QT Tạo HH Cháy trên ĐC Xăng

Quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Xăng

GVHD: TS Phùng Minh Lôc
SV: Nguyễn Hoàng Việt
MSSV: 57135017


I) Đặt vấn đề

1.1Tính cấp thiết của vấn đề
Đối với động cơ, hhc phải được cung cấp cho từng xy-lanh phải như nhau về
phương diện số lượng và thành phần nếu không đạt được điều này sẽ gây ra
những hậu quả như sau:
+ Giảm công suất và tăng mức tiêu hao nguyên liệu
+ tăng làm lượng các chất độc trong khí thải
+ Phụ tải cơ và phụ tải nhiệt không đồng đều giữa các xylanh
+ Giảm hiệu suất Động cơ


I)Đặt vấn đề
1.2 Đối tượng
Quá trình tạo HHC trong động cơ xăng,
thiết bị tạo HHC trong động cơ xăng.
1.2.2 mục tiêu
Hiểu rõ khái niệm, đặc điểm tạo HHC, quá trình đánh giá chất lượng cháy
Tìm hiểu thiết bị tạo HHC: Buồng đốt và hệ thống nhiên liệu
Giới thiệu các loại buồng đốt , đặc đểm,phân loại, ưu khuyết điểm
Giới thiệu hệ thống nhiên liệu,cập nhật
Phạm vi: động cơ đốt trong (Xăng)

1. Khái niệm,chức năng yêu cầu,phân loại

Quá trình tạo hỗn hợp cháy (HHC) bao gồm tất cả những sự thay đổi về trạng thái, thành phần, nhiệt độ và áp suất của
hỗn hợp nhiên liệu - không khí tính từ thời điểm nhiên liệu bắt đầu được hoà trộn với không khí đến thời điểm hỗn hợp
hơi nhiên liệu - không khí bốc cháy


Tài liệu tham khảo
STT

1

Tên tác giả, tài liệu/Yếu tố xuất bản (Nhà xuất bản/năm,

Nội dung liên quan

Website…)

(từ trang… đến trang…)

Động cơ đốt trong-ts Phùng Minh Lộc –Nha

chương 4 :quá trình nén , tạo hỗn hợp và cháy nhiên liệu trong

Trang(20150

đcđt( từ trang 98-135)

Nguyên lý Động cơ đốt trong- Nguyễn Tất Tiến. Nguồn (

Chương 10 ( từ trang 367- 405)

thư viện đại học Nha Trang)

Chương5

Diễn đàn ô tô , google, tailieu123,OTOHUI…

Các định nghĩa kiến thức đơn giản, hình ảnh minh họa…

Lý thuyết động cơ đốt trong

Quá trình tạo HHC (Trang 127-140)

2

3

Nguyễn văn Nhận,Nguồn thư viện trường đh Nha Trang
4


II. Giải quyết vấn đề

1. Khái niệm, chức năng, yêu cầu

2. Đánh giá chất lượng hỗn hợp cháy

3. Diễn biến quá trình tạo HHC

4.Cơ chế tạo hỗn hợp cháy


Yêu cầu
-

Cung cấp hỗn hợp với thành phần λ( hệ số dư lượng không khí) thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.

-

Phần lớn nhiên liệu trong hỗn hợp ở dạng hơi xăng, phần còn lại được xé tơi ở dạng hạt có kích thước rất nhỏ.

-

Hệ số dư lượng không khí λ phải đồng đều giữa các xy lanh.

Cơ chế hình thành hỗn hợp tổng chung như sau: xăng dễ bay hơi được hút hay phun vào động cơ, được xé nhỏ, bay hơi và hoà trộn với không khí tạo
thành hỗn hợp.

Mục đích
- Tạo HHC tốt hỗ trợ quá trình cháy diễn ra hiệu quả, nâng cao công suất tiết kiệm hiên liệu
- Đạt chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật cao


Các biện pháp dùng để nâng cao tính đồng nhất

của hỗn hợp cháy

+ Sấy nóng đường ống nạp để xăng hóa hơi nhanh hơn
+

Phun xăng thành những hạt có kích thước nhỏ

+ Tạo vận động rối của môi chất công tác trong đường ống nạp và xylanh bằng cách thiết kế đường ổng nạp, buồng cháy có kết cấu hợp
lí


-

Phân loại:
+ Dùng bộ chế hòa khí

Xăng từ thùng chứa 1 được bơm 3 hút qua lọc 2 đến buồng nhiên liệu hay còn gọi là 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 khuyếch tán 6 có tiết diện bị thu hẹp. Tại đây, do tác dụng của độ chân không,
xăng được hút ra từ buồng phao qua gíc lơ 5. Thực chất, gíc lơ là một chi tiết được chế tạo
chính xác để có thể tiết lưu định lượng lưu lượng xăng hút ra đúng như thiết kế. Sau khi ra
họng khuyếch tán, nhiên liệu được dòng không khí xé tơi với độ chênh lệch vận tốc đạt tới 20 –
40 m/s, 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.

Hình a: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dung bộ chế hòa khí
1.thùng xăng ; 2.lọc ; 3.bơm ; 4.buồng phao ; 5.gic lơ ; 6.họng khuếch tán ; 7.bướm ga


-

Phân loại:
+ Dùng bộ chế hòa khí

Quá trình này còn tiếp tục diễn ra trên đường ống nạp và ở các xilanh
ở các thời kỳ nạp và nén. Do xăng nhẹ và rất dễ bay hơi, được hút ra
họng khuyết tán là nơi có áp suất chân không, được xé nhỏ bởi dòng
không khí và khi vào trong xilanh được sấy nóng bởi các chi tiết và khí
sót nên gần cuối quá trình nén hòa khí có thể coi là đồng nhất.

Hình a: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dung bộ chế hòa khí
1.thùng xăng ; 2.lọc ; 3.bơm ; 4.buồng phao ; 5.gic lơ ; 6.họng khuếch tán ; 7.bướm ga

VIDEO


-

Ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành thấp hơn so với hệ thống phun xăng điện tử.
Nhược điểm:

+ Các mạch xăng ở các chế độ làm việc của động cơ được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, do đó thành phần hỗn hợp không được
tối ưu. Nếu hỗn hợp quá đậm dẫn đến xăng cháy không hết, sản sinh ra khí độc như HC, CO và ngược lại nếu hỗn hợp quá nhạt sẽ sinh ra
khí độc NOx.
+ Các xilanh trên cùng một động cơ nhận được lượng khí hỗn hợp không đồng nhất, hỗn hợp của các xilanh càng ở xa bộ chế hòa khí
càng giàu xăng. Nguyên nhân của hiện tượng này là do xăng nặng hơn không khí nên lưu thông không xuyên suốt qua các đoạn cong của
các ống góp hút. Các hạt xăng lớn tiếp tục lưu thông theo quán tính đến vách cuối cùng của ống góp hút và ngưng đọng tại đây. Số xăng
này bốc hơi và cung cấp thêm cho các xilanh đầu và cuối, hậu quả là khí hỗn hợp cung cấp cho các xilanh này luôn giàu xăng hơn các
xilanh khác.


Hình ảnh về bộ chế hòa khí

Bộ chế hòa khí Mitsubishi Jolie

Bộ chế hòa khí ôtô


+ Phun xăng điện tử

Hình thành hòa khí khi dùng phun xăng, xăng được đưa vào
động cơ với áp suất cao (khoảng 3 – 4 bar đối với phun xăng
vào đường ống nạp và 40 bar đối với phun xăng trực tiếp) thay
vì hút qua bộ chế hòa khí. Do được phun ra với áp suất cao và
định lượng chính xác bằng điện tử nên xăng được xé nhỏ, bay
hơi và hòa trộn với không khí rất tốt tạo thành hòa khí.



-

Ưu điểm: So với bộ chế hoà khí, hệ thống phun xăng điện tử có nhiều ưu điểm hơn như
+ Cung cấp hỗn hợp không khí - nhiên liệu đến từng xy-lanh đồng đều;
+ Điều khiển được tỷ lệ không khí - nhiên liệu dễ dàng, chính xác với tất cả các dải tốc độ làm việc của động cơ;
+ Đáp ứng nhanh chóng, chính xác với sự thay đổi góc mở bướm ga;
+ Hiệu suất nạp hỗn hợp không khí - nhiên liệu cao;

+ Hỗn hợp không khí - nhiên liệu trước khi cháy được phun tơi hơn, dẫn đến quá trình cháy được hoàn thiện làm tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô
nhiễm môi trường đáng kể.
- Nhược điểm:
+ Cấu tạo phức tạp.
+ Việc bảo dưỡng sửa chữa khó khăn.
+ Giá thành cao

2. CÁc thông số đánh giá chất lượng HHc
Chất lượng HHC ở động cơ xăng được đánh giá thông qua 3 đại lượng chính

a. Độ đồng nhất của HHC
- HHC được coi là đồng nhất nếu nó có thành phần như nhau tại mọi khu vực trong buồng đốt. Độ đồng nhất của HHC có ảnh hưởng trực tiếp đến
công suất , hiệu suất và độ độc hại của khí thải của động cơ. HHC càng đồng nhất thì lượng không khí thực tế cần thiết để đốt chấy hoàn toàn một đơn vị
khối lượng nhiên liệu sẽ càng nhỏ. Nếu HHC không đồng nhất, sẽ có những khu vực trong buồng đốt thiếu hoặc thừa oxy. Tại khu vực thiếu oxy, nhiên
liệu cháy không hoàn toàn sẽ làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ và tăng hàm lượng các chất độc hại trong khí thải. Việc thừa oxy quá mức cũng làm
giảm hiệu suất của động cơ do phải tiêu hao năng lượng cho việc sấy nóng, nạp và xả phần không khí dư quá mức, đồng thời giảm hiệu quả sử dụng dung
tích công tác của xylanh.
- Độ đồng nhất của HHC được quyết định bởi các yếu tố : tính chất vật lý của nhiên liệu ( tính hoá hơi, sức căng bề mặt, độ nhớt), nhiệt độ của không
khí và của các bề mặt tiếp xúc với HHC (vách đường ống nạp, đỉnh piston, thành xylanh), chuyển động rối của khí trong đường ống nạp và trong xylanh,
v.v...


c. Chất lượng định lượng
Chất lượng định lượng được định nghĩa là khả năng điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình cho phù hợp với chế độ làm việc của
động cơ và khả năng phân bố đồng đều HHC cho các xylanh của động cơ nhiều xylanh.
Sự phân bố không đồng đều HHC cho các xylanh sẽ dẫn đến những hậu quả sau đây :
-

Giảm công suất danh nghĩa và tăng suất tiêu hao nhiên liệu.

-

Phụ tải cơ và phụ tải nhiệt không đồng đều ở các xylanh.

-

Có thể xuất hiện hiện tượng kích nổ ở một số xylanh do thành chưng cất của nhiên liệu ở những xylanh đó có số octane nhỏ.

-

Tăng hàm lượng các chất độc hại trong khí thải, v.v.
* Các biện pháp thường được sử dụng nhằm hạn chế độ định lượng không đồng đều ở động cơ xăng bao gồm :

-

Kết cấu hệ thống nạp hợp lý.

-

Sấy nóng đường ống nạp bằng nhiệt của khí thải để tăng cường sự bay hơi của xăng trong ống nạp.

-

Sử dụng hệ thống phun xăng nhiều điểm.


 

b. Thành phần của hỗn hợp cháy (λ)
Thành phần của HHC thường được đánh giá bằng đại lượng có tên là hệ số dư lượng không khí :
λ==

trong đó : L0 - lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 đơn vị số lượng nhiên liệu;
L - lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 đơn vị số lượng nhiên liệu trong động cơ;
G0K - lưu lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu;

GK - lưu lượng không khí thực tế đi vào không gian công tác của động cơ.
HHC có λ < 1 được gọi là hỗn hợp đậm (hoặc hỗn hợp giàu) ; λ > 1 - hỗn hợp loãng (hoặc hỗn hợp nghèo) ; λ = 1 - hỗn hợp lý thuyết hoặc hỗn
hợp hoá định lượng.


III. Giới thiệu thiết bị tạo hhc( Buồng cháy, và thiết bị phun nhiên liệu:

3.1 Giới thiệu một số buồng cháy
Gồm 3 loại buồng cháy:
-

Buồng cháy hình bán cầu
Loại này có đặc điểm là diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn. Trong
buồng đốt bố trí một supap nạp và một supap thải, hai supap này bố trí
về 2 phía khác nhau. Trục cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cò mổ để
điều khiển sự đóng mở của supap. Sự bố trí này rất thuận lợi cho việc
nạp hỗn hợp khí và thải khí cháy ra ngoài.


- Buồng cháy hình chêm
Loại này cũng có đặc điểm là diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt nhỏ. Buồng
đốt mỗi xylanh được bố trí một supap nạp và một supap thải, 2 supap này
được bố trí cùng một phía. Đối với loại này trục cam được bố trí ở thân
máy hoặc nắp máy. Điều khiển sự đóng mở các supap qua trung gian của
cò mổ


-

Buồng cháy phụ

Việc sử dụng thêm buồng cháy phụ ngay trước buồng cháy chính
sẽ giúp động cơ xăng giảm 20% mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng
NOx trong khí thải gần như bằng 0. Sử dụng thêm một buồng cháy
phụ ngay trước buồng cháy chính để đốt cháy hỗn hợp xăng và
không khí sau đó hỗn hợp cháy này sẽ đóng vai trò “đánh lửa” cho
buồng cháy chính, nhờ vậy hỗn hợp xăng và không khí trong buồng
cháy chính sẽ được đốt cháy nhanh hơn và đồng đều hơn, tránh
được hiện tượng kích nổ của động cơ.


3.2 Thiết bị phun nhiên liệu
a. Vòi phun
Hoạt động của vòi phun nhiên liệu
Injector Casting : Khuôn của vòi phun
Solenoid On : Cuộn cảm có dòng điện chạy qua
Pressurised Fuel : Nhiên liệu bơm vào dưới áp suất cao
(từ bơm tăng áp)
Solenoid Off : Cuộn cảm không điện
Fuel Filter : Bộ lọc nhiên liệu
Plunger : Pit tông - nam châm điện
Electrical Attachment : Bộ nối với hệ thống điện
Valve Spring : Lò xo van
Spray Tip : Kim phun


b. Bơm xăng
Bơm nhiên liệu được lắp trong bình nhiên liệu và được kết hợp với bộ lọc nhiên
liệu, bộ điều áp, bộ đo nhiên liệu, v.v...
Cánh bơm được mô tơ quay để nén nhiên liệu.

Van một chiều đóng lại khi bơm nhiên liệu dừng để duy trì áp suất trong đường
ống nhiên liệu và làm cho việc khởi động động cơ dễ dàng hơn.
Nếu không có áp suất dư, dễ xảy ra hiện tượng khoá hơi ở nhiệt độ cao, làm cho
việc khởi động lại khó khăn.
Van an toàn mở ra khi áp suất ở phía cửa ra trở nên quá cao, nhằm ngăn chặn áp
suất nhiên liệu trở nên quá cao này.

Bơm nhiên liệu


Cảm ơn thầy và các bạc đã chú ý lắng nghe