Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 183 Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 184 Chương 10 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I. ĐẶC TÍNH CỦA BƠM CAO ÁP Bơm Bosch là loại bơm cao áp vẫn được dùng rộng rãi trong các loại động cơ Diesel hiện nay, vì vậy trong phần này chúng ta sẽ khảo sát về các đặc tính của loại bơm này. Đặc tính cung cấp nhiên liệu của bơm cao áp là đặc tính nói lên mối quan hệ giữa sự biến thiên lượng nhiên liệu cấp cho chu trình g ct (lượng nhiên liệu của một hành trình bơm) theo tốc độ quay của trục bơm, tại một vò trí cố đònh của thanh răng bơm cao áp. Trên hình triển khai phần đầu của piston (hình 10.1), thể hiện sự thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình của bơm cao áp Bosch. Trên đồ thò , S e là hành trình có ích của piston bơm, được xác đònh theo kích thước hình học và xylanh bơm. Trên thực tế, khi nhiên liệu qua lỗ thoát có tổn thất nên thời gian đầu của quá trình cung cấp, áp suất nhiên liệu bên trong xylanh sẽ tăng lên sớm hơn so với thời điểm đóng kín lỗ thoát trên xylanh. Tương tự, thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu thực tế cũng không xảy ra cùng thời điểm mở lỗ thông do rãnh nghiêng thực hiện mà thường muộn hơn. - Vò trí A, tương ứng với hành trình S e cực đại. - Vò trí B, tương ứng với hành trình S e nhỏ hơn. - Vò trí C, tương ứng với hành trình S e = 0. Vì vậy hành trình cấp nhiên liệu thực tế thường lớn hơn hành trình có ích lý thuyết làm cho lượng nhiên liệu thực tế cấp cho chu trình thường lớn hơn giá trò đònh lượng lý thuyết. Hiệu ứng nói trên sẽ càng lớn nếu tốc độ động cơ càng cao. Các đặc tính A, B, C của bơm cao áp trên hình 10.2 tương ứng với ba vò trí khác nhau của thanh răng bơm cao áp. Biến thiên của ba đặc tính này tương tự nhau, càng tăng tốc độ động cơ (giữa không đổi vò trí của thanh răng bơm cao áp) sẽ càng làm tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình g ct . S e  d C B A Hình 10.1. Thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho mộ chu trình. Tốc độ trục bơm (vòng/phút) g ct (kg/chu trình) A B Hình 10.2. Đặc tính của bơm BOSCH. C 250 500 750 1000 0 40 80 120 160 Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 185 Gọi  b là hệ số cung cấp nhiên liệu của bơm cao áp: lt ct b V V  , là tỷ số giữa lượng nhiên liệu thực tế bơm cao áp cung cấp trong một chu trình (tính theo thể tích) trên lượng nhiên liệu lý thuyết mà bơm cao áp cung cấp trong một chu trình. nl ct ct g V   e 2 eplt S. 4 d. S.fV   Trong đó: f p – diện tích đỉnh piston bơm cao áp. d – đường kính piston bơm cao áp. S e – hành trình có ích của piston bơm cao áp. g ct – lượng nhiên liệu cung cấp trong một chu trình.  nl – khối lượng riêng của nhiên liệu. Trên động cơ ô tô máy kéo, bơm cao áp Bosch có  b = 0,75 ÷ 0,9 II. ĐẶC TÍNH CỦA VÒI PHUN NHIÊN LIỆU Đặc tính của vòi phun là những đường cong biểu diễn biến thiên của hàm số áp suất theo lưu lượng nhiên liệu qua lỗ phun. II.1. Loại vòi phun hở Đặc tính vòi phun hở là hàm số thể hiện mối quan hệ giữa chênh áp trước và sau lỗ phun với lưu lượng nhiên liệu qua lỗ. Ở vòi phun hở, tiết diện lưu thông của lỗ phun luôn luôn là hằng số. Từ phương trình Bernuollie, đặc tính của vòi phun hở có dạng sau:   2 cc nl p 2 cy f 2 .Q PP    (10-1) Trong đó: P y – áp suất nhiên liệu phía trước lỗ phun (Pa). P c – áp suất môi chất trong buồng cháy (Pa). Q p – lưu lượng nhiên liệu qua lỗ phun. (m 3 /s).  nl – khối lượng riêng của nhiên liệu. (kg/m 3 ). Động cơ ô tô máy kéo hoạt động trong phạm vi tốc độ rất rộng từ 500  600 vòng/phút ở chế độ không tải, 3.500  4.000 vòng/phút ở chế độ toàn tải. Trong phạm vi thay đổi này chênh lệch áp suất sẽ thay đổi khoảng 40 đến 70 lần. Như vậy, sẽ xảy ra trường hợp chênh áp thấp (P y – P c  3  6 MPa) khi chạy không tải làm cho nhiên liệu không thể xé tơi tốt. Ngoài ra vòi phun hở thường xuyên có hiện tượng nhỏ giọt sau khi kết thúc phun. Q  P y – P c Hình 1 0 . 3 . Đặc tính của vòi phun hở . Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 186 Hiện tượng trên sẽ làm cho các giọt nhiên liệu bay hơi chậm, khó cháy hết, dễ tạo muội than gây tắc lỗ phun, làm giảm công suất và hiệu suất động cơ. Chính vì những nhược điểm trên nên vòi phun hở của động cơ Diesel hiện nay rất ít dùng mà thay thế vào đó là loại vòi phun kín. II.2. Loại vòi phun kín có kim Vòi phun kín có kim là vòi phun có kim tỳ lên đế van, gây ngăn cách giữa không gian phía trước và phía sau mặt tỳ của kim phun. Hiệu số giữa áp suất P 2 ở sau mặt tỳ của kim phun và áp suất P z trong buồng cháy được xác đònh qua công thức:   2 cc nl 2 z2 f 2 .Q PP     (10-2) Biến thiên áp suất P y trong không gian phía trước đế tỳ, xác đònh nhờ hai phương trình sau: II.2.1. Phương trình cân bằng lực tác dụng lên kim phun   4 dd. p 4 d. .PBxA 2 1 2 0 y 2 1 2     (12-3) Trong đó: A – lực ép ban đầu của lò xo lên kim phun (N). B – độ cứng của lò xo (N/m). x – hành trình nâng kim (m). d 1 , d 2 – đường kính trung bình mặt tỳ mũi kim và đường kính phần dẫn hướng của kim (m). II.2.2. Phương trình Bernuollie của dòng nhiên liệu đi qua đế tỳ của kim   2 11 nl 2 2y f 2 .Q PP     (10-4) Q  I II III IV x max P c p’ y x = f(Q  ) P y = f(Q  ) P 2 = f(Q  )  c .f c P y P 2 P y P 2 P  Hình 1 0 . 4 . Đặc tính của vòi phun kín. Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 187 Trong đó:  1 – hệ số lưu lượng. f 1 – tiết diện lưu thông qua đế tỳ của kim.  sin.d xf 11 , với 2  – góc côn của mũi kim. Hàm P y = f(Q  ) thể hiện qua đường II (hình 10.4), càng tăng Q 1 thì đường II càng sát với đường I, nếu độ nâng kim x không bò hạn chế. Tiết diện lưu thông tương đối nhỏ tại đế kim phun f 1 gây tiết lưu và tăng chuyển động rối của nhiên liệu tại đây, cải thiện chất lượng phun tơi. Ở chế độ không tải, chạy chậm với vòi phun kín tiêu chuẩn vẫn cho chất lượng phun tốt. Nhờ có kim phun ngăn cách hai không gian phía trước và sau đế tỳ của kim phun, nên khi kết thúc đã tránh được hiện tượng nhỏ giọt (đây là một ưu điểm lớn ở vòi phun kín mà vòi phun hở không có được). Đường III trên (hình 10.4) là hàm p y = f(Q  ) khi x = x max (hành trình nâng kim bò hạn chế). Đường IV là hàm x = f(Q  ). Áp suất nâng kim P  tác dụng lên diện tích hình vành khuyên:   2 k 2 0v dd. 4 f    Trong đó: d k – đường kính lớn mặt tỳ hình côn của kim. Khi kim đã mở, áp suất nhiên liệu trong vòi phun tác dụng lên toàn bộ diện tích ngang f 0 phần dẫn hướng của kim } 4 d. f{ 2 0 0   . Nếu P’  là áp suất bắt đầu đóng kim, ta có mối quan hệ sau: v0 fpf'.p     .p f f p'p 0 0 v với 0 v f f  Cuối quá trình phun áp suất trong vòi phun tương đối lớn, muốn cho kim phun được đóng nhanh cần chọn 75,0   và độ cứng lò xo từ (150  300) N/mm. II.3. Loại vòi phun kín có chốt Loại vòi phun có chốt trên kim phun được sử dụng nhiều nhất trong các loại động cơ cao tốc có buồng cháy ngăn cách, đôi khi cũng được sử dụng trong các loại động cơ cao tốc có buồng cháy thống nhất. Người ta dùng vòi phun tiết lưu để thực hiện quy luật cung cấp nhiên liệu bậc thang và làm êm dòu quá trình cháy, vì vòi phun tiết lưu đã giảm tốc độ cung cấp nhiên liệu trong giai đoạn đầu của quá trình phun. Phần trên của chốt là hình trụ, phần chốt đặt trong lỗ phun tạo ra một khe hở nhỏ. Giai đoạn đầu của hành trình nâng kim, phần trụ của chốt có tác dụng tiết lưu đối với lỗ phun tạo điều kiện đạt quy luật cung cấp nhiên liệu cầu thiết. Các loại vòi phun có chốt trên kim phun thường dùng kim phun có chốt hình chóp cụt. Góc côn của tia nhiên liệu trong loại vòi phun này có phạm vi rất rộng từ (2  4) 0 đến (60  70) 0 bằng cách thay đổi góc côn trên chốt của kim phun hoặc thay đổi tiết diện lưu thông hình vành khăn giữa thành lỗ phun và chốt của kim phun. Hình 10.5. Loại vòi phun kín có chốt. Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 188 Do tiết diện lưu thông nhỏ nhất của lỗ phun trong các đoạn nâng kim phun thay đổi theo quy luật khác nhau, nên đặc tính của vòi phun có chốt trên kim phun có dạng như hình 10.6. Trên hình 10.6 đường 1 là hàm số p y = f(Q  ), khi không hạn chế hành trình của kim phun; đường 2 là hàm số p y = f(Q  ) không tiết lưu và tương tự vòi phun hở; đường 3 là hàm số x = f(Q  ) khi hạn chế hành trình tại x max . Trên đoạn I, sơ đồ vận động của dòng nhiên liệu và đặc tính của vòi phun có dạng giống như vòi phun có van phẳng. Trên đoạn II, do tiết diện lưu thông qua các phần côn của chốt tăng nên khi tăng lưu lượng nhiên liệu thì áp suất p y và hành trình nâng kim phun đều tăng tương đối chậm. Trên đoạn III, do tiết diện lưu thông qua phần côn dưới của chốt giảm đi nên áp suất p y giảm và hành trình nâng kim phun x tăng rất nhanh. Nếu góc của phần côn dưới tương đối lớn, thì mặc dầu áp suất p y và hành trình nâng kim phun x vẫn tăng nhưng lưu lượng nhiên liệu Q  có thể giảm do vòi phun làm việc không ổn đònh và kim phun dao động mạnh. Trên đoạn IV, tiết diện lưu thông qua phần côn của chốt không thay đổi vì vậy cả p y và x đều tăng nhanh theo Q  . III. TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL III.1. Xác đònh những kích thước chính của bơm cao áp Những kích thước chính của bơm cao áp được xác đònh theo lượng nhiên liệu cấp cho chu trình để động cơ làm việc ở chế độ thiết kế. Tuy nhiên đối với động cơ tónh tại và động cơ tàu thủy cần phải chú ý tới khả năng quá tải trong điều kiện cho phép. Đối với động cơ vận tải có lắp bộ phận hiệu chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình cần phải chú ý tới khả năng dự trữ cần thiết của bơm. Nếu đã biết công suất thiết kế của động cơ là N e (kW), số xylanh i, số vòng quay thiết kế n (vg/ph) và suất tiêu hao nhiên liệu g e (g/kW.h) thì thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình ở chế độ thiết kế là: nl ee ct .i.n.120 .N.g V    , (l) (10-5) p y p y p y P c 2 1 3 II I p y x Q  III IV V x max Hình 10. 6 . Đặc tính của vòi phun có chốt trên kim phun Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 189 Trong đó:  – số kỳ của động cơ.  nl – khối lượng riêng của nhiên liệu (g/dm 3 ). Trong đó công suất động cơ N e được xác đònh như sau: (p e tính theo MN/m 2 )   30 i.n.V.p N he e (10-6) Thế N e trong (10-6) vào (10-5), ta được: nl hee ct .3600 V.p.g V   (10-7) Thể tích nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình cũng có thể được biểu thò dưới dạng hàm số của các thông số đặc trưng cho chu trình công tác của động cơ. Nếu ta thay g e bằng biểu thức sau đây: ke0 ck e T.p.M. .p 432000g    (10-8) Trong đó: p k và T k – áp suất và nhiệt độ của không khí trước xupap nạp.  c – hệ số cung cấp. M 0 – lượng không khí lý thuyết (kmol/kg nhiên liệu). Ta được: nl0k chk ct M.T .V.p .120V    (10-9) Để cho việc tính toán được thuận lợi ta có thể dùng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình tính theo một đơn vò thể tích công tác xylanh (l): nl0k ck h ct ct M.T .p .120 V V v    (10-10) Nếu lấy p 0 = 0,1 MN/m 2 ; T 0 = 297 0 K;  nl = 0,85 kg/dm 3 và M 0 = 0,5 kmol/kg. Ta được :    c ct .95v , (mm 3 /l) (10-11) Một thông số cơ bản nữa của bơm cao áp là khoảng thời gian phun nhiên liệu (tính từ lúc bắt đầu đến kết thúc) thể hiện bằng góc quay trục khuỷu  p hoặc bằng giây, n 6 t p p   . Giá trò  p được tính từ điều kiện đảm bảo cho động cơ làm việc ở chế độ thiết kế ít tốn nhiên liệu nhất. Trên thực tế  p rất ít khi vượt quá (30  50) 0 góc quay trục khuỷu. Khi chọn  p cần thấy rằng khoảng cách thời gian phun nhiên liệu thực tế phụ thuộc vào áp suất trong hệ thống nhiên liệu, số vòng quay của động cơ và thường vượt quá khoảng thời gian phun nhiên liệu hình học  ph khoảng 1,3  1,7. khi chọn  p có thể chọn theo đồ thò trên hình 10.7. Sau khi chọ  p có thể xác đònh được tốc độ cấp nhiên liệu trung bình hoặc lưu lượng trung bình của một tổ bơm. n6 V Q t V p ct tb p ct   (10-12) Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 190 III.1.1. Đường kính của piston bơm cao áp Thực tế, tốc độ cấp nhiên liệu trong quá trình phun không phải là hằng số. Tuy nhiên, có thể lựa chọn quy luật biến thiên cần thiết về tốc độ cấp nhiên liệu trong quá trình phun và có thể dùng hệ số k = 1,2  1,5 để đánh giá tỷ số giữa tốc độ cung cấp cực đại với tốc độ trung bình. Như vậy dựa vào phương trình lưu động liên tục ta có thể xác đònh đường kính piston bơm cao áp. pc c p ct p C n6 . V k 4 d   (10-13) Trong đó:  c – hệ số cung cấp của bơm cao áp. C p – tốc độ piston bơm cao áp. Sau khi tính được d p cần lựa chọn đường kính piston sát nhất theo tiêu chuẩn kích thước. hệ số cung cấp  c được xác đònh theo thí nghiệm của hệ thống tương tự. Có thể lựa chọn gần đúng hệ số  c ở chế độ công suất thiết kế của động cơ trong giới hạn: Đối với hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu piston có vành giảm áp trên van cao áp.  c = 0,6  0,95. Đối với hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp có van riêng và không có vành giảm áp trên van cao áp:  c = 0,75  0,85. Hình 10.7. Mối quan hệ giữa ph p   và áp suất phun lớn nhất P nlmax . 10 30 50 P nlmax (MN/m 2 ) 1,25 1, 50  p  ph Hình 10.8. Mối quan hệ giữa hệ số cung cấp và đường kính piston d p của bơm cao áp. 10 20 30 d p (mm) 0,6 0,7 0,8 0 ,9  c Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 191 Trên hình 10.8 giới thiệu đường cong xây dựng theo số liệu kinh nghiệm, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số nạp và đường kính piston của loại bơm cao áp kiểu van piston. III.1.2. Hành trình có ích của piston bơm cao áp Hành trình có ích của piston bơm cao áp được xác đònh theo biểu thức sau: cp ct a f V h   (10-14) Chỉ trong các loại bơm cao áp điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình bằng biện pháp thay đổi hành trình piston mới thực hiện được điều đó. Muốn cung cấp nhiên liệu khi động cơ chạy quá tải hoặc khi động cơ dùng bơm cao áp có bộ hiệu đính quy luật cung cấp nhiên liệu, cũng như muốn duy trì quy luật cung cấp của động cơ khi bơm cao áp đã bò mòn cần phải tăng hành trình có ích của piston khoảng 30  40 % so với số liệu tính được. Đối với động cơ máy kéo muốn dễ khởi động trong mùa động cần tăng hành trình có ích thực tế lên hai lần so với số liệu tính được. Do phải dùng một phần hành trình piston bơm cao áp để thực hiện quá trình nạp và xả nhiên liệu nên hành trình toàn bộ của piston bơm cao áp phải lớn hơn hành trình có ích tính được khoảng 3  4 lần. Có thể xác đònh quỹ đạo tâm con lăn trên con đội biến thiên theo góc quay của trục cam như sau: Trên toạ độc vuông góc, nếu trục hoành đặt góc quay trục cam  c (độ), còn trục tung đặt hành trình h của tâm con lăn tính từ vò trí thấp nhất và tốc độ hình học của con đội C d = c d dh  ; sau khi biết khoảng thời gian cung cấp nhiên liệu tính theo góc quay trục cam là  ’ p , ta có thể vẽ đoạn hành trình có ích tương ứng với khoảng thời gian cung cấp nhiên liệu hình học  ph ngay trên đồ thò (hình 10.9). Đối với động cơ bốn kỳ  ’ p =  ph /2; đối với động cơ hai kỳ  ’ p =  ph . Nếu không tính tới hành trình của piston trước lúc đẩy mở van kim thì trước khi bắt đầu hành trình có ích, con đội đã chạy một đoạn h 1 , lúc ấy áp suất trong hệ thống tăng từ áp suất còn lại trong đường ống cao áp p ct tới áp suất mở kim phun p p0 . Nếu biết dung tích của hệ thống đường cao áp là V, theo quy luật ép của nhiên liệu ta có: C đ C đ C đ Hình 10.9. Phương pháp xác đònh dạng của bơm cao áp. O  c  ph  2 h a h h 1  1 C d C d h Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel 192 clpo nl 1p pp V hf   hoặc   p nlclpo 1 f Vpp h    (10-15) Đến cuối hành trình có ích, con đội đã chạy thêm hành trình có ích h a . Như vậy từ lúc bắt đầu chạy, con đội đã dòch chuyển được h 2 = h 1 + h a . Có thể xác đònh tốc độ hình học trung bình của piston theo tốc độ cung cấp trung bình: ' p a pc ' p cpa pc ' p ct dtb h f fh f V c        (10-16) Sau khi đã có hai điểm trên đường cong chuyển dòch của con đội (tức đoạn hành trình có ích của piston) ta có thể hiệu chỉnh lại đường cong đó bằng cách sử dụng quan hệ ' ph d dh  .C p đối với những điểm đã biết tốc độ. Nếu tỷ lệ xích của hoành độ 1mm = a 0 góc quay trục cam và tung độ 1 (m) = b (mm), hệ số góc của đường tiếp tuyến với đường hành trình con đội tại điểm khảo sát là: 1h1 c b a tg  và 2h2 c b a tg  Tìm được  1 ,  2 rồi từ hai điểm đã biết, ta có thể vẽ đường cong tiếp xúc với hai đường tiếp tuyến có hệ số góc tương ứng là  1 ,  2 tại hai điểm ấy. Bên ngoài giới hạn của hành trình có ích ta có thể vẽ đường vận động bất kỳ của piston nhằm làm cho gia tốc của piston bơm cao áp không lớn quá hoặc không xảy ra gián đoạn trên đường cong tốc độ hình học. Sau đó từ đường cong di động của con đội cần vẽ ra dạng cam theo những quy tắc chung về thiết kế dạng cam (giống như cam phối khí). Thông thường cam dẫn động bơm cao áp đều là dạng cam lồi gồm nhiều cung tròn. III.2. Xác đònh những thông số cơ bản của vòi phun Những thông số cơ bản của vòi phun phải đảm bảo tốc độ cấp nhiên liệu thích hợp và đạt áp suất phun cần thiết. Nếu đã biết đặc tính của vòi phun trong điều kiện lưu động ổn đònh thì có thể chọn vòi phun theo điều kiện sau: Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình: n6 hf k dt dV Q p cap max ct max           (10-17) Tốc độ này phải phù hợp với độ chênh lệch áp suất nhiên liệu lớn nhất trên đường đặc tính; đồng thời giả thiết rằng số lượng, hình dạng phân bố các lỗ vòi phun phải phù hợp với buồng cháy lắp vòi phun đó. Có thể chọn vòi phun hở và vòi phun kín tiêu chuẩn cả trong trường hợp không có đường đặc tính. Đối với vòi phun hở, nếu biết lưu lượng nhiên liệu cực đại Q max và chênh lệch áp suất (p p – p z ), ta có thể xác đònh tổng tiết diện có ích của các lỗ vòi phun. A+CX k P Po(pcl) P o (p e )   ee f d 1 d k Hình 10.10. Sơ đồ vòi phun tiêu chuẩn. [...]... – 1,375 = 0,355 mm Nghiệm xkmax trong phương trình trên còn phải thỏa điều kiện: r = dx    x k sin k cos k  0 2 2 2 Trong hai nghiệm xkmax1 và xkmax2 tìm được chỉ có xkmax2 là thỏa mãn điều kiện trên Lực ép ban đầu của lò xo được tính như sau: A  15 5 2  2, 8 2 2,8 2  0,1  20 9 4 4 Độ cứng của lò xo vòi phun tính theo phương trình c  1  3,14 .25   20 9   24 0 ( N / mm) 15 0,355  4  Các... như sau: 1f1 2  k f k " 2 1f1 2   k f k " 2  td f td    td f td   f  1 1 Do đó:      2  kfk "   f    1 1  2   f " 1 k k   f   1 1  2 Nếu lấy các hệ số lưu lượng giống nhau (k = 1 = td)  f td  f  1 Ta được:      2  f k"  f  1     f" 1 k f  1 2     (10 -2 3 ) 2 ftd fc 1,0 0,8 0,6 0 2 4 6 8 Hình 10. 11 Mối quan hệ giữa 10 k’ f" f td và... sẽ là: kVct 1,4.63,8 .10 3.6.1400  dV  Q max   ct   6n   37,5 (cm 3 / s) p 20  dt  max Nếu áp suất trong vòi phun pp = 35 (MN/m2), khối lưởng riêng của nhiên liệu phun vào xylanh nl = 0,85.1 0-3 (kg/cm3), áp suất cháy pz = 4 (MN/m2) thì tổng tiết diện lưu thông của các lỗ phun theo công thức (1 0-1 8)  f 1 1  37,5 0,85 .10 3 .10 4  14 .10  4 (cm 2 )  0,14 ( m 2 ) 2 35  4  Nếu vòi phun... po d 2 k 4 (10 -2 5 ) Từ đó ta xác đònh được độ cứng của lò xo vòi phun theo phương trình sau: c 1 x k max   d 2 k  p po  A   4   (10 -2 6 ) Thí dụ: Tính tính vòi phun kín tiêu chuẩn cho động cơ bốn kỳ biết lượng nhiên liệu cấp cho chu trình khi động cơ chạy ở công suất thiết kế và số vòng quay thiết kế n = 14000 (vg/ph) là Vct = 63,8 (mm3) Nếu chọn khoảng thời gian cấp nhiên liệu p = 20 0 góc... quá trình phun p  po p po  z 2  p cl (10 -2 2 ) dk 1 d2 b Lực ép ban đầu A của vòi phun được xác đònh theo phương trình (1 0-1 9) Mặt tựa hạn chế hành trình nâng cực đại của van kim xmax phải chọn sao cho khi van kim tỳ lên mặt hạn chế thì lưu lượng cực đại của nhiên liệu lớn hơn lưu lượng giới hạn một chút Người ta xác đònh xmax theo đặc tính 193 Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động. .. p cl  d2  d2 d 2 k b b  pz 4 4 (10 -2 0 ) Nếu lựa chọn giá trò pz và pcl với một hệ số dự trữ nào đó thì bất đẳng thức trên có thể viết thành một đẳng thức Qua hai biểu thức trên giúp ta xác đònh tỷ số đường kính của van kim: dk  db pz  po 1 p po  p cl (10 -2 1 ) Có thể dựa vào tiêu chuẩn cấu tạo để chọn một trong hai đường kính ấy rồi đường kính còn lại sẽ được xác đònh theo biểu thức (10 -2 1 ) Nếu... toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel III .2. 2 Độ cứng của lò xo vòi phun Chọn tỷ số " fk , sẽ tìm được f k Sau đó thay giá trò của dx, f k" và các giá trò hàm lượng giác của f1 góc côn tựa k vào phương trình:      " f k  rk  d x sin k  x k sin k cos k  2 2 2   (10 -2 4 ) Ta sẽ được một phương trình bậc 2 đối với xk, giải phương trình này ta tìm được xkmax Khi xác đònh độ cứng c... thông của các lỗ vòi phun: 195 Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel f Nếu chọn k '  1   f 1 1 1  0,14  0 ,21 5mm 2 0,65 " fk  3,5 ta được f k " = 3,5.0 ,21 5 = 0,735mm2 f1 Chọn đường kính dx = 1,5 mm, góc côn tựa bằng 600, ta được: f" 1,57  1,57  dx   dx   k  2. 0,68 0,68  2. 0,68  2 x k max Ta được hai nghiệm: xkmax = 1,73 + 1,375 = 3 ,105 mm; xkmax = 1,73 – 1,375.. .Chương 10 – Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel  f 1 1 Trong đó :  nl 2 p p  p z   Q max (1 0-1 8) nl – khối lượng riêng của nhiên liệu pp – áp suất nhiên liệu trong thân vòi phun Đối với vòi phun kín tiêu chuẩn (hình 10. 9) ta có thể dùng phương pháp tính gần đúng Lưu lượng nhiên liệu cực đại trong một giây lớn hơn lưu lượng giới hạn của vòi phun Trong khi đó sức... trong quá trình thực nghiệm có thể các thông số ấy có khác ít nhiều so với kết quả tính toán 196 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục – 1999 [2] Hồ Tấn Chuẩn; Nguyễn Đức Phú; Trần Văn Tế; Nguyễn Tất Tiến, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong (tập I, II, III), NXB Giáo dục – 1996 [3] Nguyễn Tố Quyên, Nguyên lý tính toán động . (p e tính theo MN/m 2 )   30 i.n.V.p N he e (1 0-6 ) Thế N e trong (1 0-6 ) vào (1 0-5 ), ta được: nl hee ct .3600 V.p.g V   (1 0-7 ) Thể tích nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình cũng có thể được. khi đã kết thúc quá trình phun. cl 2 b 2 k oz po p 1 d d p p p     (10 -2 2 ) Lực ép ban đầu A của vòi phun được xác đònh theo phương trình (1 0-1 9). Mặt tựa hạn chế hành trình nâng cực đại. x kmax2 là thỏa mãn điều kiện trên. Lực ép ban đầu của lò xo được tính như sau: .20 9 4 8 ,2 1,0 4 8 ,25 15A 22 2    Độ cứng của lò xo vòi phun tính theo phương trình. )mm/N (24 020 9 4 25 .14,3 15 355,0 1 c