Bộ giao thông vận tải
trờng cao đẳng giao thông vận tải
Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ

nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống
tự động bổ sung khí cho động cơ diesel
tăng áp bằng tua bin khí xả Chủ nhiệm đề tài: ts . vũ ngọc khiêm

vào quá trình cháy, sản phẩm cháy hoàn toàn và không hoàn toàn nhiên liệu và ô xít
nitơ. Hàm lợng theo % thể tích của chúng nh sau [4] :
Nitơ
ôxy
Hơi nớc Khí cac bonic Khí sunfurơ Hidrô
76 78 2- 15 0,5 6 1 14 0,003 0,1 0 0,1
ôxít các bon
Anđêhit Cacbuahyđrô Muội (g/m3)
ôxít nitơ

0,01 0,5 0,001 0,05 0,009 0,05 0,01 1,1 0,002 0,5 2
Độc tố trong khí thải đợc xác định bằng hàm lợng có trong khí thải các
chất ôxit nitơ, ôxit cacbon, anđêhit, hyđrô cacbon mạch hở, hyđrô cacbon mạch
vòng, khí sufurơ và khói. Trong đó ôxit nitơ và ôxit cacbon là hai loại độc tố nguy
hiểm nhất. Ôxit nitơ hình thành ở nhiệt độ cao do phản ứng giữa ôxy và nitơ. Ôxit
cacbon hình thành trong động cơ điezen khi cháy ở điều kiện không đủ ôxy. Do tính
độc cao của ôxit nitơ và ôxit cacbon nên hàm lợng của chúng trong khí xả phải hạn
chế. Tại một số nớc phát triển nh Mỹ hoặc các nớc châu Âu đã có giới hạn cho
phép về nồng độ chất thải của động cơ ra môi trờng. Tại Việt Nam cần phải có
biện pháp kiểm soát chặt chẽ mức độ ô nhiễm và tiêu chuẩn hoá chất độc hại xả ra
môi trờng.
Đối với các động cơ thờng xuyên làm việc ở các chế độ không ổn định thì
vùng làm việc hầu nh nằm ngoài chế độ định mức. Khi làm việc ở các chế độ
không ổn định thì trong thời gian chuyển tiếp do không cân bằng về mô men quay

cho thấy trong chế độ không ổn định độ khói tăng khoảng 10 lần, nồng độ CO tăng
khoảng 3 lần, còn CH tăng khoảng 4 lần so với chế độ định mức.
ảnh hởng của chế độ thay đổi tải đến độ mài mòn các chi tiết làm việc
của động cơ
Nguyên nhân làm thay đổi chất lợng quá trình công tác trong xi lanh động
cơ và các h hỏng khác đối với động cơ khai thác ở chế độ thay đổi tải đột ngột là sự
không cân bằng mô men quay và mô men cản dẫn đến không ổn định vòng quay.
Sự thay đổi các thông số trong quá trình cấp nhiên liệu, nạp không khí và
nhiệt độ các chi tiết vợt ra khỏi giới hạn so với chế độ ổn định sẽ làm tăng khói,
giảm thời gian khai thác giữa các lần sửa chữa và các hiện tợng không mong muốn
khác. Các hiện tợng trên làm xấu chất lợng khai thác. Khi đóng tải, chất lợng
cháy kém, khói và hiện tợng cốc hoá hệ thống nạp thải, cánh tua bin tăng lên và
giảm công suất động cơ.
Khi đánh giá các chế độ không ổn định của động cơ đến mài mòn các chi tiết
và tuổi thọ động cơ thờng phải nghiên cứu toàn bộ các vấn đề liên quan đến chế độ
làm việc của động cơ khi khởi động ở trạng thái nguội, sấy nóng và các chế độ
không ổn định khác vì khi đó chế độ tải và cơ cấu điều khiển luôn thay đổi. Động cơ
làm việc ở các chế độ trên sẽ bị tăng độ mài mòn và giảm tuổi thọ, tăng tiêu hao
nhiên liệu và giảm tính kinh tế khi khai thác động cơ.
Các nguyên nhân có thể làm gia tăng sự mài mòn chi tiết của động cơ khi
làm việc ở các chế độ thay đổi tải là quán tính nhiệt của các chi tiết, sự phá vỡ chế
độ bôi trơn, tăng lực của khí cháy và lực quán tính các chi tiết cơ cấu biên khuỷu,
tăng độ mài mòn ổ đỡ, nhóm piston xilanh, tăng ứng suất nhiệt lên vách nắp xilanh,
đỉnh piston Kết quả thí nghiệm trên các động cơ lai cần cẩu nổi khi làm việc ở chế
độ tăng phụ tải và vòng quay cho thấy độ mài mòn ổ đỡ tăng lên 1,4 lần so với chế

4

động cơ. Kết quả là hoà khí quá đậm làm giảm chất lợng chu trình công tác, giảm

5
tính tin cậy, giảm các chỉ tiêu kinh tế và tuổi thọ của động cơ, tăng độc tố trong khí
xả thải ra môi trờng. Các nhà chế tạo và khai thác mong muốn cải thiện các thông
số công tác của động cơ khi khai thác ở những chế độ này. Hiện nay nhờ sự phát
triển vợt bậc của tiến bộ khoa học kỹ thuật mà động cơ điezen thế hệ mới đã phần
nào khắc phục đợc những nhợc điểm nói trên [23]. Tuy nhiên với loại động cơ
này tại Việt Nam cũng nh một số nớc phát triển khác, do nguồn kinh phí có hạn
nên không có nhiều doanh nghiệp mạnh dạn đầu t. Trong khi đó thế hệ động cơ đời
thấp, cũ tính năng hoạt động kém hơn nhng giá rẻ phù hợp với điều kiện của nhiều
doanh nghiệp nên đợc dùng rất nhiều, chiếm tỉ trọng lớn. Khi khai thác loại động
cơ này nếu không có biện pháp cải thiện sẽ làm giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và
tính năng tin cậy khi làm việc của động cơ, đồng thời làm tăng độc tố trong khí xả,
gây ô nhiễm môi trờng.

2. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài
ở nớc ngoài vấn đề này đợc nghiên cứu tại các viện, các trung tâm nghiên
cứu khoa học, ngay cả các nhà máy chế tạo động cơ cũng thành lập các trung tâm
nghiên cứu tiến hành thử nghiệm. Nh vậy, vấn đề đề tài đặt ra đã đợc nghiên cứu
và đa vào ứng dụng, tuy nhiên với các tài liệu đã xuất bản chỉ trình bày cơ sở lý
luận và phơng pháp chung.
ở trong nớc, vấn đề này cha đợc quan tâm đầy đủ. Vì vậy nghiên cứu và
khai thác chế độ chuyển tiếp nói chung và chế tạo hệ thống tự động cấp khí bổ sung
cho động cơ để cải thiện chế độ chuyển tiếp của động cơ là cần thiết và có ý nghĩa
khoa học và thực tế.





30
0
=
ip
n
SDN
mie


2
18,26=

ipc
DN
em
e
2
4,785=
Trong đó:
N
e
- công suất có ích của động cơ; kW
Q
H
- nhiệt trị thấp nhiên liệu; MJ/kg
V
h

= S.n/30- tốc độ trung bình của piston; m/s

7
Qua các biểu thức xác định công ssuất của động cơ ta thấy muốn tăng công suất của
động cơ ta có thể dùng các biện pháp nh thay đổi các thông số kết cấu của động cơ
(, D, S, i), tăng số vòng quay nhoặc tăng tốc độ trung bình của piston, tăng áp suất
có ích trung bình p
e
. Khi phân tích các biện pháp tăng công suất cho động cơ ta thấy
rằng:
- Nếu dùng động cơ 2 kỳ thay cho động cơ 4 kỳ ( giảm đi hai lần), trên lý thuyết có
thể làm cho công suất động cơ tăng lên 2 lần. Chính vì vậy hầu hết các loại động cơ
điezen cỡ lớn đều dùng động cơ 2 kỳ.
- Tăng số xilanh i sẽ làm tăng công suất của động cơ. Tuy nhiên nếu tăng quá nhiều
sẽ làm số chi tiết của động cơ tăng lên quá nhiều và làm giảm độ cứng vững của hệ
trục khuỷu, giảm độ tin cậy và độ an toàn trong quá trình làm việc của động cơ.
- Kích thớc xilanh D và S hiện nay đã đạt tới trị số khá lớn. Kích thớc xilanh càng
lớn thì kích thớc bên ngoài của độngcơ cũng càng lớn. Đờng kính xilanh đạt tới
1,1 mét, hành trình piston đạt tới 2 mét còn chiều cao của động cơ ngày nay đã đạt
tới hơn 12 mét, chiều cao xu pap tới 1,5 mét. Nếu tiếp tục tăng D và s sẽ gây nhiều
khó khăn về công nghệ và vật liệu chế tạo các chi tiết.
- Tăng số vòng quay n và tốc độ trung bình của piston c
m
cũng chỉ hạn chế trong
một phạm vi rất nhỏ. Hiện nay c
m
đạt tới 12-18m/s và n tới 3000 vg/ph với động cơ

lợng riêng
k
của không khí nạp.
Muốn tăng áp cho động cơ cần phải có máy nén dùng để nén không khí từ áp
suất khí trời tới áp suất tăng áp p
k
rồi mới đa vào động cơ. Dựa vào phơng pháp
dẫn động máy nén của động cơ tăng áp ngời ta chia các phơng pháp tăng áp chủ
yếu làm 3 nhóm: tăng áp truyền động cơ giới, tăng áp tua bin khí và tăng áp hỗn
hợp.

Hình 1.1. Sơ đồ động cơ tăng áp TBKX

Trên hình vẽ giới thiệu sơ đồ động cơ tăng áp tua bin khí có liên hệ khí thể
giữa động cơ Đ vơí máy nén N và tua bin khí T. Tua bin khí thải T và máy nén khí
N đợc lắp trên cùng một trục không có liên hệ truyền động cơ giới với động cơ.
Khí thải của động cơ đi vào tua bin khí sinh công quay máy nén rồi đợc thải ra
ngoài trời, cũng trong thời gian ấy máy nén Nhút không khí ngoài trời nén từ áp suất
p
0
lên p
k
rồi đa vào động cơ. Sô lợng không khí nén cung cấp cho động cơ đợc
biến đổi tự động theo công suất của động cơ. Công suất của động cơ càng cao thì
9
Sự khác nhau giữa động cơ diezen không tăng áp và tăng áp không những ở
các thông số nh tỉ số nén, lợng cấp nhiên liệu, pha phối khí, áp suất nhiệt độ của
chu trình công tác mà còn phải lu tâm đến lợng khí xả phải luôn đủ đảm bảo
cho tua bin làm việc để quay máy nén cung cấp không khí nạp cho động cơ điezen
có tăng áp [4, 9, 32, 34]. Thí dụ, để đảm bảo tăng suất tiêu hao không khí và khí xả
qua xu páp nạp, xả trong động cơ tăng áp cần phải tăng góc mở sớm và đóng muộn
các xu páp, tăng góc trùng điệp (Trong khi góc trùng điệp của động cơ không tăng
áp khoảng 25-50
0
góc quay trục khuỷu thì ở động cơ có tăng áp bằng tua bin khí xả
góc trùng điệp có thể lên tới 100-160
0
góc quay trục khuỷu để đảm bảo quét khí).
Mặt khác, trong quá trình làm việc của động cơ điezen tăng áp bằng TBKX
khi động cơ làm việc ở chế độ định mức TBMN thờng xuyên đảm bảo cân bằng
giữa công suất do TB sinh ra và công suất tiêu dùng cho MN (N
t
= N
k
). TBMN có rô
to không liên hệ cơ học với trục khuỷu, ở tất cả các chế độ làm việc của động cơ tua
bin và máy nén đều tự điều chỉnh công suất. Công suất máy nén khi tính toán dựa
vào suất tiêu hao không khí và áp suất tăng áp. Tuy nhiên vấn đề phức tạp khi tăng
áp cho động cơ điezen là phải đảm bảo sự làm việc ổn định đồng thời của TBMN với
động cơ trong khoảng tải và vòng quay rộng. Thật vậy, do đặc tính lu động khí của
TB-MN và động cơ đốt trong là khác nhau nên để có sự làm việc hài hoà giữa 3 cụm
phải có sự phối hợp chặt chẽ các đặc tính của chúng, tức là phải phối hợp đặc tính

= 0 (1-1)
M
q
: Mô men quay trên trục động cơ
M
c
: Mô men cản của thiết bị tiêu thụ năng lợng.
Trong thực tế khai thác động cơ điezen do hàng loạt nguyên nhân khác nhau (
quá trình đóng ngắt tải, quá trình tăng tốc ) làm cho chế độ tải của động cơ thay
đổi. Trong những trờng hợp nh vậy sự cân bằng tĩnh học giữa động cơ và thiết bị
tiêu thụ năng lợng bị phá vỡ. Động cơ chuyển từ chế độ làm việc ổn định này sang
chế độ làm việc ổn định khác mà các chế độ trung gian giữa hai chế độ ổn định đó
là các chế độ không ổn định. Quá trình chuyển đổi các chế độ làm việc của động cơ
nh vậy gọi là quá trình chuyển tiếp. Quá trình này đợc đặc trng bởi đặc tính động
học của động cơ. Đặc tính động học là toàn bộ các chế độ không ổn định liên tục
theo thời gian. Đặc tính động học đợc đặc trng bởi sự thay đổi các thông số làm
việc của động cơ từ chu trình này sang chu trình khác trong thời gian của quá trình
chuyển tiếp [3, 4, 14].
Ta có: Q

= M
q
- M
c

Q


là đại lợng đặc trng cho mức độ thay đổi tải của động cơ hay ta
có thể viết dới dạng phơng trình vi phân nh sau:

ct 1
- g
ct2
) / g
ctdm
(1-3)
Còn các thông số bổ sung là thời gian thay đổi lợng nhiên liệu và đặc tính
thay đổi mô men cản phụ thuộc vào vòng quay M
C
= f(n) tơng ứng với đặc tính
thiết bị tiêu thụ năng lợng.
ứng với dạng này của quá trình thay đổi tải, động cơ có thể làm việc theo hai
dạng đặc tính là tăng tốc động cơ nhờ tăng tay ga nhiên liệu (Hình 1.2, hớng 1a),
hoặc hãm động cơ do giảm tay ga nhiên liệu (Hình 1.2, hớng 1b).
Quá trình chuyển tiếp của động cơ hình thành do thay đổi mô mem cản
1
2-1b
n
H
n
n
0
2
M

M
min
c

c

mc
, thời gian thay đổi mô men cản và g
ct
= f (n
d
hay ) thì

mc
và thời gian thay đổi mô men cản đặc trng cho mức độ và tốc độ thay đổi phụ
tải của động cơ còn g
ct
đặc trng cho đặc tính của hệ thống nhiên liệu của động
cơ. Với dạng này của sự thay đổi tải của động cơ thì động cơ có thể làm việc trong
quá trình chuyển tiếp theo hai dạng sau :
- Quá trình chuyển tiếp hình thành khi lợng nhiên liệu cấp cho chu trình không
đổi (

g
ct
=const), phụ tải ngoài thay đổi.
Lợng nhiên liệu cấp cho chu trình không đổi g
ct
tơng ứng với đặc tính tốc
độ (vị trí của cơ cấu điều khiển lợng cấp nhiên liệu h
p
không thay đổi). Động cơ
làm việc theo đặc tính tốc độ, có thể theo các dạng sau:
- Hãm động cơ do tăng mô men cản (Hình 1.2, hớng 2-1a)
- Tăng tốc động cơ do giảm mô men cản (Hình 1.2, hớng 2-1b)
Trong thực tế khai thác động cơ, quá trình chuyển tiếp nh trên thờng gặp

đổi rất đa dạng. Ví dụ có thể có quá trình ngắt tải liên hợp [3, 14], trong giai đoạn
đầu của quá trình chuyển tiếp mô men cản giảm xuống làm cho vòng quay của động
cơ tăng lên (Hình 1.2, hớng, 2-1b), còn giai đoạn sau của quá trình dạng (Hình 1.2,
hớng, 2-2b). Khi tăng mô men cản lớn, động cơ có thể chuyển từ nhánh điều chỉnh
đến đặc tính tốc độ, trong giai đoạn đầu quá trình chuyển tiếp dạng (Hình 2.1,
hớng, 2-2a) và giai đoạn sau dạng (Hình 1.2, hớng, 2-1a). Các chế độ làm việc
của động cơ có thể thay đổi còn các quá trình chuyển tiếp không kịp kết thúc.
Đặc tính và mức độ diễn biến các quá trình chuyển tiếp khi tải thay đổi phụ
thuộc rất nhiều vào đặc tính động cơ, hệ thống trao đổi khí, hệ thống cấp nhiên liệu,
hệ thống bôi trơn và hệ thống điều chỉnh của động cơ, các thông số của thiết bị tiêu
thụ năng lợng. Ngoài ra chất lợng của quá trình chuyển tiếp cũng phụ thuộc đáng
kể vào mức độ và tốc độ thay đổi tải của động cơ.

1.2.2. Sự phối hợp công tác giữa tổ hợp tua bin máy nén và động cơ điezen
Nh chúng ta đã biết tổ hợp TBKX-MN và động cơ điezen luôn tơng hợp
với nhau trong quá trình công tác. Mỗi khi động cơ thay đổi chế độ công tác thì tổ
hợp TBKX-MN sẽ tự động chuyển sang một chế độ mới tơng ứng và cứ mỗi lần
nh thế lại thiết lập đợc một trạng thái cân bằng mới (cân bằng công suất giữa
TBKX và MN) [2, 7, 22]
. Tuy nhiên, để có sự làm việc hài hoà giữa 3 cụm ĐC - TB
- MN phải có sự phối hợp chặt chẽ các đặc tính của chúng, tức là phải phối hợp đặc

14
tính của TB và MN, phối hợp đặc tính của cụm TB-MN với động cơ đốt trong. Để
giải quyết đợc vấn đề này, các đặc tính khí động học máy nén li tâm cần phải phù
hợp hoàn toàn với đặc tính tiêu thụ không khí của động cơ điezen.
1.2.2.1. Đặc tính và vùng làm việc của máy nén li tâm trong các quá trình chuyển

,
dk
vào vòng quay rô to TBMN n
tk
với điều kiện các thông số trạng thái của khí
tại cửa vào máy nén không đổi [4].
Từ đặc tính máy nén, các nhánh bên phải kể từ điểm K nằm trong vùng làm
việc ổn định của máy nén, còn nhánh bên trái nằm trong vùng làm việc không ổn
qd1
q
d
qd
0
G
n
q
d1
n
qd2
n
qd
n
0
G
qd2
n
q
d
n
,

đóng tải, lợng nhiên liệu cấp cho chu trình tăng, nhng do tính quán tính của tổ
hợp TBMN không theo kịp sự thay đổi đột ngột của tải (thay đổi phụ tải dẫn đến
thay đổi vị trí thanh răng nhiên liệu). Vì vậy động cơ trong giai đoạn này làm việc
thiếu không khí nên nhiệt độ khí xả tăng. Việc tăng nhiệt độ khí xả sẽ làm tăng độ
nhớt động học của khí xả và do vậy sẽ làm đặc tính thuỷ lực của động cơ
k
= f(G
k
)
dốc hơn, nên điểm phối hợp công tác của tổ hợp TBKX-MN- động cơ tiến gần đến
vùng mất ổn định. Điều này đợc chỉ ra trên hình 1.4 (với đờng cong số 3).

Hình 1.4. Quá trình chuyển tiếp của tổ hợp TBMN
k
tk2
n
0
n
A
tk1
G

K
T
N
N
kxmax
2
N = N - N
0
1
T

K
T

N
K
N
T
khi
T
KX
= cons
t
k
tk2
n
0
n
A
tk1

T
K
T
N
N
kxmax
2
N = N - N
0
1
T

K
T

N
K
N
T
khi
T
KX
= cons
t

16
Từ đồ thị ta thấy rằng: Khi tổ hợp TBMN tăng tốc từ vòng quay n

dần và khi nhiệt độ khí xả và tốc độ TBMN đạt tới giá trị định mức thì sự sai khác
đó mất đi (tơng ứng điểm B).
Đối với chế độ giảm tải đột ngột thì lợng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm
xuống đồng thời lợng không khí cần thiết cấp cho chu trình giảm xuống, nhng do
quán tính của tổ hợp TBMN nên vòng quay của nó giảm xuống chậm hơn so với sự
thay đổi vòng quay của động cơ điezen. Lúc này lu lợng máy nén vợt quá sự cần
thiết của nhu cầu tiêu thụ không khí của động cơ nên áp suất trong đờng ống nạp
(bình chứa) tăng lên đột ngột và có thể dẫn đến phá vỡ dòng chảy và gây ra mất ổn
định ở máy nén. Ta có thể mô tả cơ chế mất ổn định của máy nén nh sau (hình 3.3)
[3, 12, 28]:
Giả sử chế độ công tác của máy nén có các thông số tơng ứng với điểm L.
Nếu nh có sự giảm xuống tức thời của cột áp tĩnh trong ống nạp của không khí (có
thể do tức thời tăng tốc đột ngột động cơ) thì đặc tính tiêu thụ dịch xuống phía dới
và cách đều đờng đặc tính ban đầu. Khi đó điểm N là giao điểm đặc tính máy nén

17
G
k
và đờng đặc tính của hệ thống H-G
b
sẽ là điểm làm việc tạm thời của tổ hợp
TBKX-MN-động cơ với cột áp tĩnh giảm và lu lợng tăng lên. Sau khi khắc phục
đợc nhiễu loạn của áp suất trong ống nạp thì hoạt động cân bằng của hệ thống


E
K
N
F
L
M
G
G
K
G
H
B

18
Điểm F và điểm K sẽ di chuyển về phía điểm L. Nh vậy hệ thống MN - động cơ
điezen sẽ tự động trở về trạng thái cân bằng ban đầu. Trong cả hai trờng hợp đợc
khảo sát ở trên thì nhiễu loạn tức thời của dòng chảy trong hệ thống đã dẫn đến sự
thay đổi duy nhất của cột áp và lu lợng.
Sự làm việc của hệ thống trên nhánh bên trái của đặc tính cột áp máy nén
thờng không đợc dự định. Giả sử máy nén đang làm việc với các thông số của
điểm C. Nếu nh có tác động nhiễu loạn tức thời máy nén đợc đa về làm việc ở
chế độ tơng ứng với điểm E thì hệ thống không trở về đợc chế độ cân bằng điểm
C. Nguyên nhân là ở chỗ cột áp máy nén cao hơn cột áp trong ống nạp (điểm D) tức
là H
E
> H
D
Hình 1.6. Sự thay đổi điểm công tác đồng thời của hệ
máy nén tăng áp - động cơ khi mất ổn định
0
G
B
A
K
G
D
C
G
E
B
H

19
Yếu tố nhiễu loạn tạm thời phù hợp với đặc tính khi đa máy nén đến chế độ
công tác của điểm D. Khi có tác động nhiễu loạn đủ mạnh thì máy nén có thể đạt
đợc các thông số của điểm C, là điểm có cột áp lớn nhất của máy nén. Nếu nhiễu
loạn tăng lên nữa thì đặc tính lu lợng của đờng ống có thể không còn tiếp xúc
với đờng đặc tính máy nén tại điểm C, còn điểm làm việc của máy nén thì sẽ di
chuyển nhảy vọt đến chế độ có các thông số của điểm A, tức là vùng có năng suất

Tính tăng tốc của tổ hợp TBMN có ảnh hởng rất lớn tới lợng không khí cấp
cho động cơ trong quá trình thay đổi tải. Trong khi đó tính tăng tốc của tổ hợp
TBMN đợc xác lập phụ thuộc vào mức độ sử dụng năng lợng xung của khí xả ở
tua bin và phụ thuộc sơ đồ tăng áp, phụ thuộc vào mô men quán tính của rô to
TBMN.

1.2.3. Đặc tính trao đổi khí của động cơ ở chế độ thay đổi tải
Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp bằng TBKX, đặc biệt ở động cơ trung tốc, quá trình
trao đổi khí ảnh hởng lớn đến chế độ công tác động cơ khi thay đổi tải. ở chế độ
định mức áp suất tăng áp thờng lớn hơn áp suất khí thải trớc tua bin P
k
>P
kx
do vậy
khí nạp quét sạch xi lanh , lợng khí sót nhỏ, nhờ vậy tăng đợc lợng không khí
nạp nên quá trình cháy tốt. ở chế độ nhỏ tải (các chế độ nhỏ hơn 30% tải) hiệu suất
đoạn nhiệt của máy nén giảm, P
k
<P
kx
nên trong thời gian trùng điệp có hiện tợng rò
lọt ngợc khí xả từ đờng ống xả vào xi lanh và từ xi lanh vào đờng ống nạp, do
vậy chất lợng quá trình chuyển tiếp xấu hơn. Nếu tăng lợng nhiên liệu cấp cho
chu trình thì P
kx
tăng nhng P
k
không tăng do quán tính rô to tua bin máy nén .
Trong chế độ thay đổi tải đối với động cơ 4 kỳ tăng áp bằng TBKX góc độ
phối khí và quá trình trao đổi khí ảnh hởng mạnh đến các thông số của động cơ.

đợc đặc trng bằng nhiều chỉ số. Quan trọng nhất trong các chỉ số đó là độ mịn (độ
tán xạ) và độ đồng nhất, chiều dài, độ bắn xa và góc nón chùm tia nhiên liệu [4,9].
Độ mịn đợc đánh giá bằng đờng kính hạt, còn độ đồng nhất đợc đánh giá bằng
sự giống nhau của các đờng kính hạt trong tia. Theo số liệu thực nghiệm [4], tia
nhiên liệu phun gồm hàng triệu hạt, đờng kính trung bình của chúng với động cơ
thấp tốc khoảng 15-25àm, với động cơ cao tốc 5-10 àm. Với động cơ có đờng kính
xi lanh nhỏ và vòng quay lớn, yêu cầu độ mịn và độ đồng nhất tăng lên.
Khi phun vào xi lanh động cơ, dới áp suất cao, nhiên liệu đợc tách thành
nhiều hạt nhỏ, tán xạ và hoà trộn với không khí để tạo thành hỗn hợp cháy trong xi
lanh của động cơ. Độ mịn phun phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ lu động dòng nhiên
liệu qua lỗ phun, đờng kính lỗ phun, độ nhớt và sức căng bề mặt của nhiên liệu, áp
suất và khối lợng riêng hỗn hợp công tác trong xi lanh. ảnh hởng rõ rệt nhất là
các thông số phun (áp suất nhiên liệu trớc lỗ phun và đặc tính phun), kết cấu của
thiết bị phun, tính chất vật lý của nhiên liệu, thông số khí trong xi lanh và điều kiện
khai thác thiết bị nhiên liệu.

22
Trong đề tài này chúng ta xét đến ảnh hởng của khí nén trong xi lanh của
động cơ và điều kiện khai thác đến chất lợng cấp nhiên liệu và sự tạo thành hỗn
hợp công tác.

Hình 1.5. ảnh hởng của áp suất phun nhiên liệu và áp suất tăng áp
đến hình dáng chùm tia nhiên liệu

Khối lợng riêng không khí ảnh hởng rõ rệt tới hình dáng chùm tia nhiên liệu.
Khi tăng
s

560
420
280
140
2 0 1 2
50
280
420
560
100
150
L.mm
1.4
140
0 1
50
100
L.mm
150
2

140
2.1
210
280
350
420
490
560
3 2

buồng cháy, tại đó, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nhiệt độ buồng cháy (khoảng một nửa
nhiệt độ buồng cháy) làm cho một phần lợng nhiên liệu này không hoà trộn đợc
với không khí mà có tác dụng rửa sạch lớp dầu bôi trơn trên thành xi lanh. Trong
vùng vách sự tạo muội diễn ra mãnh liệt hơn do phần nhiên liệu từ vách buồng cháy
bay hơi muộn khi thể tích buồng cháy có hệ số d lợng không khí
1
bé. Trong quá
trình giãn nở do hàm lợng ô- xi thấp nên phần nhiên liệu cháy rớt sẽ cháy không
hoàn toàn.
- Hệ số d lợng không khí , hiệu suất chỉ thị
i
, tính kinh tế đều giảm xuống, hàm
lợng khói trong khí xả tăng lên do lợng không khí nạp giảm và lợng nhiên liệu
cấp cho chu trình tăng lên so với định mức. Kết quả là động cơ phát ra mô men chỉ
bằng một phần giá trị của nó ở chế độ ổn định khi có cùng lợng nhiên liệu cấp cho
chu trình.
Trên cơ sở tính toán và thực nghiệm thấy rõ do giảm khối lợng riêng không khí
trong xi lanh
ct
và tăng hiệu số áp suất phun và áp suất môi chất trong xi lanh p
ct
thì chiều dài chùm tia nhiên liệu tăng lên. Nếu thời gian cháy trễ không thay đổi thì

24
độ tăng chiều dài chùm tia nhiên liệu rơi vào thành buồng cháy khi động cơ làm việc
ở chế độ chuyển tiếp đợc tính theo công thức[3, 4, 20]:


xuống g
ctv
tăng lên). Khi tăng thời gian cháy trễ
i
một lợng
i
thì độ tăng chiều
dài chùm tia nhiên liệu rơi vào thành buồng cháy khi động cơ làm việc ở chế độ
chuyển tiếp đợc tính bằng công thức[3, 4, 20]:
11
25.0








+=
iod
i
F
L




od
,