1. Hình thành hoà khí kiểu màng dựa trên kết quả phối hợp giữa dòng chảy xoáy lốc của môi chất với màng nhiên liệu đ−ợc tráng trên thành buồng cháy. Hơi nhiên liệu từ màng bay hơi lên đ−ợc cuốn theo dòng xoáy lốc tạo thành hoà khí; chất l−ợng hoà khí phụ thuộc nhiệt độ thành buồng cháy và diện tích màng nhiên liệu tráng trên thành. Nguyên tắc hình thành hoà khí kiểu màng đ−ợc kỹ s− Meurer của hãng MAN sáng chế, vì vậy còn đ−ợc gọi là qúa trình M.
2. Hình thành hoà khí kiểu không gian là cách phun tơi nhiên liệu vào hầu hết khắp không gian buồng cháy để các hạt nhiên liệu đ−ợc sấy
nóng bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo ra hoà khí (hình8.35).
Thực ra phân loại buồng cháy theo nguyên tắc hình thành hoà khí không có tính tuyệt đối vì trong quá trình M có khoảng 20ữ30% nhiên liệu
đ−ợc hình thành hoà khí theo kiểu không gian, và trong các buồng cháy hình thành hoà khí theo kiểu không gian cũng có một ít nhiên liệu đ−ợc hình thành hoà khí theo kiểu màng
8.7.2 Buồng cháy thống nhất
Hình thành hoà khí trong buồng cháy thống nhất đ−ợc dựa trên hai yếu tố cơ bản: đảm bảo chất l−ợng phun đều và nhỏ của nhiên liệu, kết hợp hình dạng các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy tạo ra hoà khí phân bố đều trong không gian (hình8.35).
Xét về mặt tế vi : sự ma sát giữa tia nhiên liệu và môi chất trong môi tr−ờng phun đã gây ra sự trao đổi động l−ợng, xé nhỏ các hạt nhiên liệu và tăng tốc cho dòng khí, không khí chuyểnđộng theo chiều mũi tên (hình 8.36) bị cuốn vào tia nhiên liệu. Nếu tồn tại chuyển động xoáy trong buồng cháy, dong khí sẽ từ phía s−ờn của các tia bị cuốn vào, thổi ngang các tia nhiên liệu, tạo ra hoà khí (hình 8.37)
Với c−ờng độ tthích hợp của dòng xoáy có thể bổ khuyết một phần về sự bất cập
của chất l−ợng phun làm tăng tốc độ hình thành hoà khí. Nh−ng c−ờng độ dòng xoáy có một giá trị tối −u. Nói chung dòng cháy trong buồng cháy thống nhất t−ơng đối yếu. Đ−ờng kính xylanh càng lớn, dòng xoáy càng yếu. C−ờng độ xoáy của dòng khí nạp cũng gây ánh h−ởng tới hiệu suất động cơ.
1). Những điểm chính của hình thành hoà khí trong buồng cháy thống nhất
Hình 8.35 Phối hợp giữa tia phun và hình dạng buồng cháy
Hình 8.36 Không khí bị cuốn vào tia nhiên liệu
(tr−ờng hợp không có
chuyển động xoáy của dòng khí)
Hình 8.37 Không khí thổi ngang qua tia nhiên liệu
(tr−ờng hợp có
chuyển động xoáy của dòng khí)
Do việc hình thành hoà khí chủ yếu dựa vào chất l−ợng phun và sự phối hợp giữa hình dạng các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy nếu muốn tạo đ−ợc hoà khí đạt chất l−ợng tốt, cần đặc biệt l−u ý những điểm sau về chất l−ợng phun.
1- Dùng vòi phun nhiều lỗ, đảm bảo cho các tia nhiên liệu đ−ợc phân bố khắp không gian buồng cháy. Số lỗ phun từ 4 đến 12 lỗ, phần lớn là 10 lỗ tuỳ thuộc vào c−ờng độ chuyển động của dòng xoáy trong buồng cháy. Góc côn của các tia nhiên liệu tr−ớc khi cháy vào khoảng 20ữ250, sau khi cháy tăng lên tới 350. Nếu nhiều lỗ phun quá sẽ gây hiện t−ợng can thiệp giữa các tia phun, ảnh h−ởng tới quá trình cháy. Nếu tồn tại dòng xoáy trong buồng cháy có thể giảm bớt số lỗ phun.
2- áp suất phun phải lớn – Muốn có chất l−ợng phun hạt nhỏ và đều để tăng tốc độ hình thành hoà khí , cần có áp suất phun lớn. Nói chung áp suất bắt đầu nâng kim phun pφ
≈20ữ40 MPa, áp suất phun cực đại có thể đạt tới 100MPa. 3- Độ xuyên sâu
S L
(L- hành trình tia phun trong thời
gian cháy trễ, S – khoảng cách từ lỗ phun đến thành buồng
cháy). Lúc bắt đầu cháy nếu
S L
>1 thì độ xuyên sâu quá
lớn. Cả hai tr−ờng hợp đều ảnh h−ởng xấu tới hiệu suất và độ khói của động cơ. Tr−ờng hợp độ xuyên sâu không đủ, phần lớn không khí nằm sát thành xylanh không đ−ợc hoà trộn với nhiên liệu , nếu độ xuyên sâu quá lớn sẽ có nhiều nhiên liệu phun lên thành buồng cháy lạnh, khó bay hơi, không kịp cháy ở khu vực gần ĐCT.
Tổng hợp những số liệu thực nghiệm Ricardo đ−a ra kiến nghị sau: nếu không có dòng xoáy
không khí thì S L ≈0,85; nếu có dòng xoáy S L
= 1,05. Để thảo mãn độ xuyên sâu kể trên, khi
đ−ờng kính xylanh càng lớn thì hành trình L của tia nhiên liệu tr−ớc khi bốc cháy phải càng dài, muốn vậy phải tăng đ−ờng kính lỗ phun (hình8.38). Các số liệu thực nghiệm trên đồ thị: tốc độ trục cam nc=800 vòng/ phút; áp suất nâng kim phun pφ =20MPa.
4- Góc kẹp của tia nhiên liệu ( góc kẹp của đ−ờng tâm lỗ phun trên mặt phẳng chứa đ−ờng tâm xylanh ). Hình 10.39 giới thiệu h−ớng chuyển động của mũi tia nhiên liệu sau khi bốc cháy, trong tr−ờng hợp không có dòng xoáy của không khí. H−ớng a mở rộng sang hai bên mép ngoài; h−ớng b đi vòng lên vào tâm xylanh; h−ớng c đi lên mở rộng ra ngoài.
Góc kẹp của tia nhiên liệu vào khoảng 120ữ1600, dạngω nông vào khoảng 1500, còn piston đỉnh bằng vào khoảng 1400.