CHƯƠNG 8 CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ XĂNG

CHƯƠNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ XĂNG 8.1 Khái quát 8.2 Đặc điểm BCHK đơn giản 8.3 Đặc tính lý tưởng BCHK 8.4 Hệ thống phun 8.5 Các hệ thống cấu phụ 8.6 Cơ sở vật lý trình tạo hỗn hợp 8.7 Cung cấp nhiên liệu động phun xăng Mục đích  Nghiên cứu thiết bị cung cấp nhiên liệu động xăng  Làm để đảm bảo cung cấp vào xilanh động cơ, số lượng nhiên liệu theo yêu câù công suất, đồng thời đảm bảo hình thành khí hỗn hợp 8.1 Khái quát: Động hỗn hợp bên ngoài: động xăng động ga Quá trình tạo khí hỗn hợp động ga tương đối dễ dàng tốt Trong động xăng trình tạo thành khí hỗn hợp có khó khăn  phải có thiết bị đặc biệt để tạo thành khí hỗn hợp gọi chế hòa khí (BCHK) hay cacbuaratơ 8.1.1 Yêu cầu hỗn hợp động xăng Chất lượng trình cháy, công suất tính kinh tế động xăng phụ thuộc nhiều vào trình tạo hỗn hợp Hỗn hợp tạo thành cần phải thỏa mãn yêu cầu sau: Phải có thành phần thích hợp với chế độ làm việc động Phần lớn nhiên liệu hỗn hợp phải trạng thái hơi, phần lại tốt hạt có đường kính nhỏ Hỗn hợp phải đồng thể tích xilanh có thành phần xilanh 8.1.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến trình tạo hỗn hợp Thời gian hỗn hợp: Thời gian hỗn hợp dài, hỗn hợp tạo thành tốt Tốc độ động ngày cao, thời gian dành cho trình hỗn hợp ngắn khó đáp ứng yêu cầu Nhiệt độ môi trường động cơ: Nhiệt độ môi trường động cao, nhiệt độ hỗn hợp lớn, cường độ bay hòa trộn mạnh, chất lượng hỗn hợp cao Song lượng hỗn hợp nạp vào xilanh động giảm, dẫn đến giảm công suất động Kết cấu BCHK, đường ống nạp, buồng cháy Kết cấu chi tiết ảnh hưởng nhiều đến chất lượng tạo hỗn hợp, đặc biệt tính đồng xilanh tính đồng xilanh hỗn hơp Thành phần tính chất nhiên liệu: Nhiên liêụ có nhiêù thành phần chưng cất nhẹ, dễ bay dễ dàng tạo hỗn hợp đồng hàm lượng hỗn hợp cao 8.1.3 Yêu cầu BCHK  Tạo hỗn hợp thỏa mãn yêu cầu nêu mục 8.1.1  Dễ điều chỉnh theo trạng thái kỹ thuật điều kiện sử dụng động  Cấu tạo đơn giản bền chắc, sử dụng bão dưỡng dễ dàng 8.1.4 Các loại chế hòa khí Về người ta chia BCHK làm loại: loại bốc hơi, loại phun loại hút 8.2 Đặc tính Cacbuaratơ đơn giản: 8.2.1 Định nghĩa: quan hệ hệ số dư lượng không khí  hỗn hợp với thông số đặc trưng cho lưu lượng hỗn hợp nạp vào động như: lưu lượng không khí Gk độ chân không họng khuếch tán Ph, công suất có ích động Ne Gk Ta có:  = Gnl.Lo - Gk, Gnl : lưu lượng không khí nhiên liệu kg/s - Lo : lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu (kgkk/kg nhiên liệu) 8.2.2 Xây dựng đặc tính: Lưu lượng không khí Gk Trong tính toán ta giả thiết dòng khí lưu động liên tục, ổn định, tốc độ dòng khí điểm tiết diện ngang Dòng khí qua Cacbuaratơ xác định biểu thức: k Gk = h.fh.wh.rh kg/s k Wk,Pk,r0 h h= 0,97 - 0,98 h zk zh Do có đàn hồi mở rộng tiết diện lưu thông qua họng tải lớn nên thu nhỏ tiết diện họng nhiên liệu xé nhỏ tốt bướm ga mở nhỏ Song loại không ổn định theo thời gian Quá trình sử dụng tính đàn hồi lò xo thay đổi, cặn bẩn kết muội bám đàn hồi, làm đặc tính thay đổi Ngoài người ta dùng loại sơ đồ 17 18 Khi bướm ga mở rộng, cột dòng áp khí lớn, lò xo bị ép lại tiết diện họng tăng đo độ chân không họng tăng chậm so với trường hợp tiết diện cố định Kết lượng nhiên liệu tăng chậm hỗn hợp làm loãng dần 8.4.4 Hệ thống thay đổi tiết diện ziclơ chính: Hệ thống loại thường kết hợp với hệ thống không tải (làm việc có tải) đảm bảo tải tăng hỗn hợp loãng dần Theo phương pháp dẫn động người ta chia hệ thống làm loại: dẫn động khí dẫn động chân không a/ Dẫn động khí: Kim có tiết diện hình côn với đầu nhỏ phía đặt ziclơ Khi bướm ga mở rộng qua hệ thống tay đòn 5, 4, Kim nhấc lên cao làm tiết diện lưu thông ziclơ lớn lưu lượng nhiên liệu tăng Kết hợp với hệ thống không tải bướm ga mở rộng hỗn hợp loãng hệ thống tạo hỗn hợp có thành phần yêu cầu Khuyết điểm loại vị trí bướm ga cố định, thay đổi số vòng quay tiết diện ziclơ không thay đổi Vì chưa tạo hỗn hợp thật phù hợp b/ Dẫn động chân không: Khi bướm ga cố định vị trí, số vòng quay cao độ chân không sau bướm ga lớn, piston bị kéo xuống đầu cần tỳ vào gốc Lúc vị trí gốc vị trí van kim phụ thuộc vào vị trí bướm ga Bướm ga mở rộng kim phun nhấc lên cao trường hợp dẫn động khí Khi bướm ga cố định vị trí, số vòng quay giảm độ chân không sau bướm ga giảm không đủ lực để hút piston mà lò xo đẩy piston dần lên, đầu đòn rời khỏi gốc lên nhấc kim lên dần làm tăng thêm tiết diện ziclơ Như vị trí bướm ga không đổi giảm số vòng quay hệ thống cho hỗn hợp đậm hơn, yêu cầu mong muốn Hệ thống điều chỉnh tiết diện ziclơ có nhiều khuyết điểm chủ yếu hàm lượng xăng khí hỗn hợp ít, bọt xăng phun qua ziclơ vòi phun chính, mặt khác, van kim khó chế tạo sử dụng hay mòn hỏng, ngày dùng 8.5 Các hệ thống cấu phụ: Hệ thống phun tạo hỗn hợp có thành phần cần thiết tải trọng trung bình chế độ làm việc ổn định động Nó không cung cấp hỗn hợp đảm bảo động phát công suất cực đại Khi bướm ga mở hoàn toàn, động làm việc ổn định không tải, tính thích ứng cao khả khởi động bình thường Vì cần thiết phải có hệ thống làm đậm, không tải, bơm tăng tốc, cấu khởi động cấu khác 8.5.1 Hệ thống làm đậm: Hệ thống làm đậm cung cấp thêm nhiên liệu để làm giàu hỗn hợp đến thành phần cần thiết cho động phát công suất cực đại bướm ga mở hoàn toàn gần hoàn toàn Theo phương pháp dẫn động chia làm loại: Dẫn động khí dẫn động chân không a/ Dẫn động khí: Sơ đồ hình 21 Khi bướm ga vị trí trung gian (tải trọng trung bình), đòn không chạm vào van 8, lò xo đẩy van đóng Nhiên liệu qua ziclơ 7, ziclơ vào họng, tạo thành hỗn hợp tương ứng với chế độ làm việc kinh tế động Khi bướm ga mở gần hoàn toàn (80 - 85%), đòn đẩy mở van 8, phần nhiên liệu qua van không qua ziclơ thẳng tới ziclơ Sức cản chung dòng nhiên liệu giảm, lưu lượng nhiên liệu tăng lên, hỗn hợp làm đậm Để đảm bảo làm đậm lưu lượng nhiên liệu tăng lên khoảng 10 - 15 % quan hệ tiết diện ziclơ là: fd7 = (1,3  1,5) fd5 Ngoài lắp ziclơ song song Khi van mở phần nhiên liệu bổ sung qua ziclơ làm đậm hỗn hợp giầu thêm Tiết diện ziclơ nhỏ nhiều so với ziclơ Phương án dẫn động khí có ưu điểm đơn giản song có nhược điểm thời điểm bắt đầu làm đậm phụ thuộc vào vị trí bướm ga mà không phụ thuộc vào số vóng quay, không làm đậm tốt được, đặc tính tải động số vòng quay thấp (ngoài số vòng quay cao mở rộng bướm ga công suất tăng lên đặn làm đậm đường số vòng quay thấp mở rộng bướm ga đến 50% công suất tăng nhanh từ đến lúc làm đậm công suất không tăng đường Khi tốt làm đậm từ bướm ga mở 50% b/ Dẫn động chân không: Sơ đồ hình 22 Khi bướm ga mở nhỏ độ chân không sau bướm ga lớn truyền theo ống 12 lên không gian piston 14 thắng lực lò xo 15 kéo piston lên Lò xo đóng van 8, nhiên liệu qua ziclơ cho hỗn hợp loãng thích hợp Khi bướm ga mở lớn độ chân không sau bướm ga giảm, lò xo 15 thắng lực hút đẩy piston xuống đuôi đẩy mở van bổ sung lượng nhiên liệu qua ziclơ 7, hỗn hợp làm giàu Độ chân không sau bướm ga phụ thuộc độ mở bướm ga (mở to độ chân không giảm) số vòng quay n (n tăng độ chân không tăng) Vì thời điểm bắt đầu hoạt động hệ thống làm đậm phụ thhuộc độ mở bướm ga số vòng quay Số vòng quay nhỏ, hệ thống làm đậm làm việc sớm (ứng với bướm ga mở nhỏ hơn) Điều thể hình 24a, biểu diễn quan hệ độ chân không sau bướm ga phụ độ mở bướm ga số vòng quay nhỏ (1) lớn (2) Nếu độ chân không ứng với thời điểm bắt đầu làm việc Pg* thời điểm bắt đầu làm việc biểu thị qua điểm 1’ (với n thấp) sớm điểm 2’ ( với n cao) Do đặc điểm mà hệ thống làm tăng tính động lực động cơ, cải thiện đặc tính tải động nhiệt độ thấp Hình 24b biểu thị quan hệ công suất động phụ thuộc độ mở bướm ga có làm đậm khí chân không Đường ứng với n thấp, đường ứng với n cao Điểm A B điểm bắt đầu tác dụng hệ thống làm đậm chân không khí n thấp đặc tính tải cải thiện nhờ làm đậm kịp thời bướm ga mở nhỏ Hệ thống làm đậm khí thường dùng xe ôtô du lịch, động xe tải thường dùng phối hợp hệ thống khí chân không Khi bố trí tăng áp động xăng, máy nén đặt trước sau cacburatơ Nếu máy nén đặt sau cacbuaratơ nhiên liệu bay hòa trộn tốt với không khí qua máy nén công nén khí (cùng Pk) nhiệt độ hỗn hợp vào máy nén giảm (do bay hơi) Tuy nhiên bố trí lúc xảy cháy ngược (lúc khởi động hỗn hợp nghèo, tải) gây hư hỏng máy nén Thường người ta dùng lưới chắn để bảo vệ, song sức cản đường nạp tăng lên v giảm xuống 8.5.2 Hệ thống không tải: Hệ thống không tải cung cấp nhiên liệu tạo hỗn hợp có thành phần cần thiết cho động chế độ không tải tải nhỏ (ở chế độ tải nhỏ làm việc với hệ thống chính) Khi máy chạy không tải động cần phát công suất đủ thắng sức cản bên dẫn động cấu phụ Do tiêu tốn lượng xăng chi tiết bên bị cọ xát gây mòn Mục đích yêu cầu tốn xăng mòn Muốn máy phải chạy chậm Khi bướm ga gần đóng kín hoàn toàn, tốc độ không khí độ chân không họng nhỏ, không đủ hút nhiên liệu khỏi vòi phun Để tạo hỗn hợp đậm cần thiết cho động chạy ổn định (=0,6) cần phải lợi dụng độ chân không sau bướm ga để đưa nhiên liệu vào Khi động chạy không tải, bướm ga đóng kín (đóng kín nhiều nhờ vít 9) độ chân không lớn sau bướm ga truyền qua đường ống 4, hút nhiên liệu qua ziclơ không tải 1, nhiên liệu qua đường ống 2, chảy vào ống 4, gặp không khí qua ziclơ không khí vào tạo thành bọt xăng (thể nhũ tương) theo lỗ vào hỗn hợp với không khí Khi số vòng quay không tải thấp, bướm ga đóng kín, lỗ nằm bướm ga, vùng độ chân không nhỏ nên bọt xăng phun qua lỗ vào buồng hỗn hợp qua lỗ bổ sung thêm không khí vào Khi bướm ga mở rộng thêm để tăng số vòng quay không tải chuyển sang chế độ có tải, không khí vào nhiều độ chân không miệng lỗ xa dần khe hẹp nên giảm, lỗ rơi vào bướm ga, độ chân không lớn nên cho thêm lượng bọt xăng qua làm hỗn hợp không bị loãng, động làm việc bình thường, ziclơ không khí (đôi làm ziclơ) cho qua lượng không khí, mặt tạo nên trình hỗn hợp sơ nhiên liệu không khí trước vào buồng hỗn hợp, mặt khác làm giảm độ chân không đường ống 4, tăng đường kính ziclơ không tải thuận lợi cho trình công nghệ, tránh kẹt tắc sử dụng Thành phần lượng hỗn hợp cung cấp cho động điều chỉnh nhờ vít Khi điều chỉnh vít xen kẻ để chọn số vòng quay thấp ổn định 8.5.3 Bơm tăng tốc: Khi cần thiết tăng nhanh tốc độ hay phụ tải động phải mở đột ngột bướm ga Khi lưu lượng không khí nhiên liệu tăng lên nhiên liệu tăng chậm quán tính lớn nên tính ỳ lớn áp suất sau bướm ga tăng lên nhiệt độ hỗn hợp giảm (do lượng không khí vào nhiều) làm cho nhiên liệu khó bay hơi, dễ tạo màng thành ống nạp Vì mở đột ngột bướm ga hỗn hợp bị nghèo số vòng quay hay phụ tải tăng chậm, chí có trường hợp hỗn hợp qúa nghèo làm động chết máy Để hỗn hợp khỏi nghèo người ta dùng bơm tăng tốc mở đột ngột bướm ga cung cấp thêm lượng nhiên liệu Bơm gia tốc dẫn động chân không hay khí Loại dẫn động chân không tác động chậm nên dùng, loại khí có sơ đồ hình 8.26 8.5.4 Kết cấu khởi động Khi khởi động số vòng quay động nhỏ (thường từ 50 đến 100v/f) nên tốc độ không khí qua họng nhỏ, nhiên liệu phun vào chất lượng phun kém, mặt khác động lại lạnh, nhiên liệu khó bay hơi, dễ tạo màng nhiên liệu đường ống hỗn hợp thực tế nhận loãng, động khó khởi động Để động khởi động dễ dàng chắn phải nạp thêm nhiên liệu giảm áp suất đường ống nạp để nhiên liệu dễ bay [...]... suất trong ống không khí bằng Po Vì vậy nhiên liệu qua ziclơ bổ sung vào chỉ phụ thuộc vào H và bằng const, không phụ thuộc vào Ph Vì Gnl2 = const mà Gk lại tăng nên hệ thống phụ cho hỗn hợp loãng dần,  tăng lên Trong khi đó ziclơ chính lại cho hỗn hợp đậm dần Vì vậy, phối hợp chúng lại cả hệ thống cho hỗn hợp loãng dần khi tăng Ph Muốn vậy cần lựa chọn kích thước ziclơ chính và ziclơ bổ sung thật... thống phun chính: Hệ thống phun chính cung cấp lượng nhiên liệu chủ yếu cho động cơ ở hầu hết các chế độ làm việc có tải Trong phạm vi 80% tải trở lại, yêu cầu hệ thống phun chính phải đảm bảo khi tăng taỉ thì hỗn hợp phải được làm loãng dần Cacbuaratơ đơn giản không đáp ứng được yêu cầu trên, vì vậy cần điều chỉnh đặc tính của nó cho phù hợp Người ta thường dùng những hệ thống điều chỉnh: - Hệ thống... đầu có dòng không khí qua ống không khí, vòi phun vào họng khuyết tán tạo ra sau ziclơ 1 độ chân không Pd Do Ph tăng nhanh không khí không điền vào kịp (bị mút mạnh) cho nên làm áp suất sau ziclơ Pd giảm rất mạnh (hay Pd tăng lên) cho nên lưu lượng nhiên liệu sẽ tăng lên rất lớn làm  giảm rất nhanh Khi Ph tiếp tục tăng, không khí sẽ điền qua ziclơ 2 chỉ có tác dụng làm giảm độ chân không sau ziclơ... mao dẫn Lưu lượng qua ziclơ: Gnl = d.fd.Wd.rnl (kg/s) d : Hệ số bóp dòng khi qua ziclơ fd: Tiết diện ziclơ Wd , rnl: Tốc độ nhiên liệu qua ziclơ và mật độ nhiên liệu: kg/m3 Nếu coi nhiên liệu lưu động không có sức cản và coi tốc độ xăng trên mặt thoáng OO bằng không, ta có phương trình Becnouli đối với 2 tiết diện OO và dd là Pk Pd '2 d W g.ho   g.hd   r nl r nl 2 : áp suất tĩnh trong dòng nhiên... đoạn Giai đoạn thứ nhất: Độ chân không ở họng Ph  hgrnl độ chân không ở họng nhỏ quá không đủ để hút nhiên liệu ra khỏi vòi phun Gnl = 0,  =  Giai đoạn thứ hai: Từ lúc Ph bắt đầu lớn hơn hgrnl cho tới khi Ph còn nhỏ hơn (H+h)grnl Nhiên liệu qua vòi phun như cacbuaratơ đơn giản Nghĩa là khi tăng Ph tức là tăng tải thì Gnl tăng và  giảm Khi tăng Ph thì mức xăng trong ống không khí 3 rút xuống,... của cacbuaratơ: 8.3.1 Định nghĩa: Đặc tính lý tưởng là đặc tính tốt nhất của cacbuaratơ Đặc tính lý tưởng của cacbuaratơ được xây dựng trên cơ sở đặc tính điều chỉnh của động cơ (Ne, ge = f() khi n = const và bướm ga ở vị trí cố định) Nhận xét:  ở mọi vị trí của bướm ga, công suất cực đại đạt được khi   1 và nhỏ hơn  ứng với gemin  Càng đóng nhỏ bướm ga  ứng với chế độ công suất max càng giảm... khí qua ziclơ 2 là: ’d, f’d : hệ số lưu lượng và tiết diện ziclơ không khí Còn lưu lượng không khí qua vòi phun 4 là: ’p, f’p : hệ số lưu lượng vòi phun đối với không khí và tiết diện vòi phun dành cho không khí đi qua Ta biết P = Pp - Ph mà Pp = Pd - (H + x) grnl so với Pd thì (H + x) grnl nhỏ nên có thể bỏ qua  P = Pp Ph (+ (Po - ro) = Ph - Pd) Nhận xét: Nếu ống không khí bịt kín f’d = 0 thì... trở thành bộ chế hòa khí đơn giản Nếu ống không khí mở hoàn toàn f’d =  thì k= 0 và Pd = 0 nghĩa là áp suẩt trong ống không khí bằng Po Khi đó nhiên liệu qua ziclơ 1 chỉ phụ thuộc vào độ cao H và bằng const; không phụ thuộc vào Ph Nếu chọn giá trị f’d thích hợp, có thể điều chỉnh được hệ số k, độ chân không Pd cũng như lượng nhiên liệu qua ziclơ 1 theo yêu cầu lý tưởng Khi hút hết xăng trong ống... Trong quá trình làm việc không khí hòa lẫn nhiên liệu nên khi phun ra khỏi vòi phun là hỗn hợp nhiên liệu và không khí, nghĩa là nhiên liệu được xé nhỏ trước khi vào họng vì vậy hỗn hợp sau này sẽ tốt Cho nên có thể sử dụng cacbuaratơ ở tải nhỏ thì phun vẫn tơi Nếu dùng hệ thống này kết hợp hệ thống không tải thì động cơ sẽ làm việc tốt hơn ở chế độ không tải và tải lớn Kết cấu dơn giản, chắc chắn...Ph w 2h w 2h Pk w 2k gz k    gz h    0 2 2 2 r0 rk rk = const, vận tốc dòng khí tại cửa vào Wk  0 Khi đó ta có:  o : hệ số cản Từ đó rút ra: Pk Ph wh2 wh2    0 2 rk rk 2 wh2 Ph  Pk  Ph  r k (1   0 ) 2 1 2Ph 2Ph  wh    k rk rk 1  0 1 ;