Bài thuyết trình Động cơ đốt trong

Nhóm: 4

I. Đặt vấn đề:

1.1. Đối tượng - phạm vi – mục tiêu:

1.1.1. Đối tượng: động cơ DIESEL

1.1.2. Phạm vi: Quá trình hình thành hỗn hợp cháy

và cháy nhiên liệu trong động cơ diesel hiện đại

1.1.3. Mục tiêu:

- Đặc điểm cấu tạo

- Phân tích quá trình hình thành hỗn hợp cháy và cháy

nhiên liệu trong động cơ diesel.

1.2. Nội dung nghiên cứu:

1.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu

2

Nhóm: 4

1.2.2. Đặc điểm cấu tạo

1.2.3. Thời điểm phun nhiên liệu

1.2.4. Diễn biến quá trình tạo HHC

1.2.5. Thông số đánh giá chất lượng HHC

1.2.6. Các biện pháp nâng cao chất lượng HHC

1.2.7. Quá trình cháy

1.3. Phương pháp nghiên cứu:

- Lý thuyết: dựa vào tài liệu

(LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG – PGS.TS Nguyễn Văn Nhận)

- Nguồn Internet

3

Nhóm: 4

II. Giải quyết vấn đề:

2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu:

- Giai đoạn phun nhiên liệu và tạo HHC theo yêu cầu

để đảm bảo cho quá trình cháy xảy ra tốt hơn.

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu và chất lượng tạo

HHC có ảnh hưởng đến nhiều chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật, tuổi thọ của động cơ diesel.

4

Nhóm: 4

2.2. Đặc điểm cấu tạo:

1

5

Nhóm: 4

b) Cấu tạo vòi phun nhiên liệu :

1

7

Nhóm: 4

d) Cấu tạo buồng cháy: các loại buồng cháy

- Buồng cháy thống nhất :

+ Buồng cháy không tận dụng xoáy lốc dòng khí

+ Buồng cháy tận dụng xoáy lốc dòng khí

* Kiểu loại A

* Kiểu loại B

- Buồng cháy ngăn cách:

+ Buồng cháy dự bị

+ Buồng cháy xoáy lốc

9

Nhóm: 4

+ Buồng cháy dự bị

+ Buồng cháy xoáy lốc

2

11

Nhóm: 4

2.3. Giai đoạn phun nhiên liệu:

2.3.1. Các thông số công tác đặc trưng của HTPNL:

a) Áp suất bơm (p_b): áp suất của nhiên liệu đo tại

khoang bơm của BCA

b) Áp suất phun (p_f): áp suất của nhiên liệu đo tại

khoang phun (khoảng 100 ÷ 1500bar)

c) Áp suất mở vòi phun (p_fo): áp suất phun tại thời

điểm kim phun bắt đầu nâng lên (khoảng 100 ÷

220bar)

d) Hành trình của kim phun (h_k): chuyển vị trí của

kim phun

12

Nhóm: 4

e) Cấu trúc tia nhiên liệu:

1

* Cấu trúc vĩ mô tia nhiên

liệu đặc trưng bởi:

- Số lượng tia

- Chiều dài tia

- Góc nón tia

β_f/2 β_f/2

- Góc bố trí

α_f

* Cấu trúc vi mô tia nhiên

liệu: đặc trưng bởi:

- Độ mịn, sương

β_f

γ₂

- Độ phun nhỏ

- Độ đồng đều của

γ₁

hạt nhiên liệu

13

Nhóm: 4

f) Quy luật phun nhiên liệu:

φ - góc quay trục khuỷu

c_f- thời điểm bắt đầu phun

c_fe- thời điểm kết thúc phun

dg_ct/d_φ- tốc độ phun nhiên

liệu

g_ct.x– lượng nhiên liệu đã

được phun vào buồng đốt

tính từ thời điểm bắt đầu

phun đến thời điểm c_x

a) Quy luật phun dưới dạng vi phân

b) Quy luật phun dưới dạng tích phân

1

14

Nhóm: 4

2.3.2. Thời điểm phun nhiên liệu (góc phun sớm):

1

15

Nhóm: 4

2.3.3.Yếu tố ảnh hưởng

1

a) Phun nhiên liệu quá sớm (c_f1)

thời gian cháy trễ tăng, các trị

số áp suất cực đại (p_z)và tốc độ

áp suất trung bình (w_tb) đều tăng

b) Phun nhiên liệu đúng lúc

(c_f2) thì quá trình cháy sẽ diễn

ra và kết thúc đúng lúc với các

trị số p_zvà w_tbvừa phải

c) Phun nhiên liệu quá muộn

(c_f3) thì thời gian cháy trễ giảm,

do đó làm giảm trị số p_zvà w_tb

16

Nhóm: 4

2.4. Diễn biến quá trình tạo HHC:

- Giai đoạn phun NL và hình thành HHC diễn ra song song với QTC

- Thành phần HHC: không khí + nhiên liệu + khí sót

-Thành phần HHC phải có tỉ lệ thích hợp: được đánh giá bằng hệ

số dư lượng không khí a:

Trong đó: M: là lượng không khí thực tế đưa vào xylanh

α = M/M₀

M₀: là lượng không khí lý thuyết cần thuyết để đốt

cháy hết lượng nhiên liệu phun vào xylanh trong một chu trình

- Động cơ diesel giới hạn để nhiên liệu bốc cháy là 0,4< a <1,4

α >1: Hỗn hợp loãng (nghèo) – nhiều không khí

α <1: Hỗn hợp đậm (giầu) – nhiều nhiên liệu

α =1: Hỗn hợp hoá định lượng

- HHC quá loãng (a>1,4) hoặc quá đậm (a<0,4)thì đều không thể bốc cháy

- Động cơ diesel thường: a = 1,2 ÷ 2,2

17

Nhóm: 4

- NL được phun vào động cơ ở

gần cuối quá trình Nén

- Giai đoạn tạo HHC (c_f,c_i)

- HHC được hình thành bên trong

KGCT với thời gian rất ngắn

- Dưới áp suất và nhiệt độ cao kết

hợp dòng chuyển động xoáy lốc

của không khí trong xylanh:

→ Sẽ làm hoá hơi và hoà trộn

đều hỗn hợp NL + KK để hình

thành HHC

- Tại thời điểm e_fkết thúc giai

đoạn phun nhiên liệu.

1

18

Nhóm: 4

2.5. Thông số đánh giá chất lượng quá trình HHC:

a) Độ đồng nhất của HHC: HHC ở ĐC diesel tại thời điểm phát hoả là

không đồng nhất vì

- Thời gian tạo HHC rất ngắn

- Nhiên liệu thường là loại khó bay hơi: gas oil, dầu solar, mazout, v.v..

b) Chất lượng định lượng: đặc trưng bởi 2 thông số

- Lượng nhiên liệu chu trình (g_ct)

- Độ định lượng không đồng đều (∆g_ct)

c) Chất lượng định thời: là khả năng định thời điểm bắt đầu và kết thúc

quá trình phun nhiên liệu một cách chính xác.

19

Nhóm: 4

d) Tính chất của nhiên liệu:

- Nhiệt trị của nhiên liệu: là lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hết một đơn

vị khối lượng hay thể tích. Nhiệt trị càng lớn thì khả năng sinh công

càng lớn.

- Độ nhớt của nhiên liệu: độ nhớt lớn khó phun sương và đều, độ nhớt

quá nhỏ thì tia nhiên liệu ngắn và khó đều.

- Tính tự bốc cháy: là khả năng tự bốc cháy trong điều kiện và áp suất

đủ lớn

- Nhiệt độ bén lửa: là nhiệt độ thấp nhất mà hỗn hợp khí bén lửa

- Tính hoá hơi: giúp tăng nhanh quá trình tạo HHC.

→ Các tính chất trên ảnh hưởng đến chất lượng tạo HHC, chất lượng

QTC, diễn biến và tốc độ tăng áp suất của MCCT.

20

Nhóm: 4

2.6. Các biện pháp nâng cao chất lượng HHC:

a) Kết cấu buồng cháy động cơ diesel: rất phức tạp

* Ví dụ: buồng cháy thống

nhất; đặc điểm:

- Buồng cháy thống nhất

có toàn bộ thể tích công

tác nằm trong một không

gian thống nhất

- Đỉnh piston hay nắp

xylanh bị khoét lõm

2

21

Nhóm: 4

* Ưu điểm nổi bật buồng cháy thống nhất:

- Tăng cường vận tốc xoáy lốc

- Điều khiển nâng cao chất lượng HHC

- Hiệu xuất động cơ cao

b) Chất lượng phun nhiên liệu:

- Nếu chất lượng phun tốt (sương mù, hạt đều, phân bố khắp buồng

cháy) thì sẽ đẩy nhanh chất lượng hoá hơi và hoà trộn nhiên liệu với

không khí

c) Thời điểm phun nhiên liệu (góc phun sớm):

- Phun nhiên liệu đúng lúc thì quá trình cháy diễn ra và kết thúc đúng

với trị số p_zvà w_tbvừa phải

d) Tăng áp cho động cơ

22

Nhóm: 4

2.7. Quá trình cháy:

1

23

Nhóm: 4

a) Giai đoạn cháy trễ (cf-ci):

- Kéo dài từ thời điểm nhiên liệu bắt đầu phun vào buồng đốt (cf) đến

thời điểm nhiên liệu phát hoả (ci)

-Trong giai đoạn này, nhiên liệu được sấy nóng và hoá hơi, hoà trộn

với không khí nén đến nhiệt độ tự phát hoả, cuối cùng là hình thành

các trung tâm cháy đầu tiên.

- Giai đoạn cháy trễ ở động cơ diesel kéo dài khoảng vài giây, nhiều

hơn nhiều so với động cơ xăng.

- Lượng nhiên liệu được phun vào buồng đốt khoảng (30-40)%gct,

đôi khi là 100% ở một số động cơ diesel cao tốc.

24