Đồ án Tính toán mô phỏng chu trình công tác động cơ diesel theo phương pháp cân bằng năng lượng

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ DIESEL

1.1. Vai trò tính toán chu trình công tác của động cơ

Chu trình công tác của động cơ là tập hợp tất cả các quá trình công tác khác nhau xảy ra trong xi lanh động cơ theo một trình tự xác định. Quá trình công tác là tập hợp những sự biến đổi xảy ra đối với môi chất công tác trong xi lanh động cơ. Đó là các quá trình nạp, nén, cháy - giãn nở và thải. Đối với động cơ đốt trong chu trình công tác được lặp lại theo chu kỳ. Trong các quá trình công tác của động cơ kể trên thì quá trình cháy - giãn nở là quá trình chủ yếu, trong quá trình này nhiệt năng của nhiên liệu được biến thành cơ năng.

Chu trình công tác của động cơ là chu trình thuận. Đối với chu trình lý tưởng thì đây là chu trình kín, thuận nghịch, còn đối với chu trình thực tế đây là chu trình hở, không thuận nghịch. Chu trình công tác của động cơ nói lên sự thay đổi môi chất công tác trong xi lanh của động cơ.

Chu trình công tác của động cơ được đặc trưng bằng các thông số mà khi tính toán cũng như khi phân tích chúng ta cần phải xét đến đó là áp suất chỉ thị trung bình, hiệu suất chỉ thị, áp suất cực đại và tốc độ tăng áp cực đại trong quá trình cháy, nhiệt độ cực đại trong quá trình cháy và các thông số trạng thái của môi chất công tác tại thời điểm mở xu páp thải. Toàn bộ các thông số đặc trưng đó được phản ánh tổng quát thông qua quy luật phát triển áp suất và nhiệt độ trong quá trình cháy có xét đến quy luật cháy của nhiên liệu và quy luật tổn thất nhiệt do có sự trao đổi nhiệt giữa khí cháy với thành xi lanh, với nắp máy và đỉnh pít tông. Việc tính mô phỏng các quy luật nói trên theo góc quay trục khuỷu và các thông số đặc trưng của các quy luật đó trong quá trình tính toán chu trình công tác của động cơ mà chủ yếu nhất là tính toán quá trình cháy có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình hoàn thiện các quá trình công tác nói riêng và cả chu trình công tác của động cơ nói chung, đồng thời giúp việc thiết kế động cơ ngày càng hoàn thiện hơn.

Để đánh giá đúng được các thông số đặc trưng chu trình công tác của động cơ nói trên, thông thường chúng ta phải tiến hành ghi đồ thị chỉ thị của chu trình và tiến hành phân tích. Tuy nhiên đối với giai đoạn thiết kế sơ bộ động cơ mới cũng như khi tiến hành kiểm nghiệm động cơ đã chế tạo thì việc có một phương pháp đúng để áp dụng tính toán, khảo sát là việc rất cần thiết.

Các kết quả tính mô phỏng qui luật phát triển áp suất, nhiệt độ và các qui luật nhiệt động khác như qui luật toả nhiệt, qui luật tốc độ toả nhiệt khi cháy, qui luật trao đổi nhiệt, qui luật nhiệt lượng sử dụng có ích. theo góc quay của trục khuỷu của từng quá trình công tác riêng rẽ và của cả chu trình công tác động cơ nói chung cho phép chúng ta đánh giá một cách đúng đắn các thông số động học của quá trình cháy như pmax, , Tmax, các thông số động học quá trình toả nhiệt khi cháy như , Qnlmax, cũng như vị trí đạt được của các thông số trên theo góc quay của trục khuỷu.

Chính vì vậy, việc tính toán mô phỏng chu trình công tác trong động cơ luôn được chú trọng nghiên cứu và không ngừng hoàn thiện cận sát với những điều kiện biến đổi nhiệt thực tế trong xi lanh nhằm đánh giá tính hiệu quả và kinh tế của chu trình công tác trong động cơ diesel.