QUÁ TRÌNH CHẠY VÀ TẠO HỖN HỢP TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL

Chương 3: quá trinh cháy và tạo hỗn hợp trong động cơ diesel • 3.1 Các giai đoạn của quá trinh cháy • Giai đoạn chuẩn bị cháy: • Giai đoạn này được đặc trư ng bằng thời gian chuẩn bị c

Trang 1

Chương 3: quá trinh cháy và tạo hỗn

hợp trong động cơ diesel

3.1 Các giai đoạn của quá trinh cháy

3.2 Các yếu tố anh hưởng đến các giai đoạn của quá

trinh cháy

3-3 Quá trinh tạo hỗn hợp

Trang 2

Chương 3: quá trinh cháy và tạo hỗn

hợp trong động cơ diesel

3.1 Các giai đoạn của quá trinh cháy

• Quá trinh cháy trong động cơ Diesel bao gồm nhiều

quá trinh trung gian kế tiếp nhau.

• Nhưng để cho việc nghiên cứu được dễ dàng,

• Người ta chia quá trinh cháy thành 4 giai đoạn trên cơ

sở can cứ vào ban chất các quá trinh xay ra trong xilanh động cơ.

Trang 3

Chương 3: quá trinh cháy và tạo hỗn hợp

trong động cơ diesel

• 3.1 Các giai đoạn của quá

trinh cháy

• Giai đoạn chuẩn bị cháy:

• Giai đoạn này được đặc trư

ng bằng thời gian chuẩn bị

cháy τi (giây) hay góc chuẩn

bị cháy ϕi (độ góc quay trục

khuỷu)

I

I I III

p

dx/d ϕ

0.8

Trang 4

Chương 3: quá trinh cháy và tạo hỗn hợp trong

động cơ diesel

trinh cháy

• Giai đoạn chuẩn bị cháy:

• Thời gian τi dài, lượng nhiên

liệu tích luỹ trong giai đoạn

này lớn

• Trong các động cơ cao tốc,

lượng nhiên liệu cấp trong

giai đoạn này khá cao

I

I I III

Trang 5

ợng nhiên liệu cấp trong

giai đoạn đoạn này bằng

100% lượng nhiên liệu cung

cấp cho chu trinh (q ct ).

I

I I III

Trang 6

quá trinh cháy

• 3.1.2 Giai đoạn tang áp

suất:

• Giai đoạn này gọi là giai

đoạn cháy nổ,

• ở giai đoạn này tốc độ toa

nhiệt, áp suất chất khí trong

xi lanh động cơ tang lên một

cách đáng kể

I

I I III

Trang 7

dP W

Trang 8

3.1 Các giai đoạn của quá

trinh cháy

3.1.2 Giai đoạn tang áp suất:

• Khi động cơ làm việc binh

thường, giá trị của W nằm

Trang 9

trinh cháy

Giai đoạn này có sự toâ

nhiệt mạnh là vi:

• Phần nhiên liệu phun vào

trong giai đoạn chuẩn bị

cháy và một phần nhiên liệu

phun vào giai đoạn này bắt

I

I I III

Trang 10

trinh cháy

• Nhiệt lượng toa ra trong giai

đoạn này chiếm khoang 1/3

số nhiệt lượng do nhiên liệu

cung cấp

ϕ

I

I I III

Trang 11

3.1.3 Giai đoạn tang nhiệt

độ:

• Trong giai đoạn này, việc

cung cấp nhiên liệu vào

trong xi lanh động cơ cơ ban

là chấm dứt.

I

I I III

Trang 12

độ:

• Cường độ toa nhiệt ở giai

đoạn này bắt đầu giam

xuống do nồng độ oxy

giam.

• ở đầu giai đoạn này piston

đi xuống, thể tích xi lanh ϕ

I

I I III

Trang 13

độ:

• Nhưng do nhiên liệu còn tiếp

tục cháy mãnh liệt nên áp

suất trong xi lanh động cơ

thay đổi không lớn lắm

I

I I III

Trang 14

độ:

• Dây là giai đoạn phát nhiệt

chủ yếu, nhiệt lượng toa ra

trong giai đoạn này chiếm

khoang 40 ữ 50% toàn bộ

nhiệt lượng do nhiên liệu ϕ

I

I I III

Trang 15

trinh cháy

3.1.3 Giai đoạn tang nhiệt độ:

• Quá trinh cấp nhiên liệu thư

ờng kết thúc ở cuối giai đoạn

này

• Nhưng quá trinh cháy có thể

còn tiếp diễn sau điểm z

• Quá trinh cháy đã bị chậm

lại do số lượng ôxi tự do

I

I I III

Trang 16

3.1.4.Giai đoạn cháy rớt:

• Trong giai đoạn này, tốc

độ toa nhiệt giam và tốc

độ cháy nhiên liệu diễn ra

chậm.

ϕ

I

I I III

Trang 17

3.2 Các yếu tố anh hưởng đến quá trinh cháy

• Thời gian chuẩn bị cháy (τi = 0,005 ữ 0,001 -giây)

∀ τi tang, q i tang thi w tang, động cơ làm việc cứng.

• Tính chất nhiên liệu

• Trị số xêtan của nhiên liệu lớn, thời gian chuẩn bị cháy

ngắn

• Do vậy tốc độ tang áp suất sẽ giam đi.

Trang 18

• Dọ nhớt của nhiên liệu

• Dọ nhót của nhiên liệu không phù hợp, chất lượng phun sư

ơng kém, thời gian chuẩn bị cháy kéo dài nhưng quá trinh cháy rớt tang

• áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén

• Tang áp suất và nhiệt độ cuối quá trinh nén sẽ rút ngắn đư

ợc τi

•

Trang 19

• Khi nhiệt độ cuối kỳ nén nhỏ hơn 400 0 C thi anh hưởng của

T C đến τi mới thấy rõ

• Khi T C lớn hơn 400 0 C thi anh hưởng của nó đến thời gian

chuẩn bị cháy là không đáng kể.

• Tốc quay động cơ:

• Góc phun sớm

•

Trang 20

• Chất lượng phun sương nhiên liệu và chuyển động xoáy

lốc của dòng không khí cuối kỳ nén

• Dộng cơ có buồng cháy xoáy lốc có khaang tạo hỗn hợp

tốt hơn động cơ có buồng cháy thống nhất.

Trang 21

• Vật liệu chế tạo piston cũng có anh hưởng đáng kể tới thời

gian chuẩn bị cháy, đặc biệt là ở chế độ khởi động

• Nhung động cơ có piston chế tạo bằng nhôm khi ở chế độ

khởi động sẽ khó khởi động hơn hoặc dễ bị nhay van an toàn do thời gian chuẩn bị cháy kéo dài

Trang 22

• ở nhung động cơ này, thời gian chuẩn bị cháy bị kéo dài

chủ yếu do

• Kha nang truyền nhiệt tốt của piston

• Khe hở giua piston và xi lanh lớn do hệ số giãn nở nhiệt

lớn, điều này làm giam chỉ số nén đa biến và dẫn đến làm giam áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén.

Trang 23

• Quá trinh hinh thành khí hỗn hợp trong động cơ Diesel đư

ợc diễn ra ngay trong buồng đốt của động cơ.

• ở cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào trong xi lanh

động cơ dưới dạng các hạt sương mịn, có kích nhỏ và đồng

đều,

• Các hạt nhiên liệu phân bố đều trong toàn bộ thể tích

buồng cháy

Trang 24

• D ể đam bao chất lượng hỗn hợp nhiên liệu-không khí

đồng dều thi:

• Các hạt nhiên liệu phân bố đều trong toàn bộ thể tích

buồng cháy

• Mỗi tia nhiên liệu cần đam bao độ xa xác định để xuyên

qua không khí nén tới gần bề mặt của buồng cháy

• Nhưng không đọng lên các bề mặt của buồng cháy.

• Các chùm tia nhiên liệu phai có hinh dạng, hướng và số

lượng các tia phù hợp với hinh dạng và thể tích buồng cháy.

Trang 25

3.3.1 Tia nhiên liệu:

• Kích thước các hạt sương nhiên liệu trong buồng cháy phụ

thuộc vào các yếu tố :

• Sức can khí động của không khí trong buồng đốt,

• Sức cang bề mặt của tia nhiên liệu,

• Lực hấp dẫn của nhiên liệu và nội lực xuất hiện khi nhiên

liệu cháy.

Trang 26

• Sức can khí động của không khí phụ thuộc vào:

• Vận tốc tương đối của nhiên liệu và không khí

• Mật độ của không khí

• Sự kích động ban đầu trên bề mặt của tia nhiên liệu xuất

hiện do kết qua của hàng loạt các nguyên nhân:

Trang 27

• Sự chay rối của nhiên liệu trong lỗ phun,

• Hinh dạng mép đầu và cuối của lỗ phun,

• Dộ nhẵn bề mặt lỗ phun, sự có mặt của các bóng hơi trong

nhiên liệu

Trang 28

• Ngoài nhung yếu tố trên còn phai kể đến tác dụng bổ sung

nhiên liệu liên tục, tức là tia nhiên liệu liên tục được bổ sung nhung phần tử nhiên liệu mới có động nang lớn, gây chèn ép lên nhau của các phần tử nhiên liệu.

• Như vậy, lực kích động ban đầu và lực can khí động của

không khí nén trong buồng cháy có khuynh hướng xé tia nhiên liệu thành nhung giọt sương.

Trang 29

• Dộ mịn của các hạt nhiên liệu được thể hiện qua

• Dường kính trung binh của các hạt trong tia nhiên

liệu.

• Dộng cơ có tốc độ quay càng cao, thời gian tạo hỗn

hợp ngắn thi yêu cầu phai phun mịn, đặc biệt là trong các động cơ có buồng cháy thống nhất

• Theo các số liệu thực nghiệm, đường kính trung binh

Trang 30

• Dể quá trinh phun sương tốt cần phai đam bao tốc độ của nhiên

liệu đi qua các lỗ phun có giá trị tương đối lớn

• Trong đó: ϕv là hệ số dòng chay

• P p : áp suất phun nhiên liệu (kg/cm2)

• P c : áp suất trong xilanh cuối kỳ nén (kg/cm2)

4

10

2

.

nl

c p

v

P

P g W

γ

=

Trang 31

• Từ đó, áp suất phun được tính :

•

• Thông thường, tốc độ của nhiên liệu đi qua các lỗ

phun nằm trong khoang 250 ữ 400 m/s,

c v

.

ϕ

γ

Trang 32

L

1

Trang 33

3-3 Quá trinh tạo hỗn hợp

3.3.2 Các yếu tố anh hưởng tới hinh dạng tia nhiên liệu:

• Tia nhiên liệu phai xuyên qua không khí nén đến nhung

phần xa nhất của buồng cháy

Trang 34

liệu:

• Các yếu tố chính phai kể đến là

• Dối áp của môi trường, thời gian phun

• áp suất phun nhiên liệu,

• Dường kính lỗ phun,

• Trọng lượng riêng của nhiên liệu và cấu tạo đầu

vòi phun.

Trang 35

50

L W

7

18 22 26 30

14

10 at 7

anh hưởng của

đối áp không khí

đến chiều dài L, chiều rộng B và vận tốc W của tia

Trang 36

sau 0.005s sau 0,004s sau 0,003s

L,mm 150

100

50

anh hưởng của thời

gian phun và áp suất

phun tới chiều dài

tia nhiên liệu

Trang 37

liệu:

φ=0,6 φ=0,4 φ=0,2

Trang 38

3.3.2 Các yếu tố anh hưởng tới hinh dạng tia nhiên liệu:

• Trọng lượng riêng của nhiên liệu cũng anh hưởng rõ rệt

tới hinh dạng tia nhiên liệu

• Khi trọng lượng riêng của nhiên liệu tang thi:

• Chiều dài tia nhiên liệu tang

• Kích thước hạt sương nhiên liệu cũng tang theo

• Khi thay đổi nhiệt độ của nhiên liệu, tức là trọng lượng

riêng của nhiên liệu cũng đã bị thay đổi, thi kết qua thu đư

ợc cũng hoàn toàn tương tự

Trang 39

liệu:

• Ngoài các yếu tố kể trên, hinh dạng tia nhiên liệu

còn phụ thuộc vào

• Tốc độ quay của động cơ,

• Cấu tạo kim phun,

• Kích thước lỗ phun,

Trang 40

3.3.2 Các yếu tố anh hưởng tới hinh dạng tia nhiên liệu:

• Tang tốc độ quay của động cơ sẽ làm tang tốc độ chuyển

động của piston bơm cao áp, do đó:

• Làm tang áp suất phun

• Tang tốc độ tia nhiên liệu qua lỗ phun,

• Kích thước hạt nhiên liệu nhỏ và đều hơn

• Cấu tạo của đầu vòi phun

• Tinh trạng kỹ thuật của kim phun,

• Bề mặt và mép lỗ phun

• Dều anh hưởng đến hinh dạng tia nhiên liệu và do đó anh

Trang 41

3.4 Các dạng buồng cháy:

• Chất lượng hoà trộn giua nhiên liệu và không khí trong

động cơ diesel phụ thuộc rất lớn vào kết cấu và hinh dạng của buồng cháy

• Can cứ vào đặc điểm kết cấu, người ta chia buồng cháy

thành hai loại:

 là buồng liền

 buồng ghép.

Trang 42

3.4.1 Buồng cháy liền:

• Buồng cháy liền, còn được gọi là buồng cháy thống

nhất, loại này toàn bộ thể tích của buồng cháy đều nằm trong một không gian thống nhất.

• Buồng cháy thống nhất là buồng cháy giới hạn bởi

đinh piston, nắp xilanh và vách sơ mi xi lanh

Trang 43

• Dể đam bao cho nhiên liệu được phân bố đều

trong thể tích buồng cháy, vòi phun được lắp đặt là vòi phun nhiều lỗ.

• Do sự chuyển động của piston tạo thành vận động

xoay lốc của dòng khí trong các xilanh mà hỗn hợp không khí và nhiên liệu được hoà trộn với

Trang 44

• Trong các động cơ hai kỳ, để tang cường sự vận

động xoáy lốc,

• Người ta lựa chọn hướng của các cửa quét thích

hợp mà để tạo ra các vận động xoáy lốc của dòng không khí nạp vào xilanh

• Trong các động cơ diesel có buồng cháy thống nhất, dạng

của buồng cháy được phân thành 4 nhóm như sau:

Trang 45

• Nhóm 1: Trong nhóm này buồng

cháy được giới hạn bởi đinh

piston, nắp xilanh và thành sơ mi

xilanh

• Loại buồng cháy này thường sử

dụng cho động cơ diesel 4 kỳ và 2

Trang 46

• Nhóm 2: Loại này buồng cháy được đặt hoàn toàn trên

nắp xilanh, dùng cho động cơ diesel 2 kỳ quét vòng.

Trang 47

• Nhóm 3: Buồng cháy đặt một nửa trên nắp xilanh, một

nửa trên đỉnh piston, rất thích hợp cho động cơ diesel 2 kỳ.

Trang 48

• Nhóm 4: Buồng cháy phân bố giua hai piston, dùng cho

động cơ 2 kỳ piston đối đỉnh.

Trang 49

• Buồng cháy thống nhất được áp dụng phổ biến cho các

động cơ cỡ trung binh và lớn, có tốc độ quay thấp.

• Dôi khi loại buồng cháy này cũng được dùng trong một số

động cơ cỡ nhỏ cao tốc.

• Dặc điểm của loại động cơ có buồng cháy thống nhất là:

• - Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy với áp

suất cao áp suất phun nhiên liệu thông thường khoang

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	1,25 MB