Các phương pháp hình thành hòa khí trong động cơ xăng

(News.oto-hui.com) – Có hai cách để hình thành hòa khí trên động cơ xăng đó là dùng chế hòa khí và phun xăng. Bộ chế hòa khí có kết cấu đơn giản, giá thành rẻ nhưng hiệu quả đem lại không cao. Chính vì thế nên hệ thống phun xăng ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến.

Hòa khí là hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí có thành phần thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. Quá trình hình thành hòa khí ảnh hưởng đến quá trình cháy trong xylanh, tính hiệu quả, chất lượng khí thải và độ êm của động cơ.

Có các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành hòa khí sau:

• Thời gian tạo thành hòa khí
• Nhiệt độ động cơ và nhiệt độ môi trường
• Tính chất và thành phần của nhiên liệu
• Kết cấu của các bộ phận trong hệ thống

Có hai phương pháp tạo thành hòa khí trong động cơ xăng là sử dụng bộ chế hòa khí và phun xăng.

I. Hình thành hòa khí bằng bộ chế hòa khí:

Bộ chế hòa khí (hay gọi là bình xăng con) là một bộ phận trên động cơ có tác dụng hòa trộn không khí với nhiên liệu theo tỉ lệ thích hợp tạo thành hòa khí. Chế hòa khí hoạt động hoàn toàn bằng cơ học.

Hình thành hòa khí bằng cách sử dụng bộ chế hòa khí

Trong quá trình nạp, không khí được hút vào phải đi qua họng khuếch tán có phần tiết diện bị thu nhỏ. Tại đây, vì tác dụng của độ chân không nên xăng được hút ra thông qua gíclơ nhiên liệu. Sau khi được hút ra, nhiên liệu bị xé tơi và hòa trộn với dòng không khí tạo thành hòa khí.

Cấu tạo của bộ chế hòa khí

Vì xăng nhẹ, rất dễ bay hơi, bị xé nhỏ bởi dòng không khí và được làm nóng bằng nhiệt độ của các chi tiết trong xylanh nên ở cuối quá trình nén có thể coi hòa khí là đồng nhất.

II. Hình thành hòa khí bằng hệ thống phun xăng:

Trong hệ thống phun xăng, xăng được phun vào trong động cơ với áp suất cao (3-4 bar khi phun gián tiếp và 40 bar khi phun trực tiếp). Vì được phun vào với áp suất cao, bị xé nhỏ, dễ bay hơi nên hòa trộn rất tốt với không khí tạo thành hòa khí.

1. Phun gián tiếp:

Phương pháp phun xăng gián tiếp (phun vào đường ống nạp) được sử dụng rất phổ biến trên các động cơ ngày nay. Phun xăng gián tiếp được chia thành hai kiểu là phun đơn điểm và phun đa điểm.

a. Phun đơn điểm:

Giống như tên gọi, hệ thống phun xăng đơn điểm chỉ có một vòi phun duy nhất. Xăng được vòi phun phun vào đường ống nạp chung cho tất cả các xylanh. Vòi phun được đặt ngay trên bướm ga. Tận dụng dòng khí đi vào tạo điều kiện thuận lợi cho việc xé tơi nhiên liệu và hòa trộn với không khí tạo thành hòa khí.

Hệ thống phun xăng đơn điểm Mono Jetronic

Nếu xét về giá thành và khả năng làm việc thì hệ thống phun đơn điểm được
cho là nằm ở vị trí trung gian giữa bộ chế hòa khí và hệ thống phun đa điểm.

b. Phun đa điểm:

Ở hệ thống phun đa điểm, mỗi xylanh trong động cơ sẽ được trang bị một vòi phun đặt ở vị trí ngay trước xupáp nạp. Khác với hệ thống phun đơn điểm, xăng ở hệ thống phun đa điểm được phun vào xupáp là nơi có nhiệt độ cao. Điều này tạo điều kiện cho việc bay hơi của xăng diễn ra tốt hơn và tránh được hiện tượng xăng đọng bám trên đường ống nạp.

Cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm

2. Phun trực tiếp:

Hệ thống phun xăng trực tiếp có cách hoạt động khá giống với các động cơ dầu. Xăng được vòi phun phun trực tiếp vào xylanh với áp suất cao, kết hợp với yếu tố nhiệt độ cao trong xylanh và khí sót nên xăng nhanh chóng bay hơi và hòa trộn với không khí tạo thành hòa khí.

Xăng được phun trực tiếp vào xylanh ở hệ thống phun xăng

Việc phun xăng trực tiếp vào xylanh giúp cho động cơ có tỉ số nén cao,
hòa khí được hòa trộn tốt, công suất động cơ lớn hơn. Tiết kiệm nhiên liệu và
giảm thiểu khí thải ra ngoài môi trường.

Hình thành hòa khí phân lớp là phương pháp tạo thành hòa khí không đồng
nhất trong động cơ xăng. Giống như tên gọi của phương pháp này, hòa khí được tạo
thành trong buồng đốt không đồng nhất (phân lớp). Bugi sẽ được đặt ở vị trí mà
tại đó hòa khí có khả năng bén lửa tốt nhất (λ = 0,85 ÷ 0,9). Phần hòa khí này
sẽ bốc cháy trước làm mồi để đốt phần hòa khí còn lại. Bằng cách sử dụng phương
pháp này, buồng cháy có thể đốt được phần hòa khí có λ trung bình lớn hơn so với
thông thường (hòa khí nghèo).

Phương pháp hình thành hòa khí phân lớp có 3 phương án chủ yếu:

a. Dựa vào tia phun:

Ở phương án này, sự phân lớp được tạo nên do sự phân bố nhiên liệu không đồng đều trong tia phun. Bugi và vòi phun được bố trí sao cho phần tia phun gặp bugi có λ dễ bén lửa nhất. Quá trình cháy diễn ra mạnh ở điểm chết trên nên có tính kinh tế cao. Tuy vậy, vì vòi phun được đặt gần bugi nên sẽ có một lượng xăng dạng giọt phun tới bugi. Xăng cháy dạng giọi sinh ra nhiều muội than, dễ gây hiện tượng cháy kích nổ và làm giảm tuổi thọ của bugi.

Phương án hình thành hòa khí phân lớp dựa vào tia phun

b. Dựa vào thành piston:

Ở phương án này, piston được chế tạo với hình dạng đặc biệt nhằm dẫn hướng tia phun sao cho phần hòa khí dễ bén lửa nhất di chuyển đến gần bugi khi bugi đánh lửa. Thời gian cháy ở phương án này dài hơn so với phương án trên nên tính kinh tế bị giảm xuống. Bù lại, thời gian hình thành hòa khí lớn hơn giúp cho lượng hòa khí cháy mồi cũng lớn hơn nên ít nhạy cảm với chế độ làm việc và tuổi thọ bugi cũng cao hơn.

Phương án hình thành hòa khí phân lớp dựa vào thành piston

c. Dựa vào xoáy khí nạp:

Ở phương án này, khi tia nhiên liệu được phun ra, dưới tác dụng của dòng khí nạp đi vào. Đám mây do tia phun tạo ra bị di chuyển đến gần bugi và gặp bugi tại thời điểm đánh lửa. Phương án này cũng có những ưu điểm tương đồng với phương án dựa vào thành piston.

Phương pháp hình thành hòa khí dựa vào xoáy khí nạp

Trên thực tế, người ta thường sử dụng phối hợp các phương án bên trên.

Một số bài viết liên quan:

Advertisement