d. Kết thúc phun.
e. Sản phẩm cháy hoàn toàn
Bất kỳ khơng khí sạch nào vào buồng cháy xốy lốc đều hấp thụ nhiệt nhanh chóng và ở trên mức nhiệt độ tự cháy mà nhiên liệu yêu cầu.
Khi piston ở từ 20 ữ 250 trớc ĐCT, nhiên liệu phun vào khơng khí xốy lốc và thâm nhập vào khơng khí và bám vào bề mặt sinh nhiệt (hình1.15), lập tức các hạt nhiên liệu lan ra thành một lớp mỏng sau đó bay hơi và chuyển động theo dịng khí xốy. Các hạt nhiên liệu khơng chạm vào buồng cháy bị xé tơi, bay hơi và hỗn hợp với dịng khí xốy lốc.
Hơi nhiên liệu, ôxy và nhiệt độ kết hợp lại và xẩy ra sự cháy xung quanh các đám mây hơi nhiên liệu trong buồng xốy lốc. Ngọn lửa nhanh chóng lan vào phần hơi nhiên liệu cha cháy và ôxy dày đặc, nhng nhanh chóng quay theo khơng khí xốy lốc, nhờ đó ngọn lửa thổi xuống qua chỗ tái sinh nhiệt, sau đó ngọn lửa chia thành hai phần và cháy ở chỗ khoét trên đỉnh piston.
Khi trục khuỷu tiếp tục quay các sản vật cháy, hỗn hợp khơng khí, nhiên liệu cha có điều kiện bốc cháy trong buồng cháy xốy lốc đều tiếp tục cháy trong buồng cháy chính cho tới khi tồn bộ hoặc hầu hết nhiên liệu phun vào đợc tiêu thụ.
Ưu điểm của phơng pháp hình thành khí hỗn hợp và cháy trong buồng cháy xoáy lốc là:
- Động cơ làm việc với hệ số d lợng khơng khí nhỏ α = 1,2 ữ 1,4 - Động cơ chạy êm vì ∆P/∆ϕ = (0,3 ữ 0,5) MN/m2/độ và áp suất cháy cao nhất Pz = (5,5 ữ 6,5)MN/m2.
- Động cơ ít nhạy cảm với chất lợng nhiên liệu và thời tiết khí trời do xốy lốc mạnh và nắp buồng cháy rất nóng.
- Sử dụng vịi phun chốt ngắn, áp suất phun thấp.
- Sử dụng với động cơ cao tốc, kích thớc xilanh tơng đối nhỏ. Nhợc điểm của phơng pháp này là:
- Suất tiêu hao nhiên liệu tơng đối lớn. - Khó khởi động vì Fw/Vc lớn.
- Cấu tạo nắp xilanh phức tạp.
- Đỉnh piston tại vị trí đối diện với đờng thơng trên nắp buồng cháy thờng q nóng.
2. Buồng cháy trớc (Hình 1.16).
Đặc điểm hình thành khí hỗn hợp và cháy trong buồng cháy tr ớc nh sau:
Trong hành trình nén khoảng (35 ữ 45%) khơng khí trong xilanh bị đẩy qua các lỗ nhỏ vào buồng cháy trớc. ở đây khơng khí bị kích thích mãnh liệt làm cho khơng khí nén vận động rối và hỗn loạn cao. Cuối hành trình nén khoảng 15 ữ 200 trớc ĐCT, nhiên liệu đợc vịi phun phun vào với chùm phun có góc rất nhỏ và phun vào viên bi ở giữa. Các hạt nhiên liệu lan ra viên bi, lập tức hầu hết các hạt nhiên liệu ở màng bay hơi khỏi viên bi và thành buồng do khơng khí chuyển động hỗn loạn.
Sự ơxy hố bắt đầu xảy ra, các trung tâm ngọn lửa nhanh chóng lan truyền vào khơng khí dầy đặc. áp suất và nhiệt độ khí thể trong buồng cháy trớc tăng nhanh, vì vậy phần nhiên liệu cha cháy cùng với sản vật cháy từ buồng cháy trớc đợc phun vào buồng cháy chính với tốc độ lớn và xé tan nhiên liệu cha cháy thành những hạt rất nhỏ và đồng thời hồ trộn đều với khơng khơng khí trong buồng cháy chính. Trong q trình làm việc, các lỗ thơng giữa hai buồng cháy có nhiệt độ rất lớn tơng đơng với nhiệt độ khí thải. Vì vậy tạo điều kiện thuận lợi cho nhiên liệu bốc hơi nhanh và làm giảm thời gian chuẩn bị cháy.
Ưu điểm của phơng pháp hình thành khí hỗn hợp và cháy trong buồng cháy trớc là:
- Động cơ có thể làm việc với hệ số d lợng khơng khí rất nhỏ (α = 1.2 ữ 1.4) và áp suất trung bình Pe = 0.65 ữ 0.75 MN/m2.
- Có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu.
- Tốc độ tăng áp nhỏ ∆P/∆ϕ = (0.2 ữ 0.35) MN/m2/độ; áp suất nhỏ Pz = 4.5 ữ 6) MN/m2.
- ít nhạy cảm khi thay đổi số vịng quay động cơ - áp suất phun thấp Pϕ = (8 - 13)MN/m2
Góc quay trục khuỷu (độ).
Hình 1.16: Các giai đoạn cháy trong buồng cháy trớc (Mercedes Benz).