intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình động cơ đổ trong 2 - Chương 10

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST
Báo xấu
130
lượt xem 35
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 gct (lượng nhiên liệu của một hành trình bơm) theo tốc độ quay của...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình động cơ đổ trong 2 - Chương 10

  1. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel 183
  2. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel Chöông 10 TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ DIESEL I. ÑAËC TÍNH CUÛA BÔM CAO AÙP Bôm Bosch laø loaïi bôm cao aùp vaãn ñöôïc duøng roäng raõi trong caùc loaïi ñoäng cô Diesel hieän nay, vì vaäy trong phaàn naøy chuùng ta seõ khaûo saùt veà caùc ñaëc tính cuûa loaïi bôm naøy. Ñaëc tính cung caáp nhieân lieäu cuûa bôm cao aùp laø ñaëc tính noùi leân moái quan heä giöõa söï bieán thieân löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình gct (löôïng nhieân lieäu cuûa moät haønh trình bôm) theo toác ñoä quay cuûa truïc bôm, taïi moät vò trí coá ñònh cuûa thanh raêng bôm cao aùp. Treân hình trieån khai phaàn ñaàu cuûa piston (hình 10.1), theå hieän söï thay ñoåi löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình cuûa bôm cao aùp Bosch. C B A Treân ñoà thò , S laø haønh trình coù ích cuûa piston e bôm, ñöôïc xaùc ñònh theo kích thöôùc hình hoïc vaø Se xylanh bôm. Treân thöïc teá, khi nhieân lieäu qua loã thoaùt coù toån thaát neân thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình cung caáp, aùp suaát nhieân lieäu beân trong xylanh seõ taêng leân sôùm d hôn so vôùi thôøi ñieåm ñoùng kín loã thoaùt treân xylanh. Töông töï, thôøi ñieåm keát thuùc caáp nhieân lieäu thöïc teá Hình 10.1. Thay ñoåi löôïng nhieân lieäu caáp cuõng khoâng xaûy ra cuøng thôøi ñieåm môû loã thoâng do cho moä chu trình. raõnh nghieâng thöïc hieän maø thöôøng muoän hôn. - Vò trí A, töông öùng vôùi haønh trình Se cöïc ñaïi. - Vò trí B, töông öùng vôùi haønh trình Se nhoû hôn. - Vò trí C, töông öùng vôùi haønh trình Se = 0. gct (kg/chu trình) 160 A 120 B 80 C 40 Toác ñoä truïc bôm 0 250 500 750 1000 (voøng/phuùt) Hình 10.2. Ñaëc tính cuûa bôm BOSCH. Vì vaäy haønh trình caáp nhieân lieäu thöïc teá thöôøng lôùn hôn haønh trình coù ích lyù thuyeát laøm cho löôïng nhieân lieäu thöïc teá caáp cho chu trình thöôøng lôùn hôn giaù trò ñònh löôïng lyù thuyeát. Hieäu öùng noùi treân seõ caøng lôùn neáu toác ñoä ñoäng cô caøng cao. Caùc ñaëc tính A, B, C cuûa bôm cao aùp treân hình 10.2 töông öùng vôùi ba vò trí khaùc nhau cuûa thanh raêng bôm cao aùp. Bieán thieân cuûa ba ñaëc tính naøy töông töï nhau, caøng taêng toác ñoä ñoäng cô (giöõa khoâng ñoåi vò trí cuûa thanh raêng bôm cao aùp) seõ caøng laøm taêng löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình gct. 184
  3. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel Goïi b laø heä soá cung caáp nhieân lieäu cuûa bôm cao aùp:  b  Vct , laø tyû soá giöõa löôïng nhieân lieäu Vlt thöïc teá bôm cao aùp cung caáp trong moät chu trình (tính theo theå tích) treân löôïng nhieân lieäu lyù thuyeát maø bôm cao aùp cung caáp trong moät chu trình. Vct  g ct  nl .d 2 Vlt  f p .S e  .Se 4 Trong ñoù: fp – dieän tích ñænh piston bôm cao aùp. d – ñöôøng kính piston bôm cao aùp. Se – haønh trình coù ích cuûa piston bôm cao aùp. gct – löôïng nhieân lieäu cung caáp trong moät chu trình. nl – khoái löôïng rieâng cuûa nhieân lieäu. Treân ñoäng cô oâ toâ maùy keùo, bôm cao aùp Bosch coù b = 0,75 ÷ 0,9 II. ÑAËC TÍNH CUÛA VOØI PHUN NHIEÂN LIEÄU Ñaëc tính cuûa voøi phun laø nhöõng ñöôøng cong bieåu dieãn bieán thieân cuûa haøm soá aùp suaát theo löu löôïng nhieân lieäu qua loã phun. II.1. Loaïi voøi phun hôû Ñaëc tính voøi phun hôû laø haøm soá theå hieän moái quan heä giöõa cheânh aùp tröôùc vaø sau loã phun vôùi löu löôïng nhieân lieäu qua loã. ÔÛ voøi phun hôû, tieát dieän löu thoâng cuûa loã phun luoân luoân laø haèng soá. Töø phöông trình Bernuollie, ñaëc tính cuûa voøi phun hôû coù daïng sau: Q 2 p . nl Py  Pc  2. c .f c  (10-1) 2 Trong ñoù: Py – aùp suaát nhieân lieäu phía tröôùc loã phun (Pa). Pc – aùp suaát moâi chaát trong buoàng chaùy (Pa). Qp – löu löôïng nhieân lieäu qua loã phun. Py – Pc (m3/s). nl – khoái löôïng rieâng cuûa nhieân lieäu. (kg/m3). Ñoäng cô oâ toâ maùy keùo hoaït ñoäng trong phaïm vi toác ñoä raát roäng töø 500  600 voøng/phuùt ôû cheá ñoä khoâng taûi, 3.500  4.000 voøng/phuùt ôû cheá ñoä toaøn taûi. Trong phaïm vi thay ñoåi naøy cheânh leäch aùp suaát seõ thay ñoåi khoaûng 40 ñeán 70 laàn. Nhö vaäy, seõ xaûy ra tröôøng hôïp cheânh aùp thaáp (Py – Pc  3  6 MPa) khi chaïy khoâng taûi laøm cho nhieân lieäu khoâng Q theå xeù tôi toát. Ngoaøi ra voøi phun hôû thöôøng xuyeân coù hieän Hình 10.3. Ñaëc tính cuûa voøi phun hôû. töôïng nhoû gioït sau khi keát thuùc phun. 185
  4. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel Hieän töôïng treân seõ laøm cho caùc gioït nhieân lieäu bay hôi chaäm, khoù chaùy heát, deã taïo muoäi than gaây taéc loã phun, laøm giaûm coâng suaát vaø hieäu suaát ñoäng cô. Chính vì nhöõng nhöôïc ñieåm treân neân voøi phun hôû cuûa ñoäng cô Diesel hieän nay raát ít duøng maø thay theá vaøo ñoù laø loaïi voøi phun kín. II.2. Loaïi voøi phun kín coù kim Voøi phun kín coù kim laø voøi phun coù kim tyø leân ñeá van, gaây ngaên caùch giöõa khoâng gian phía tröôùc vaø phía sau maët tyø cuûa kim phun. Hieäu soá giöõa aùp suaát P2 ôû sau maët tyø cuûa kim phun vaø aùp suaát Pz trong buoàng chaùy ñöôïc xaùc ñònh qua coâng thöùc: Q 2  . nl P2  Pz  2. c .f c  (10-2) 2 Bieán thieân aùp suaát Py trong khoâng gian phía tröôùc ñeá tyø, xaùc ñònh nhôø hai phöông trình sau: II.2.1. Phöông trình caân baèng löïc taùc duïng leân kim phun   .d . d 0  d 1 2 2 2 A  Bx  P2 . 1  p y (12-3) 4 4 Trong ñoù: A – löïc eùp ban ñaàu cuûa loø xo leân kim phun (N). B – ñoä cöùng cuûa loø xo (N/m). x – haønh trình naâng kim (m). d1, d2 – ñöôøng kính trung bình maët tyø muõi kim vaø ñöôøng kính phaàn daãn höôùng cuûa kim (m). II.2.2. Phöông trình Bernuollie cuûa doøng nhieân lieäu ñi qua ñeá tyø cuûa kim Q 2  . nl Py  P2  2. 1 .f1  (10-4) 2 Py = f(Q) Py c.fc P2 II P Py III I P2 = f(Q) P2 IV p’y x = f(Q) Pc xmax Q Hình 10.4. Ñaëc tính cuûa voøi phun kín. 186
  5. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel 1 – heä soá löu löôïng. Trong ñoù: f1 – tieát dieän löu thoâng qua ñeá tyø cuûa kim. f1  x..d 1 . sin  , vôùi 2 – goùc coân cuûa muõi kim. Haøm Py = f(Q) theå hieän qua ñöôøng II (hình 10.4), caøng taêng Q1 thì ñöôøng II caøng saùt vôùi ñöôøng I, neáu ñoä naâng kim x khoâng bò haïn cheá. Tieát dieän löu thoâng töông ñoái nhoû taïi ñeá kim phun f1 gaây tieát löu vaø taêng chuyeån ñoäng roái cuûa nhieân lieäu taïi ñaây, caûi thieän chaát löôïng phun tôi. ÔÛ cheá ñoä khoâng taûi, chaïy chaäm vôùi voøi phun kín tieâu chuaån vaãn cho chaát löôïng phun toát. Nhôø coù kim phun ngaên caùch hai khoâng gian phía tröôùc vaø sau ñeá tyø cuûa kim phun, neân khi keát thuùc ñaõ traùnh ñöôïc hieän töôïng nhoû gioït (ñaây laø moät öu ñieåm lôùn ôû voøi phun kín maø voøi phun hôû khoâng coù ñöôïc). Ñöôøng III treân (hình 10.4) laø haøm py = f(Q) khi x = xmax (haønh trình naâng kim bò haïn cheá). Ñöôøng IV laø haøm x = f(Q). AÙp suaát naâng kim P taùc duïng leân dieän tích hình vaønh khuyeân:    fv  . d0  dk 2 2 4 Trong ñoù: dk – ñöôøng kính lôùn maët tyø hình coân cuûa kim. Khi kim ñaõ môû, aùp suaát nhieân lieäu trong voøi phun taùc duïng leân toaøn boä dieän tích ngang f0 phaàn .d 0 2 {f 0  } . Neáu P’ laø aùp suaát baét ñaàu ñoùng kim, ta coù moái quan heä sau: daãn höôùng cuûa kim 4 p  '.f 0  p  f v p  '  p  p 0 . fv  fv vôùi f0 f0 Cuoái quaù trình phun aùp suaát trong voøi phun töông ñoái lôùn, muoán cho kim phun ñöôïc ñoùng nhanh caàn choïn   0,75 vaø ñoä cöùng loø xo töø (150  300) N/mm. II.3. Loaïi voøi phun kín coù choát Loaïi voøi phun coù choát treân kim phun ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát trong caùc loaïi ñoäng cô cao toác coù buoàng chaùy ngaên caùch, ñoâi khi cuõng ñöôïc söû duïng trong caùc loaïi ñoäng cô cao toác coù buoàng chaùy thoáng nhaát. Ngöôøi ta duøng voøi phun tieát löu ñeå thöïc hieän quy luaät cung caáp nhieân lieäu baäc thang vaø laøm eâm dòu quaù trình chaùy, vì voøi phun tieát löu ñaõ giaûm toác ñoä cung caáp nhieân lieäu trong giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình phun. Phaàn treân cuûa choát laø hình truï, phaàn choát ñaët trong loã phun taïo ra moät khe hôû nhoû. Giai ñoaïn ñaàu cuûa haønh trình naâng kim, phaàn truï cuûa choát coù taùc duïng tieát löu ñoái vôùi loã phun taïo ñieàu kieän ñaït quy luaät cung Hình 10.5. Loaïi voøi phun kín coù choát. caáp nhieân lieäu caàu thieát. Caùc loaïi voøi phun coù choát treân kim phun thöôøng duøng kim phun coù choát hình choùp cuït. Goùc coân cuûa tia nhieân lieäu trong loaïi voøi phun naøy coù phaïm vi raát roäng töø (2  4)0 ñeán (60  70)0 baèng caùch thay ñoåi goùc coân treân choát cuûa kim phun hoaëc thay ñoåi tieát dieän löu thoâng hình vaønh khaên giöõa thaønh loã phun vaø choát cuûa kim phun. 187
  6. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel Do tieát dieän löu thoâng nhoû nhaát cuûa loã phun trong caùc ñoaïn naâng kim phun thay ñoåi theo quy luaät khaùc nhau, neân ñaëc tính cuûa voøi phun coù choát treân kim phun coù daïng nhö hình 10.6. Treân hình 10.6 ñöôøng 1 laø haøm soá py = f(Q), khi khoâng haïn cheá haønh trình cuûa kim phun; ñöôøng 2 laø haøm soá py = f(Q) khoâng tieát löu vaø töông töï voøi phun hôû; ñöôøng 3 laø haøm soá x = f(Q) khi haïn cheá haønh trình taïi xmax. Treân ñoaïn I, sô ñoà vaän ñoäng cuûa doøng nhieân lieäu vaø ñaëc tính cuûa voøi phun coù daïng gioáng nhö voøi phun coù van phaúng. Treân ñoaïn II, do tieát dieän löu thoâng qua caùc phaàn coân cuûa choát taêng neân khi taêng löu löôïng nhieân lieäu thì aùp suaát py vaø haønh trình naâng kim phun ñeàu taêng töông ñoái chaäm. Treân ñoaïn III, do tieát dieän löu thoâng qua phaàn coân döôùi cuûa choát giaûm ñi neân aùp suaát py giaûm vaø haønh trình naâng kim phun x taêng raát nhanh. Neáu goùc cuûa phaàn coân döôùi töông ñoái lôùn, thì maëc daàu aùp suaát py vaø haønh trình naâng kim phun x vaãn taêng nhöng löu löôïng nhieân lieäu Q coù theå giaûm do voøi phun laøm vieäc khoâng oån ñònh vaø kim phun dao ñoäng maïnh. Treân ñoaïn IV, tieát dieän löu thoâng qua phaàn coân cuûa choát khoâng thay ñoåi vì vaäy caû py vaø x ñeàu taêng nhanh theo Q . py py 2 py IV V Pc 1 x py III I II xm ax 3 Q Hình 10.6. Ñaëc tính cuûa voøi phun coù choát treân kim phun III. TÍNH TOAÙN CAÙC CHI TIEÁT CÔ BAÛN CUÛA HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ DIESEL III.1. Xaùc ñònh nhöõng kích thöôùc chính cuûa bôm cao aùp Nhöõng kích thöôùc chính cuûa bôm cao aùp ñöôïc xaùc ñònh theo löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình ñeå ñoäng cô laøm vieäc ôû cheá ñoä thieát keá. Tuy nhieân ñoái vôùi ñoäng cô tónh taïi vaø ñoäng cô taøu thuûy caàn phaûi chuù yù tôùi khaû naêng quaù taûi trong ñieàu kieän cho pheùp. Ñoái vôùi ñoäng cô vaän taûi coù laép boä phaän hieäu chænh löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình caàn phaûi chuù yù tôùi khaû naêng döï tröõ caàn thieát cuûa bôm. Neáu ñaõ bieát coâng suaát thieát keá cuûa ñoäng cô laø Ne (kW), soá xylanh i, soá voøng quay thieát keá n (vg/ph) vaø suaát tieâu hao nhieân lieäu ge (g/kW.h) thì theå tích nhieân lieäu cung caáp cho moät chu trình ôû cheá ñoä thieát keá laø: g e .N e . Vct  , (l) (10-5) 120.n.i. nl 188
  7. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel  – soá kyø cuûa ñoäng cô. Trong ñoù: nl – khoái löôïng rieâng cuûa nhieân lieäu (g/dm3). Trong ñoù coâng suaát ñoäng cô Ne ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: (pe tính theo MN/m2) Ne  p e .Vh .n.i (10-6) 30 Theá Ne trong (10-6) vaøo (10-5), ta ñöôïc: Vct  g e .p e .Vh (10-7) 3600. nl Theå tích nhieân lieäu caáp cho moãi chu trình cuõng coù theå ñöôïc bieåu thò döôùi daïng haøm soá cuûa caùc thoâng soá ñaëc tröng cho chu trình coâng taùc cuûa ñoäng cô. Neáu ta thay ge baèng bieåu thöùc sau ñaây: p k . c g e  432000 (10-8) .M 0 .p e .Tk Trong ñoù: pk vaø Tk – aùp suaát vaø nhieät ñoä cuûa khoâng khí tröôùc xupap naïp. c – heä soá cung caáp. M0 – löôïng khoâng khí lyù thuyeát (kmol/kg nhieân lieäu). p k .Vh . c Vct  120. Ta ñöôïc: (10-9) Tk .M 0 .. nl Ñeå cho vieäc tính toaùn ñöôïc thuaän lôïi ta coù theå duøng löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình tính theo moät ñôn vò theå tích coâng taùc xylanh (l): p k . c v ct   120. Vct (10-10) Tk .M 0 .. nl Vh Neáu laáy p0 = 0,1 MN/m2; T0 = 2970K; nl = 0,85 kg/dm3 vaø M0 = 0,5 kmol/kg. c v ct  95. , (mm3/l) Ta ñöôïc : (10-11)  Moät thoâng soá cô baûn nöõa cuûa bôm cao aùp laø khoaûng thôøi gian phun nhieân lieäu (tính töø luùc baét p ñaàu ñeán keát thuùc) theå hieän baèng goùc quay truïc khuyûu p hoaëc baèng giaây, t p  . 6n Giaù trò p ñöôïc tính töø ñieàu kieän ñaûm baûo cho ñoäng cô laøm vieäc ôû cheá ñoä thieát keá ít toán nhieân lieäu nhaát. Treân thöïc teá p raát ít khi vöôït quaù (30  50)0 goùc quay truïc khuyûu. Khi choïn p caàn thaáy raèng khoaûng caùch thôøi gian phun nhieân lieäu thöïc teá phuï thuoäc vaøo aùp suaát trong heä thoáng nhieân lieäu, soá voøng quay cuûa ñoäng cô vaø thöôøng vöôït quaù khoaûng thôøi gian phun nhieân lieäu hình hoïc ph khoaûng 1,3  1,7. khi choïn p coù theå choïn theo ñoà thò treân hình 10.7. Sau khi choï p coù theå xaùc ñònh ñöôïc toác ñoä caáp nhieân lieäu trung bình hoaëc löu löôïng trung bình cuûa moät toå bôm.  Q tb  ct 6n Vct V (10-12) p tp 189
  8. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel p  ph 1, 50 1,25 Pnlmax (MN/m2) 10 30 50 p Hình 10.7. Moái quan heä giöõa vaø aùp suaát phun  ph lôùn nhaát Pnlmax. III.1.1. Ñöôøng kính cuûa piston bôm cao aùp Thöïc teá, toác ñoä caáp nhieân lieäu trong quaù trình phun khoâng phaûi laø haèng soá. Tuy nhieân, coù theå löïa choïn quy luaät bieán thieân caàn thieát veà toác ñoä caáp nhieân lieäu trong quaù trình phun vaø coù theå duøng heä soá k = 1,2  1,5 ñeå ñaùnh giaù tyû soá giöõa toác ñoä cung caáp cöïc ñaïi vôùi toác ñoä trung bình. Nhö vaäy döïa vaøo phöông trình löu ñoäng lieân tuïc ta coù theå xaùc ñònh ñöôøng kính piston bôm cao aùp. dp  4 Vct 6n c (10-13) k .   p c C p c – heä soá cung caáp cuûa bôm cao aùp. Trong ñoù: Cp – toác ñoä piston bôm cao aùp. Sau khi tính ñöôïc dp caàn löïa choïn ñöôøng kính piston saùt nhaát theo tieâu chuaån kích thöôùc. heä soá cung caáp c ñöôïc xaùc ñònh theo thí nghieäm cuûa heä thoáng töông töï. Coù theå löïa choïn gaàn ñuùng heä soá c ôû cheá ñoä coâng suaát thieát keá cuûa ñoäng cô trong giôùi haïn: Ñoái vôùi heä thoáng nhieân lieäu duøng bôm cao aùp kieåu piston coù vaønh giaûm aùp treân van cao aùp. c = 0,6  0,95. Ñoái vôùi heä thoáng nhieân lieäu duøng bôm cao aùp coù van rieâng vaø khoâng coù vaønh giaûm aùp treân van c = 0,75  0,85. cao aùp: c 0,9 0,8 0,7 0,6 10 20 30 dp (mm) Hình 10.8. Moái quan heä giöõa heä soá cung caáp vaø ñöôøng kính piston dp cuûa bôm cao aùp. 190
  9. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel Treân hình 10.8 giôùi thieäu ñöôøng cong xaây döïng theo soá lieäu kinh nghieäm, theå hieän moái quan heä giöõa heä soá naïp vaø ñöôøng kính piston cuûa loaïi bôm cao aùp kieåu van piston. III.1.2. Haønh trình coù ích cuûa piston bôm cao aùp Haønh trình coù ích cuûa piston bôm cao aùp ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau: ha  Vct (10-14) f p c Chæ trong caùc loaïi bôm cao aùp ñieàu chænh löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình baèng bieän phaùp thay ñoåi haønh trình piston môùi thöïc hieän ñöôïc ñieàu ñoù. Muoán cung caáp nhieân lieäu khi ñoäng cô chaïy quaù taûi hoaëc khi ñoäng cô duøng bôm cao aùp coù boä hieäu ñính quy luaät cung caáp nhieân lieäu, cuõng nhö muoán duy trì quy luaät cung caáp cuûa ñoäng cô khi bôm cao aùp ñaõ bò moøn caàn phaûi taêng haønh trình coù ích cuûa piston khoaûng 30  40 % so vôùi soá lieäu tính ñöôïc. Ñoái vôùi ñoäng cô maùy keùo muoán deã khôûi ñoäng trong muøa ñoäng caàn taêng haønh trình coù ích thöïc teá leân hai laàn so vôùi soá lieäu tính ñöôïc. Do phaûi duøng moät phaàn haønh trình piston bôm cao aùp ñeå thöïc hieän quaù trình naïp vaø xaû nhieân lieäu neân haønh trình toaøn boä cuûa piston bôm cao aùp phaûi lôùn hôn haønh trình coù ích tính ñöôïc khoaûng 3  4 laàn. h h Cñ Cd Cñd C ha 1 2 Cñ O h1 c ph Hình 10.9. Phöông phaùp xaùc ñònh daïng cuûa bôm cao aùp. Coù theå xaùc ñònh quyõ ñaïo taâm con laên treân con ñoäi bieán thieân theo goùc quay cuûa truïc cam nhö sau: Treân toaï ñoäc vuoâng goùc, neáu truïc hoaønh ñaët goùc quay truïc cam c (ñoä), coøn truïc tung ñaët haønh dh trình h cuûa taâm con laên tính töø vò trí thaáp nhaát vaø toác ñoä hình hoïc cuûa con ñoäi Cd = ; sau khi bieát d c khoaûng thôøi gian cung caáp nhieân lieäu tính theo goùc quay truïc cam laø ’p, ta coù theå veõ ñoaïn haønh trình coù ích töông öùng vôùi khoaûng thôøi gian cung caáp nhieân lieäu hình hoïc ph ngay treân ñoà thò (hình 10.9). Ñoái vôùi ñoäng cô boán kyø ’p = ph/2; ñoái vôùi ñoäng cô hai kyø ’p = ph. Neáu khoâng tính tôùi haønh trình cuûa piston tröôùc luùc ñaåy môû van kim thì tröôùc khi baét ñaàu haønh trình coù ích, con ñoäi ñaõ chaïy moät ñoaïn h1, luùc aáy aùp suaát trong heä thoáng taêng töø aùp suaát coøn laïi trong ñöôøng oáng cao aùp pct tôùi aùp suaát môû kim phun pp0. Neáu bieát dung tích cuûa heä thoáng ñöôøng cao aùp laø V, theo quy luaät eùp cuûa nhieân lieäu ta coù: 191
  10. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel p  p cl  nl V f p h1  p po  p cl hoaëc h 1  po (10-15)  nl V fp Ñeán cuoái haønh trình coù ích, con ñoäi ñaõ chaïy theâm haønh trình coù ích ha. Nhö vaäy töø luùc baét ñaàu chaïy, con ñoäi ñaõ dòch chuyeån ñöôïc h2 = h1 + ha. Coù theå xaùc ñònh toác ñoä hình hoïc trung bình cuûa piston theo toác ñoä cung caáp trung bình: h a f p c c dtb  ' a Vct h (10-16)  p c f p  p c f p  'p ' Sau khi ñaõ coù hai ñieåm treân ñöôøng cong chuyeån dòch cuûa con ñoäi (töùc ñoaïn haønh trình coù ích dh cuûa piston) ta coù theå hieäu chænh laïi ñöôøng cong ñoù baèng caùch söû duïng quan heä .Cp ñoái vôùi nhöõng d 'ph ñieåm ñaõ bieát toác ñoä. Neáu tyû leä xích cuûa hoaønh ñoä 1mm = a0 goùc quay truïc cam vaø tung ñoä 1 (m) = b (mm), heä soá goùc cuûa ñöôøng tieáp tuyeán vôùi ñöôøng haønh trình con ñoäi taïi ñieåm khaûo saùt laø: tg1  c h1 vaø tg 2  c h 2 a a b b Tìm ñöôïc 1, 2 roài töø hai ñieåm ñaõ bieát, ta coù theå veõ ñöôøng cong tieáp xuùc vôùi hai ñöôøng tieáp tuyeán coù heä soá goùc töông öùng laø 1, 2 taïi hai ñieåm aáy. Beân ngoaøi giôùi haïn cuûa haønh trình coù ích ta coù theå veõ ñöôøng vaän ñoäng baát kyø cuûa piston nhaèm laøm cho gia toác cuûa piston bôm cao aùp khoâng lôùn quaù hoaëc khoâng xaûy ra giaùn ñoaïn treân ñöôøng cong toác ñoä hình hoïc. Sau ñoù töø ñöôøng cong di ñoäng cuûa con ñoäi caàn veõ ra daïng cam theo nhöõng quy taéc chung veà thieát keá daïng cam (gioáng nhö cam phoái khí). Thoâng thöôøng cam daãn ñoäng bôm cao aùp ñeàu laø daïng cam loài goàm nhieàu cung troøn. III.2. Xaùc ñònh nhöõng thoâng soá cô baûn cuûa voøi phun Nhöõng thoâng soá cô baûn cuûa voøi phun phaûi ñaûm baûo toác ñoä caáp nhieân lieäu thích hôïp vaø ñaït aùp suaát phun caàn thieát. Neáu ñaõ bieát A+CXk ñaëc tính cuûa voøi phun trong ñieàu kieän löu ñoäng oån ñònh thì coù theå choïn voøi phun theo ñieàu kieän sau: Toác ñoä phun nhieân lieäu lôùn nhaát trong moät chu trình: f p h a c  dV  Q max   ct  k (10-17) 6n p  dt  max dk Toác ñoä naøy phaûi phuø hôïp vôùi ñoä cheânh leäch aùp suaát nhieân lieäu lôùn nhaát treân ñöôøng ñaëc tính; ñoàng thôøi giaû thieát raèng soá löôïng, PPo(pcl) hình daïng phaân boá caùc loã voøi phun phaûi phuø hôïp vôùi buoàng chaùy laép voøi phun ñoù. d1 Coù theå choïn voøi phun hôû vaø voøi phun kín tieâu chuaån caû trong tröôøng hôïp khoâng coù ñöôøng ñaëc tính. Po(pe)  f Ñoái vôùi voøi phun hôû, neáu bieát löu löôïng nhieân lieäu cöïc ñaïi ee Qmax vaø cheânh leäch aùp suaát (pp – pz), ta coù theå xaùc ñònh toång tieát Hình 10.10. Sô ñoà voøi dieän coù ích cuûa caùc loã voøi phun. phun tieâu chuaån. 192
  11. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel  nl  f  Q max 2p p  p z  (10-18) 11 nl – khoái löôïng rieâng cuûa nhieân lieäu. Trong ñoù : pp – aùp suaát nhieân lieäu trong thaân voøi phun. Ñoái vôùi voøi phun kín tieâu chuaån (hình 10.9) ta coù theå duøng phöông phaùp tính gaàn ñuùng. Löu löôïng nhieân lieäu cöïc ñaïi trong moät giaây lôùn hôn löu löôïng giôùi haïn cuûa voøi phun. Trong khi ñoù söùc caûn chính ñoái vôùi löu ñoäng chính cuûa nhieân lieäu laø caùc loã voøi phun. III.2.1. Löïc eùp ban ñaàu cuûa loø xo voøi phun Trong tröôøng hôïp naøy, phöông trình (10-18) ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh gaàn ñuùng toång dieän tích löu thoâng coù ích cuûa caùc loã phun khi ñaõ bieát löu löôïng nhieân lieäu cöïc ñaïi vaø cheânh leäch aùp suaát khi phun. Ñöôøng kính phaàn töïa vaø phaàn daãn höôùng cuûa van kim coù theå ñöôïc xaùc ñònh töø aùp suaát dö treân ñöôøng oáng cao aùp sau khi keát thuùc quaù trình phun. AÙp suaát baét ñaàu ñaåy môû van kim ppo ñöôïc xaùc ñònh vaø ñieàu chænh khi phun nhieân lieäu vaøo aùp suaát khí trôøi po, vì vaäy ñieàu kieän caân baèng cuûa van kim taïi thôøi ñieåm van kim baét ñaàu taùch khoûi ñeá van ñöôïc vieát döôùi daïng sau: d2  d2 d 2 A  p po   po k b b (10-19) 4 4 Trong ñoù: A – löïc eùp ban ñaàu cuûa loø xo voøi phun. dk – ñöôøng kính phaàn daãn höôùng cuûa van kim. db – ñöôøng kính phaàn bao kín treân maët töïa cuûa van kim. Sau khi keát thuùc phun, van kim tyø leân ñeá van. Ñieàu kieän ñeå van kim tyø kín leân ñeá van coù theå vieát nhö sau: d2  d2 d 2 A  p cl   pz k b b (10-20) 4 4 Neáu löïa choïn giaù trò pz vaø pcl vôùi moät heä soá döï tröõ naøo ñoù thì baát ñaúng thöùc treân coù theå vieát thaønh moät ñaúng thöùc. Qua hai bieåu thöùc treân giuùp ta xaùc ñònh tyû soá ñöôøng kính cuûa van kim: pz  po  1 dk (10-21) p po  p cl db Coù theå döïa vaøo tieâu chuaån caáu taïo ñeå choïn moät trong hai ñöôøng kính aáy roài ñöôøng kính coøn laïi seõ ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc (10-21). Neáu ñaõ coù tröôùc ñieàu kieän laøm vieäc vaø kích thöôùc cuûa voøi phun, ta coù theå tìm aùp suaát nhoû nhaát ñaåy môû van kim qua ñoù tìm bieän phaùp giöõ cho van kim ñöôïc ñoùng kín khít sau khi ñaõ keát thuùc quaù trình phun. p  po p po  z 2  p cl (10-22) 1 dk d2 b Löïc eùp ban ñaàu A cuûa voøi phun ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình (10-19). Maët töïa haïn cheá haønh trình naâng cöïc ñaïi cuûa van kim xmax phaûi choïn sao cho khi van kim tyø leân maët haïn cheá thì löu löôïng cöïc ñaïi cuûa nhieân lieäu lôùn hôn löu löôïng giôùi haïn moät chuùt. Ngöôøi ta xaùc ñònh xmax theo ñaëc tính 193
  12. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel voøi phun. Coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng haønh trình naâng cöïc ñaïi cuûa van kim xmax theo caùch suy luaän sau: Muoán cho taùc duïng tieát löu cuûa van kim khoâng laøm giaûm nhieàu aùp suaát ôû tröôùc loã phun thì dieän tích töông ñöông cuûa tieát dieän löu thoâng cuûa voøi phun khoâng ñöôïc sai leäch nhieàu so vôùi toång dieän tích tieát dieän löu thoâng cuûa caùc loã voøi phun, töùc laø:  td f td 1  1f 1 Trong tröôøng hôïp ñang xeùt dieän tích töông ñöông ñöôïc tính nhö sau: 1f1 2  k f k "2  td f td  1f1 2   k f k "2  kfk " 2  f     td f td   11  2    f  Do ñoù:  11    f " 2 1 k k   f   11  Neáu laáy caùc heä soá löu löôïng gioáng nhau (k = 1 = td).  f k"  2   f   f td  1  2   f  Ta ñöôïc: (10-23) 1  f"  2 1 k  f  1  ftd fc 1,0 0,8 0,6 0 2 4 6 8 10 k’ f" f td Hình 10.11. Moái quan heä giöõa vaø k ' k . f1 f1 " Veá phaûi cuûa phöông trình seõ tieán tôùi 1 neáu ta taêng daàn tyû soá k '  fk . Treân hình 10.11 giôùi f1 f" vaø k’. Qua ñoà thò ta thaáy raèng khi tyû soá k '  k > 3, neáu tieáp tuïc taêng k’ seõ f td thieäu quan heä giöõa f1 f1 " baèng 1,7  4,5 fk gaây aûnh höôûng ít tôùi möùc ñoä tieát löu vaø f td saùt vôùi f 1 . Caùc voøi phun kín hieän nay f1 töùc giaù trò k’ trung bình raát saùt vôùi 3. 194
  13. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel III.2.2. Ñoä cöùng cuûa loø xo voøi phun " fk , seõ tìm ñöôïc f k . Sau ñoù thay giaù trò cuûa dx, f k" vaø caùc giaù trò haøm löôïng giaùc cuûa Choïn tyû soá f1 goùc coân töïa k vaøo phöông trình:     f k  rk  d x sin k  x k sin k cos k  " (10-24)  2 2 2 Ta seõ ñöôïc moät phöông trình baäc 2 ñoái vôùi xk, giaûi phöông trình naøy ta tìm ñöôïc xkmax. Khi xaùc ñònh ñoä cöùng c cuûa loø xo ta giaû thieát raèng döôùi taùc duïng cuûa aùp suaát môû van ppo, van kim phaûi baät môû vaø töïa leân maët haïn cheá. Nhö vaäy töø ñieàu kieän caân baèng cuûa van tyø leân maët haïn cheá, ta coù: d 2 A  cx k max  p po k (10-25) 4 Töø ñoù ta xaùc ñònh ñöôïc ñoä cöùng cuûa loø xo voøi phun theo phöông trình sau:   d 2  p po  A c 1   k (10-26)   x k max 4 Thí duï: Tính tính voøi phun kín tieâu chuaån cho ñoäng cô boán kyø bieát löôïng nhieân lieäu caáp cho chu trình khi ñoäng cô chaïy ôû coâng suaát thieát keá vaø soá voøng quay thieát keá n = 14000 (vg/ph) laø Vct = 63,8 (mm3). Neáu choïn khoaûng thôøi gian caáp nhieân lieäu p = 200 goùc quay truïc khuyûu vaø heä soá toác ñoä cung caáp lôùn nhaát k = 1,4. Toác ñoä cung caáp seõ laø:  dV  1,4.63,8.10 3.6.1400 Q max   ct   6n   37,5 (cm 3 / s) kVct p  dt  max 20 Neáu aùp suaát trong voøi phun pp = 35 (MN/m2), khoái löôûng rieâng cuûa nhieân lieäu phun vaøo xylanh nl = 0,85.10-3 (kg/cm3), aùp suaát chaùy pz = 4 (MN/m2) thì toång tieát dieän löu thoâng cuûa caùc loã phun theo coâng thöùc (10-18).  f 0,85.10 3.10 4  37,5  14.10  4 (cm 2 )  0,14 ( m 2 ) . 235  4  11 Neáu voøi phun coù ba loã phun vaø heä soá löu löôïng 1 = 0,65 ñöôøng kính loã phun seõ laø 0,303 (mm). Neáu choïn dk = 5,0 (mm), choïn aùp suaát pz trong xylanh sau khi phun nhieân lieäu laø 9,1 (MN/m2) vaø phaûi giöõ cho voøi phun kín khít ngay caû aùp suaát coøn laïi treân ñöôøng oáng cao aùp sau khi phun pcl = 11MN/m2, ngoaøi ra giaû thieát voøi phun ñöôïc ñieàu chænh tôùi ppo = 15 (MN/m2) theo coâng thöùc (10-21) ta coù: 9,1  0,1   1  1,8 dk 15  11 db   2,78 ( mm) ; laáy db = 2,8 (mm); dk 5 Do ñoù: db = 1,8 1,8 Dieän tích tieát dieän löu thoâng cuûa caùc loã voøi phun: 195
  14. Chöông 10 – Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel  f f    0,215mm 2 0,14 11 1 1 0,65 " Neáu choïn k '   3,5 ta ñöôïc f k " = 3,5.0,215 = 0,735mm2. fk f1 Choïn ñöôøng kính dx = 1,5 mm, goùc coân töïa baèng 600, ta ñöôïc:  1,57  2 f"  dx   dx   k 1,57 x k max  2.0,68  2.0,68 0,68 Ta ñöôïc hai nghieäm: xkmax = 1,73 + 1,375 = 3,105 mm; xkmax = 1,73 – 1,375 = 0,355 mm.    x k sin k cos k  0 . dx Nghieäm xkmax trong phöông trình treân coøn phaûi thoûa ñieàu kieän: r = 2 2 2 Trong hai nghieäm xkmax1 vaø xkmax2 tìm ñöôïc chæ coù xkmax2 laø thoûa maõn ñieàu kieän treân. Löïc eùp ban ñaàu cuûa loø xo ñöôïc tính nhö sau: 5 2  2,8 2 2,8 2 A  15  0,1  209. 4 4 Ñoä cöùng cuûa loø xo voøi phun tính theo phöông trình. 1  3,14.25  c  209   240 ( N / mm) 15 0,355   4 Caùc thoâng soá tính ñöôïc ñoái vôùi bôm cao aùp vaø voøi phun sau khi cheá taïo caàn ñöôïc kieåm tra laïi baèng thöïc nghieäm, trong quaù trình thöïc nghieäm coù theå caùc thoâng soá aáy coù khaùc ít nhieàu so vôùi keát quaû tính toaùn. ------------------------ 196
  15. Taøi lieäu tham khaûo TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Nguyeãn Taát Tieán, Nguyeân lyù ñoäng cô ñoát trong, NXB Giaùo duïc – 1999. [2] Hoà Taán Chuaån; Nguyeãn Ñöùc Phuù; Traàn Vaên Teá; Nguyeãn Taát Tieán, Keát caáu vaø tính toaùn ñoäng cô ñoát trong (taäp I, II, III), NXB Giaùo duïc – 1996. [3] Nguyeãn Toá Quyeân, Nguyeân lyù tính toaùn ñoäng cô ñoát trong, Tröôøng ñaïi hoïc Sö phaïm kyõ thuaät thaønh phoá Hoà Chí Minh, 1994. [4] A. Kochin; V.Demidow, Design of Automotive Engines, English translation, Mir Publisher, 1984. [5] The Internal Combustion Engine in Theory and Practice, The M.I.T press (Massachusetts Institute of Technology) – 1998. [6] Advanced Engine Technology, London Roal Institute of Technology – 1999. [7] Taøi lieäu kyõ thuaät Toyota, Mercedes. 197
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2418 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2