1.Âp suất chỉ thị trung bình lý thuyết.
n 1 1 1 n 2 c i 2 1 1 1 1 n 1 1 1 1 n 1 [ MN/m2 ] Với c z z
2.Âp suất chỉ thị trung bình thực tế.
d i i
115 3.Hiệu suất chỉ thị. v i i Q 8,314 1
4.Suất tiíu hao nhiín liệu chỉ thị .
Q g i i 3600 [ Kg/Kw.h ] 5.1.6. Câc chỉ tiíu cĩ ích.
1.Hiệu suất cơ giới m 0,650,93
2.Âp suất cĩ ích trung bình.
i m
e
[ MN/m2 ]
3.Suất tiíu hao nhiín liệu cĩ ích.
m i e g g [ Kg/Kw.h ] 4.Hiệu suất cĩ ích. m i e
5.1.7. Kiểm nghiệm cơng suất của động cơ
Thể tích cơng tâc của xilanh Vh.
30 h e e V n i p [ Kw ]
5.2. Câc phương ân dùng cồn trín xe mây
Để đảm bảo cơng suất vă mơmen của động cơ khơng bị giảm khi dùng nhiín liệu hỗn hợp. Ta cần cĩ một số cải tiến vă điều chỉnh trín động cơ:
+ Do chỉ số octan của cồn lă rất cao nín khi giảm chiều dăy roăng quylât thì cĩ thể tăng tỉ số nĩn của động cơ. Khi pha cồn văo xăng thì lăm cho động cơ xăng cĩ thể lăm việc với tỉ số nĩn 13.
+ Lăm rộng lỗ giclơ của bộ chế hịa khí. Do nhiệt trị của cồn thấp hơn xăng cho nín để đảm bảo cơng suất vă mơmen phât ra trong một chu kỳ giống như đối với động cơ xăng thì ta rất cần: cùng một thời gian phải đưa một lượng hỗn hợp xăng vă cồn văo nhiều hơn. Mặt khâc, việc mở rộng lỗ giclơ cũng lă do độ nhớt của cồn lớn hơn xăng.
116
Việc mở rộng lỗ giclơ năy phụ thuộc văo suất tham dự của cồn trong hỗn hợp lă nhiều hay ít.
+ Tăng gĩc đânh lửa sớm: Do nhiệt hĩa hơi của cồn lớn hơn xăng cho nín trong quâ trình nạp khí phải cung cấp một lượng nhiệt lớn thì mới lăm cho nĩ bay hơi được. Do vậy văo cuối kỳ nĩn, nhiệt độ vă âp suất trong động cơ nhỏ hơn so với động cơ thuần xăng. Vì vậy thời gian chây trễ sẽ kĩo dăi, nếu ta giữ nguyín gĩc đânh lửa thì quâ trình chây sẽ kĩo dăi lăm cho việc lợi dụng nhiệt bị xấu đi.
5.2.1. Động cơ xăng chạy hoăn toăn bằng cồn
Với phương ân năy, suất tham dự của cồn lă 100%. Về mặt lý thuyết, khi động cơ chạy bằng cồn thì cơng suất vă mơmen khơng thua kĩm gì so với khi dùng xăng. Nhưng thực tế, nếu động cơ khơng cĩ sửa đổi gì bín trong (tức lă khơng cải tạo lại), khi dùng cồn thay cho xăng thì do nhiệt trị của cồn thấp hơn xăng, quâ trình chây khơng thích hợp dẫn đến suất tiíu hao năng lượng tăng lín, nhiệt trị khối lượng giảm, hệ số dư lượng khơng khí tăng lín dẫn đến hiệu suất nhiệt thấp.
Như vậy việc cồn tham dự 100% lăm nhiín liệu của động cơ xăng lă khơng đảm bảo tính kỹ thuật vă kinh tế. Do đĩ, cần cho cồn tham gia với tỷ lệ ít hơn vă động cơ xăng sẽ lăm việc với một loại nhiín liệu hỗn hợp.
5.2.2. Động cơ xăng chạy bằng hỗn hợp cồn-xăng
Nhiín liệu hỗn hợp lă loại nhiín liệu xăng pha cồn hay nĩi câch khâc lă pha cồn văo xăng để lăm nhiín liệu cho động cơ xăng. Với câch năy, ta cĩ nhiều phương ân trộn khâc nhau.
1.Phương ân pha trực tiếp cồn văo xăng, hoăn toăn khơng can thiệp văo kết cấu nguyín bản của xe.
Theo phương ân năy, cồn sẽ được pha trực tiếp văo xăng với tỷ lệ thể tích từ 10% đến 20% (gọi lă nhiín liệu E10 vă E20). Lượng cồn khơng được vượt quâ 20% vì theo giản đồ phđn tầng thì nếu chất năy hịa tan văo chất kia quâ 20% thì sau một thời gian nếu khơng cĩ câc biện phâp khuấy trộn thì hỗn hợp hịa tan đĩ sẽ bị phđn tầng.
Hiện nay, trín thế giới đê ghi nhận sự thănh cơng của phương ân năy, nhiín liệu lă E10 (cồn 10%, xăng 90%) đê được đưa văo sử dụng. Chẳng hạn như ở Mỹ, Quốc hội cho phĩp câc bang được pha trộn cồn văo xăng với tỷ lệ xung quanh 10%.
a. Ưu điểm.
Phương phâp năy được xem lă đơn giản vă dễ thực hiện. Ta hoăn toăn cĩ thể khơi phục lại sử dụng nhiín liệu xăng thuần túy mă khơng cần phải cải tạo gì trín động cơ. Điều năy rất cĩ lợi cho việc tiếp nhiín liệu trín động cơ xe mây.
117
b.Nhược điểm.
Lượng cồn pha văo xăng vẫn phải nằm trong giới hạn dưới 20%. Phải dùng cồn 99o để pha.
Yíu cầu lượng nước trong cồn phải rất ít. Nếu lượng nước trong cồn quâ lớn thì sẽ ảnh hưởng khơng tốt đến hệ thống nhiín liệu. Mặc khâc, nhiệt độ bay hơi của nước thấp hơn xăng nín khi nước bay hơi sẽ lăm giảm lượng nhiín liệu cung cấp cho chu trình cơng tâc của động cơ.
Đồng thời, nếu bồn chứa xăng pha cồn lđu ngăy sẽ bị đĩng một lớp nhựa dẫn đến tắc đường ống vă khĩ bảo quản bồn chứa.
Với lợi điểm lă khơng cải tạo động cơ khi sử dụng nhiín liệu hỗn hợp. Nhưng kĩo theo lă sự mất cơng suất, giảm momen vă suất tiíu hao nhiín liệu tăng. Đặc biệt khi chạy non tải động cơ lăm việc khơng ổn định.
2.Phương ân pha giân tiếp cồn văo xăng dùng bộ chế hịa khí
Theo phương ân năy, xăng vă cồn khơng được hịa trộn sẵn từ trước. Xăng vă cồn sẽ được chứa ở hai bình riíng biệt trín xe, chúng sẽ được hịa trộn theo một câch năo đĩ để hịa khí cung cấp cho động cơ lă hỗn hợp xăng vă cồn. Để cĩ được hỗn hợp như yíu cầu, ta cĩ thể tiến hănh những cải tạo nhỏ trín kết cấu nguyín bản của xe để cho suất tham dự của cồn được cao hơn. Những cải tạo được tiến hănh chủ yếu ở hệ thống nhiín liệu của động cơ. Theo câch năy, ta cĩ hai phương ân cải tạo chủ yếu lă:
+ Tiến hănh cải tạo ở bộ chế hịa khí.
+ Giữ nguyín bộ chế hịa khí vă tiến hănh cải tạo ngay trín đường dẫn nhiín liệu đến bộ chế hịa khí.
a.Phương ân cải tạo lại bộ chế hịa khí
a.1. Phương ân cải tạo lại bộ chế hịa khí theo kiểu dùng hai bộ chế hịa khí:
Phương ân năy ta sử dụng hai đường ống cung cấp cồn vă xăng riíng biệt. Ta dùng hai bộ chế hịa khí ghĩp lại với nhau: một dùng cho xăng vă một dùng cho cồn
Với phương ân năy cĩ câc ưu điểm sau:
- Cồn vă xăng được cấp theo hai đường riíng biệt vă được hịa trộn sau bộ chế hịa khí nín cĩ thể hịa trộn với nhau nhiều hơn vă tốt hơn (so với khi pha trực tiếp). Phương ân năy cho phĩp ta cĩ thể tăng suất tham dự của cồn văo xăng lớn hơn 20%.
- Với việc thay đổi được suất tham dự của cồn văo trong xăng từ 0% đến 100% thì việc khởi động động cơ được thuận tiện hơn.
118
- Do nhiệt độ hĩa hơi của cồn cao hơn xăng nín khi cồn bay hơi (thu nhiệt) sẽ lăm giảm nhiệt độ của hỗn hợp. Điều năy cho phĩp tăng mật độ của hỗn hợp văo buồng chây. Vì vậy, ta khơng lo ngại việc giảm hệ số nạp của hỗn hợp văo buồng chây.
- Cồn vă xăng được chứa trong hai bồn riíng biệt vă được cấp văo động cơ qua hai đường ống riíng biệt nín phương ân năy khắc phục được việc đĩng nhựa trong bồn chứa, tạo điều kiện trong việc bảo quản vă sử dụng.
Với những ưu điểm trín nín đđy cĩ thể xem lă một phương ân để đưa cồn văo sử dụng trín động cơ xe mây. Ta sẽ sử dụng bộ chế hịa khí kĩp theo câc phương ân sau:
a.2. Phương ân ghĩp hai bộ chế hịa khí song song với nhau.
Với phương ân năy, ngoăi câc ưu điểm nĩi trín thì phương ân năy cĩ nhược điểm lă do dùng hai bộ chế hịa khí dùng hai dđy ga riíng biệt cho nín việc bố trí chúng trín xe mây khâ phức tạp. Bín cạnh đĩ, hai bộ chế hịa khí cĩ hai dđy ga nín khĩ khăn trong việc điều chỉnh chúng.
a.3. Phương ân ghĩp hai bộ chế hịa khí dùng chung một tay ga điều khiển kiểu van.
Với phương ân năy, ngoăi câc ưu điểm nĩi trín thì phương ân cịn cĩ câc ưu điểm lă ta cĩ thể bố trí dđy ga về một tay ga để điều khiển. Điều năy lăm cho phương ân năy cĩ thể âp dụng trín xe mây vì ta cĩ thể sử dụng tay ga cĩ sẵn trín xe.
Nhược điểm của phương ân năy lă việc lăm kín tại vị trí kĩo dđy ga.
Hình 5.2.Bộ chế hịa khí hai nhiín liệu dùng chung một tay ga điều khiển
7
12 18 17 19
BCHK XĂNG
BCHK CỒN
Hình 5.1.Bộ chế hịa khí dùng hai nhiín liệu song song
119
a.4. Phương ân ghĩp hai bộ chế hịa khí dùng chung một tay ga điều khiển kiểu van.
Ưu điểm của phương ân năy lă việc lăm kín tốt hơn phương ân bộ chế hịa khí hai nhiín liệu dùng chung một tay ga điều khiển kiểu van tỷ lệ.
Hình 5.3. Bộ chế hịa khí hai nhiín liệu dùng chung một tay ga điều khiển kiểu piston tỷ lệ.
a.5. Phương ân cải tạo lại bộ chế hịa khí theo kiểu dùng hai lỗ giclơ.
Theo phương ân năy, bộ chế hịa khí nguyín gốc sẽ được cải tạo lại bằng câch sau: Ta sẽ bố trí thím một bầu phao nữa, gọi lă bầu phao phụ, bầu phao chính sẽ chứa xăng, bầu phao phụ sẽ chứa cồn, hai bầu phao năy sẽ được điều chỉnh sao cho mức xăng vă cồn ở hai bầu phao luơn bằng nhau. Trín cơ sở năy, giclơ chính sẽ được thâo ra vă lắp văo một đầu chia thănh hai lỗ hút, một đầu của đầu
chia sẽ hút xăng ở bầu phao chính, đầu kia sẽ hút cồn ở bầu phao phụ. Ở hai đầu hút sẽ lắp hai giclơ đảm bảo cho cồn vă xăng được hút theo một tỷ lệ nhất định mă ta mong muốn.
Ngoăi việc tận dụng được những ưu điểm của câc phương ân trín, thì việc cải tạo theo phương ân năy sẽ lăm cho bộ chế hịa khí sau cải tạo cĩ kết cấu nhỏ gọn, dễ dăng bố trí trín xe mây; sử dụng lại dđy ga của xe mă khơng cần điều chỉnh gì…
Tuy nhiín phương ân năy cĩ nhược điểm
lă việc lắp đầu chia văo lỗ giclơ chính ở bầu phao chính vì trong bầu phao được thiết kế rất sít sao, khơng gian trống để bố trí đầu chia lă rất ít, hơn nữa tỷ lệ tham gia của cồn trong hỗn hợp hầu như lă cố định.
7
12 18 17 19
Hình 5.4.Bộ chế hịa khí kiểu hai lỗ jiclơ
CỒN XĂNG
120
b.Phương ân chế tạo mới bộ chế hịa khí theo kiểu bộ chế hịa khí kĩp
Theo phương ân năy, chúng ta phải tiến hănh chế tạo lại, do đĩ khơng thể sử dụng lại bộ chế hịa khí cũ của xe mây được. Do vậy, phương ân năy chỉ đưa ra để phđn tích chứ khơng âp dụng được, để cĩ thể sử dụng được phương ân năy cần cĩ sự tham gia của nhă sản xuất xe mây. Ở phương ân năy cĩ ưu điểm lă việc bố trí trín xe mây tương đối nhỏ gọn vă cĩ thể sử dụng tay ga cĩ sẵn trín xe.
* Nhận xĩt chung về phương
ân cải tạo lại bộ chế hịa khí để dùng cồn.
Như chúng ta đê biết, bộ chế hịa khí lă một chi tiết rất chính xâc vă phức tạp, nĩ quyết định đến tính kinh tế nhiín liệu của việc vận hănh xe. Do vậy, mă hầu hết câc nhă mây, sản xuất vă lắp râp xe mây hiện nay cĩ thể chế tạo tất cả câc chi tiết để lắp
nín một chiếc xe mây, chỉ riíng bộ chế hịa khí lă họ luơn đặt mua của câc nhă sản xuất cĩ uy tín trín thế giới. Vì điều đĩ lăm cho chiếc xe mây của họ sản xuất ra tiíu thụ ít xăng nhất trín cùng một quêng đường vận hănh với một vận tốc tương đương. Yếu tố xe ít tốn xăng được người tiíu thụ rất quan tđm vì tình hình giâ cả nhiín liệu hiện nay ngăy căng tăng .
Do vậy, nếu chúng ta tiến hănh cải tạo lại bộ chế hịa khí, xâc suất lăm cho tính tiíu hao nhiín liệu của xe cũng sẽ tăng lín lă rất cao, vì những sai sĩt trong chế tạo lă khơng thể trânh khỏi.
Hơn nữa, mỗi xe sẽ cĩ một bộ chế hịa khí khâc nhau, để cĩ thể âp dụng được cho nhiều loại xe thì ta phải tiến hănh cải tạo cho nhiều loại bộ chế hịa khí, như vậy sẽ lăm cho việc đồng bộ hĩa sản phẩm sẽ rất khĩ khăn.
Đồng thời, việc lắp hai bộ chế hịa khí kĩp lăm cho bộ chế hịa khí trở nín quâ cồng kềnh, đặc biệt lă ta phải bố trí hai họng hút, trong khi vị trí vă khơng gian để lắp bộ chế hịa khí lă khơng hề thay đổi. Do vậy, rất khĩ bố trí bộ chế hịa khí đê cải tạo lín xe mây.
Với những lý do trín, địi hỏi ta cần phải cĩ những phương ân cải tạo hợp lý hơn mă khơng phải can thiệp văo bộ chế hịa khí. Trong những phương ân cịn lại thì phương ân cải tạo ngay trín đường ống dẫn nhiín liệu đến bộ chế hịa khí được xem lă cĩ triển vọng nhất.
Hình 5.5. Bộ chế hịa khí kĩp
A-A
121
c. Phương ân cải tạo ngay trín đường ống dẫn nhiín liệu cịn bộ chế hịa khí thì vẫn
giữ nguyín.
Để cĩ được hỗn hợp nhiín như yíu cầu, ta cần phải tiến hănh chế tạo một bộ hịa trộn nhiín liệu. Xăng vă cồn được chứa trong hai bình chứa riíng biệt vă được dẫn theo hai đường ống riíng biệt đến bộ hịa trộn theo một tỷ lệ định trước, tỷ lệ năy được điều chỉnh bằng câch thay đổi tiết diện của giclơ. Tại bộ hịa trộn, xăng vă cồn được hịa trộn với nhau rồi được dẫn đến bộ chế hịa khí. Bộ hịa trộn lă một bộ phận được chế tạo riíng biệt để lắp văo xe vă dễ dăng thay thế, thâo lắp.
Ưu điểm của phương ân năy lă:
- Sử dụng hai bình chứa riíng biệt nín khơng lo vấn đề đĩng nhựa trong bình chứa. - Cĩ thể hịa trộn cồn văo xăng với một tỷ lệ bất kỳ mă khơng lo vấn đề phđn tầng trong hỗn hợp nhiín liệu.
- Bộ hịa trộn cĩ thể chế tạo hăng loạt vă âp dụng được cho tất cả câc loại xe mây. - Vị trí lắp đặt bộ hịa trộn cĩ thể thay đổi tùy thuộc văo từng loại xe nín rất dễ bố trí trín xe.
Nhược điểm của phương ân năy lă:
- Xăng vă cồn được chảy tự nhiín rồi đi qua giclơ để điều chỉnh lưu lượng. Nín sau một thời gian sử dụng do mức xăng vă cồn trong bình chứa sẽ khâc nhau nín cột âp cũng khâc nhau. Điều năy dẫn đến tỷ lệ hịa trộn giữa cồn vă xăng sẽ khơng ổn định, ảnh hưởng đến khả năng lăm việc ổn định của động cơ.
- Phải lắp ghĩp thím nhiều bộ phận trín đường ống dẫn nhiín liệu, nếu khơng cĩ biện phâp lăm kín thì sẽ lăm rị rỉ nhiín liệu, gđy lêng phí vă ơ nhiễm mơi trường.
3.Câc phương ân điều khiển cơ khí kết hợp điện tử
a.Sử dụng hai động cơ bước điều khiển tỷ lệ trước bộ chế hịa khí
a.1. Sơ đồ nguyín lý
Phương ân năy tương tự phương ân cơ khí nhưng điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp Ethanol/xăng văo bộ chế hịa khí dựa văo hai động cơ bước. Bộ tỷ lệ gồm hai van cơn được điểu khiển bằng hai động cơ bước. Độ mở của 2 van cơn được điều chỉnh bằng hai