13 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤ TÔ
13.1.12 3.2.2 Ảnh hưởng của dạng hình học buồng cháy
Dạng buồng cháy hợp lí cho phép tránh được lớp nhiên liệu bám trên thành do đó giảm được nồng độ HC trong khí xả. Đối với động cơ phun trực tiếp, biện pháp có hiệu quả nhất để làm giảm nồng độ bồ hóng là gia tăng cường độ rối và kết hợp với việc sử dụng vòi phun nhiều lỗ. Buồng cháy tốt cần thoả mãn các điều kiện sau đây:
- Hành trình tự do của tia nhiên liệu trong buồng cháy lớn.
- Bề mặt buồng cháy trên piston đủ lớn để tránh sự giao thoa của các tia phun.
- Cường độ rối cao trong vùng phân bố tia nhiên liệu.
- Tiếp tục duy trì được vận động rối của dòng khí trong buồng chá sau ĐCT.
Việc gia tăng áp suất trong buồng cháy đơn thuần có khuynh hướng thuận lợi cho sự hình thành bồ hóng. Tuy nhiên, sự gia tăng áp suất cực đại sẽ làm tăng đồng thời nhiệt độ khi cháy cho phép gia tăng tốc độ oxy hoá bồ hóng nên lượng bồ hóng trong khi xả không tăng. Sự gia tăng áp suất làm tăng độ ồn và sự phát sinh NOx.
Đối với động cơ phun trực tiếp, tỉ lệ nén cao cho phép khởi động dễ dàng ở nhiệt độ thấp. Sư gia tăng tỉ số nén vừa phải đồng thời cũng làm giảm HC và thành phần SOF của hạt rắn. Khi tỉ số nén tăng quá cao, động cơ sẽ phát sinh nhiều bồ hóng ở chế độ đầy tải. Vì vậy ở động cơ có tỉ số nén lớn, cần phải thiết kế dạng buồng cháy tối ưu cho phép tăng cường sự dịch chuyển của dòng không khí thuận lợi cho việc đốt cháy bồ hóng.
Để tăng cường tốc độ đốt cháy bồ hóng, người ta thiết kế thêm một buồng chứa không khí bổ sung ở động cơ phun trực tiếp. Buồng không khí bổ sung này lưu trữ không khí tron khí nén và lương không khí đó sẽ cung cấp lại cho buồng cháy động cơ ở kì giãn nở để tạo điều kiện oxy hoá hạt bồ hóng. Tuy nhiên, kết cấu này làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu. Ở động cơ phun gián tiếp, buồng không khí bổ sung cho phép làm tăng giảm 40% lượng bồ hóng phát sinh và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu thêm 3%.
Đối với động cơ có buồng cháy ngăn cách, sự gia tăng tỉ lệ giữa thể tích buồng cháy phụ và buồn cháy chính cho phép giảm sự hình thành bồ hóng nhờ tăng cường thêm không khí cho buồng cháy phụ. Tiết diện đường thông giữa hai buồng cháy khống chế cường độ rối sinh ra ở thời điểm dịch chuyển lượng khí cháy từ buồng cháy phụ sang buồng cháy chính. Giảm nhỏ tiết diện này sẽ làm giàm nồng độ bồ hóng ở chế độ đầy tải nhưng làm tăng lượng bồ hóng ở chế độ tải cục bộ. Trong thiết kế, tiết diện tối ưu của đường nối này được chọn ở chế độ đẩy tải.