1. 2.1 Khỏi niệm về daođộng
3.1.1Nõng cao chất tượng chỏy trong động cơ diesel
3.1.1.1. Diễn biến quỏ trỡnh chỏy động cơ diesel
- Giai đoạn I (chỏy trễ): Tạo cỏc tõm phản ứng chuẩn bị cho giai đoạn II - Giai đoạn II (chỏy tăng nhanh ỏp suất gần như đẳng tớch): Đặc trưng của giai đoạn này là tỷ số tăng ỏp.
- Giai đoạn III (chỏy từ từ gần như đẳng ỏp): Nhiờn liệu tiếp tục được phun sau điểm chết trờn và tiếp tục chỏy nhưng pit tụng đó đi xuống làm giảm ỏp nờn giai đoạn này gần như đẳng ỏp.
Giai đoạn IV (chỏy rớt): Pittụng đi xuống nhanh => ỏp suất giảm nhiờn liệu vẫn chỏy gọi là chỏy rớt.
c z c z ptb P P P W (kG/cm2/độ) (4-1) Trong đú :
pz - là ỏp suất lớn nhất cuối giai đoạn hai pc - là ỏp suất đầu giai đoạn hai
c z
, - là cỏc gúc quay trục khuỷu tương ứng
- Sự ờm dịu của tiến triển quỏ trỡnh chỏy được xỏc định chủ yếu là theo tốc độ tăng ỏp suất. Để bảo đảm sự làm việc ờm dịu của động cơ theo số liệu kinh nghiệm thỡ Wptb 26 (kG/cm2/độ)
- Nếu Wptb 6 (kG/cm2/độ) làm sản sinh ra tải trọng động lực học lớn, lỳc này động cơ làm việc cứng, cú tiếng gừ kim loại và ồn.
3.1.1.2. Cỏc biện phỏp giảm ảnh hưởng đến quỏ trỡnh chỏy trong động cơ diesel để hạn chế rung động
Tăng số vũng quay là một trong những biện phỏp cường hoỏ và tăng cụng suất của động cơ, giảm trọng lượng và kớch thước, song tăng số vũng quay ngoài tăng lực và mụmen lực quỏn tớnh dẫn đến gõy rung động mạnh mà cũn làm tăng tốc độ ỏp suất lớn dẫn đến gõy rung. Vậy khi thiết kế cố gắng hạn chế tăng số vũng quay quỏ lớn, mà chỉ tăng đến tốc độ quay giới hạn cho phộp.
Để giảm rung ta chỉ tăng tải đến giới hạn nhất định. Vỡ tăng tải dẫn đến tăng nhiờn liệu làm cho Pz tăng => tải 'trọng cơ học tăng làm cho động cơ chạy nặng hơn, gõy rung ồn lớn.
Khi thiết kế người ta chọn gh để phự hợp với điều kiện làm việc của từng động cơ cụ thể. Vỡ tăng tỷ số nộn () dẫn đến tăng ỏp suất và nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nờn làm cho ỏp suất cuối quỏ trỡnh chỏy tăng dần đến giai đoạn chỏy trễ nhưng tăng rung động.
Phải chọn gúc phun hợp lý, vỡ gúc phun nhiờn liệu ph tăng (quỏ sớm) dẫn đến kộo dài thời gian chỏy trễ làm cho thời gian chuẩn bị được nhiều hơn => giai đoạn chỏy nhanh cú tốc độ tăng ỏp suất lớn gõy va đập, cũn gúc phun nhiờn liệu ph giảm (quỏ muộn) dẫn đến kộo dài thời gian chỏy rớt làm giảm hiệu suất quỏ trỡnh
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
Phải chọn hỗn hợp cú tỷ lệ hợp lý. Vỡ nếu hỗn hợp đậm quỏ ( nhỏ) gõy ỏp suất lớn làm cho động cơ bị rung động và gõy khúi đen.
3.1.1.3. Lựa chọn buồng chỏy
* Chọn loại buồng chỏy của động cơ diesel sao cho hợp lý - Buồng chỏy thống nhất (BCTN)
+ Buồng chỏy và bỏn cầu phun ở chớnh giữa buồng chỏy nờn cú 95% hỗn hợp hỡnh thành theo thể tớch, 5% nhiờn liệu chạm thành nờn hỡnh thành hỗn hợp theo màng.
- Buồng chỏy phõn cỏch
+ Buồng chỏy xoỏy lốc
Dung tớch buồng chỏy phớa trờn nắp mỏy chiếm 70% dung tớch buồng chỏy:
Vk = 70%Vc (4-2)
Vc: dung tớch buồng chỏy
Dung tớch trờn đỉnh pittụng chiếm 30% dung tớch buồng chỏy. Khụng khớ được tạo thành xoỏy lốc mónh liệt, hỗn hợp được hoà trộn tốt, nhiờn liệu bốc hơi tốt, ỏp suất phun rất bộ.
Áp suất cuối quỏ trỡnh chỏy pz = 60 85 kG/cm2 Độ tăng ỏp suất trong quỏ trỡnh chỏy
Suất tiờu hao nhiờn liệu ge :180190g/ml.h Nhược điểm: tổn thất nhiờn liệu ra ngoài lớn do
c c
V F
lớn Fc: Tổng diện tớch bao quanh buồng chỏy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vc: Thể tớch buồng chỏy
Pittụng đi lờn khụng khớ lựa vào buồng chỏy xoỏy lốc . + Buồng chỏy trước (buồng chỏy dự bị)
Buồng chỏy phụ ở nắp xylanh. Vk= (0,25 0,4)Vc cũn lại ở trờn đỉnh pittụng vũi phun đặt trong buồng chỏy phụ làm cho nhiờn liệu phun vào Vc cú chỏy trước (ge = 190 200 g/ml.h)
Nhược điểm:
c c
V F
lớn, tổn thất nhiệt lớn, lỗ thụng buồng chỏy phụ với buồng chỏy chớnh bộ nờn tổn thất lưu động cú tiết lưu lớn.
- Buồng chỏy cú buồng tớch khụng khớ Vũi phun đặt ngoài buồng chỏy phụ Vk
Vk= (0,25 0,5)Vc (4-3)
3.2 Lựa chọn bơm cao ỏp cho động cơ IFAW50
Bơm cao ỏp cú nhiệm vụ cung cấp nhiờn liệu cho xylanh động cơ đảm bảo: - Nhiờn liệu cú ỏp suất cao, tạo chờnh ỏp lớn trước và sau lỗ phun
- Cung cấp nhiờn liệu đỳng thời điểm và theo quy luật mong muốn - Cung cấp nhiờn liệu đồng đều vào cỏc xylanh động cơ
- Dễ dàng và nhanh chúng thay đổi lượng nhiờn liệu cung cấp cho chu trỡnh phự hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Chọn loại bơm cao ỏp phự hợp
Để thực hiện những nhiệm vụ đó nờu, tới nay đó xuất hiện nhiều loại bơm cao ỏp. Người ta phõn loại bơm cao ỏp theo những đặc điểm sau:
- Theo phương phỏp thay đổi lượng nhiờn liệu cấp cho chu trỡnh người ta chia bơm cao ỏp thành hai loại: Bơm cao ỏp thay đổi và khụng thay đổi hành trỡnh toàn bộ của pittụng.
+ Bơm cao ỏp thay đổi hành trỡnh toàn bộ của pittụng khi thay đổi lượng nhiờn liệu chu trỡnh gồm ba loại sau:
Dịch chuyển trục cam với cỏc vấu cam cú prụfin thay đổi (cam cú dạng cụn) Thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu truyền động từ cam dẫn động tới con đội bơm cao ỏp.
Thay đổi độ dầy của chờm hóm
+ Bơm cao ỏp khụng thay đổi hành trỡnh toàn bộ của pittụng gồm ba loại:
Bơm cao ỏp cú van xả lắp trờn đường cao ỏp, mở rộng van xả sẽ làm tăng lượng nhiờn liệu xả về đường hỳt, qua đú làm giảm lượng nhiờn liệu cấp cho chu trỡnh; đúng nhỏ van xả sẽ ngược lại.
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
Bơm cao ỏp cú van tiết lưu trờn đường hỳt. Tăng mức tiết lưu của van sẽ làm giảm nhiờn liệu hỳt vào xylanh, qua đú làm giảm lượng nhiờn liệu cấp cho chu trỡnh, giảm mức tiết lưu của van sẽ ngược lại.
Bơm Bụsơ (Bosch) là loại bơm được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Hành trỡnh toàn bộ khụng thay đổi, trong hành trỡnh toàn bộ ấy chỉ cú một phần của nú là hành trỡnh cú ớch, dựng để cấp nhiờn liệu cao ỏp cho vũi phun, phần cũn lại là để đẩy nhiờn liệu qua cỏc lỗ nạp và lỗ xả trở lại khụng gian bao quanh xylanh, do đú cú thể điều khiển tăng hoặc giảm số nhiờn liệu trở lại đú để đạt mục đớch điều khiển số nhiờn liệu phun vào xylanh động cơ.
Bơm cao ỏp kiểu Bosch phần đầu pittụng xẻ một rónh nghiờng, khụng gian bờn dưới rónh nghiờng thụng với khụng gian phớa trờn đỉnh pittụng là nhờ rónh dọc
Đặc tớnh cung cấp của bơm Bosch trỏi ngược với đặc tớnh về thay đổi hệ số nạp (v) của động cơ khi tăng tốc độ n (càng tăng n hệ số v càng giảm). Vỡ vậy nếu điều chỉnh sao cho thành phần hũa khớ thớch hợp ở tốc độ cao thỡ khi giảm tốc độ n, do nhiờn liệu chu trỡnh gct giảm và khụng khớ nạp lại tăng khiến hũa khớ bị nhạt đi làm giảm mụ men của động cơ. Ngược lại nếu điều chỉnh thớch hợp ở số vũng quay thấp thỡ khi tăng tốc độ sẽ làm cho hũa khớ quỏ đậm gõy chỏy khụng hết (xuất hiện nhiều muội than do thiếu ụxy). Chớnh vỡ vậy trong hệ thống nhiờn liệu lắp bơm Bosch thường cú thờm cơ cấu hiệu chỉnh đặc tớnh cung cấp của bơm.
Trong bơm Bosch mỗi cặp pittụng và xylanh bơm cao ỏp tạo nờn một tổ bơm, mỗi tổ bơm cấp nhiờn liệu cho một xylanh. Động cơ nhiều xylanh phải dựng nhiều tổ bơm. Cỏc tổ bơm ấy cú thể làm rời, tỏch riờng từng tổ (loại bơm rời) hoặc ghộp liền với nhau tạo thành một bộ bơm cao ỏp.
Cỏc yờu cầu quan trọng nhất đối với nhiờn liệu diesel là:
- Cú nhiệt độ đụng đặc, nhiệt độ vẩn đục, độ nhớt xỏc định để đảm bảo việc cung cấp nhiờn liệu qua vũi phun khụng bị giỏn đoạn.
- Nhiờn liệu cần đảm bảo giai đoạn chỏy trễ ngắn, hỗn hợp cú khả năng tự bốc chỏy tốt, cú nghĩa là cú trị số xờtan (TSXT) thớch hợp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nhiờn liệu chỏy hoàn toàn, khụng cú khúi đen, khụng tớch muội than trờn vũi phun và trong buồng chỏy.
- Nhiờn liệu và sản phẩm chỏy của nú khụng ăn mũn cỏc chi tiết của động cơ khụng tỏc dụng với dầu bụi trơn và khụng phỏ hoại tớnh chất bụi trơn của dầu.
- Khụng lẫn tạp chất cơ học và nước. - Cú độ ổn định vất lý và hoỏ học xỏc định. * Lựa chọn loại vũi phun
Hiện nay trờn động cơ diesel dựng nhất nhiều loại vũi phun, đơn giản nhất là vũi phun hở. Tiết diện lưu thụng của vũi phun hở ở động cơ khụng đổi, Nếu chờnh lệch ỏp suất trong quỏ trỡnh phun đạt tới (20 30 MN/m2) thỡ chất lượng phun nhiờn liệu tương đối tốt. Vũi phun hở rất đơn giản, vỡ vậy đó được sử dụng rộng rói trong thời kỳ mới phỏt triển về động cơ diesel. Nhưng do cú hiện tượng nhỏ giọt trong giai đoạn đầu và cuối quỏ trỡnh phun, mặt khỏc do chất lượng phun nhiờn liệu của vũi phun hở phụ thuộc nhiều vào số vũng quay của động cơ nờn hiện nay rất ớt sử dụng.
Cú thể cải thiện chất lượng phun của vũi phun bằng cỏch đặt trờn vũi phun một van hoặc kim phun mở cựng chiều hoặc ngược chiều so với chiều lưu động của nhiờn liệu. Cỏc loại vũi phun như vậy được gọi là vũi phun kớn.
Kim phun dựng để ngăn cỏch khụng gian nhỏ phớa trước lỗ phun với đường ống cao ỏp của động cơ. Cỏc kim phun cú lắp van trờn vũi phun cú tỏc dụng hạn chế mức chờnh lệch nhỏ nhất giữa ỏp suất nhiờn liệu trong vũi phun và ỏp suất của mụi trường phun, nhờ đú trỏnh được hiện tượng nhỏ giọt của nhiờn liệu trong quỏ trỡnh phun, đảm bảo tốt chất lượng phun nhiờn liệu.
Vũi phun kớn: cú kim phun ộp lờn đế van, khụng gian của thể tớch nhỏ ở liền
phớa trước lỗ phun và được tỏch khỏi khụng gian trong vũi phun. Để giảm bớt lực va đập của kim phun lờn đế và lờn cỏc mặt tựa. Lực va đập ấy gõy ảnh hưởng nhiều tới tuổi thọ cỏc chi tiết của vũi phun. Mặt khỏc cũng cần đảm bảo tiết diện lưu thụng tại khu vực đế kim phun đạt giỏ trị tương đối lớn và gõy sức cản tương đối nhỏ đối với dũng nhiờn liệu khi nõng hết hành trỡnh của kim phun, qua đú trỏnh hiện tượng kộo dài quỏ trỡnh phun nhiờn liệu. Phải thường xuyờn kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống nhiờn liệu của động cơ. Kiểm tra thanh điều tốc xem độ nhạy cú đảm bảo hay khụng. Vỡ cần điều tốc nếu khụng cú độ nhạy thỡ những khi tăng hay giảm tốc độ sẽ
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
khụng như mong muốn và động cơ cũng sẽ khụng làm việc ổn định dẫn đến gõy rung động làm ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của động cơ. Kiểm tra vũi phun xem cú phun đều và đủ hay khụng. Nếu phun khụng đủ hoặc thừa nhiờn liệu cũng sẽ dẫn đến làm rung động cơ. Đối với vũi phun của xe IFAW50 là loại cú 5 lỗ phun và kớch thước của mỗi lỗ phun là 0.25mm
Tăng ỏp suất và nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nộn sẽ làm cho quỏ trỡnh chỏy tốt, nhưng nếu tăng quỏ Pc gõy ra chịu lực lớn, chịu nhiệt cao nhanh hư hỏng. Tăng quỏ Tc sinh ra tổn thất nhiệt do nước làm mỏt nhiều. Ngược lại ỏp suất và nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nộn quỏ thấp thỡ sẽ khụng bảo đảm hiệu suất cần thiết dẫn đến tớnh kinh tế giảm.
- Tốc độ n: Tăng tốc độ quay của động cơ dẫn đến thời gian tiếp xỳc giữa khớ chỏy với bờn ngoài ngắn làm giảm lượng nhiệt truyền trong khi chỏy ra ngoài, làm cho nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nạp và nộn tăng (Ta, Tc)
- Chế độ tải :
Đối với động cơ xăng: độ mở buớm ga ở chế độ khụng tải là galăngti. Chế độ tải này bằng 0, khi mở bướm ga hoàn toàn gọi là toàn tải (100% tải)
Đối với động cơ diesel: tải là vị trớ của thanh răng nhiờn liệu. Khi buụng chõn ga thỡ lũ xo sẽ kộo thanh răng nhiờn liệu về phớa cấp nhiờn liệu ớt nhất động cơ vẫn nổ đú là vị trớ khụng tải. Ngược lại khi dẫm chõn ga, thanh răng nhiờn liệu chuyển động về phớa tăng cấp nhiờn liệu, khi chạm đầu chặn lỳc đú đạt được cụng suất điều chỉnh.
- Tỉ số nộn : Tăng tỷ số nộn làm cho ỏp suất và nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nộn tăng (Pc, Tc)
Chỉ số n1: Chỉ số nộn ộp đa biến n1 tăng làm cho ỏp suất và nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nộn tăng (Pc, Tc)
- Nhiờn liệu diesel phải cú trị số xetan hợp lý
Với động cơ diesel: vỡ thời gian hoà trộn rất ngắn nờn ta phải cấp dư thừa khụng khớ tạo cơ hội cho nhiờn liệu gặp được oxy để chỏy
Gồm nhiờn liệu + khụng khớ + lượng khớ sút của chu trỡnh trước. Động cơ diesel nạp & nộn ộp khụng khớ, cuối nộn ộp thỡ phun nhiờn liệu vào
3.3. Lựa chọn kết cấu cho động cơ đốt trong
3.3.1 Lựa chọn kết cấu buồng chỏy
Buồng chỏy xoỏy lốc là loại mà toàn bộ buồng chỏy được ngăn ra làm hai phần: Buồng xoỏy lốc và buồng chỏy chớnh, hai phần nối với nhau bằng một đường thụng lớn. Buồng chỏy xoỏy lốc Ricardo dựng trong động cơ đốt trong, cú dạng hỡnh chuụng, nối với buồng chỏy chớnh nhờ đường thụng tiếp tuyến.
Trong quỏ trỡnh nộn mụi chất từ buồng chỏy chớnh bị đẩy vào buồng xoỏy lốc và tạo ra ở đõy một dũng xoỏy nộn, mạnh. Nhiờn liệu được phun vào cựng hướng với dũng xoỏy lốc. Cỏc hạt nhiờn liệu nhỏ, nhẹ ở vỏ tia bị cuốn theo dũng xoỏy lốc, được sấy núng bay hơi cựng khụng khớ núng tạo ra hoà khớ và bốc chỏy ở khu vực miệng đường thụng. Màng lửa chuyển động theo quỹ đạo lũ xo xoắn cụp vào khu trung tõm buồng chỏy. Hoà khớ chưa chỏy nồng độ lớn bị đẩy ra xung quanh và được phun vào buồng chỏy chớnh, do tỏc dụng chờnh ỏp được tạo ra sau khi một phần nhiờn liệu đó chỏy trong buồng xoỏy lốc. Dũng chảy phun ra buồng chỏy chớnh, tạo lờn dũng xoỏy thứ hai ở đõy, thỳc đẩy sự hoà trộn giữa nhiờn liệu và khụng khớ để hỡnh thành hoà khớ và bốc chỏy trong buồng chỏy chớnh. Chờnh ỏp giữa buồng xoỏy lốc và buồng chỏy chớnh, sau khi chỏy lờn tới (0,1 0,2 MPa). Tốc độ cực đại của dũng khớ qua đường thụng lờn tới ( 100 150 m/s ) .
Hỡnh dạng buồng chỏy xoỏy lốc rất khỏc nhau, nờn cường độ xoỏy lốc tại thời điểm cuối kỳ nộn cũng khụng giống nhau. Ba dạng buồng chỏy hỡnh cầu, hỡnh đỏy phẳng và hỡnh chuụng tạo lờn tốc độ cuối kỳ nộn rất khỏc nhau. Nếu tốc độ dũng xoỏy lớn quỏ sẽ gõy tổn thất lưu động lớn đặc biệt khi chạy ở tốc độ cao.
Nếu giảm bớt tỷ lệ
c k
V V
(Vk dung tớch buồng chỏy xoỏy lốc; Vk dung tớch buồng chỏy động cơ) thỡ hỡnh dạng buồng chỏy chớnh trở thành yếu tố ngày một quan trọng, lỳc ấy cần tạo ra dũng xoỏy thứ hai trong buồng chỏy chớnh.
Thay pittụng đỉnh bằng và dựng cỏc loại pittụng khoột lừm đỉnh tạo ra hai dũng xoỏy đối nhau trong buồng chỏy chớnh đó cải thiện rừ rệt tớnh năng của động cơ. Hỡnh dạng rónh dẫn hướng dũng khớ trong phần khoột lừm đỉnh cần phối hợp với (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
hỡnh dạng đường thụng nhằm đưa dũng chảy vào khu vực khoột lừm đỉnh và tạo ra dũng xoỏy lốc mạnh trong buồng chỏy chớnh.
Để dễ khởi động lạnh cần tăng tỷ số nộn ( 20). Với động cơ cú thể tớch cụng tỏc (Vh) tương đối nhỏ và tỷ số () lớn, việc giảm dung tớch buồng chỏy xoỏy