4. Ưu nhợc điểm của động cơ đốt trong
5.3.1 Buồng chỏy thống nhất
B/ch thống nhất: bao gồm một khụng gian duy nhất.
a. HK thể tớch
•Đặc điểm kết cấu (ĐĐ)
db db
D D
Hỡnh 5-26. B/ch thống nhất với phương phỏp HK thể tớch Thành mỏng, b/c nụng db/D = 0,75 ữ 0,90, hỡnh 5-26, → chốn khớ yếu. Vũi phun nhiều lỗ: 5 đến 10
Đường kớnh lỗ rất nhỏ d = 0,15 ữ 0,25 mm Áp suất phun lớn khoảng 200 ữ 600 bar Tia nhiờn liệu tới sỏt thành b/ch, khụng chạm. •Cơ chế tạo HK (CC)
Piston đi lờn khi nộn → khụng khớ bị chốn vào đỉnh piston khụng mónh liệt → xoỏy lốc khụng mạnh → ớt ảnh hưởng đến tạo hũa khớ: b/c khụng tận dụng xoỏy lốc.
Cuối nộn nhiờn liệu phun rất tơi (pf cao, lỗ nhỏ) tia phun phự hợp với profile b/ch → tia nhiờn liệu thõm nhập phần lớn thể tớch b/ch → bay hơi, hoà trộn với khụng khớ → hỡnh thành HK.
Sau khi chỏy trễ τi→ quỏ trỡnh chỏy thực sự diễn ra.
Bản chất: phự hợp tia nhiờn liệu và kk trong thể tớch b/c → hỡnh thành HK.
•Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Do chỏy mónh liệt tập trung gần ĐCT → hiệu quả sinh cụng cao. Buồng chỏy gọn → tổn thất nhiệt nhỏ.
Hai điều đú dẫn đến hiệu suất cao -suất tiờu thụ nhiờn liệu thấp (ge khoảng 220 ữ
240 g/kWh), dễ khởi động.
Nhược điểm:
Tạo thành HK đồng thời trong b/c → lượng HK chuẩn bị trong giai đoạn chỏy trễ lớn → bốc chỏy mónh liệt → ∆ϕ∆p rất lớn → động cơ làm việc khụng ờm (gừ và rung).
Tia nhiờn liệu khụng thể thõm nhập toàn bộ thể tớch b/c → một phần đỏng kể khụng khớ khụng được tham gia tạo thành HK →λ lớn (1,7 ữ 2,0) → tớnh hiệu quả của động cơ khụng cao (pe nhỏ).
Khú bảo đảm sự phự hợp của tia nhiờn liệu với hỡnh dạng b/c ∀ chế độ làm việc → rất nhạy cảm với thay đổi về tải trọng, tốc độ vũng quay, nhiờn liệu.
Vũi phun nhiều lỗ rất nhỏ, ỏp suất phun lớn → vũi phun và bơm cao ỏp khú chế tạo, dễ bị kẹt tắc, chúng mũn.
•Phạm vi ứng dụng
Động cơ cỡ trung bỡnh và cỡ lớn: động cơ tàu thuỷ, tĩnh tại.
b. HK thể tớch - màng
•Đặc điểm kết cấu
B/c cú thành dày với d D
b = 0,35 ữ 0,75, sõu, hỡnh 5-27, kiểu ∆, ω... (xem chương II, kết cấu đỉnh piston). Vb/Vc lớn (0,75 ữ 0,90). Vũi phun 3 ữ 5 lỗ. Áp suất phun khụng lớn (15 ữ 20 MN/m2). a) b) db db D D Hỡnh 5-27. B/ch với HK thể tớch-màng
•Cơ chế làm việc
Piston đi lờn nộn → khụng khớ bị chốn mónh liệt vào khụng gian trờn đỉnh piston → xoỏy lốc hướng kớnh với cường độ lớn (b/ch thống nhất tận dụng xoỏy lốc).
Cuối nộn phun nhiờn liệu → một phần bị xoỏy lốc xộ nhỏ, hoà trộn với khụng khớ tạo thành HK (trong thể tớch b/c) → sau chỏy trễ → bốc chỏy.
Phần cũn lại (đến 50%) → bỏm lờn thành b/ch tạo thành màng → bay hơi xoỏy cuốn dần tạo thành HK → chỏy từ từ.
Bản chất: sử dụng xoỏy lốc mạnh kk, khống chế (50%) nhiờn liệu tham gia chuẩn
bị.
• Ưu nhược điểm (so sỏnh với HH thể tớch)
Ưu điểm:
Tận dụng xoỏy lốc → khụng khớ được tận dụng triệt để hơn → λ do đú cũng nhỏ hơn (1,5 ữ 1,7) → làm tăng tớnh hiệu quả (pe tăng khoảng 10 ữ12%)
Khống chế lượng nhiờn liệu tham gia chuẩn bị khi chỏy trễ bị → lượng HK chuẩn bị (trong τi) ớt hơn → ∆ϕ∆p nhỏ hơn → làm việc ờm hơn.
Xoỏy lốc với cường độ lớn ở mọi chế độ → ớt nhạy cảm với thay đổi chế độ làm việc cũng như loại nhiờn liệu.
Áp suất phun nhỏ hơn, số lỗ phun ớt hơn nờn → bơm cao ỏp và vũi phun chế tạo dễ dàng hơn.
Nhược điểm:
Đầu piston nặng → lực quỏn tớnh lớn.
B/c khụng gọn bằng → tổn thất nhiệt và tổn thất lưu động cũng lớn hơn một chỳt → ge cao hơn một chỳt.
• Ứng dụng
Dựng rộng rói cho động cơ ụ tụ, mỏy kộo: chế độ làm việc thay đổi nhiều
c. HK màng
Buồng chỏy màng do Giỏo sư Meurer phỏt minh, hóng MAN ỏp dụng đầu tiờn → b/ch M (viết tắt của Meurer) hay b/ch MAN.
•Đặc điểm
Khụng gian trờn đỉnh piston hỡnh cầu d = 0,5 D, sõu, hỡnh 5-28. Vũi phun cú 1 ữ 2 lỗ
Áp suất phun tương đối nhỏ (15 ữ 18 MN/m2) Tia phun gần tiếp tuyến với thành b/c cầu.
Đường nạp tiếp tuyến với xy lanh → khụng khớ xoỏy trũn.
Phun dầu làm mỏt đỉnh piston (xem chương II) → duy trỡ nhiệt độ 300 ữ 400oC
d D
Hỡnh 5-28. Buụng chỏy HK màng •Cơ chế làm việc
Cuối nộn, nhiờn liệu phun ra phần lớn lờn thành b/ch (khoảng 90- 95%), được xoỏy kk dàn thành màng mỏng.
Phần cũn lại rất tơi trong thể tớch b/c, bị xoỏy lốc xộ nhỏ, bay hơi hoà trộn thành hh → bốc chỏy gia nhiệt cho màng → màng bay hơi dần và cuốn vào ngọn lửa → chỏy. (HK màng).
Bản chất: khống chế nhiờn liệu (5-10%) tham gia chuẩn bị chỏy trễ, cũn lại ở dạng màng.
•Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Khống chế được lượng nhiờn liệu chuẩn bị khi chỏy trễ → ∆ϕ∆p nhỏ, chỏy nhiờn liệu màng từ từ → ờm.
Tổ chức tốt quỏ trỡnh chỏy và tận dụng triệt khụng khớ → ge nhỏ (230 g/kWh) và pe
lớn (0,65 ữ 0,75 MN/m2).
Xoỏy lốc lớn, sấy núng nhiờn liệu từ thành b/ch → ớt nhạy cảm với thay đổi chế độ làm việc và nhiờn liệu.
Nhược điểm:
Đầu piston dài, điều kiện làm việc của xộc măng khú khăn.
D > 200mm → khú tổ chức HK màng dàn đều trờn 3/4 diện tớch b/c. •Ứng dụng
Động cơ D = 100 ữ 150 mm.
Khớ thải nhiều độc hại gần đõy ớt được sử dụng hơn.