Giáo trình động cơ đốt trong 1 - Chương 12 pps

Cấu tạo của một bơm cao ápBOSCH PE gồm: Một thân bơm được đúc bằng hợp kim nhôm trên đó có các lỗ để bắt ống dầu đến, ống dầu về,ốc xả gió, lỗ xỏ thanh răng, vít chận thanh răng, vít kềm

Chương 12

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

I CÔNG DỤNG – YÊU CẦU

I.1 Dự trữ nhiên liệu

Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định mà không cầncấp thêm nhiên liệu vào Ngoài ra hệ thống còn phải lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiênliệu giúp nhiên liệu vận chuyển dễ dàng trong hệ thống

I.2 Cung cấp nhiên liệu cho động cơ

Khi cung cấp nhiên liệu cho động cơ hoạt động phải đảm bảo tốt các yêu cầu sau:

- Lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với từng chế độ làm việc củađộng cơ

- Phun nhiên liệu vào xylanh đúng thời điểm và đúng quy luật

- Đối với động cơ nhiều xylanh, lượng nhiên liệu phun vào các xylanh phải đồng đều trongmột chu trình công tác

I.3 Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ

Phải đảm bảo tính kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tiaphun với hình dạng buồng cháy Ngoài ra còn phải kết hợp với cường độ và phương hướng chuyểnđộng của môi chất trong buồng cháy để hòa khí được hình thành nhanh và đều nhất

Ngoài ra hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel còn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao

- Thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa động cơ

- Dễ chế tạo và giá thành hợp lý

II SƠ ĐỒ HỆ THỐNG

Điểm khác biệt lớn nhất của động cơ Diesel so với động cơ xăng là địa điểm và thời gian hìnhthành hòa khí Trong động cơ xăng, hòa khí bắt đầu hình thành ngay từ khi xăng được hút khỏi vòiphun vào đường ống nạp (động cơ dùng bộ chế hòa khí) hoặc được phun vào xylanh động cơ (động cơGDI – phun xăng trực tiếp), quá trình hình thành hỗn hợp còn tiếp diễn bên trong xylanh, suốt quátrình nạp và quá trình nén cho đến khi được đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện

Trên động cơ Diesel, vào cuối quá trình nén, nhiên liệu mới được phun vào buồng cháy động

cơ để hình thành hòa khí sau đó hoà khí tự bốc cháy khi gặp điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp.Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel (hình 12.1) là bộ phận quan trọng nhất của động cơ để thực hiệnviệc hình thành hòa khí kể trên

Bơm 3 hút nhiên liệu từ bình chứa1 qua lọc thô 2 vào bơm, được bơm qua bình lọc tinh 4, tớibơm cao áp 5 Các bình lọc 2 và 4 có công dụng lọc sạch căïn bẩn, tạp chất cơ học có lẫn trong nhiênliệu Bơm cao áp cung cấp nhiên liệu vào đường cao áp 6, tới vòi phun để phun vào buồng cháy động

cơ Lượng nhiên liệu thừa trong trong mỗi chu trình công tác của động cơ được đưa từ bơm cao áp quavan tràn và đường dầu 8 bình chứa nhiên liệu

Đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel, để hệ thống làm việc ổn định vàđảm bảo tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ Điều quan trọng nhất là trong hệ thống không đượclẫn (không khí), bởi vì không khí nén được nên sẽ làm giảm áp suất nhiên liệu trên đường ống cao ápvà kim phun làm ảnh hưởng đến quá trình cháy, thậm chí không xảy ra được quá trình cháy trongxylanh Vì thế trên bơm cao áp và van kim đều có trang bị các vít để xả gió.

III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU CỦA BƠM CAO ÁP PE, VE, GM

III.1 Bơm cao áp PE

Bơm cao áp PE là một loại bơm gồm nhiều tổ bơm PF ghép chung thành một khối, có cốt camđiều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bởi một thanh răng Cấu tạo của một bơm cao ápBOSCH PE gồm:

Một thân bơm được đúc bằng hợp kim nhôm trên đó có các lỗ để bắt ống dầu đến, ống dầu về,ốc xả gió, lỗ xỏ thanh răng, vít chận thanh răng, vít kềm xylanh, Thân bơm có thể chia làm ba phầntrong đó có chứa các chi tiết sau:

Phần giữa, bên trong chứa các cặp piston xylanh tương ứng với số xylanh của động cơ, cácvòng răng và thanh răng điều khiển Trên vòng răng có vít điều chỉnh vị trí tương đối của piston vàxylanh

Phần dưới, bên trong có chứa cốt bơm hai đầu tựa lên hai bạc đạn lắp ở nắp đậy cốt bơm Cốtbơm có số cam bằng số xylanh động cơ và có cam sai tâm để điều khiển bơm tiếp vận Trên các camlà các đệm đẩy có bánh răng, ở đệm đẩy có vít điều chỉnh và đai ốc chận Dưới cốt bơm là đáy bơm

Hình 12.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel có van an toàn lắp ở lọc thứ cấp.

1 – bình chứa; 2 – lọc sơ cấp; 3 – bơm tiếp vận; 4 – lọc thứ cấp; 5 – bơm cao áp;

6 – ống cao áp; 7 – đến kim phun; 8 – đường dầu về; 9 – van an toàn; 10 – bơm tay;

11 – lưới lọc và van một chiều; 12 – bộ điều tốc; 13 – vít xả gió.

10 12 13

1 2

có các nắp đậy, bên trong chứa dầu nhờn để bôi trơn Cốt bơm có một đầu được lắp với trục truyềnđộng tự động (hoặc bộ phun sớm tự động) Đầu còn lại lắp quả tạ và chi tiết của bộ điều tốc cơ năng(hoặc để trống, nếu bộ điều tốc áp thấp).

Phần trên là phòng chứa nhiên liệu thông giữa các xylanh với nhau Các vít kềm xylanh chỏi ởlỗ nhiên liệu ra của xylanh Một van an toàn để điều chỉnh áp lực nhiên liệu vào các xylanh

Trên xylanh là đế van cao áp, van cao áp, lò xo và trên cùng là đai ốc lục giác dẫn nhiên liệuđến kim phun

Ngoài ra còn có một bơm tiếp vận loại piston lắp ở hông bơm được điều khiển bởi cam sai tâmcủa cốt bơm và bộ tiết chế cơ năng hay áp thấp liên hệ với thanh răng để điều chỉnh tốc độ động cơ

III.1.1 Kết cấu bơm cao áp PE

Bơm cao áp PE là một bơm gồm nhiều tổ bơm ghép chung thành một khối, có cốt cam điềukhiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bởi một thanh răng (hình 12.2)

Hình 12.2 Sơ đồ cấu tạo bơm cao áp PE.

1 – đầu nối ống cao áp; 2 – vít cố định xylanh; 3 – xylanh bơm;

4 – thanh răng; 5 – vòng răng; 6, 9 – chén chận lò xo; 7 – piston bơm;

8 – lò xo; 10 – con đội; 11 – con lăn; 12 – trục cam; 13 – cam.

1 2

3 4 5 6 7 8 9 10 11

13 3

12

Giải thích các ký hiệu ghi trên vỏ bơm:

PE/PES 6 A 70 B 4 1 2 R S 114

- PE: Chỉ loại bơm cao áp cá nhân có chung một cốt cam bơm, điều khiển qua khớp nối Nếucó thêâm chữ S là cốt bơm bắt trực tiếp vào mặt bích của động cơ, không qua khớp nối

- 6: Chỉ số xylanh bơm cao áp (bằng số xylanh động cơ)

- A: Kích thước bơm (A: cỡ nhỏ; B: cỡ trung; Z: cỡ lớn; M: cỡ thật nhỏ; P: đặc biệt; ZW: cỡthật lớn)

- 70: Chỉ đường kính piston bơm tính theo 0.1 mm (70 = 7 mm)

- B: Chỉ đặc điểm thay thế các bộ phận trong bơm khi ráp bơm (gồm có : A, B, C, Q, K, P)

- 4: Chỉ vị trí dấu ghi nơi đầu cốt bơm; nếu số lẻ 1, 3, 5 thì dấu ở đầu cốt bơm Nếu số chẵn

2, 4 , 6 thì dấu nằm bên phải nhìn từ cửa sổ

- 1: Chỉ thị bộ điều tốc (0: không có bộ điều tốc); 1 – Bộ điều tốc ở phía trái; 2 – Bộ điều tốc

ở phía phải

- 2: Chỉ thị vị trí bộ phun dầu sớm; 0 – Không có bộ phận phun dầu sớm; 1 – Bộ phun dầusớm phía trái; 2 – Bộ phun dầu sớm phía phải

- R: Cho biết có hay không có bơm tiếp vận; nếu không ghi số thì không có bơm tiếp vận;nến có ghi số thì có bơm tiếp vận: Nếu ghi số 3 thì có 1 lỗ để gắn bơm tiếp vận nhưng chưađược đậy lại Nếu ghi số 4: có 2 lỗ gắn bơm tiếp vận, phía trái gắn bơm, phía phải đậy lại.Nếu ghi số 5: có 2 lỗ gắn bơm tiếp vận, phía phải gắn bơm, phía trái đậy lại

- S: Chiều quay của bơm nhìn từ đầu cốt nối với động cơ; R: Chiều quay phải, theo kim đồnghồ; L: Chiều quay trái, ngược kim đồng hồ

- 114: Đặc điểm của nhà chế tạo

Ngoài ra bơm cao áp PE của Mỹ có ghi thêm hàng chữ ở các vị trí khác:

- Timed for Port Closing: Cân góc độ phun dầu theo phương pháp dầu trào mạch đóng(piston có vạt xéo dưới)

- Timed for Port Opening: Cân góc độ phun đầu theo phương pháp dầu trào mạch hở (pistoncó vạt xéo trên)

- Nếu lằn vạt xéo phía trái (nhìn từ đầu piston) thì trên đuôi piston có ghi chữ N hay L, nếucó bộ điều tốc thì gắn ở phía bên trái bơm

- Nếu lằn vạt xéo phía phải thì trên đuôi piston có ghi chữ R Nếu có bộ điều tốc thì gắn bênphải bơm

III.1.2 Nguyên lý làm việc

Khi động cơ hoạt động, cốt bơm điều khiển bơm tiếp vận hút nhiên liệu từ bình chứa qua hailưới lọc đến bơm ở tại phòng chứa nhiên liệu nơi thân bơm Một phần nhiên liệu qua van an toàn trởvề thùng chứa

Lúc piston bơm ở vị trí thấp nhất, nhiên liệu vào xylanh bằng cả hai lỗ trên thân xylanh bơm.Vào quá trình phun nhiên liệu, cốt bơm điều khiển piston đi lên, khi piston án hết hai lỗ dầu vào thìnhiên liệu được nén trong xylanh bơm, piston tiếp tục đi lên và áp suất nhiên liệu trên đỉnh piston

bơm càng tăng Đến khi áp lực nhiên liệu đủ lớn để thắng lực căng lò xo thì van cao áp được nhất lênvà nhiên liệu đưa đường ống cao áp và đến kim phun để phun vào xylanh động cơ Piston lại tiếp tục

đi lên đến khi cạnh vạt xéo phía dưới piston vừa hé mở lỗ dầu về, dầu tràn ra khỏi xylanh và kết thúcquá trình cấp nhiên liệu

Nhờ có cốt bơm có thứ tự thì nén phù hợp với thứ tự công tác của động cơ nên nhiên liệu đưađến kim phun đúng lúc và đúng đúng thời điểm Tất cả các xylanh bơm đều có một áp lực nhiên liệuvào như nhau nhờ vào van an toàn và được điều khiển chung bởi một thanh răng nên nhiên liệu ở cácxylanh được tăng giảm đồng đều

Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta dịch chuyển thanh răng để làm xoay vành răng Từ đó thayđổi được vị trí tương đối giữa rãnh vát trên piston bơm và lỗ thoát nhiên liệu trên xylanh, do đó thayđổi được hành trình có ích của piston bơm và thay đổi được lượng nhiên liệu cung cấp trong mỗi chutrình công tác, giúp thay đổi tải và tốc độ của động cơ

Nguyên lý làm việc của bộ phun dầu sớm tự động trên bơm cao áp PE

Cũng như đánh lửa sớm tự động trên động cơ xăng Trên động cơ Diesel khi tốc độ càng cao,góc độ phun dầu phải càng sớm để nhiên liệu đủ thời gian hòa trộn và tự bốc cháy để phát ra côngsuất lớn nhất Do đó, trên hầu hết các động cơ Diesel đều có trang bị bộ phun dầu sớm tự động

- Với piston có lằn vạt xéo phía trên thì điểm khởi phun thay đổi và dứt phun cố định, vớipiston có lằn vạt xéo cả trên lẫn dưới thì điểm khởi phun và dứt phun đều thay đổi Do đóđối với bơm cao áp có một trong hai loại piston này thì không cần phun dầu sớm tự động

Hình 12.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc bơm cao áp PE.

Piston Xylanh

Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu Kết thúc phun

Rãnh vát trên piston

Hình 12.4 Dịch chuyển thanh răng để thay đổi tốc độ động cơ.

- Đối với piston có lằn vạt xéo phía dưới thì điểm khởi phun cố định, điểm dứt phun thayđổi Thông thường các bơm cao áp PE đều có lằn vạt xéo phía dưới nên phải trang bị bộphun dầu sớm tự động.

Đa số với các bơm cao áp PE người ta ứng dụng bộ phận tự động điều khiển góc phun sớmbằng ly tâm Điển hình của loại bơm này là bộ phun sớm tự động của hãng BOSCH

Bộ phận này gồm: một mâm nối thụ động được bắt vào đầu cốt bơm cao áp, nhờ chốt then hoavà đai ốc giữ Một mâm nối chủ động có khớp nối để nhận truyền động từ động cơ Chuyển độngquay của mâm chủ động truyền qua mâm thụ động qua hai quả tạ

Trên mâm thụ động có ép hai trục thẳng góc với mâm, hai quả tạ quay trên hai trục này Đầulồi còn lại của quả tạ tỳ chốt của mâm chủ động, hai quả tạ được kềm vào nhau nhờ hai lò xo tựa vàotrục, đầu còn lại tỳ vào chốt ở mâm chủ động và miếng chêm nằm trên lò xo để tăng lực lò xo theođịnh mức Một vỏ bao kết nối với mâm chủ động có nhiệm vụ bao bọc hai quả tạ và giới hạn tầm dichuyển của chúng

Tất cả cơ cấu vừa kể được che kín bằng một vỏ bao bên ngoài, vỏ này cũng vặn vào bề mặt córen của mâm thụ động Giữa hai bề mặt tiếp xúc có các vòng đệm kín bằng cao su bảo đảm độ kínkhít giữa vỏ và mâm chủ động, nhờ đó mà dầu bôi trơn bên trong không rò rỉ ra ngoài

Khi động cơ làm việc nếu tốc độ của động cơ tăng thì dưới tác dụng lực ly tâm của hai quả tạlàm mâm thụ động quay tương đối với mâm chủ động theo chiều chuyển động của cốt bơm, do đólàm tăng góc phun sớm nhiên liệu Khi tốc độ động cơ giảm thì lực ly tâm yếu đi, nên hai quả tạ xếpvào, lò xo quay mâm thụ động cùng với trục cam đối với mâm chủ động về phía chiều ngược lại Dođó làm giảm góc độ phun sớm nhiên liệu

Hình 12.5 Nguyên lý làm việc bộ phun dầu sớm tự động trên bơm cao áp PE.

Quả tạ

Góc phun dầu sớm

III.2 Bơm cao áp VE

Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel dùng bơm cao áp kiểu VE được thể hiệntrên (hình 12.6)

Nhiên liệu Diesel được lọc bởi lọc 3, sau đó được chuyển đến bơm cao áp nhờ bơm tiếp vậnkiểu cánh gạt Nhiên liệu đi vào bơm cao áp để tạo áp suất cao, đồng thời nhiên liệu còn đóng vai tròbôi trơn và làm mát cho các chi tiết trên đường đi của bơm

Nhiên liệu có áp suất cao được đưa qua đường ống cao áp đến vòi phun để phun vào xylanhđộng cơ Phần nhiên liệu thừa sau mỗi lần phun trong một chu trình công tác được đưa về bình chứaqua đường dầu 7

Nếu áp suất đầu ra của bơm cao áp vượt quá giới hạn cho phép thì một lượng nhiên liệu cũngđược đưa về bình chứa nhằm ổn định áp suất nhiên liệu cung cấp cho hệ thống

III.2.1 Kết cấu bơm cao áp VE

Khác với bơm thẳng hàng PE, bơm VE chỉ có một piston và một xylanh bơm cho dù trên động

cơ có nhiều xylanh Nhiên liệu được cung cấp bởi piston và phân phối qua các rãnh tới các lỗ thôngứng với số xylanh trên động cơ Trên bơm cao áp VE (hình 12.6), về cơ bản có những bộ phận sau:

- Bơm tiếp vận kiểu phiến gạt

- Bơm cao áp với đầu phân phối

- Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ (bộ điều tốc)

- Bộ cúp dầu (bằng cơ khí hoặc bằng điện)

- Bộ phun dầu sớm bằng thuỷ lực

Ngoài ra trên bơm còn trang bị các chức năng bổ sung khác để thích nghi trong sử dụng vớitừng loại động cơ cụ thể

1 2

Hình 12.6 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel dùng bơm VE.

1 – bình chứa nhiên liệu; 2 – ống dẫn; 3 – lọc; 4 – bơm cao áp VE;

5 – đường ống cao áp; 6 – vòi phun nhiên liệu; 7 – đường dầu về; 8 – bougie xông.

III.2.2 Nguyên lý làm việc

Trục truyền chính của bơm quay trên các ổ trượt vỏ bơm và dẫn động bơm tiếp vận Phía trongbơm, ở cuối trục truyền động được đặt một vòng lăn, nó không được nối với trục truyền động nhưngđược giữ trong vỏ bơm bằng cách dùng đĩa cam cưỡi trên các con lăn của vòng lăn (đĩa cam này đượcdẫn động bởi trục truyền chính) Piston phân phối vừa xoay quanh trục của nó vừa chuyển động tịnhtiến lên xuống, piston di chuyển bên trong đầu phân phối Đầu phân phối này được lắp trên thân bơm,trong đầu phân phối được đặt một thiết bị ngắt nhiên liệu bằng điện từ Nếu thiết bị ngắt nhiên liệubằng cơ khí (thay vì ngắt bằng điện) thì cơ cấu này được đặt ở vỏ bộ điều tốc

Trục của bộ điều tốc được dẫn động từ truyền chính bằng một bánh răng nối, bộ điều tốc nàygồm các quả văng và một ống trượt Cơ cấu bộ điều tốc bao gồm: cần điều khiển, cần khởi động vàcần lắc chuyển động trong ổ trượt ở trong thân bơm để điều khiển vị trí van định lượng trên piston Ởphía trên cùng của bộ điều tốc cơ khí là lò xo điều tốc, được nối với cần điều khiển bằng trục cầnđiều khiển Mặt khác, trục cần điều khiển chuyển động trong ổ trượt ở vỏ bộ điều tốc Trên nắp bộđiều tốc có những đai ốc điều chỉnh đầy tải, van dầu tràn và đai ốc điều chỉnh tốc độ của động cơ

Phân phối nhiên liệu áp lực thấp

Hệ thống phun nhiên liệu VE của hãng BOSCH có một bơm tiếp vận kiểu cánh gạt, bơm nàyhút nhiên liệu từ bình chứa và đưa tới khoang nhiên liệu của bơm cao áp

Một phần nhiên liệu qua van điều áp trở về mạch nạp của bơm tiếp vận Để làm mát và tự

Hình 12.7 Sơ đồ cấu tạo bơm cao áp VE.

1 – Bơm tiếp vận cánh gạt: bơm nhiên liệu từ thùng chứa tới khoang bơm.

2 – Bơm cao áp với đầu phân phối: tạo ra áp lực phun và phân phối nhiên liệu tới xylanh.

3 – Bộ điều tốc bằng cơ khí: thay đổi lượng nhiên liệu phân phối theo phạm vi điều khiển.

4 – Van cúp dầu bằng điện: ngưng cung cấp nhiên liệu khi động cơ ngừng hoạt động.

5 – Bộ phun sớm: điều khiển sự khởi phun theo tốc độ của động cơ.

Nhiên liệu vào

thoát bọt khí của bơm phân phối, một ít nhiên liệu cũng chảy qua đai ốc giới hạn tràn trên vỏ bộ điềutốc và trở về bình chứa.

1) Bơm tiếp vận kiểu cánh gạt

Bơm tiếp vận được lắp với trục truyền chính, rôto của nó được lắp đồng tâm với trục và đượctruyền động qua then Rôto xoay bên trong vòng lệch tâm cố định trên vỏ bơm, bốn cánh gạt của rôtođược đẩy ra ngoài bởi lực ly tâm và áp lực nhiên liệu ở phía dưới các cánh gạt và rôto (hình 12.8).Nhiên liệu di chuyển qua lỗ nhỏ ở khoang bơm cao áp vào khoảng không gian hình quả thậnđược tạo ra bởi rôto, cánh gạt và vòng lệch tâm Sự chuyển động xoay tròn làm nhiên liệu giữa cáccánh gạt kế tiếp nhau được đẩy lên trên không gian hình quả thận và xuyên qua một lỗ nhỏ vàokhoang bơm Đồng thời một phần nhiên liệu chảy xuyên qua lỗ thứ hai đến van điều áp

2) Van điều áp

Van điều áp được lắp gần với bơm tiếp vận, nó là một van trượt chịu lực ép của lò xo và áplực của nhiên liệu Nếu áp lực nhiên liệu vượt quá giá trị cho phép, van piston mở mạch trở về và chophép nhiên liệu trở về mạch nạp của bơm Nếu áp lực nhiên liệu quá thấp, mạch trở về đóng khôngcho nhiên liệu trở về mạch nạp của bơm Áp lực nhiên liệu trong bơm có thể thay đổi theo sự điềuchỉnh của van điều áp bằng cách hiệu chỉnh tải trọng ban đầu của lò xo

Giới hạn tràn được điều chỉnh bằng một đai ốc được lắp trên bộ điều tốc của bơm phân phối

VE và thông với khoang bơm Nó cho phép một lượng nhiên liệu thay đổi có thể trở về thùng chứathông qua những lỗ nhỏ, việc giới hạn tràn giúp duy trì áp lực nhiên liệu ở khoang bơm Bởi áp lựcnhiên liệu ở trong thân bơm đòi hỏi phải ổn định nên van điều áp và ốc giới hạn dầu tràn được thiếtkế khá chính xác

Phân phối nhiên liệu áp lực cao

1) Dẫn động piston phân phối

Chuyển động quay của trục truyền chính được truyền tới piston phân phối bằng ngàm ở trêntrục truyền chính và đĩa cam

Bên trong bơm có một vòng lăn và đĩa cam, bề mặt của đĩa cam luôn luôn ép sát con lăn Dođó chuyển động quay thuần tuý của trục truyền chính được chuyển thành chuyển động tịnh tiến vàchuyển động quay của đĩa cam Piston được đặt khớp vào đĩa cam nhờ đuôi hình trụ, vị trí của nó vàđĩa cam luôn được cố định

Đệm làm kín

Dầu cao áp về

Hình 12.9 Cấu trúc và nguyên lý làm việc

của van điều áp.

Piston được đẩy lên điểm chết trên nhờ cam, hai lò xo hoàn lực sắp xếp đối xứng đẩy pistonxuống điểm chết dưới khi cam không đội Các đĩa cam này ngăn không cho đĩa cam tách ra khỏi conlăn khi bơm hoạt động ở tốc độ cao Để piston không rời khỏi vị trí trung tâm của nó, các lò xo hoànlực phải được lắp đặt một cách chính xác.

2) Đĩa cam và dạng cam

Bên cạnh việc truyền động piston bơm phân phối, đĩa

cam còn ảnh hưởng tới áp lực và thời gian phun nhiên liệu

Sự quyết định các chỉ tiêu này là hành trình cam và vận tốc

nâng lên của cam, các yếu tố này phải được thích nghi đặc

biệt với hình dạng và dạng buồng cháy Vì lý do này mà mỗi

loại động cơ chỉ thích nghi với một dạng cam đặc biệt

Bởi vì bề mặt của đĩa cam được thiết kế cho từng loại

động cơ cụ thể nên ta không thể lắp lẫn bơm cao áp của động

cơ này vào một động cơ khác

3) Định lượng và phân phối nhiên liệu

Sự phân phối nhiên liệu của bơm

cao áp là một quá trình động lực học

Áp lực cần thiết cho quá trình phun vào

xylanh động cơ được tạo ra bởi piston

bơm Chuyển động có tính chu kỳ của

piston được trình bày ở (hình 12.10),

minh hoạ sự định lượng nhiên liệu tới

một xylanh động cơ Với động cơ 4

xylanh, khi đĩa cam quay 90o thì piston

bơm di chuyển lên xuống một lần, với

động cơ 6 xylanh thì piston di chuyển

lên xuống một lần khi đĩa cam quay một

góc 60o

a) Quá trình nạp nhiên liệu được

thực hiện khi piston di chuyển từ điểm

chết trên xuống điểm chết dưới, chuyển

động vừa quay vừa tịnh tiến của nó làm

mở lỗ dầu vào ở đầu phân phối nhờ

rãnh nạp ở piston Lúc này nhiên liệu

với áp lực ở khoang bơm sẽ đi vào trong

xylanh bơm

b) Vào thời điểm khởi phun, khi

piston chuyển động ngược lại từ điểm

chết dưới lên điểm chết trên, lúc này lỗ

nạp bị đóng lại bởi piston Piston tiếp

tục di chuyển lên điểm chết trên tạo ra

áp lực cao trên đỉnh piston và do chuyển

động quay của piston nên lỗ thoát trên

Các vòng lăn và con lăn

Đĩa cam

Piston bơm

Hình 12.10 Đĩa cam và dạng cam.

Hình 12.9 Các giai đoạn cung cấp nhiên liệu cho

một chu trình của bơm VE.

1 – piston bơm; 2 – lỗ nạp nhiên liệu; 3 – rãnh định lượng;

4, 5 – buồng cao áp; 6 – rãnh phân phối; 7 – lỗ phân phối;

8 – van định lượng; 9 – lỗ cúp dầu.

3 4

5 6 7

a)

b)

ĐCD

8 9 ĐCD ĐCT

ĐCD ĐCT c)

d)

ĐCD

thân piston cũng trùng rãnh thoát ở đầu phân phối Áp lực nhiên liệu tạo ra ở buồng cao áp và đi theorãnh làm mở van áp lực Nhiên liệu bị đẩy tới đường ống dẫn tới kim phun và phun vào buồng đốt.

c) Thời điểm kết thúc phun, bắt đầu khi lỗ khoan ngang của piston lên đến mép của van định

lượng (van định lượng 8 mở lỗ cúp dầu 9) Sau thời điểm này không có nhiên liệu được phân phối tớikim phun và van áp lực cũng đóng lại Nhiên liệu trên đỉnh piston trở về khoang bơm qua lỗ khoangngang, piston tiếp tục đi lên điểm chết trên và kết thúc quá trình phun nhiên liệu Hành trình này củapiston gọi là khoảng chạy dư

d) Khi piston trở về điểm chết dưới, lỗ khoan ngang của nó bị đóng đồng thời lỗ nạp mở và

nhiên liệu ở khoang bơm mở vào buồng cao áp và chu kỳ lặp lại cho xylanh kế tiếp

4) Van cao áp

Van cao áp có nhiệm vụ ngắt nhiên liệu giữa

bơm và đường ống, xác định chính xác thời điểm kim

phun đóng vào cuối quá trình phun Đồng thời nó

cũng làm cho áp lực ổn định ở các mạch phun, không

phụ thuộc vào lượng nhiên liệu được phun

Van cao áp được điều khiển bằng áp lực dầu

Nó được mở bởi áp suất nhiên liệu và được đóng bởi

lo xo hồi vị Giữa các hành trình phân phối van áp

lực được đóng, lúc này đường ống và lỗ thoát ở đầu

phân phối bị tách biệt Trong quá trình phân phối,

van được nâng lên khỏi vị trí ban đầu của nó bằng áp

lực cao Nhiên liệu qua rãnh dọc tới rãnh tròn và đi

qua thân van cao áp tới đường ống và tới kim phun

để phun vào buồng đốt

Khi quá trình phân phối kết thúc (lỗ cúp dầu của piston mở), áp lực cao ở đầu piston giảmxuống bằng áp lực của khoang bơm và van áp lực được đóng lại bởi lò xo hoàn vị

5) Van cao áp với sự tiết lưu

Do sự tồn tại của áp lực vào cuối quá trình phun nên đã tạo ra các sóng áp lực phản xạ lên vancao áp Điều này làm ảnh hưởng đến lần cấp nhiên liệu kế tiếp của kim phun hoặc tạo áp thấp trongđường ống phun nhiên liệu Kết quả là sau quá trình phun khí thải độc hại tăng làm cho đường ốngcao áp và kim phun bị mòn

Để ngăn chặn sự phản xạ này người ta đã thiết kế các lỗ tiết lưu trên van cao áp, sao cho nóchỉ có tác dụng khi van áp lực chuyển động lùi về Mạch hạn chế này bao gồm vành giảm áp và lò xoáp lực, khoảng thời gian phân phối của nó không có tác dụng, nhưng khi nhiên liệu trở về nó ngănchặn sự luân chuyển của dòngnhiên liệu và tạo tác dụng giảm chấn cho dòng nhiên liệu

6) Các ống áp lực

Các ống dẫn áp lực ở hệ thống nhiên liệu được thiết kế đặc biệt và không phải thay đổi khivận hành Các đường ống này nối bơm cao áp với kim phun và nó không được uốn cong với bán kínhnhỏ hơn 50mm, hệ thống cao áp thường được kẹp chặt với khoảng cách nhất định để đảm bảo antoàn Ngoài ra trên các các đường ống dẫn áp lực cũng không cho phép có đường nối và mối hàn đểđảm bảo an toàn và tránh tổn thất xảy ra khi nhiên liệu đi trong hệ thống

1 2 3 4 5

Hình 12.12 Cấu trúc của van cao áp.

1 – ống nối; 2 – lò xo; 3 – van cao áp;

4 – mặt hình nón; 5 – đế van cao áp.

Phun dầu sớm tự động

Cũng tương tự như thời điểm đánh lửa trên động cơ xăng, thời điểm tạo ra tia lửa phải thay đổiphù hợp với chế độ làm việc trên động cơ Trên động cơ Diesel cũng trang bị cơ cấu phun dầu sớm đểbù trừ cho sự phun và cháy trễ khi thay đổi tải và tốc độ Cơ cấu phun dầu sớm tự động có thể làmthay đổi thời điểm phun của bơm phân phối tương ứng với vị trí cốt máy khi tốc độ động cơ thay đổi.Khi tốc độ của động cơ càng cao, góc độ phun dầu sớm càng phải tăng thêm để nhiên liệu cháy hết,bảo đảm công suất và hiệu suất của động cơ Góc độ phun dầu sớm phải tỷ lệ với vận tốc trục khuỷuvà do cơ cấu phun dầu sớm tự động điều khiển

Cơ cấu phun dầu sớm

bằng thủy lực được lắp ở

phía dưới của bơm phân phối

và thẳng góc với trục dọc

của bơm, piston phun sớm di

chuyển trong thân bơm Hai

bên của vỏ bơm được bao

kín bởi các nắp đậy Trên

một mặt của piston là một lỗ

nhiên liệu vào, mặt còn lại

lắp lò xo Một chốt trượt và

một chốt dẫn động nối piston

với vòng lăn Kết cấu của bộ

phun dầu sớm thể hiện trên

hình 12.13

Piston phun sớm được

giữ ở vị trí ban đầu của nó

bởi tải trọng ban đầu của lò

xo Trong thời gian hoạt động, áp lực nhiên liệu ở khoang bơm được điều chỉnh tương ứng với tốc độđộng cơ bởi van điều áp và van dầu tràn Do đó, mặt piston 7 đối diện với lò xo 9 sẽ chịu một áp lực,áp lực này tăng cùng với sự tăng tốc của động cơ

Khi tốc độ động cơ lên đến xấp xỉ 300 vòng/phút, áp lực nhiên liệu cũng đạt đến giá trị đủ đểthắng tải trọng ban đầu của lò xo và di chuyển piston phun sớm về phía trái

Chuyển động dọc trục của piston được truyền qua chốt trượt và chốt dẫn động tới vòng lăn làmcho vòng lăn quay Do đó, các con lăn và vòng lăn được xoay một góc độ cụ thể tương ứng với đĩacam và piston phân phối Sự chuyển động này làm cho chuyển động quay của đĩa cam được nâng sớmhơn một thời điểm nào đó

Khi tốc độ động cơ tăng lên, áp lực dầu sẽ làm tăng lực tác dụng lên piston 7 Lực này lớn hơnlực nén của lò xo ở mặt đối diện Do đó, piston bộ phun dầu sớm sẽ di chuyển về phía trái làm chovòng lăn dịch chuyển ngược chiều quay của piston bơm cao áp và piston bị đội lên sớm hơn Do đónhiên liệu sẽ phun sớm hơn

Ngược lại khi tốc độ động cơ giảm, áp suất dầu ở trong khoang bơm giảm Áp suất dầu ở phíađầu 7 của piston bộ phun sớm cũng giảm Lực nén của lò xo sẽ lớn hơn lực nén của dầu nên piston bộphun sớm sẽ di chuyển về phía phải làm cho vòng lăn dịch chuyển cùng chiều quay của piston bơm.Kết quả là piston sẽ bị đội lên trễ hơn nên dầu sẽ được phun trễ hơn

1

2 3 4 5 6 7

8 9

Hình 12.13 Cấu tạo và hoạt động của bộ phun dầu sớm tự động.

1 – vỏ bơm; 2 – vòng lăn; 3 – các con lăn; 4 – chốt;

5 – lỗ trên piston phun sớm; 6 – nắp đậy; 7 – piston phun sớm;

8 – chốt trượt; 9 – lò xo.

III.3 Kim bơm liên hợp (GM)

III.3.1 Giới thiệu

Hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ kim bơm liên hợp GM được bố trí trên các loại động cơ hai thì

GM của Mỹ, loại hai thì 9A3 – 204 của Liên Xô, trên động cơ Murphy 4 thì của Mỹ Ngoài ra còn sửdụng trên các tàu thủy, máy phát điện tĩnh tại

Bộ kim bơm liên hợp GM được lắp thẳng đứng trên nắp xylanh, phun dầu trực tiếp vào buồngđốt thống nhất Kim phun và bơm được ráp chung trong một cụm duy nhất Mỗi xylanh động cơ đượctrang bị một bộ kim bơm liên hợp và được điều khiển nhờ hệ thống cam, đệm đẩy, đũa đẩy và cò mổ.Kim bơm liên hợp có công dụng là tạo áp suất nhiên liệu cao, định lượng và phun sương nhiênliệu vào buồng đốt động cơ

Ưu điểm của bộ kim bơm liên hợp

- Bộ kim phun và bơm cao áp được thiết kế chung một cụm duy nhất

- Loại bỏ được các ống dẫn dầu cao áp từ bơm đến kim

- Gọn nhẹ dễ dàng thay thế và sửa chữa

- Không gây ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống vì mỗi bộ được lắp độc lập với nhau

Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel dùng kim bơmliên hợp GM được thể hiện trên (hình 12.14)

Khi động cơ làm việc, bơm

tiếp vận 3 hút nhiên liệu từ thùng

chứa 1, qua bầu lọc sơ cấp 2, đẩy

nhiên liệu dưới áp suất khoảng 1,4

kg/cm2 đến bầu lọc thứ cấp 4 Sau đó

cung cấp cho các bộ kim bơm liên

hợp 7 Đến thì phun nhiên liệu, cơ

cấu điều khiển kim bơm đẩy piston

bơm xuống ép nhiên liệu với một áp

lực cao phun vào xylanh động cơ

Lượng nhiên liệu được đưa vào

xylanh động cơ nhiều hay ít tùy

thuộc vào tốc độ làm việc và tải của

động cơ và được điều khiển chung

bằng một cần ga nối với các thanh

răng của kim bơm liên hợp với bộ

điều tốc Nhiên liệu rò rỉ qua khe hở

giữa piston và xylanh bơm có tác

dụng làm mát bơm và theo ống dẫn

dầu 6 trở về thùng chứa

Van một chiều (nếu có) được bố trí tại lỗ hút nơi bầu lọc sơ cấp, có công dụng chặn không chonhiên liệu trở về thùng chứa khi động cơ ngừng hoạt động Nơi cuối đường ống dẫn dầu về có bố trímột van an toàn, để duy trì áp suất nhiên liệu cần thiết cho bộ kim bơm liên hợp

1 2

3 4

5

8

Hình 12.14 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng

kim bơm liên hợp GM.

1 – bình chứa nhiên liệu; 2 – lọc sơ cấp; 3 – bơm tiếp vận;

4 – lọc thứ cấp; 5 – ống dẫn dầu đến; 6 – ống dầu hồi;

7 – bơm kim liên hợp; 8 – ống dẫn dầu về bình chứa.

III.3.2 Kết cấu của kim bơm liên hợp

Kim bơm liên hợp gồm có các phần được thể hiện trên (hình 12.15)

1) Thân bơm

Thân bơm được đúc bằng thép trong thân bơm có gia công lỗ tạo thành những phần để chứavòng răng, ống chận răng, phía trên mặt trong được gia công chính xác để hướng dẫn đệm đẩy, phíadưới để bắt xylanh bơm, dưới cùng có tiện ren để bắt với ống nối kim bơm Bên hông có chứa hai lỗlọc dầu có ren trong để bắt ốc chặn gắn với lỗ dầu đến và về

2) Piston và xylanh bơm

Piston được chế tạo bằng thép gia công chính xác phía ngoài có mạ crom để chống mài mòn.Khe hở lắp ghép với xylanh là rất nhỏ (0.002mm) đầu trên của piston có gia công hai đường vạt xéođể phân lượng nhiên liệu Đỉnh piston gia công bóng ở giữa có khoan một lỗ nhỏ thẳng góc và ănthông với lỗ ngang ở phần khuyết đầu piston Đuôi piston có ngàm để lắp với đệm đẩy, một phầndưới được vạt phẳng để ăn khớp với vòng răng

1 – thân bơm; 2 – vòng răng; 3 – ống chặn vòng răng;4 – xylanh;

5 – đế van; 6 – van cao áp; 7 – lò xo cao áp; 8 – bệ tựa lò xo;

9 – ống tựa lò xo; 10 – đế van; 11 – van an toàn; 12 – đót kim;

13 – piston; 14 – lo xo; 15 – đệm đẩy; 16 – khâu nối;

17 – vòng cản dầu; 18 – đệm kín; 19 – thanh răng.

Hình 12.15 Sơ đồ cấu tạo kim phun liên hợp GM.

13 14

15 16 17 18 19

Xylanh luôn luôn cùng bộ với piston, mặt trong có độ chính xác cao để piston di chuyển, mặtngoài có cửa để định vị piston Trên thân có gia công hai lỗ lệch nhau để nạp và thoát nhiên liệu, hailỗ hình côn trong nhỏ ngoài lớn có tác dụng tiết lưu làm tăng tốc độ dòng chảy khi nhiên liệu nạpvào xylanh Mặt trên và mặt dưới xylanh được mài chính xác.

3) Thanh răng và vòng răng điều khiển piston

Cả hai đều ghi dấu để tiện cho việc tháo lắp trong quá trình sửa chữa Ta có thể kiểm soátđược dấu này bằng cách nhìn vào rãnh khoét dọc ở trong thân bơm

4) Van thoát, lò xo, bệ tựa lò xo và ống giữ lò xo

Đây là những chi tiết nhỏ đòi hỏi các mặt tiếp xúc có độ chính xác cao, để nhiên liệu có ápsuất lớn không bị rò rỉ Lò xo van là loại lò xo trụ, tiết diện tròn có nhiệm vụ ép van đóng kín bêntrên và cho van mở ra khi áp suất đủ lớn Tùy theo loại đót kim mà áp lực lò xo khác nhau, các loại lò

xo không điều chỉnh được áp lực thoát phải thay mới để không xảy ra sự sai lệch

5) Tác dụng của van kiểm soát

Trong quá trình làm việc của kim bơm lò xo tiếp xúc với nhiệt độ cao nên dễ mất tính đàn hồi,làm cho van đóng không kín hoặc mụi than làm chênh van Lúc đó, trong buồng đốt áp suất cao sẽqua lỗ tia phun nâng van ba nhánh lên đóng kín bệ van phía trên không cho khí cháy đi vào giữ chobơm được an toàn

6) Kim phun nhiên liệu

Loại cũ: Bộ phận van cao

áp nằm trong đót kim Van an

toàn dẹt, hình sao bố trí phía

trên van cao áp Van này chỉ bảo

vệ piston và xylanh bơm cao áp

không cho khí nén và muội than

chui vào phía trên Aùp suất mở

van cao áp của loại này từ (350

÷ 370) psi (1kg/cm2 = 14 psi)

Loại cải tiến: Bộ phận

van cao áp nằm ở phía trên gần

xylanh, van an toàn dẹt, hình sao

bố trí ở đót kim Vì vậy piston ,

xylanh và van cao áp đều được

bảo vệ Aùp suất mở van kim của

loại này từ (480 ÷ 850) psi

Loại mới: có cấu tạo giống như kim phun thường gồm có van kim nằm trong đót kim đóng kín

bệ của nó theo kiểu đót kín lỗ tia hở Van an toàn dạng tròn bố trí phía trên kim phun sát với xylanhbơm để ngăn khí cháy lọt vào xylanh bơm Áp suất mở van kim của loại này từ (2000 ÷ 3500) psi

Đệm

Van chận Đế van Van bán cầu Lò xo Đế lò xo Đót kim

Van Ống chứa van Đế van Van hình sao

Đệm

Loại cũ Loại cải tiến Loại mới

Hình 12.16 Kết cấu các loại kim phun nhiên liệu.

III.3.3 Nguyên lý làm việc của kim bơm liên hợp

Khi làm việc, kim bơm liên hợp GM được chia làm ba giai đoạn sau (hình 12.17)

1) Giai đoạn nạp nhiên liệu vào xy lanh bơm

Khi cam chưa đội piston ở

vị trí cao nhất (ĐCT), nhiên liệu

đến kim bơm nhờ áp lực của bơm

tiếp vận theo đường dầu đến

xylanh bơm nơi có vòng cản dầu

Nhiên liệu nạp vào xylanh bơm

bằng cả hai lỗ bên phải và bên

trái, lượng nhiên liệu thừa qua các

khe hở rồi theo đường dầu về trở

về bình chứa Dầu lưu chuyển liên

tục trong bơm có tác dụng làm

mát, bôi trơn, sấy nóng và loại bỏ

các bọt khí giúp việc định lượng

nhiên liệu phun tốt hơn

2) Giai đoạn khởi sự phun và phun nhiên liệu

Vào lúc phun nhiên liệu, cam tác dụng đẩy hệ thống con đội đũa đẩy, cò mổ rồi đẩy piston đixuống, một lượng nhỏ nhiên liệu thoát ra qua hai lỗ trên xylanh cho đến khi mặt ngang của đầu pistonbít kín lỗ bên phải và cạnh xiên của piston bít kín lỗ bên trái thì nhiên liệu bắt đầu bị nén trongxylanh và ta gọi điểm này là điểm khởi sự phun

Piston tiếp tục đi xuống đẩy nhiên liệu qua van kim và nhiên liệu được phun sương vào buồngđốt động cơ

3) Giai đọan kết thúc phun

Quá trình phun nhiên liệu kéo dài cho đến khi cạch ngang của piston bơm vừa hé mở lỗ dầuvề bên phải Nhiên liệu theo lỗ xuyên tâm thoát ra khỏi xylanh (ta gọi điểm này là điểm dứt phun).Piston vẫn tiếp tục đi xuống cho đến khi hết khoảng chạy, lỗ dầu bên phải mở hoàn toàn do đónhiên liệu tiếp tục ra buồng chứa xung quanh xylanh bơm nơi có vòng cản dầu và nhiên liệu được trảvề thùng chứa.Khi cam không còn đội nữa thì lò xo, đệm đẩy kéo piston đi lên điểm cao nhất, nhiênliệu lại được nạp vào xylanh bơm để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc kế tiếp

Muốn tăng hay giảm lưu lượng nhiên liệu tùy theo yêu cầu làm việc của động cơ thì ta chỉ cầnđiều khiển thanh răng để piston xoay qua lại tùy theo vị trí của cạnh xiên trên đóng lỗ dầu vào bêntrái sớm hay trễ Nếu đóng sớm, thì hành trình có ích của piston dài nhiên liệu bơm đi nhiều Nếuđóng trễ thì khoảng chạy hữu ích của piston ngắn nhiên liệu bơm đi ít

Khi piston xoay tới vị trí cúp nhiên liệu thì lưu lượng bằng không Khi đó hai lỗ bên trái và bênphải không bao giờ bị đóng kín, nhiên liệu không bị nén mặc dù piston vẫn chuyển động lên xuống.Khi động cơ làm việc ở tộc độ cầm chừng thì nhiên liệu được cung cấp vừa đủ cho hoạt độngcủa động cơ chạy không tải Khi piston ở vị trí cung cấp nhiên liệu tối đa thì nhiên liệu được cung cấpnhiều nhất, giúp cho động cơ phát huy hết công suất, khi đó hành trình có ích của piston lớn nhất

Nạp nhiên liệu Khởi sự phun Kết thúc phun

Hình 12.17 Ba giai đoạn làm việc của kim bơm liên hợp GM.

IV QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG

IV.1 Quá trình phun nhiên liệu

1) Lưu động nhiên liệu qua lỗ phun

Khi phun vào xylanh động cơ, dưới áp lực cao, nhiên liệu được tách ra từng hạt nhỏ Nguyênnhân tán xạ nhiên liệu khi phun là do nhiễu loạn nhiên liệu phát sinh khi lưu động qua lỗ phun Tất cảcác hiện tượng này diễn ra khi phun nhiên liệu, trong đó cơ chế phá vỡ chùm tia đóng vai trò quyếtđịnh chất lượng của tia nhiên liệu

Cơ chế phun sương nhiên liệu (có thể hiểu là quá trình xé tơi nhiên liệu khi vào buồng cháy)phụ thuộc vào các lực: lực liên kết giữa các phân tử nhiên liệu, lực căng mặt ngoài của hạt nhiênliệu, lực kích động ban đầu của chùm tia nhiên liệu khi lưu thông qua lỗ phun và lực cản khí động họccủa khí nén trong buồng cháy Do hình dáng tiết diện ngang của lỗ phun, chất lượng bề mặt thành lỗdọc theo đường tâm không giống nhau, dưới áp lực phun lớn, tốc độ lưu thông của dòng nhiên liệu tạicác điểm trên mặt cắt ngang của lỗ cũng không giống nhau Tại vùng tâm có tốc độ lớn, tại vùng tiếpgiáp lỗ do ma sát và xoáy nên tốc độ nhỏ, do vậy sau khi ra khỏi lỗ phun, trong tia xuất hiện thêmthành phần lực vuông góc với đường tâm tia, lực này gây nên lực kích động ban đầu Lực liên kếtgiữa các phân tử và lực căng mặt ngoài có xu hướng giữ cho tia nhiên liệu liên tục, không bị xé nhỏ,trong khi đó lực kích động ban đầu và lực khí động của không khí nén trong buồng cháy lại có xuhướng xé tia thành những hạt nhỏ Như vậy khi lưu động qua lỗ phun dòng nhiên liệu bị nhiễu loạn,mức độ nhiễu loạn phụ thuộc chủ yếu vào kết cấu thiết bị, tốc độ chuyển động của nhiên liệu qua lỗphun và tính chất vật lý của nó (chủ yếu là độ nhớt của nhiên liệu)

2) Sự hình thành chùm tia nhiên liệu khi ra khỏi lỗ phun

Tia nhiên liệu được phun thành các hạt nhỏ dưới tác động của các yếu tố bên ngoài, bên tronglên tia Trên đường ra khỏi lỗ phun, xung rối loạn làm biến dạng chùm tia nhiên liệu, xung này thắngđược sức căng bề mặt, xé tan chùm tia thành các hạt có kích thước khác nhau Sự tách tia đầu tiên khi

ra khỏi các lỗ phun do ảnh hưởng của nhiễu ngang, dọc xuất hiện trong các tia do chảy rối dòng vànén nhiên liệu Các yếu tố ngoài tác động lên tia khi ra khỏi lỗ phun là lực cản khí động học của môichất công tác ngăn cản phun tia vào buồng cháy

Khi chuyển động tiếp tục với tốc độ lớn, các hạt nhiên liệu bị biến dạng dưới tác động củanhiễu loạn và khí động học, khi đó các hạt nhiên liệu có kích thước lớn bị chia nhỏ lần thứ hai Cáclực này tách các phần nhỏ nhiên liệu ra khỏi bề mặt tia, các nhiên tố bị phân rã và cuối cùng nhiênliệu được tách thành các hạt nhỏ

Khi tăng nhiệt độ môi chất công tác trong xylanh thì hiệu quả tác động của lực khí động họclên nhiên liệu phun sẽ tăng lên Sự biến dạng, phân rã hạt nhiên liệu bị cản trở bởi sức căng bề mặt.Sức căng bề mặt tăng lên cùng với độ giảm đường kính hạt Khi lực này lớn hơn lực biến dạng thì quátrình chia nhỏ hạt dừng lại Kích thước các hạt nhiên liệu thể hiện trạng thái cân bằng của tia dướicác lực kể trên Như vậy lúc này càng thể hiện rõ rệt lực khí động, lực kích động nhiễu loạn và nhiệtđộ hỗn hợp xé tan tia và tách thành các hạt nhỏ còn sức căng bề mặt và lực liên kết giữa các phân tửnhiên liệu có xu hướng giữ nguyên tia

Giảm độ nhớt nhiên liệu, ví dụ: bằng cách sấy nóng, sẽ làm yếu hiệu quả tác động các lựcnày, chất lượng phun được cải thiện Khi tăng tốc độ chảy nhiên liệu qua lỗ phun thì hiệu quả tácđộng nhiễu loạn làm tách rời tia sẽ tăng lên, cũng như làm tăng hiệu quả tác động khí động lực họclàm phân rã tia khi ra khỏi lỗ phun Độ phun mịn cần thiết để đảm bảo chất lượng cháy nhiên liệutrong động cơ đạt được khi tốc độ chảy nhiên liệu qua lỗ phunωnl = 250 ÷ 400m/s

IV.2 Các thông số của quá trình phun

IV.2.1 Ảnh hưởng các thông số phun

Tăng áp suất phun khi các điều kiện khác như nhau thì tốc độ lưu lượng nhiên liệu qua lỗωf

tăng lên Điều đó thấy rõ qua công thức:

f

c f cn f

)'pp(2ρ

−ϕ

=

Trong đó: ϕcn – hệ số chảy của nhiên liệu

p’c – áp suất môi chất trong xylanh vào thời điểm phun nhiên liệu vào xylanh,

kPa;

ρf – khối lượng riêng nhiên liệu trong vòi phun tại thời điểm phun, kg/m3;

pf – áp suất phun nhiên liệu, kPa;

1) Đường kính trung bình của hạt nhiên liệu

Sự tán xạ hạt sương nhiên liệu được đặt trưmg bởi đường kính trung bình của hạt tạo nên khiphun Kích thước hạt cho biết tổng quan về mức độ tán xạ nhiên liệu Công thức xác định đường kínhtrung bình hạt nhiên liệu, có thể sử dụng công thức thực nghiệm sau đây của A.X.Lưsepcki:

pq

n

f

po f 2 f 7 0

o po 0733 0

po f f

2 f 1 p q d po

d

dd

4,1.Ad

Trong đó: Ad – hằng số;

q, p – chỉ số đặt trưng cho đường kính hạt dn;f

υ , ρf – độ nhớt động học và khối lượng riêng của nhiên liệu trong lỗ phun;f

ω – tốc độ trung bình của nhiên liệu trong lỗ phun;

f

σ – hệ số sức căng bề mặt tại biên giới môi trường lỏng – khí;

dpo – đường kính lỗ phun;

do= 0,25.10− 3m – kích thước đặc trưng của hạt

Giá trị nqp phụ thuộc qp như sau:

2) Chiều dài chùm tia nhiên liệu khi phun

Có nhiều công thức để xác định chiều dài chùm tia, công thức tin cậy nhất là công thức thuđược trên cơ sở số liệu thực nghiệm nhờ lý thuyết tương tự