơ xuất hiện trong quá trình cháy. Khi phân tích sự phát tán âm thanh hình thành của động cơ, cần nghiên cứu riêng biệt tiếng ồn từ hệ thống trao đổi khí (nạp và thải), hệ thống làm mát (chủ yếu là đối với động cơ có làm mát bằng không khí) sự phát sinh cơ học và quá trình cháy. Ý nghĩa của mỗi nguồn trong sự phát tán âm thanh chung của động cơ có nhiều loại và cấu tạo khác nhau. Ngày nay, các bộ tiêu âm nạp và thải đã hoàn thiện dần. Việc sử dụng bộ tiêu âm sẽ giảm thiểu mức độ ồn khí động học xuống thấp hơn mức độ ồn do rung động bề mặt ngoài. Ví dụ, khi sử dụng bộ tiêu âm khí thải, cho phép giảm thiểu tiếng ồn từ hệ thống đường thái của động cơ điezen từ 1 lOdB xuống 94dB, còn trong động cơ xăng từ 104dB xuống 92dB. 184
Trong các hệ thống nạp. hộ phận giám ãin khá hiệu quá là hộ lọc không khí. Đỏi với động cơ điezen và động cơ xăng, bộ lọc không khí làm giám liếng ổn của quá trình nạp phù hợp từ 122dB xuống 108dB đối với động cơ diezen, và từ 1 lỏdB xuống 102dB đội với động cơ xàng. Tiếp theo trong điều kiện có hệ thống tiêu âm dối với trao đổi khí thì phần công suất âm thanh của chúng phát tán bời dộníỉ cơ là không dan” ké. Các bộ tiêu âm cùa hệ thòng thai và các bộ lọc sạch không khí có thó’ ngăn giảm một cách có hiệu quả nhất sự phát tán lớn các âm thanh hình thành ớ tần số cao (hơn 600Hz). Ở tần sô thấp, tính chất giám âm được nâng cao bằng cách tănsỉ thể tích và kích thước dài của hộ trao đổi khí. Điều đó không phái lúc nào cũng làm được do điều kiện bô trí hệ thống nạp và thải trên phương tiện giao thông. Độ ồn lớn của tiến2 ồn khí động học là đặc trưng của động cơ xăng tốc độ cao. Độ ồn của động cơ điezen được xác định bới tiến triến đặc trưng của quá trình cháy và tính chất dao động các bộ phận chi tiết của kết cấu động cơ. Cường độ phát tán âm thanh của động cơ ớ mức độ có ý nghĩa phụ thuộc vào phương pháp hình thành hỗn hợp và cháy. Động cơ điezen có sự hình thành hỗn hợp theo màng (quá trình M) và liên tục, cũng như động cơ điezen có buồng cháy phân cách là có sự phát tán âm thanh bé nhất. Những thời gian sau này có khuynh hướng giảm ồn khi động cơ làm việc thông qua những kết cáu của các bộ phận chi tiết thán vỏ phù hợp. Tiếng ồn do quá trình cháy biểu thị bằng nguồn âm phổ có tần số cao (trên 1000 Hz) gây khó chịu cho sinh lí và thính giác, bới vậy việc giảm thiểu nguồn âm nêu trên có ảnh hướng thiết thực tới độ ồn. Đối với động cơ xăng quá trình cháy cũng kích thích tiếng ồn tần số cao do dao dộng bổ mặt ngoài như vậy nhưng chí có ý nghĩa phụ. Ớ đâv tiếng ồn phát sinh từ cữ học mang ý nghĩa lớn. Kết cấu hợp lí của các chi tiết bộ phận thân vỏ cho phép giảm đồng thời những tiếng ồn này. Mói quan hệ giữa tiếng ồn do quá trình cháy và phát tán âm thanh phát sinh từ cơ học khác nhau đối với những loại động CƯ khác nhau. Đối với dộng cơ thấp tốc tiếng ồn tần số cao đóng vai trò nhó. Với việc nâng cao tốc độ quay dần tới tiếng ồn từ quá trình cháy tương đối nhỏ trong mức độ ồn chung cúa động cơ. Tuy nhiên điều đó không có nghĩa là cứ tăng tốc độ của động cơ thì tiếng ỒI1 phát sinh do quá trình cháy sẽ giảm. Theo trị số tuyệt đối thì tiếng ồn do quá trình cháy cũng tâng lẽn, nhưng tiếng ổn cơ học tăng mạnh, vì sự giảm tương đối tiếng ồn do quá trình cháy là nguyên nhàn. Trên hình 11.15 đưa ra các mức độ ồn của các nguồn riêng biệt phụ thuộc vào tốc độ quay trục khuỷu của động cơ điezen khi nó làm việc theo dặc tính ngoài. Tiếng Ổ11 phát sinh bới dao độno của độne cơ trên hệ biêu thị bàng tần số thấp (tới 600Hz), và cườnu độ của nó không phái là xác định dối với động cơ ngày nay. Khi kích thích động cơ theo hướng tăng tốc độ quay thì cường độ phát tán của các nguồn âm này lăng lên rõ rệt. Đe íiiani ánh hướnụ kích thích độna cơ uày ra tiếng ỒI1 , cần thiết tiến hành 185
các biện pháp làm tốt sự cân bằng của động cơ. L,dB Khả năng ảnh hường đèn cường đọ các nguồn tiếng ồn này bằng cách làm biên dổi các thông số của các bệ đỡ đàn hổi sử dụng, bới vậy đê giảm cường độ ổn đòi hỏi phải dìma các bệ đõ' gồm những phần tử co giãn có độ vững chắc cao. Trong điểu kiện tiếng ồn này cùa tất cả các phương tiện giao thông có thế không íiiám xuống, mà còn tăng lên vì có sự lan truyền âm lớn từ động cơ phương tiện có sự lựa chọn theo H ình ỉ L I 5: Độ ổn cùa những Hịịaon â tìì mục đích. r i ê u q p h ụ t h u ộ c v à o t ó c đ ộ CỊIUỈX /ì ỉ r o n t Ngày nav để giảm tiêìis ổn của độn2 cơ d i ê u k i ệ n c o n {ị í ú c c u a d ộ n g c ơ t h e o phương tiện giao thông về cơ bản là cố sắim dặc ĩính íổc (lộ tiỉỊoài (toàn tài}. giảm phát tán âm thanh từ niĩuỏn phát sinh ra 1. Độ 011 chung của động cơ; nó. Đó là việc hoàn thiện quá trình cháy, sử 2. Độ ồn theo quá trình làm việc; dụng những kết cấu hợp lí cho những bộ phận 3. Độ ồn cư học: 4. Độ ồn khi nạp; chi tiết và hệ thống chính của động cơ nhưng 5. Độ óiì quạt gió. đồng thời không làm giảm các chí tiêu kinh tế - kĩ thuật của động cơ. Các phương pháp thụ động chống tiếng ồn là sử dụng các phương pháp ngân âm và tiêu âm cho các bộ máy động cơ mạnh, như bao phủ bề mặt chúng bằng những vậtliệu cách âm lựa chọn, các vật liệu này dùng để ngăn âm cho các động cơ tĩnh tại, mà trong cóng nghiệp chế lạo các phương tiện giao thông (như ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ...) hiện nay vần khỏng đưực sứ dụng vì điều kiện khai thác chúng khá phức tạp. §.11.8. ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG c:ơ CÓ TANG ÁP DÙNG TRÊN PHƯƠNG TIỆN GIA O THÔNG Từ các mục trcn cho thây rằng đè háo đám hoạt động cần thiết cùa dộng cơ, khi cần phải giảm tốc độ quay tới trị số n xác định để mõmen quay tãne lên. Trong trường hợp sử dụng tăng áp để đảm bảo đặc tính tiến triển đường cong Mc = f(n) tron ti điều kiện khai thác đòi hỏi đồng thời phù hợp các thông số của bộ cấp dẫn nhiên liệu và đặc tính nạp sẽ lựa chọn những thông số của bộ m áy nén - tuabin như thế nào đê cho đặc tính tính toán của máy nén - tuabin được cung cấp khôno khí lớn nhất ỏ' các chế độ tốc dộ mà mòmen quay là lớn nhất. Cùng với việc tăng cấp nhiên liệu chu trình ở những chế độ này hệ số dư không khí a sẽ giảm đến trị số mà chưa thấy khói trong khí thái. Để đạt được hệ sô dư trữ mômen quay lớn nhất K hoặc nhận được khả năng khai thác đ ộ n g c ơ ở c h ế đ ộ n Mc trong điểu kiện (X lớn, ngày nay hệ thống có đ iề u c h ỉn h tă n g áp bằng tuabin khí ihải được nghiên cứu sử dụng. Tùy theo mức độ giám tốc độ quay nhờ thiết bị đặc biệt mà các cánh dẫn hướng cùa thiết bị phun của tuabin được xoav lại để dòng chảy 186
đi vào chúng giảm. Trong điều kiện chê độ tải trước, điéu đó nâng cao áp suất khí trước tuabin, cỉo đó làm tăng tốc độ quay cúa máy nen - tuabin và phù họp với áp suất tăng áp của không khí P K trên đườno nạp của động cơ. ỈJOO uoo rsoo rvo n.v/jýỉ O) Hình 11.16: c 'ức dường dặc tinh lóc dạ nịỊoài và dặc tính lải của động cơ dìeien. a) Các dường dặc tính tổc (lộ ngoài; b) Các dường đặc tinh tải; Đường liên là dổi với (lộng cơđicien cỏ tăng áp; Đường nét đírt là dổi với dộng cơdie:en kliông tăiiq úp. 0 - Khi lì = lOOOv/ph; A - Klìi II = 2I00v/ph. Trên hình 1 l .l ỏ a trình bày đặc tính tốc độ ngoài của các động cơ điezen có tăng áp và khiông tăng áp. Khi tăng áp ớ chế độ định mức, áp suất trước tuabin được đặc trưng bởi trị số 7TI = 1,76, do vậy áp suất không khí sau khi nén nó trong máy nén đạt được ứng với 7tK = 1.79. Khi đó công suất của độnií cơ có tăng áp so với công suất khi động cơ [àm việc k hô n g có tăng áp tăng khoáng 26,5%. Hệ số nạp tăng lên và kết quả là trong điều kiện tăng nén, có thế trong phạm vi tốc độ quay dạt M . x , nhận được cx = 1,44 1,55. - 7- Suất tiêu hao nhiên liệu thực tế dối với ca động cơ có tăng áp và không tăng áp đều gần n h ư nhau, tốc độ quay của trục máv nén - tuabin ở chế độ định mức nT K = 45000v/ph. Trên hình 11.16b trình bày các dường đặc tính tải cúa dộng cơ điezen ở hai chế độ tốc độ tronc điều kiện làm việc của nó là có tăng áp và không tăng áp. 187
Theo mức độ tãng tải áp suất khí trước tuabin và áp suất tăng áp đặc trưng bởi các thông số nT và 7tK, còn tốc độ quay của máy nén - tuabin nT_K cũng tăng, thêm vào đó làm tăng cao tốc độ quay của trục khuỷu động cơ. Khi n = 2100v/ph áp suất tăng áp tăng lên (7TK = 1,95), điều đó dẫn đến làm tăng pc đòn 30% trong khi a = 1,8. Đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu ờ các chế độ tải đến tới p, = 0.55MN/m~ đều nhỏ hơn trong trườn í! họp làm việc của động cơ không lăng áp. Trong điều kiện làm việc của động cơ, khi n = lOOOv/ph, việc sử đụn s tăng áp mạc dù có tổn thất nhỏ trong quá trình thải (nT = 1,05) nhưng không làm xấu đi các chỉ tiêu kinh tố của động cơ. Đặc tính tốc độ ngoài, khi có tăng áp đưa ra trên hình 11.16, nhận dược khi không có làm mát không khí trung oịan và ờ chế độ định mức tK = 1 10°c. Hình 11.17: Sự phụ thuộc của các thông sỏ cùa chu trình công lúc khi tăng áp theo tK (n = 1800 vỉph; ẹ / = 19"; Q x ị = Ỉ 5 5 m m ^ ) pz,MN/m’ a) PK = const, a = var; —x/r PgMN/m* b) a = Ctìnst, Px = rar. 10ị*— 09 - — * 600 Ỉ.0 p -5 0 0 03 — . -m tr°c - ■ C n U U cg /h ‘ 00 - .. ■\ĩó ĩoa •— —, ự 9C.3/^J± Trên hình 11.7 đưa ra sự phụ thuộc của các thông số của chu trình theo nhiệt độ khổng k h í t K khi trị s ố a biến dố i và PK = c o n s t (h ìn h 1 1 .17a); c ò n k hi a « c o n s t ( a = 1,58 4- 1,71) và PK = var (hình 11.17b). Lượng cấp nhiên liệu chu trình trong cả hai trường hợp ví dụ gần như bằng nhau. Các thí nghiệm được tiến hành trên động cơ điezen 1 xilanh (có Dx/ = 130mm, s = 140mm). Khi tăng a (hình 11.17a) và pK không thay đổi trong trường hợp giảm tK đồng thời tâng pe thì tính kinh tế của động cơ tốt lèn. Khi giảm pK và đồng thời hạ thấp tK còn giảm (X không đáng kể (hình 11.17b) thì tính kinh tế của động cơ cũng như vậy. Trên đổ thị (xem hình 11.17) đưa ra sự phụ thuộc như vậy, đặc trưng quá trình cháy (đường cong-p,) trong trường hợp công tác của động cơ có tăng áp. 188
Chương XII CÀN BẰNG NHIỆT ĐỘNG c ơ §12.1. CÂN BẦNG NHIỆT ĐỘNG c ơ (PHÂN PHỐI NHIỆT ĐỘNG c ơ ) Từ phán tích chu trình động cư cho thấy rằng chỉ có một phẩn năng lượng nhiệt hình thành do cháy nhiên liệu được chi phí cho việc thực hiện công có ích. Đê xác định đặc tính sử dụng năng lượng nhiệt và tìm các biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt, cũng như cần thiết cho tính toán hệ thống làm mát và thiết kế tận dụng năng lương nhiệt của động cơ, cần xác định các thành phần riêng của phân phối nhiệt (cân bằng nhiệt), phụ thuộc vào các thóng số khác nhau đặc trưna cho điều kiện khai thác (chế độ tải, tốc độ quay, thành phần hổn hợp v.v...). Phương trình cân bằng nhiệt (lượng nhiệt trong một đơn vị thời gian): Qo = Qc + Q/m + Q i h + Qckh + Qch + Qc/ ' J /s (12-1) Trong đó: Q0 - lượng nhiệt toàn phần do nhiên liệu cung cấp trong động cơ ớ chế độ cổng tác thực hiện; Q e - lượng nhiệt tương đươnơ công có ích của động cơ; Q|m - lượng nhiệt nhả chỏ môi trường làm mát; Qlh - lượng nhiệt mang từ động cơ theo khí thải; Qckh - phần lượng nhiệt cua nhiên liệu mất mát do cháv không hoàn toàn; Qch - lượng nhiệt trao cho dầu nhờn bôi trơn, hay lượng nhiệt cho tốn thất cơ học; Qc/ -phần nhiệt còn lại xác định tổn thất không kể đến những thành phần khúc trong Gàn bằng nhiệt. H ình I 2 .I : Sơ do cán bảng nhiệt (lộỉiq cơ. Q fỉ - Lượng nhiệt nhận được khi dốt cháy nhiên liệu tiến hành trong động crí; ọ . - Lượng nhiệt tương dương công chi thị cùa động c-i; - í. rợng nhiệi tương dương công có ích của dộng cơ; Q,v - i ượng nhiệt truyền cho thành vách bao kín thế tích công ..X cùa xi lanh; Ọ/;: -Lượng nhiệt nhá cho mồi trường làm mát; Qv - l ương nhiệí chung chứa dựng trong khí thái; Q h - Lượng nhiệt tương đương cộng chi phí cho ma sát và dẫn dộng các cơ cấu phụ; Q mPx " Lượng nhiệt truyền cho môi trường làm mát do ma sát của pittông và xecmăng với thành xiỉanh; Q . kh - Phần lượng nhiệt của nhiên liệu mất mát do phản ứng cháy không hòan toàn; Q I - Thành phần còn lại; Q j n - Lượng nhiệt phù hợp dộng năng dòng khí thải; Q hx - Lượng nhiệt mất mát do bức xa nhiệt: Q(ll - Lượng nhiệt d o khí thải nhá cho hè thống làm mát ớ dường ống thái; Q [h - Lượng nhiệt mang từ dóng cơ theo khí thái. 189
Cần bầng nhiệt có thể xác định theo phần trăm của toàn bộ lượng nhiệt đưa vào. Khi đó: q e = 1 0 0 . Q , / Q „ % ; q , m = 1 0 0 .Q (m/ Q „ % ; q , h = 1 0 0 .Q ,1,/ Q „ % Ị q,u, = 100.C U /Q ,, % ■ = 100.Qth/Q„% ; q ư = IOO.Qtf/ Q „ * | Rõ ràng là: Mc + 4/m + Qth + Qckh + Qch + qc/ = ( 12' 3) Lượng nhiệt tóàn bộ cung cấp trong thời gian 1 giây: Qo = hu - G n/> J/s (12-4) Trong-đó: G n/ - lượng nhiên liệu cung cấp, kg/s ; h u - nhiệt trị của nhiên liệu, J/kg. Lượng nhiệt (bằng J/s) tương đương công suất có ích (bằng w ): Qe = Ne (12-5) Lượng nhiệt truyền cho môi trường làm mát qua thành xilanh, nắp xilanh, pittông và các xecmăng, có thể xác định theo phương trình: Q/m = G /m • Q m ' l v) 0 2-6) Trong đó: G /m , kg/s - lượng chất làm mát đi qua động cơ; c /m,J/kg -nhiệt dung riêng của chất làm mát (đối với nước Cn = 4186 J/kg); tr, °c - nhiệt độ chất làm mát ra khỏi động cơ; tv, "C - nhiệt độ chất làm mát đi vào động cơ. Lượng nhiệt mang theo khí thải: Qlh = G |h.( M 2.C"p.t th ~ -Cịap-t,,) (12-7) Trong đó: G lh.M 2.C*p.tIh, J/s - lượng nhiệt của sản phám cháy từ xilanh; Gịh.M ị.C ^p.t,,, J/s - lượng nhiệt mang vào xilanh của lượng nạp mới; C" và C w , J/kmol.°C - nhiệt dung riêng mol đắng áp của sản phẩm cháy và khí nạp mới; tlh, "C - nhiệt độ khí thải đo sau đường ống thải; tQ, "C - nhiệt độ khí nạp mới trên đường nạp vào xilanh. Lượng nhiệt Qch được xác định bằng cách đo lượng nhiệt mà dầu bôi trơn truyền cho nước trong bộ làm mát dầu nhờn. Trị sô Q ckh khi a > 1 thường không tính riêng ra, mà tính trong thành phần Qc/được xác định theo hiệu số: Q c / = Q o - (Q e + Q/m + Q«h + Qch) ( 12-8) Nếu thí nghiệm tiến hành trong điều kiện a < 1, thì không tính gộp vào như trên mà khi đó lượng nhiệt do cháy không hết được tính riêng theo phương trình: Qckh = Ahu ■Gth . J/s (12-9) ơ đây Âhu được xác định theo công thức (3-31 và 3-32). Trên hình 12.1 đưa ra các thành phần của cân bằng nhiệt bên trong động cơ trong điều kiện làm việc không có tăng áp. Phạm vi giá trị cúa các thành phần trong cân bằng nhiệt đưa ra ở bảng 12.1. 190
Bảng 12.1. Các thành phần chia của cân bằng nhiệt, % Động cơ