Chg_9(Cung cap nhien lieu cho dong co diesel) [Compatibility Mode]

Chương CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL Nghiên cứu thiết bị cung cấp nhiên liệu; nguyên lí làm việc bơm cao áp, vịi phun, ưu nhược điểm xác định đặc tính chúng Nghiên cứu chất lượng phun nhiên liệu động Diesel Nghiên cứu phương pháp hình thành khí hỗn hợp động Diesel, thực chất nghiên cứu phân tích dạng buồng cháy cấu tạo, nguyên lí làm việc ưu nhược điểm chúng NỘI DUNG 9.1 Khái niệm thiết bị nhiên liệu 9.2 Đặc tính bơm cao áp 9.3 Đặc tính vịi phun 9.4 Phun nhiên liệu 9.5 Phương pháp hình thành hỗn hợp dạng buồng cháy Yêu cầu:  Tạo áp suất cao hệ thống nạp nhiên liệu  Điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp vào xilanh phù hợp với tải động  Nạp nhiên liệu vào buồng cháy động thời điểm xác định theo qui luật  Lượng nhiên liệu nạp vào xilanh  Nhiên liệu nạp vào phải xé tơi nhỏ phân phối thể tích buồng cháy 9.1.2 Bơm cao áp: a Nhiệm vụ: Bơm cao áp thiết bị dùng để cung cấp nhiên liệu có áp lực cao cho vịi phun Các bơm cao áp kiểu piston, khác ở:  Phương pháp phân phối nhiên liệu cho xilanh:  Bơm nhánh đơn kép, bơm phân phối,  Cách điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình: Bơm có van xả, Bơm có cam cân, Bơm có van tiết lưu, Bơm Bosch  Phương pháp dẫn động piston: Dẫn động cam, lò xo,  Cách ghép bơm với vòi phun: bơm cao áp vòi phun rời, bơm cao áp vòi phun Bơm Bosch: Được sử dụng rộng rãi Nguyên lí làm việc: Khi piston xuống (a) lúc đầu nhiên liệu qua cửa thoát lỗ qua cửa nạp vào khơng gian phía piston Khi piston lên lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua cửa Sau mép piston đóng cửa (9.1b), nhiên liệu piston bị nén lại, áp suất tăng van cao áp mở Nhiên liệu qua van theo đường ống cao áp đến vòi phun, đẩy mở kim phun phun vào buồng cháy Khi mép xoắn piston mở cửa 4, nhiên liệu từ piston qua lỗ cửa bên ngồi làm áp suất giảm xuống đột ngột Dưới tác dụng lò xo độ chênh áp van cao áp đóng trình nạp nhiên liệu vào đường cao áp ngừng lại Nhiên liệu cao áp Lỗ nạp nhiêu liệu Lỗ thoát Rảnh chéo Thanh BCA Vành ống lót • Van có vành 7, nên có tác dụng đặc biệt • Khi mép vịng vào đế van (trong lúc đóng), không gian piston đường cao áp tách rời • Do van cịn tiếp tục xuống mặt côn tiếp xúc với đế van nên thể tích đường cao áp tăng lên lượng đáng kể áp suất giảm xuống đột ngột • Nhờ kim phun đóng lại nhanh dứt khốt, tránh phun rớt rị rĩ nhiên liệu thời kỳ lần phun Thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Kết cấu BCA giới thiệu có đặc điểm thời gian bắt đầu cấp nhiên liệu không đổi, muốn thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình thay đổi thời gian kết thúc cấp nhiên liệu Khi xoay piston theo chiều kim đồng hồ thời điểm rãnh xoắn mở cửa đến chậm hơn, thời gian bơm kéo dài lượng nạp nhiên liệu vào đường cao áp tăng lên Khi xoay piston theo chiều ngược lại lượng nhiên liệu giảm Van cao áp: Mục đích: Tránh tượng rị nhiên liệu cuối hành trình bơm • Khi BCA chưa hoạt động, tác dụng lị xo van đóng kín lỗ đế van • Khi piston bơm cao áp bắt đầu bơm nhiên liệu , lò xo bị nén lại, thân van bị đẩy lên khỏi đế van Nhưng phải đến phần hình trụ thân van rời khỏi đế van, nhiên liệu lên phía đến vịi phun • Lúc BCA kết thúc q trình nén, lị xo đẩy van xuống, làm cho khơng gian phía van nhiên liệu tăng lên, áp suất đường ống cao áp giảm xuống nhanh, nhiên liệu khơng rị xuống miệng vịi phun Ngồi tác dụng kể trên, khơng có van cao áp, nhiên liệu từ đường ống cao áp chảy hết đường nhiên liệu thân bơm Như khởi động khó khăn Ưu điểm:  Chế tạo đơn giản, sử dụng tin cậy  Phân phối điều chỉnh nhiên liệu cung cấp cho xilanh đơn giản Khuyết điểm:  Kích thước khối lượng bơm tương đối lớn  Bơm có nhiều cặp chi tiết xác, khó chế tạo  Trong q trình sử dụng phải thường xuyên kiểm tra độ không đồng lượng nhiên liệu chu trình, tăng kinh phí bảo dưỡng Vịi phun: Vịi phun có tác dụng xé nhỏ, xé tơi phân bố nhiên liệu thể tích buồng cháy Có loại vịi phun chính: loại hở loại kín Vịi phun hở: Thực chất ống rỗng phần cuối có khoan lỗ nhỏ Ở không gian nhiên liệu có áp suất cao Pf nên phun lỗ nhỏ chênh áp Pf áp suất buồng cháy Pc Nhược điểm vịi phun hở là: • Vịi phun hở khơng đảm bảo chất lượng phun nhiên liệu điều kiện công tác động (phụ thuộc vào phụ tải số vịng quay) • Khi bắt đầu kết thúc phun chênh áp Pf Pc nhỏ nên gây tượng nhỏ giọt nhiên liệu qua lỗ phun Do nhiên liệu khơng xé tơi, hạt lớn khó bay hơi, cuối trình phun làm cho hình thành khí hỗn hợp không tốt, gây tượng kết cốc quanh lỗ vòi phun làm tắc lỗ phun,cũng làm tăng tổn thất nhiên liệu 10 Đặc tính vịi phun hở: • Đặc tính vịi phun hở cho thấy: • Khi bắt đầu kết thúc phun (Qf = 0), áp suất phun Pf thấp (Pf = Pc), • Khi thay đổi Qf áp suất phun biến động lớn • Chỉ chế độ tải lớn số vịng quay cao (ứng với Qf lớn) chất lượng phun đảm bảo • Ngược lại, lúc bắt đầu kết thúc phun chế độ tải nhỏ số vòng quay thấp (Qf nhỏ) lưu lượng phun không tốt, thay đổi phụ tải số vòng quay chất lượng phun thay đổi nhiều Đặc tính vịi phun kín có kim (loại thường) x Pf1 Pf2 Có hạn chế Khơng hạn chế Pf1 Pf1 Pbf Pf2 Pc x=f(Qf) xmax Qf Qfg 17 Đặc tính vịi phun kín: • Lúc bắt đầu kết thúc phun (Qf = 0), áp suất phun cao (Pf = Pbf: lực nén ban đầu lị xo) • Khi thay đổi Qf áp suất phun thay đổi khơng nhiều • Vì lúc bắt đầu kết thúc phun chế độ tải trọng nhỏ, số vòng quay thấp (Qf nhỏ) chất lượng phun đảm bảo • Khi thay đổi phụ tải số vịng quay khơng làm thay đổi lượng phun nhiều Đặc tính vịi phun hở: Pf  nl  W2  Q f  c f c Pf  Pc  Pc  nl  W f2 2( Pf  Pc )  nl Q 2f   nl 2(  c f c ) 18 Đặc tính vịi phun hở: • Đặc tính vịi phun hở cho thấy: • Khi bắt đầu kết thúc phun (Qf = 0), áp suất phun Pf thấp (Pf = Pc), • Khi thay đổi Qf áp suất phun biến động lớn • Vì áp suất phun định phần lớn chất lượng phun nên chế độ tải lớn số vòng quay cao (ứng với Qf lớn) chất lượng phun đảm bảo • Ngược lại, lúc bắt đầu kết thúc phun chế độ tải nhỏ số vòng quay thấp (Qf nhỏ) lưu lượng phun không tốt, thay đổi phụ tải số vòng quay chất lượng phun thay đổi nhiều Đặc tính vịi phun hở: • Đặc tính vịi phun quan hệ hiệu số áp suất vòi phun trước tiết diện tiết lưu đối áp xilanh với lưu lượng nhiên liệu qua lỗ phun: Pf - Pz = f(Qf) • Với vịi phun hở có tiết diện tiết lưu khơng đổi nên ta viêt phương trình Becnoulli qua tiết diện 1-1, 2-2: 19 Phương pháp hình thành hỗn hợp dạng buồng cháy: Trong động Diezel trình hình thành hỗn hợp xảy trực tiếp xylanh động khoảng thời gian ngắn (0,05 - 0,001s) phần xảy với q trình cháy Nhiệm vụ trình hỗn hợp: phân phối nhiên liệu buồng cháy tốt theo khơng gian thời gian để nhiên liệu cháy hồn toàn, lúc, đạt tiêu kinh tế động lực cao đồng thời trình cháy phải êm, áp suất cực đại buồng cháy không cao Làm để có hỗn hợp tốt cho nhiên liệu cháy hoàn toàn piston gần ĐCT (chỉ tiêu kinh tế động lực cao) phải hạn chế lượng hỗn hợp chuẩn bị đầu giai đoạn cháy thứ hai giới hạn nhỏ (cháy êm) Thời gian tiến hành phải ngắn, xen kẽ với trình cháy (nhiệt độ áp suất cao, sản vật cháy ngày tăng) cộng với nhiệm vụ làm trinh hỗn hợp trở nên khó khăn phức tạp Có phương pháp hình thành hỗn hợp bản: - Phương pháp thể tích - Phương pháp màng  Theo phương pháp thể tích: nhiên liệu phun vào buồng cháy thành hạt nhỏ phân bố khắp thể tích từ bề mặt hạt nhiên liệu bay hơi, khuếch tán vào không khí xung quanh tạo thành hỗn hợp  Theo phương pháp màng nhiên liệu phun vào buồng cháy thành màng mỏng bám vách buồng cháy từ màng nhiên liệu bay khuếch tán vào khơng khí xung quanh hình thành hỗn hợp Ngồi cịn có phương pháp hỗn hợp màng thể tích: phần nhiên liệu hỗn hợp theo màng, phần lại theo thể tích a/ Kết hợp chặt chẽ số lượng, hình dạng, phân bố tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy b/ Tận dụng xốy lốc mạnh khơng khí buồng cháy 20 Buồng cháy thống nhất: tồn thể buồng cháy không gian thống - Buồng cháy ngăn cách: thể tích buồng cháy thường chia thành nhiều phần (thường 2) nối với nhiều lỗ thơng Buồng cháy ngăn cách có loại: buồng cháy xoáy lốc, buồng cháy dự bị buồng cháy khơng khí Hình thành hỗn hợp buồng cháy thống nhất: Định nghĩa: Buồng cháy thống tồn thể tích buồng cháy Vc nằm khơng gian thống Vịi phun thường đặt bên sườn Buồng cháy thường đặt đỉnh piston nắp máy piston 1/ Hỗn hợp thể tích: a/ Buồng cháy thống khơng tận dụng xốy lốc mạnh khơng khí Buồng cháy loại có hình vật trịn xoay trục với xylanh có tỷ số db/D lớn (0,75 - 0,90), tiêu biểu buồng chát Getsơman (a) áp suất phun cao (20 -60 MN/m 2) qua vòi phun nhiều lỗ (5-10 lỗ) có đường kính nhỏ (d = 0,15 - 0,25mm) thường đặt theo dọc trục buồng cháy Tia nhiên liệu phun tới sát thành buồng cháy khơng chạm •Hỗn hợp nhiên liệu khơng khí buồng cháy loại hình thành sở nhiên liệu xé nhỏ phân bố tồn thể tích buồng cháy •Nhiên liệu xé nhỏ nhờ phun với áp suất cao qua lỗ phun có đường kính nhỏ •Nhiên liệu phân bố khắp thể tích buồng cháy nhờ phù hợp số lượng hình dạng phân bố tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy •Năng lượng dùng cho trình hỗn hợp lượng (động năng) tia nhiên liệu 21 • * ưu điểm: • 1/ Hiệu suất cao truyền nhiệt qua thành buồng cháy (diện tích làm mát tương đối nhỏ Flm/V nhỏ) khơng khí có tổn thất lưu động dịng khí Do suất tiêu hao nhiên liệu động nhỏ (g = 220 - 240 g/Kwh) (ge nhỏ, t cao) • 2/ Dễ khởi động Flm/V nhỏ, nhiệt độ cuối q trình nén cao • 3/ Cấu tạo buồng cháy nắp máy đơn giản, với động kỳ bố trí supáp dễ dàng Nhược điểm: điểm: • 1/ Tận dụng khơng khí buồng cháy Hệ số dư lượng khơng khí  thấp cháy khơng khói đen lớn (  = 1,7 -1,8) áp suất có ích trung bình Pe tương đối thấp • 2/ Rất nhạy cảm với thay đổi số vịng quay động • 3/ Tốc độ tăng áp suất buồng cháy lớn (tới 1,5MN/m2độ) Pmax cao (tới - 12 MN/m2) • 4/ Nhạy cảm với thay đổi nhiên liệu • 5/ Hệ thống nhiên liệu địi hỏi độ xác cao có tuổi bền thấp áp suất phun cao hay tắc lỗ phun đường kính lỗ nhỏ • Buồng cháy loại thường dùng động tàu thủy, tĩnh tại, tàu hỏa tốc độ chậm vài trường hợp ơtơ có đường kính lớn (d  120mm) 22 b/Loại b/ Loại tận dụng xốy lốc mạnh khơng khí • Buồng cháy loại có hình vật trịn xoay trục với xylanh , khoét sâu đỉnh piston, có tỷ số db/D nhỏ (0,35 - 0,75) thể tích tương đối Vb/Vc lớn (0,75 - 0,90) • Nhiên liệu phun vào qua vòi phun nhiều lỗ (3 - lỗ) đặt song song (đồng tâm lệch tâm) hay nghiêng với trục buồng cháy, với áp suất phun không lớn (15 20 MN/m2) 23 • Động làm việc với hệ số dư lượng khơng khí  tương đối nhỏ ( = 1,4 - 1,7) tận dụng lượng khơng khí vào việc hỗn hợp khơng khí tập trung thể tích buồng cháy (khe hở đỉnh piston xylanh hẹp, Vb/Vc lớn) Pe tăng lên chút (10 - 12%) • Tốc độ tăng áp suất áp suất cực đại buồng cháy không lớn (P/ > 1,2 MN/m2độ, Pzmax = 5,5 - 6,5 MN/m2) • nhạy cảm thay đổi số vịng quay n • nhạy cảm với thay đổi tính chất lý hóa nhiên liệu 24 • Tổn thất nhiệt qua thành buồng cháy lưu động dịng khí lớn chút ít, • Kết cấu buồng cháy phức tạp • điều kiện làm việc piston nặng nhọc (nhiệt độ cao, lực quán tính lớn) Buồng cháy loại dùng ngày rộng rãi động ơto vận tải • Buồng cháy MAN có dạng hình cầu với đường kính dk = 0,5D khoét sâu đỉnh piston đồng trục với xylanh • Thành buồng cháy giữ nhiệt độ 300 - 400oC nhờ làm mát phun dầu phía đỉnh • Nhiên liệu phun vào qua vịi phun 1-2 lỗ áp suất phun 15 - 18 MN/m2 • Vịi phun khơng đặt mặt phẳng chứa trục buồng mà nghiêng để tia nhiên liệu làm với thành buồng cháy góc nhỏ ( 5oC), • Khoảng cách từ lỗ phun đến điểm chạm tia nhiên liệu vào buồng cháy nhỏ • Khơng khí có chuyển động tiếp tuyến (quay trịn) nhờ bố trí đường ống nạp tiếp tuyến với xylanh, đồng thời có chuyển động hướng kính chuyển động xốy mạnh q trình nén khơng khí khe hở piston xylanh bị chèn vào buồng cháy qua họng thông không lớn 25 ... b.Vlt Gọi gct khối lượng nhiên liệu cấp cho chu trình: gct = nl.Vct nl.Vct = f(n) hay nl b.Vlt = f(n)  Khi h = const nl = const nén khơng đáng kể, Vlt = const Thực chất nghiên cứu biến thiên... phun Thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Kết cấu BCA giới thiệu có đặc điểm thời gian bắt đầu cấp nhiên liệu không đổi, muốn thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình thay đổi thời gian... áp thiết bị dùng để cung cấp nhiên liệu có áp lực cao cho vòi phun Các bơm cao áp kiểu piston, khác ở:  Phương pháp phân phối nhiên liệu cho xilanh:  Bơm nhánh đơn kép, bơm phân phối,  Cách