CHƯƠNG 5. CHU TRÌNH LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC TUABIN KHÍ
Vào những năm 70 của thế kỷ 19 ĐCĐT được xuất hiện. Hiện nay nó được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân, và được gọi là ĐCĐT vì có quá trình cháy xảy ra ngay trong xianh của động cơ giải phóng hoá năng thành nội năng của sản phẩm cháy được coi là cấp nhiệt cho chất công tác. Việc nghiên cứu động cơ đốt trong là xác định những nhân tố ảnh hưởng tới hiệu suất nhiệt của nó. Để phát huy những ưu điểm và hạn chế nhược điểm nhằm thiết kế chế tạo sửa chữa và sử dụng chúng có hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Để đơn giản cho việc nghiên cứu ta đưa ra các giả thiết sau:
- Chu trình là thuận nghịch (bỏ qua ma sát, xoáy lốc...)
- Trong xilanh của động cơ luôn chứa 1 kg khí làm việc và coi là khí lý tưởng.
Vì chu trình là thuận nghịch nên hai quá trình cháy (nổ) thải (xả) xảy ra rất nhanh do đó không phải là quá trình thuận nghịch nhưng coi là hai qúa trình cấp, nhả nhiệt thuận nghịch. Xen kẽ với hai quá trình trên là hai quá trình nén, giãn nở rất nhanh (thực tế là quá trình đa biến) coi là đoạn nhiệt thuận nghịch. Hai quá trình nạp, thải (đẩy khí ra khỏi xupap) không phải là qúa trình nhiệt động mà chỉ là quá trình thay đổi lượng khí trong xilanh vì thế chúng ta không nghiên cứu.
Các ĐCĐT thường làm việc theo các chu trình sau: chu trình cấp nhiệt đẳng tích, đẳng áp, hỗn hợp.
5.1. chu trình lý thuyết động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích
Là chu trình có quá trình cháy xảy ra tức thời, piston chưa kịp dịch chuyển nên thể tích công tác của xilanh gần như không đổi.
Đó là chu trình của các động cơ chạy nhiên liệu nhẹ như động cơ chạy xăng, động cơ máy bay, ôtô. Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích được biểu diễn trên đồ thị p- và T-s như hình 8.1.
Các đại lượng đặc trưng của chu trình:
- Tỷ số nén:
- Tỷ số tăng áp đẳng tích:
Hai đại lượng này được nhà chế tạo cho trước.
Chu trình gồm các quá trình sau:
a-1: nạp khí vào xilanh (không phải là quá trình nhiệt động, chỉ thay đổi lượng không khí nạp).
1-2: quá trình nén đoạn nhiệt với tỷ số nén
2-3: quá trình cấp nhiệt đẳng tích q1, thực chất là quá trình cháy đẳng tích.
3-4: quá trình giãn nở đoạn nhiệt sinh công.
4-1: quá trình nhả nhiệt đẳng tích q2.
1-a: thải khí ra ngoài.
Hiệu suất nhiệt của chu trình cấp nhiệt đẳng tích:
q1 = q23 = Cv(T3 – T2), q2 = q41 = Cv(T4 – T1)
Ta có:
(5.1)
