Xe bán tải loại Ford Ranger động cơ Bi-turbo Diesel 2.0Li4TDCi có 4 xilanh. Trong động cơ Diesel 4 kỳ không có sự trộn sẵn giữa dầu Diesel và không khí trước khi nén như trong động cơ xăng. T
20/28
Xe bán tải loại Ford Ranger động cơ Bi-turbo Diesel 2.0Li4TDCi có 4 xilanh. Trong động cơ Diesel 4 kỳ không có sự trộn sẵn giữa dầu Diesel và không khí trước khi nén như trong động cơ xăng. Thay vào đó, quá trình diễn ra như sau:
Kỳ thứ nhất (kỳ hút): không khí tự nhiên được hút vào động cơ ở nhiệt độ \({27^ \circ }C\) và áp suất 1 atm.
Kỳ thứ hai (kỳ nén): không khí trong xilanh bị nén lại với tỉ số nén của thể tích là \(14:1\) và áp suất lên tới 45 atm, làm nhiệt độ trong buồng đốt tăng lên.
Kỳ thứ ba (kỳ cháy): sau khi nén xong, ở kỳ này nhiên liệu Diesel được phun trực tiếp vào buồng đốt thông qua kim phun. Dưới áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu tự bốc cháy mà không cần tia lửa điện.
Kỳ thứ tư (kỳ xả): van xả mở và đẩy hỗn hợp khí và nhiên liệu Diesel đã cháy ra ngoài.
Biết hiệu suất trung bình của động cơ là \(45{\rm{\% }}\) và năng lượng sinh ra khi đốt cháy 1 lít dầu diesel là 36 MJ. Bỏ qua các quá trình trao đổi nhiệt với môi trường và với động cơ.
Trong động cơ Diesel các bu-gi đánh lửa sẽ đốt cháy dầu Diesel để sinh công.
Nhiệt độ trong buồng đốt ngay trước khi dầu Diesel được phun vào khoảng \({691^ \circ }{\rm{C}}.\)
Dung tích bình chứa nhiên liệu dầu Diesel là 85 lít. Công của động cơ sinh ra khi đốt hoàn toàn 1 bình nhiên liệu khoảng 1377 MJ.
Một xe có khối lượng 2,4 tấn chuyển động trên mặt đường nằm ngang, lực cản tác dụng lên xe trong quá trình chuyển động bằng 0,057 trọng lượng xe thì xe chạy thẳng đều trung bình 100 km tiêu thụ hết 9 lít dầu Diesel. Lấy \({\rm{g}} = 9,8{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2}\).
a) Sai: Đề bài đã nêu rõ ở kỳ thứ ba: "Dưới áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu tự bốc cháy mà không cần tia lửa điện". Động cơ Diesel không sử dụng bu-gi để đánh lửa đốt nhiên liệu.
b) Đúng: Xét lượng khí trong xilanh từ kỳ hút (trạng thái 1) sang cuối kỳ nén (trạng thái 2):
Trạng thái 1: \({p_1} = 1{\rm{\;atm}};{V_1};{T_1} = 27 + 273 = 300{\rm{\;K}}\).
Trạng thái 2: \({p_2} = 45{\rm{\;atm}};{V_2} = \frac{{{V_1}}}{{14}};{T_2}\)
Áp dụng phương trình trạng thái:
\(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {T_2} = \frac{{{p_2}.{V_2}.{T_1}}}{{{p_1}.{V_1}}} = \frac{{45.\frac{{{V_1}}}{{14}}.300}}{{1.{V_1}}} \approx 964{\rm{\;K}} \approx {691^ \circ }{\rm{C}}\)
c) Đúng: Năng lượng sinh ra khi đốt hết 85 lít dầu:
\(Q = 85.36 = 3060MJ\)
Công động cơ sinh ra (Công có ích):
\(A = H.Q = 45{\rm{\% }}.3060 = 1377MJ\).
d) Sai: Khối lượng \(m = 2400{\rm{\;kg}}\). Trọng lượng \(P = m.g = 2400.9,8 = 23520{\rm{\;N}}\).
Lực cản: \({F_c} = 0,057.P = 0,057.23520 = 1340,64{\rm{\;N}}\).
Vì xe chạy thẳng đều nên lực kéo của động cơ bằng lực cản: \({F_k} = {F_c} = 1340,64{\rm{\;N}}\).
Công xe thực hiện trên quãng đường \(s = 100{\rm{\;km}} = 100000{\rm{\;m}}\):
\(A = {F_k}.s = 1340,64.100000 = 134064000J \approx 134,06MJ\).
Nhiệt lượng nhiên liệu cần tỏa ra: \(Q = \frac{A}{H} = \frac{{134,06}}{{0,45}} \approx 297,91MJ\).
Lượng dầu tiêu thụ: \(V = \frac{Q}{{36}} = \frac{{297,91}}{{36}} \approx 8,27\) lít.