4. Ưu nhợc điểm của động cơ đốt trong
5.1.2.3Cỏc hệ thống & cơ cấu của BCHK
a. Hệ thống chớnh
Nhiệm vụ chớnh: cung cấp HK cho đ/c làm việc kinh tế nhất trong vựng làm việc phổ
biến của đ/c (bc): theo đặc tớnh lý tưởng: cung cấp HK nhạt dần khi tải trọng tăng. Cỏc
loại:
HTC giảm độ chõn khụng sau gớc lơ chớnh
+ Khi ∆ph nhỏ, xăng chưa hỳt ra, mức xăng tăng dần lờn.
+ Từ khi ∆ph = γnl∆h trở đi, xăng phun ra: như BCHK đơn giản → λ giảm dần (HK đậm dần), mặt thoỏng trong ống 3 hạ dần đến khi y = H.
+ Tại y = H: một dũng khụng khớ đột ngột qua gớc lơ khụng khớ 2 vào ống 3 ra vũi phun → ỏp suất trong ống 3 từ p0 giảm đột ngột một lượng nhất định → lưu lượng nhiờn liệu qua gớc lơ 1 tăng lờn đột ngột → HK đậm lờn đột ngột (λ giảm đột ngột như thể hiện trờn hỡnh 5-4).
+ Từ đú trở đi, ∆ph tiếp tục tăng → ảnh hưởng đến việc hỳt xăng qua gớc lơ 1 giảm → tốc độ tăng lưu lượng nhiờn liệu giảm so với giai đoạn trước → HK nhạt dần (λ tăng dần).
+ ỏp dụng: phổ biến.
1 2 kk p0 λ ∆ph y H ∆h ∆ph 3
Hỡnh 5-4. HTC giảm độ chõn khụng sau gớc lơ chớnh
HTC cú gớc lơ bổ sung
+ Cấu tạo: hai gớc lơ nhiờn liệu → hai hệ thống cung cấp nhiờn liệu độc lập vào họng khuyếch tỏn.
+ Hệ thống thứ nhất: HTC kiểu giảm độ chõn khụng sau gớc lơ chớnh (kiểu a) bao gồm gớc lơ 1 và gớc lơ khụng khớ cú tiết diện thụng qua bằng ∞.
H y ∆ph ∆ph kk 1 2 λ Hỡnh 5-5: HTC cú gớc lơ bổ sung
+ Hệ thống thứ hai với gớc lơ 2: BCHK đơn giản.
Đặc tớnh
- Khi ∆ph cũn nhỏ, → xăng chưa được hỳt ra nhưng mức xăng ở vũi phun được nõng dần lờn.
- Từ khi ∆ph = γnl∆h trở đi, xăng được phun ra.
Cả hai hệ thống 2 (BCHK đơn giản) → λ giảm dần (HK đậm dần), đồng thời mặt thoỏng y trong ống 3 từ từ hạ xuống cho đến khi y = H.
- Từ đú trở đi, ∆ph tiếp tục tăng
+ Lưu lượng nhiờn liệu qua gớc lơ 1 khụng đổi (vỡ chỉ phụ thuộc cao độ H) → HK nhạt dần.
+ Hệ thống 2 (BCHK đơn giản) → HK đậm dần.
+ Trờn cơ sở lựa chọn tương quan cỏc thụng số của 2 gớc lơ hợp lý → tổng hợp lại, từ khi y = H HK nhạt dần.
HTC điều chỉnh độ chõn khụng ở họng
a) b) c)
Hỡnh 5-6:HTC điều chỉnh độ chõn khụng ở họng
+ Bản chất: tăng diện tớch lưu thụng họng khuếch tỏn theo tải để lưu lượng khụng khớ tăng nhanh hơn lưu lượng nhiờn liệu → HK nhạt dần.
+ Cụ thể: khi bướm ga mở đến một mức độ nào đú nhằm tăng tải → độ chõn khụng ở họng khuyếch tỏn đủ lớn sẽ mở cỏc lỏ lũ xo (hỡnh 5-6,a và c) hay van (hỡnh 5-6, b) → bổ sung khụng khớ → HK nhạt dần.
HTC thay đổi tiết diện gớc lơ kết hợp với hệ thụng khụng tải (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 2 3 4
5 6
Hỡnh 5-7: HTC thay đổi tiết diện gớc lơ kết hợp với hệ thụng khụng tải
1: gớc lơ chớnh, 2: ống HK của hệ thống khụng tải, 3: gớc lơ khụng tải, 4: gớc lơ khụng khớ khụng tải, 5: kim điều chỉnh tiết diện gớc lơ 1.
- HTC và hệ thống khụng tải luụn cựng làm việc kể cả ở vựng tải trọng lớn. - Khi bướm ga (hỡnh 5-7) mở dần:
+ Kim 5 đi lờn làm tăng tiết diện gớc lơ chớnh 1 → HK đậm lờn.
+ Độ chõn khụng sau bướm ga giảm dần → hệ thống khụng tải sẽ cho HK nhạt dần (xem 2. Hệ thống khụng tải dưới đõy).
+ Lựa chọn tương quan cỏc thụng số của cỏc gớc lơ → kết quả tổng hợp: HK nhạt dần.
Loại này được dựng ở xe mỏy.
b. Hệ thống khụng tải
Sự cần thiết
Động cơ chạy khụng tải → bướm ga đúng gần kớn→ lưu lượng khụng khớ qua họng khuyếch tỏn nhỏ →∆ph nhỏ khụng đủ hỳt xăng → HTC khụng cú khả năng cung cấp HK cho đ/c chạy khụng tải.
Trong khi đú, độ chõn khụng sau bướm ga ∆ps lớn → tận dụng để hỳt xăng ra họng khuyếch tỏn và tạo thành HK → hệ thống khụng tải.
Nguyờn lý làm việc
- Khụng khớ được hỳt qua gớc lơ 5 vào ống HK 4
- Xăng được hỳt từ buồng phao qua gớc lơ nhiờn liệu 6 (hỡnh 5-8)
- Xăng hoà trộn sơ bộ với khụng khớ tạo thành dạng nhũ tương → HK qua van 3 → lỗ 1 → phun vào sau bướm ga → tiếp tục bay hơi và hoà trộn trờn đường nạp → vào xy lanh đ/c.
1 3 6 7 2 4 5 ∇ Hỡnh 5- 8. Hệ thống khụng tải
1: lỗ cung cấp HK, 2: lỗ chuyển tiếp, 3: vớt điều chỉnh HgH, 4: ống HK, 5: gớc lơ khụng khớ , 6: gớc lơ nhiờn liệu, 7: vớt kờnh ga.
Khi chuyển từ chế độ khụng tải về chế độ cú tải → bướm ga mở to dần→ ∆ps giảm đi → lượng HK từ hệ thống khụng tải giảm trong khi HTCchưa hoạt động vỡ ∆ph cũn nhỏ → đ/c cú thể bị chết mỏy →
- Khắc phục: lỗ chuyển tiếp 2:
+ Khi bướm ga mở qua lỗ 2 → lỗ 2 ở sau bướm ga → bổ sung HK khi chuyển tiếp. + Cũn ở chế độ khụng tải, lỗ 2 cung cấp thờm khụng khớ vào ống 4.
- Điều chỉnh chế độ khụng tải:
+ Mục đớch: đ/c làm việc ổn định ở tốc độ n nhỏ nhất cú thể → tiết kiệm nhiờn liệu. + Cỏch điều chỉnh: vặn chặt vớt HK 3 → nới ra theo qui định của nhà chế tạo (vớ dụ đối với xe mỏy Dream II là 21
8 vũng). Vặn vào một chỳt để tăng độ mở của bướm ga → Khởi động đ/c, nhả ga→ đ/c chạy khụng tải ở n cao → Nới dần vớt 7: bướm ga sẽ đúng nhỏ lại → tốc độ đ/c giảm đi → khi tốc độ khụng tải nhỏ nhất mà đ/c vẫn ổn định → xong.
c. Hệ thống làm đậm
Vai trũ: cung cấp thờm xăng làm đậm HK để đ/c phỏt ra cụng suất lớn hơn. Hai phương phỏp: làm đậm cơ khớ và làm đậm chõn khụng.
Hệ thống làm đậm cơ khớ
Khi đ/c làm việc ở chế độ tải nhỏ và trung bỡnh, bướm ga 5 (hỡnh 5 -9) mở chưa lớn → chỉ cú HTC làm việc cung cấp HK nhạt dần (trờn hỡnh 5-9, gớc lơ 2 và vũi phun đại diện cho HTCđó xột ở mục 1. của 5.1.2.3).
1 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3 4
5
Hỡnh 5-9: Hệ thống làm đậm cơ khớ
1: gớc lơ làm đậm, 2: gớc lơ của hệ thống chớnh, 3; kim điều chỉnh, 4: đũn dẫn động, 5: bướm ga.
Khi bướm ga 5 mở đủ lớn (vớ dụ 80% trở đi), qua đũn 4 → kim 3 được nõng lờn → mở gớc lơ 1→ bổ sung xăng vào HTC→ làm đậm HK.
Bướm ga mở cực đại → gớc lơ 1 được mở to nhất → HK được làm đậm nhất → đ/c phỏt ra cụng suất cực đại nhưng tớnh kinh tế của đ/c giảm.
độ mở b ớm hỗn hợp %
Hỡnh 5-10: Đặc tớnh tải của đ/c khi làm đậm cơ khớ
1: đặc tớnh tải ở chế độ tốc độ vũng quay n nhỏ, 2: đặc tớnh tải ở n lớn.
Ưu điểm: đơn giản, chắc chắn.
Nhược điểm: thời điểm bắt đầu làm đậm chỉ ∈ độ mở bướm ga, ∉ tốc độ n → đặc tớnh động lực học của đ/c khụng tốt (hỡnh 5-10):
+ Khi n lớn cụng suất đ/c tăng nhanh theo độ mở bướm ga nờn làm đậm ở 80% là hợp lý (hỡnh 5-10, đường 1).
+ Cũn ở chế độ n nhỏ, cụng suất của đ/c tăng chậm (đường 2) nờn khi làm đậm ở 80%, cụng suất tăng rất ớt → Tốt nhất nờn làm đậm sớm hơn (khoảng 50 %).
Khắc phục: Làm đậm chõn khụng.
Hệ thống làm đậm chõn khụng (Hỡnh 5-11)
+ Khi bướm ga mở nhỏ, ∆ps lớn →, tỏc dụng hỳt piston 6 đi lờn thắng sức căng lũ xo 7 kộo piston. Gớc lơ làm đậm 2 đúng → Chỉ cú HTC (giclo 3) cung cấp HK nhạt dần.
+ Khi bướm ga mở lớn hoặc n giảm, ∆ps giảm → lũ xo 7 đẩy piston 6 đi xuống qua đũn 5 nõng kim 4 mở gớc lơ 2 bổ sung thờm nhiờn liệu vào HTC→ làm đậm HK.
1 2 3 4 5 6 7 Hỡnh 5-11: Hệ thống làm đậm chõn khụng
1: bướm ga, 2: gớc lơ làm đậm, 3: gớc lơ hệ thống chớnh, 4 kim điều chỉnh làm đậm, 5: đũn dẫn động, 6: piston, 7: lũ xo
Ưu điểm: ∆ps ∈ độ mở bướm ga và tốc độ vũng quay n → thời điểm bắt đầu làm đậm ∈ % độ mở ga và n:
+ Tại chế độ n nhỏ và % độ mở ga nhỏ → ???∆ps nhỏ đạt ∆pbđlđ → lũ xo 7 đẩy piston 6 đi xuống làm cho gớc lơ 2 → bắt đầu làm đậm.
+ Tại chế độ n lớn và % độ mở ga lớn → ???∆ps nhỏ đạt ∆pbđlđ→ lũ xo 7 đẩy piston 6 đi xuống làm cho gớc lơ 2 → bắt đầu làm đậm.
→ Khắc phục nhược điểm của làm đậm cơ khớ.
Nhược điểm: lũ xo, khe hở → độ ổn định kộm.
→ Tốt nhất: BCHK cú hai hệ thống làm đậm: cơ khớ và chõn khụng.
d. Hệ thống khởi động
Tớnh cần thiết
Khi khởi động, đ/c lạnh → xăng khú bay hơi, dễ tạo màng trờn thành ống nạp → cần nhiều xăng để khởi động.
Khởi động → tốc độ vũng quay của đ/c rất nhỏ (50 đến 100 v/ph) (xem chương IX) → tốc độ khụng khớ qua họng rất nhỏ→ khả năng xăng hỳt xăng từ HTC kộm.
→ Phải cú HTKĐ cung cấp thờm nhiờn liệu khi KĐ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
NLLV của HTKĐ đơn giản nhưng rất phổ biến trong thực tế (hỡnh 5-12):
Khi khởi động → bướm giú 4 đúng lại →∆ph và ∆ps đều lớn → HTC 3 và hệ thống khụng tải 2 đồng thời làm việc → HK rất đậm để khởi động.
1 2 3 4 5 6 Hỡnh 5-12: Hệ thống khởi động
1: bướm ga, 2: đường HK khụng tải, 3: xăng từ hệ thống chớnh, , 4: van an toàn. 5: bướm giú, 6: liờn kết bướm giú- bướm ga.
Khi đ/c đó nổ, độ chõn khụng sau bướm giú 5 lớn → van an toàn 4 sẽ mở ra → cung cấp thờm khụng khớ trỏnh cho HK quỏ đậm → đ/c khụng bị chết mỏy ngay sau khi nổ.
Khởi động xong → nhả bướm giú 4 mở cực đại → trỏnh tổn thất khớ động.
e. Hệ thống tăng tốc
Tớnh cần thiết: Khi tăng nhanh tốc độ hay tải trọng đ/c → mở đột ngột bướm ga → Khụng khớ tăng nhanh nhưng nhiờn liệu tăng khụng kịp do ρx >> ρkk → HK nhạt đi đột ngột cú thể làm chết mỏy → cần hệ thống tăng tốc (hỡnh 5-13) bổ sung nhiờn liệu kịp thời.
1 2 3 4 5 6 7 8 Hỡnh 5-13: Hệ thống tăng tốc
1: bướm ga, 2: đũn dẫn động, 3 van bi, 4 piston, 5 xy lanh, 6: lũ xo, 7: vũi phun, 8: van rơi.
Nguyờn lý làm việc
Tăng tốc→ bướm ga mở đột ngột: hệ đũn 2 và lũ xo 6 đẩy piston 4 đi xuống→ ỏp suất bờn dưới piston tăng lờn đột ngột → van 3 đúng lại→ xăng nõng van 8 lờn → qua vũi phun 7 phun vào họng khuyếch tỏn bổ sung để tăng tốc.
Khi tăng tải từ từ → bướm ga mở chậm, xăng lọt qua van bi 3 trở lại bưồng phao, khụng xảy ra tăng tốc.
Khi khụng tăng tốc, xăng qua van bi 3 (bi lập lờ) nạp vào dưới piston 4.
Vai trũ của lũ xo: khi tăng tốc → lũ xo 6 bị nộn lại. Kết thỳc mở bướm ga đột ngột→ lũ xo gión ra từ từ → quỏ trỡnh phun nhiờn liệu một thời gian nữa (một vài giõy) → Trỏnh hiện tượng đ/c rồ mỏy lờn đột ngột rồi chết mỏy vỡ HTCchưa kịp cung cấp đủ xăng.
g. Cơ cấu hạn chế tốc độ vũng quay
Vai trũ: Để tự động hạn chế tốc độ vũng n quay, giữ n < nmax khi sức cản bờn ngoài giảm hoặc mất đột ngột (vớ dụ gẫy trục truyền cụng suất hoặc chõn vịt của tàu thuỷ nhụ lờn khỏi mặt nước do súng to). Nếu khụng → đ/c chạy khụng tải với tốc độ vũng quay rất lớn, → làm tăng mài mũn và cú thể làm hư hỏng cỏc chi tiết chuyển động do lực quỏ tớnh quỏ lớn.
Nguyờn lý làm việc (cơ cấu hạn chế tốc độ vũng quay cơ khớ đơn giản: hỡnh 5 –14): Khi tốc độ của đ/c tăng quỏ cao trong lỳc bướm ga mở to (tải lớn) → dũng khụng khớ vào đ/c với tốc độ cao nờn cú động năng lớn → tỏc dụng lờn mặt vỏt trờn bướm ga 2 thắng sức căng lũ xo 1→ bướm ga do đú được đúng bớt → n giảm.
Trong thực tế cũn cú cỏc cơ cấu hạn chế tốc độ vũng quay kiểu chõn khụng hay điện từ...
1 2
3
Hỡnh 5-14: Cơ cấu hạn chế tốc độ vũng quay 1: lũ xo, 2: bướm ga, 3: hệ thống chớnh
h. Cơ cấu hiệu chỉnh theo độ cao
Tớnh cần thiết:
Độ cao tăng → mật độ khụng khớ càng giảm → lượng khụng khớ thực tế giảm đi → HK đậm lờn → giảm cụng suất của đ/c và làm tăng độc hại trong khớ thải. → cơ cấu hiệu chỉnh theo độ cao (hỡnh 5-15) giảm nhiờn liệu tương ứng với giảm ρkk.
1 2 3 4 5 6
Hỡnh 5-15: Cơ cấu hiệu chỉnh BCHK theo độ cao
1: gớc lơ nhiờn liệu, 2: đường xăng vào hệ thống chớnh, 3: kim điều chỉnh, 4: ba rụ một, 5: phao, 6: đường xăng vào buồng phao.
Nguyờn lý làm việc:
Lờn cao p0 giảm → ba rụ một 4 gión nở qua kim 3 đúng bớt gớc lơ 2 → giảm lưu lượng nhiờn liệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.1.2.4 BCHK cú trang bị điện tử
Để thoả món những yờu cầu ngày càng cao đối với quỏ trỡnh hỡnh thành khớ HK, nhằm giảm suất tiờu hao nhiờn liệu và độc hại trong khớ thải cũng như cải thiện chất lượng làm việc của đ/c ở mọi chế độ làm việc, người ta đó trang bị cỏc bộ phận điện tử cho bộ chế hoà khớ. BCHKkhi đú được gọi là BCHKđiện tử. Hỡnh 5-16 trỡnh bày một BCHKđiện tử cú tờn là Ecotronic của hóng Bosch- Pierburg. Về cơ bản, BCHKđiện tử gồm một BCHKthụng thường, một bộ ĐK điện tử 20 và cỏc cơ cấu ĐK 4 để thay đổi độ mở bướm ga 1 và cơ cấu ĐK 5 để thay đổi độ mở bướm giú 6.
Bộ ĐK điện tử 20 gồm cú cỏc bộ phận chớnh như đầu nhận tớn hiệu 19, bộ vi xử lý trung tõm 18 và đầu phỏt tớn hiệu ra 17. Tớn hiệu vào sẽ được tiếp nhận và xử lý. Sau đú, bộ ĐK sẽ phỏt tớn hiệu ra để ĐK cỏc cơ cấu chấp hành 4 và 5 nhằm tạo ra thành phần khớ HK tối ưu cho mọi chế độ làm việc của đ/c.
Trong cơ cấu điều chỉnh độ mở bướm ga kiểu điện từ - chõn khụng 4, vị trớ của màng đàn hồi được xỏc định bởi sự cõn bằng giữa lực tỏc dụng lờn màng do độ chõn khụng sau bướm ga và lực phục hồi của lũ xo. Độ chõn khụng trong khụng gian phớa trờn màng được điều chỉnh nhờ hai nam chõm điện điều chỉnh cỏc van thụng. Nhờ cần đẩy 3, màng xỏc định độ mở của bướm ga 1. Vị trớ của màng đàn hồi được ghi nhận và truyền tớn hiệu về bộ ĐK điện tử 20 qua đường 12.
Khi đ/c khởi động, bộ ĐK đúng bướm giú và mở bướm ga ở một gúc độ phự hợp. HTCvà hệ thống khụng tải cựng làm việc cho HK đậm để khởi động giống như ở BCHKthụng thường (xem 4. của 5.1.2.3).
Chế độ tăng tốc được thực hiện như sau. Từ tớn hiệu mở đột ngột bướm ga 11, bộ ĐK điện tử sẽ chỉ thị cho cơ cấu 5 đúng mở rất nhanh bướm giú 6. Do đú HK đậm lờn đột ngột đỏp ứng cho đ/c tăng tốc .
Khi đ/c chạy khụng tải, bộ ĐK điện tử giữ cho tốc độ vũng quay khụng tải nkt = const.