Đang tải...

Cơ bản Các phương pháp hình thành khí hỗn hợp trong động cơ diesel

Thảo luận trong 'Động cơ' bắt đầu bởi khoadongluc, 30/11/09.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. khoadongluc
    Offline

    Nothing Is Impossible
    Thành viên BQT
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    17/3/09
    Số km:
    22,748
    Được đổ xăng:
    7,015
    Mã lực:
    2,289
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    29,622 lít xăng
    #1 khoadongluc, 30/11/09
    Chỉnh sửa cuối: 11/7/14
    I – CÁC PHƯƠNG PHÁP HÌNH THÀNH KHÍ HỖN HỢP:Đối với động cơ Diesel thì hỗn hợp cháy là hỗn hợp không đồng nhất và tự bốc cháy. Vì vậy việc hình thành hỗn hợp trong buồng cháy động cơ Diesel là việc rất quan trọng. Có 3 phương pháp hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy động cơ Diesel:phương pháp thể tích.-Phương pháp màng.-Phương pháp màng – thể tích.1 – Phương pháp thể tích:Nhiên liệu phun vào buồng cháy thành những hạt nhỏ phân bố đều trong thể tích buồng cháy Vc , từ bề mặt các hạt nhiên liệu bay hơi hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp khí.2 – Phương pháp màng:Khi nhiên liệu phun vào tạo thành những màng bám trên thành buồng cháy. Từ mặt màng nhiên liệu sẽ bay hơi hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp khí.3 – Phương pháp màng thể tích:Nhiên liệu phun vào chia làm hai phần:- Một phần nhỏ dưới 30% gct sẽ được đưa vào trung tâm buồng cháy.- Phần còn lại có kích thước hạt tương đối lớn tạo thành màng mỏng bám lên thành buồng cháy và nó tập trung cháy ở giai đoạn 3 để đạt công lớn (Limax). II– HÌNH THÀNH KHÍ HỖN HỢP TRONG BUỒNG CHÁY THỐNG NHẤT:1 – Giới thiệu chung:Buồng cháy thống nhất là buồng cháy mà toàn bộ Vbc nằm trong một không gian thống nhất.·Thành phần buồng cháy gồm : nắp xi lanh (culasse), đỉnh piston, xilanh,( hay đỉnh piston và xilanh đối với loại piston đối đỉnh).·Nhiên liệu được phun trực tiếp vào không gian buồng cháy.
    2 – Các loại buồng cháy thống nhất điển hình: a: Sử dụng động cơ Gardner.b: Sử dụng trên động cơ Caterpillar.c: Sử dụng trên động cơ Renault.d: Sử dụng trên động cơ Hesselmann.e: Sử dụng trên động cơ Saurer.f: Sử dụng trên động cơ Cittroen VW.g: Sử dụng trên động cơ Mercedes – unic.h: Sử dụng trên động cơ Willeme.
    [​IMG]
    HÌNH 1: Các loại buồng cháy thống nhất.
    3 – Phân loại buồng cháy thống nhất:·Theo đặc điểm đặt phần chủ yếu V buồng cháy:- Bốc cháy trên đỉnh piston.- Bốc cháy trên culasse. - Bốc cháy vừa trên đỉnh piston.- Bốc cháy đặt giữa hai đỉnh piston.·Theo đặc điểm hình thành khí hỗn hợp:- Các buồng cháy mà quá trình hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí chủ yếu dựa hình dạng, kích thước, số lượng và phương hướng của tia nhiên liệu với hình dạng kích thước của buồng cháy còn sự vận động xoáy lốc của không khí trong buồng cháy là thứ yếu.- Buồng cháy mà sự vận động xoáy lốc của không khí gây một tác dụng quyết định tới chất lượng hình thành khí hỗn hợp.
    a – Buồng cháy thống nhất không tận dụng xoáy lốc dòng khí:
    [​IMG]
    HÌNH 2: Buồng cháy thống nhất không tận dụng xoáy lốc dòng khí.
    Buồng cháy loại này có hình dạng vật tròn xoay cùng trục với xilanh, có tỉ số [​IMG] lớn([​IMG]= 0,75[​IMG]0,9)Nhiên liệu phun với áp suất phun :+ Pphun =(20[​IMG]60) MN/m2 và phun nhiều lỗ (5[​IMG]10)lỗ, các lỗ có đường kính nhỏ (d=0,15[​IMG]0,25)mm.+ Góc chùm tia nhiên liệu = (90 –1200).+ Tia nhiên liệu tới sát thành buồng cháy nhưng không chạm vào thành. vƯu điểm:oKết cấu buồng cháy đơn giản, hiệu suất cao do nhiệt truyền qua thành buồng cháy ít và không tổn thất lưu động dòng khí đến ge nhỏ.oDễ khởi động do nhiệt cuối quá trình nén quá cao đến không cần bougie xông máy.vKhuyết điểm :o[​IMG] dùng cho loại buồng cháy này lớn ([​IMG]=1,7[​IMG]2). Nếu nhỏ hơn động cơ sẽ nhả khói đen do không tận dụng xoáy lốc (chưa hoà trộn hỗn hợp tốt).oRất nhạy cảm với sự thay đổi n (số vòng quay) vì khi n thay đổi thì P phun thay đổi rõ rệt chất lượng hình thành khí hỗn hợp.oTốc độ tăng áp suất trong buồng cháy lớn do bay hơi và hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí trong thời gian cháy trễ rất mãnh liệt và thời gian cháy trễ dài ([​IMG]P/[​IMG][​IMG]=1.5MN/m2 độ ).oKhi thay đổi nhiên liệu [​IMG] ảnh hưởng đến chất lượng phun ra và hình thành hỗn hợp.oHệ thống nhiên liệu đòi hỏi chính xác, có tuổi thọ thấp do áp suất phun cao và hay bị nghẹt các lỗ tia có hoặc lỗ tia quá nhỏ.vPhạm vi sử dụng :-Động cơ tỉnh lại.-Tàu thuỷ.-Tàu hoả tốc độ chậm.-Một vài trường hợp dùng trên ôtô với xilanh tương đối lớn D[​IMG]120mm
    b – Buồng cháy thống nhất tận dụng xoáy lốc dòng khí:

    1)Buồng cháy loại A :
    [​IMG]
    HÌNH 3: Buồng cháy loại A.
    Buồng cháy loại này có hình vật tròn xoay cùng trục xilanh, khoét sâu trong đỉnh piston.- dB/D =0,35[​IMG]0,75- VB/VC =0,75[​IMG]0,9- Phưong pháp hình thành hỗn hợp là phương pháp màng thể tích :vƯu điểm :-Tốc độ tăng áp suất [​IMG]P/[​IMG][​IMG] không lớn lắm đến động cơ làm việc êm.-Động cơ làm việc được với [​IMG]=1,5[​IMG]1,7 ([​IMG]tương đương nhỏ) (do tận dụng đươc năng lượng của không khí vào việc hoà trộn hỗn hợp đến động cơ làm việc ở [​IMG] nhỏ mà không có hiện tượng nhả khói đen).-Chất lượng hình thành khí hỗn hợp ít phụ thuộc vào n.-Chất lượng hình thành khí hỗn hợp ít phụ thuộc vào tính chất lí hoá nhiên liệu.-Dễ khởi động, tính kinh tế cao.vKhuyết điểm :-Tổn thất nhiệt qua thành buồng cháy lớn, lưu động dòng khí lớn đến tổn thất lưu động.-Kết cấu đỉnh piston phức tạp đến nặng đén lưu quán tính tịnh tiến lớn đến lưu tác dụng lên chi tiết cao.vPhạm vi sử dụng:Được sử dụng rộng rãi trên ôtô vận tải.
    2)Buồng cháy loại B:
    [​IMG]
    HÌNH 4: Buồng cháy loại B.
    -Nhờ phương pháp hình thành hỗn hợp màng với quá trình M( Meuner) do kỹ sư S.Meuner đề xướng thực hiện trong buồng cháy M.A.N (loại B) khắc phục được nhược điểm loại A.-Buồng cháy loại B có dạng hình cầu có đường kính bằng 0,5 D khoét sâu trong đỉnh piston và đồng trục với xilanh. Phun dầu nhớt làm mát ở dưới đỉnh piston nhằm mục đích tạo cho đỉnh piston có nhiệt độ = (200[​IMG]400)0.-Nhiên liệu được phun qua vòi phun 1, 2 lỗ. Kim phun được đặt nghiêng để tia nhiên liệu tạo với buồng cháy một góc = 50-Phương pháp màng thể tích, không khí có chuyển động tiếp tuyến (quay tròn) nhờ bố trí ống nạp tiếp tuyến với xilanh và bị xoáy mạnh do kết cấu đỉnh piston như hình vẽ, chiều chuyển động tiếp tuyến quay của không khí cùng chiều với tia nhiên liệu.-Nhiên liệu khi phun vào do khoảng cách từ lỗ phun đến điểm chạm bé đến góc tới của nhiên liệu nhỏ. Dòng khí chuyển động cùng chiều với tia nhiên liệu. Nên một phần rất nhỏ (5%) được phân bố vào V bc xé nhỏ và bay hơi, phần lớn trám lên thành buồng cháy thành màng mỏng ở một diện tích lớn. Phần nhiên liệu bay hơi trước cuốn vào tâm buồng cháy và có nhiệt độ lớn nhất đến bốc cháy trước.-Do thành buồng cháy không nóng quá, nhiên liệu ở dạng màng không bị phá huỷ. Tuy nhiên với nhiệt độ thành buồng cháy cộng thêm chuyển động xoáy lốc của không khí mạnh đến nhiên liệu bay hơi nhanh và tạo thành hỗn hợp do đó hỗn hợp bị cuốn dần vào và tiếp tục cháy nhờ ngọn lửa bốc cháy ban đầu do đó nhiên liệu từ màng bay hơi lên càng nhanh và bốc cháy càng mạnh.vƯu điểm:Ngoài việc thừa hưởng những ưư điểm của buồng cháy thống nhất nó còn có những ưu điểm nổi bật sau :- Sử dụng được nhiều loại nhiên liệu.- Động cơ làm việc êm, [​IMG]nhỏ[​IMG] P Zmax thấp (P Zmax=6[​IMG]7)MN/m2v Khuyết điểm :-Động cơ buồng cháy loại A có một khuyết điểm là không khống chế được quá trình bốc cháy, cháy ở giai đoạn hai còn nhiều (30[​IMG]50)%, do đó động cơ làm việc không êm, PZMAX lớn.-Kết cấu đỉnh piston phức tạp, đầu piston dài, điều kiện làm viêc của segmnes khó khăn.-Động cơ có D[​IMG] 200mm thì việc tạo màng trên một diện tích lớn rất khó thực hiện.vPhạm vi sử dụng :-Được sử dụng ở động cơ có D = (100[​IMG]130)mm rất có hiệu quả, với tính kinh tế và động lực khá cao (ge = 230 g/KW >h, Pe = (0,65[​IMG]0,75)MN/m2).
    III – HÌNH THÀNH KHÍ HỖN HỢP TRONG BUỒNG CHÁY NGĂN CÁCH:Thường chia làm hai phần nối nhau bằng các họng thông. Buồng cháy chính nằm ở thân máy hay culasse (nắp máy).
    1 – Hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy dự bị:
    [​IMG]
    HÌNH 5: Buồng cháy dự bị.
    1 – Kim phun 4 – Lỗ thông2 – Buồng cháy dự bị 5 – Buồng cháy chính3 – Họng phun 6 – Bougie xông máyThể tích buồng cháy chia làm hai phần :·Buồng cháy dự bị đặt trên culasse chiếm khoảng (0,25[​IMG]0,4) V toàn bộ buồng cháy.·Buồng cháy chính là phần còn lại và đặt trực tiếp trong không gian của xilanh. Buồng cháy dự bị nối với buồng cháy chính bằng mộy lỗ thông nhỏ. Trên đường tâm của đường cháy dự bị người ta đặt vòi phun một lỗ.
    a – Đặc điểm hình thành khí hỗn hợp:·Trong hành trình nén không khí được đẩy từ buồng cháy chính lên buồng cháy dự bị. Chênh lệch áp suất giữa V chính và phụ bằng (0,3[​IMG]0,8) do đó dòng khí đi vào buồng cháy dự bị với vận tốc lớn gây ra vận động xoáy lốc trong buồng cháy dự bị[​IMG] không khí hoà trộn tốt với nhiên liệu trong buồng cháy dự bị·Sau khi phun nhiên liệu trong buồng cháy dự bị hỗn hợp trong buồng cháy bốc cháy trước làm P và nhiệt độ trong buồng cháy dự bị nhanh chóng tăng lên và > rất nhiều so với P và nhiệt độ trong buồng cháy chính sẽ làm cho toàn bộ hỗn hợp SVC + nhiên liệu chưa cháy + không khí di chuyển sang buồng cháy chính với một tốc độ lớn·Sau khi chuyển sang buồng cháy chính số nhiên liệu còn lại chưa cháy tiếp tục bốc hơi và cháy. Ơû đây có sự lưu động với vận tốc lớn của hỗn hợp sang buồng cháy chính tạo điều kiện hoà trộn tốt. Lỗ thông giữa buồng cháy dự bị và buồng cháy chính thường rất nóng là điều kiện tốt cho sự bốc hơi của nhiên liệu khi đi qua lỗ này do đó giảm thời gian cháy trễ như thời gian toàn bộ quá trình cháy.Tóm lại : Tác dụng chính của buồng cháy dự bị là sử dụng một phần năng lượng của nhiên liệu chưa cháy và sản vật cháy sang buồng cháy chính để cháy tiếp. P phun không lớn lắm. Pphun =(8[​IMG]15)(MN/m2), có thể sử dụng vòi phun hở một lỗ.vƯu điểm:- Động cơ có thể làm việc được với [​IMG] tương đối nhỏ [​IMG]=1,2[​IMG]1,4. Pe tương đối lớn Pe =(0,65[​IMG]0,75)(MN/m2).- Có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau.- [​IMG] không lớn lắm, [​IMG] = (0,2[​IMG]0,85)MN/m2 đo.ä- P Znhỏ = (4,5[​IMG]6) (MN/m2).- Rất nhạy cảm với số vòng quay động cơvKhuyết điểm :- Khó khởi động (để khắc phục khuyết điểm này bằng cách dùng bougie xông máy).- ge lớn : ge = (250[​IMG]295)g/KWh là vì :+ Có một phần năng lượng bị tổn thất do vận động xoáy lốc mạnh trong buồng cháy. + Một phần năng lượng bị tổn thất để khắc phục sức cản lưu động qua lỗ thông tương đối nho.û+ Cấu tạo nắp culasse phức tạp.
    2 – Hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy xoáy lốc:
    [​IMG]
    HÌNH 6: Buồng cháy xoáy lốc.
    1 – Kim phun 3 – Buồng cháy xoáy lốc2 – Bougie xông máy 4 – Buồng cháy chính·Vbuồng cháy xoáy lốc gồm hai phần :- Buồng cháy xoáy lốc có hình dạng cầu hoặc trụ đặt trên culasse hoặc trên thân động cơ. vxoáy lốc = (40[​IMG]60)% Vc .- Buồng cháy chính đặt trực tiếp trên xilanh. ·Hai buồng cháy được thông với nhau bằng một hoặc vài lỗ thông có tiết diện tương đối nhỏ (tiết diện 1[​IMG]1,5% diện tích Vc và lớn dần về phía buồng cháy chính).·Nhiên liệu được phun qua một lỗ phun, P phun = 8[​IMG]15 MN/m2 (áp suất phun nhỏ) đặt ở buồng cháy xoáy lốc hướng tiếp với chiều dòng khí.·Khi piston đi lên trong hành trình nén, không khí bị dồn về buồng xoáy lốc, chênh lệch áp suất giữa buồng chính và xoáy lốc khoảng (0,1[​IMG]0,2)MN/m2 . ·Tốc độ dòng khí đạt max cách ĐCT khoảng 400. Cuối quá trìmh nén nhiên liệu phun vào, tia nhiên liệu xoáy lốc với không khí rất mạnh, nhiên liệu ở vỏ ngoài bị bốc hơi trước và bị xé nhỏ, bay hơi tạo thành hỗn hợp và bốc cháy do đó sẽ bị cuốn tới vùng họng [​IMG] ở đây nhiệt độ cao nhất và hỗn hợp tiếp tục cháy, nhiệt độ và áp suất ở buồng cháy xoáy lốc rất cao, lúc này chênh lệch áp suất buồng xoáy lốc và buồng chính khoảng (0,4[​IMG]0,5) MN/m2.·Nhờ có dòng khí và nhiên liệu chuyển động mạnh từ buồng cháy xoáy lốc ra đến mỗi chất trong không gian trên đỉnh piston chuyển động mạnh đồng thời được sấy nóng qua họng thông đến nhiên liệu cháy có điều kiện tốt để bốc hơi và hoà tan với không khí đến giúp cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn.vƯu điểm :- Động cơ làm việc với [​IMG] nhỏ ([​IMG]=1,2[​IMG]1,4).- Động cơ làm việc êm, [​IMG] nhỏ ([​IMG] =0,3[​IMG]0,5 MN/m2).- P Z không lớn lắm (PZ = 5,5[​IMG]6,5 MN/m2 độ).- Sử dụng được nhiều nhiên liệu.- Động cơ làm việc ổn định khi n và phụ tải thay đổi.- Hệ thống nhiên liệu ít bị hư hỏng.- Hệ thống nhiên liệu ít bị hư hỏng, áp suất phun thấp, kim phun có 1 lỗ tia.vKhuyết điểm :- [​IMG] thấp.- ge lớn, ge = (240[​IMG]265)g/KWh là vì :+ Vận động rối.+ Sức cản của lỗ thông.+ Fw/Vc lớn.- Động cơ khó khởi động. - Cấu tạo culasse phức tạp, khó bố trí supap.- Ở khu vực đỉnh piston đối diện họng thông có nhiệt độ rất lớn.vPhạm vi sử dụng :Dùng trên động cơ cao tốc, D tương đối nhỏ.
     

Chia sẻ trang này