Tải bản đầy đủ

CHƯƠNG 8 CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ XĂNG

CHƯƠNG 8
CUNG CẤP NHIÊN LIỆU
TRONG ĐỘNG CƠ XĂNG
8.1. Khái quát
8.2. Đặc điểm của BCHK đơn giản
8.3. Đặc tính lý tưởng của BCHK
8.4. Hệ thống phun chính
8.5. Các hệ thống và cơ cấu phụ
8.6. Cơ sở vật lý quá trình tạo hỗn hợp
8.7. Cung cấp nhiên liệu trong động cơ
phun xăng


Mục đích
 Nghiên cứu thiết bị cung cấp nhiên liệu trong
động cơ xăng
 Làm thế nào để đảm bảo cung cấp vào xilanh
động cơ, số lượng nhiên liệu theo yêu câù công
suất, đồng thời đảm bảo hình thành khí hỗn
hợp đều.



8.1. Khái quát:
Động cơ hỗn hợp bên ngoài: động cơ xăng và
động cơ ga.
Quá trình tạo khí hỗn hợp trong động cơ ga
tương đối dễ dàng và tốt.
Trong động cơ xăng quá trình tạo thành khí hỗn
hợp có khó khăn hơn.  phải có thiết bị đặc
biệt để tạo thành khí hỗn hợp gọi là bộ chế hòa
khí (BCHK) hay cacbuaratơ.


8.1.1. Yêu cầu đối với hỗn hợp trong động cơ xăng.
Chất lượng của quá trình cháy, công suất và tính kinh tế
của động cơ xăng phụ thuộc rất nhiều vào quá trình tạo
hỗn hợp.
Hỗn hợp tạo thành cần phải thỏa mãn các yêu cầu
sau:
1. Phải có thành phần thích hợp với từng chế độ làm
việc của động cơ
2. Phần lớn nhiên liệu trong hỗn hợp phải ở trạng thái
hơi, phần còn lại tốt nhất là những hạt có đường
kính nhỏ
3. Hỗn hợp phải đồng nhất trong thể tích 1 xilanh và có
thành phần như nhau trong các xilanh


8.1.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tạo
hỗn hợp
1. Thời gian hỗn hợp: Thời gian hỗn hợp càng dài,
hỗn hợp tạo thành càng tốt. Tốc độ động cơ ngày
càng cao, thời gian dành cho quá trình hỗn hợp
càng ngắn và càng khó đáp ứng được 2 yêu cầu 2
và 3.
2. Nhiệt độ môi trường và động cơ: Nhiệt độ môi
trường và động cơ càng cao, nhiệt độ của hỗn hợp
càng lớn, do đó cường độ bay hơi và hòa trộn càng
mạnh, chất lượng hỗn hợp càng cao. Song như vậy
lượng hỗn hợp nạp vào xilanh động cơ sẽ giảm, có
thể dẫn đến giảm công suất động cơ.



3. Kết cấu BCHK, đường ống nạp, buồng cháy...
Kết cấu các chi tiết trên ảnh hưởng nhiều đến chất
lượng tạo hỗn hợp, đặc biệt là tính đồng nhất trong
1 xilanh và tính đồng đều trong các xilanh của hỗn
hơp.
4. Thành phần và tính chất của nhiên liệu: Nhiên
liêụ có nhiêù thành phần chưng cất nhẹ, dễ bay hơi
sẽ dễ dàng tạo được hỗn hợp đồng đều và hàm
lượng hơi trong hỗn hợp cao.


8.1.3. Yêu cầu đối với BCHK.
 Tạo được hỗn hợp thỏa mãn yêu cầu nêu trong mục
8.1.1.
 Dễ điều chỉnh theo trạng thái kỹ thuật và điều kiện
sử dụng động cơ
 Cấu tạo đơn giản bền chắc, sử dụng bão dưỡng dễ
dàng
8.1.4. Các loại bộ chế hòa khí.
Về cơ bản người ta chia BCHK làm 3 loại: loại bốc
hơi, loại phun và loại hút.


2

8
3

6
5

1

7

4


8.2. Đặc tính của Cacbuaratơ đơn giản:
8.2.1. Định nghĩa:
là quan hệ giữa hệ số dư lượng không khí  của hỗn
hợp với một trong những thông số đặc trưng cho lưu
lượng hỗn hợp nạp vào động cơ như: lưu lượng
không khí Gk độ chân không ở họng khuếch tán Ph,
công suất có ích của động cơ Ne
Gk
Ta có:  = --------Gnl.Lo
- Gk, Gnl : lưu lượng không khí và nhiên liệu kg/s
- Lo
: lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt
cháy 1 kg nhiên liệu (kgkk/kg nhiên liệu)


8.2.2. Xây dựng đặc tính:
1. Lưu lượng không khí Gk.
Trong tính toán ta giả thiết dòng khí lưu động liên tục, ổn
định, ngoài ra tốc độ dòng khí tại mọi điểm trên tiết diện
ngang bất kỳ là như nhau.
Dòng khí qua Cacbuaratơ có thể xác định bằng biểu thức:
k
Gk = h.fh.wh.rh kg/s k
Wk,Pk,r0
h

h= 0,97 - 0,98.

h
8

zk
zh

6
5

1

7

4


Ph w 2h
w 2h
Pk w 2k
gz k 

 gz h 

 0
2
2
2
r0
rk
rk = const, vận tốc dòng khí tại cửa vào Wk  0
Khi đó ta có:
 o : hệ số cản.
Từ đó rút ra:
Pk Ph wh2
wh2


 0
2
rk rk 2
wh2
Ph  Pk  Ph  r k
(1   0 )
2
1
2Ph
2Ph
 wh 

 k
rk
rk
1  0

1
; ( k 
)
1  0


k : hệ số tốc độ, thường bằng 0,8 -0,9.
Thay Wh vào phương trình lưu lượng và thay
h.h = h : hệ số lưu lượng, ta được:

G k   h .f h . 2Ph .r k kg / s


2. Lưu lượng nhiên liệu:

2

8

3

6
5
1

4

7


2. Lưu lượng nhiên liệu:
Xăng từ buồng phao, qua ziclơ, vòi phun vào họng
cacburatơ. Màng xăng trong vòi phun thấp hơn miệng
ra một khoảng từ 5 -8 mm phòng nhiên liệu chảy ra
khi không làm việc do cacbuaratơ đặt nghiêng hoặc
do hiện tượng mao dẫn.
Lưu lượng qua ziclơ:
Gnl = d.fd.Wd.rnl (kg/s)
d :
Hệ số bóp dòng khi qua ziclơ
fd:
Tiết diện ziclơ
Wd , rnl: Tốc độ nhiên liệu qua ziclơ và mật độ
nhiên liệu: kg/m3


Nếu coi nhiên liệu lưu động không có sức cản và coi
tốc độ xăng trên mặt thoáng OO bằng không, ta có
phương trình Becnouli đối với 2 tiết diện OO và dd là

Pk

Pd

'2
d

W
g.ho 
 g.hd 

r nl
r nl 2

: áp suất tĩnh trong dòng nhiên liệu ở OO và
Pk, Pd
dd
Wd’ : tốc độ lý thuyết của nhiên liệu khi qua ziclơ.
Từ phương trình trên ta có thể xác định tốc độ lý
thuyết Wd’:


Pk  Pd 
W  2 g h o  h d  

r nl 

'
d


Áp suất tại tiết diện ziclơ Pd:
Pd = Ph+g(ho-hd)rnl+xgrnl
x = h+hc
hc: chiều cao cột áp ứng với áp suất để thắng sức
căng mặt ngoài khi nhiên liệu ra khỏi vòi phun. Song
thường không tính đến vì lượng đó quá nhỏ.
Vậy x = h.
Pd=Ph+g(ho-hd+h)rnl
Thay Pd vào Wd’, biến đổi ta được:

Ph  g.h.r nl
W  2
r nl
'
d


Tốc độ thực tế của nhiên liệu qua ziclơ:
Ph  g.h.r nl
Wd  d .W  d . 2
r nl
'
d

d : hệ số tốc độ, tính đến tổn thất khi nhiên liệu
lưu động qua ziclơ vòi phun.
Thay Wd vào biểu thức của Gnl và thay d.d =
d : hệ số lưu lượng qua ziclơ nhiên liệu ta
được
G nl  d.f d. 2(Ph  g.h.rnl ).rnl
kg/s


d : được xác định bằng thực nghiệm.
Phụ thụôc tiết diện, quan hệ kích thước hình học, hình dáng
cửa vào của ziclơ, nhiệt độ, áp suất và độ nhớt của nhiên
liệu.
Tăng tỉ số l/d (chiều dài trên đường kính lỗ ziclơ) đến 1,3 d
tăng lên nhanh rồi sau đó giảm nhưng chậm dần. Nên dùng
ziclơ có l/d  1,5 vì lúc đó sai số về công nghệ theo chiều
dài không ảnh hưởng đáng kể tới d. Mặt khác l/d  1,02,5 d ít thay đổi khi thay đổi Ph.
4/ Đặc tính của cacbuaratơ đơn giản:
Thay Gnl và Gk vào biểu thức  được:

Ph
1 f h  h rk

   
L o f d  d r nl Ph  h.g.r nl


h
Ph
  C 
 d Ph  h.g.r nl
h.g.rnl tương đối nhỏ so với Ph (trừ động cơ làm
việc ở nhiệt độ thấp, không tải).
Thay đổi h, d, h/d theo Ph
Khi Ph tăng thì h, d tăng trước tăng nhanh sau
tăng chậm dần còn h/d giảm dần, cuối cùng gần
như không đổi.
Ph

Khi Ph = h.g.rnl
thì
Ph  h.g.rnl

Khi Ph 

thì

Ph
1
Ph  h.g.rnl


Do đó khi tăng Ph thì hệ số dư lượng không khí 
giảm, nghĩa là hỗn hợp đậm dần.
Đặc tính này không thỏa mãn yêu cầu sử dụng của
động cơ. Nếu điều chỉnh cacbuaratơ để có hỗn hợp
có thành phần cần thiết ở chế độ tải lớn thì ở chế độ
tải nhỏ và trung bình hỗn hợp sẽ quá loãng vượt
khỏi giới hạn cháy.
Ngược lại nếu điều chỉnh để có hỗn hợp thích hợp ở
tải nhỏ và trung bình thì khi tải lớn hỗn hợp sẽ quá
đậm, vượt ra ngoài giới hạn cháy của nhiên liệu.


8.3. Đặc tính lý tưởng của cacbuaratơ:
8.3.1. Định nghĩa: Đặc tính lý tưởng là đặc tính tốt
nhất của cacbuaratơ. Đặc tính lý tưởng của
cacbuaratơ được xây dựng trên cơ sở đặc tính điều
chỉnh của động cơ (Ne, ge = f() khi n = const và
bướm ga ở vị trí cố định).


Nhận xét:
 ở mọi vị trí của bướm ga, công suất cực đại đạt được
khi   1 và nhỏ hơn  ứng với gemin.
 Càng đóng nhỏ bướm ga  ứng với chế độ công suất
max càng giảm. Khi bướm ga mở hoàn toàn tiêu hao
nhiên liệu nhỏ nhất đạt được khi hỗn hợp hơi nghèo
(  1,1).
 Càng đóng nhỏ bướm ga  tương ứng với chế độ
kinh tế (gemin) càng nhỏ và ở vị trí đóng khá nhỏ  có
thể nhỏ hơn 1. Vì vậy để nhận được công suất lớn
nhất cũng như tính kinh tế cao nhất khi đóng nhỏ dần
bướm ga hỗn hợp phải được làm đậm.


8.4. Hệ thống phun chính:
Hệ thống phun chính cung cấp lượng nhiên liệu chủ yếu cho
động cơ ở hầu hết các chế độ làm việc có tải. Trong phạm vi
80% tải trở lại, yêu cầu hệ thống phun chính phải đảm bảo
khi tăng taỉ thì hỗn hợp phải được làm loãng dần.
Cacbuaratơ đơn giản không đáp ứng được yêu cầu trên, vì
vậy cần điều chỉnh đặc tính của nó cho phù hợp. Người ta
thường dùng những hệ thống điều chỉnh:
- Hệ thống giảm độ chân không sau ziclơ chính
- Hệ thống có ziclơ bổ sung
- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng
- Hệ thống điều chỉnh tiết diện ziclơ chính phối hợp với hệ
thống không tải.


8.4.1 Hệ thống giảm độ chân không sau ziclơ chính
Nguyên lý làm việc: chia làm 3 giai đoạn
Giai đoạn thứ nhất: Độ chân không ở họng
Ph  hgrnl độ chân không ở họng nhỏ quá không
đủ để hút nhiên liệu ra khỏi vòi phun Gnl = 0,
 = 
Giai đoạn thứ hai: Từ lúc Ph bắt đầu lớn hơn hgrnl cho
tới khi Ph còn nhỏ hơn (H+h)grnl.. Nhiên liệu qua vòi
phun như cacbuaratơ đơn giản. Nghĩa là khi tăng Ph tức
là tăng tải thì Gnl tăng và  giảm. Khi tăng Ph thì mức
xăng trong ống không khí 3 rút xuống, không khí từ ngoài
qua ziclơ 2 bổ sung vào, áp suất trên mặt thoáng ống
không khí 3 xem như luôn bằng áp suất khí trời Po. Do đó
lưu lượng xăng đi qua ziclơ 1 trong giai đoạn 2 chỉ phụ
thuộc vào độ chênh mức xăng y giữa bầu phao và ống
không khí 3.


Giai đoạn thứ ba:
Từ khi Ph = (H + h)grnl trở đi, trong giai đoạn này
bắt đầu có dòng không khí qua ống không khí, vòi
phun vào họng khuyết tán tạo ra sau ziclơ 1 độ chân
không Pd. Do Ph tăng nhanh không khí không điền
vào kịp (bị mút mạnh) cho nên làm áp suất sau ziclơ
Pd giảm rất mạnh (hay Pd tăng lên) cho nên lưu
lượng nhiên liệu sẽ tăng lên rất lớn làm  giảm rất
nhanh. Khi Ph tiếp tục tăng, không khí sẽ điền qua
ziclơ 2 chỉ có tác dụng làm giảm độ chân không sau
ziclơ 1.
Lưu lượng không khí qua ziclơ 2 là:
’d, f’d : hệ số lưu lượng và tiết diện ziclơ không khí
Còn lưu lượng không khí qua vòi phun 4 là:


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×