Chương 9. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG I. Tính hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng kiểu chế hoà khí
II. Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ phun xăng
Trong hệ thống phun xăng, dùng vòi phun để phun xăng vào xylanh ngay phía sau xupap nạp vào các nhánh ống nạp hoặc vào đường nạp chung ở phía trước bướm ga, để cấp hòa khí có thành phần phù hợp với phụ tải và tốc độ vào xylanh động cơ trước kì nén và đánh lửa.
II.1. Tính toán lượng nhiên liệu phun
Lượng nhiên liệu phun vào mỗi xylanh của động cơ (mf) phụ thuộc vào lượng không khí được cung cấp và nó được kiểm soát bởi thời gian phun (ti) (chính là thời gian mở của kim phun).
Z
.2 n .m . L
1 L
m m
/ a st st
a
f
Trong đó: ma – khối lượng không khí.
m/a – lưu lượng không khí.
Lst = 14,66.
- tỷ lệ hoà khí n – tốc độ của động cơ.
Z – số xylanh của động cơ.
Trên thực tế lượng nhiên liệu phun ra mf không những tỷ lệ với thời gian mở kim ti mà còn lệ thuộc vào độ chênh lệch áp suất trên kim và dưới kim P. Trong trường hợp động cơ phun trực tiếp, áp suất dưới kim là áp suất buồng cháy.
i
nl e
nl
f P.t
. 2 . A .
m (9-13)
Trong đó: nl – tỷ trọng (khối lượng riêng) của nhiên liệu.
Ae – tieỏt dieọn cuỷa loó kim phun.
ti – thời gian mở kim.
P – chênh lệch áp suất trên và dưới kim.
- Động cơ phun xăng trên đường ống nạp: P = 5 bar.
- Động cơ phun xăng trực tiếp: P = 400 bar.
Thời gian phun ở một chế độ hoạt động nào đó của động cơ:
Z . 2 n .m t 1
/ a
i
Ở một chế độ mà động cơ hoạt động với tỷ lệ hoà khí lựa chọn o, thời gian phun sẽ là:
Z
.2 n .m t 1
/ a o
i
Ở những chế độ khác, với o, thời gian phun sẽ là:
o
o
i .t
t
II.2. Tính toán thời gian phun
Yếu tố quan trọng trong việc điều kiển phun xăng là phải xác định khối lượng không khí vào xylanh, từ đó tính toán được lượng xăng tương ứng để có tỷ lệ hoà khí thích hợp nhất cho từng chế độ làm việc của động cơ.
Trong quá trình động cơ làm việc, đối với hệ thống phun xăng D – Jetronic (sử dụng cảm biến áp suất trên đường ống nạp) lưu lượng không khí nạp được xác định bằng khối lượng của nó đi qua bướm ga bởi các cảm biến. Nếu có một động cơ 4 kỳ, số xylanh là Z thì khối lượng không khí đi vào mỗi xylanh sẽ là:
n.Z
120 . Rmc Rm
Trong đó: Rm – lưu lượng không khí tính theo khối lượng.
n – tốc độ động cơ.
Z – số xylanh của động cơ.
Lượng nhiên liệu cần phun vào một xylanh trong mỗi chu trình công tác là:
d mc
fc A/F
m R
Trong đó: (A/F)d – tỷ lệ hoà khí mong muốn.
Thời gian mở kim phun cơ bản (tb) sẽ lệ thuộc vào lưu lượng của kim phun Ri và được xác định baống phửụng trỡnh sau:
i fc
b R
t m
Như vậy, lượng xăng phun vào xylanh ở hệ thống phun xăng dựa vào tín hiệu về tốc độ động cơ n và lưu lượng khí nạp để tính ra thời gian phun cơ bản tb. Sau đó dựa vào phụ tải (vị trí bướm ga), nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp để tính thêm thời gian phun hiệu chỉnh tm. Dựa vào điện accu tính thêm thời gian hiệu chỉnh ts do sụt áp ( sụt áp accu sẽ làm tăng quán tính đóng mở kim phun).
Cuối cùng tính được thời gian phun thực tế để điều khiển kim phun theo công thức sau:
ti = tb + tm + ts (9-14)
Trong đó: tb – thời gian phun cơ sở.
tm – thời gian phun hiệu chỉnh dựa vào tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ khí nạp.
ts – thời gian hiệu chỉnh dựa vào sụt áp của accu.
ti – thời gian phun thực tế.
---
Chửụng 10
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I. ĐẶC TÍNH CỦA BƠM CAO ÁP
Bơm Bosch là loại bơm cao áp vẫn được dùng rộng rãi trong các loại động cơ Diesel hiện nay, vì vậy trong phần này chúng ta sẽ khảo sát về các đặc tính của loại bơm này.
Đặc tính cung cấp nhiên liệu của bơm cao áp là đặc tính nói lên mối quan hệ giữa sự biến thiên lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gct (lượng nhiên liệu của một hành trình bơm) theo tốc độ quay của trục bơm, tại một vị trí cố định của thanh răng bơm cao áp.
Trên hình triển khai phần đầu của piston (hình 10.1), thể hiện sự thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình của bơm cao áp Bosch.
Trên đồ thị , Se là hành trình có ích của piston bơm, được xác định theo kích thước hình học và xylanh bơm. Trên thực tế, khi nhiên liệu qua lỗ thoát có tổn thất nên thời gian đầu của quá trình cung cấp, áp suất nhiên liệu bên trong xylanh sẽ tăng lên sớm hơn so với thời điểm đóng kín lỗ thoát trên xylanh.
Tương tự, thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu thực tế cũng không xảy ra cùng thời điểm mở lỗ thông do rãnh nghiêng thực hiện mà thường muộn hơn.
- Vị trí A, tương ứng với hành trình Se cực đại.
- Vị trí B, tương ứng với hành trình Se nhỏ hơn.
- Vị trí C, tương ứng với hành trình Se = 0.
Vì vậy hành trình cấp nhiên liệu thực tế thường lớn hơn hành trình có ích lý thuyết làm cho lượng nhiên liệu thực tế cấp cho chu trình thường lớn hơn giá trị định lượng lý thuyết. Hiệu ứng nói trên sẽ càng lớn nếu tốc độ động cơ càng cao.
Các đặc tính A, B, C của bơm cao áp trên hình 10.2 tương ứng với ba vị trí khác nhau của thanh răng bơm cao áp. Biến thiên của ba đặc tính này tương tự nhau, càng tăng tốc độ động cơ (giữa không đổi vị trí của thanh răng bơm cao áp) sẽ càng làm tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gct.
Se
d
C B A
Hình 10.1. Thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho mộ chu trình.
Tốc độ trục bơm (vòng/phút) gct
(kg/chu trình) A B
Hình 10.2. Đặc tính của bơm BOSCH.
C
250 500 750 1000
0 40 80 120 160