Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nhiên liệu đến động cơ để đốt cháy và tạo ra công suất. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí trong động cơ xăng có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu và không khí trong động cơ xăng có nhiệm vụ cung cấp Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí trong động cơ xăng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí để đốt cháy trong xilanh. Chúng có nhiệm vụ lọc và chuẩn bị cả xăng và không khí trước khi đưa chúng vào động cơ, giúp đảm bảo hỗn hợp nhiên liệu-khí luôn trong trạng thái sạch và phù hợp. Đề tài “Nghiên cứu hệ thống động cơ xăng của ô tô” được thực hiện với mục đích hướng đến việc tăng cường hiệu suất của động cơ xăng, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, và làm tăng công suất động cơ mà không làm giảm tuổi thọ, tìm hiểu và áp dụng các công nghệ và phương pháp mới để tăng hiệu quả nhiên liệu, giúp tiết kiệm chi phí và giảm thiểu tác động đến môi trường.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG
Nội dung tổng quan
Cung cấp hòa khí (hỗn hợp xăng và không khí) sạch, đồng đều về số lượng và thành phần vào các xylanh theo yêu cầu về tốc độ và tải trọng của máy
Thải sạch khí cháy ra ngoài đảm bảo ô nhiễm môi trường cũng như gây ồn ở mức thấp nhất.
Xăng và không khí phải được lọc sạch trước khi hòa trộn với nhau tạo thành hòa khí
Hỗn hợp xăng và không khí được hòa trộn tốt dưới dạng sương.
Tỷ lệ hỗn hợp xăng và không khí phù hợp theo mọi chế độ làm việc của động cơ.
Lượng hỗn hợp xăng và không khí vào các xylanh phải đồng đều nhau.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
Các đường ống dẫn nhiên liệu
Hộp thu hồi hơi nhiên liệu (hộp than hoạt tính)
Hình 1.1 Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
1.2.2.1 Thùng chứa nhiên liệu Được chế tạo bằng tôn mỏng hoặc bắng cao su cứng nó được đặt ở phía sau xe để tránh rò rỉ của nhiên liệu do va chạm Bên trong thùng được chia làm nhiều ngăn ăn thông với nhau để giảm sự dao động của nhiên liệu khi ô tô hoạt động.
Hình 1.2 Thùng chứa nhiên liệu
Lượng nhiên liệu chứa trong thùng phải đủ lớn để ô tô có thể hoạt động một quảng đường dài mà không cần phải tiếp nhiên liệu. Ống nhiên liệu cung cấp ra bên ngoài được đặt cách đáy thùng từ 2 ÷ 3 cm để ngăn ngừa các cặn bẩn hoặc nước lẫn lộn trong nhiên liệu đi vào đường ống Đường ống nhiên liệu hồi được nối với bộ chế hoà khí hoặc bơm nhiên liệu Đường ống chống ô nhiểm nối với hộp chứa than hoạt tính Ống đổ nhiên liệu được nối ra bên ngoài và được che kín bởi một nắp đậy. Bên trong thùng nhiên liệu còn bố trí bộ cảm biến xác định lượng nhiên liệu có trong thùng chứa
Thùng nhiên liệu phải được xúc rửa định kì để làm sạch các chất bẩn và xả nước ra khỏi thùng chứa Ở những động cơ cũ, nắp đậy thùng nhiên liệu có hai van: Van áp cao dùng để xả hơi nhiên liệu từ trong thùng nhiên liệu ra môi trường và một van áp thấp dùng để đưa không khí từ môi trường vào thùng nhiên liệu để cân bằng áp suất Động cơ sau này, nắp đậy thùng nhiên liệu chỉ có van áp thấp. Hơi nhiên liệu có áp cao sẽ được hộp than hoạt tính hấp thụ.
1.2.2.2 Các đường ống dẫn nhiên liệu Ở các loại ô tô cũ chỉ có một đường ống dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến lọc nhiên liệu Ôtô ngày nay có 3 đường ống dẫn:
Đường ống dẫn chính nối từ thùng nhiên liệu đến lọc nhiên liệu.
Đường ống nhiên liệu hồi dẫn nhiên liệu từ bơm nhiên liệu hoặc từ bộ chế hòa khí trở về thùng nhiên liệu
Đường ống chống ô nhiểm dẫn hơi nhiên liệu từ thùng nhiên liệu đến hộp than hoạt tính và ngược lại
Các đường ống dẫn nhiên liệu được cặp với nhau và bố trí dọc theo sườn xe để tránh sự hư hỏng do sỏi đá trên mặt đường va chạm.
1.2.2.3 Hộp thu hồi hơi nhiên liệu (hộp than hoạt tính) Để tránh hơi nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và buồng phao bộ chế hòa khí bay ra bên ngoài môi trường, các ôtô ngày nay được trang bị hệ thống thu hồi hơi nhiên liệu Phần chính là hộp than hoạt tính dùng để hấp thu hơi nhiên liệu, sau đó đưa lượng hơi nhiên liệu này đến đường ống nạp để vào buồng đốt khi động cơ hoạt động. Điều này tránh được sự ô nhiểm môi sinh và tiết kiệm nhiên liệu
Vỏ hộp than hoạt tính bằng cao su cứng, bên trong chứa các hạt than dùng để hút hơi nhiên liệu Hộp than hoạt tính có 3 đường ống
Đường ống nối với thùng nhiên liệu Đường này cho phép hơi nhiên liệu có áp suất cao từ thùng nhiên liệu đến hộp than hoạt tính qua van một chiều ở giữa Khi trong thùng nhiên liệu có độ chân không, van một chiều bên trái mở cho không khí và hơi nhiên liệu đi vào thùng nhiên liệu để cân bằng áp suất
Đường ống thứ hai nối đến bộ chế hoà khí thông qua một van điện bố trí ở bên ngoài Khi động cơ dừng, van mở cho phép hơi nhiên liệu từ buồng phao đến bộ thu hồi hơi nhiên liệu Khi động cơ hoạt động van điện đóng.
Hình 1.3 Hộp thu hồi hơi nhiên liệu (hộp than hoạt tính) Đường ống nối từ hộp than hoạt tính đến bộ chế hòa khí: Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, không có độ chân không truyền đến hộp than hoạt tính do đường ống nằm ở phía trên cánh bướm ga Khi cánh bướm ga mở lớn hơn 10°, dưới tác dụng của độ chân không, không khí từ bên ngoài đi qua lọc bố trí bên dưới của hộp than hoạt tính, lượng không khí đi vào sẽ cuốn hơi nhiên liệu qua van một chiều bên phải để đến đường ống nạp.
Lọc nhiên liệu được bố trí giữa thùng nhiên liệu và bơm nhiên liệu Nó dùng để gạn lọc các bụi bẩn và nước lẫn lộn trong nhiên liệu Vỏ của lọc được làm bằng nhựa trong để dễ dàng quan sát và lọc làm bằng giấy đặc biệt.
Bơm nhiên liệu dùng để cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bộ chế hòa khí Bơm nhiên liệu có hai kiểu: Kiểu bơm cơ khí và kiểu bơm điện.
Loại dẫn động bằng cơ khí:
Hình 1.5 Dẫn động bằng cơ khí
Lượng nhiên liệu từ bơm cung cấp sẽ qua kẽ hở giữa rotor và stator của động cơ điện, dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu làm van một chiều mở và nhiên liệu được cung cấp vào hệ thống.
Bộ chế hoà khí dùng để cung cấp tỉ lệ nhiên liệu không khí phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ Theo lý thuyết để đốt cháy1kg nhiên liệu, cần phải cung cấp một khối lượng không khí là14,7kg Ở quá trình nạp không khí từ bên ngoài qua lọc gió, khi không khí qua ống khuếch tán thì tốc độ dòng khí tăng mạnh tạo độ chân không tại ống khuếch tán Độ chân không này hút nhiên liệu từ buồng phao ra khỏi vòi phun chính để cung cấp cho động cơ.
Hình 1.7 Bộ chế hòa khí
Lượng không khí nạp vào động cơ được điều khiển bởi bướm ga và cánh bướm ga được điều khiển bởi bàn đạp ga do người lái xe điều khiển Cánh bướm gió dùng để khởi động cơ, khi động cơ hoạt động bình thường bướm gió luôn mở tối đa.
*Ống khuếch tán: Có 3 kiểu ống khuếch tán.
Kiểu ống khuếch tán cố định
Kiểu ống khuếch tán có tiết diện thay đổi
Và kiểu dùng van không khí.
Hình 1.8 3 kiểu ống khuếch tán
*Cách bố trí bộ chế hòa khí
Có hai kiểu bố trí cơ bản: Kiểu đặt thẳng đứng và kiểu đặt nằm ngang Kiểu đặt đứng sử dụng phổ biến nhất, kiểu đặt ngang có ưu điểm là hạ thấp được trọng tâm của xe.
Hình 1.9 Cách bố trí bộ chế hòa khí
Phân loại
1.3.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí
*Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 1.10 Nguyên lý cơ bản của bộ chế hòa khí
Dòng khí nạp đi ngang chỗ co hẹp nhất của họng khếch tán, tốc độ dòng khí tăng tạo độ chân không lớn sẽ hút xăng từ buồng phao qua zichlơ xăng phun vào họng khếch tán và nạp vào xy-lanh.
1.3.1.1 Bộ chế hòa khí đơn giản
Hình 1.11 Bộ chế hòa khí đơn giản
Bộ chế hoà khí cơ bản là bộ chế hoà khí chỉ có một vòi phun xăng Trong đó một đầu vòi phun được đặt trong buồng phao và đầu còn lại đặt tại họng khuếch tán Khi có dòng khí đi qua họng khuếch tán thì xăng sẽ được hút ra khỏi buồng phao để hòa trộn với không khí tạo thành hổn hợp.
Khi động cơ làm việc, kỳ nạp piston hút không khí qua bầu lọc vào họng khuếch tán của bộ chế hòa khí Vòi phun được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng khuếch tán là nơi có độ chân không lớn nhất Xăng từ buồng phao qua ziclơ được dẫn tới vòi phun. Nhờ có độ chân không ở họng khuếch tán, nhiên liệu được hút ra khỏi vòi phun và được xé thành những hạt nhỏ hòa trộn với không khí (hòa khí) nạp vào xy-lanh qua xu-pap nạp
Phía dưới họng khuếch tán còn có bướm ga dùng để điều chỉnh lượng hòa khí nạp vào xylanh động cơ.Khi bướm ga mở nhỏ lượng lượng khí nạp ít, độ chân không nhỏ lượng xăng hút ra ở vòi phun ít. Khi bướm ga mở càng lớn thì lượng xăng phun ra ở vòi phun càng tăng tăng lên Khi bướm ga đóng gần kín thì xăng không phun ra khỏi vòi phun được do độ chân không nhỏ Ở bộ chế hòa khí đơn giản không đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ ở các chế độ:
Chế độ gia tốc: Cần cung cấp một lượng hòa khí đậm hơn.
1.3.1.2 Các hệ thống chủ yếu của bộ chế hòa khí hiện đại 1.3.1.2.1 Buồng phao
Buồng phao có nhiệm vụ ổn định mức xăng trong buồng phao nhằm giúp cho các hệ thống khác trên bộ chế hòa khí làm việc phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ
Buồng phao có các bộ phận sau:
Phao xăng được đặt trong buồng phao, phao xăng kết hợp với van kim ổn định mức xăng trong buồng phao khi động cơ làm việc ở nhiều chế độ tốc độ khác nhau Khi mức xăng thấp hơn qui định, phao đi xuống làm van kim mở, xăng được bơm xăng đẩy vào buồng phao Van kim sẽ đóng kín lại khi mức xăng trong buồng phao đạt mức qui định Lọc xăng: Lọc xăng gắn trên bộ chế hòa khí thường làm bằng vải sợi tổng hợp Lọc xăng có nhiệm vụ giữ lại các cặn bẩn nhằm nâng cao khả năng làm kín cho van kim và chống mòn cho các bộ phận của bộ chế hòa khí
Ống thông hơi buồng phao: Đây là một ống rỗng nối từ buồng phao đến vùng phía trên họng khuếch tán ống thông hơi buồng phao có nhiệm vụ ổn định áp suất không gian phía trên buồng phao Việc ổn định này sẽ giúp cho sự hoạt động của các hệ thống khác trên bộ chế hòa khí được ổn định.
Hình 1.12 Buồng phao của bộ chế hòa khí 1.3.1.2.2 Hệ thống phun chính
Hệ thống phun chính có nhiệm vụ cung cấp khí hổn hợp cho động cơ cho hầu hết các chế độ làm việc của động cơ: Tải thấp, tải trung bình, toàn tải, gia tốc, khởi động.
Hình 1.13 Hệ thống phun chính Nguyên lý hoạt động:
Khi bướm ga mở lớn, độ chân không ngang họng khếch tán lớn xăng được hút từ từ buồng phao qua ziclơ xăng chính và được phun vào họng khuếch tán qua vòi phun chính nạp vào buồng đốt Khi bướm ga mở càng lớn thì lượng khí nạp càng tăng như vậy độ chân không ngang họng khếch tán càng tăng, do đó lượng xăng phun ra ở vòi phun càng nhiều, như vậy lượng hỗn hợp nạp vào xy-lang cũng tăng theo
Hệ thống phun chính chỉ có thể cung cấp khí hỗn hợp đảm bảo cho động cơ tiết kiệm xăng ở chế độ tải nhỏ và phụ tải trung bình. Để tiết kiệm được nhiên liệu hệ thống phun chính có kết cấu đặc biệt gồm các loại sau:
Hệ thống phun chính điều chỉnh độ chân không sau ziclơ xăng chính
Hệ thống phun chích điều chỉnh tiết diện lưu thông của ziclơ xăng chính
Giảm độ chân không ở họng khếch tán.
1.3.1.2.3 Hệ thống phun chính điều chỉnh tiết diện lưu thông của ziclơ xăng chính
Cấu tạo: Hệ thống phun chính điều chỉnh tiết diện lưu thông ở ziclơ xăng chính như hình vẽ.
Hình 1.14 Hệ thống phun chính loại điều chỉnh tiết diện lưu thông của ziclơ xăng chính
Khi bướm ga mở nhỏ qua cần dẫn động kim định lượng sẽ nằm ở vị trí thấp, tiết diện lưu thông của ziclơ xăng nhỏ hạn chế lượng xăng vào mạch xămg chính Khi bướm ga mở lớn, kim định lượng đi lên, tiết diện lưu thông của gíclơ xăng sẽ lớn hơn làm tăng lượng xăng vào mạch xăng chính, do đó lượng xăng phun ra ở vòi phun chíng cũng tăng tương ứng với vị trí của bàn đạp ga
Lổ khí phụ có nhiệm vụ tạo bọt khí cho nhiên liệu trước khi phun ra khỏi vòi phun, đặc điểm này sẽ giúp cho chất lượng hổn hợp khí tốt hơn
Các hệ thống trên không thể đảm bảo cho động cơ phát ra công suất cực đại khi mở hết bướm ga, không thể giúp cho động cơ dễ khởi động và làm việc ổn định ở chế độ không tải Vì vậy ngoài hệ thống phun chính, bộ chế hòa khí còn cần có thêm các hệ thống, cơ cấu phụ như hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, hệ thống gia tốc, cơ cấu khởi động dể cho động cơ làm việc ổn định ở mọi chế độ và có tính kinh tế nhất.
Hệ thống không tải có nhiệm vụ cung cấp một lượng hổn hợp với tỉ lệ phù hợp giúp cho động cơ làm việc ổn định ở tốc độ thấp không có phụ tải bên ngoài.
Hình 1.15 Hệ thống không tải Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, bướm ga đóng gần kín làm cho độ chân không ở phía dưới bướm ga lớn theo đường ống không tải xăng hút từ buồng phao qua ziclơ xăng không tải đi vào các đường ống hòa trộn với không khí được hút vào qua ziclơ không khí Hỗn hợp xăng và không khí theo đường ống, qua lỗ phun không tải phun vào không gian phía dưới bướm ga Để điều chỉnh lượng xăng cung cấp cho động cơ làm việc ở chế độ không tải, xoay vít điều chỉnh sẽ làm thay đổi tiết diện của lỗ phun không tải.
Hình 1.16 Hệ thống chuyển tiếp
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG
Tính toán các bộ phận chính của bộ chế hòa khí
2.1.1 Đặc tính của bộ chế hòa khí Đặc tính là hàm số thể hiện mối liên hệ giữa hệ số dư không khí của hòa khí với một trong các thông số đặc trưng cho lưu lượng của hòa khí được bộ chế hòa khí chuẩn bị và cấp cho động cơ (có thể là lưu lượng không khí Gk, độ chân không ở họng delta Ph hoặc công suất động cơ Nc…) Theo định nghĩa về hệ số dư lượng không khí, ta có: α = Gk Gnl.Lo (2.1) Trong đó:
Gk, Gnl: lưu lượng không khí và nhiên liệu qua bộ chế hòa khí (kg/s).
Lo: lượng không khí lý thuyết dùng để đốt 1kg nhiên liệu (kg/kg nhiên liệu).
Muốn xác định đặc tính của bộ chế hòa khí đơn giản cần phải xác định:
Qua bộ chế hòa khí đơn giản, sau đó thay vào công thức trên sẽ được đặc tính
2.1.2 Vật liệu chế tạo các chi tiết chính
Hầu hết các chi tiết bộ chế hòa khí dùng kim loại màu để tránh rỉ.
Thân bộ chế hòa khí: Hợp kim kẽm với thành phần 0,6 0,9%
Cu; 3,5 4,5% Al; 0,2% Mg; còn lại là Zn, cho phép có không quá 0,12% tạp chất (trong đó khoảng 0,015% Pb), 0,1% Fe, 0,002% Sn, 0,005% Cd Hợp kim này có ứng suất kéo giới hạn 27000 MN/m 2 , độ cứng Brinen 73 ứng với lực ép 9810N và đường kính viên bi là 73 ứng với lực ép 9810N và đường kính viên bi là 10mm, trên chiều dài L = 5d (d - đường kính mẫu kéo); độ giãn nở tương đối 4,2% thân bộ chế hòa khí rất phức tạp nên phải dùng 73 ứng với lực ép 9810N và đường kính viên bi là phương pháp đúc áp lực.
Phao xăng: Hầu hết chế tạo bằng đồng thanh, hiện nay có xu hướng dùng chất dẻo polycaprolactam hoặc nhựa tổng hợp MCH vì hai loại này đảm bảo cho phao đạt chất lượng tốt Phao làm bằng chất dẻo giảm được thể tích của phao từ đó giảm được thể tích buồng phao (vẫn đảm bảo sức ép lên van kim), sức bền cơ học tốt hơn, giá thành chế tạo thấp hơn (khoảng 2 2,5 lần so với đồng thanh) Ngoài ra người ta còn dùng chất dẻo làm họng và vài chi tiết của bộ chế hòa khí.
Các gíc-lơ, thân van kim, pittông thường làm bằng đồng thanh C59
Bướm gió và bướm ga làm bằng các lá đồng thanh 63.C59
Thân buồng hỗn hợp đúc bằng gang xám C18-36 hoặc C21-14.
2.1.3.1 Tính đường kính buồng hỗn hợp Đường kính buồng hỗn hợp là kích thước cơ bản và quan trọng, dựa vào đường kính này để chọn bộ chế hòa khí cho động cơ. b n h d =a V i n
1000 (mm) Trong đó: an - Hệ số dao động của dòng chảy, phụ thuộc vào số xilanh dùng chung một buồng hỗn hợp.
Vh - thể tích công tác của một xilanh (dm 3 ). i - số xilanh dùng chung một buồng hỗn hợp. n - số vòng quay động cơ (v/ph).
2.1.3.2 Kiểm nghiệm tốc độ không khí qua buồng hỗn hợp
Theo kinh nghiệm của các nhà sản xuất, động cơ đạt được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt nếu tốc độ vtb = 40 60 m/s (4 xilanh có chung một buồng hỗn hợp), vtb = 20
30 m/s (nếu 2 xilanh chung một đường hỗn hợp).
Tốc độ trung bình của dòng khí qua buồng hỗn hợp tính theo công thức: h v tb 2 b
Vh: thể tích công tác của một xilanh (m3).
I: số xilanh dùng chung một buồng hỗn hợp.
N: số vòng quay động cơ (v/ph) db: đường kính của buồng hỗn hợp (m) ηv: hệ số nạp Ψ: hệ số quét khí τ: số kỳ.
Vì nếu ít xilanh chung một buồng hỗn hợp thì thời gian môi chất đi qua buồng hỗn hợp rất nhỏ (chỉ chiếm khoảng 1/4 hoặc 1/2 thời gian của chu trình khi có 1 hoặc
2.1.3.3 Chiều dài buồng hỗn hợp
Chiều dài buồng hỗn hợp lb= (0,8 1,8) db.
2.4.1 Xác định kích thước họng
2.4.1.1 Xác định sơ bộ đường kính Đường kính họng được quyết định bởi lưu lượng không khí qua họng và tốc độ thực tế không khí qua họng trong giới hạn theo thực nghiệm
Chọn sơ bộ đường kính của họng dh theo kinh nghiệm:
Loại một họng: dh = (0,6 0,8) db
Loại hai họng: dhn = (0,6 0,8) db dht = (0,2 0,3) db
Loại ba họng: dhn = (1 1,2) db dhg = (0,4 0,5) db dht = (0,2 0,3) db.
Trong đó: dh: đường kính của họng. dhn , dhg , dht: đường kính của họng ngoài, họng giữa và họng trong db: đường kính của buồng hỗn hợp.
2.4.1.2 Độ chân không tại họng
Uh: Hệ sô lưu lượng của họng, phụ thuộc vào hình dáng, chất lượng của họng và số họng.
Uh = 0,85 ÷ 0,9 với loại một họng.
Uh = 0,7 ÷ 0,85 với loại hai hoặc ba họng
Chú ý rằng: Delta Ph không phải là hằng số theo thời gian, dao động của delta Ph càng lớn khi số vòng quay động cơ càng thấp và số xilanh càng ít Delta Ph là độ chân không ở họng (N/m bình phương), thường khoảng 2000-15000 N/m bình phương.
2.4.1.3 Tốc độ thực tế không khí qua họng h k h k
Tốc độ thực tế của không khí qua họng nằm trong khoảng 40 –
2.4.1.4 Lưu lượng không khí qua họng k v h k
Vh: thể tích công tác của một xinh lanh (m khối)
N: số vòng quay của động cơ (v/ph)
Pk: khối lượng riêng của không khí trước ống nạp = 1,1 - 1,2 (kg/ m khối) i: số xilanh
2.4.1.5 Đường kính chính xác của họng d = 4Gk h π.vk.pk (m)
Tốc dộ Vtb được chọn chỉ đảm bảo kết quả tốt khi lựa chọn chính xác tỷ số giữa tiết diện lưu thông họng khuếch tán fh và tiết diện lưu thông của buồng hỗn hợp fb.
Với bộ chế hòa khí lắp trên động cơ ô tô fh/fb=0,4 ÷ 0,75
Với bộ chế hòa khí lắp trên động cơ xe máy, xuồng máy fh/fb=1 Nếu fh/fb nhỏ quá làm tăng áp suất tĩnh sau họng khuếch tán, xăng khó bay hơi, mặt khác còn gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng làm việc của hệ thống không tải.
Nếu fh/fb lớn quá, ảnh hưởng xấu tới khả năng phục hồi áp suất tĩnh tại khu vực sau họng khuếch tán và do đó làm tăng tổn thất trong bộ chế hòa khí.
2.5.1 Tính gic lơ và vòi phun
Trường hợp bộ chế hòa khí dùng hệ thống phun chính giảm độ chân không sau gíc lơ chính.
2.5.1.1 Tốc độ nhiên liệu qua gic lơ
Trong đó: Δp)pkklà độ chân không trong không khí fgklà tiết diện gíc lơ không khí ( m 2 ) fvlà tiết diện vòi phun ( m 2 )
2.5.1.2 Lưu lượng không khí qua gic lơ không khí gk gk gk k h kk
2.5.1.3 Đường kính gic lơ nhiên liệu
G nl được xác định theo công thức
(kg/s) v nl là tốc độ nhiên liệu qua gíc lơ nhiên liệu
2.5.1.4 Đường kính gic lơ không khí gk g gk kk d = 4G π.v ρ vgklà tốc độ không khí đi qua gíc lơ không khí
Trường hợp bộ chế hòa khí có gíc lơ chính và gíc lơ bổ sung
Kính thước của các gíc lơ được tính như sau:
*Tốc độ nhiên liệu qua gic lơ chính:
g Hệ số lưu lượng qua gíc lơ chính xác định theo tỷ số l g / d g và p h
nl Khối lượng riêng nhiên liệu ( kg m / 3 ), đối với xăng = 730-780( kg m / 3 ) g: gia tốc trọng trường = 9,81m/ s 2 h: Chênh lệch mức xăng và miệng vòi phun (m) (kinh nghiệm h=2-5mm)
*Đường kính gic lơ chính:
G nlc Lưu lượng nhiên liệu qua gíc lơ chính (kg/s) chiếm 90 - 95 % lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một giây của động cơ
*Tốc độ lý thuyết nhiên liệu qua gic lơ bổ sung: nlp 2 v gH (m/s) H: là mức xăng trong buồng phao (m)
*Độ chân không sau gic lơ bổ sung:
*Đường kính gic lơ bổ sung:
4 nlp gp gp nlp nl d G v
: Lưu lượng nhiên liệu qua gíc lơ bổ xung (kg/s) G nlp = G nl G nlc
g : Hệ số lưu lượng qua gíc lơ bổ xung xác định theo tỷ số l gp / d gp và p p
2.5.1.5 Xây dựng đặc tính của bộ chế hòa khí Đặc tính của bộ chế hòa khí là quan hệ giữa hệ số dư lượng không khí ampha với độ chân không tại họng deltaPh α= Gk
*Đối với bộ chế hòa khí dùng hệ thống phun chính giảm độ chân không sau gic lơ chính:
2 2 d μ dh μh pk Δp)ph o o α= + dg L μo g p (Δp)p -Δp)pnl h kk) dg L μo g
Uo là hệ số tiết lưu qua ống phun.
Do là đường kính ống phun (m).
*Đối với bộ chế hòa khí dùng hệ thống phun chính có gic lơ bổ sung: d μ2h h p Δp)pk h α=L d μo g g 2 p (Δp)p -ghp )+d μ pnl h nl 2gp gp nl 2gH
2.6.1.1 Tính toán cơ cấu phao
Các thành phần lực tác dụng lên cơ cấu phao.
F1 - lực đẩy của áp suất xăng trên ống dẫn
F2 - trọng lực của van kim
F3 - lực cần để đóng kín van kim
Hình 2.1 Sơ đồ tác dụng lực lên phao
Trên cơ sở tính toán ta chọn các chi tiết của buồng phao nhằm giữ mức xăng thay đổi ít khi thay đổi lưu lượng xăng hoặc áp suất trong bơm chuyển xăng.
2.6.1.2 Các kích thước chính của buồng phao
Số liệu kinh nghiệm của cơ cấu buồng phao:
Đường kính đế van kim: 1,5 ÷ 2,2 mm
Góc đỉnh van kim: 900÷ 1200 Góc này có thể nhỏ hơn góc vát của đế van kim khoảng 1 ÷ 20 làm cho van kim bám chặt lên đế van kim khi kim loại có biến dạng nhỏ
Khoảng cách từ trục quay đến van kim: 5 ÷ 10 mm.
Khoảng cách từ trục quay tới trục thẳng đứng của phao: 20 ÷
Khối lượng riêng của phao: 0,2 ÷ 0,385 g/cm3
Phần thể tích phao chìm trong xăng: 0,5 ÷ 0,7
Thể tích xăng chứa trong buồng phao: 50 ÷ 150 cm3.
Bơm xăng
Tính toán bơm xăng kiểu màng
Lưu lượng bơm xăng phụ thuộc vào: Đường kính thân bơm DT (mm) Diện tích tiếp xúc đĩa ép, ứng với D1(mm) Hành trình của trục đẩy màng bơm hc(mm).
Hình 2.2 Sơ đồ tính bơm màng 2.2.1 Lưu lượng lý thuyết của bơm v It =6.10 −5 v' It n
12 D r 2 +D 1 2 +D 1 +D r n: là số chu trình làm việc của bơm trong một phút.
V It đặc trưng cho kích thước của bơm Thông thường V It lớn hơn
20 lần lượng nhiên liệu lớn nhất động cơ tiêu thụ trong 1 giờ Do vậy khi các chi tiết dẫn động bơm mòn vẫn có thể đảm bảo cung cấp đủ xăng
Lưu lượng thực tế của bơm Vt (l/h) được xác định trên bệ thử trường hợp không có đối áp sau bơm (trở lực ở van kim) Vct là lưu lượng công tác của bơm điều kiện xác định như Vt nhưng có đối áp sau bơm Vct thường được tính lớn hơn lưu lượng tiêu thụ lớn nhất của động cơ khoảng 2-3 lần vì vậy có thể khử sạch bọt khí trong đường ống.
2.2.2 Trình tự thiết kế bơm xăng
Chọn hc khoảng 4-6mm (với bơm có DT = 0,5hc
Khi r >=4 - 5 chiều dày đĩa ép và R>= 7-8 mm, bơm làm việc tốt nhất
Thường DT = (1,4 - 1,8)D1 Áp suất đẩy của bơm ∆pb phụ thuộc sức cản sau bơm, ∆pb lớn nhất khi lưu lượng bằng không và bằng
120 - 250mmHg, áp suất này phụ thuộc độ cứng lò xo màng bơm C13 - 25 N/cm; dlxo = 1,8 - 1,9mm; vật liệu lò xo thép 65Γ; Dtb= 20 -
30 mm, lo = 40 - 50 mm Màng bơm bằng vải sơn đặc biệt, có khả năng đàn hồi và chịu được xăng Hành trình của các van một chiều khoảng 1,5 - 2,5mm, đường kính lỗ van thường khoảng (0,12 - 0,16)DT Van bằng phíp hoặc cao su chịu xăng lắp với đế van và lò xo vào thân van dlxo= 0,2 - 0,4mm, số vòng 5,5 - 65, D = 6 - 8 mm, độ cứng 0,35 - 0,4 N/cm.
[1] Giáo trình hệ thống nhiên liệu Trường đại học sư phạm kỹ thuật Tp.HCM-GV-ThS Nguyễn tấn Lộc Tập 1, 2
[2] Hệ thống điện động cơ PGS-TS Đỗ Văn Dũng