So sánh các phương pháp hình thành hòa khí trong động cơ xăng

4.1. sự hình thành hòa khí trong ĐCĐT4.1.1. Khái niệm sự hình thành hòa khí4.1.2. Phân loại sự hình thành hòa khí4.2 sự hình thành hòa khí trong động cơ xăng4.2.1. Yêu cầu thành phần hỗn hợp động cơ xăng4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. nguyên lí tạo hỗn hợp4.2.2.2. Đặc tính lí tưởng của bộ chế hòa khí4.2.2.3. Các tuyến xăng trong bộ chế hòa khí4.2.3. Hình thành hỗn hợp trong động cơ phun xăng4.2.3.1. Hệ thống phun xăng đơn điểm4.2.3.2. Hệ thống phun xăng đa điểm4.2.3.3. Hệ thống phun xăng trực tiếp4.2.3.4. Lý thuyết chung về phun xăng4.2.4. So sánh hệ thống phun xăng và hệ thống dùng chế hòa khí4.3. Hình thành hỗn hợp trong động cơ Diezel4.3.1. Chất lượng tia phun và các nhân tố ảnh hưởngChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.3.2. Cấu trúc và sự phát triển của tia phun nhiên liệu4.2.3. Các phương pháp hình thành hòa khí trong động cơ diezel4.2.3.1. Buồng cháy thống nhất4.2.3.2. Hỗn hợp thể tích- màng4.2.3.3. Hỗn hợp màng4.2.3.4. Buồng cháy ngăn cách4.2.3.4. Hình thành khí hỗn hợp đồng nhất và cháy do nén4.3.3. Điều khiển động cơ diezel- Hệ thống CDIChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.1. Sự hình thành hòa khí trong động cơ đốt trong4.1.1. Khái niệm sự hình thành hòa khíHình thành hòa khí là quá trình tạo ra hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí có thành phần thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. Hỗn hợp đó gọi là hòa khí. Hình thành hòa khí có ảnh hưởng quyết định đến quá trình cháy, qua đó đến tính kinh tế, tính hiệu quả, độ êm dịu và chất lượng khí thải của động cơ.Tỷ lệ không khí với nhiên liệu được gọi là thành phần hoà khí. Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.1. Sự hình thành hòa khí trong động cơ đốt trong4.1.1. Khái niệm sự hình thành hòa khíThành phần hoà khí được đánh giá theo một trong 2 chỉ tiêu sau đây: Hệ số dư lượng không khí : Trong đó: Gkk- lưu lượng không khí thực tế cấp cho động cơ ở một chế độ cụ thể, kg/s.Gnl - lưu lượng nhiên liệu cấp cho động cơ ở một chế độ cụ thể kg/s L0- lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoà toàn 1kg nhiên liệu, kg/kg Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong0.LGGnlkk=λ4.1. Sự hình thành hòa khí trong động cơ đốt trong4.1.1. Khái niệm sự hình thành hòa khíTỷ lệ không khí và nhiên liệu (Air/ Fuel Ratio–viết tắt là A/F R): Gkk A/FR= 1kg nl Trong quá trình làm việc động cơ đòi hỏi thành phần hoà khí ở mỗi chế độ làm việc khác nhau. Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.1. Sự hình thành hòa khí trong động cơ đốt trong4.1.1. Khái niệm sự hình thành hòa khíChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.1. Sự hình thành hòa khí trong động cơ đốt trong4.1.1. Khái niệm sự hình thành hòa khíSự hình thành hòa khí có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng quá trình cháy, do đó ảnh hưởng đến tính kinh tế, tính hiệu quả, độ êm dịu và mức độ độc hại của khí thải của động cơ.  Quá trình hình thành hòa khí bao gồm các quá trình lý hóa phức tạp, đan xen hoặc kế tiếp nhau tùy theo loại động cơ.Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.1.2. Phân loại sự hình thành hòa khíTheo tính chất của hòa khí :  Hình thành hòa khí đồng nhất.  Hình thành hòa khí không đồng nhấtTheo vị trí hình thành hòa khí:Hình thành hòa khí bên trong xilanh. Hình thành hòa khí bên ngoài xilanhTheo loại nhiên liệu: Hình thành hòa khí trong động cơ xăngHình thành hòa khí trong động cơ diezelChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2. Hình thành hòa khí trong động cơ xăng 4.2.1. Yêu cầu thành phần khí hỗn hợp động cơ xăngMuốn cho hoà khí có chất lượng để đảm bảo cho động cơ làm việc tốt thì quá trình tạo hỗn hợp trong động cơ xăng phải thoả mãn những yêu cầu sau :Tỷ lệ giữa không khí và xăng thể hiện qua hệ số dư lượng không khí λ hoặc A/F R phải thích hợp nhất đối với từng chế độ làm việc của động cơ. Trong phạm vi thay đổi rộng về tốc độ và phụ tải, giới hạn thay đổi của thành phần hoà khí trong động cơ xăng có BCHK nằm trong phạm vi từ λmin = 0,3 đến λma x = 1,2 hoặc tính theo A/FR là 1:1 đến 22:1Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2. Hình thành hòa khí trong động cơ xăng 4.2.1. Yêu cầu thành phần khí hỗn hợp động cơ xăngXăng chứa trong hỗn hợp phải giúp cho quá trình cháy phát triển tốt nhất, nghĩa là xăng phải ở trạng thái hơi. Phần xăng còn lại ở thể lỏng chưa kịp bốc hơi phải là những hạt xăng có đường kính nhỏ. Hỗn hợp trong toàn bộ thể tích buồng cháy của mỗi xi lanh phải có thành phần như nhau. Với yêu cầu đó, trên một số động cơ nhiều xi lanh người ta dùng các bộ chế hoà khí 2 họng. Số lượng và thành phần hoà khí trong các xylanh của động cơ nhiều xylanh phải như nhau.Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2. Hình thành hòa khí trong động cơ xăngNhững nhân tố ảnh hưởng đến việc tạo hỗn hợp trong động cơ xăngNhân tố thời gian: Trong các động cơ cao tốc hiện nay thì quá trình chuẩn bị hoà khí rất ngắn, chỉ chiếm khoảng 10 phần trăm giây. Khi tốc độ của động cơ càng cao thì thời gian chuẩn bị hoà khí càng ngắn. Với thời gian ngắn như vậy nên rất khó tạo ra hoà khí có chất lượng tốt.Nhân tố nhiệt độ: Nếu tăng nhiệt độ của hoà khí thì cường độ bốc hơi của nhiên liệu và hệ số nạp của động cơ cũng tăng theo. Nhưng nếu sấy nóng quá mức hoà khí trên đường nạp của động cơ thì hệ số nạp sẽ giảm Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2. Hình thành hòa khí trong động cơ xăngNhững nhân tố ảnh hưởng đến việc tạo hỗn hợp trong động cơ xăngChất lượng nhiên liệu: Xăng là do nhiều loại cácbuahyđrô tạo thành, trong mỗi loại cácbuahyđrô có nhiệt độ sôi và nhiệt độ bốc hơi khác nhau (xem chương 3). Nếu tăng hàm lượng của thành phần cácbuahyđrô dễ bốc hơi trong xăng thì hoà khí có nhiều hơi xăng và động cơ dễ khởi động.Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2. Hình thành hòa khí trong động cơ xăngNhững nhân tố ảnh hưởng đến việc tạo hỗn hợp trong động cơ xăngCác nhân tố về cấu tạo: Các nhân tố này bao gồm nguyên lý và kết cấu của các cụm chi tiết trong trong vòi phun hoặc ở bộ chế hoà khí, số lượng và cách bố trí các thiết bị này trên động cơ, hệ thống sấy nóng, chất lượng bề mặt và hình dạng tiết diện ngang của đường ống nạp và hình dạng buồng cháy. Các nhân tố này gây ảnh hưởng tới mức độ phân bố đều hoà khí nạp vào các xi lanh, tới độ đồng nhất của hoà khí trong tất cả các xylanh và trong toàn bộ thể tích của mỗi xylanh.Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong1234675Hình 4-1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí1.Thùng xăng 2. Lọc xăng3.Bơm xăng 4. Buồng phao5.Giclo 6. Họng khuếch tán7. Bướm gaXăng từ thùng chứa 1 được bơm 3 hút qua lọc 2 đến buồng phao 4 của bộ chế hoà khí. Cơ cấu van kim - phao giữ cho mức xăng trong buồng nhiên liệu ổn định trong quá trình làm việc. Trong quá trình nạp, không khí được hút vào động cơ phải lưu động qua họng khuếch tán 6 có tiết diện bị thu hẹp. Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợp1234675Hình 4-1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí1.Thùng xăng 2. Lọc xăng3.Bơm xăng 4. Buồng phao5.Giclo 6. Họng khuếch tán7. Bướm gaTại đây, do tác dụng của độ chân không ∆ph, xăng được hút ra từ buồng phao qua gíc lơ 5. Sau khi ra họng khuếch tán, nhiên liệu được dòng không khí xé tơi đồng thời bay hơi và hoà trộn tạo thành hỗn hợp nạp vào động cơ. Lượng hỗn hợp đi vào động cơ được điều chỉnh nhờ bướm ga 7.4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpa. Xé nhỏ nhiên liệuXăng phun ra sẽ được xé nhỏ chủ yếu do chênh lệch vận tốc với không khí. Độ chênh lệch vận tốc càng lớn thì xăng càng được xé nhỏ. Với độ chênh lệch 6m/s thì xăng bắt đầu bị xé và được xé tơi hoàn toàn ở 30m/s. Nếu xăng không được xé tơi mà còn nhiều hạt lớn trong tia thì dễ đọng bám lên thành ống nạp tạo thành màng.Độ xé tơi phụ thuộc vào kết cấu của vòi phun, chênh lệch áp suất phun, nhiệt độ không khí tại vòi phun, tính chất vật lí của xăng Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpb. Quá trình bay hơi nhiên liệuQuá trình bay hơi xảy ra đồng thời với quá trình phun và xé tơi nhiên liệu. Những giọt nhiên liệu có đường kính trung bình nhỏ sẽ bay hơi ngay ở buồng hỗn hợp của bộ chế hòa khí. Các thành phần cácbuahyđrô nhẹ bay hơi trước. Những giọt nhiên liệu có đường kính lớn hơn, dưới tác dụng của dòng không khí bị văng ra xa đường tâm của họng khuyếch tán và bám lên thành buồng hỗn hợp tạo thành màng nhiên liệu. Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpb. Quá trình bay hơi nhiên liệuMàng nhiên liệu bị dòng không khí cuốn theo sẽ chuyển động dọc theo thành ống nạp vào xi lanh.Sự tạo màng nhiên liệu trên thành đường ống nạp là một hiện tượng có hại vì nó làm giảm lượng nhiên liệu bay hơi trong quá trình tạo hỗn hợp. Mặt khác khi màng nhiên liệu vào tới xi lanh, nó làm loãng lớp dầu bôi trơn trên thành xi lanh gây ra mài mòn nhanh chóng các chi tiết nhóm xi lanh - piston của động cơ.Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpb. Quá trình bay hơi nhiên liệuQuá trình bay hơi của nhiên liệu được đánh giá bằng tốc độ bay hơi : K: Hệ số tỷ lệ  pbh: Áp suất bảo hoà của nhiên liệu ở nhiệt độ xác định. pnl: Áp suất riêng phần của nhiên liệu  phh: Áp suất tuyệt đối của hỗn hợp không khí với nhiên liệu. S: Diện tích bề mặt tự do của nhiên liệuChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trongSpppKUhhnlbh 1−=4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpb. Quá trình bay hơi nhiên liệuTừ biểu thức trên ta thấy: Muốn tăng tốc độ bay hơi của nhiên liệu để hoàn thiện quá trình tạo hỗn hợp ta có thể thực hiện hai biện pháp:Tăng hiệu số pbh – pnlTăng diện tích bề mặt tự do của nhiên liệu SChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2. Hình thành hỗn hợp trong bộ chế hòa khí4.2.2.1. Nguyên lí tạo hỗn hợpc. Quá trình hòa trộn giữa hơi nhiên liệu và không khí Quá trình hoà trộn giữa hơi nhiên liệu và không khí xảy ra cùng với quá trình phun và bay hơi. Nếu tạo được xoáy lốc trên đường nạp thì quá trình bay hơi và hoà trộn giữa hơi nhiên liệu và không khí sẽ xảy ra tốt.Khi có xoáy lốc, quá trình bay hơi và khuyếch tán hơi nhiên liệu xảy ra nhanh và làm cho hỗn hợp có nồng độ hơi cao. Hỗn hợp cung cấp vào xylanh sẽ có độ đồng đều tốt hơn.Chương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trong4.2.2.2. Đặc tính của bộ chế hòa khí lí tưởngChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trongĐặc tính lí tưởng của bộ chế hòa khí được xây dựng với số vòng quay không đổi, do đó độ chân không ở họng chỉ phụ thuộc vào độ mở bướm ga hay tải trọng của động cơ.4.2.2.2. Đặc tính của bộ chế hòa khí lí tưởngChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trongTrên đặc tính lí tưởng chỉ rõ, ở chế độ từ không tải đến tải nhỏ (đoạn a-b) hỗn hợp phải rất đậm (λ=0,4÷0,8), do tỉ lệ khí sót trong hỗn hợp lớn và nhiệt độ động cơ thấp nên điều kiện bay hơi, hòa trộn nhiên liệu hình thành hỗn hợp và cháy kém. 4.2.2.2. Đặc tính của bộ chế hòa khí lí tưởngChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trongTừ chế độ tải nhỏ đến chế độ tải lớn (đoạn b-c), bướm ga mở to dần, tải trọng tăng, những điều kiện trên được cải thiện nên bộ chế hòa khí cung cấp hỗn hợp nhạt dần (để động cơ làm việc được tiết kiệm nhất, tức là có suất tiêu thụ nhiên liệu ge nhỏ nhất.4.2.2.2. Đặc tính của bộ chế hòa khí lí tưởngChương 4. Hình thành hỗn hợp trong động cơ đốt trongTừ chế độ tải lớn đến chế độ toàn tải (đoạn c-d), hỗn hợp phải được làm đậm để động cơ phát ra công suất cao tức là có tính hiệu quả cao hay nói cách khác áp suất trung bình có ích lớn. Khi bướm ga mở hoàn toàn(điểm d), hỗn hợp được làm đậm nhất(λ=0,75-0,9), động cơ khi đó phát ra công suất cực đại.