Buồng đốt động cơ đốt trong

Vì vậy , muốn tạo ra được thì việc trước hết đó là sử dụng các loại buồng đốt để tạo ra áp suất và nhiệt độ cao,tia nhiên liệu tơi sương để đồng nhất cho hỗn hợp cháy cho động cơ.. 1.1.3

Trường Đại Học Nha Trang Khoa Kỹ Thuật Giao Thông

 Để tạo ra hỗn hợp cháy tốt nhất cho động cơ hoạt động với công suất ,hiệu suất tốt nhất ,một trong những yếu tố quan trọng đó là tạo ra độ đồng nhất cho hỗn hợp cháy

Vì vậy , muốn tạo ra được thì việc trước hết đó là sử dụng các loại buồng đốt để tạo ra áp suất và nhiệt độ cao,tia

nhiên liệu tơi sương để đồng nhất cho hỗn hợp cháy cho động cơ

I1 Đặt vấn đề

I2 Đặt vấn đề:

1.1 Đối tượng - phạm vi – mục tiêu:

1.1.1 Đối tượng: Các loại buồng cháy động cơ diezel

1.1.3.Mục tiêu nghiên cứu

 Nhằm tạo hỗn hợp cháy tốt nhất và hiệu suất động cơ

cao ,đối với động cơ nhiệt cần tạo ra các buồng cháy

khác nhau tùy theo công suất và tốc độ động cơ.Buồng

cháy quyết định hiệu suất ,ý nghĩa nói riêng và nghiên cứu ứng dụng của buồng cháy trong thực tiễn nói chung

Nhằm hiểu biết, lí giải một cách khoa học về buồng đốt động cơ để từ đó vận dụng vào tính toán đồ án môn

học động cơ đốt trong, trong bảo dưỡng ,khai thác,chẩn đoán kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động cơ đốt trong.

Phân loại buồng đốt động cơ

1.Buồng đốt động cơ diezle

Buồng đốt thống nhất

Buồng đốt trước

Buồng đốt xoáy lốc

2.Buồng đốt động cơ xăng

Buồng đốt hình bán cầu

Buồng đốt hình chêm

Buồng đốt hình ô van

 1- Buồng đốt phun trực tiếp là loại buồng đốt chỉ có 1 buồng đốt (buồng đốt thống nhất) ở phía trên piston 2- Buồng đốt trước là loại buồng đốt có 1 buồng đốt chính ở phía trên piston và 1 buồng đốt phụ

được nối với buồng đốt chính qua 1 lỗ nhỏ

3- Buồng đốt xoáy lốc là loại buồng đốt có 1 buồng đốt phụ lớn hơn và lỗ thông 2 buồng đốt lớn hơn

so với loại buồng đốt trước

Đặc điểm các loại buồng đốt

+ Buồng cháy xoáy lốc + Buồng cháy dự bị

Nhóm: 3

11

+ Buồng cháy không tận dụng xoáy lốc dòng khí

+ Buồng cháy tận dụng xoáy lốc dòng khí

Nhóm: 3

10

- Buồng cháy ngăn

1 BUỒNG ĐỐT THỐNG NHẤT Nhóm: 3

4

CÁC DẠNG BUỒNG ĐỐT THỐNG NHẤT



1.1  Đặc điểm cấu tạo

Buồng cháy thống nhất

(còn có tên gọi buồng cháy phun nhiên liệu trực tiếp) phổ biến trong động cơ gồm có: đỉnh piston, mặt dưới của nắp

xi lanh và thành xi lanh Nhiên liệu cung cấp cho chu trình được phun trực tiếp vào không gian đó Động cơ có buồng cháy thống nhất thường sử dụng vòi phun nhiều lỗ, áp suất phun cao (pph =

1.2 Nguyên lí hoạt động

-Nhiên liệu được phun trực tiếp

vào phần lõm của đỉnh piston

• Chọn phương hướng cửa

∗ Áp suất cháy cao, tăng áp suất đột ngột và tiếng ồn lớn

Việc đốt cháy phụ thuộc vào chất lượng của vòi phun

∗

Phạm vi sử dụng nhiên liệu hẹp là không thích hợp vì loại phun trực

∗

tiếp rất kén nhiên liệu

Cường độ xoáy lốc thay đổi giữa tốc độ chậm và tốc độ nhanh và khói

∗

đen được tạo ra ở tốc độ chậm.

Nhược điểm

1. Sử dụng bơm cao áp ,hệ thống phun nhiên liệu áp suất

cao sử dụng khó khăn ,kinh phí lớn khi hư hỏng

2. Thiết bị áAp lực cao Trong chế tạo độ công

nghệ , đảm bảo áp suất cao

3. Hệ số dư lượng không khí thường cao khoảng 1.8-2.2

4. chất lượng tạo hỗn hợp phụ thuộc nhiều vào

động cơ

 Phạm vi ứng dụng

Buồng cháy thống nhất chủ yếu sử

dụng cho động cơ trung tốc và thấp tốc

 Đặc điểm cấu tạo

Động cơ sử dụng buồng cháy trước, toàn bộ thể tích buồng cháy được chia làm 2 phần: buồng cháy trước (còn có tên gọi buồng cháy dự bị) nằm trong nắp xi lanh

và buồng cháy chính là không gian giữa đỉnh piston, nắp xilanh và thành xi lanh Hai phần này thông với nhau bằng một hoặc vài lỗ có tiết diện lưu thông nhỏ

Nhiên liệu được phun vào buồng cháy trước.

Company Logo

2.1  Nguyên lý tạo hỗn hợp cháy

 Khi piston thực hiện hành trình nén, không khí

từ không gian công tác của xi lanh được đẩy vào buồng cháy trước qua lỗ thông tiết diện nhỏ nên độ chênh lệch áp suất giữa 2 phần buồng cháy khá lớn

 Nhờ có độ chênh áp mà tạo sự vận động

rối mạnh của không khí trong buồng cháy

trước và làm cho nhiên liệu khi được phun

vào sẽ bay hơi và hòa trộn rất nhanh với

không khí, rút ngắn được thời gian cháy trễ

 Sau khi nhiên liệu bốc

cháy, áp suất và nhiệt độ trong buồngcháy trước tăng lên rất nhanh làm cho sản phẩm cháy cùng với phần nhiên liệu chưa cháy từ buồng cháy trước

được phun vào buồng cháy

chính (phun thứ cấp) với tốc

độ lớn

2.2 Ưu điểm

- Động cơ làm việc với hệ số dư lượng không khí nhỏ ( λ

=1,2÷1,4) mà vẫn đủ cho nhiên liệu cháy hoàn toàn nên áp suất có ích trung bình khá lớn (pe=6,5÷7,5bar).

- Tốc độ tăng áp suất nhỏ (Wp=2÷3,5bar/ 0 gqtk), áp suất cháy cực đại thấp (pz=45÷60 bar), động cơ làm việc êm, ít ồn và phụ tải cơ học tác dụng lên cơ cấu piston-trục khuỷu-thanh truyền nhỏ.

- Có khả năng nhận tải trực tiếp ngay sau khi động cơ khởi động

- Hệ thống nhiên liệu đơn giản, làm việc ít hư hỏng bởi áp suất phun thấp

 Nhược điểm

- Động cơ khó khởi động , hoạt động không êm.

- Suất tiêu hao nhiên liệu lớn (ge=250÷295g/kW.h)

- Cấu tạo của nắp xi lanh phức tạp.

 Piston đã qua điểm chết trên Tổn thất qua lỗ thông buồng đốt và tổn thất làm mát tăng do diện tích buồng đốt lớn, do đó mức tiêu hao nhiên liệu sẽ lớn

∗ Hiệu quả nhiệt thấp mặc dù cháy hoàn toàn bởi vì phần cháy chính hầu hết xảy ra khi tăng  Nhiệt độ khí xả cao

Chế tạo nắp quy lát phức tạp Lỗ thông buồng đốt chịu nhiệt

độ cao nên dễ bị hư hổng khi động cơ tạo công suất cao.

 2.3 Phạm vi ứng dụng

Buồng cháy trước thường được sử dụng cho

động cơ cao tốc, công suất nhỏ, chủ yếu dùng cho động cơ máy kéo, động cơ phụ tàu thủy, động cơ lai bơm nước, máy nén khí, máy phát điện cỡ nhỏ và

động cơ cỡ nhỏ dùng trên các phương tiện vận tải

 Đặc điểm cấu tạo

Động cơ sử dụng buồng cháy xoáy lốc, toàn bộ thể tích buồng cháy được chia làm 2 phần:

Phần nằm giữa nắp xi lanh, đỉnh piston

Thành xi lanh là buồng cháy chính và buồng cháy xoáy lốc

 Buồng cháy xoáy lốc thường có hình dạng

hình cầu hoặc hình trụ, được chế tạo bằng vật liệu chiụ lửa, bố trí ở nắp xi lanh hoặc ở thân máy, có thể tích bằng 50-80% tổng thể tích buồng cháy.

 Trong buồng đốt có chi tiết là tấm chắn nằm

phía dưới buồng cháy nên giảm bớt mất mát nhiệt

Company Logo

3.1 Nguyên lý tạo hỗn hợp cháy

Dòng khí lưu động với tốc độ lớn qua họng thông theo phương tiếp tuyến sẽ tạo xoáy lốc rất mạnh trong buồng cháy xoáy lốc

 Dưới tác dụng của xoáy lốc và tác dụng sấy

nóng của nắp buồng cháy, quá trình chuẩn bị cho nhiên liệu bốc cháy và bay hơi rất nhanh, giảm thời gian cháy trễ

3.2 Ưu điểm

- Động cơ làm việc với hệ số dư lượng không khí nhỏ (

=1,2÷1,4), mà vẫn đủ cho nhiên liệu cháy hoàn toàn nên áp suất có ích trung bình khá lớn (pe=6,5÷7,5bar).

- Tốc độ tăng áp suất nhỏ (Wp=2÷3,5bar/ 0 gqtk), áp suất cháy cực đại thấp (pz=45÷60 bar), động cơ làm việc êm, ít ồn và phụ tải cơ học tác dụng lên cơ cấu piston-trục khuỷu-thanh truyền nhỏ (tốt hơn so với buồng cháy thống nhất).

- Động cơ rất ít nhạy cảm với sự thay đổi thời tiết, chất lượng nhiên liệu.Và làm việc ổn định trong trường hợp thay đổi số vòng quay và thay đổi phụ tải.

- Hệ thống nhiên liệu đơn giản, làm việc ít hư hỏng bởi áp suất phun thấp

- ∗ Hiệu quả chu kỳ cháy cao khi chạy ở tốc độ cao do đó tạo ra công suất lớn và mức tiêu hao nhiên liệu thấp

λ

Nhược điểm

 Cấu tạo nắp xi lanh, thân máy phức tạp

 Tổn thất nhiệt rất lớn khó khởi động khi động

cơ nguội nếu không có hệ thống xông máy

 Suất tiêu hoa nhiên liệu lớn

 Cấu tạo phức tạp

 Thêm buồng đốt dự bị

3.3  Phạm vi ứng dụng

Buồng cháy xoáy lốc thường được sử

dụng cho động cơ cao tốc, công suất nhỏ, chủ yếu dùng cho động cơ máy kéo, động cơ phụ tàu thủy, động cơ lai bơm nước, máy nén khí, máy phát điện cỡ nhỏ và động cơ cỡ nhỏ dùng trên các phương tiện vận tải.

So sánh khác nhau buồng đốt thống nhất và xoáy lốc

 Loại buồng đốt Thống nhất Xoáy lốc

Đặc điểm cấu tạo Một phần thống nhất

Dùng xupap nạp chắn

Chia ra làm 2 phần

Nguyên lí hoạt động Rất nhạy cảm với nhiên

liệu và tốc độ Không nhạy cảm với nhiên liệu

Và tốc độ

So sánh buồng đốt trước và xoáy lốc

Đặc điểm cấu tạo Chia làm 2 phần :buồng đốt

chính và trước thông với nhau nhiều lỗ tiết diện nhỏ

Đặt trên thân máy , thông với nhau 1 lỗ tiết diện lớn

Nguyên lí hoạt động Không khí đi vào tạo vận

động rối mạnh Qua lỗ tiếp tuyến tạo xoáy lốc mạnh

Company Logo

Ưu điểm

  Buồng đốt hình bán cầu thường có một bugi trung

tâm, cung cấp khả năng chịu octane tuyệt vời

  Một lợi ích nữa là khoảng cách giữa các van hút và xả ngắn hạn chế truyền nhiệt

 Kết cấu nhỏ gọn

 Tổn thất nhiệt ít

 Tiết kiệm nhiên liệu

Nhược điểm

 Hiệu suất thấp

 Chi phí sản xuất lớn

Ứng dụng

 Trong xe hơi hiệu suất cao

 Trong xe đua

thải, 2 supap này được bố

trí cùng một phía Đối với

loại này trục cam được bố

trí ở thân máy hoặc nắp

máy Điều khiển sự đóng

mở các supap qua trung

gian của cò mổ.

Company Logo

Ưu điểm

 Kết cấu đơn giản , trọng lượng thấp

 Van đăt bên trong buồng nên han chế dòng chảy hỗn hợp cháy mà không cần một thiết kế chi tiết bổ sung nào

Khác nhau cơ bản buồng đốt

hình bán cầu và chêm



Company Logo

Loại buồng đốt Buồng đốt bán cầu Buồng đốt hình chêm

Đặc điểm cấu tạo Hai xupap nằm về hai phía

Trục cam bố trí phía trên Hai xupap nằm về một phía

Trục cam bố trí trên nắp máy hoặc thân máy

Ưu, nhược điểm Khả năng sử dụng các loại

nhiên liệu rộng Khả năng sử dụng các loại nhiên liệu hẹp hơn

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

1. Qua ưu ,nhược điểm trình bày ở trên ,để khắc phục các

vấn đề này thì có các giải pháp như sau:

 Chọn vật liệu phù hợp (chịu nhiệt độ,áp suất lớn)

 Sử dụng công nghệ gia công tối ưu nhất như

Tài liệu tham khảo

 Tài liệu động cơ đốt trong – TS.Lê Bá Khang

 Tài liệu các trang web nước ngoài về buồng đốt động

cơ đốt trong

 http://www.cals.uidaho.edu/bioenergy/combustion.asp



http://www.cdxetextbook.com/engines/comp/cylHeads/dieselcombustion.html

 Các tạp chí nước ngoài khác

 Tài liệu về cấu tạo ô tô 2 – thư viện điện tử trường

The End

Nhóm: 3

25