Tại sao nhiên liệu phun vào xilanh lại phải có áp suất cao?

Câu hỏi: Tại sao nhiên liệu phun vào xilanh lại phải có áp suất cao?

Trả lời:

  Nhiên liệu được phun vào xilanh ở áp suất cao là vì khi nhiên liệu cháy sẽ làm kích nổ, giảng nở không khí bên trong xilanh làm đẩy pittông. 

  Ở một số động cơ lớn không dùng puri để đánh lửa mà động cơ sẽ nén khí kèm nhiên liệu ở áp suất cao gây ra kích nổ mà không cần có tia lửa nào.

Cùng Top lời giải tìm hiểu kiến thức mở rộng về Động cơ điêzen và Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí trong động cơ điêzen nhé !

I. Động cơ điêzen

1. Khái niệm

    Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy (compression-ignition) hay động cơ CI, được đặt theo tên của Rudolf Diesel. Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học (nén đoạn nhiệt). Điều này trái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí.

2. Nguyên lí hoạt động

   Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí. Điều này làm tăng nhiệt độ không khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu diesel được phun vào buồng đốt tự bốc cháy. Với nhiên liệu được đưa vào không khí ngay trước khi đốt, sự phân tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi là hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất. Mô-men xoắn mà động cơ diesel tạo ra được điều khiển bằng cách điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-không khí (λ); thay vì điều tiết khí nạp, động cơ diesel phụ thuộc vào việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường cao.

   Động cơ diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất (hiệu suất động cơ) của bất kỳ động cơ đốt trong hoặc đốt ngoài thực tế nào do hệ số giãn nở rất cao và đốt cháy nghèo vốn có cho phép tản nhiệt bởi không khí dư thừa. Một sự mất mát hiệu suất nhỏ cũng được tránh so với động cơ xăng phun vô hướng hai thì vì nhiên liệu không cháy không có ở chụp xupap và do đó nhiên liệu không đi trực tiếp từ đầu vào ra ống xả. Động cơ diesel tốc độ thấp (như được sử dụng trong tàu và các ứng dụng khác trong đó trọng lượng tổng thể của động cơ tương đối không quan trọng) có thể đạt hiệu suất hiệu quả lên tới 55%.

   Động cơ diesel có thể được thiết kế theo chu kỳ hai thì hoặc bốn thì. Chúng ban đầu được sử dụng như là một sự thay thế hiệu quả hơn so với động cơ hơi nước cố định. Từ những năm 1910, chúng đã được sử dụng trong tàu ngầm và tàu thủy. Sau đó, nó còn được sử dụng trong đầu máy, xe tải, máy xây dựng và nhà máy điện. Vào những năm 1930, chúng dần bắt đầu được sử dụng trong một vài chiếc ô tô. Kể từ những năm 1970, việc sử dụng động cơ diesel trong các phương tiện trên đường và xe địa hình lớn hơn ở Mỹ đã tăng lên. Theo Konrad Reif, trung bình ở EU, ô tô diesel chiếm một nửa số ô tô mới đăng ký.

    Các động cơ diesel lớn nhất thế giới được đưa vào sử dụng là động cơ diesel thủy phi cơ 14 xi-lanh, hai thì; chúng tạo ra công suất cực đại gần 100 MW mỗi cái.

II. Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí trong động cơ điêzen

1. Nhiệm vụ

Cung cấp nhiên liệu và không khí sạch vào xilanh phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.

2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a. Cấu tạo

Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu động cơ điêzen

  Bầu lọc nhiên liệu: loại bỏ các tạp chất ra khỏi nhiên liệu như cặn bẩn, nước,…

  Bầu lọc thô có nhiệm vụ tách nước ra khỏi nhiên liệu và  lọc các hạt thô (không quá 0,04 - 0,1 mm).

   Bầu lọc tinh có nhiệm vụ lọc sạch cặn bẩn có kích thước rất nhỏ lẫn trong nhiên liệu để đảm bảo chất lượng làm việc, độ bền của bơm cao áp và vòi phun.

  Bơm chuyển nhiên liệu có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô và bầu lọc tinh để cung cấp cho bơm cao áp, đảm bảo một lưu lượng nhiên liệu cần thiết đủ để làm mát.

   Bơm chuyển thường đạt áp suất lớn khoảng (1,5-6)kg/cm² để thấng mọi sức cản.

Cấu tạo bơm chuyển nhiên liệu:

   Bơm cao áp có nhiêm vụ cung cấp nhiên liệu với áp suất cao, đúng thời điểm và lượng phù hợp với chế độ làm việc của động cơ tới vòi phun để phun vào xilanh của động cơ.

   Vòi phun có nhiệm vụ phun tơi nhiên liệu vào xilanh để quá trình hình thành hòa khí diễn ra hoàn hảo. Quá trình phun đều do áp suất nhiên liệu quyết định. Do vậy cả bơm cao áp và vòi phun đều phải có cấu tạo đặc biệt và có độ chính xác cao.

3. Nguyên lí làm việc

   Khi động cơ làm việc, ở kì nạp, không khí được hút  qua bầu lọc khí nạp vào xilanh; ở kì nén chỉ có khí trong xilanh bị nén.

   Nhiên liệu từ thùng nhiên liệu được bơm hút lên, được lọc qua bầu lọc thô, bầu lọc tinh rồi vào bơm cao áp.

   Tại bơm cao áp nhiên liệu được nén đến áp suất cao. Cuối kì nén, bơm cao áp bơm một lượng nhiên liệu nhất định với áp suất cao vào vòi phun để phun vào xilanh của động cơ.

   Nhiên liệu hòa trộn với khí nén tạo thành hòa khí rồi tự bốc cháy.