tính toán các thông số chính của Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí

Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí
CHặNG 9 TấNH TOAẽN CAẽC THNG S CHấNH CUA H
THNG NHIN LIU ĩNG C XNG DUèNG Bĩ CH HOAè
KHấ
9.1.Tờnh toaùn caùc bọỹ phỏỷn chờnh cuớa bọỹ chóỳ hoaỡ khờ
9.1.1..Vỏỷt lióỷu chóỳ taỷo caùc chi tióỳt chờnh
Hầu hết các chi tiết bộ chế hòa khí dùng kim loại màu để tránh rỉ.
Thân bộ chế hòa khí: Hợp kim chì với thành phần 0,6 ữ 0,9%Cu; 3,5 ữ 4,5%
Al; 0,2% Mg; còn lại là Zn, cho phép có không quá 0,12% tạp chất (trong đó khoảng
0,015%Pb), 0,1% Fe, 0,002% Sn, 0,005% Cd. Hợp kim này có ứng suất kéo giới hạn
27000 MN/m
2
, độ cứng Brinen 73 ứng với lực ép 9810N và đờng kính viên bi là
10mm, trên chiều dài L = 5d (d - đờng kính mẫu kéo); độ giãn nở tơng đối 4,2%.
thân bộ chế hòa khí rất phức tạp nên phải dùng phơng pháp đúc áp lực hợp kim chì.
Phao xăng: Hầu hết chế tạo bằng đồng thanh, hiện nay có xu hớng dùng chất
dẻo polycaprolactam hoặc nhựa tổng hợp MCH vì hai loại này đảm bảo cho phao đạt
chất lợng tốt. Phao làm bằng chất dẻo giảm đợc thể tích của phao từ đó giảm đợc thể
tích buồng phao (vẫn đảm bảo sức ép lên van kim), sức bền cơ học tốt hơn, giá thành
chế tạo thấp hơn (khoảng 2 ữ 2,5 lần so với đồng thanh). Ngoài ra ngời ta còn dùng
chất dẻo làm họng và vài chi tiết của bộ chế hòa khí.
Các gíc-lơ, thân van kim, pittông... thờng làm bằng đồng thanh C59.
Bớm gió và bớm ga làm bằng các lá đồng thanh 63.
Thân buồng hỗn hợp đúc bằng gang xám C 18-36 hoặc C 21-14.
9.1.2..Buọửng họựn hồỹp
9.1.2.1..Tính đờng kính buồng hỗn hợp
Đờng kính buồng hỗn hợp là kích thớc cơ bản và quan trọng, dựa vào đờng kính
này để chọn bộ chế hòa khí cho động cơ.
1000
n
.i.V.ad

hnb
=
(mm)
a
n
- Hệ số dao động của dòng chảy, phụ thuộc vào số xilanh dùng chung một buồng
hỗn hợp; V
h
- thể tích công tác của một xilanh (dm
3
); i - số xilanh dùng chung một
buồng hỗn hợp; n - số vòng quay động cơ (v/ph)
Số xilanh 1 2 3 4 5 6
Hệ số a
n
24,2 17,1 14,15 13 12,85 11,9
9.1.2.2..Kiểm nghiệm tốc độ không khí qua buồng hỗn hợp
Theo kinh nghiệm của các nớc, động cơ đạt đợc chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt nếu
tốc độ v
tb
= 40 ữ 60 m/s (4 xilanh có chung một buồng hỗn hợp), v
tb
= 20
ữ 30 m/s (nếu 2 xilanh chung một đờng hỗn hợp).
Biên soạn TS Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Động lực, Khoa cơ khí
1
Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí
Tốc độ trung bình của dòng khí qua buồng hỗn hợp tính theo công thức:
750.d..
..n.i.V

v
2
b
vh
tb


=
; (m/s)
Trong đó:
V
h
- thể tích công tác của một xilanh (m
3
); i - số xilanh dùng chung một buồng hỗn
hợp; n - số vòng quay động cơ (v/ph); d
b
- đờng kính của buồng hỗn hợp (m);
v
- hệ số nạp; - hệ số quét khí; -số kỳ.
Vì nếu ít xilanh chung một buồng hỗn hợp thì thời gian môi chất đi qua buồng
hỗn hợp rất nhỏ (chỉ chiếm khoảng 1/4 hoặc 1/2 thời gian của chu trình khi có 1 hoặc 2
xilanh).
9.1.2.3..Chiều dài buồng hỗn hợp
Chiều dài buồng hỗn hợp l
b
= (0,8 ữ 1,8)d
b
.
9.1.3..Xaùc õởnh kờch thổồùc hoỹng:

9.1.3.1..Xác định sơ bộ đờng kính:
Đờng kính họng đợc quyết định bởi lu lợng không khí qua họng và tốc độ thực
tế không khí qua họng trong giới hạn theo thực nghiệm.
Chọn sơ bộ đờng kính của họng d
h
theo kinh nghiệm.
- Loại một họng: d
h
= (0,6 ữ 0,8)d
b
- Loại hai họng : d
hn
= (0,6 ữ 0,8)d
b
d
ht
= (0,2 ữ 0,3)d
b
.
- Loại ba họng : d
hn
= (1 ữ 1,2)d
b
d
hg
= (0,4 ữ 0,5)d
b
d
ht
= (0,2 ữ 0,3)d

b
.
d
h
- đờng kính của họng.
d
hn
, d
hg
, d
ht
- đờng kính của họng ngoài, họng giữa và họng trong.
d
b
- đờng kính của buồng hỗn hợp.
9.1.3.2..Độ chân không tại họng:
2
2
1202

=
h
v
h
k
h
ni
d
D
Sp
à

(N/m
2
)
à
h
- Hệ số lu lợng của họng, phụ thuộc vào hình dáng, chất lợng của họng và số
họng.
à
h
= 0,85 ữ 0,9 - với loại một họng,
à
h
= 0,7 ữ 0,85 - với loại hai hoặc ba họng.

Chú ý rằng: p
h
không phải là hằng số theo thời gian, dao động của p
h
càng
lớn khi số vòng quay động cơ càng thấp và số xilanh càng ít. p
h
- độ chân không ở
Biên soạn TS Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Động lực, Khoa cơ khí
2
Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí
họng (N/m
2
), thờng khoảng 2000-15000 N/m
2
.
9.1.3.3..Tốc độ thực tế không khí qua họng:
k
h
hk
p2
v


à=
(m/s)
Tốc độ thực tế của không khí qua họng nằm trong khoảng 40 - 130 m/s
9.1.3.4..Lu lợng không khí qua họng:
khvk
120

ni
VG
=
(kg/s)
V
h
: thể tích công tác của một xi lanh( m
3
); n: số vòng quay của động cơ (v/ph);

k
: khối lợng riêng của không khí trớc ống nạp = 1,1 -1,2 (kg/m
3
); i: số xilanh;
v
: hệ
số nạp =0,7-0,9.
9.1.3.5..Đờng kính chính xác của họng:
kk
k
h
.v.
G4
d

=
(m)
Tốc độ v
tb
đợc chọn chỉ đảm bảo kết quả tốt khi lựa chọn chính xác tỷ số giữa

tiết diện lu thông họng khuếch tán f
h
và tiết diện lu thông của buồng hỗn hợp f
b
:
Với bộ chế hòa khí lắp trên động cơ ôtô
75,04,0
f
f
b
h
ữ=
Với bộ chế hòa khí lắp trên động cơ xe máy, xuồng máy
f
f
h
b
= 1
Nếu
f
f
h
b
nhỏ quá làm tăng áp suất tĩnh sau họng khuếch tán, xăng khó bay hơi,
mặt khác còn gây ảnh hởng xấu tới chất lợng làm việc của hệ thống không tải.
Nếu
f
f
h
b

lớn quá, ảnh hởng xấu tới khả năng phục hồi áp suất tĩnh tại khu vực
sau họng khuếch tán và do đó làm tăng tổn thất trong bộ chế hòa khí.
9.1.4..Gờc lồ vaỡ voỡi phun
Nếu bộ chế hoà khí có gíc lơ chính và gíc lơ bổ xung thì kích thớc các gíc lơ đợc
tính nh sau.
9.1.4.1..Tốc độ nhiên liệu qua gíc lơ chính











à=
gh
p
2v
nl
h
gnl
(m/s)
à
g
: H ỷ s l u l ỹng qua gờc l chờnh xaùc õởnh theo ty s ló ọỳ ổ ổồ ồ ớ ọỳ
g
/d

g
va ỡ p
h
.
Biên soạn TS Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Động lực, Khoa cơ khí
3
Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí

nl
: Kh i l ỹng ri ng nhi n li ỷu (kg/mọỳ ổồ ó ó ó
3
), õ i v ùi xng =ọỳ ồ
730-780kg/m
3
g: gia t c troỹng tr ng = 9,81m/sọỳ ổồỡ
2
.
h: Ch nh l ỷch m ùc xng va mi ỷng vo i phun (m).ó ó ổ ỡ ó ỡ
9.1.4.2..Đờng kính lỗ gíc lơ chính:
nlnl
nlc
g
.v.
G4
d

=
G
nlc
: L u l ỹng nhi n li ỷu qua gờc l chờnh (kg/s) chi m 90 - 95ổ ổồ ó ó ồ óỳ

% l ỹng nhi n li ỷu ti u thuỷ trong m ỹt gi cu a õ ỹng c .ổồ ó ó ó ọ ồ ớ ọ ồ
3
ee
nl
10
3600
.g.N
G

=
(kg/s)
9.1.4.3..Tốc độ lý thuyết nhiên liệu qua gíc lơ bổ xung:
gH2v
nlp
=
(m/s)
H: la m ùc xng trong bu ng phao (m).ỡ ổ ọử
9.1.4.4..Độ chân không sau gíc lơ bổ xung:
2
2
nlnlp
p
v
p

=
(N/m
2
)
9.1.4.5..Đờng kính gíc lơ bổ xung:

nlnlpgp
nlp
gp
v
G
d
à
=
...
4
(m)
G
nlp
: L u l ỹng nhi n li ỷu qua gờc l b xung (kg/s). Gổ ổồ ó ó ồ ọứ
nlp
=G
nl
-G
nlc
à
g
: H ỷ s l u l ỹng qua gờc l b xung xaùc õởnh theo ty s ló ọỳ ổ ổồ ồ ọứ ớ ọỳ
gp
/d
gp
vaỡ
p
p
9.1.5..Buọửng phao:
9.1.5.1..Tính toán cơ cấu phao:

Các thành phần lực tác dụng lên cơ cấu phao.
543216
FFFFFF
++++=
Trong đó:
F
1
- lực đẩy của áp suất xăng trên ống dẫn
F
2
- trọng lực của van kim
F
3
- lực cần để đóng kín van kim
Biên soạn TS Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Động lực, Khoa cơ khí
4
Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí
F
4
- trọng lực tay đòn
F
5
- trọng lực của phao
F
6
- lực đẩy acsimet
Trên cơ sở tính toán ta chọn các chi tiết của buồng phao nhằm giữ mức xăng
thay đổi ít khi thay đổi lu lợng xăng hoặc áp suất trong bơm chuyển xăng.
9.1.5.2..Các kích thớc chính của buồng phao:
Một số số liệu kinh nghiệm của cơ cấu buồng phao:

- Đờng kính đế van kim: 1,5 ữ 2,2 mm.
Góc đỉnh van kim: 90
0
ữ 120
0
. Góc này có thể nhỏ hơn góc vát của đế van kim
khoảng 1 ữ 2
0
làm cho van kim bám chặt lên đế van kim khi kim loại có biến dạng
nhỏ.
- Khối lợng van kim: 1 ữ 3 g.
- Khoảng cách từ trục quay đến van kim: 5 ữ 10 mm.
- Khoảng cách từ trục quay tới trục thẳng đứng của phao: 20 ữ 30 mm.
- Khối lợng phao: 10 ữ 35 g.
- Thể tích phao: 35 ữ 52 cm
3
.
- Khối lợng riêng của phao: 0,2 ữ 0,385 g/cm
3
.
- Phần thể tích phao chìm trong xăng: 0,5 ữ 0,7.
- Thể tích xăng chứa trong buồng phao: 50 ữ 150 cm
3
.
9.2.Bồm xng:
9.2.1.1..Tính toán bơm xăng kiểu màng:
L u l ỹng b m xng phuỷ thu ỹc va o:ổ ổồ ồ ọ ỡ
ng kờnh th n b m Dổồỡ ỏ ồ
T
(mm).

Di ỷn tờch ti p xuùc õộa eùp, ùng v ùi Dó óỳ ổ ồ
1
(mm).
Ha nh trỗnh cu a truỷc õ y ma ng b m hỡ ớ ỏứ ỡ ồ
c
(mm).
L u l ỹng lyù thuy t cu a b m:ổ ổồ óỳ ớ ồ
..10.6
5
nVV
ltlt

=

(l/h)
Trong õoù :
( )
2
2
2
2
.
12
DDDD
h
V
TT
c
lt
++

=

(mm
3
)
n: la s chu trỗnh la m vi ỷc cu a b m trong m ỹt phuùt.ỡ ọỳ ỡ ó ớ ồ ọ
2
1
c
lt
D
4
h
V



V
lt
õỷc tr ng cho kờch th ùc cu a b m. Th ng th ng Vổ ổồ ớ ồ ọ ổồỡ
lt
l ùn h nồ ồ
Biên soạn TS Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Động lực, Khoa cơ khí
5