Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu ảnh h-ởng của chất l-ợng bơm cao áp tới độ suy giảm l-ợng cấp nhiên liệu chu trình trong động cơ Diesel"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

89
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bơm cao áp là một trong những tổng thành hết sức quan trọng trên động cơ Diesel. Chất l-ợng của bơm sẽ có ảnh h-ởng trực tiếp tới chất l-ợng làm việc của động cơ. Nội dung bài báo giới thiệu ph-ơng pháp xây dựng mối quan hệ của l-ợng hao mòn cặp piston xilanh bơm cao áp với độ suy giảm l-ợng cấp nhiên liệu chu trình ?gct.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu ảnh h-ởng của chất l-ợng bơm cao áp tới độ suy giảm l-ợng cấp nhiên liệu chu trình trong động cơ Diesel"

Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chÊt l−îng b¬m cao ¸p tíi ®é suy gi¶m l−îng cÊp nhiªn liÖu chu tr×nh trong ®éng c¬ Diesel PGS. TS. NguyÔn ®øc tuÊn Bé m«n C¬ khÝ «t« NCS. Lª hoµi ®øc Bé m«n §éng c¬ ®èt trong Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc GTVT Tãm t¾t: B¬m cao ¸p lμ mét trong nh÷ng tæng thμnh hÕt søc quan träng trªn ®éng c¬ Diesel. ChÊt l−îng cña b¬m sÏ cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi chÊt l−îng lμm viÖc cña ®éng c¬. Néi dung bμi b¸o giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p x©y dùng mèi quan hÖ cña l−îng hao mßn cÆp piston - xilanh b¬m cao ¸p víi ®é suy gi¶m l−îng cÊp nhiªn liÖu chu tr×nh Δgct. Th«ng qua chØ tiªu nμy sÏ cã t¸c ®éng tíi chÊt l−îng lμm viÖc cña hÖ thèng cung cÊp nhiªn liÖu vμ tíi c¸c chØ tiªu Kinh tÕ - kü thuËt cña ®éng c¬. Summary: A high-pressure pump is one the of important components in a diesel engine. Its quality affects directly the quality of the engine operation. The article introduces the method of building the relation between the amount of corrosions in the piston - cyclinder and the decrease of fuel in cycle Δgct. This specification will affect the performance of the fuel system and the economic - technical standards of the diesel engine. so víi l−îng cÊp nhiªn liÖu lý thuyÕt, ®ång thêi nã cßn cã t¸c ®éng trùc tiÕp tíi ¸p suÊt phun, i. ®Æt vÊn ®Ò tíi ®é kh«ng ®ång ®Òu cña qu¸ tr×nh cÊp Khi nghiªn cøu vÒ kÕt cÊu vµ nguyªn lý nhiªn liÖu vµ tíi quy luËt phun. lµm viÖc cña b¬m cao ¸p chóng ta ®Òu biÕt r»ng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, dÇu Diesel bªn ii. néi dung c¹nh nhiÖm vô cung cÊp nhiªn liÖu phôc vô cho qu¸ tr×nh ch¸y th× cßn cã chøc n¨ng lµm Tïy thuéc vµo c¸c th«ng sè vÒ kÕt cÊu vµ kÝn vµ b«i tr¬n cho cÆp piston - xilanh b¬m. chÊt l−îng cña b¬m cao ¸p, vµo lo¹i nhiªn ChÝnh v× vËy trong qu¸ tr×nh lµm viÖc lu«n tån liÖu vµ nhiÖt ®é nhiªn liÖu sö dông trong qu¸ t¹i mét l−îng dÇu Diesel rß lät qua khe hë cña tr×nh vËn hµnh, vµo chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng cÆp piston - xilanh b¬m theo ®−êng håi dÇu c¬ mµ l−îng dÇu Diesel rß lät qua khe hë cña trë vÒ thïng nhiªn liÖu Δgct. L−îng dÇu rß lät cÆp piston - xilanh b¬m Δgct sÏ cã gi¸ trÞ kh¸c nµy phô thuéc vµo chÊt l−îng cña b¬m cao ¸p nhau. Tuy nhiªn, nÕu xÐt cïng mét lo¹i b¬m hay trùc tiÕp lµ phô thuéc vµo khe hë cña cÆp cao ¸p, l¾p trªn cïng mét ®éng c¬ sö dông piston - xilanh b¬m vµ vµo ®é nhít cña dÇu cïng mét lo¹i nhiªn liÖu vµ ë cïng mét chÕ ®é vËn hµnh th× gi¸ trÞ cña Δgct chØ cßn phô thuéc Diesel. L−îng dÇu Diesel rß lät qua khe hë cña cÆp piston - xilanh b¬m Δgct lµm cho vµo møc ®é hao mßn cña cÆp piston - xilanh l−îng cÊp nhiªn liÖu chu tr×nh thùc tÕ nhá h¬n b¬m vµ nhiÖt ®é cña nhiªn liÖu trong qu¸ tr×nh
lµm viÖc. Khi x = I th× v = 0 nªn ta cã Khi b¬m cao ¸p bÞ hao mßn nhiÒu, nhiÖt CP 1 dp C1 = − − . .I (8) 2.η dy ®é nhiªn liÖu t¨ng lín cã thÓ dÉn ®Õn sù hao I hôt ®¸ng kÓ l−îng nhiªn liÖu qua khe hë cña Thay (7), (8) vµo (6) ta ®−îc: cÆp piston vµ xilanh b¬m hay chÝnh lµ lµm t¨ng l−îng suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh Δgct. 1 ⎛ dp ⎞ 2 ⎡ C P 1 dp ⎤ .⎜ ⎟.x + ⎢− v= . .I⎥.x + C P − 2.η ⎜ dy ⎟ 2.η dy ⎦ ⎝ ⎠ ⎣ I NÕu ta gäi I lµ khe hë gi÷a piston vµ xilanh cña b¬m cao ¸p khi ®ã xÐt mét phÇn tö (9) chÊt láng ®−îc ®Æt trong hÖ trôc to¹ ®é xyz 1 ⎛ dp ⎞ 2 ⎛ x⎞ nh− h×nh 1. Ta cã: .⎜ ⎟.( x − I.x) + C P .⎜1 − ⎟ Hay v = (10) ⎜ dy ⎟ 2.η ⎝ ⎠ ⎝ I⎠ ⎡ ⎛ dp ⎞ ⎤ ⎢p + ⎜ ⎟.dy ⎥.b.dx + ⎜ dy ⎟ ⎝⎠⎦ L−îng nhiªn liÖu lät qua khe hë I sÏ ®−îc ⎣ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: ⎡ ⎛ ∂τ ⎞ ⎤ + τ.b.dy = ⎢τ + ⎜ ⎟.dx ⎥.b.dy + p.b.dx (1) ⎣ ⎝ ∂x ⎠ ⎦ I ∫ Δg ct = v.b.dx (11) dp ∂τ 0 = Suy ra: (2) dy ∂x Thay b = π.d vµ lÊy tÝch ph©n ta ®−îc: MÆt kh¸c, theo gi¶ thiÕt Niut¬n th× øng I 1 ⎛ dp ⎞ ⎛ x⎞ ∫ 2.η .⎜ dy ⎟.(x Δg ct = b. − I.x).dx + C P .⎜1 − ⎟.dx suÊt tiÕp g©y ra do sù ma s¸t bªn trong c¸c 2 ⎜⎟ ⎝ I⎠ ⎝⎠ líp chÊt láng tû lÖ víi Gradian vËn tèc [3]: 0 dv (12) τ = η. (3) dx ⎡ 1 ⎛ dp ⎞ 3 ⎤ CP .I .⎜ ⎟.I ⎥ + Δg ct = b.⎢− (13) ⎜⎟ Víi: v - tèc ®é dÞch chuyÓn cña líp nhiªn ⎣ 12.η ⎝ dy ⎠ ⎦ 2 liÖu theo ph−¬ng y. ⎡ 1 ⎛ dp ⎞ 3 ⎤ CP .I ∂τ ∂2v .⎜ ⎟.I ⎥ + Δg ct = π.d.⎢− (14) ⎜⎟ = η. 2 ⎣ 12.η ⎝ dy ⎠ ⎦ Suy ra: (4) 2 ∂x ∂x GÇn ®óng ta coi ¸p suÊt cña nhiªn liÖu Thay (4) vµo (2) ta ®−îc: thay ®æi liªn tôc däc theo chiÒu dµi piston b¬m ∂2v dp p − p 0 dp = η. 2 (5) = vµ ta sÏ cã vµ nh− vËy: ∂x dy dy y NÕu coi gia tèc chuyÓn ®éng cña piston ⎡ I3 p − p 0 ⎤ CP .I Δg ct = π.d.⎢− ⎥+ . (15) trong hµnh tr×nh nÐn lµ kh«ng ®æi th× ta cã: ⎢ 12.η y⎥ 2 ⎣ ⎦ ∂2v = const trong ®ã: ∂x 2 d - ®−êng kÝnh xilanh b¬m cao ¸p 1 ⎛ dp ⎞ 2 .⎜ ⎟.x + C1.x + C 2 v= Suy ra: (6) 2.η ⎜ dy ⎟ I - khe hë cÆp piston - xilanh b¬m cao ¸p ⎝⎠ p - ¸p suÊt trong khoang cao ¸p cña b¬m Khi x = 0 th× v = CP nªn ta cã C2 = CP; (7)
p0 - ¸p suÊt t¹i cöa n¹p cña b¬m møc ®é hao mßn hay chÝnh lµ khe hë cña cÆp piston - xilanh b¬m cao ¸p “I”: y - chiÒu dµi phÇn tr−ît cña piston b¬m cao ¸p Y = − A.I3 + B.I Cp - tèc ®é cña piston b¬m cao ¸p Trong ®ã A, B lµ c¸c hÖ sè phô thuéc vµo kÕt cÊu cña b¬m vµ chÕ ®é vËn hµnh cña η - ®é nhít ®éng lùc cña nhiªn liÖu øng ®éng c¬. víi nhiÖt ®é lµm viÖc. Gi¸ trÞ cô thÓ cña Y phô thuéc vµo hµng Sù phô thuéc cña ®é nhít ®éng lùc trung lo¹t c¸c th«ng sè vÒ kÕt cÊu vµ khai th¸c, vµo b×nh vµo ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cña nhiªn liÖu chÊt l−îng cña b¬m cao ¸p, vµo lo¹i nhiªn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau [3]: liÖu vµ nhiÖt ®é nhiªn liÖu sö dông trong qu¸ η = η20 . exp[α.(p − p1 ) − λ(T − T1 )] (16) tr×nh vËn hµnh. Sö dông ch−¬ng tr×nh tÝnh hÖ thèng cung cÊp nhiªn liÖu cña ®éng c¬ b»ng trong ®ã: phÇn mÒm Matlab chóng ta cã thÓ dÔ dµng η20 - ®é nhít ®éng lùc cña nhiªn liÖu ë x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña “Y” cho c¸c lo¹i ®éng c¬ 200C. vµ ë c¸c chÕ ®é khai th¸c kh¸c nhau. H×nh 2 α - hÖ sè phô thuéc vµo ¸p suÊt. lµ kÕt qu¶ tÝnh ®é suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh t−¬ng ®èi “Y” theo ®é hao mßn cÆp (Víi T < 200C th× α = 0.003 vµ T > 200C piston - xilanh b¬m cao ¸p vµ nhiÖt ®é nhiªn th× α = 0.002) liÖu sö dông cña ®éng c¬ xe IFa W50 ë chÕ λ - hÖ sè phô thuéc vµo nhiÖt ®é. (T > 200C ®é toµn t¶i. th× λ = 0.03) Qua kÕt qu¶ tÝnh chóng ta cã thÓ nhËn p - p1: ®é chªnh ¸p. thÊy: T - T1: ®é chªnh nhiÖt ®é. - Khi nhiÖt ®é nhiªn liÖu sö dông t¨ng 100C η20 = 0.000349kG.s/m2 (theo kÕt qu¶ th× ®é suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh t−¬ng ®èi “Y” t¨ng tõ 1 ®Õn 7 %. §èi víi b¬m cao ¸p míi ph©n tÝch cña ViÖn dÇu khÝ ®èi víi mÉu dÇu th× ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é nhiªn liÖu lµ kh«ng thö trong thÝ nghiÖm). ®¸ng kÓ nh−ng ë c¸c b¬m cao ¸p cò, nhãm Trong c«ng thøc (15) th× ¸p suÊt trong piston - xilanh b¬m bÞ hao mßn nhiÒu th× khi khoang cao ¸p cña b¬m “p” vµ chiÒu dµi phÇn nhiÖt ®é nhiªn liÖu t¨ng, gi¸ trÞ cña “Y” sÏ t¨ng tr−ît cña piston b¬m cao ¸p “y” lµ mét hµm rÊt nhanh. c¸c th«ng sè vÒ kÕt cÊu vµ vËn hµnh cña b¬m - Khi ®é hao mßn cÆp piston - xilanh b¬m cao ¸p. Nh− vËy ®Ó cã thÓ x¸c ®Þnh chÝnh x¸c cao ¸p “I” t¨ng tõ 1 - 4 μm th× ®é suy gi¶m gi¸ trÞ cña l−îng suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh nhiªn liÖu chu tr×nh t−¬ng ®èi “Y” t¨ng ë møc Δgct chóng ta cÇn sö dông c«ng thøc (15) kÕt ®é võa ph¶i (kho¶ng tõ 6 ®Õn 9%). Khi ®é hao hîp víi hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n trong b¬m mßn cÆp piston-xilanh b¬m cao ¸p “I” v−ît cao ¸p, trªn ®−êng èng vµ trong vßi phun qu¸ 4 - 5 μm, ®é suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh trong hÖ thèng cung cÊp nhiªn liÖu cña ®éng t−¬ng ®èi “Y” sÏ t¨ng vät ®Æc biÖt lµ khi nhiÖt c¬. ®é cña nhiªn liÖu sö dông cao (ë nhiÖt ®é 500C trung b×nh lµ 8.5%/μm ) Δg ct NÕu ta gäi Y = .100% lµ ®é suy Tãm l¹i: khi sö dông b¬m cao ¸p cò cã g ct l−îng hao mßn lín trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh t−¬ng ®èi trªn mét nhiÖt ®íi cã nhiÖt ®é t−¬ng ®èi cao nh− ë ViÖt ®¬n vÞ l−îng cÊp nhiªn liÖu chu tr×nh. Khi ®ã, Nam th× ®é suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh hµm sè Y = f(I) còng lµ mét hµm bËc 3 theo
t−¬ng ®èi “Y” t¨ng mét c¸ch ®¸ng kÓ so víi Y khi sö dông ë c¸c vïng cã nhiÖt ®é thÊp nh− ë Piston Xilanh c¸c n−íc «n ®íi. §iÒu nµy sÏ ¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi l−îng nhiªn liÖu phun vµo xilanh vµ chÊt l−îng t¹o hçn hîp trong ®éng c¬, th«ng dz qua ®ã ¶nh h−ëng tíi c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü Wp thuËt cña ®éng c¬. dy dx III. KÕt luËn ho 1. ChØ tiªu “®é suy gi¶m nhiªn liÖu chu 0 X tr×nh t−¬ng ®èi Y” cã liªn hÖ trùc tiÕp víi chÊt l−îng b¬m cao ¸p th«ng qua l−îng nhiªn liÖu rß lät chu tr×nh Δgct, nã cã thÓ ®¸nh gi¸ z chÊt l−îng b¬m cao ¸p mét c¸ch t−¬ng ®èi H×nh 1. M« h×nh mét phÇn tö chÊt láng toµn diÖn. V× vËy, chóng ta cã thÓ sö dông chØ tiªu nµy ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt HµmY=f[t,I] l−îng b¬m cao ¸p thay cho chØ tiªu vÒ 20 “thêi gian tôt ¸p” hiÖn ®ang ®−îc ¸p 60 25 dông. 30 40 Y[%] 2. ViÖc khai th¸c b¬m cao ¸p cÇn 35 c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ cña tõng 20 40 vïng khÝ hËu, cÇn lùa chän vµ sö dông 0 45 lo¹i nhiªn liÖu cã ®é nhít vµ chØ sè ®é 0 2 4 6 8 10 nhít phï hîp víi nhiÖt ®é m«i tr−êng. 50 I[mm] t [0C] 3. Cã thÓ thay ®æi biªn d¹ng cam theo h−íng t¨ng vËn tèc trung b×nh cña H×nh 2. Mèi quan hÖ ®é suy gi¶m nhiªn liÖu chu tr×nh t−¬ng ®èi piston “CP”, vµ ®iÒu nµy sÏ gióp cho Y theo nhiÖt ®é m«i tr−êng vμ chÊt l−îng b¬m cao ¸p viÖc gi¶m Δgct vµ gi¶m “Y” nh− vËy cã thÓ kÐo dµi thêi gian sö dông cña b¬m cao ¸p. b= π. d Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Lª Hoμi §øc. ¶nh h−ëng cña ®iÒu kiÖn khÝ hËu dy nhiÖt ®íi tíi qu¸ tr×nh t¹o hçn hîp vµ c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt trong ®éng c¬. Chuyªn ®Ò Sau ®¹i dx häc. Hµ néi, 2002. [2]. NguyÔn Duy TiÕn, Lª Hoμi §øc. X¸c ®Þnh ¶nh p + (dp/dy)dy h−ëng cña ®iÒu kiÖn khÝ hËu tíi chÊt l−îng lµm viÖc cña ®éng c¬ Diesel. T¹p chÝ Giao th«ng vËn t¶i 3 τ n¨m 2003. τ + (∂τ/∂x)dx dy [3]. NguyÔn Anh TuÊn, NguyÔn V¨n Thªm. Kü thuËt ma s¸t vµ biÖn ph¸p n©ng cao tuæi thä thiÕt bÞ. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt, 1990. p [4]. NguyÔn §øc TuÊn, Lª Hoμi §øc. X¸c ®Þnh tuæi dx
bÒn b¬m cao ¸p theo chØ tiªu hiÖu qu¶ kinh tÕ. T¹p chÝ Khoa häc Giao th«ng vËn t¶i 11 n¨m 2003. [5]. Фомин Ю. Я, Журавлев Ю.А. Расчет процесса впрыска топлива в дизелях с разветвленными нагнетательными трубопроводами на ЭЦВМ. Машиностроение. Москва, 1969. [6]. Фомин Ю. Я, Ивановский И. Г. Методика гидродинамического расчета топливной системы судового дизеля с форсункой имеющей невозвратный клапан. Двигатели внутреннего сгорания. Москва, 1972. [7]. Automotive mechanics. New York, 1994. [8]. Modern automotive mechanics. New York, 1985♦