Bảng 1.2-2. Phõn loại tổng quỏt vũi phun nhiờn liệu
Tiờu chớ phõn loại Phõn loại
Đặc điểm cỏch ly khoang phun với buồng đốt
1. Vũi phun hở 2. Vũi phun kớn
Đặc điểm cấu tạo đầu phun
1. Vũi phun kiểu chốt 2. Vũi phun kiểu lỗ 3. Vũi phun kiểu van Phương phỏp tạo lực ộp ban đầu lờn
kim phun
1. ẫp kim phun bằng lũ xo 2. ẫp kim phun bằng thuỷ lực Theo phương phỏp điều khiển 1. Vũi phun điều khiển cơ khớ 2. Vũi phun điều khiển điện tử
Vũi phun hở là loại khụng cú bộ phận ngăn cỏch khụng gian chứa nhiờn liệu trong vũi phun với khụng gian trong buồng đốt của động cơ. Đầu phun cú thể chỉ cú những lỗ phun bỡnh thường (H. 1.3-31a) hoặc cú cấu tạo đặc biệt để tạo ra cấu trỳc tia nhiờn liệu thớch hợp, vớ dụ : cú cỏc rónh chộo để chựm tia nhiờn liệu cú hỡnh quạt phẳng (H. 1.3- 31b).
a) b)
H. 1.3-31. Vũi phun hở
Vũi phun hở cú cấu tạo rất đơn giản và hoạt động tin cậy. Nhược điểm cơ bản nhất của vũi phun hở là khụng cú khả năng loại trừ hiện tượng phun rớt vào những thời điểm cuối của quỏ trỡnh phun. Vào những thời điểm đú, khi ỏp suất phun đó giảm đỏng kể, cỏc hạt nhiờn liệu được phun ra cú kớch thước lớn và vận tốc nhỏ, khú chỏy hoàn toàn và rất dễ bị cốc hoỏ.
Vũi phun hở đó từng được sử dụng cho một số kiểu động cơ diesel cao tốc với ỏp suất phun rất lớn. Hiện nay nú đó được thay thế gần như hoàn toàn bằng cỏc kiểu vũi phun kớn.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 38 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 H. 1.3-32. Vũi phun kớn 1.3.6.4. CÁC THễNG SỐ CễNG TÁC ĐẶC TRƯNG CỦA HTPNL CỔ ĐIỂN
Cỏc thụng số cụng tỏc của HTPNL ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng quỏ trỡnh phun nhiờn liệu bao gồm : ỏp suất bơm (pb), ỏp suất phun (pf), ỏp suất mở vũi phun (pfo), hành trỡnh kim phun (hk), cấu trỳc tia nhiờn liệu, quy luật phun, lượng nhiờn liệu chu trỡnh (gct), độ định lượng khụng đồng đều (∆g), gúc phun sớm (θ), độ định thời khụng đồng đều (∆θ).
1) Áp suất bơm (pb) - ỏp suất của nhiờn liệu được đo tại khoang bơm của BCA (
khoang bơm là khụng gian trong cylindre của BCA được giới hạn bởi piston, mặt dưới của van triệt hồi và thành xylanh).
2) Áp suất phun (pf) - ỏp suất của nhiờn liệu tại khoang phun ( khụng gian chứa
nhiờn liệu trong đầu phun của vũi phun).
3) Áp suất mở vũi phun (pfo) - ỏp suất phun tại thời điểm kim phun bắt đầu được
nõng lờn khỏi bệ đỡ.
4) Hành trỡnh của kim phun (hk) - chuyển vị của kim phun trong quỏ trỡnh phun
nhiờn liệu. Quy ước lấy hk = 0 ứng với vị trớ đúng của kim phun , tức là khi kim phun cũn tiếp xỳc với bệ đỡ.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 39
Áp suất bơm (pb) và ỏp suất phun (pf) thay đổi theo gúc quay của trục khuỷu động cơ (H. 1.3-33). Đặc điểm biến thiờn và trị số của pb , pf phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố, như : đặc điểm cấu tạo và tỡnh trạng kỹ thuật của hệ thống phun, chế độ làm việc của động cơ, cỏc hiện tượng thuỷ động diễn ra trong khoang nạp, khoang bơm và khoang cao ỏp, v.v. Áp suất mở vũi phun (pfo) là một thụng số điều chỉnh quan trọng, nú ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trỳc tia nhiờn liệu và chất lượng quỏ trỡnh tạo HHC. Bởi vỡ khi ta thay đổi ỏp suất mở vũi phun cũng cú nghĩa là ta đó thay đổi đồng thời ỏp suất đúng vũi phun và ỏp suất phun trung bỡnh trong quỏ trỡnh phun nhiờn liệu. Áp suất mở vũi phun cao hay thấp phụ thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của động cơ, trong đú cấu tạo buồng đốt và tốc độ quay là hai yếu tố cú vai trũ quyết định. Thụng thường, pfo = 100 ữ 220 bar ; trị số nhỏ dựng cho động cơ cú buồng đốt ngăn cỏch với vũi phun kiểu chốt, trị số lớn - buồng đốt thống nhất với vũi phun kiểu lỗ. Đối với một kiểu động cơ cụ thể, ỏp suất mở vũi phun được điều chỉnh theo trị số do nhà chế tạo quy định.
Thời điểm bắt đầu hành trỡnh bơm của piston BCA được ký hiệu bằng điểm A trờn đồ thị. Thời điểm bắt đầu bơm hỡnh học (thời điểm piston đúng hoàn toàn lỗ xả) được ký hiệu bằng điểm 1. Nhiờn liệu bắt đầu được bơm vào khoang cao ỏp khi ỏp suất trong khoang bơm cõn bằng với ỏp suất dư trong ống cao ỏp và thắng sức căng của lũ xo van triệt hồi (điểm 2). Khi ỏp suất của nhiờn liệu trong khoang phun đạt tới trị số pfo (điểm 3), kim phun được nõng lờn khỏi vị trớ tiếp xỳc với bệ đỡ. Đú chớnh là thời điểm thực tế bắt đầu phun nhiờn liệu.
Giai đoạn tớnh từ thời điểm 2 đến điểm 3 được gọi là giai đoạn chậm phun (ϕ23). Tụng thường ϕ23 = 2 - 15 0gqtk .
Gúc quay trục khuỷu tớnh từ thời điểm thực tế bắt đầu bơm (điểm 2) và thực tế bắt đầu phun (điểm 3) đến thời điểm piston của động cơ tới ĐCT được gọi tương ứng là gúc bơm sớm (ϕbs) và gúc phun sớm (θ). Việc xỏc định thời điểm thực tế bắt đầu phun nhiờn liệu đũi hỏi những trang thiết bị khỏ phức tạp, bởi vậy thay vỡ phải kiểm chỉnh gúc phun sớm , chỳng ta thường kiểm chỉnh gúc bơm sớm . Rừ ràng là, với cựng một trị số gúc bơm sớm , giai đoạn chậm phun càng lớn thỡ gúc phun sớm càng nhỏ.
Thời điểm kết thỳc phun hỡnh học (thời điểm rónh chộo trờn piston bắt đầu thụng với khoang nạp) được ký hiệu bằng điểm 5 trờn đồ thị. Trong một thời gian rất ngắn sau thời điểm 5, nhiờn liệu từ khoang bơm thoỏt ra khoang nạp với vận tốc rất lớn làm cho ỏp suất trong khoang bơm và khoang cao ỏp giảm xuống đột ngột. Kim phun bắt đầu hành trỡnh đúng tại thời điểm ỏp suất trong khoang phun đạt tới trị số nhỏ hơn pfo một ớt (điểm 6). Thời điểm kết thỳc quỏ trỡnh phun thực tế (thời điểm kim phun tiếp xỳc trở lại với bệ đỡ) và thời điểm kết thỳc chu trỡnh cụng tỏc của hệ thống phun (thời điểm piston BCA trở lại điểm cận trờn) được ký hiệu tương ứng bằng điểm 7 và điểm B.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 40 ĐCT 0 0 0 gct ϕ ϕ ϕ ϕ pd gct.x dgct/dϕ hk pf pb ϕ pd 7 3 A 7 3 B B 3 7 4 5 6 2 3 1 6 5 4 3 2 1 A a) b) c) d) e) 6
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 41
Giai đoạn kộo dài từ thời điểm bắt đầu phun thực tế (điểm 3) đến thời điểm kết thỳc phun hỡnh học (điểm 5) được gọi là giai đoạn phun chớnh (ϕII). Giai đoan phun chớnh dài hay ngắn phụ thuộc vào tải của động cơ và được thể hiện bằng hành trỡnh cú ớch của piston BCA. Giai đoạn từ điểm 5 đến điểm 7 được gọi là giai đoạn phun rớt (ϕIII). Giai đoạn phun rớt diễn ra trong điều kiện ỏp suất phun đó giảm nhiều nờn cấu trỳc cỏc tia nhiờn liệu khụng đảm bảo yờu cầu đối với quỏ trỡnh tạo HHC. Rất nhiều BCA hiện nay được trang bị van triệt hồi-giảm tải để rỳt ngắn giai đoạn phun rớt. Thời gian phun thực tế (ϕf) được tớnh từ thời điểm bắt đầu phun thực tế (điểm 3) đến thời điểm kết thỳc phun thực tế (điểm 7).