Nguyên lý động cơ đốt trong phần diesel

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 4.1 QUÁ TRÌNH TẠO HỖN HỢP TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL Điều kiện tạo thành hỗn hợp động có chế hồ khí động diesel khác nhiều Khi động có chế hồ khí làm việc, tạo thành hỗn hợp bắt đầu phận khuếch tán chế hồ khí kéo dài theo ống dẫn xupáp q trình nén hỗn hợp Các xốy tạo thành trình nạp nén tạo thuận lợi cho việc phun tơi, trộn lẫn hạt nhiên liệu khơng khí làm chúng bốc Nhờ loại nhiên liệu nhẹ có tính chất lý hố cao, đồng thời khoảng thời gian tạo thành hỗn hợp kéo dài điều kiện tạo thành hỗn hợp thuận lợi động có hồ khí, đến lúc cháy hỗn hợp nạp hỗn hợp đồng khơng khí hạt nhiên liệu Khi hỗn hợp nhiên liệu khơng khí đồng khả sử dụng oxy khơng khí cực đại, điều thuận lợi để đạt cơng suất thể tích cao trọng lượng riêng động thấp Ở động diesel nhiệt độ tăng cao nén khí nạp mới, nhiên liệu cung cấp pistong vị trí gần điểm chết trên, rút ngắn thời kỳ chuẩn bị hỗn hợp Do điều kiện làm việc động diesel (với số vòng quay) thuận lợi động có chế hồ khí phương diện tính chất nhiên liệu phương diện thời gian Ví dụ: Khi động có chế hồ khí bốn kỳ làm việc với số vịng quay 2000v/ phút Thời gian tạo thành hỗn hợp vào khoảng 1/40 giây, thời gian tạo thành hỗn hợp động diesel nhỏ khoảng 10 lần Để làm giảm tượng cháy khơng hồn tồn, động diesel thường làm việc với hệ số dư không khí cao Điều dẫn đến kết q trình đốt cháy số lượng khơng khí làm nóng lên xylanh động khơng tham gia vào đốt cháy bị thải khí quyển, làm giảm pe, cơng suất thể tích động làm việc cứng Khi quan sát trình cháy người ta thấy nhiên liệu phun vào buồng cháy bốc cháy sau thời gian (thời gian cháy trễ), việc rút ngắn khoảng thời gian cần thiết Khoảng thời gian phụ thuộc vào tính chất nhiên liệu mức độ hoàn hảo việc chuẩn bị hỗn hợp Để rút ngắn thời gian cháy trễ cần phải cho nhiệt độ hạt nhiên liệu khơng khí nhanh chóng tăng đến nhiệt độ tự cháy Cường độ truyền nhiệt từ khơng khí đến hạt nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí mặt truyền nhiệt từ khơng khí đến nhiờn liu c phun vo NLĐCĐT ã 185 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Với chất lượng phun tơi thấp nhiên liệu phân phối không khơng khí có nhiệt lượng phần khơng khí nằm buồng cháy dùng để hâm nóng nhiên liệu Từ ta thấy việc rút ngắn thời kỳ cháy trễ thực với điều kiện nhiên liệu phun tơi hạt nhiên liệu trộn với không khí Vấn đề phun tơi nhiên liệu vịi phun có liên quan tới hàng loạt cơng trình nhà nghiên cứu ngồi nước Trong cơng trình người ta nghiên cứu ảnh hưởng tính chất lý học nhiên liệu, tốc độ nhiên liệu phun, hình dạng lỗ vịi phun, tỷ trọng khơng khí yếu tố khác Khi độ nhớt động học nhiên liệu giảm thời điểm bắt đầu vỡ tia nhiên liệu đến sớm Nguyên nhân tan vỡ có truyền động xốy cuộn tia nhiên liệu phun mà cường độ chuyền đồng tăng lên nhiệt động học giảm Kết nghiên cứu cho ta thấy cường độ chuyển động xốy kích thích tia nhiên liệu phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước trình độ chế tạo Hình 4-1 Sơ đồ trình tan thành hạt phận lỗ phun vòi phun tia nhiên liệu Sự tan vỡ làm cho tia nhiên liệu biến dạng khác với dạng hình trụ nhiên liệu chảy khỏi ống phun Hiện tượng nhiên liệu biến dạng khác với dạng hình trụ giải thích dạng tiết diện ống phun sai khác so với dạng chế tạo Trong nhiên liệu có bọt khí, có hạt bụi nhỏ Tác dụng khơng khí tia hình sóng, tia nhiên liệu nhanh chóng hình bao đặn phân thành tia nhỏ Khi tăng tốc độ lên nữa, tia nhiên liệu chảy biến thành chùm hạt nhiên liệu nhỏ (bụi nhiên liệu) từ lỗ phun Trong số tất giai đoạn tan vỡ tia nhiên liệu kể giai đoạn sau tức giai đoạn phun tơi có lợi ích thực tế, có giai đoạn tạo điều kiện tạo thành hỗn hợp tốt Cần ý tan vỡ tia thời điểm chuyển biến thành chùm hạt chậm lại độ nhớt nhiên liệu tăng lên Khi áp suất mơi trường nhiên liệu phun vào tăng lên (với độ chênh lệch áp suất) tan vỡ nhiên liệu tăng lên nhanh Hình 4-2 ảnh chụp tia nhiên liệu phun: a-trong chân không; b,c,d chống lại áp suất tương ứng 1,4;7,7; 15; 5at 186 • NL§C§T Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trong trường hợp phun nhiên liệu thực với độ chênh lệch áp suất 17,6at Góc chùm hạt nhiên liệu phụ thuộc vào kích thước hình dạng lỗ phun, tốc độ chảy áp suất phun phụ thuộc vào áp suất buồng cháy số nhiên liệu Theo số liệu thí nghiệm tăng áp suất phun góc chùm hạt nhiên liệu tăng theo định luật đường thẳng Với độ sâu thâm nhập hạt nhiên liệu điều kiện khác góc chùm hạt lớn ưa chuộng Vì trường hợp mặt tiếp xúc nhiên liệu với khơng khí lớn điều kiện tạo thành hỗn hợp cháy tốt Góc chùm hạt lớn ưa chuộng (trong điều kiện kể trên) phun đại đa số hạt nhiên liệu hạt lớn tập trung dọc theo trục chùm tia Do làm giảm góc chùm hạt mức độ phân phối khơng nhiên liệu khơng khí tăng lên Hình 4-2 Ảnh chụp chùm hạt nhiên liệu với áp suất chống đối khác biến thiên tầm xa tia nhiên liệu Như nói trên, điều kiện để thu hỗn hợp đồng phun tơi nhiên liệu Rất nhiều nhà nghiên cứu tìm cách phát ảnh hưởng yếu tố đến độ phun tơi Những kết nêu cơng trình khác điều chứng tỏ phương pháp thực nghiệm khác Trên sở kết thu ta rút kết luận sau đây: + Đường kính hạt tia nhiên liệu phun tan vỡ ra, thay đổi khoảng 0,0062-0,125mm Phần lớn hạt có đường kính 0,025mm (và nhỏ hơn) Song hạt có đường kính 0,038-0,063 mm chiếm nửa tổng số nhiên liệu phun tính theo trọng lượng + Khi tăng tốc độ chảy khỏi lỗ phun giảm đường kính lỗ phun nhiên liệu phun tốt hạt phân b u ln NLĐCĐT ã 187 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com + Áp suất không khí mà nhiên liệu phun vào khơng ảnh hưởng nhiều đến độ phun tơi + Các phương pháp xoáy cuộn nhiên liệu lỗ phun, lực đẩy tia nhiên liệu, hướng tia nhiên liệu gần miệng lỗ phun (để phun tốt va đập) thực tế không đem lại hiệu rõ rệt, mà số trường hợp làm cho tạo thành hỗn hợp xấu Hệ số dư khơng khí giảm trường hợp bên cạnh việc phun tơi, hạt nhiên liệu thâm nhập tới điểm buồng cháy kể điểm nằm cách xa vịi phun Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu yếu tố có ảnh hưởng đến độ bay xa hạt nhiên liệu (xa trình tia nhiên liệu) Các cơng trình nghiên cứu chứng tỏ tầm bay xa hạt nhiên liệu giảm xuống làm tăng áp suất khơng khí buồng cháy làm giảm tốc độ tia nhiên liệu phun (làm giảm áp suất phun) Hình 4-2 nêu lên đường cong biến thiên tầm xa tốc độ tia phun nhiên liệu áp suất 300at Trọng lượng riêng nhiên liệu, đường kính lỗ phun tỷ số chiều dài lỗ phun với đường kính tăng lên làm cho tầm xa tia nhiên liệu tăng lên Sự xoáy cuộn tia lỗ phun vòi phun, lực đẩy biện pháp khác nhằm đạt khả phun tơi làm giảm tầm xa tia cách rõ rệt Bằng cách quan sát trình cháy phun tơi nhiên liệu ta đúc kết yêu cầu mà phương pháp tạo thành hỗn hợp động diesel phải thoả mãn: + Nhiên liệu phun vào buồng cháy (với số lượng đảm bảo hệ số dư khơng khí xấp xỉ một) phải phun tơi trộn với khơng khí cho xung quanh hạt nhiên liệu phải có số lượng khơng khí đủ để đốt cháy hồn tồn hạt nhiên liệu + Trong động diesel tô máy kéo người ta dùng nhiều phương pháp tạo thành hỗn hợp Căn vào phương pháp tạo thành hỗn hợp áp dụng người ta chia động diesel làm loại có buồng (buồng cháy thống nhất) loại có hai buồng (buồng cháy phân cách) Loại có buồng (phân cách) lại chia làm buồng cháy trước buồng cháy xoáy lốc 4.1.1 Động diesel có buồng (Buồng cháy thống nhất) Động diesel có buồng động có có buồng cháy khơng phân chia (buồng thống nhất), thực q trình tạo thành hỗn hợp đốt cháy nhiên liệu Trong động diesel nhiên liệu cung cấp trực tiếp vào buồng cháy nhờ bơm cao áp vòi phun phun tơi thành sương mù chủ yếu nhờ vào động truyền cho nhiên liệu phun Khi động làm việc để đảm bảo tạo thành hỗn hợp tốt việc phun thật tơi tầm xa lớn ra, cịn cần phải có buồng đốt có dạng thích hợp với hình dáng kích thước chùm hạt nhiên liệu Góc chùm hạt nhiên liệu động loại đóng vai trị quan trọng vịi phun có lỗ thơng thường áp suất phun cao đảm bảo phun thật tơi phân phối nhiên liệu khơng khí Đa số trường hợp vũi phun ca cỏc 188 ã NLĐCĐT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com động thường chế tạo có nhiều lỗ phun cho phép tạo phân phối nhiên liệu mong muốn vào buồng cháy Việc phun tơi nhiên liệu trộn với khơng khí thực nhờ vào động nhiên liệu phun với áp suất cao, trung bình 300-400kG/cm2 Trường hợp cá biệt với áp suất 1400 kG/cm2 Khi phun với áp suất cao khả làm việc chắn hệ thống nhiên liệu giảm xuống rõ rệt Vì để làm giảm áp suất cung cấp nhiên liệu người ta phải tìm đến kiểu cấu tạo phận làm xốy lốc đặc biệt Hình 4-3 Hình dạng buồng cháy động diesel (buồng thống nhất) Với chuyền động xốy khí nạp, áp suất cung cấp nhiên liệu giảm xuống nhiều Hình 4-3 sơ đồ buồng cháy thống động diesel Nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy (hình 4-3a) nhờ vịi phun có lỗ phun cho phân phối tồn thể tích buồng cháy Để cải thiện q trình tạo hỗn hợp, khơng khí thổi vào làm xốy lốc nhờ lỗ thổi hướng theo góc 140 i vi bỏn kớnh ca xylanh NLĐCĐT ã 189 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 4-3b sơ đồ buồng cháy động diesel gồm có hai phần: phần nằm piston phần buồng đốt hình cầu Tuy nhiên phần phía piston chiếm 20% thể tích tồn phần buồng cháy họng buồng hình cầu có tiết diện qua lớn Các động diesel có buồng cháy quy ước thuộc loại buồng cháy thống (loại buồng) Những động diesel có buồng cháy hình 4-3c,d thuộc loại buồng cháy thống Ở loại 4-3c khơng khí hút vào làm xốy lốc nhờ phận chắn gió xupáp nạp Ngồi q trình nén khơng khí dồn vào buồng cháy nằm pistong lại xoáy lần theo hướng khác Vịi phun nhơ khỏi mặt phẳng nắp xylanh cho với góc phun sớm cực đại nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy nằm pistong Để hồn thiện q trình làm việc động diesel trường hợp riêng tìm biện pháp làm giảm tiếng kêu khói đen người ta nghiên cứu đưa trình tạo thành hỗn màng Khoảng 5% lượng nhiên liệu cung cấp chu trình phun thành sương mù vào khơng khí bị nén, phần lại vòi phun cung cấp lên bề mặt buồng cháy phân phối dạng màng mỏng Nhiên liệu nằm thành buồng cháy dạng màng mỏng bốc cung cấp dẫn vào vùng đốt cháy nhờ chuyển động xốy lốc khơng khí Hơi nhiên liệu cung cấp đảm bảo động làm việc êm dịu, giảm ồn, khơng có khói tiết kiệm nhiên liệu Phương pháp tạo hỗn hợp kể kỹ thuật gọi "qúa trình M" phương pháp tạo hỗn hợp nhờ màng nhiên liệu Các thí nghiệm nghiên cứu chứng tỏ rằng, động diesel tạo hỗn hợp theo màng làm việc tốt với loại nhiên liệu có nhiệt độ tự cháy khác Rõ ràng nhiệt độ bề mặt tạo thành màng nhiên liệu phải biến thiên khoảng tuỳ theo tính chất nhiên liệu dùng, tỷ số nén, tốc độ quay động yếu tố khác Buồng đốt động diesel tạo màng nằm đỉnh piston hình 4-3b, đ, e Động diesel tạo hỗn hợp nhờ màng nhiên liệu bắt đầu phổ biến rộng rãi Đặc điểm tổng quát loại động diesel là: tỷ số nén thay đổi khoảng  = 17-20, đường kính xylanh từ 75 đến 115mm, tỷ số S/D = 1,15-1,37 Khe hở phía pistong vào khoảng 0,6-1,1mm Áp suất bắt đầu phun nhiên liệu vòi phun 175-200 kG/cm2 Cung cấp nhiên liệu vòi phun kín có hai-ba lỗ phun Chi phí nhiên liệu nhỏ 159g/ml.h với áp suất có ích trung bình pe = 7,5kG/cm2 4.1.2 Động diesel có buồng phân cách Buồng phân cách loại có hai khơng gian riêng biệt thông với nhiều lỗ thông nhỏ Buồng phụ nằm nắp máy buồng nằm đỉnh pistong Có hai loại điển hình buồng cháy trước buồng xoáy lốc 4.1.2.1 Động buồng cháy Trong để tạo người ta sử suất thu c 190 ã NLĐCĐT c diesel cú trc nhng động thành hỗn hợp dụng độ giảm áp phần Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com nhiên liệu cháy trước buồng đốt riêng gọi "buồng trước" Buồng trước thơng với buồng (hình 4-4) nhờ nhiều lỗ thơng Lượng nhiên liệu cháy buồng trước vào khoảng 20-30% lượng nhiên liệu phun Hình 4-4 Sơ tạo thành động có trước đồ q trình hỗn hợp buồng cháy Hình 4-5 Các đường cong biến thiên áp suất buồng cháy trước buồng hính động làm việc Hình 4-5 đường cong biến thiên áp suất buồng cháy trước buồng cháy động có buồng cháy trước làm việc theo đường đặc tính tốc độ Theo đồ thị ta thấy độ giảm áp suất buồng trước buồng phụ thuộc nhiều vào chế độ tốc độ Điều giải thích ảnh hưởng tiết lưu tiết diện qua, thông buồng trước với buồng Độ giảm áp suất buồng trước buồng cháy tạo dồn khí mãnh liệt, đảm bảo phun tơi trộn nhiên liệu chưa cháy với khơng khí Thể tích buồng trước lấy 1,6-3,0% thể tích làm việc 25-40% thể tớch ca bung chỏy chớnh NLĐCĐT ã 191 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Với phương pháp tạo hỗn hợp này, làm việc bơm cao áp vòi phun đơn giản giảm nhẹ nhiều Nhiên liệu cung cấp với áp suất tương đối thấp (75-130) kG/cm2 thành chùm hạt hướng lỗ buồng trước Áp suất phun nhiên liệu thấp ưu điểm động có buồng cháy trước Hình 4-6 lỗ nắp xylanh động diesel có buồng cháy trước Khi buồng trước đặt trung tâm tạo thành hỗn hợp tốt hệ số dư khơng khí nhỏ (hình 4-6a) Tuy nhiên động tơ máy kéo có tốc độ nhanh với đường kính xylanh nhỏ, bố trí khó thực Vì trường hợp buồng trước đặt lệch sang bên (hình 4-6 b, c) hay đặt theo phương trục buồng trước nghiêng so với trục tâm xylanh hình 4-4 hình 4-6d Số lỗ buồng trước thay đổi từ đến Khi buồng trước đặt trung tâm lỗ có đường kính phân bố xung quanh buồng trước Khi buồng trước đặt chệnh (hình 4-6b) lỗ phân bố theo chu vi có đường kính khác Các lỗ có đường kính lớn hướng phía tâm xylanh Do tải trọng nhiệt cao nên tất buồng trước làm mát nước Trong thời kỳ khởi động động nguội, khơng khí nóng dồn từ buồng đốt động vào buồng trước (do tiếp xúc với thành buồng trước nguội với ảnh hưởng tiết lưu lỗ) nhiệt độ khơng khí giảm xuống việc khởi động động diesel có buồng trước khó khăn Để khởi động dễ dàng tỷ số nén động diesel cao hơn, ngồi người ta cịn đặt dây xoắn hướng kim (cháy sáng) buồng cháy trước, chạy ắc quy riêng, giây xoắn cháy sáng tắt sau khởi động 192 • NL§C§T Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 4-6 Dạng buồng đốt động diesel có buồng cháy trước 4.1.2.2 Động diesel có buồng cháy xoáy lốc Trong động để tạo thành hỗn hợp người ta dùng buồng khơng khí xoáy, tạo nên thời kỳ nén buồng riêng gọi "buồng xoáy lốc" Nhiên liệu cung cấp trực tiếp vào buồng xoáy Cũng buồng phần lớn nhiên liệu tạo thành hỗn hợp đốt cháy (hình 4-7) Sự tạo thành xốy lốc động thực nhờ hình dạng thích hợp buồng cháy, xác định tỷ số thể tích buồng xốy buồng vị trí buồng xốy Thể tích buồng xốy lốc chiếm 60-80% thể tích Vc Hình dạng buồng xoáy phụ thuộc vào phương pháp chế tạo buồng xốy chế tạo cách đúc có phận ghép Buồng xốy đúc làm giảm giá thành nắp xylanh động cơ, đồng thời động nhiều xylanh buồng xốy đúc sai lệch so với thể tích Vc nhiều Như làm cho xylanh làm việc không Buồng xốy làm thành dạng hình cầu, hình cầu cụt hay hình trụ Hình cầu hay hình trụ thơng với khoảng khơng gian phía piston đường rãnh hình hay hình trụ Đường rãnh bố trí tiếp tuyến với thể tích hình cầu hay hình trụ Hình 4-7 Dạng buồng đốt động c diesel cú bung xoỏy lc NLĐCĐT ã 193 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Buồng xoáy có phận ghép có mặt gia cơng-khi rãnh thơng buồng xốy với khoảng khơng gian phía piston làm phận ghép làm thép chịu nhiệt Thông thường phận ghép định tâm nắp xylanh đai cấy, tất mặt ngồi cịn lại khơng tiếp xúc với nắp xylanh (có khe hở) Do mà nhiệt độ phận ghép tăng cao, điều có tầm quan trọng việc rút ngắn thời kỳ cháy Không khí dồn từ khoảng trống phía piston vào buồng xốy, thời kỳ nén có xốy mạnh, tạo điều kiện phun tơi trộn nhiên liệu phun vào buồng xoáy Do phần nhiên liệu phun vào đốt cháy nên buồng xốy khoảng khơng gian phía piston có độ chênh lệch áp suất từ (1-5)kG/cm2 Nhờ độ chênh lệch áp suất nên luồng khơng khí với nhiên liệu phun vào khoảng khơng gian phía piston tiếp tục hồ trộn với lượng khí để tạo thành hỗn hợp cháy Để giảm nhẹ điều kiện làm việc hệ thống nhiên liệu, cải thiện việc phun tơi trộn nhiên liệu, tạo điều kiện đốt cháy nhiên liệu (bằng cách cung cấp lượng khơng khí cho hạt nhiên liệu cháy) cần phải có xốy lốc với cường độ lớn Khi tăng số vịng quay thời gian dành cho trình tạo thành hỗn hợp đốt cháy rút ngắn rõ ràng lượng xốy phải tăng lên Thí nghiệm chứng tỏ muốn có số tốt cần phải có tỷ số định số vòng quay trục khuỷu số vịng quay xốy lốc Áp suất cung cấp động biến thiên khoảng động diesel có buồng cháy trước (tức khoảng 80-130 kG/cm2) Trong động diesel có buồng xốy lốc động diesel có buồng trước đa số trường hợp người ta dùng vịi phun có lỗ Ở gần điểm chết tốc độ piston giảm xuống làm giảm tốc độ khí nạp họng buồng xoáy Năng lượng xốy lốc giảm xuống nhiều có ảnh hưởng xấu tới việc tạo thành hỗn hợp Nhược điểm khắc phục hồn tồn Muốn buồng xốy lốc phải bố trí khối xylanh cho cuối trình nén đồng thời với tốc độ piston giảm xuống làm giảm tiết diện họng buồng xốy lốc Như tốc độ dồn khí vào buồng xoáy lượng xoáy tăng lên nhiều 4.1.3 So sánh đánh giá phương pháp tạo thành hỗn hợp động diesel So sánh phương pháp tạo thành hỗn hợp dùng cho động diesel tơ máy kéo ta kết luận sau Trong động diesel có buồng cháy thống (có buồng) việc tạo thành hỗn hợp thực tốt (phun tơi trộn nhiên liệu với khơng khí) với áp suất phun cao, áp suất phun đạt tới 300-400 kG/cm2 Áp suất phun cao khiến cho toàn thể hệ thống cung cấp nhiên liệu (bơm cao áp, ống dẫn vòi phun) làm việc điều kiện nặng nề Khi kết hợp tốt cấu tạo xốy lốc khơng khí dạng buồng cháy áp suất phun gim xung rt nhiu 194 ã NLĐCĐT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 4.11 Cấu tạo bơm vòi phun Nhiên liệu phun với áp suất 1400 kG/cm2 (n = 2000 v/ph) Khi piston tiếp tục chạy xuống cạnh xoắn ốc phía bắt đầu mở lỗ 17 trình đẩy nhiên NLĐCĐT ã 203 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com liệu điều chỉnh cách quay piston nhờ ăn khớp với piston lắp mặt cắt phần piston, dịch chuyển bên trái piston quay theo chiều mũi tên Ở vị trí tận bên phải (vị trí đ) rãnh piston nằm cạnh lỗ mức cung cấp khơng Khi quay piston theo chiều mũi tên cạnh xoắn ốc piston khép lỗ phía 11 sớm hơn, việc cung cấp bắt đầu sớm số lượng nhiên liệu cung cấp tăng lên (vị trí e, g h) Đồng thời cạnh xoắn ốc phía (cạnh cắt) mở lỗ 17 sớm Theo thấy điều chỉnh mức cung cấp nhiên liệu thời điểm bắt đầu kết thúc phun thay đổi Lỗ 18 dùng nhiên liệu lọt qua khe hở piston-xylanh thoát ra, cịn lỗ thơng với khí Để hãm cố định bơm vịi phun vị trí định người ta dùng chốt 19 Bơm đẩy cung cấp nhiên liệu thừa nhiều nhiên liệu chất lỏng làm nguội cho bơm vòi phun Nhiên liệu thừa qua phận thứ hai đồng xấp ống nối có ốc dẫn vào thùng nhiên liệu Thanh dịch chuyển nhờ đòn bẩy 23 đặt nỉa Các đòn bẩy lắp trục chung 24 Khi quay trục làm thay đổi vị trí thước thay đổi mức cung cấp nhiên liệu Người ta điều chỉnh mức cung cấp nhiên liệu bơm vịi phun nhờ hai vít 25 tựa vào mặt cắt trục 24 Nới hai vít vặn vít vào làm địn bẩy 23 dịch chuyển đồng thời thước phía hay phía Thời điểm cung cấp nhiên liệu điều chỉnh cách thay đổi kích thước H Thời điểm kiểm tra dưỡng đặt vào đặt riêng thân bơm Thời điểm cung cấp nhiên liệu vào buồng cháy động có ảnh hưởng lớn tới số làm việc thời điểm cháy Qua đồ thị biểu diễn trình cháy động diesel 15  400 trục khuỷu trước điểm chểt Trị số phụ thuộc vào nhiều yếu tố Áp suất cung cấp, chiều dài đàn tính ống dẫn, nhiệt độ tự cháy nhiên liệu, nhiệt độ khơng khí bị nén buồng cháy, số vòng quay tải trọng động Ở số động diesel góc phun sớm thay đổi (tuỳ theo số vịng quay trục khuỷu) thông thường điều chỉnh tay Tuy nhiên phương pháp động ôtô đại không thoả mãn Vì bơm nhiên liệu cao áp đại có lắp cấu điều chỉnh tự động góc phun sớm (loại ly tâm thuỷ lực) Khi tải trọng thay đổi, góc phun làm thay đổi nhờ cạnh vát piston (hình 4-9b) điều chỉnh cách thay đổi thời điểm bắt đầu phun 4.3.3 Đường đặc tính bơm cao áp Đường đặc tính tốc độ đường cong biến thiên mức cung cấp nhiên liệu chu trình (g gam/chu trình hay v mm3/chu trình) phụ thuộc vào biến thiên số vịng quay trục bơm Đường đặc tính lấy cố định bơm với áp suất lúc bắt đầu cung cấp p khơng đổi Đường đặc tính theo mức cung cấp nhiên liệu (hay gọi đặc tính răng) đường cong biến thiên mức cung cấp chu trình phụ thuộc vào vị trí bơm cao áp Trong số vịng quay áp suất lúc bắt đầu cung cấp giữ không đổi Đường đặc tính tốc độ dùng phối hợp với đường đặc tớnh tc ca 204 ã NLĐCĐT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com động diesel (với đường đặc tính giới hạn khói đen) cho ta khả đánh giá chất lượng động lực học động xác định biện pháp hiệu chỉnh khắc phục Đường đặc tính (đường đặc tính theo mức cung cấp nhiên liệu bơm) dùng để đặt phận hạn chế mức cung cấp nhiên liệu (mức cung cấp cực đại) Hình 4-12 đường đặc tính tốc độ v = f(n) đường đặc tính v = f(h) cho bơm cao áp động diesel Trong v mức cung cấp nhiên liệu cho chu trình tính mm3 ; n số vòng quay trục cam vòng/phút; h: vị trí đầu bên phải tính đến đầu mặt bạc tính mm Ví dụ: Với động diesel có (Ne = 37 mã lực, n = 400v/ph, chi phí nhiên liệu giữ động 83kg/giờ Chi phí nhiên liệu tương ứng với mức cung cấp chu trình 60mm3(với trọng lượng riêng nhiên liệu 0,840,85kg/dm3) Theo đồ thị v = f(h) ta thấy mức cung cấp với số vịng quay trục cam 700v/ph đạt với vị trí  10mm Do đường cong v = f(n) h = 10mm đường cong tương ứng với động diesel làm việc chế độ Hiệu chỉnh đường đặc tính bơm Khi nghiên cứu đường đặc tính tốc độ (đường đặc tính tốc độ ngồi) động ơtơ ta nhận xét thấy nhiều động diesel ôtô máy kéo có đường cong Me = f(n) biến thiên thoai thoải hệ số thích ứng K thấp (1,01,15) Sự biến thiên khơng thích ứng đường cong Me = f(n) gây nên đường đặc tính bơm cao áp Từ đồ thị hình 4-12 ta thấy với vị trí h mức cung cấp chu trình giảm xuống giảm số vòng quay Cũng dễ thấy chứng minh g giảm làm giảm áp suất hiệu dụng trung bình: Q g p e  427.10 3 h  v  i  kk  p ms  L0 Trong đó: QH - Nhiệt trị thấp nhiên liệu g - Lượng nhiên liệu cấp chu trình kg L0 - Lượng khơng khí lý thuyết tính kg, cần thiết để đốt cháy g kg nhiên liệu cung cấp chu trình Hình 4-12 Đường đặc tính theo mức cung cấp nhiên liệu (Đặc tính  , v , i - Hệ số dư khơng khí, hệ số răng) đường đặc tính tốc độ bơm nạp đầy hiệu suất thị nhiên liệu cao áp kk - Trọng lượng riêng khơng khí kg/m pms - Áp suất ma sỏt NLĐCĐT ã 205 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Từ biểu thức nêu ta thấy với điều kiện khác nhau, g giảm làm giảm pe Ví dụ làm giảm số vịng quay pe giảm tăng g giới hạn Tùy thuộc mức độ hoàn hảo việc tạo thành hỗn hợp động cho pe tăng Hình 4-13: Phân tích đồ thị nguyên nhân làm giảm g số vòng quay giảm (a) Van hiệu chỉnh (b) Đường đặc tính bơm với van tiêu chuẩn van hiệu chỉnh (c) Bộ phận hiệu chỉnh với lò xo (d) Ta xét với nguyên nhân làm giảm g số vịng quay giảm, hình 4-13 biểu thị sơ đồ xylanh piston biểu đồ gần biến thiên áp suất tốc độ nhiên liệu lỗ nạp Giả thiết mức độ cung cấp đạt tới giá trị cực đại (thanh chạm vào đế tựa giới hạn đường chạy) Tốc độ T nhiên liệu 206 • NL§C§T Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com piston đẩy qua lỗ nạp, phụ thuộc vào tốc độ wpt piston, diện tích fpt tiết diện f lỗ thời điểm cho: f pt w pt T  (4-2) f Tiết diện f lỗ piston dịch chuyển biến thiên theo quy luật đường cong f Do tốc độ piston thay đổi tốc độ lỗ nạp tiên tăng lên chậm (khi piston dịch chuyển từ điểm chết đến mép phía lỗ) sau tiết diện lỗ giảm, tốc độ tăng lên đột ngột Hình 4-13 (bên trái) đường cong T với số vòng quay n1>n2>n3>n4> n5 Xây dựng phụ thuộc vào độ dịch chuyển piston Sự biến thiên tốc độ nhiên liệu piston dịch chuyển thực nhờ độ tăng áp suất nhiên liệu (pT) nằm phía piston áp suất tốc độ thời điểm cho liên hệ phương trình:  T2 (4-3) pT   T 2.g. Xem đồ thị ta thấy rằng, với tiết diện f lỗ với số vịng quay khác tốc độ nhiên liệu lỗ khác áp suất đảm bảo tốc độ cho khác Thời điểm bắt đầu đẩy tương ứng với thời điểm nâng lên van, van bắt đầu nâng lên áp suất phía van áp suất phía van cân Áp suất phía van phụ thuộc vào áp suất nhiên liệu ống dẫn áp suất lò xo phía van Giả thiết áp suất ban đầu phía van (chẳng hạn nhờ van có đai tải) ln ln giữ khơng đổi pT2, số vòng quay giảm, trình đẩy (van nâng lên) bắt đầu chậm Cũng lý luận ta đảm bảo thời điểm kết thúc trình đẩy (van hạ xuống ổ đặt) với số vòng quay thấp kết thúc sớm áp suất phía piston nhiên liệu với số vịng quay thấp thực nhanh Như số vòng quay động giảm với vị trí bơm cao áp q trình đẩy bắt đầu chậm kết thúc sớm Ngồi nhiên liệu lọt qua chỗ khơng kín có ảnh hưởng đến diễn biến đường cong g = f(n) Lượng nhiên liệu số vòng quay giảm độ lớn g giảm Đồng thời với n giảm hệ số nạp đầy động tăng lên Cả hai nguyên nhân làm cho hệ số dư khơng khí tăng lên nhiều diễn biến đường cong Me = f(n); Ne = f(n) pe = f(n) không thích hợp Khi nghiên cứu đường đặc tính tốc độ động ta thấy động làm việc theo đường đặc tính giới hạn khói đen diễn biến đường cong Ne = f(n) pe = f(n) cải thiện nhiều Để đảm bảo cho động làm việc theo đường đặc tính cần thiết phải làm thay đổi diễn biến đường cong g = f(n) số vòng quay giảm Điều thực cách đưa vào hệ thống bơm cao áp hay cấu điều chỉnh cấu tạo đặc biệt gọi phận hiệu chỉnh mức cung cấp nhiên liệu Bộ phận hiệu chỉnh đưa vào hệ thống bơm nhiên liệu làm thay đổi diễn biến đường cong g = f(n) Khi cố định bơm cao áp, tức làm thay đổi đường đặc tính bơm Bộ phận hiệu chỉnh đưa vào hệ thống máy điều chnh thỡ NLĐCĐT ã 207 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com đường đặc tính bơm không thay đổi Trong trường hợp sau này, diễn biến đường cong g = f(n) làm thay đổi nhờ độ dịch chuyển phụ tự động Muốn nắn đường đặc tính bơm cao áp, phận hiệu chỉnh đưa vào mạch cung cấp nhiên liệu xylanh động Van đẩy (van giảm áp) có cấu tạo đặc biệt (hình 4-13b) liệt vào phận hiệu chỉnh Cấu tạo van có đai tải (tiết diện I-I) tiết diện qua thay đổi khe phần dẫn hướng (tiết diện II-II III-III) Vì độ nâng van phụ thuộc vào tốc độ đẩy nhiên liệu qua khe van: Số vòng quay thấp, tốc độ chạy nhiên liệu qua khe nhỏ độ nâng van nhỏ Khi van hạ xuống sau cắt áp suất dư ống dẫn nhiên liệu lớn, van ống dẫn nhiên liệu thời kỳ đẩy chiếm thể tích nhỏ, tức độ nâng van nhỏ Như số vòng quay động giảm xuống, áp suất dư ống dẫn nhiên liệu Khi đẩy tăng lên điều làm mức cung cấp chu trình tăng lên chút (hình 4-13c) Cần ý với phận hiệu chỉnh loại khó đảm bảo tính đồng diễn biến đường đặc tính nắn lại nhánh bớm Ngồi số vịng quay giảm, góc phun tăng, điều làm giảm tiêu động Vì lý đó, động diesel có cấu điều chỉnh chế độ thường thường có cấu tạo hiệu chỉnh đưa vào hệ thống cấu điều chỉnh cấu tạo có nhược điểm nêu 4.3.4 Vịi phun Vòi phun dùng để đưa nhiên liệu bơm cao áp cung cấp vào buồng cháy phun tơi nhiên liệu Tuỳ theo phương pháp tạo thành hỗn hợp mà yêu cầu tác dụng phun tơi vịi phun có thay đổi đơi chút Ví dụ: Trong động có buồng cháy thống nhất, vịi phun phải đảm bảo phun tơi động có buồng trước buồng cháy xốy lốc Trong động có buồng trước có buồng xốy lốc nhiệm vụ vòi phun giảm nhẹ nhiều việc phun tơi trộn nhiên liệu thực nhờ lượng nhiên liệu cháy trước hay lượng xốy (buồng xốy lốc) Vịi phun loại hở có cấu tạo đơn giản (hình 4-14a), ta thấy hình vẽ, trường hợp vịi phun gồm có ba phần: thân 1, ống phun êcu ép nối ống phun với thân Vịi phun có lỗ phun đường kính dc = (0,150,2)mm Áp suất phun cần thiết gây nên sức cản vòi phun phụ thuộc chủ yếu vào tiết diện ống phun, đường kính tiết diện piston bơm cao áp Loại vòi phun có cấu tạo đơn giản song khơng dùng phổ biến Đó số vịng quay hay tải trọng giảm chất lượng phun xấu hẳn Thời điểm bắt đầu kết thúc phun không dứt khoát, để chảy nhiên liệu (nhỏ giọt) tạo điều kiện hình thành muội than Những ngun nhân ảnh hưởng xấu đến trình đốt cháy làm giảm số làm việc động Một kiểu vịi phun khác gọi vịi phun kín Nó khác với loại hở có kim đóng kín, ngăn cách ống dẫn nhiên liệu với buồng cháy động c v m bo phun 208 ã NLĐCĐT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com nhiên liệu với áp suất quy định không phụ thuộc vào chế độ làm việc động (tải trọng số vịng quay) Kim mở phương pháp học áp suất đẩy nhiên liệu Trong động ôtô máy kéo vòi phun điều khiển học truyền động phức tạp nhiều nguyền nhân khác nên không ứng dụng Các vịi phun có kim nâng lên áp suất nhiên liệu gọi vòi phun điều khiển thuỷ lực Trong vòi phun kim có lị xo tác dụng Sức căng lị xo gây áp suất cung cấp cần thiết Cấu tạo vòi phun phải cho dễ điều chỉnh sức căng lò xo Kim chi tiết truyền động phải dễ dàng lắp khít với phần hình trụ thân để có ảnh hưởng đến diễn biến đường đặc tính vịi phun Vịi phun có nhiều lỗ có loại khơng có chốt, áp suất vịi phun, tốc độ nhiên liệu ống phun vòi phun đường kính ống phun có liên quan trực tiếp với Cần ý làm giảm đường kính lỗ phun độ phun tơi tốt đồng thời lại giảm độ xâm nhập nhiên liệu vào không gian buồng cháy, điều quan trọng phần lớn khơng khí khơng thể tham gia vào q trình cháy Để tránh điều cần phải tăng áp suất phun Tỷ số chiều dài ống phun đường kính ảnh hưởng lớn tới độ phun tơi Khi chiều dài tăng tầm xa tia nhiên liệu tăng lên độ phun tơi giảm chút So sánh vòi phun loại hở loại kín, cần ý ưu điểm lớn vịi phun kín có khả điều chỉnh áp suất phun đơn giản Chất lượng phun ổn định có khả chảy nhiên liệu phun nhỏ giọt Nếu chốt kim phun có hình trụ khơng đổi nâng kim lên, tiết diện vịng qua giữ không đổi quy luật cung cấp nhiên liệu phụ thuộc chủ yếu vào biên dạng cam bơm (Profin cam bơm cao áp, hình 4-14đ) Nếu chốt chế tạo (hình 4-14e) kim nâng lên tiết diện vịng thơng qua khơng ngừng thay đổi đường đặc tính cung cấp nhiên liệu thay đổi phụ thuộc vào biên dạng cam Để xả khơng khí khỏi thân vòi phun, để xả nhiên liệu rò rỉ qua chỗ khơng khít, vịi phun phải có ống xả nhiên liệu Tuỳ theo phương pháp tạo thành hỗn hợp dạng buồng đốt mà vòi phun động ơtơ máy kéo chế tạo có hay nhiều lỗ phun Ví dụ động diesel có buồng cháy thống nhất, vịi phun đặt trung tâm có năm-bảy lỗ phun phân b theo hng kớnh NLĐCĐT ã 209 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 4-14 Vịi phun loại hở động diesel vòi phun vịi phun kín Vịi phun lắp động có buồng cháy trước xốy lốc thường có lỗ phun Vịi phun kín có lỗ chia loại có chốt loại khơng chốt Loại có chốt vịi phun cuối kim có chốt có khả tạo thành tia có góc hình nón mong muốn (tới 300) tiết diện qua Như hình dạng chốt độ nâng kim làm thay đổi đường đặc tính cung cấp nhiên liệu giới hạn biết Độ nâng kim phun giới hạn khoảng (0,2-0,5)mm nhờ phận điều chỉnh 4.3.5 Đường đặc tính vịi phun Chỉ số làm việc vịi phun đường đặc tính Đó hàm thể biến thiên hiệu số áp suất phía trước phía sau lỗ phun theo lưu lượng qua lỗ kể thay đổi tiết diện lưu thông lỗ đường ống dẫn vòi phun Đường cong p = f(Q), Q lưu lượng nhiên liệu giây qua ống phun vòi phun tính mm3/s Đường đặc tính lấy phịng thí nghiệm, cơng trình tính tốn lý thuyết Đơn giản loại vịi phun hở hình 4-15 Trong loại tiết diện lưu thơng lỗ phun ln khơng đổi ngồi lỗ phun khơng Hình 4-15 Đặc tính vịi phun hở cịn tiết diện khác gây sức cản lưu động dòng nhiên liệu vòi phun Dựa vào phương trình Bernoulli với đường nhiên liệu ống ta viết hàm thể đặc tính vịi phun hở Nhiên liệu qua tiết diện I-I ống phun: p y w12 p c w22 (4-4)    T T Ở đây: py - Áp suất phía trước lỗ phun kG/cm2 pc - Áp suất buồng cháy kG/cm2 T - Khối lượng riêng nhiên liệu kg/m3 w1 - Tốc độ nhiên liệu qua tiết din I-I 210 ã NLĐCĐT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com w2 - Tốc độ nhiên liệu qua tiết diện II-II f11 - Tiết diện lưu thông ống phun I-I f22 - Tiết diện lưu thông vịi phun II-II Vì f11 lớn f22 nhiều nên coi w1 = 0, w1