Ở cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào trong xy lanh động cơ dưới dạng sương, nhờ nhiệt độ cao trong xy lanh, các hạt nhiên liệu sẽ nhanh chóng bay hơi kèm theo những biến đổi về vật lý
Trang 1CHƯƠNG 3
QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ TẠO HỖN HỢP TRONG
ĐỘNG CƠ DIESEL
3.1 Giai đoạn của quá trình cháy
Quá trình cháy trong động cơ Diesel thực chất là quá trình ôxy hoá các thành
phần hóa học có trong nhiên liệu kèm theo sự tỏa nhiệt mãnh liệt Quá trình cháy
bao gồm hàng loạt các biến đổi về lý hóa, cái nọ kế tiếp cái kia và kéo dài cho
đến cả sau khi hỗn hợp đã bốc cháy
Ở cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào trong xy lanh động cơ dưới
dạng sương, nhờ nhiệt độ cao trong xy lanh, các hạt nhiên liệu sẽ nhanh chóng
bay hơi kèm theo những biến đổi về vật lý, hình thành khí hỗn hợp và chuẩn bị
cho nó bốc cháy Quá trình này chiếm một khoảng thời gian nhất định và được
gọi là thời gian chuẩn bị cháy, ký hiệu là τi (giây), tương ứng với một khoảng
góc quayϕi (độ) của trục khuỷu
Hình 3.1 Diễn biến quá trình cháy nhiên liệu trong xy lanh
Quá trình cháy trong động cơ Diesel bao gồm nhiều quá trình trung gian kế
tiếp nhau nhưng để cho việc nghiên cứu được dễ dàng, người ta chia quá trình
cháy thành 4 giai đoạn trên cơ sở căn cứ vào bản chất các quá trình xảy ra trong
xy lanh động cơ
3.1.1 Giai đoạn chuẩn bị cháy
Giai đoạn chuẩn bị cháy được xác định bằng khoảng thời gian từ lúc nhiên
liệu bắt đầu phun vào xy lanh động cơ (điểm b hình 3.1) đến khi áp suất trong xy
lanh động cơ bắt đầu tăng đột ngột, tức là đường cong áp suất biểu thị quá trình
Trang 2Giai đoạn này trong xy lanh động cơ diễn ra hàng loạt các quá trình phức tạp:
sấy nóng nhiên liệu, bay hơi, phân hủy các phần tử có liên kết dài thành các phần
tử có liên kết ngắn, ôxy hóa Nhiên liệu đưa vào trong xy lanh động cơ ở giai
đoạn thứ nhất chiếm 30% ÷ 40% lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình Giai
đoạn này được đặc trưng bằng thời gian chuẩn bị cháy τi (giây) hay góc chuẩn
bị cháy ϕi (độ góc quay trục khuỷu) Giữa thời gian chuẩn bị cháy và góc chuẩn
bị cháy có quan hệ với nhau theo công thức:
6
i i n
ϕ
τ = (s)
Trong đó: n là vòng quay động cơ (vòng/ phút)
Trong các độngcơ diesel: τi = 0,005 ÷ 0,001 (giây), còn ϕi biến thiên từ 3 ÷
50 (ogqtk)
Thời gian τi càng dài, lượng nhiên liệu tích lũy trong giai đoạn này càng
lớn, nó sẽ ảnh hưởng đến đặc tính quá trình cháy Đặc biệt trong các động cơ cao
tốc, lượng nhiên liệu cấp trong giai đoạn này khá cao Cá biệt có những động cơ
lượng nhiên liệu cấp trong giai đoạn này bằng 100% lượng nhiên liệu cung cấp
cho chu trình (qct)
3.1.2 Giai đoạn tăng áp suất
Giai đoạn này gọi là giai đoạn cháy nổ, được xác định bằng khoảng thời
gian từ lúc bắt đầu sự bốc cháy nhiên liệu (điểm a) đến thời điểm áp suất trong
xy lanh động cơ đạt giá trị lớn nhất (điểm z1) Ở giai đoạn này, tốc độ tỏa nhiệt
của nhiên liệu rất lớn, đồng thời áp suất chất khí trong xy lanh động cơ cũng tăng
lên một cách đáng kể
Để đánh giá chất lượng và mức độ cháy mãnh liệt của giai đoạn này,
người ta dùng hai thông số là:
Tốc độ tăng áp suất trung bình:
ϕ
d
dp
W = => max
max
dp d
ω
ϕ
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟
Hoặc tốc độ tăng áp suất trung bình:
c z
c z tb
p p p W
ϕ ϕ
−
= Δ
Δ
Hai thông số trên đánh giá mức độ làm việc nhẹ nhàng, tin cậy của động cơ
Trị số W, Wtb lớn, động cơ làm việc cứng có tiếng gõ Khi tốc độ tăng áp suất
qúa cao có thể dẫn đến hư hỏng bệ đỡ, trục khuỷu của động cơ và các chi tiết
khác Khi động cơ làm việc bình thường, giá trị của W nằm trong khoảng 1 ÷
6 (kG/ cm2 độ góc quay trục khuỷu) (tốt nhất là 4 ÷ 6 kG/ cm2)
Sở dĩ trong giai đoạn này có sự tỏa nhiệt mạnh là vì phần nhiên liệu phun
vào trong giai đoạn chuẩn bị cháy đã bắt đầu bốc cháy Nhiệt lượng tỏa ra trong
giai đoạn này chiếm khoảng 1/3 số nhiệt lượng do nhiên liệu cung cấp
Trang 33.1.3 Giai đoạn tăng nhiệt độ
Giai đoạn này được tính từ lúc áp suất trong xy lanh động cơ đạt giá trị cực
đại (điểm z1) đến khi nhiệt độ chất khí trong xy lanh động cơ đạt giá trị cực đại
(điểm z) Trong giai đoạn này, việc cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ cơ
bản là chấm dứt Cường độ tỏa nhiệt ở giai đoạn này bắt đầu giảm xuống do
nồng độ oxy giảm Ở đầu giai đoạn này, mặc dù piston đã đi xuống, thể tích xy
lanh tăng dần nhưng do nhiên liệu còn tiếp tục cháy mãnh liệt nên áp suất
trong xy lanh động cơ thay đổi không lớn lắm Đây là giai đoạn phát nhiệt chủ
yếu, nhiệt lượng tỏa ra trong giai đoạn này chiếm khoảng 40% ÷ 50% toàn bộ
nhiệt lượng do nhiên liệu cháy Sự thay đổi áp suất trong xy lanh động cơ ở
giai đoạn này phụ thuộc vào mối tương quan giữa tốc độ cấp nhiên liệu và việc
tăng thể tích của xy lanh công tác Mặc dù qúa trình cấp nhiên liệu thường kết
thúc ở đầu giai đoạn này nhưng qúa trình cháy có thể còn tiếp diễn sau điểm z vì
qúa trình cháy đã bị chậm lại do số lượng ôxy tự do trong xy lanh động cơ
giảm xuống
3.1.4 Giai đoạn cháy rớt
Giai đoạn này tương ứng với thời kỳ cháy rớt của nhiên liệu, được tính từ
lúc nhiệt độ chất khí trong xy lanh động cơ đạt giá trị cực đại đến khi kết thúc
qúa trình cháy nhiên liệu (điểm z’) Trong giai đoạn này, tốc độ tỏa nhiệt giảm và
tốc độ cháy nhiên liệu diễn ra chậm Trong tất cả các độngcơ diesel hầu như đều
tồn tại giai đoạn cháy rớt này
Do tốc độ quay cao, các động cơ cao tốc có qúa trình cháy rớt dài sẽ làm
cho tổn thất nhiệt khí xả tăng, tính kinh tế của động cơ giảm xuống, làm xấu đi
chế độ nhiệt của các chi tiết, đặc biệt là nhóm piston và cơ cấu phân phối khí
Giảm hệ số dư lượng không khí α (đặc biệt ở chế độ qúa tải), giảm góc phun sớm,
chất lượng phun nhiên liệu kém, thay đổi loại nhiên liệu sử dụng, tăng số vòng
quay và hàng loạt các yếu tố khác thay dổi là nguyên nhân làm cho qúa trình
cháy rớt phát triển
Để rút ngắn thời gian cháy rớt cần đảm bảo chất lượng tạo hỗn hợp, tăng
hệ số dư lượng không khí α và rút ngắn thời gian cấp nhiên liệu ở giai đoạn 3
3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn của qúa trình cháy
3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy
Thời gian của giai đoạn chuẩn bị cháy rất ngắn τi= 0,005 ÷ 0,001 (giây)
Thời gian chuẩn bị cháy và quy luật cấp nhiên liệu hay lượng nhiên liệu cấp
trong thời gian chuẩn bị cháy có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tăng áp suất và
độ cứng của động cơ làm việc êm, tránh được các hư hỏng do ứng suất cơ gây
ra Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chuẩn bị cháy bao gồm các yếu tố hóa học,
các yếu tố vật lý, các yếu tố cấu tạo và các yếu tố về khai thác
Các yếu tố về hóa học bao gồm thành phần, tính chất và cấu trúc của nhiên
liệu, nồng độ ôxy trong buồng đốt, lượng khí sót còn sót lại từ chu trình trước và
các chất phụ gia kích thích qúa trình cháy khi pha thêm vào nhiên liệu
Trang 4Trong các yếu tố về hóa học thì thành phần và tính chất của nhiên liệu có
ảnh hưởng đáng kể đến giai đoạn chuẩn bị cháy Trị số xêtan của nhiên liệu sử
dụng càng lớn càng rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy và do vậy tốc độ tăng áp
suất sẽ giản đi Tăng nồng dộ ôxy, giảm lượng khí sót trong buồng đốt hay pha
thêm các chất phụ gia kích thích qúa trình cháy vào trong nhiên liệu đều có thể
làm rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy
Ảnh hưởng của loại nhiên liệu sử dụng đến qúa trình cháy trong xy lanh
động cơ được chỉ ra trên hình 3.2
Hình 3.2 Ảnh hưởng của loại nhiên liệu đến qúa trình cháy trong xy lanh động cơ
(từ 4 đến 5 ứng với sự giảm dần của TSXT có trong nhiên liệu)
Các yếu tố vật lý bao gồm áp suất, nhiệt độ cuối qúa trình nén và mật độ
không khí trong buồng đốt
Trong các yếu tố vật lý thì áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén có ảnh hưởng
nhiều nhất đến giai đoạn chuẩn bị cháy Tăng áp suất và nhiệt độ cuối qúa trình
nén sẽ rút ngắn được τi Tuy nhiên, người ta cũng chứng tỏ được rằng khi
nhiệt độ cuối kỳ nén nhỏ hơn 400oC thì ảnh hưởng của Tc đến τi mới thấy rõ
Còn khi Tc lớn hơn 400oC thì ảnh hưởng của nó đến thời gian chuẩn bị cháy là
không đáng kể
Các yếu tố kết cấu bao gồm tỷ số nén, kết cấu buồng cháy, số vòng quay
động cơ, góc phun sớm nhiên liệu, tính dẫn nhiệt của piston, xy lanh, cường độ
làm mát piston là các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy
Các yếu tố kết cấu ảnh hưởng đến thông số cuối kỳ nén và chất lượng hòa trộn
của hỗn hợp Tăng ε sẽ làm cho thông số cuối kỳ nén tăng, tạo điều kiện thuận lợi
cho sự chuẩn bị cháy nhiên liệu Đối với động cơ sử dụng các loại nhiên liệu
khác nhau thì ảnh hưởng của tỷ số nén đến thời gian chuẩn bị cháy cũng khác
nhau
Tăng số vòng quay của động cơ làm cho thời gian chuẩn bị cháy τi giảm
xuống còn góc tương ứng với thời gian chuẩn bị cháy ϕi ngược lại lại tăng lên
Trang 5Ảnh hưởng của tỷ số nén ε và số vòng quay động cơ đến thời gian chuẩn bị cháy
được thể hiện trên hình 3-3
Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ số nén ε và tốc độ quay đến góc chuẩn bị cháyϕi ( o gqtk)
Còn ảnh hưởng của góc phun sớm được giải thích như sau: mỗi động
cơ, khi làm việc ở tốc độ quay định mức đều có một góc phun sớm có lợi nhất
gọi là góc phun sớm tối ưu
Tăng góc phun sớm lớn hơn góc phun sớm tối ưu tức là nhiên liệu được
phun vào trong xy lanh động cơ khi nhiệt độ và áp suất trong xy lanh còn thấp
dẫn đến thời gian chuẩn bị cháy qúa lớn sẽ làm cho qúa trình cháy cứng, ứng suất
cơ tăng
Còn giảm góc phun sớm so với góc phun sớm tối ưu sẽ làm cho qúa trình
cháy rớt phát triển, tính kinh tế của động cơ giảm xuống
Chất lượng tạo hỗn hợp sẽ làm thay đổi qúa trình ôxy hóa các hạt nhiên
liệu trong thời gian chuẩn bị cháy và do đó thời gian chuẩn bị cháy sẽ dài ra hay
ngắn đi Chất lượng tạo hỗn hợp phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng phun sương
nhiên liệu và chuyển động xoáy lốc của dòng không khí cuối kỳ nén Động cơ có
buồng cháy xoáy lốc có khả năng tạo hỗn hợp tốt hơn động cơ có buồng cháy
thống nhất
Vật liệu chế tạo piston cũng có ảnh hưởng đáng kể tới thời gian chuẩn bị
cháy, đặc biệt là ở chế độ khởi động Những động cơ có piston chế tạo bằng
nhôm khi ở chế độ khởi động sẽ khó khởi động hơn hoặc dễ bị nhảy van an toàn
do thời gian chuẩn bị cháy kéo dài Ở những động cơ này, thời gian chuẩn bị
cháy bị kéo dài chủ yếu do khả năng truyền nhiệt tốt của piston và khe hở giữa
piston và xy lanh lớn do hệ số giãn nở nhiệt lớn, điều này làm giảm chỉ số nén
đa biến và dẫn đến làm giảm áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén
Các yếu tố về khai thác bao gồm các điều kiện về môi trường như áp suất,
nhiệt độ, độ ẩm không khí môi trường, nhiệt độ nước làm mát, phụ tải và trạng
Trang 6thái nhiệt của động cơ Các yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến các thông số vật lý, hóa
học và do đó ảnh hưởng đến thời gian chuẩn bị cháy trong xy lanh động cơ
3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn còn lại của qúa trình cháy
Giai đoạn 2 tức là giai đoạn cháy nổ phụ thuộc rất nhiều vào thời gian chuẩn
bị cháy Trong cùng một điều kiện khai thác, khi rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy
i
τ sẽ làm cho tốc độ tăng áp suất dp
dϕ và áp suất cháy lớn nhất Pz giảm xuống,
động cơ làm việc êm, nhẹ nhàng hơn
Ngoài yếu tố τi thì lượng nhiên liệu cấp vào trong thời gian chuẩn bị cháy qi
cũng là yếu tố đáng kể ảnh hưởng đến sự thay đổi Pz và dp
dϕ Vì vậy:
f( i q i)
d
dP
,
τ
Thay đổi quy luật cấp nhiên liệu sẽ làm qi thay đổi, vì vậy trong những động
cơ diesel tàu thủy hiện đại, người ta chế tạo cam nhiên liệu có biên dạng thay đổi
nhằm thay đổi vận tốc của piston bơm cao áp Áp suất phun nhiên liệu ở giai
đoạn đầu của những bơm cao áp loại này có thể nhỏ hơn 2-3 lần so với giai
đoạn cuối cấp (Hình 3-4)
Giai đoạn cháy thứ 3 là giai đoạn cháy khi piston đã đi từ ĐCT xuống ĐCD
Thời gian của giai đoạn 3 phụ thuộc vào thời gian của giai đoạn 1, giai đoạn 2 và
góc cấp nhiên liệu toàn bộ Thay đổi góc cấp nhiên liệu toàn bộ sẽ làm cho
thời gian của giai đoạn 3 thay đổi Khi góc cấp nhiên liệu toàn bộ không đổi
việc kéo dài hay rút ngắn thời gian của giai đoạn 1 sẽ làm thay đổi giai đoạn 3
Hình 3-4 Ảnh hưởng của quy luật cung cấp nhiên liệu tới qúa trình cháy
Trang 71: Biên dạng cam nhiên liệu dốc (qi lớn)
2: Biên dạng cam nhiên liệu thoải (qi nhỏ)
Có thể dùng thông số sau để phân tích đường cong của qúa trình cháy đó là:
1 i
tb
ϕ
Ở đây: ϕi: là góc quay trục khuỷu tương ứng với thời gian chuẩn bị cháy
tb
ϕ : là góc cấp nhiên liệu toàn bộ
Thông số trên còn được gọi là tiêu chuẩn khống chế qúa trình do
D.Travropski đưa ra
Từ (3-5) có thể nhận thấy:
Khi ϕi = ϕtb → y = 0 trường hợp này ϕi = ϕtb, qúa trình cháy diễn ra không
khống chế được
Khi y tăng dần đến 1 tức là ϕi giản dần dến 0, việc khống chế qúa trình
cháy tăng lên.Khi y = 1 (ϕi = 0) qúa trình cháy khống chế được hoàn toàn Thực
tế điều này không thể xảy ra được với các động cơ diesel
Khi y < 0 thời gian chuẩn bị cháy dài hơn thời gian cấp nhiên liệu toàn bộ
Trong thực tế, trường hợp này có thể xảy ra trong qúa trình khởi động động cơ
diesel ở trạng thái nguội lạnh
Khi ϕi giảm xuống, y tăng lên, qúa trình cháy tiến dần đến qúa trình cháy
nhanh, hiệu suất chỉ thị của động cơ tăng và đồng thời các thông số động của chu
trình cũng tăng theo Các động cơ diesel tàu thủy công suất lớn, giá trị của y nằm
trong khoảng 0,55 ÷ 0,80
Giai đoạn 4 của qúa trình cháy là hậu qủa của tất cả các giai đoạn trước
Càng rút ngắn được thời gian của giai đoạn 4 thì tính kinh tế của động cơ càng
tăng, trạng thái nhiệt của các chi tiết nhóm piston xy lanh càng đảm bảo Giảm
tốc độ quay của động cơ, tăng hệ số dư lượng không khí α hoặc cải thiện chất
lượng phun sương và tạo hỗn hợp là những biện pháp hữu hiệu nhằm rút ngắn
giai đoạn cháy rớt này Tuy nhiên giai đoạn 4 này vẫn tồn tại trong tất cả các
động cơ diesel
3.3 Qúa trình tạo hỗn hợp
Qúa trình hình thành khí hỗn hợp trong động cơ Diesel được diễn ra ngay
trong buồng đốt của động cơ Ở cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào trong
xy lanh động cơ dưới dạng các hạt sương mịn, có kích thước nhỏ và đồng đều,
đồng thời các hạt nhiên liệu cần phải được phân bố đều trong toàn bộ thể tích
buồn cháy Mỗi tia nhiên liệu cần đảm bảo độ xa xác định để xuyên qua không
khí nén tới gần bề mặt của buồng cháy và đồng thời không đọng lên các bề mặt
của buồng cháy Các chùm tia nhiên liệu phải có hình dạng, hướng và số lượng
các tia phù hợp với hình dạng và thể tích buồng cháy
Trang 83.3.1 Tia nhiên liệu
Sự phân hủy tia nhiên liệu thành những hạt sương nhỏ trong buồng cháy
phụ thuộc vào các yếu tố như sức cản khí động của không khí trong buồng đốt, sức
kéo bề mặt của tia nhiên liệu, lực hấp dẫn của nhiên liệu và nội lực xuất hiện khi
nhiên liệu cháy Sức cản khí động của không khí phụ thuộc vào vận tốc tương đối
của nhiên liệu và không khí, đồng thời vào mật độ của không khí Lực cản của
môi trường cố tách các phần tử nhiên liệu nằm trên bề mặt tia ở mọi phía, còn
các lực kéo bề mặt và lực hấp dẫn bên trong của nhiên liệu đối kháng với lực
cản của không khí nhằm giữ cho tia nhiên liệu được nguyên vẹn
Sự kích động ban đầu trên bề mặt của tia nhiên liệu xuất hiện do kết qủa của
hàng loạt các nguyên nhân: sự chảy rối của nhiên liệu trong lỗ phun, hình dạng
mép đầu và cuối của lỗ phun, độ nhẵn bề mặt lỗ phun, sự có mặt của các bóng hơi
trong nhiên liệu Ngoài những yếu tố trên còn phải kể đến tác dụng bổ sung
nhiên liệu liên tục, tức là tia nhiên liệu liên tục được bổ sung những phần tử
nhiên liệu mới có động năng lớn, gây chèn ép lên nhau của các phần tử nhiên
liệu Như vậy lực kích động ban đầu và lực cản khí động của không khí nén trong
buồng cháy có khuynh hướng xé tia nhiên liệu thành những giọt sương
Độ mịn của các hạt nhiên liệu được thể hiện qua đường kính trung bình của
các hạt trong tia nhiên liệu Động cơ có tốc độ quay càng cao, thời gian tạo hỗn
hợp ngắn thì càng yêu cầu phải phun mịn, đặc biệt là trong các động cơ có buồng
cháy thống nhất Theo các số liệu thực nghiệm, đưòng kính trung bình của các hạt
nhiên liệu thông thường khoảng 20 ÷ 25 μm
Để qúa trình phun sương tốt cần phải đảm bảo tốc độ của nhiên liệu đi qua
các lỗ phun đạt giá trị tương đối lớn Tốc độ này có thể được tính như sau
2 p c.104
v
nl
γ
−
Trong đó: ϕv: là hệ số dòng chảy
pp: Áp suất phun nhiên liệu (kG/cm2)
pc: Áp suất trong xy lanh cuối kỳ nén (kG/cm2)
nl
γ : Trọng lượng riêng của nhiên liệu (kg/m3)
Từ đó áp suất phun được tính:
v c
nl
g
W
10 2
ϕ γ
Thông thường, tốc độ của nhiên liệu đi qua các lỗ phun nằm trong khoảng
250 ÷ 400 (m/s), còn hệ số dòng chảy ϕv = 0,7 ÷ 0,8
Để xác định chất lượng phun nhiên liệu thông thường phải dùng phương
pháp thực nghiệm Trên cơ sở thực nghiệm người ta sẽ xây dựng đường đặc tính
Trang 9phun nhiên liệu Dùng đường đặc tính phun nhiên liệu, ta có thể đánh giá được
chất lượng phun nhiên liệu
Hình 3-5 cho phép ta đánh giá chất lượng phun sương trong 3 trường hợp:
Đường 1: Chất lượng phun sương tốt, các hạt sương nhiên liệu nhỏ và đều
Đường 2: Chất lượng phun không tốt, các hạt có đường kính lớn và không đều
nhau
Đường 3: Chất lượng phun đều nhưng đường kính hạt lớn, sương nhiên liệu thô
Như vậy khi các nhánh của đường đặc tính càng dốc thì độ phun càng đều, các
hạt có kích thước càng gần nhau Nếu đỉnh của đường cong càng sát trục tung thì
độ phun sương càng mịn
Hình 3-5: Các đường đặc tính phun nhiên liệu
Trong một tia nhiên liệu, đường kính, mật độ và vận tốc của các hạt nhiên
liệu cũng khác nhau Khi nhiên liệu được phun vào trong xy lanh của động cơ,
vận động của các hạt nhiên liệu thường cuốn theo cả lớp không khí bao quanh
làm giảm tốc độ tương đối của các hạt so với không khí, làm giảm sức cản khí
động của không khí, mặt khác còn làm cho các phần tử không khí thâm nhập vào
trong tia dồn cả ra mặt ngoài của tia Phần nhiên liệu phun trước gặp sức cản của
khí động lớn nên tốc độ bị giảm xuống, còn các phần nhiên liệu phun sau được
phun vào môi trường mà tia nhiên liệu đang vận động nên tốc độ của nó giảm ít
hơn Vì vậy các hạt nhiên liệu phun sau thường đuổi kịp các hạt nhiên liệu phun
trước và gạt số nhiên liệu phía trước ra ngoài rồi đi vào khu vực của mũi tia
Chính vì vậy, tia nhiên liệu gồm có hai phần là phần lõi tia và phần vỏ tia (Hình
3-6)
Trang 10Hình 3-6 Tia nhiên liệu 1: Lõi tia 2: Vỏ tia 3: Mật độ hạt 4:Tốc độ các hạt
Ở phần lõi tia, mật độ và kích thước các hạt nhiên liệu lớn Do gặp sức cản
khí động nhỏ nên ở phần này nhiên liệu liên kết với nhau thành những hạt lớn
chứa nhiều năng lượng nên vận tốc các hạt nhiên liệu ở phần lõi tia là lớn nhất
Ở phần lõi tia, mật độ và kích thước các hạt nhiên liệu lớn Do gặp sức cản
khí động nhỏ nên ở phần này nhiên liệu liên kết với nhau thành những hạt lớn
chứa nhiều năng lượng nên vận tốc các hạt nhiên liệu ở phần lõi tia là lớn nhất
Ở phần vỏ tia, mật độ các hạt nhiên liệu thưa, kích thước nhỏ mịn, chịu sức
cản khí động lớn của không khí nên tốc độ chậm, không khí thâm nhập vào và
cuốn theo làm tăng khả năng hóa hơi của các hạt nhiên liệu này và các phản ứng
cháy đầu tiên xảy ra ở đó
3.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới hình dạng tia nhiên liệu
Hình dạng tia nhiên liệu và tốc độ vận động của nó có vai trò quan trọng
trong qúa trình tạo hỗn hợp và cháy nhiên liệu Tia nhiên liệu phải xuyên qua
không khí nén đến những phần xa nhất của buồng cháy nhưng không được bám
lên thành xy lanh và đỉnh piston để tránh việc cháy không hoàn toàn và tạo thành
muội than trong qúa trình công tác
Bằng thực nghiệm người ta đã thấy được sự ảnh hưởng của hàng loạt các
yếu tố đến chiều dài L, chiều rộng B và vận tốc W của tia nhiên liệu Các yếu
tố chính phải kể đến là đối áp môi trường, góc quay trục cam nhiên liệu, thời
gian phun và áp suất phun nhiên liệu, đường kính lỗ phun, trọng lượng riêng của
nhiên liệu và cấu tạo đầu vòi phun
Hình 3-7 thể hiện sự ảnh hưởng của đối áp môi trường tới hình dạng tia
nhiên liệu Khi đối áp môi trường tăng lên (áp suất cuối kỳ nén tăng lên) thì chiều
dài và vận tốc của tia nhiên liệu giảm
