TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
BỘ MÔN ÔTÔ – MÁY ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

Đề tài:

QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ CÓ
HỖN HP KHÔNG HÒA TRỘN TRƯỚC

GVHD: PGS.TS.PHẠM XUÂN MAI
HVTH: ĐINH QUỐC TRÍ
ĐOÀN THANH VŨ
PHAN QUANG CHÁNH

Tp.HCM- Ngày

tháng

năm 2004


MỤC LỤC
I/ TỔNG QUAN
1.1. Hỗn hợp
1.1.1. Khái niệm hỗn hợp hòa trộn trước
1.1.2. Khái niệm hỗn hợp không hòa trộn trước
1.1.3. Các phương thức hoà trộn hỗn hợp không hoà trộn trước
1.1.4. Phân tích tia phun
1.1.5. Các thông số đặc trưng của hỗn hợp không hoà trộn trước

1.1.6 Ưu - nhược điểm của hỗn hợp không hòa trộn trước và hỗn hợp hòa trộn trước
a. Ưu điểm
b. Nhược điểm
1.2. Đặc điểm quá trình cháy của động cơ có hỗn hợp không hòa trộn trước
1.2.1. Các quá trình xảy ra trong động cơ
1.2.1.1 Đối với động cơ hai kỳ
1.2.1.2 Đối với động cơ bốn kỳø
1.2.1.3 Đối với động cơ GDI
1.2.2 Môi chất công tác
1.2.2.1. Khái niệm
1.2.2.2. Thành phần hỗn hợp trước và sau khi cháy
1.2.2.3. Nhiên liệu của hỗn hợp không hoà trộn trước
1.2.3 Các đặc trương cơ bản của quá trình cháy trên động cơ
1.2.3.1 Đặc trưng cơ bản của QTC trong động cơ diesel
1.2.3.2. Đặc trưng cơ bản của QTC trong động cơ GDI
1.2. Các nhân tố ảnh hưởng và sự cháy không bình thường trên động có hỗn hợp
không hòa trộn trước
1.2.4.1.Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cháy của động cơ Diesel
1.2.4.2. Sự cháy không bình thường của động cơ Diesel
1.3. Các vấn đề cần nghiên cứu
1.3.1. Các vấn đề chính và cơ bản đã nghiên cứu
1.3.2. Các vấn đề đang nghiên cứu
1.3.3. Hướng nghiên cứu trong tương lai
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
2.1 Phương pháp luận về mô hình hoá QTC HHKHTT
2.2 Cơ sở lý thuyết tia phun rối khuyếh tán
2.3 Mô hình hiện tượng của tia phun rối khuếch tán
2.4. Xây dựng mô hình tia phun rối khyếch tán
2.4 Mô hình cháy rối khuếch tán
2.5 Truyền Nhiệt



2.5.1 Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt trong động cơ Diesel
2.5.2 Tính toán truyền nhiệt trong động cơ diesel
2.6 Tính toán quá trình cháy rối khuyếch tán
III.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH CHÁY
TRONG ĐỘNG CƠ HỖN HP KHÔNG HTT
3.1 Phương pháp luận nghiên cứu tia phun rối khuyếch tán ( Diesel và GDI )
3.2. Các Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về quá trình phun (LDA, PDA, LNA,
PIF…)
3.3. Chọn một phương pháp phù hợp để nghiên cứu (V, Dh, Ph)
3.4 Phương pháp nghiên cứu tốc độ cháy
3.5 Phương pháp nghiên cứu sự phát triển áp suất
3.6 Phương pháp nghiên cứu nhiệt độ quá trình cháy
3.7 Phương pháp nghiên cứu sự hình thành phần hỗn hợp và thành phần sản vật cháy
IV CÁC ỨNG DỤNG CHO ĐỘNG CƠ TRONG THỰC TẾ TRÊN MỘT ĐỘNG CƠ CỤ
THỂ
(Chọn Một Công Trình Nghiên Cứu Đã Có Sẵn, Giới Thiệu Và Bình Luận)
IV.KẾT LUẬN


1.2. Đặc điểm quá trình cháy của động cơ có hỗn hợp không hòa trộn trước
1.2.1. Các quá trình xảy ra trong động cơ
1.2.1.1 Đối với động cơ hai kỳ

1.2.1.2 Đối với động cơ bốn kỳø

1.2.2 Môi chất công tác
1.2.2.1. Khái niệm
Để tính toán quá trình cháy nói riêng và chu trình nhiệt của động cơ nói chung chúng

ta cần phải biết thành phần hỗn hợp của môi chất công tác .Thành phần của môi chất công
tác thay đổi theo sự diễn biến của chu trình.
Trong động cơ Diesel trước khi phun nhiên liệu, hỗn hợp chưa cháy chỉ có không khí
và khí sót.
Sản phẩm của quá trình cháy hay hỗn hợp khí đã cháy trong giai đoạn cháy và giai
đoạn đầu của thời kỳ giản nở có thể xem như ở trạng thái cân bằng nhiệt động. Ở cuối kỳ
giản nở ,sự cân bằng này bò phá vở, phản ứng kết hợp không còn đủ nhanh để giữa cho hỗn
hợp ở trạng thái cân bằng. Trong quá trình thải phản ứng diễn ra rất chậm vì vậy khi tính
nhiệt động học có thể xem môi chất công tác là hỗn hợp khí trơ.
1.2.2.2. Thành phần hỗn hợp trước và sau khi cháy
Khối ượng mơi chất công tác có trong xy lanh đầu quá trình nén mc gồm khí nạp mới
cho chu trình và lượng khí xót của chu trình trước còn trong xy lanh . Tỉ lệ khí xót xr có mặt
trong hỗn hợp khí mới được xác đònh theo biểu thức:
xr = mr / mc
Đối với đông cơ diesel xr = 2% thấp hơn nhiều so với động cơ xăng (20%) do tì số nén
của động cơ diesel cao và lượng khí mới hầu như không đổi do không tiết lưu trên đường
nạp. Nếu lượng khí mới nạp cho xy lanh gồm chỉ không khí đơn thuần (hay không khí và
nhiên liệu) thì thành phần khí đã cháy xb trong hỗn hợp với khí chưa cháy trong kỳ nén chính
bằng thành phần khí xót.


Ở một số động cơ hiện đại người ta cho hồi lưu một phần khí xả vào khí nạp mới để
giảm NOx. Khi đó lượng khí cháy hiện diện trong khí nạp mới là:
xb = (mx + mr) / mc
mx :lượng khí xả hồi lưu, có thể chiếm tới 30% lượng khí xả. Vì vậy xb ở các loại động cơ
này có thể đạt đến từ 30 – 40%
Phương trình phản ứng cháy của một nhiên liệu hydro cacbon CaHb, (y = b/a) đối với
một mol O2 được viết như sau:

  C + 2(1- ) H2 + O2 +  N2 

n CO2 CO2+ n H2O H2O + nCOCO + nH2 H2 + nO2 O2 + nN2 N2

(1.57)

Trong đó :
 : tỉ số phân tử N/O ( = 3,773 đối với không khí )
 = 4/ (4+y)
: độ đậm đặc
ni : số môi của chất y so với một mol O2 tham gia phản ứng được xác đònh nhờ các giả
thiết sau:
1. đối với hỗn hợp nghèo và chày hoàn toàn ( 1 ) CO và H2 có thể bỏ qua
2. đối với hỗn hợp giàu và cháy hoàn toàn (   1 ), O2 có thể bỏ qua.
3. đối với hỗn hợp giàu:
Hoặc giả thiết phản ứng khí nước:
CO2 + H2 = CO + H2O
Cân bằng với hệ số cân bằng K(T)
K(T) = n H2O n CO / nCO2 nH2
K(T) : có thể xác đònh nhờ đường cong thực nghiệm:

1,761.10 3 1,611.10 6 0,2803.10 9


T
T2
T3
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
Hoặc giả thiết K là hằng số trong phạm vi làm việc bình thường của động cơ. Khi đó
ngườ ta thường chọn K = 3,5 tương ứng với kết quả tính, hằng số cân bằng ở 1740K
ln K (T )  2,743 


Bảng 1.3 giới thiệu thành phần khí cháy khi nhiệt độ thấp hơn 1700 K .Trong bảng
này các hằng số C được tính từ phương trònh bậc 2
(K-1 ) c2 – c ( K[2 ( -1 ) +   ] + 2(1-  ) ) + 2K  ( - 1 ) = 0
Bảng 1.3: Thành phần khí cháy ở T < 1700K

(1.59)


Chất
CO2
H2O
CO
H2
O2
N2

Tổng nb

Ni (mol/mol O2 tham gia phản ứng)
 1
 1

-c
2(1- )
2(1- ) +c
0
c
0
2( - 1) –c
1-

0


(1- ) + 1 + 
(2- ) + 

Thành phần phân tử của hỗn hợp:
n
~
xi  i
nb

nb  i ni cho ở cuối bản 1.3

Phương trình 1.57 chỉ dùnh đối với nhiên liệu chứa C và H . Tuy nhiên kết quả tính
toán có thể phát triển để áp dụng trong trườnh hợp nhiên liệu tổng quát CH y Oz.. Hỗn
hợp tham gia phản ứng trong trường hợp này được viết:
CH y Oz + 1/ (1 + y/4 – z /2)(O2 + N2)

(1.61)

Biểu thức 1.61 có thể viết lại đối với một mol O2 tham gia phản ứng :
   C +2  (1-  )H2 + O2 + (1 -  z/2 )  N2

trong đó :  

(1.62)

2
2  z (1   )


Nếu đặt: * =   và * = (1 - z/2 ) 
thì biểu thức 1.62 đồng nhất với biểu thức hỗn hợp tham gia phản ứng đối với nhiên
liệu hydro cacbon . Do vậy bảng 1.3 vẫn dùng được tính thành phần khí cháy hiện
diện trong khí nạp mới với điều kiện thay  bằng * và thay  bằng * trong các
biểu thức ni
Khi đã biết thành phần sản vật cháy chúng ta có thể xác đònh thành phần hỗn
hợp chưa cháy theo xb . Số mol của nhiên liệu đối với một mol O2 có trong hỗn hợp
phụ thuộc vào phân tử khối của nhiên liệu Mf. Nếu công thức phân tử trung bình của
nhiên liệu là (CHy)a thì :
Mf = a (12 + y)
Hỗn hợp nhiên liệu không khí lạnh ( chưa kể lượng khí xót và lượng khí xã hồi lưu):
  C + 2 (1 -  )  H2 + O2 + N2 


sẽ trở thành:

4
(1  2 ) (CH y )  O2  N 2
Mf

1.63

Thành phần hỗn hợp khí chưa cháy (nhiên liệu, không khí và khí cháy) đối với một
mol O2 có mặt trong hỗn hợp có thể được viết như sau :

(1  xb )[

4
(1   2) (CHy)  O2  N 2 ]  xb (nCO2  nH 2O  nCO2  nO  n N2 )

2
Mf

Số mol của các chất có mặt trong hỗn hợp khí chưa cháy đối với một mol O2 được
giới thiệu ở bảng 1.14. Thành phần của hỗn hợp được xát đònh bởi ni / nu, trong đó nu
là số mol tổng cộng của hỗn hợp khí chưa cháy :

nu  (1  xb)[

4(1  2 )
 1   ]  xb nb
Mf

(1.65)

khối lượng hỗn hợp (trước hay sau khi cháy ) đối với một mol O2 tham gia phản ứng
tính theo biểu thức:
mb  32  4 (1  2 )  28,16

do đó phân tử khối của hỗn hợp khí cháy :
m
Mb  h
nb

Bảng 1.4 . thành phần hỗn hợp khí trước khi cháy
Chất
Nhiên liệu
O2
N2
H2O

CO
H2
Tổng

ni, mol/mol O2 tham gia phản ứng
 1
 1
4(1-xb)(1+2)/ Mf
(1-xb)
(1-xb)


xb
xb(-c)
0
xbc
0
Xb[2(-1) – c]
nu
nu

Phân tử khối của hỗn hợp khí trước phản ứng:

(1.66)

(1.67)


Mb 


mh
nu

(1.68)

Thông thường các thông số nhiệt động học của hỗn hợp khí cháy và chưa cháy được
tính trên một đơn vò khối lượng không khí trong hỗn hợp ban đầu (đối với hỗn hợp khí
đã cháy). Để nhận được các tính chất nhiệt động học ứng với đơn vò này chúng ta cần
có khối lượng kh6ng khí ban đầu ứng với một mol O2 trong hỗn hợp là:
(32+28,16)

(kg/kmol)

(1.69)

1.2.2.3. Nhiên liệu của hỗn hợp không hoà trộn trước
Nhiên liệu diesel là sản phẩm chưng cất từ dầu mỏ chia làm hai loại:
Loại nhẹ như xăng, dầu lửa,..
Loại nặng như dầu gas-oil cho động cơ Diesel
Nhiên liệu lỏng là một tổ hợp của nhiều cacbur hydro khác nhau. Thành phần chủ yếu
của dầu mỏ gồm ba loại sau:
Paraphinnich
Naptinich
Aromatich
1.Cácbua naptinich:
Trong cacbua naptinich có thành phần Paraphin no CnH2n+2 là một thành phần rất có
giá trò của nhiên liệu diesel, nó làm cho thời gian chay trể ngắn lại.
Thời gian cháy trể làgiai đoạn xảy những quá trình lý hoá khác nhau để chuẩn bò cho
nhiên liệu tự bốc cháy.
2. Cacbua Naptinich: Cacbua này làm thời gian cháy trể kéo dài

3.Cacbua Thơm Aromatich:
Các bua này khó oxy hoá và phân giải làm nhiên liệu diesel rất khó cháy. Tính chất
lý hóa của nhiên liệu phụ thuộc vào tỉ lệ thành phần các nhóm nói trên. Tỉ trọng của dầu
gas-oil trong khoảng 0,844 – 0,86 đo ở 20 o C và tính bằng g/cm3
a.Độ nhớt:
Độ nhớt quyết đònh khả năng lưu động và hoá sương của nhiên liệu trong xy lanh . Độ
nhớt qui ứơt là tỉ số thời gian 200cc nhiên liệu chảy qua thiết bò đo so với cùng thể tích nước
cất chảy qua thiết bò đo ở nhiệt độ 20o c. Độ nhớt qui ước thường dùng là ENGLER (oE)
Độ nhớt lớn ảnh hưởng xấu đến hoạt động của bơm cao áp và kim phun cũng như đối
với áp suất phun dầu. Ngược lại nếu độ nhớt quá lỏng sẽ không làm kín xylanh –piston cao
áp và kim phun, đồng thời nhiên lòeu thiếu đặc tính bôi trơn, một yếu tố vô cùng quan trọng
đối với bơm cao áp và kim phun nhiên liệu.
b.Nhiệt độ bén lửa:
Là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu bén lửa nó được làm chỉ tiêu phòng hoả cho
nhiên liệu. Nhiệt độ bén lửa dầu gas-oil dùng cho động cơ diesel phải trên 65oC
c. Nhiệt độ tự cháy:
Là nhiệt độ mà nó có thể tự bốc cháy và tiếp tục cháy không cần mồi lửa bên ngoài.
Nhiệt độ tự cháy của dầu gas-oil là 280 oC.
Cácbua pharaphinnich có nhiệt độ tự cháy thấp, ngược lại cacbua Aromatich có nhiệt
độ tự cháy cao nhất.


d. Nhiệt trò của nhiên liệu:
Nhiệt trò của nhiên liệu là nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Nhiệt trò rất quan trọng vì nó quyết đònh công suất động cơ. Nhiệt trò của dầu gas-oil khoảng
10.000 calo

2.3 Các đặc trương cơ bản của quá trình cháy trên động cơ
1.2.3.1 Đặc trưng cơ bản của QTC trong động cơ diesel
Khác với động cơ xăng, quá trình cháy trong động cơ diesel diễn ra trong hỗn hợp

không đồng nhất.Nhiên liệu cao áp được phun vào buồn cháy động cơ vào cuối kỳ nén.Ngay
trước thời điểm bắt đầu thời điểm quá trình cháy theo dự kiến. Nhiên liệu lỏng thoát ra khỏi
vòi phun với tốc độ cao và ngay sau đó được xé tơi thành những hạt nhỏ và xuyên thấu vào
khối khí nóng trong buồn cháy động cơ . Nhờ kích thước hạt bé, nhiên liệu bốc hơi nhanh
chống và tr6n với không khí nóng trong xy lanh .Vì áp suất và nhiệt độ ở thời điểm đó cao
hơn điều kiện tự cháy của nhiên liệu nên sự bốc cháy của một bột phận hỗn hợp nhiên liệukhông khí đã được hoà trộn tốt diễn ra sau giai đoạn cháy trể(khoảng vài độ góc quay trục
khuỷu). Sự cháy diễn ra lảm áp suất trong xy lanh tăng ,do đó bộ phận môi chầ t chưa bò nén
mạnh, thời gian chuẩn bò cháy được rút ngắn làm giảm thời gian cháy tổng công của hỗn hợp.
Qúa trình phun nhiên liệu tiếp tục cho tới khi toàn bộ lượng nhiên liệu cần thiết được cung
cấp hết vào xy lanh động cơ .Sự xé nhỏ tia nhiên liệu , nhiên liệu bốc hơi ,hơi nhiên liệu hoà
trộn với không khí và bốc cháy tiếp tục diễn ra cho đến khi hoàn toàn nhiên liệu trải qua quá
trình ấy.Mặc khác sự hoà trộn của không khí còn sót lại trong xy lanh với hõn hợp đang cháy
và đã cháy típ tục suốt quá trình cháy và giản nở.
Sự mô tả khái quát trên đây cho thấy quá trình cháy trong động cơ Diesel cực kỳ phức
tạp.Diễn biến chi tiết của quá trình phụ vthuộc vào tính chất của nhiên liệu, dạng buồng
cháy, hệ thống phun nhiên liệu và điều kiện vận hành của động cơ. Đó là quá trình cháy ba
chiều, không đồng nhií©t và không liên tục. Ngày nay một số vấn đề thuộc quá trình cháy
trong động cơ Diesel mới được hiểu biết một cách khái quát, việc miêu tả đònh lượng nhiều
quá trình liên quan vẫn chưa được biết kỹ. Sau đây là một số đặc điểm quang trong của quá
trình cháy trong động cơ diesel.
1. Vì sự phun nhiên liệu bắt đầu ngay trước khi qua trình cháy diễn ra. Do đó không
thể xảy ra quá trình cháy kích nổ như tong động cơ xăng.Tỉ số nén của động cơ diesel vì vậy
có hể cao hơn làm tăng hiệu xuất động cơ.
2.Vì thơi điểm cháy được khống chế bởi thời điểm phun , thời kỳ cháy trể giữa lúc bắt
đầu phun và lúc bắt đầu cháy phải ngằn. Thời gian tồn tại áp sấut cực đại trong xy lanh cũng


phải ngắn để động cơ có thể chòu đựng được tác dụng nhiệt. Vì vậy khả năng tự cháy của
hỗn hợp nhiên liệu –không khí phải nằm trong một khoảng nhiệt độ vừa phải. Điều này đòi
hỏi nhiên liệu dùng cho động cơ diesel phải có chỉ số cetan lớn hơn giới hạn nhất đònh

3. Vì mômen động cơ được điều chỉnh theo lượng nhiên liệu phun vào cho mỗi chu
trình, trên đường nạp không có ống tiết lưu, công bơm nhỏ nên hiệu suất cơ giới của động cơ
diesel cao hơn soa với động cơ xăng.
4. khi khối lượngnhiên liệu chu trình tăng sẽ dẫn đến hình thành một lượng bồ hóng
không cháy hết trước khi thải. Chí lượng bồ hóng này gây hiện tượng nhả khói đen và làm
hạn chế khả nâng cao tỉ số nhiên liệu – không khí nhất là lúc đầy tải. Vì vậy áp suất trung
bình của động cơ Diesel thấp hơn so với động cơ xăng tương đương.
5. Vì động cơ đisel là, việc với tỉ lệ kgông khí ,trung bình bé, giá trò thực của γ (cp /
cv) trong kỳ giản nở cao hơn động cơ xăng,. Nhờ vậy hiệu suất biến đổi nhiệt trong động cơ
diesel cao hơn động cơ xăng ứng với một tỉ số giản nở cho trước.
Vấn đề chính khi nghiên cứu thiết kế buồn cháy của động cơ diesel là làm sao đam
bảo tốc độ hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí đủ lớn để đam bảo quá trình cháy xảy ra
gần điểm chết trên. Những phân tích chi tiết trong các hần sau cho thấy tốc độ cháy trong
động cơ diesel không bò khống chế bởi tốc độ hoà trộn hỗn hợp. Động cơ diesel thực tế được
chế tạo với kích thức xylanh thay đổi trng phạm vi rộng. Đường kính xy lanh thay đổi từ 70 –
900 mm. Tốc độ trung bình của piston ở chế độ công suất cực đại xấp xỉ nhau , do vật tốc độ
quay cực đại của động cơ tỉ lệ nghòch với hành trình piston. Đối với khoảng góc quay trục
khuyủ cho trước dành cho quá trình cháy khoảng 40 -50 độ để giữa cho hiệu suất biến đổi
nhiên liệu lớn, thời gian dành cho quá trình cháy tỉ lệ với hành trình piston. Kết quả là
độngcơ diesel cở nhỏ (đường kính xy lanh khoảng 70mm) , thời gian dành cho sự hoà trôn
nhiên liệu và không khí giảm đi khoảng 10 lần ở động cơ cở lớn(đường kính xy lanh khoảng
900mm).
Tất cả những phân tích trên đây cho thấy kết cấu buồn cháy và hệ thống nhiên liệu
phải thay đổi cho phù hợp với phạm vi kích cở của động cơ diesel, đặc biệt là sự vận động
của dòng khí và của tia nhiên liệu phải đảm bảo tốc độ hoà trôn tốt nhất. Khi kích thước
động cơ giảm cần phải gia tăng tốc độ vận động của không khí trong buồn cháy.
Từ những khái niệm ban đầu chúng ta có thể giải thích được tại sao trong thựctế tồn
tại nhiều kiểu buồn đốt và hệ thống phun khác nhau đối với động cơ diesel trong thương mại
b. Quá trình cháy trong động cơ diesel:
việc phân tích áp sấut trong xy lanh và chụp ảnh màng lửa trong buồn cháy là phương pháp

sử dụng rộng rải nhất ngày nay để mô tỏ quá trình cháy trong động cơ diesel.Khái niệm về
tốc độ toả nhiệt đóng vai trò rất quang trong trong nghiên cứu quá trình cháy. Đó là tốc độ
toả hoà năng của nhiên liệu trong quá trình cháy. Tốc độ toả nhiệt có thể tính từ đồ thò áp
suất . Mô hình qúa trình cháy trong động cơ dieselgồm bốn gia đọan và trong mỗi giai đọan
của quá trình cháy khống chế bằng các hiện tượng lý hoà khác nhau của môi chất. Mặc dù
dạng buồn cháy cũng như điều kiện vận hành cũng ảnh hưỡng ít nhiều đến giai đoạn nói
trên,nhưng nói chung việc phân chia quá trình cháy làm 4 giai đoạn này phù hợp với tất các
loại động cơ diesel.


QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ PHUN TRỰC TIẾP (PTT) VỚI VÒI PHUN
NHIỀU TIA.
Hình 3.3 Giới thiệu biến thiên của áp suất trong xy lanh, của độ nâng kim phun và của áp
suất trong đường ống nhiên liệu theo góc quay trục khuỷu trong kỳ nén vàgiản nở của động
cơ Diesel PTT. Vòi phun 4 lỗ đặt trên đường tâm xi lanh và phun nhiên liệu vào buồn cháy
dạng đóa đăït trên đỉnh piston

Hình 3.3:diễn biến áp suất trong buồn cháy p , độ nâng kim phun lN và áp suất nhiên liệu
trong đường ống cao áp pl theo góc qua trục khuỷu động cơ diesel PTT cỡ nhỏ
Tốc độ của nhiên liệu thoát ra khỏi vòi phun có thể tính toán từ áp suất trong đường ống
nạpm, áp suất trong xy lanh động cơ, hình dạng lổ phun và hành trình nâng kim phun.Thời
gian cháy trể từ lúc bắt đầu phun là 9 độ. p xuất trong xy lanh tăng nhanh chống trong vài
độ góc quay trục khuỷu , sau đótăng dần đến đỉnh đường công khoảng 5 độ sau điểm chết
trên.Quá vtrình phun tiếp tục sau khi qúa trình cháy bắt đầu.
Tốc độ toả nhiệt nhận được trong cùng một thí nghiệm thông qua việc phân tích tốc độ phun
nhiên liệu và diễn biến áp sấut được trình bày trong hình 3.4.
Tốc độ toả nhiệt ở đây là tốc độ toả nhiệt thực.Nó là tổng của độ gia tăng nội năng của khí
trong xy lanh và công truyền cho pit tong, nó khác với nhiệt lượng toả ra bởi quá trình cháy
một lượng bằng tổn thất nhiệt truyền qua thành. Ở động cơ diesel cở nhỏ tổn thất này chím
khoảng 10 -25% nhiệt lượng toả ra và ở động cơ cở lớn tổn thất này thấp hơn. Theo đònh

nghóa đó tốc độ toả nhiệt thực có thể dùng để chỉ tốc độ toả nhiệt của quá trình cháy khi tổn
thất nhiệt bé.Dạng đường công toả nhiệt này rất phổ biến đối với động cơ PTT ở mọi chế độ
tải và tốc độ động cơ. Đường công này cho thấy lượng nhiệt toả ra không đáng kể từ lúc phun
cho đến cuối kỳ nén .
Trong quá trình cháy sự oxy hoá nhiên liệu được chia thành 3 giai đoạn khác nhau.
giai đoạn đầu , tốc độ thường rất cao và kéo dài khoảng góc quay trục khuỷu. Giai đoạn
này tương ứng với việc gia tăng nhanh chống áp suất trong xy lanh.
Giai đoạn 2 ứng với việc giảm điều đặng tốc độ toả nhiệt (đường công toả nhiệt có thể đạt
được đỉnh thứ 2 thấp hơn đỉnh thứ nhất .hình 3.4). Đây là giai đoạn toả nhiệt chính và kéo dài
khoảng 40 độ . Bình thường khoảng 80 % năng lượng chứa trong nhiên liệu được giải phóng
ra trong 2 giai đọan đầu.


Giai đoạn 3 tương ứng với phần đuôi của đồ thò toả nhiệt ,kéo dài trong phần lớn kỳ giản nở.
Lượng nhiên liệu toả ra trong giai đoạn này khoảng 20% năng lượng nhiên liệu mang vào
Từ các nghiên cứu đồ thò tốc độ phun và tốc độ toả nhiệt (hình 3.4) ờ các chế độ tải
trọng ,tốc độ và thời điểmphun nhiên liệu khác nhau người ta đã rút ra các nhận xét sau:
Thời gian tổng cộng của quá trình cháy kéo dài hơn nhiều so với thời gian phun
Tốc độ cháy tuyệt đối tăng tỉ lệ với sự gia tăng tốc độ động cơ , vì vậy giai đoạn cháy
tính theo góc quay trục khuỷu hầu như không đổi.
Độ lớn của đỉnh đầu tiên trên đồ thò tốc dộ cháy phụ thuộc vào thời kỳ cháy trể. Độ
cao của đỉnh càng lớn khi thời gian cháy trể càng dài
Những nhận xét này kết hợp với những hình ảnh chụp được trong quồn cháy động cơ cho
phép chúng ta đưa ra mô hình hóa quá trình cháy trong động cơ diesel.

Hình 3.4 diễn biến áp suất trong xy lanh p , tốc độ phun nhiên liệu m f tốc độ toả nhiệt thực
Qn tính toán từ p đối với động cơ diesel PTT 1000v/ph, thời điểm phun bình thường,
áp suất có ít trung bình 620kPa
Hình 3.5 Trình bày sơ đồ diễn biến tỉ lệ nhiên liệu phn vào xy lanh và tỉ lệ nhiên liệu
cháy. Nhiên liệu phun vào buồn cháy được phân thành nhiếu tia nhỏ. Phần nhiên liệu đầu

tiên phun vào hoà trộn với không khí và sẳn sàng bốc cháy. Nó được được biểu diễn bằng
tam giac nằm gần trục hoành nhất trên đồ thò tỉ lệ bốc cháy. Những phần tử nhiên liệu khác
nhau cũng được hoà trộn với không khí theo kiểu này và ta nhân được biểu đồ “sẳn sàng bốc
cháy” toàn bộ khép kín bởi đường nét đức. Diện tích toàn bộ của biểu đồ này bằng toàn bộ
diện tích của giản đồ tỉ lệ phun.
Tuy nhiên sự bốc cháy chỉ sau thời kỳ cháy trể , ở điểm nhiên liệu bắt đầu cháy , một lượng
nhiên liệu đã phun vào hoà trộn với không khí để đạt được một hỗn hợp nằm trong giới hạn
cháy. Hỗn hợp được hoà trộn trược này (giống như hỗn hợp hoà trộn trước trong động cơ
xăng), sau thời kỳ cháy trể bốc cháy nhanh chống tạo ra độ cháy ban đầu cao như biểu diễn
trên hình vẽ.


Dạng đường công toả nhiệt dạng này thường gặp ở động cơ PTT không tăng áp.Những hình
ảnh chụp được trong buồng cháy cho thấy tới lúc đường công toả nhiệt đạt đỉng cao, vùng
màng lửa sóng xanh trông thấy rõ vì quá trình cháy được khống chế bởi bộ phận nhiên liệu
“hoà trộn trước” . Sau điểm cực đại này lượng hỗn hợp hoà trộn chưa cháy mới hoà trôn gia
tăng.Sự cháy vì vậy diễn ra với ngọn lửa khếch tán chảy rối với ánh sáng vàng nhạt hay
màu cam do sự hiện diện của các hạt cac bon.

Hình 3.5: sơ đồ tương quang giữa tỉ lệ nhiên liệu phun vào và tỉ lệ nhiên liệu cháy(hay tỉ lệ
toả nhiệt)
Tóm lại toàn bộ quá trình cháy trong động cơ diesel có thể chia làm 4 giai đoạn như
hình 3.6:

Hình 3.6: Đường cong toả nhiệt tiêu biểu trong động cơ diesel
- Thời kỳ cháy trể ab : là giai đoạn từ lúc bắt đầu phun đến khi bắt đầu cháy( xáx đònh nhờ
sự thay đổi độ công của độ thò p (Θ), hoặc nhờ cảm biến quang học.
- thời kỳ cháy nhanh hay cháy của hổn hợp đồng nhất bc : trong thời kỳ này lượng nhiên liệu
đã hoà trông với không khí trong thời kỳ cháy trể bốc cháy nhanh chống trong vài độ góc
quay trụ khuỷu làm cho tỉ lệ toả nhiệt rất cao.

- Thời kỳ cháy khống chế bởi tốc độ hoà trộn cd : khi hỗn hợp nhiên liệu không khí hoà trộn
trước đã được cháy hết thì tốc độ cháy được khống chế bởi tốc hoà trộn giữa nhiện liệu và


không khí để đạt thành hỗn hợp trong giới hạn bốc cháy.Đường cong tỉ lệ toả nhiệt có thể
xuất hiện một đỉnh thứ hai.trong gia đoạn này (thường thấp hơn đỉnh thứ nhất).
- Thời kỳ cháy rớt de: sự toả nhiệt tiếp tục với tốc độ thấp trong trong kỳ giản nở . Sở dó vậy
là do năng lượng chứ trong toàn bộ nhiên liệu chưa cháy hết trong muôi than hay trong sản
phẩm cháy của hỗn hợp giàu tiếp tục toả sáng.

QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG CÁC DẠNG BUỒNG CHÁY KHÁC
Trong buồng cháy dạng M.A.N phun trực tiếp và trong buồn cháy phân cách phun dáng tiếp
của đường công toả nhiệt khác nhau so với buồn cháy thống nhất không xoáy lốc hay xoáy
lốc nhẹ . Với buồng cháy dạng M.A.N , đỉnh thứ nhất của đường cong toả nhiệt khó nhận
thấy hơn , tuy nhiên tổng thời gian cháy hầu như giống nhau. Tốc độ cháy ban đầu thấp có
thể giải thích do vòi phun sử dụng có ít lổ phun hơn (một hay 2 lổ thay vì 4 lổ) và hướng cùa
tia phun nhiên liệu tiếp tuyến với thành buồn cháy làm giảm đáng kể bề mặt tác dụng tự
do.Tuy nhiên khi bén lưa ,tốc độ cháy gia tăng làm tăng tốc độ hoà trộn nhiên liệu –không
khí.Điều này là do lực ly tâm gây ra. Thật vậy, hơi nhiên liệu có khối lượng riêng lớn hơn
không khí nên có khuynh hướng lưu lại gần khi xuất hiện sự bốc cháy. Chính sự dòch chuyển
hướng kính xác đònh tốc độ tốc độ hoà trộn của quá trình.Nhiệt lượng do không khí nén
truyền cho lớp nhiên liệu mỏng bám trên thành buồng cháy không gây ra sự gia tăng đáng kể
của tốc độ cháy.Chi khi nào quá trình cháy bắt đầu thì nhiệt độvà tốc độ truyền nhiệt đủ lớn
để gây ra sự bốc hơi nhiên liệu ra khỏi thành buồng cháy với tốc độ đáng kể.
động cơ phun giàn tiếp có buồn cháy phân cách không khí trong buồn cháy chính
không được hoà trộn ngay với nhiên liệu, vì vậy việc xác đònh tốc độ cháy rất khác biệt so
với loại buồn cháy thống nhất. Trên đường công tỉ lệ toả nhiệt không tồn tại đỉnh ban đầu
như trường hợp động cơ có buồng cháy thống nhất. Do kích thước buồn cháy nhỏ kết hợp với
tốc độ xoáy lốc cao của dòng khí trong buồn cháy trước khi phun nhiên liệu nên một bộ phận
đáng kể của tia phun tiếp xúc với buồn cháy. Điều này cùang với thời kỳ cháy trể do tỉ số

nén cao của động cơ PCT có thể dùng để giải thích vì sao tốc độ cháy ban đầu ở loại động
cơ này thấp.
Trên cơ sở nhận xét trên đây người ta đề ra ba dạng cơ bản phun – hoà trộn – cháy
trong động cơ diesel như sau:
A.Tia nhiên liệu phun qua buồng cháy với động năng đủ lớn , sự hoà trộn nhiên liệukhông khí được tiến hành ngay sau khi nhiên liệu được phun vào buồn cháy và ít bò ảnh
hưởng bởi quá trình cháy.
B. Nhiên liệu được tráng lên thành buồn cháy.trong thời kỳ cháy trể, sự hoàn trộn hầu
như không đáng kể do sự bay hơi bò hạn chế. Sau khi bốc cháy, sự bay hơi tăng nhanh
và tốc độ bay hơi được khống chế bởi sự dòch chuyển của không khí nóng lại gần
buồn cháy, lực ly tâm làm tăng tốc độ hoà trộn hướng kính.Vì sự bốc cháy của hỗn
hợp bò bù lại.
C. Nhiên liệu được phân bố gần thành buồn cháy: sự hoà trộn được tiến hành ngay
trong kỳ cháy trể, nhưng với tốc độ thấp hơn cơ chế A. Sau khi bốc cháy, sựï hoà trộn
được gia tốc theo cơ chế B
Hình 3.7: giới thiệu dạng đường công toả nhiệt của động cơ PTT với vời phun nhiều lổ
đặt trên đường tâm buồng cháy của động cơ buồng cháy M.A.N và của động cơ PGT buồng


cháy xoáy lốc .Đối với động cơ PTT với vòi phun nhiều lổ, quá trình phun, hoà trộn –cháy
được khôùng chế bởi cơ chế A (hình 3.7a). Đối với động cơ PTT với tia phun tiếp tuyến với
buồng cháy , cơ chế B và C chiếm ưu thế hơn (hình 3.7c) , sự hoà trộn chậm làm giới hạn tốc
độ cháy ban đầu . Đối với động cơ PTG buồn cháy xoáy lốc thời kỳ cháy trể rút ngắn cùng
với cùng với quá trình hoà trộn theo cơ chế C ngay trong thời kỳ này làm tăng dần tốc độ
cháy hình 3.7c)

Hình 3.7: sơ đồ các đường công phun nhiên liệu và toả nhiệt của các loại động cơ
diesel không tăng áp.
a. động cơ phun trực tiếp vời vòi phun nhiều lổ tiặt trên đường tâm buồn cháy.
b. động cơ PTT với buồng cháy M.A.N nhiên liệu phun lên thành buồng cháy.
c. động cơ PGT buồn cháy xoáy lốc.

2.3.2. Đặc trưng cơ bản của QTC trong động cơ GDI
Động cơ có khả năng cháy với hổn hợp cực loãng
Hệ số nạp cao, tỉ số nén cao ( ε = 12)

1.2. Các nhân tố ảnh hưởng và sự cháy không bình thường trên động có hỗn hợp
không hòa trộn trước


1.2.4.1.Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cháy của động cơ Diese
a.Góc phun nhiên liệu:

Hình 4-20a: ảnh hưởng khi thay đổi tốc độ góc phun sớm (lượng nhiên liệu cung cấp không
đổi).
- Góc phun sớm quá lớn tại thời điểm phun nhiên liệu áp suất và nhiệt liệu còn thấp,
thời gian cháy trể tăng, lượng nhiên liệu phun vào nhiều,lượng nhiên liệu cháy gần điểm
chết trên nhiều. Do đó áp suất P tăng nhanh và tỉ số: p / 
-góc phun sớm quá nho û(phun trể) thời gian cháy trể giảm,mức độ tăng Pz và p /
 nhỏ, động cơ làm việc êm hơn nhưng nhiên liệu cháy lhông được hoàn toàn, cháy rớt
trên đường giản nở nhiều ,công suất và tính kinh tế của động cơ giảm
Góc phun sớm tốt nhất lực chọn bằng thực nghiệm, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như: kết cấu, chế độ nhiệt của động cơ, tỉ số nén, nhiệt độ, áp suất khí nạp mới đi vào xy
lanh, qui luật cung cấp nhiên liệu, đặt tính phun nhiên liệu và số vòng quay của động cơ.
Thường động cơ diesel góc phun sớm tốt nhất vào khoảng 20 độ trước điểm chết trên.

Hình 4 -20b: ảnh hưởng của tính chất nhiên liệu
b. Tính chấc nhiên liệu:
thành phần nguyên tố và cấu trúc nguyên tử của nhiên liệu thể hiện qua trò số xêtan, nó ảnh
hưởng rất lớn đến thừi gian cháy trể.
Khi nhiên liệu có số xetan càng lớn ,thời gian cháy trể càng ngắn động cơ làm việc êm và
ngược lại khi trò số xetan nhỏ thời gian cháy trể lớn (τi) động cơ làm việc sẽ không êm. Điều

này thể hiện ở hình 4.20b: biểu thò 3 đường đồ thò khi động cơ diesel làm việc với 3 loại


nhiên liệu có trò số xetan khác nhau, nhưng nó cùang 2 thời điểmn phun và các điều kiện làm
việc khác của động cơ là như nhau:
Độ nhớt và sức căn mặt ngoài ảnh hưởng đến sự phun tơi nhiên liệu, còn tính bay hơi
của nhiên liệu ảnh hưởng đến tốc độ hình thành hỗn hợp khí.

Hình 4.21 ảnh hưởng của thời gian cung cấp nhiên liệu
c. Chất lượng phun nhiên liệu và thời gian cung cấp nhiên liệu
khi tăng áp suất phun nhiên liệu sẽ được phun tơi nó xẽ dẽ bay hơi và hoà trộn với không khí
và rút ngắn thời gian cháy trể tạo điều kiện cho quá trình cháy được tiến hành hoàn
hoả.Điều này rất quan trọng đội với động cơ có buồng cháy thống nhất.
Mặc khác phun tơi quá sẽ làm chiều tia nhiên liệu giảm làm xấu quá trình phân bố
nhiên liệu trong khối lượng không khí và do đó làm giãm khả năng cháy hoàn toàn của nhiên
liệu.
Thời gian cung cấp tính theo góc quay trục khuỷuphụ thuộc vào biên dạng cam,chiều
dài và đường kíng ống dẫn nhiên liệu và sự điều chỉnh vòi phun . Với cùng một lượng nạp
cho chu trình khi thay đổi thời gian phun, lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình sẽ thu được
cácđường công khác nhau,hình 4.21 cho thấy đường 1 kéo dài thời gian phun .Khi cùng một
thời điểm phun lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình và thời gian cjháy trể ta thấy
được ở 1’ ứng với qui luật phun của đường một. Nghóa là đường phun dài áp suất thấp hơn và
điểm Pmax xa điểm chết trên , đường 2’ ứng với qui luật phun của đường 2 ,áp xuất cao và
điểm Pmax gần điểm chết trên.
d.Tỉ số nén:
Khi tăng tỉ số nén sẽ làm tăng áp xuất và nhiệt độ tại thời điểm phun nhiên liệu. như
vậy rút ngắn thời gian cháy trể , động cơ sẽ làm việc êm. Nhưng khi tỉ số nén quá lớn làm
giảm tuổi thọ của các chi tiết động cơ và tăng tổn thất cơ giới.
c.Thành thành hỗn hợp công tác
Trong động cơ diesel do phân bố hỗn hợp không điều trong thể tích buồn cháy, thành

phần thực tế của hỗn hợp công tác trog thời gian cháy luôn luôn thay đổi.
e. Số vòng quay động cơ :
Khi vthay đổi số vòng quay n thì điều kiện nạp, chất lượng phun , cường độ xoáy lốc
dòng khí và thời gian cháy sẽ thay đổi. Khi tăng số vòng quay thời cháy τ giảm nhưng ϕi


lại tăng. Vấn đề này hạn chế vấn đề cường hoá động cơ diesel theo số vòng quay động cơ.
Để cho nhiên liệu cháy được hết, không ảnh hướng đến công của chu trình thì khi tăng số
vòng quay phải tăng góc phun sớm.
g. Kết cấu buồn cháy :
Có ảnh hưởng nhiều đến quá trình cháy, thông qua phương pháp hình thành hỗn hợp.
h. Điều kiện nạp khí mới:
Khi tăng áp xuất và nhiệt độ khí nạp bằng phương pháp, trọng lượng riêng của không
khí vào xy lanh tăng, áp xuất và nhiệt độ cuối quá trình nén tăng sẽ rút ngắn được thời gian
hình thành hỗn hợp cháy và sẽ giảm thời gian cháy trể, quá trình cháy sẽ phát triển điều đặn
hơn, tốc độ tăng áp suất p /  giảm nhưng áp suất cực đại Pmax tăng

1.2.4.2. Sự cháy không bình thường của động cơ Diesel
Trong động cơ xăng có những hiện tượng cháy không bình thường như :
Cháy sớm: là hiện tượng cháy khi chưa bất tia lửa điện.
Cháy kích nổ: là hiện tượng cháy sau khi bất tia lưả điện
Hiện tượng tự cháy khi tắc hệ thống đánh lửa đánh lửa
Nhưng đối với động cơ diesel thì không xả ra hiện tượng trên đo quá trình hình thành hỗn hợp
của động cơ diesel là từ bên ngoài, quá trình nén trongđộng cơ diesel là nén không khí do đó
không có hiện tượng cháy sớm, cháy kích nổ, hiện tượng tự cháy,…
Tuy nhiên động cơ diesel cũng xảy ra hiện tượng cháy trong đường ống thải do phun
nhiên liệu trể, và một phân nhiên liệu không cháy hết được thải ra ngoài.
1.3. Các vấn đề cần nghiên cứu
1.3.1. Các vấn đề chính cơ bản đã nghiên cứu
1.3.2. Các vấn đề đang nghiên cứu

1.3.3. Hướng nghiên cứu trong tương lai
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
THỰ HIỆN : PHAN QUANG CHÁNH
III.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH CHÁY
TRONG ĐỘNG CƠ HỖN HP KHÔNG HTT
3.1 Phương pháp luận nghiên cứu tia phun rối khuyếch tán ( Diesel và GDI )
3.2. Các Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về quá trình phun (LDA, PDA, LNA,
PIF…)
3.3. Chọn một phương pháp phù hợp để nghiên cứu (V, Dh, Ph)
3.4 Phương pháp nghiên cứu tốc độ cháy
3.5 Phương pháp nghiên cứu sự phát triển áp suất
3.6 Phương pháp nghiên cứu nhiệt độ quá trình cháy
3.7 Phương pháp nghiên cứu sự hình thành phần hỗn hợp và thành phần sản vật cháy

IV CÁC ỨNG DỤNG CHO ĐỘNG CƠ TRONG THỰC TẾ TRÊN MỘT
ĐỘNG CƠ CỤ THỂ


ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP CỦA MITSUBISHI
(MITSUBISHI GASOLINE DIRECT INJECTION GDI ENGINE)
1.GIỚI THIỆU

nhiều năm qua, tập đoàn Ô tô mitsubisi không ngừng đổi mới, cải tiến kỹ thuật động cơ.
Một phần trong các cải tiến này là Misu đã cải tiến hiệu suất động cơ trong sự nổ lực nhằn
đáp ứng các yêu cầu của hội nghò về môi trường,cũng như boả tồn nguồn năng lượngvà giảm
khí thảiCO2 trong giới hạn cho phép của tổ chức hoà bình xanh.
Misu đã nổ lực thiết kế và chế tạo ra động cơ có hiệu suất cao như động cơ phun
xăng trực tiếp. Nhiều năm nay các kỹ sư ô tô vẫn tin rằng kiể động cơ này đã tối ưu hóa
nhiên liệu cung cấp và quá trình cháy.Động cơ này có công suất phát ra cao và suất tiêu hao
nhiên liệu thấp.

Tới nay, chưa có ai thiết kế thành công động cơ phun trực tiếp vào xylanh như xe của Misu
đã sử dụng .Kết quả của khả năng phát triển động cơ Misu, động cơ phun xăng trực tiếp GDI
của misu là một kỹ thuật trong mơ.
2.Các đặc điểm chính của động cơ GDI
Suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn động cơ diesel


Công suất cao hơn so với động cơ MPI
a.Sự Khác Nhau Giữa GDI Và MPI Hiện Nay:
Đối với hệ thống nhiên liệu, động cơ sử dụng bộ chế hoà khí được thay thế bằng hệ thống
phun nhiên liệu ,phun đa điển MIP. Đối với loại này nhiên liệu được phun vào từng lổ nạp
của từng xylanh, hiện nay hệ thống này được sử dụng rộng rải nhất. Tuy nhiên, động cơ MPI
cũng có một số giới hạn về sự đáp ứng cung cấp nhiên liệu điều khiển sự cháy. Bởi vì hỗn
hợp nhiên liệu và không khí được nạp và trước trong xy lanh.
Mitsu đã đẩy lùi giới hạn đó bằng việc phát triển động cơ phun xăng trực tiếp vào xu
lanh động cơ tương tự như động cơ diesel.Và hơn thế nửa, ở đầu thời điểm phun được điều
khiển chính xác theo điều kiện tải.
Động cơ GDI có một số đặc tính sau:
Điều khiển chính xác lượng nhiên liệu cung cấp, hiệu suất nhiên liệu cao hơn động cơ
diesel bởi vì có thể cháy với hỗn hợp nhiên liệu cung cấp cực loảng
Hệ số nạp cao và tỉ số nén cao (= 12) do đó động cơ Gdi phát ra công suất cao hơn
hẳn động cơ MPI
Sự phát triển để vươn tới hiệu quả cao

Đối với Mitsu thì kỹ thuật của động cơ GDI công suất của động cơ tăng cao theo
đường chéo góc, công nghệ này sẽ tiếp tục phát triển.


Sự chuyển đổi của hệ thống nhiên liệu


b. Thông số kỹ thuậ động cơ:


c. Sơ đồ cấu tạo động cơ GDI

d. Đặc tính kỹ thuật của động cơ GDI (Technical features)
Đường ống nạp thẳng góc với đỉnh piston tạo cho sự lưu thông dòng khí tốt nhất
vào trong xy lanh
Đỉnh pit ton lồi tạo thành buồn cháy tốt nhất, giúp cho hoà trôn không khí và
nhiên liệu tối ưu.
Nhiên liệu cung cấp với áp suất cao đưa đến kim phun
Kim phun nhiên liệu có áp suất phun cao 50kg/cm2, chuyển động xoáy lốc kết
hợp với không khí tạo thành hỗn hợp tốt nhất.
chế độ tải nhỏ nhiên liệu được phun vào cuối kỳ nén, ở chế độ đầy tải nhiên
liệu phun ở kỳ nạp.
Tiêu hao nhiên liệu ít hơn 35% sơ với động cơ MPI hiện nay

3. Các Đặc Điểm Chủ Yếu Của Động Cơ GDI ( Major characteristics of the
GDI engine)
a. Suất tiêu hao nhiên liệu thất nhưng công suất cao:
* Tối ưu hoá nhiên liệu phun cho 2 hình thức cháy.
Sử dụng phương pháp và công nghệ cao của Mitsu , động cơ GDI cho suất tiêu hao nhiên liệu
thấp và công suất cao.


Thời điểm phun được tính toán chính xác nhằm đáp ứng được sự thay đổi theo tảitrọng
Ở chế độ tải trọng trung bình và xe chạy trong thành phố thì nhiên liệu hun ra ở cuối thì nén
,giống như động cơ dieselvà như vậ hỗn hợp loãn đi rất nhiều.
hế độ đầy tải nhiên liệu được phun ra ở cuối kỳ nạp ,điều này có khả năng cung cấp một
hỗn hợp đồng nhất giống như động cơ MPI nhằm mục đích đạt hiệu suất tối đa

Qúa trình cháy với hỗn hợp cự loảng:
Dưới điều kiện hoạt động bình thường tốc độ xe khỏang 120 km/h , động cơ GDI sẽ hoạt
động trong hình thức cháy cực loảng cho suất tiêu hoa nhiên liệu ít nhất . Trong chế độ này
nhiên liệu phun rû cuối thì nén và đáng lửa ở tỉ lệ hỗn hợp cực loảng từ 30 -40 ( 35 -55,
bao gồn cả EGR)
chế độ công suất cực đại:
Khi động cơ GDI hoạt động với tải nặng hoặc tốc độ cao , nhiên liệu được phun trong kỳ nạp,
sự cháy hoàn hảo bởi hỗn hợp đồng nhất, động cơ làm việc êm ,không có tiếng gõ.

* Những nền tản kỹ thuật của động cơ GDI:
Có 4 đặc tính kỹ thuật cơ bản :

 Đường ống nạp thẳng góc với đỉnh piston tạo cho sự lưu thông dòng khí tốt
nhất vào trong xy lanh
 Đỉnh pit ton lồi tạo thành buồn cháy tốt nhất, giúp cho hoà trôn không khí và
nhiên liệu tối ưu.
 Nhiên liệu cung cấp với áp suất cao đưa đến kim phun ,phun trực tiếp vào xy
lanh
 Kim phun nhiên liệu có áp suất phun cao 50kg/cm2, chuyển động xoáy lốc kết
hợp với không khí tạo thành hỗn hợp tốt nhất.
Các kỹ thuật nền tàn kết hợp với kỹ thuật điều khiển nhiên liệu, Mutsu đạt được
mục đích phát triển của mình là suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn động cơ diesel
và cộng suất cao hơn động cơ MPI.


Các phương pháp được trình bày như sau:
Dòng Khí Trong Xy Lanh:
Động cơ GDI có đường ống nạp thẳng góc với xylanh.không khí di chuyển trực tiếp
vào trong đỉnh piston và tạo xoáy lốc cho dòng khí, thời điểm này rất tốt cho phun nhiên liệu.


Phun nhiên liệu (Fuel Spray):
Các nhà chế tạo ô tô đã chế tạo ra những kim phun xăng có áp suất rất cao (50kg/cm2), đây
à loại kim phun lý tưởng. Ờ cùng một thời điểm nó tạo ra dòng xoáy lốc lớn nên phun ra
những tia nhiên liệu rất mòn , đây củng chính là đặc điểm của khi phun GDI.


Cấu trúc buồn đốt:
Đỉnh piston lồi lõm sẽ điều khiển được dòng chuyển động của hoà khí bên ngoài cũnh như
bên trong buồn đốt, nó giữa một vai trò quan trong trong việc hoà trộn các thành phần hỗn
hợp nhiên liệu –không khí. Hổn hợp nhiên liệu này được phun vào buồn đốt của động cơ ở
cuối kỳ nén sau đó được di chuyển tới bugi
Với những kỹ thuật quan sát tiến bộ của hãng Mitsu , các phương pháp dùng tia laser để quan
sát buồn đốt đã được áp dụng để sác đònh hình đạng piston cho phù hợp nhất.

2. Mối liên hệ của suất tiêu hao nhiên liệu thấp:
Trong động cơ xăng trước đây, sự phân tán hỗn hợp nhiên liệu - không khí với mật độ
lý tưởng xung quay bugi rất khó khăn. Tuy nhiên , điều này có thể thực hiện bởi động cơ
GDI. Hơn thế nữa, suất tiêu hoa nhiên liệu cực kỳ thấp có được bởi sự xắp xếp theo lớp của
hỗn hợp khi nhiên liệu phun ra ờ cuối kỳ nén, lúc này nhiên liệu ở mức cực loảng.
Ở mẩu động cơ này đã cung cấp hỗn hợp nhiên liệu đậm đặt xếp thành từng lớp xung quanh
điện cực bugi.
Kết quả là , sự cháy cực kỳ ổn đònh của hổn hợp cự loảng với tỉ lệ A/F khoảng 40 và
(55 cho động cơ có trang bò EGR)