Phân tích cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phun nhiên liệu điện tử trên các động cơ diesel hiện đại.

Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ
khí chế tạo nói riêng. Con người đã và đang từng bước hoàn thiện những công cụ phục vụ
cho cuộc sống của mình. Kể từ sau cuộc cách mạng công nghiệp ở Anh vào cuối thế kỹ
XVIII đầu thế kỹ XIX, loài người đã chế tạo thành công những động cơ đốt trong đầu tiên
và nó đã mang lại một hiệu quả khả quan trong việc nâng cao năng suất lao động cũng
như đáp ứng nhu cầu đi lại của con người. Và cũng từ đó đến nay, các nhà thiết kế, chế
tạo động cơ đã cải tiến, sáng tạo ra rất nhiều cơ cấu và hệ thống đặc biệt nhằm nâng cao
công suất và hiệu suất của động cơ.
Trong giai đoạn hiện nay, trước sự khan hiếm về nguồn tài nguyên thiên nhiên và
tình trạng ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng trên toàn thế giới đã đặt ra những
yêu cầu mới trong việc thiết kế, chế tạo động cơ. Để đáp ứng những vấn đề khách quan
này, vào những năm cuối thế kỹ XX hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử đã được
nghiên cứu và ứng dụng cho các động cơ đốt trong. Với sự giúp đỡ của máy tính điện tử
được lập trình sẵn, hệ thống này đã khắc phục được các khuyết điểm cố hữu của hệ thống
phun nhiên liệu cổ điển.
Được sự phân công và hướng dẫn của khoa cơ khí, bộ môn Động lực và Thầy phụ
trách: Th.S MAI SƠN HẢI, tôi xin được thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Phân tích
cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển điện
tử trên các động cơ diesel hiện đại”. Với thời lượng có hạn và thiếu thốn về mặt tài liệu,
kiến thức tôi đã cố gắng trình bày những vấn đề liên quan đến hệ thống nhưng chắc chắn
không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Vậy kính mong quý thầy hướng dẫn
cũng như các bạn đọc quan tâm góp ý, bổ sung để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các quý thầy trong Ban Giám Hiệu Trường Đại học
Thuỷ sản Nha Trang, các quý thầy trong khoa Cơ khí, các quý thầy trong bộ môn Động
lực cùng Thầy hướng dẫn đồ án Th.s. MAI SƠN HẢI đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn tôi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 2

hoàn thành đồ án này. Bên cạnh đó đồ án này chắc chắn còn tồn tại những vấn đề thiếu
sót và hạn chế, tôi kính mong các quý thầy chỉ dẫn và bổ sung để đồ án hoàn thành tốt
đẹp hơn.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn.

Nha Trang, tháng 11 năm 2005




Thực hiện: PHẠM XUÂN BÌNH















CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 3

PHUN NHIÊN LIỆU


I.1. CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHUN NHIÊN
LIỆU
I.1.1. Chức năng
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có chức năng lọc sạch rồi phun nhiên liệu
vào buồng đốt của động cơ theo những yêu cầu phù hợp với đặc điểm cấu tạo và tính
năng của động cơ.

I.1.2. Nhiệm vụ
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có các nhiệm vụ sau:
1) Dự trữ nhiên liệu đảm bảo cho động cơ có thể làm việc trong một thời gian nhất
đònh, không cần cấp thêm nhiên liệu; lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu;
giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống.
2) Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo các yêu cầu sau:
- Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của
động cơ.
- Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng qui luật mong muốn.
- Lưu lượng nhiên liệu vào các xylanh phải đồng đều (đối với động cơ nhiều
xylanh)
- Phải phun nhiên liệu vào các xylanh qua lỗ nhỏ với chênh áp lớn phía trước và
sau lỗ phun, để nhiên liệu được xé tơi tốt.
3) Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số
lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy và

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 4

với cường đôï và phương hướng chuyển động của môi chất trong buồng cháy để hoà khí
được hình thành nhanh và đều.

I.1.3. Yêu cầu của hệ thống phun nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hoạt động lâu bền, có đôï tin cậy cao;
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa;
- Dễ chế tạo, giá thành hạ.

I.2. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL
Bơm 12 hút nhiên liệu từ bình chứa 9 qua lọc thô 5 vào bơm rồi được bơm qua bình
lọc tinh 6, tới bơm cao áp (BCA) 14. Các bình lọc 5 và 6, lọc sạch các tạp chất lẫn trong
nhiên liệu. BCA đẩy nhiên liệu vào đường cao áp 4, tới vòi phun để phun vào buồng cháy
đôïng cơ. Nhiên liệu dư thừa trong BCA đi qua van tràn ra đường 13 trở về cửa hút của
bơm chuyển 12.
Một phầøn nhiên liệu rò rỉ trong vòi phun (khoảng 0,02% nhiên liệu phun vào
xylanh) đi theo đường 2 trở về thùng chứa.
Không khí từ ngoài trời qua bình lọc khí 1 vào ống nạp, rồi qua xupap nạp đi vào
động cơ. Trong quá trình nén các xupap hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lên, không
khí trong xylanh bò nén. Piston càng tới sát điểm chết trên (ĐCT), không khí bên trên
piston bò chèn chui vào phần khoét lõm của đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy lốc hướng
kính ngày càng mạnh. Cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào dòng xoáy lốc này,
được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trôïn đều với không khí tạo ra hoà khí rồi tự bốc
cháy.

1 – Bình lọc không khí

2 – Ống dầu hồi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 5

3 – Vòi phun
4 – Đường cao áp
5 – Bình lọc thô
6 – Bình lọc tinh
7 – Cảm biến mức nhiên liệu
8 – Đai giữ
9 – Thùng nhiên liệu
10 – Van
11 – Nút xả
12 – Bơm chuyển nhiên liệu
13 – Đường dẫn
14 – Bơm cao áp
Hình I.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
động cơ diesel

I.3. ĐẶC TÍNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
Muốn đảm bảo chất lượng hình thành khí hỗn hợp trong xylanh động cơ diesel, phải
phun nhiên liệu thành hạt nhỏ, kích thước đều nhau (đường kính mỗi hạt khoảng 5 - 50
mm), để hỗn hợp với không khí nén trong buồng cháy của động cơ. Kích thước của hạt
nhiên liệu càng nhỏ, càng đều thì tổng diện tích sấy nóng và bốc hơi của một đơn vò thể
tích nhiên liệu càng lớn, do đó nhiên liệu bốc hơi càng nhanh. Muốn nhiên liệu thành
những hạt nhỏ thì áp suất phun lớn. Áp suất phun thường dao động trong khoảng từ 10 –
180 MN/m
2
, tuỳ thuộc vào số vòng quay của động cơ, kích thước xylanh và dạng buồng

cháy.
Qúa trình xé tan nhiên liệu phun vào buồng cháy của động cơ phụ thuộc vào các
lực sau: lực hấp dẫn giữa các phân tử nhiên liệu, lực căng mặt ngoài của tia nhiên liệu,
lực kích đôïng ban đầu của tia nhiên liệu khi đi qua lỗ phun và lực cản khí động của không
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 6

nl
P
r
f
D2
khí nén trong buồng cháy. Do hình dạng của các tiết diện ngang của lỗ và trạng thái bề
mặt của thanh lỗ phun dọc theo đường tâm của lỗ không giống nhau, mặt khác tốc độ lưu
động của nhiên liệu tại các điểm trên tiết ngang của miệng lỗ phun cũng khác nhau (khu
vực tâm lỗ tốc độ lớn, còn các khu vực càng sát thành lỗ tốc độ càng nhỏ) nên sau khi rời
khỏi lỗ phun, trong tia nhiên liệu xuất hiện thêm các phần tốc độ vuông góc với đường
tâm của tia gây nên lực kích động ban đầu. Các lực hấp dẫn giữa các phần tử và lực căng
mặt ngoài của nhiên liệu có khuynh hướng giữ cho tia nhiên liệu ở trạng thái liên tục,
hoàn chỉnh không bò xé nhỏ. Ngược lại lực kích động ban đầu và lực cản khí động của
không khí nén trong buồng cháy lại có khuynh hướng xé tia nhiên liệu thành những hạt
nhỏ.
Tác dụng tổng hợp của các lực kể trên làm cho tia nhiên liệu sau khi phun vào
buồng cháy được xé thành những hạt nhỏ, kích thước của chúng thể hiện trạng thái cân
bằng của tia nhiên liệu dưới tác dụng của các lực ấy.
Chất lượng phun nhiên liệu được thể hiện bằng độ phun nhỏ và phun đều của tia
nhiên liệu.
Độ phun nhỏ được thể hiện qua đường kính trung bình của tất cả các hạt chứa trong
tia nhiên liệu. Số vòng quay của động cơ càng cao thời gian dành cho quá trình hình thành

khí hỗn hợp và quá trình cháy càng ngắn thì phải phun nhiên liệu càng nhỏ, đặc biệt là
trong loại buồng cháy thống nhất.
Muốn cho qúa trình hình thành khí hỗn hợp có chất lượng tốt, cần phải đảm bảo
chất lượng của tia nhiên liêu đi qua lỗ phun W
nl
= 150 – 400 m/s, W
nl
phụ thuộc vào số
vòng quay và loại buồng cháy của động cơ, số vòng quay của động cơ càng cao, W
nl
phải
càng lớn, buồng cháy thống nhất có W
nl
lớn hơn các loại buồng cháy ngăn cách.
Tốc độ của nhiên liệu đi qua lỗ phun có tỷ số l/d = 4 (l và d là chiều dài và đường
kính của lỗ phun) được tính theo công thức sau:

W
nl
= j
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 7


Với j = 0.7 - 0.8 : Hệ số tốc độ của lỗ hình trụ
c
R-R=DR
ff
: Hiệu số giữa áp suất phun và áp suất trong buồng cháy.

Độ phun đều của tia nhiên liệu được thể hiện qua mức độ chênh lệch giữa đường
kính thực tế của hạt so với đường kính trung bình của các hạt trong tia. Thông thường phải
dùng thực nghiệm để xác đònh chất lượng phun nhiên liệu. Phương pháp thường dùng hiện
nay là phun nhiên liệu lên mặt phẳng có một lớp gơlixêrin hoặc nước thuỷ tinh, chụp ảnh
các vết hằn của các hạt nhiên liệu trên mặt phẳng ấy, đếm số hạt và đo đường kính của
từng hạt, trên cơ sở đó xây dựng đường đặc tính phun nhiên liệu. Đường đặc tính phun
nhiên liệu không những thể hiện được độ phun nhỏ mà còn thể hiện độ phun đều của tia.








A) B)
Hình I-2: Các đường đặc tính phun nhiên liệu.
Trên hình A đường cong 1 thể hiện chất lượng phun vừa nhỏ và vừa đều, đường 2
phun không nhỏ và không đều. Như vậy 2 nhánh đi lên và đi xuống dốc thì độ phun đều
càng tốt và nếu đỉnh của đường cong càng sát với trục tung thì độ phun nhỏ càng tốt.
Ngoài ra, trên hình B là một dạng khác của đường đặc tính phun nhiên liệu. Trên
trục hoành đặt bán kính của hạt, còn trục tung đặt tỷ số i/i
t
(trong đó: i là các số hạt trong
tia có bán kính từ 0 đến trò số tương ứng trên hoành độ; i
t
: là tổng các số hạt trong tia).
Đường cong thể hiện hàm số i/i
t
= f(r)

được gọi là đường tổng số tương đối. Lấy đạo hàm
Mật độ hạt (
:
m)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 8

theo đồ thò của hàm số trên: d(i/i
t
)/d
r
= f
2
(r) được gọi là đường tần suất tương đối. Điểm
cực đại của đường này càng gần trục tung, thì nhiên liệu được phun càng nhỏ và hiệu số
giữa bán kính lớn nhất r
2
và bán kính nhỏ nhất r
1
của các hạt trong tia càng nhỏ, thì độ
phun đều càng tốt.
Có thể xác đònh bán kính trung bình của các hạt trong tia qua đường đặc tính phun
với điều kiện sau: tỷ số giữa tổng thể tích
å
V
và tổng diện tích
å

F
của tất cả các tia
bằng tỷ số giữa thể tích V
tb
và diện tích F
tb
của hạt nhiên liệu có bán kính trung bình.
Chất lượng phun nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ phụ thuộc vào những
yếu tố sau: áp suất phun, các kích thước của lỗ phun, số vòng quay của BCA, độ nhớt và
lực căng mặt ngoài của nhiên liệu.
Thực nghiệm chỉ ra rằng: tăng áp suất phun P
2
thì tốc độ lưu động của nhiên liệu
qua lỗ phun sẽ tăng, do đó làm giảm kích thước của các hạt trong tia, tức là làm tăng độ
phun nhỏ của tia.
Giảm đường kính của lỗ phun sẽ làm tăng độ phun nhỏ và phun đều của tia nhiên
liệu.
Tăng tốc độ quay của BCA sẽ làm tăng tốc độ vận động của piston BCA, do đó
làm tăng áp suất phun và tốc độ vận động của nhiên liệu qua lỗ phun, kết quả làm cho độ
phun nhỏ và đều của tia nhiên liệu đều tăng.
Sau khi ra khỏi lỗ phun dòng nhiên liệu được xé nhỏ và tạo thành tia. Càng xa lỗ
phun tốc độ các hạt trong tia càng giảm nhỏ vì không khí nén trong buồng cháy gây sức
cản khí động đối với tia.
Vận động của các hạt nhiên liệu thường kéo theo cả lớp không khí bao quanh hạt,
đặc biệt là khu vực lõi tia vì trong khu vực này nhiên liệu tập trung nhiều, kích thước và
mật độ hạt đều lớn. Không khí bò cuốn theo tia nhiên liệu một mặt sẽ làm giảm tốc độ
tương đối của các hạt so với tốc độ không khí, do đó làm giảm lực cản khí động của không
khí, mặt khác còn làm không khí trong tia bò dồn ra mặt ngoài của tia. Phần nhiên liệu
phun trước thường gặp sức cản khí động rất lớn nên tốc đôï lưu động giảm xuống nhanh
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 9

còn các phần tử nhiên liệu phun sau được phun vào môi trường mà tia nhiên liệu đang vận
động nên tốc độ lưu động của phần nhiên liệu này giảm xuống chậm hơn, vì vậy các phần
tử nhiên liệu phun sau thường đuổi kòp và gạt số nhiên liệu phía trước ra ngoài rồi đi vào
khu vực của mũi tia.
Chính vì những lý do trên nên tia nhiên liệu được chia thành hai phần có những đặc
điểm khác nhau: phần lõi, mật độ và kích thước các hạt nhiên liệu đều lớn và phần vỏ là
phần mà mật độ và kích thước các hạt đều nhỏ. Phần lõi gặp ít sức cản khí động nên
nhiên liệu liên kết với nhau thành những hạt lớn chứa nhiều năng lượng (phần lớn là động
năng) nên tốc đôï lưu động ở phần lõi mạnh nhất. Từ phần lõi đi ra, kích thước, mật độ và
tốc độ lưu động của các hạt nhiên liệu giảm dần. Những hạt nhiên liệu có kích thước nhỏ
nhất thường nằm ở khu vực ngoài cùng của tia.
Các kích thước hình học gồm hành trình và góc côn của tia nhiên liệu, thường gây
ảnh hưởng lớn tới chất lượng hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy của động cơ. Đối
với buồng cháy thống nhất chỉ khi nào hành trình và hình dạng của các tia nhiên liệu trong
kỳ cháy trễ, hoàn toàn phù hợp với hình dạng buồng cháy mới có thể đảm bảo cho quá
trình hình thành khí hỗn hợp có chất lượng tốt.
Người ta thường dùng phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu qui luật hình thành
và phát triển của tia nhiên liệu. Phun nhiên liệu vào trong một buồng khí nén chứa đầy
khí nitơ, thành buồng làm bằng vật liệu trong suốt nhờ đó có thể dùng phương pháp chụp
ảnh cao tần để nghiên cứu quá trình phát triển của tia nhiên liệu.
Dựa vào kích thước của các tia nhiên liệu trên phim ảnh và khoảng thời gian giữa
hai ảnh kề nhau có thể xác đònh qui luật biến thiên về kích thước và hình dạng của tia
nhiên liệu theo thời gian hoặc theo góc quay của trục dẫn động BCA.

I.4. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU
I.4.1. Hiệu suất nạp nhiên liệu
Hiệu suất nạp của BCA được đònh nghóa như sau:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 10

h
vb
= g
1
/g
s
= g
1
/(V
sb
.D
Fn
)
Trong đó:
h
vb
: Hiệu suất nạp của BCA.
g
1
: Lượng nhiên liệu thực tế nạp vào BCA.
g
s
: Lượnh nhiên liệu chứa đầy không gian công tác của xylanh BCA ở điều kiện
áp suất trong khoang nạp.
V
sb

: Dung tích công tác của xylanh BCA.
D
Fn
: Mật độ của nhiên liệu trong khoang nạp.
Trò số hiệu suất nạp có ảnh hưởng đến thời điểm bắt đầu phun và lượng nhiên liệu
chu trình thực tế ứng với một vò trí của cơ cấu điều khiển. Hiệu suất nạp chòu ảnh hưởng
của rất nhiều yếu tố như: sức cản thuỷ động, thể tích khoang nạp, áp suất và biến động áp
suất trong khoang nạp, … Tác động đồng thời của các yếu tố kể trên làm cho hiệu suất nạp
có thể nhỏ hơn, lớn hơn hoặc bằng 1. Tuy nhiên trò số lớn hay nhỏ của hiệu suất nạp
không có ý nghóa thực tế mà độ ổn đònh của nó mới có ảnh hưởng đến chất lượng đònh
lượng và đònh thời của hệ thống phun nhiên liệu.
Bên cạnh sức cản thuỷ động, sự xuất hiện của xung áp suất trong khoang nạp tại
thời điểm kết thúc quá trình phun hình học (thời điểm rãnh chéo trên piston bắt đầu thông
với khoang nạp) là hiện tượng có ảnh hưởng rất lớn đến trò số và sự biến động của áp suất
nạp, đặc biệt là BCA PE có chung một khoang nạp. Với sự chênh lệch áp suất rất lớn giữa
khoang bơm và khoang nạp tại thời điểm bắt đầu xả, các xung áp suất được hình thành tại
khu vực gần cửa xả của từng xylanh sẽ ảnh hưởng đến quá trình nạp nhiên liệu vào
xylanh của chính khoang bơm của xylanh đó cũng như các xylanh khác có chung một
khoang nạp. Sự biến động một cách kiểm soát được của hiệu suất nạp sẽ làm cho thời
điểm phun và lượng nhiên liệu phun thực tế không hoàn toàn như nhau cho các chu trình
công tác khác nhau ở một xylanh của động cơ và cho các xylanh khác nhau.
Trong thực tế, các nhà thiết kế đã áp dụng các biện pháp dưới đây nhằm hạn chế
sự biến động của hiệu suất nạp của BCA:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 11

- Tăng dung tích của khoang nạp trong BCA.
- Dùng các đường ống thấp áp có đường kính đủ lớn, khoảng 8 – 10 mm.
- Sử dụng bơm thấp áp có năng suất bơm lớn hơn nhiều lần mức tiêu thụ thực tế

(thông thường 6 – 10 lần) để tạo ra dòng lưu thông một chiều của nhiên liệu trong hệ
thống cung cấp.
- Trang bò bộ giảm xung áp suất nạp.
I.4.2. Hiện tượng tiết lưu.
Hiện tượng tiết lưu diễn ra tại nhiều vò trí trong hệ thống phun khi nhiên liệu chảy
qua những khe có tiết diện lưu thông nhỏ như: lỗ nạp, lỗ xả, van triệt hồi tại những thời
điểm bắt đầu và kết thúc quá trình phun. Hiện tượng tiết lưu có ảnh hưởng lớn nhất đến
chất lượng quá trình phun xảy ra tại lỗ nạp và lỗ xả trên xylanh BCA.
Hiện tượng tiết lưu lần thứ nhất diễn ra khi piston ở gần vò trí bắt đầu phun hình học
trong hành trình bơm của piston BCA. Do tiết lưu, áp suất trong khoang bơm bắt đầu tăng
sớm hơn và quá trình phun cũng bắt đầu sớm hơn thời điểm x. Hiện tượng tiết lưu lần thứ
hai diễn ra ngay sau thời điểm kết thúc phun hình học. Do tiết lưu mà áp suất trong
khoang bơm được duy trì ở giá trò lớn một thời gian nhất đònh sau thời điểm mép vát đã
mở cửa xả, kết quả là thời điểm kết thúc phun thực tế chậm hơn so với thời điểm kết thúc
phun hình học.
Cả hiện tượng tiết lưu lần thứ nhất và lần thứ hai đều có tác dụng làm tăng lượng
cấp liệu chu trình thực tế so với lượng cấp liệu lý thuyết. Ảnh hưởng của nó mạnh lên
theo chiều tăng của tốc đôï quay và cũng có tính chất không ổn đònh như trường hợp hiệu
suất nạp. BCA kiểu BOSCH hiện đại thường được trang bò van triệt hồi giảm áp và cơ cấu
hiệu chỉnh để hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng tiết lưu trình bày ở trên.

I.4.3. Tính chòu nén của nhiên liệu và tính đàn hồi của vật liệu.
Nhiên liệu lõng dùng cho động cơ diesel có khả năng thay đổi thể tích đáng kể khi
bò nén. Ví dụ: thể tích của gas-oil giảm đi khoảng 1,25% khi bò nén từ áp suất khí quyển
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 12

đến 2000 bar. Khi mép vát mở lỗ xả tại những thời điểm cuối quá trình phun, phần nhiên
liệu trong khoang bơm sẽ giãn nở. Kết quả là lượng cấp liệu chu trình thực tế sẽ nhỏ hơn

lượng cấp liệu chu trình lý thuyết và thời điểm kết thúc phun thực tế sẽ chậm hơn so với
thời điểm kết thúc phun hình học.
Tính đàn hồi của vật liệu chế tạo các bộ phận chứa nhiên liêu cao áp, cũng có ảnh
hưởng tương tự. Tính đàn hồi của vật liệu càng lớn thì sự sai lệch thời điểm kết thúc phun
hình học và lượng cấp liệu chu trình lý thuyết so với thực tế càng lớn.
Giảm thể tích không gian cao áp, sử dụng ống cao áp có thành rất dày và ngắn là
những biện pháp hạn chế ảnh hưởng xấu của tính chòu nén của nhiên liệu và tính đàn hồi
của vật liệu.
Ảnh hưởng của tất cả các yếu tố kể trên sẽ gia tăng theo chiều tăng của tốc độ
quay động cơ. Chính vì vậy, hệ thống phun nhiên liệu cổ điển thường chỉ được trang bò cho
những động cơ có tốc độ quay danh nghóa không vượt quá 3000 v/ph. Nhiều giải pháp đã
được áp dụng nhằm thoả mãn yêu cầu đối với quá trình phun nhiên liệu cho động cơ cao
tốc, ví dụ: trang bò van triệt hồi – giảm áp và cơ cấu hiệu chỉnh cho BCA kiểu BOSCH,
loại bỏ ống cao áp trong hệ thống phun với BCA – VP liên hợp, sử dụng một phần tử bơm
cho tất cả các xylanh động cơ trong trường hợp BCA phân phối.

I.5. TỶ LỆ KHÔNG KHÍ NHIÊN LIỆU.
Hệ thống nhiên liệu phải thay đổi tỷ lệ không khí – nhiên liệu khi tải của động cơ
và các điều kiện hoạt động của động cơ thay đổi. Tỷ số không khí – nhiên liệu là tỷ số
của không khí đối với nhiên liệu theo trọng lượng. Mười lăm pound không khí trên một
pound nhiên liệu là một tỷ số 15/1. Điều này được viết là 15 : 1.
Để khởi động một động cơ lạnh, cần phải có một hỗn hợp nhiên liệu giàu. “Giàu”
có nghóa là hỗn hợp có một phần trăm nhiên liệu tương đối cao. Sau khi động cơ ấm lên,
nó có thể chạy với hỗn hợp nghèo. Điều này có một phần trăm nhiên liệu thấp hơn
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 13

Mục đích của việc thay đổi tỷ số không khí – nhiên liệu là để một hỗn hợp dễ cháy
luôn luôn đi vào xylanh động cơ. Thí dụ, khi khởi động một động cơ lạnh, hỗn hợp phải

rất giàu. Điều này là vì chỉ có một phần nhiên liệu bốc hơi tại nhiệt độ thấp. Bằng cách
làm giàu hỗn hợp, đủ nhiều nhiên liệu bốc hơi, để tạo ra hỗn hợp không khí – nhiên liệu
có thể đốt cháy được.
Hệ thống nhiên liệu phải đo hoặc đònh lượng một cách chính xác không khí và
nhiên liệu đi vào động cơ. Một hỗn hợp nhiên liệu quá nghèo (không đủ nhiên liệu trong
nó) sẽ không đốt cháy hoàn toàn. Nó tạo ra nhiều khí xả ô nhiễm và có thể gây nên khả
năng điều khiển động cơ kém. Một hỗn hợp nhiên liệu quá giàu (quá nhiều nhiên liệu
trong nó) cũng gây nên quá nhiều khí xả ô nhiễm.










Hình I-3: Ảnh hưởng của tỷ số không khí nhiên liệu đối với
công suất động cơ và lượng tiêu thụ nhiên liệu

I.6. PHA PHỐI KHÍ VÀ GÓC PHUN SỚM NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL.
I.6.1. Pha phối khí.
Trong quá trình làm việc không khí sạch và nhiên liệu được cấp vào xylanh động
cơ ứng với các thời điểm xác đònh. Sau khi cháy nhiên liệu, sản vật cháy sinh công và xả
Công suất

Tiêu thụ
nhiên liệu

Giàu

Nghèo

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 14

ra khỏi xylanh. Việc nạp không khí và làm sạch xylanh đối với động cơ 4 kỳ thực hiện qua
xupap nạp, xả.
Thời điểm mở và đóng các cơ cấu phối khí biểu diễn theo góc độ quay của trục
khuỷu (gqtk) gọi là pha phối khí. Các pha phối khí được biểu diễn trên đồ thò tròn – gọi là
đồ thò phối khí.
Đối với động cơ 4 kỳ, thời gian của thời kỳ trao đổi khí lớn hơn so với động cơ 2 kỳ.
Các xupap xả được mở sớm hơn so với điểm chết dưới (ĐCD) và đóng muộn sau ĐCT.
Tất cả thời gian trao đổi khí khoảng 400 – 450
0
góc quay trục khuỷu.


j
1
– góc nạp sớm
j
2
– góc xả muộn
j
3
– góc xả sớm
j

4
– góc nạp muộn





Hình I-4: Đồ thò pha phối khí của
động cơ diesel 4 kỳ
Trên đồ thò tròn biểu diễn các thời kỳ của chu trình công tác: 1 – nạp; 2 – nén; 3 –
sinh công; 4 – xả. Từ đồ thò thấy rõ xupap nạp bắt đầu mở khi xupap xả còn chưa đóng.
Thời kỳ xupap nạp và xupap xả đồng thời mở được gọi là thời kỳ mở trùng điệp của
xupap. Thời kỳ mở sớm đảm bảo làm sạch xylanh hơn, làm tăng lượng khí nạp mới và
làm mát thành buồng cháy tốt hơn. Đóng muộn xupap xả, mở sớm xupap nạp làm tăng
tiết diện lưu thông ở cuối kỳ xả, đầu kỳ nạp.
ĐCT

ĐCD

Nạp
Xả

j
2

j
1

j
4

j
3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 15


I.6.2. Góc phun sớm nhiên liệu.
Nhiên liệu ở động cơ diesel phải được phát hoả trước khi piston tới ĐCT để quá
trình cháy diễn ra xung quanh ĐCT. Góc quay trục khuỷu tính từ thời điểm nhiên liệu bắt
đầu được phun vào buồng cháy đến thời điểm piston tới ĐCT được gọi là góc phun sớm
nhiên liệu.












Hình I-5: Ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu đến
một số thông số công tác của động cơ diesel
Nếu góc phun sớm quá lớn, nhiên liệu được phun vào buồng cháy khi áp suất và
nhiệt độ của không khí nén vẫn còn thấp, quá trình chuẩn bò cho nhiên liệu phát hoả

chậm. Kết quả là tại thời điểm phát hoả trong buồng cháy đã tập trung một phần lớn
lượng nhiên liệu chu trình. Lượng nhiên liệu này sẽ bốc cháy mãnh liệt trong điều kiện
nồng độ ôxy lớn và thể tích của không gian công tác nhỏ, áp suất cháy cực đại (P
z
) và tốc
độ tăng áp suất (w
p
) sẽ lớn và động cơ làm việc “cứng” (đường 1).
P
[Bar]

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 16

Nếu góc phun sớm quá nhỏ, động cơ làm việc “mềm” hơn nhưng công suất và hiệu
suất của động cơ sẽ giảm do lượng nhiên liệu cháy rớt nhiều hơn.








Hình I-6: Quan hệ giữa góc phun sớm tối ưu với công suất (N
e
),
lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (G
e

), suất tiêu thụ nhiên liệu (g
e
)
và tốc độ quay của động cơ (n)

I.7. HÌNH THÀNH KHÍ HỖN HP TRONG BUỒNG CHÁY.
Quá trình hình thành khí hỗn hợp trong động cơ diesel bắt đầu từ lúc phun nhiên
liệu vào buồng cháy của động cơ. Sau khi nhiên liệu được phun vào khối không khí nóng
trong buồng cháy, các hạt nhiên liệu bắt đầu được sấy nóng và bốc hơi. Cường độ sấy
nóng và bốc hơi của nhiên liệu trong buồng cháy phụ thuộc vào kích thước của các hạt
nhiên liệu, tốc độ vận động tương đối của các hát so với không khí, nhiệt độ và áp suất
trong xylanh, tính chất vật lý của nhiên liệu. Trong suốt quá trình bốc hơi nhiên liệu luôn
tạo hỗn hợp với không khí trong buồng cháy và hình thành hỗn hợp khí cháy.
Quá trình hình thành khí hỗn hợp trong động cơ diesel chỉ chiếm một khoảng thời
gian rất ngắn (0,04 – 0,001 giây), trong đó một phần tiến hành trong quá trình nén còn
một phần trùng với quá trình cháy của nhiên liệu, trong điều kiện ấy muốn đảm bảo cho
nhiên liệu cháy kiệt, kòp thời với số lượng ôxy rất có hạn trong buồng cháy, cần phải tạo
điều kiện cho các hạt nhiên liệu được phân bố đều trong khối không khí nóng trong buồng
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 17

cháy, trên cơ sỡ ấy làm cho nhiên liệu bốc hơi nhanh. Muốn đạt được mục đích phân bố
nhiên liệu đều đặn trong không gian buồng cháy của động cơ, người ta sử dụng những
biện pháp sau:
+ Phối hợp chặt chẽ giữa hình dạng, kích thước của buồng cháy với hình dạng, kích
thước, số lượng và phương hướng các tia nhiên liệu phun vào buồng cháy.
+ Tạo ra dòng không khí có vận động xoáy lốc mạnh trong không gian buồng cháy
để hoà trộn đều các hạt nhiên liệu với không khí đồng thời làm cho nhiên liệu bốc hơi
nhanh.

Chất lượng hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí trong từng loại buồng cháy chủ
yếu phụ thuộc vào cường độ vận động xoáy lốc của môi trường trong buồng cháy, trong
giai đoạn cuối quá trình nén đến đầu quá trình cháy. Đặc điểm hình thành khí hỗn hợp và
quá trình cháy trong động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của buồng
cháy dùng cho động cơ.
Đối với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, buồng cháy tối ưu đạt được yêu cầu trên
là buồng cháy thống nhất. Trong buồng cháy thống nhất, nhiên liệu được phun trực tiếp
vào không gian buồng cháy.
Việc hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí trong buồng cháy thống nhất được thực
hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, tuỳ thuộc vào loại động cơ, số vòng quay và
công dụng của động cơ.
Phương pháp sử dụng sớm nhất và rộng rãi nhất là làm cho hình dạng, kích thước,
số lượng và phương hướng của các tia nhiên liệu phun vào động cơ được phối hợp chặt
chẽ với hình dạng và kích thước của buồng cháy, ngoài ra cũng còn sử dụng một phần
động năng của không khí nạp vào động cơ để làm cho không khí và nhiên liệu được hoà
trộn với nhau tốt hơn, tuy nhiên tác dụng về động năng của dòng không khí chỉ là thứ yếu.
Tuy nhiên sử dụng phương pháp trên vào động cơ cao tốc có buồng cháy thống nhất
rất khó đảm bảo cho quá trình hình thành khí hỗn hợp đạt chất lượng tốt và ổn đònh, vì vậy
trong các động cơ cao tốc thường sử dụng phương pháp hoà trộn giữa không khí và nhiên
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 18

liệu với hiệu quả tốt hơn bằng cách tạo ra vận đôïng xoáy lốc mạnh của không khí trong
buồng cháy. Phương pháp này đã giúp cho các hạt nhiên liệu được bốc hơi nhanh hơn và
hoà trộn đều với không khí trong buồng cháy.
Vận động xoáy lốc của không khí trong buồng cháy thống nhất thường được thực
hiện bằng các phương pháp sau:
+ Khoét lõm đỉnh piston hoặc khoét lõm nắp xylanh làm cho cuối quá trình nén
phần không khí, chứa trong khe hở hình vành khăn giữa đỉnh piston và nắp xylanh được

dồn vào không gian khoét lõm và tạo ra vận động xoáy lốc mạnh của không khí trong
buồng cháy này.
+ Dùng đường ống nạp tiếp tuyến hoặc dùng xupap nạp có bản chắn để hướng
dòng không khí nạp đi vào tiếp tuyến với xylanh của động cơ, qua đó tạo ra vận động
xoáy lốc của dòng không khí nạp.
Ngoài ra, chất lượng phun nhiên liệu và phân bố các hạt nhiên liệu trong không
gian buồng cháy của động cơ còn phụ thuộc vào số lượng lỗ của vòi phun và áp suất phun
P
2
. Trong các loại động cơ buồng cháy thống nhất thường sử dụng các loại vòi phun nhiều
lỗ (từ 3 – 10 lỗ) với áp suất phun P
2
= (20 – 100) MN/m
2
(đối với loại BCA và VP tách rời
nhau) và P
2
= (150 – 180) MN/m
2
(đối với thiết bò BCA - VP gắn liền nhau).
Dựa vào đặc điểm hình thành khí hỗn hợp có thể chia các loại buồng đốt thống
nhất thành hai nhóm: nhóm thứ nhất gồm các loại buồng cháy mà quá trình hoà trộn giữa
không khí và nhiên liệu chủ yếu dựa vào sự phối hợp giữa hình dạng, kích thước, số lượng
và phương hướng của các tia nhiên liệu phun vào động cơ với hình dạng và kích thước của
buồng cháy, còn vận động xoáy lốc của không khí chỉ gây tác dụng thứ yếu (sơ đồ từ 1 –
7); nhóm thứ hai gồm các loại buồng cháy mà vận động xoáy lốc của dòng không khí
trong buồng cháy gây tác dụng quyết đònh tới chất lượng của quá trình hình thành khí hỗn
hợp (các sơ đồ từ 8 – 12).
Dựa vào đặc điểm đặt phần chủ yếu của thể tích buồng cháy có thể chia buồng
cháy thống nhất thành 4 nhóm: buồng cháy đặt trên đỉnh piston (các sơ đồ 1, 2, 3, và 11,

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 19

12), buồng cháy đặt trên nắp xylanh (các sơ đồ 4 – 6 và 10), buồng cháy đặt trên đỉnh
piston và nắp xylanh (sơ đồ 7) và buồng cháy đặt giữa 2 đỉnh piston (các sơ đồ 8, 9).
* Sơ đồ các loại buồng đốt thống nhất điển hình:









Hình I-7: Các loại buồng đốt thống nhất điển hình.
Phương pháp hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy thống nhất có vận động
xoáy lốc mạnh so với trường hợp dòng không khí vận động yếu có những ưu điểm sau:
+ Động cơ có thể làm việc với hệ số dư lượng không khí " tương đối nhỏ (a= 1,5 –
1,7) vì vậy có thể tăng p
e
(khoảng

10 – 12%).
+ Áp suất cháy cực đại không lớn lắm, tốc độ tăng áp suất trong quá trình cháy
tương đối nhỏ vì nhiên liệu được sấy nóng mạnh hơn nên giảm được thời gian cháy trễ,
mặt khác từ màng nhiên liệu đọng trên thành xylanh, nhiên liệu được bốc hơi và được
cuốn từ từ vào khu vực bốc cháy của khí hỗn hợp làm cho quá trình cháy được êm hơn.
+ Ít nhạy cảm khi thay đổi số vòng quay của động cơ.

+ Ít nhạy cảm khi thay tính chất lý hoá của nhiên liệu.
Chính nhờ những ưu điểm ấy làm cho động cơ có hiệu suất cao, tính năng khởi
động tốt, vì vậy phương pháp hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy thống nhất có vận
động xoáy lốc mạnh đang được sử dụng ngày một rộng rãi trong các loại động cơ vận tải.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 20

Trong các loại động cơ cao tốc cỡ nhỏ, còn sử dụng phương pháp hình thành khí
hỗn hợp trong buồng cháy thống nhất có lợi dụng vận động xoáy lốc mạnh của dòng
không khí trong buồng cháy, làm cho phương pháp hình thành khí hỗn hợp này có cả
những ưu điểm của buồng cháy thống nhất lẫn buồng cháy ngăn cách.
Công dụng chủ yếu của loại buồng cháy này là tạo ra vận động xoáy lốc mạnh của
không khí làm cho nhiên liệu và không khí được hoà trộn với nhau thật đều. Chính vì vậy
đã làm tăng nhiệt độ không khí trong buồng cháy và làm cho nhiên liệu dễ bốc hơi kể cả
nhiên liệu có thành phần chưng cất nặng; cho nên khi thay đổi phụ tải và số vòng quay
của động cơ trong quá trình làm việc, động cơ vẫn rất ổn đònh. Tăng số vòng quay của
động cơ sẽ làm tăng tốc độ vận động xoáy của không khí nên không khí hoà trộn với
nhiên liệu và quá trình công tác của động cơ ổn đònh hơn.

I.8. QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL.
Quá trình cháy trong động cơ diesel là quá trình cháy của hỗn hợp khí không đồng
nhất, nó khác với cháy của hỗn hợp khí đồng nhất. Quá trình hình thành khí hỗn hợp và
chuẩn bò cho nó bốc cháy ở động cơ diesel bắt đầu từ lúc phun nhiên liệu vào buồng đốt,
tức là ở 10 – 14
0
(gqtk) trước khi piston đi đến ĐCT. Tính theo thời gian thì tổng cộng của
tất cả quá trình chuẩn bò cho hỗn hợp khí bốc cháy rất ngắn, trong động cơ diesel thời gian
này chiếm khoảng 0,04 – 0,001 giây, trong đó trò số lớn ứng với động cơ có tốc độ thấp,
còn trò số nhỏ cho động cơ cao tốc. Thời gian cần thiết để hình thành khí hỗn hợp bên

ngoài (hỗn hợp khí đồng nhất) lớn hơn mấy lần so với động cơ diesel.
Quá trình riêng biệt của sự hình thành khí hỗn hợp và chuẩn bò cho nó bốc cháy
trong động cơ diesel (phun nhiên liệu từ các lỗ của vòi phun và sự phân bố chúng trong
buồng cháy, việc sấy nóng các hạt nhiên liệu, quá trình bốc hơi các hạt nhiên liệu, sự hình
thành những sản vật ôxy hoá trung gian và cuối cùng là sự bốc cháy) diễn ra theo thời
gian cái nọ nối tiếp cái kia và kéo dài kể cả sau khi hỗn hợp đã bốc cháy. Chính đặc điểm
đó làm cho việâc nghiên cứu qúa trình cháy trong động cơ diesel rất phức tạp.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 21

Sự bốc cháy của hỗn hợp khí không đồng nhất được thực hiện không phải từ một
ngọn lửa bên ngoài mà do sự gia tốc của các phần tử ôxy hoá toả nhiệt trước khi đạt tới
bốc cháy.
Trong các khí hỗn hợp có thành phần không đồng nhất sự bốc cháy trước tiên có
thể nảy sinh trong thể tích có nồng độ nhiên liệu (dạng hạt bốc hơi) tốt nhất (a < 1).
Ngoài ra, phần nhiên liệu này phải chiếm một vò trí có lợi trong buồng cháy trên quan
điểm trường nhiệt độ, để đảm bảo cho các phản ứng trước khi hình thành màng lửa tiến
hành tương đối mãnh liệt và có tốc độ tỏa nhiệt nhất đònh. Tốc độ vận động của các hạt
nhiên liệu trong thể tích không khí nóng cũng có tác dụng hỗ trợ, vì tốc độ vận động của
các hạt nhiên liệu có ảnh hưởng tới việc xác đònh giới hạn vùng tập trung nhiên liệu và
trường nhiệt độ.
Theo quan điểm của D.N.Vưrubốp thì hỗn hợp khí trong không gian giữu các hạt
nhiên liệu bên ngoài của tia nhiên liệu không đạt tới nồng độ cháy (ngoài giới hạn thấp
của tính bốc cháy). Trong phần trung tâm của tia, nồng độ hơi nhiên liệu tăng, bởi vì các
hạt vận động một cách dày đặc cái nọ nối tiếp cái kia và vì vậy hỗn hợp khí trong trường
hợp vượt quá giới hạn cháy (quá giới hạn trên của tính bốc cháy), còn nhiệt độ bên trong
tia đồng thời lại giảm do bốc hơi các hạt nhiên liệu, tức là điều kiện không có lợi cho việc
bốc cháy.
Khu vực có lợi nhất cho việc bốc cháy có thể là phần ngoài của tia nhiên liệu, trong

khu vực này các hạt nhiên liệu có đường kính nhỏ chuyển động cùng với không khí. Trong
phần đó của không gian buồng cháy việc kết thúc các phản ứng của quá trình chuẩn bò và
việc hình thành một hay nhiều trung tâm bốâc cháy sẽ phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ vận
động của hạt và những điều kiện về việc trao đổi nhiệt với vách xylanh.
Phần ngoài của chùm tia được tiếp xúc với đỉnh piston hoặc các bề mặt bò sấy nóng
khác, cho nên có thể làm cho các phản ứng tạo thành màng lửa tiến hành nhanh và đưa
đến bốc cháy.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 22

Sự xuất hiện những trung tâm cháy đầu tiên sẽ làm tăng nhiệt độ và áp suất, đẩy
mạnh các phản ứng tạo thành màng lửa và đưa đến việc hình thành các trung tâm cháy
khác trong toàn bộ thể tích của hỗn hợp khí.
Các quá trình hình thành khí hỗn hợp và chuẩn bò cho nó bốc cháy trong động cơ
diesel bao gồm một loạt các quá trình trung gian và chiếm một khoảng thời gian nhất đònh
mà ta thường gọi là thời gian cháy trễ. Trong thực tế thời kỳ cháy trễ được đánh giá bằng
khoảng thời gian (tính theo giây hoặc góc quay trục khuỷu) từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu
cho đến lúc đường cháy tách khỏi đường nén trên đồ thò công và ký hiệu bằng t
i
hoặc q
i
.
Giai đoạn cháy trễ dài hay ngắn có ảnh hưởng rất nhiều tới toàn bộ quá trình cháy
và phụ thuộc vào các yếu tố hoá học, vật lý và kết cấu động cơ.
Việc chuẩn bò cho hỗn hợp khí không đồng nhất bốc cháy được tốt trong một
khoảng thời gian rất ngắn là điều vô cùng khó khăn, cho nên cần phải sử dụng hỗn hợp
khí có trò số a cao (a > 1) để thoã mãn các yều xúc tiến (gia tốc) các quá trình của các
phản ứng trong thời kỳ chuẩn bò cũng như khi cháy. Sỡ dó như vậy là vì xác suất va chạm
giữa các phần tử nhiên liệu với các phần tử ôxy tăng khi a > 1, và kết quả là làm cho số

lượng các trung tâm hoạt tính và tốc độ cháy cũng tăng.











Hình
I
-
8
: Đồ thò công triển khai của
nhiệt độ T, áp suất P và toả nhiệt x.
(đồ thò tham khảo)
Hình I
-
9
: Đặc tính cung cấâp
nhiên liệu và toả nhiệt củ
a động
cơ diesel
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 23

Tăng trò số a có thể đảm bảo tốc độ tỏa nhiệt tăng mãnh liệt ở giai đoạn cháy thứ
ba và cũng có ảnh hưởng nhiều tới việc rút ngắn giai đoạn cháy rớt trong giai đoạn cháy
thứ tư.
Đặc tính lan tràn màng lửa theo thể tích của buồng cháy trong động cơ diesel tới
nay vẫn còn chưa được giải thích một cách hoàn chỉnh như đối với động cơ xăng. Do đó
đương nhiên là còn nhiều kiến giải khác nhau về nguyên lý cá biệt có liên quan với những
phát hiện có tính chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong quá trình cháy của hỗn hợp
không khí – nhiên liệu trong động cơ diesel.

I.9. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH QUY LUẬT PHUN NHIÊN LIỆU
Thiết bò cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel có nhiệm vụ cung cấp và tạo điều
kiện để nhiên liệu hoà trộn đều với không khí trong xylanh động cơ. Đối với các thiết bò
cung cấp nhiên liệu cần phải có các yêu cầu chính sau đây:
+ Phải tự điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình, ứng với mỗi chế
độ tải và tốc độ động cơ.
+ Phải phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ đúng lúc, theo qui luật đã đònh,
đồng thời chất lượng phun phải đảm bảo cho nhiên liệu cháy nhanh.
+ Nhiên liệu phải hoà trộn đều với không khí trong buồng cháy. Phải tận dụng
xoáy lốc của môi chất trong buồng cháy để nhiên liệu và không khí được hoà trộn với
nhau tốt hơn.
Theo dòng phát triển của họ động cơ diesel, người ta đã đưa ra những cách điều
chỉnh qui luật phun nhiên liệu vào buồng cháy với nhiều cách thức khác nhau. Tuy nhiên
có thể phân chia các cách điều chỉnh này thành hai hướng: điều chỉnh qui luật phun nhờ
vào việc điều chỉnh quá trình làm việc của BCA và thay đổi qui luật phun nhờ vào việc
điều chỉnh vòi phun.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 24

I.9.1. Phương pháp điều chỉnh qui luật phun bằng cách điều chỉnh
hành trình có ích của BCA.
Loại này có 3 dạng: piston vát xéo; cam biên dạng dọc và điều chỉnh
bằng con nêm.
Nguyên lý chung của phương pháp điều chỉnh này là thay đổi lưu lượng nhiên liệu
bơm đi, điều này ít tuỳ thuộc vào vò trí của cạnh xiên trên đầu piston đối với lỗ nạp. Hoặc
nếu xoay ti bơm cho cạnh xiên đóng sớm lỗ nạp, nhiên liệu sẽ bơm đi nhiều hơn. Nếu
cạnh xiên đóng trễ lỗ nạp, nhiên liệu bơm đi ít hơn.

Hình I-10:
Piston BCA
có cạnh
xiên vát xéo
Tuỳ
theo vò trí
cạnh vát
xéo trên
đỉnh piston
ở phía trên
hay phía
dưới mà
điểm chấm
dứt phun hay khởi đầu phun thay đổi. Ngoài ra ở phương pháp này, khi đặt bơm cho 2
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đồ án Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Xuân Bình
GVHD: Th.S Mai Sơn Hải Trang 25

rãnh đứng của nó đối diện với 2 lỗ nạp, lưu lượng bơm đi sẽ là số không, vì vậy động cơ
sẽ tắt máy.
Cũng có thể lượng phun nhiên liệu vào xylanh trong mỗi chu trình bằng cách thay
đổi hành trình toàn bộ S
tb


của piston. Trong trường hợp này sử dụng cam hình côn. Thay
đổi vò trí làm việc của mặt cam theo hướng trục sẽ làm thay đổi hành trình toàn bộ của
piston.











Hình I-11: BCA có van tiết lưu

I.9.2. Phương pháp điều chỉnh qui luật phun bằng ống lót
(xylanh động).
Một phương pháp điều chỉnh qui luật phun nữa nhờ vào những biến thể của bơm
phun nhiên liệu là việc điều chỉnh bằng ống lót. Nguyên lý làm việc của BCA loại này
như sau: khi cần gạt tiết lưu ở vò trí không có nhiên liệu, ống lót xylanh sẽ dòch chuyển (do
trục điều khiển) xuống dưới cổng chia. Vùng piston vẫn chòu áp suất do sự cân bằng áp

suất ở cổng chia và bơm nhiên liệu. Khi piston dòch chuyển lên trên do tác dụng của thuỳ
cam và bộ nâng, cổng nạp piston đóng lại, cổng chia vẫn chứa bò đóng. Nhiên liệu trong
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com