Nghiên ứu khả năng trang bị lại ơ ấu khởi động động ơ d243 khi thủy hóa

Ngày nay để tăng hiệu quả sử dụng động cơ đốt trong núi chung và động cơ điờzen núi riờng trong thực tế, một hướng làm cú tớnh khả thi cao đú là tận dụng nhiệt của khớ thải.Việc sử dụng

Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội

- 1 -

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong kể từ khi ra đời đến nay đã hơn 100 năm Ngày nay động

cơ đốt trong đã trở thành nguồn động lực chủ yếu của nhiều lĩnh vực công nghiệp, không chỉ ở nước ta mà cả trên thế giới.Trong nhiều năm trở lại đây mà nhất là những năm cuối của thế kỷ 20 các nhà khoa học và kỹ nghệ trên thế giới đã nghiên cứu tìm mọi biện pháp đẻ hoàn chỉnh về kết cấu và các thông số kỹ thuật của động

cơ đốt trong Có thể nói đến nay động cơ đốt trong nói chung và động cơ điêzen nói riêng đã đạt được sự tối ưu hay nói đúng hơn là đã đạt tới sự bão hoà về hoàn thiện kết cấu và thông số sử dụng Mặc dù vậy hiệu suất của động cơ điêzen cũng chỉ đạt đến 35-36%, lượng nhiệt mất di do khí thải và nước làm mát vẫn chiếm một tỉ lệ lớn đáng kể trong tổng nhiệt sinh của động cơ 57-58%

Ngày nay để tăng hiệu quả sử dụng động cơ đốt trong nói chung và động cơ điêzen nói riêng trong thực tế, một hướng làm có tính khả thi cao đó là tận dụng nhiệt của khí thải.Việc sử dụng rộng rãi động cơ đốt trong so với các loại động cơ khác như tuốc bin hơi, tuốc bin khí bởi các động cơ đốt trong có các ưu điểm nổi bật như:

-Hiệu suất cao đến 36%trong khi đó hiệu suất của máy hơi nước kiểu Piston 16%, của tuabin hơi 22-28% và tuabin khí 30%

đổi trạng thái của môi chất thực hiện bên trong buồng công tác của động cơ Ngoài

ra, do dùng nhiên liệu có nhiệt trị cao nên rất thích hợp trên các phương tiện giao thông vận tải với các điều kiện làm việc di động

-Khởi động vận hành, chăm sóc dễ dàng,

Trên đây là những đậc điểm chính của động cơ đốt trong nói chung so với các trang bị động lực khác Là một nước đang phát triển,Việt Nam sử dụng rất nhiều phương tiện giao thông trong đó chủ yếu là phương tiện giao thông trên bộ Các loại động cơ đốt trong sử dụng ở Việt Nam rất phổ biến đặc biệt là động cơ đốt trong cỡ vừa và nhỏ Cùng với quá trình công nghiệp hoá , hiện đại hoá của đất

cả chấp nhận được nằm trong khả năng thực hiện của chúng ta, đó là chúng ta sử dụng các động cơ lắp cho phương tiện giao thông đường bộ thành phương tiện giao thông đường thuỷ sau khi đã cải tiến một số hệ thống cho phù hợp như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động Đây cũng là tình thế trước mắt trong lúc chúng ta chưa thể chế tạo được động cơ chuyên dụng

Sau khi nhận thấy nhu cầu thuỷ hoá động cơ ở Việt Nam rất lớn Nên đề tài

đã tập chung vào nghiên cứu thuỷ hoá động cơ trên cơ sở cải tiến hệ thống khởi động cho phù hợp với động cơ tàu thuỷ, động cơ được chọn làm động cơ thử nghiệm là động cơ điêzen D243 Đây là động cơ được chế tạo trong nước đang được sử dụng rộng rãi với mục đích cải tiến hệ thống khởi động nhằm nâng cao hiệu suất kinh tế của động cơ nói riêng và tính kinh tế nói chung Trước những đòi hỏi của thực tiễn, được sự hưóng dẫn của:

Thầy giáo:PGS.TS Phạm Văn Thể

Cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Động cơ đốt trong Trường ĐHBK Hà Nội và các bạn đồng nghiệp tôi và đã được giao đề tài:

“Nghiên cứu khả năng trang bị lại cơ cấu khởi động động cơ D243 khi thuỷ

hoá”

Nội dung bao gồm 3 phần chính sau:

1 Tổng quan về sự phát triển của ngành động cơ đốt trong

2 Vấn đề khởi động động cơ

tục tạo điều kiện để tác giả có cơ hội đầu tư nghiên cứu và hoàn thiện thêm

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của PGS.TS Phạm Văn Thể và tập thể thầy ,cô giáo trong Bộ môn động cơ đốt trong Viện cơ khí Động Lực - -Trường ĐHBK Hà Nội

Người thực hiện

Dương Văn Song

- 4 -

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐỘNG CƠ :

ĐỐT TRONG

Như chúng ta đã biết, chiếc động cơ đốt trong đầu tiên được ra đời vào năm

1860 do Lenoir, một nhà kỹ thuật nghiêp dư chế tạo.Vào năm 1897, chiếc động cơ điêzen đầu tiên ra đời.Trải qua hơn một thế kỷ, ngành động cơ đốt trong đã liên tục phát triển lớn mạnh Ngày nay, động cơ đốt trong đóng một vai trò rất quan trọng của hầu như tất cả các ngành công nghiệp không chỉ ở nước ta mà trên toàn thế giới Trong những năm 90 của thế kỷ 20 sản lượng bình quân của động cơ đốt trong đạt khoảng 40 triệu chiếc/năm trong khoảng 50 năm trở lại đây ngành động cơ đốt trong được phát triển rất mạnh mẽ, với nhiều chủng loại cải tiến kỹ thuật mang tính đột phá Những cải tiến chủ yếu để giải quyết các vấn đề sau:

Không ngừng tăng công suất và tăng tính kinh tế, hiện đại hoá công nghệ sản suất và tự động hoá quá trình điều khiển động cơ nhằm đạt tính kinh tế và độ tin cậy cao, chống ô nhiễm môi trường và giảm giá thành

Do nhu cầu về trang bị động lực cho các phương tiện vận tải (như ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ ) ngày càng đòi hỏi sự hoàn thiện về kết cấu cũng như các tính năng

kỹ thuật như công suất cao, tốc độ lớn, tải trọng tăng lên cần có những động cơ có công suất lớn Tăng công suất của phương tiện vận tải, đồng thời tăng khả năng tự động hoá, hoàn thiện trang bị sẽ giảm được giá thành vận tải và tăng hiệu quả kinh

tế sử dụng động cơ

Trong ngành vận tải đường bộ, trọng tải của xe có miền phân phối rất rộng,

từ 0,5 đến 700 tấn và công suất động cơ tương ứng cũng tăng từ 10 đến 1500 mã lực Trong ngành vận tải đường thuỷ lại càng thể hện rõ tính ưu việt của động cơ đốt trong Với tàu biển đi xa thường có tải trọng vài chục ngàn tấn đến nửa triệu tấn, nên động cơ tàu thủy cũng đạt công suất 30.000 đến 40.000 mã lực Công suất của

như Man(Đức), FIAT (ý), SULZER (Thụy Điển), MISUBISHI (Nhật)

Công suất động cơ phụ thuộc vào rất nhiều thông số, có thể biểu hiện dưới dạng công thức sau:

NR e R=

τ3

Vh i n

Đối với động cơ diezen, các loại buồng cháy ngăn cách và buồng cháy thống nhất đã được nghiên cứu rất nhiều, các ưu điểm của các loại buồng cháy này đã được phân tích rất tỷ mỉ Kết cấu buồng cháy động cơ diezen rất đa dạng, tuy nhiên đều tuân theo một trong bốn nguyên lý hình thành khí hỗn hợp và khí đốt nhiên liệu sau đây:

cháy không gian

Quá trình cháy mồi, nguyên lý này thường dùng cho loại động cơ GAZO- diezen mà ngày nay thường dùng là động cơ nhiên liệu kép

Ngoài vấn đề nghiên cứu không ngừng quá trình cháy nói trên Một trong những biện pháp tăng PR e R có hiệu quả nhất là tăng áp suất khí nạp vào xylanh bằng cách dùng máy nén khí với kỹ thuật tăng áp Ngày nay, áp suất có ích trung bình đã đạt trị số cao 12-18kg/cmP

2

P( Trị số cao ứng với động cơ 4 kỳ)

+ Tăng VR h R: Tăng dung tích công tác để tăng công suất động cơ thể hiện khá

rõ trong xu hướng tăng đường kính và hành trình piston (như động cơ tàu thuỷ) Ngày nay đường kính xylanh D đã vượt quá 1000mm và hành trình đã đạt đến 2000mm Những loại động cơ này kích thước thường rất lớn, dài từ 20 25 m rộng từ -7-8m, cao từ 11 12m, trọng lượng động cơ thường nặng từ 3000 4000 tấn (như - -động cơ kiểu con trượt)

+ Tăng số xylanh i thường được áp dụng rất rộng rãi, nhất là ngành ôtô với động cơ công suất trung bình Khi tăng số xylanh, tính cân bằng của động cơ tốt hơn, tính kinh tế cũng tăng nhưng rất phức tạp (như các động cơ hình sao dùng cho máy bay và tàu thuỷ cao tốc)

+ Tăng số vòng quay n, phương hướng tăng số vòng quay n để tăng công suất thường khá phổ biến trong các loạ động cơ ôtô và động cơ công suất nhỏ,i trung bình Khi tăng số vòng quay, công suất tăng khá nhanh, động cơ gọn nhẹ

- 7 -

nhưng đồng thời lực quán tính cũng tăng theo, độ hao mòn cũng tăng nhanh, tuổi thọ động cơ giảm, vì vậy số vòng quay thường chỉ tăng đến mức độ nhất định + Giảm số kỳ động cơ t, giảm số kỳ động cơ cũng làm tăng nhanh công suất Ngày nay phân vùng động cơ 2 kỳ và 4 kỳ cũng khá rõ, trong miền công suất nhỏ và động cơ cỡ lớn thì động cơ 2 kỳ chiếm ưu thế

Hiện đại hoá công nghệ sản xuất và tự động hoá qua trình điều khiển động cơ nhằm đạt tính kinh tế và độ tin cậy cao, chống ô nhiễm môi trường Công nghệ sản xuất động cơ đốt trong ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp có vị trí cao trong nền kinh tế quốc dân của nhiều nước trên thế giới Vì vậy hiện đại hoá nền sản xuất là xu hướng tất yếu, những dây truyền được tự động hoá tối đa, những ứng dụng của các vật liệu mới, những thành tựu mới của điều khiển học, tin học, kỹ thuật số đã đem lại cho ngành động cơ nhiều kết quả rất đáng kể

Những nghiên cứu về tự động khống chế các thông số của quá trình nạp, quá trình cung cấp nhiên liệu, quá trình cháy và thành phần khí thải đã được thực hiện chính xác bằng máy tính điện tử ECU (Electonic Computer control system) Trong

xu hướng chống ô nhiễm môi trường, các động cơ DIEZEN đã lắp hệ thống tự động lọc khói, các động cơ xăng dùng bộ cảm biến oxy(Cảm biến ) để thông báo cho ECU điều chỉnh hệ số , hệ thống luân hồi khí xả EGC, hệ thống xúc tác khử độc hại trong khí xả Ngày nay độ chính xác trong công nghệ chế tạo đã có nhiều tiến bộ vượt bậc nên tổn thất do ma sát đã giảm đáng kể Đồng thời việc nghiên cứu sử dụng năng lượng của khí thải và nước làm mát của động cơ cũng nâng cao hệ số lợi dụng nhiệt tổng hợp Từ những tiến bộ của thành tựu khoa học, công nghệ tính kinh

tế của động cơ thể hiện bằng suất tiêu thụnhiên liệu đã giảm rõ rệt

-Động cơ diezen có NR e R > 10.000 ml

gR e R= 0,150 0,160 KG/mlh.- -Động cơ diezen có NR e R= 1000 10.000 ml-

gR e R= 0.160 0,170 KG/mlh.-Động cơ diezen có NR e R= 100 - 1000ml

8

ge R R= 0,175 0,190 KG/mlh.- Ngành động cơ đốt trong đã có bề dày lịch sử và phát triển hàng trăm năm với việc ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật động cơ đốt trong ngày càng được cải tiến về mặt kết cấu

Ngày nay có thể nói rằng kết cấu của động cơ đốt trong đã đạt được sự hoàn thiện cao về cơ bản khó có thể có những thay đổi lớn về kết cấu các chi tiết nói riêng cũng như động cơ nói chung Nhờ ứng dụng hợp lý các thành tựu tiến bộ của các ngành khoa học, động cơ đốt trong ngày nay cũng đạt được những tính năng kỹ thuật ở mức hoàn thiện như chỉ tiêu về tốc độ vòng quay, về công suất, về tiêu haonhiên liệu

Hiện nay sự phát triển của tăng áp động cơ không phải là một giải pháp mới

mẻ trong quá trình phát triển của động cơ đốt trong Tuy đã đạt được nhiều thành tựu trong lĩnh vực tăng áp bằng tuốcbin máy nén cho động cơ cỡ lớn và t- rung bình

70 mới được áp dụng Sở dĩ như vậy vì:

Phạm vi của động cơ ôtô rộng hơn nhiều, tức là chế độ công suất, số vòng quay thay đổi trong phạm vi lớn và luôn thay đổi, thay đổi đột ngột

Công nghệ vật liệu chưa đáp ứng được yêu cầu cho việc áp dụng tăng áp bằng tuốcbin máy nén cho động cơ cỡ nhỏ có công suất dưới 400 mã lực Đặc biệt -

để bộ tuốc bin máy nén thích hợp cho động cơ cỡ này phải : Kích thước nhỏ, hiệu - suất cao, lưu lượng khí thích hợp với chế độ vòng quay nhỏ của động cơ

Qua xem xét sự phát triển cho động cơ đốt trong có thể thấy rằng : Tăng áp

là giải pháp bắt buộc để phát triển động cơ đốt trong xăng cũng như diezel vì nó đạt được những lợi ích sau :

Nhờ khả năng tăng công suất khi thực hiện tăng áp nên nó cho phép giảm thể tích, trọng lượng riêng của động cơ, tức là kw/lít hoặc kw/kg tăng

Giảm giá thành cho một đơn vị công suất

Hiệu suất động cơ tăng, đặc biệt khi tăng áp bằng tuốc bin máy nén nên lgiảm tiêu hao nhiên liệu

- 9 -

Lượng khí xả có hại giảm

Giảm được độ ồn của động cơ

Một hướng khác để tăng tính sử dụng của động cơ trong đó là thuỷ hoá động

cơ

1.2.1 Thiên thời địa lợi

- Biển đông có vị trí địa lý kinh tế và địa chính trị hết sức quan trọng , là khu vực giao thương nhộn nhịp với các tuyến đường biển lớn có ý nghĩa chiến lược đối với hầu hết các nước, đặc biệt là dầu mỏ vận chuyển qua Biển Đông chiếm tỉ trọng rất cao Trong vùng biển này có những hải cảng hàng đầu thế giới, Xin-ga-po, Hồng Công, Biển Đông từ lâu đã là nhân tố không thể thiếu trong chiến lược phát triển của các nước trong khu vực và những cường quốc hằng hải khác trên thế giới

2

P

(gấp hơn ba lần diện tích đát liền) với bờ biển dài hơn 3260 km, nằm trong số mười nước trên thế giới có tỷ số cao nhất về chiều dài bờ biển so với diện tích lãnh thổ (không

bờ biển nước ta có hơn 100 địa điểm có thể xây dựng hải cảng, trong số đó một số nơi có thể xây dựng cảng quy mô tương đối lớn (kể cả cảng chung chuyển quốc tế) Hơn thế, bờ biển nước ta lại có ưu việt về kỳ quan, khí hậu , cảnh sắc và tỉ lệ thời gian nắng mặt trời, bởi thế nó sẽ là “mỏ vàng” khổng lồ, nếu khai thác như là một tài nguyên tiềm tàng, thì càng khai thác đúng, tài nguyên đó càng giàu đẹp thêm (ví

dụ như việc biển đảo hòn tre khô cằn và hoang vắng trở thành hòn Ngọc Việt một - điểm du lịch và nghỉ dưỡng hàng đầu khu vực và thế giới nằm trên bờ biển Nha Trang)

Tài nguyên trong lòng biển và thềm lục địa nước ta cũng rất phong phú, có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với công việc phát triển đất nước, trong đó nổi bật là dàu khí, hải sản, ngoài ra còn nhiều loại khoáng sản phổ biến khác và cả những tài

trở lên (như đảo

2

Ptrở lên Nhưng đặc biệt đáng chú ý là vùng biển và ven biển Việt Nam nằm án ngữ trên các tuyến hằng hải và hàng không huyết mạch thông thường giữa ấn Độ Dương và Thái Bình Dương, giữa Châu Âu, Trung Cận Đông với Trung Quốc, Nhật Bản và các nước trong khu vực Có thể nói đó chính là cánh cửa rộng lớn để nước ta vươn mạnh ra đại dương và thế giới nhằm chủ động hội nhập có hiệu quả cao Vùng biển của Tổ Quốc là tài sản thiêng liêng, là nguồn lực vô cùng to lớn để thực hiện chiến lược phát triển kinh tế xã hội và hợp tác quốc tế vì hoà bình và thịnh vượng chung - Trong xu thế toàn cầu hoá, xây dựng và phát triển chiến lược biển Việt Nam chính là sự nắm bắt kịp thời và phát huy cao độ yếu tố thuận lợi để thích ứng với tình hình mới

Tuy nhiên, xét cả về mặt chủ quan và khách quan, thực thế hiện nay cho thấy trong việc khai thác này còn không ít hạn chế, khó khăn và yếu kém Quy mô kinh

tế biển và vùng ven biển nước ta vẫn chưa tương ứng với tiềm năng, giá trị tổng sản phẩm hàng năm còn nhỏ bé, chỉ bằng 1/20 của Trung Quốc, 1/94 của Nhật Bản, 1/7 của Hàn Quốc và 1/260 kinh tế biển của thế giới Những năm qua, do chưa có chiến lược tổng thể, cho nên các ngành, các địa phương thiếu căn cứ để quy hoạch Cho đến khi kỳ họp thứ nhất Quốc Hội Khoá XII, cũng chưa có cơ quan chuyên trách giúp chính phủ quản lý, điều hành chung dẫn đến những hoạt động đầu tư manh mún, chưa đồng bộ, hiệu quả thấp, kinh tế biển phát triển chậm, thiếu bền vững và

cơ cấu chưa hợp lý

– Đáng chú ý là khoa học công nghệ biển còn yếu, chưa ứng dụng được bao nhiêu vào thực tiễn, cho nên phương thức khai thác kinh tế biển nước ta nhìn chung vẫn theo tập quán cũ với trình độ kỹ thuật và phương tiện phần lớn còn lạc hậu, tập trung hoạt động gần bờ là chính (trong khi các nước phát triển, có công nghệ cao, khoa học kỹ thuật tiên tiến thường hướng mạnh ra khai thác vùng biển quốc tế).–

11

-1.2.2 Một công việc của toàn dân

Mọi người Việt Nam đều biết câu chuyện truyền thuyết về 100 người con do

bà Âu Cơ sinh ra, chia làm hai hướng, 50 người lên rừng, 50 người xuống biển lập nghiệp Kế đến là chuyện An Tiêm đã dựng nghiệp thành công, nhờ sóng biển chuyển thành quả là những trái dưa hấu ngọt ngào dâng lên đức vua Tổ tiên chúng

ta đã xây dựng và truyền lại cho muôn đời con cháu những truyền thuyết như vậy để khẳng định và hun đúc thêm ý thức về sự toàn vẹn lãnh thổ và tầm quan trọng của biển đối với Tổ quốc Việt Nam Trải qua mấy nghìn năm, lịch sử đất nước ta có lúc thịnh, lúc suy, nhưng mãi mãi lưu lại những trang hào hùng về tư tưởng, quyết sách

về biển của nhà Lý, nhà Trần, Nhà Lê Và đặc biệt là sự hùng mạnh của những đội chiến thuyền và thương thuyền đời Hoàng Đế Quang Trung mà các nhà nghiên cứu cho rằng đó là kết quả đặc sắc của tư duy chiến lược về biển và sự tiếp nhận kỹ thuật công nghệ của những cường quốc biển hàng đầu thời dó Vậy là từ thời đó Việt Nam đã đủ trí và lực để chủ động ra biển, mở cửa giao thương quốc tế

Trong truyền thống của dân tộc và trong mỗi người dân Việt đều mang ý chí

và ý thức trách nhiệm đối với biển, đảo của tổ quốc Đồng chí Nguyễn Sinh Hùng,

uỷ viên Bộ chính trị, Phó Thủ Tướng Thường Trực Chính Phủ, được phân công chỉ đạo thực hiện chiến lược biển, sau khi truyền đạt những nội dung cốt lõi, đã nhấn mạnh một điều : Các thế hệ cha ông đã xác định chủ quyền của Việt Nam ở đâu trên Biển Đông thì ngày nay phải có người Việt Nam ở đó với thế đứng bền vững và hơn thế, còn đủ điều kiện để vươn ra vùng biển quốc tế trên tinh thần hữu nghị, hợp tác cùng phát triển với các nước láng giềng và các đối tác khác trên thế giới

Trong mấy thập kỷ gần đây, Đảng và nhà nước ta đã đề ra những chủ trương, biện pháp quan trọng nhằm quản lý, bảo vệ, khai thác biển và đạt được một số thành tựu mới Đến nay, kinh tế biển và vùng ven biển đóng góp gần 50% GDP của cả nước, với quy mô tăng khá nhanh, cơ cấu ngành nghề chuyển dịch theo hướng phục

vụ xuất khẩu đem về một lượng ngoại tệ lớn cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hình thành một số trung tâm phát triển để ra biển Nghị quyết T.Ư 4 (khoá X) về chiến lược biển là bước tiến lớn, đặc sắc về lĩnh vực này Vấn đề quan trong hiện nay là

tổ chức thực hiện đồng bộ giữa các cấp , các ngành dưới sự điều hành chung của Chính phủ

Ngay sau khi có nghị quyết này, tại buổi mở đầu phiên họp thường kỳ tháng

3 – 2007 của chính phủ, các thành viên đã phát biểu ý kiến và nhất trí các chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết T.Ư 4 và chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 Đặc biệt là nhất trí phấn đấu đến năm 2020 nước ta trở thành quốc gia mạnh về biển, làm giàu từ biển, kinh tế đóng góp từ 53% đến 55% trong tổng GDP Mục tiêu đó được chính phủ quyết tâm thực hiện với những giải pháp

cụ thể và toàn diện , từ tăng cường nội lực đến hợp tác quốc tế để vừa bảo vệ vững chắc chủ quyền quốc gia trên biển đảo, vừa duy trì hoà bình, ổn định trong khu vực;

từ đẩy mạnh công nghiệp thăm dò, khai thác khoáng sản, đánh bắt chế biến hải sản, đến phát triển các ngành dịch vụ trên biển, từ xây dựng các khu đô thị, khu công nghiệp tập trung và khu chế tác ven biển, đến phát triển kinh tế hải đảo, từ quản lý vùng biển đến vùng trời trên biển để đảm bảo quyền khai thác quyền lợi chính đáng của Quốc gia Đảng, nhà nước ta xác định quá trình hiện đại hoá, phát triển khoa học công nghệ biển phải thực sự trở thành động lực của phát triển các lĩnh vực liên quan đến biển trong giai đoạn mới này Các nước tiên tiến cũng xác định công nghệ khai thác, bảo vệ tài nguyên biển là một trong những lĩnh vực công nghệ mũi nhọn của thế kỷ 21

Cần xúc tiến cụ thể hoá thêm một bước Nghị quyết của BCH T.Ư Đảng và chương trình hành động của chính phủ để phát huy thành tựu, khắc phục những yếu kém, đồng thời phổ biến rộng rãi tư duy, mới tạo nên khí thế mới về biển nói riêng

và đất nước nói chung

13

-Thế kỷ 21 được thế giới xem là “-Thế kỷ của đại dương” Dưới sự lãnh đạo của Đảng và sự chỉ đạo điều hành của chính phủ, chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 đang đi vào cuộc sống, được các cấp, các ngành, các doanh nghiệp và nhân dân ta đồng tình hưởng ứng,tích cực triển khai thực hiện trên nhiều lĩnh vực

1.3 Yêu cầu đặt ra đối với động cơ khi thuỷ hoá

Khi thuỷ hoá động cơ, do điều kiện sử dụng động cơ khác nhau nên ta cũng phải nghiên cứu sự phù hợp của một số cơ cấu, hệ thống xem nó còn phù hợp không, nếu không phù hợp thì cần phải có sự thay đổi sao cho phù hợp với điều kiện sử dụng thực tế

Đối với các động cơ lắp trên các phương tiện giao thông đường bộ thì hệ thống làm mát thường là hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng tuần hoàn kín cưỡng bức và người ta sử dụng quạt gió để làm mát nước Khi lắp loại động cơ này lên tàu thuỷ như một cụm động lực “tĩnh tại” thì quạt gió làm việc không còn hiệu quả nữa Trong buồng máy nhiệt độ thường tăng cao, nước làm mát và máy nóng Trong khi đó nước sau khi làm mát các chi tiết của động cơ lại vào làm mát dàu nên hiệu quả làm mát thấp, dàu nóng nên độ nhớt giảm, hiệu suất cơ giới giảm, nhất là đối với các phương tiện thuỷ khai thác trong điều kiện khắc nghiệt như sóng gió, môi trường thuỷ lực Trong khi đó, đối với các động cơ lắp trên tàu thuỷ thường sử dụng hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng hoặc hệ thống làm mát một vòng hở

Do đó, khi thuỷ hoá động cơthì hệ thống làm mát cũng phải thay đổi để phù hợp Bởi động cơ khi thuỷ hoá được đặt ở dưới khoang tàu nên không thể sử dụng quạt gió được

Khi động cơ được lắp trên ô tô máy kéo thì hệ thống bôi trơn thường là bôi trơn các te ướt và dầu bôi trơn được làm mát bằng nước làm mát vòng kín sau khi

đã làm mát động cơ Bơm dầu thường là loại một khoang cung cấp dầu bôi trơn qua lọc và đi bôi trơn toàn bộ động cơ Nhưng khi thuỷ hoá động cơ thì khả năng làm mát dàu của nước làm mát bị hạn chế Do vậy, ta cần phải cải tiến hệ thống bôi trơn của động cơ khi thuỷ hoá cho phù hợp

Đối với động cơ đốt trong nói chung, khi làm việc bao giờ cũng có rung do các lực quán tính của cơ cấu lệch tâm gây ra Vì vậy, vấn đề giảm rung cho động cơ luôn được đặt ra nhằm khử các lực quán tính, nhất là đối với động cơ khi thuỷ hoá thì vấn đề này càng quan trọng bởi môi trường làm việc của động cơ khi thuỷ hoá luôn chịu tác động của lực ngang

Để cải thiện công suất của động cơ, một trong các hướng đó là tăng áp động

cơ thông qua việc nghiên cứu ảnh hưởng của sóng áp suất trên đường ống nạp thải đến hệ số nạp của động cơ Đối với động cơ khi thuỷ hoá thường làm việc ở số vòng quay 95 ÷ 97% vòng quay định mức thì việc nghiên cứu trên nhằm đảm bảo lợi dụng tối đa hiệu ứng quán tính và mạch động của quá trình truyền sóng áp suất

1.4 Tổng quan những vấn đề về động cơ D243 khi thuỷ hoá

Từ những năm 1988 Công ty Diesel Sông Công đã bắt đầu nghiên cứu thuỷ hoá động cơ DC80(D243) để mở rộng thị trường tiêu thụ sản phẩm Hướng nghiên cứu chủ yếu của công ty là chế tạo hộp số thuỷ để lắp động cơ với hệ trục chân vịt, hộp số có ký hiệu là 40A có tỷ số truyền tiến: 2,45; tỷ số truyền lùi:3,17 Mục đích của sử dụng hộp số là giảm số vòng quay của hệ trục chân vịt, nhằm đảm bảo hiệu suất cao của chân vịt Hộp số được chế tạo với 2 phương án là hộp số để lắp cho một động cơ và hộp số để lắp song song hai động cơ với một hệ trục chân vịt

- Công trình của Nguyễn Đại An tiến hành theo hướng tăng áp động, đã nghiên cứu ảnh hưởng của sóng áp suất trên đường ống nạp thải đến hệ số nạp của động cơ diezel Sông Công họ D50 Tác giả đã xây dựng mô hình dòng một chiều, không dùng kết hợp với thực nghiệm để mô tả diễn biến áp suất trên đường ống , từ

đó xác định chiều dài tối ưu của đường ống nạp động cơ D243 là 1200mm, ở số vòng quay từ 95% đến 105% vòng quay định mức là chế độ vòng quay sử dụng nhiều nhất của động cơ diezel lắp trên tàu thuỷ, đảm bảo lợi dụng tối đa hiệu ứng quán tính và hiệu ứng mạch động của quá trình truyền sóng áp suất Kết quả là động

cơ có hệ số nạp tăng lên, tăng công suất và giảm suất tiêu hao nhiên liệu

- Công trình của Cù Huy Thành đã nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện động cơ D243 khi thuỷ hoá (áp dụng mô hình hoá và mô phỏng kết hợp với thực nghiệm để nghiên cứu hoàn thiện cơ cấu phối khí) Giải pháp kỹ thuật được lựa chọn là thiết kế biên dạng cam và lựa chọn pha phối khí tối ưu cho động cơ ở chế độ tốc độ thường xuyên của tầu thuỷ, thay thế biên dạng cam lồi ba cung bằng cam không va đập, nhằm tăng độ êm dịu khi làm việc, tăng hệ số nạp của động cơ chế độ gần công suất định mức

- Đề tài của Trần Phúc Hoà đã nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện động

cơ D243 khi thuỷ hoá đó là cải tiến hệ thống làm mát dầu bôi trơn cho phù hợp với yêu cầu khi thuỷ hoá Giải pháp của đề tài là dầu bôi trơn sau khi đi bôi trơn được làm mát bằng nhiệt độ nước làm mát bên ngoài(nước sông hoặc nước biển) Theo nguyên tắc nửa vòng kín, thay thế hệ thống làm mát dầu bôi trơn là làm mát một vòng tuần hoàn kín, sử dụng nước làm mát của động cơ và bằng quạt gió không khí

1.5 Sự khác biệt về chế độ làm việc của động cơ thuỷ và động cơ máy kéo

Các động cơ máy kéo nói chung, các thông số và chế độ làm việc được ưu tiên lựa chọn khi tính toán thiết kế là chế độ mô men xoắn lớn nhất, trong quá trình làm việc máy kéo không đòi hỏi tốc độ và công suất lớn nhất hoặc lân cận vùng giá trị lớn nhất của chúng, mà yêu cầu mô men xoắn của động cơ phải có giá trị lớn để khắc phục mô men cản khi máy công tác thực hiện các nhiệm vụ cày, bừa, gạt, ủi Với động cơ D243 tốc độ của động cơ ứng với mô men xoắn lớn nhất là

nR M R=1400 vòng/phút, đây là chế độ tốc độ ưu tiên khi tính toán thiết kế đông cơ, vì

-vòng quay định mức nR N R=2200 vòng/phút)

Đối với động cơ thuỷ hóa nói chung do chế độ vận hành của phương tiện là tương đối ổn định, thời gian hành trình của phương tiện chiếm tỉ lệ cao với toàn bộ thời gian vận hành chúng Do vậy chế độ làm việc của động cơ thường nằm ở chế

độ gần công suất và số vòng quay định mức Theo chế độ ổn định công suất động

cơ làm việc theo đường đặc tính chân vịt bằng công suất tiêu thụ cho chân vịt Các đường đặc tính chân vịt phụ thuộc vào tốc độ và sức cản môi trường chuyển động của tàu, sức cản thay đổi phụ thuộc vào điều kiện chạy tàu Đối với động cơ cụ thể thì công suất động cơ khi làm việc với chân vịt được tính theo công thức:

NR e R= AR c Rnm P

P

[kw] (1-2) Trong đó:

AR c R – Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào kết cấu đặc biệt của chân vịt và điều kiện làm việc của nó

n – Tốc độ động cơ khi trục động cơ nối trực tiếp với chân vịt [vòng/phút]

17

-m – Số -mũ phụ thuộc vào lượng chiế-m nước của vỏ tàu

Khi động cơ làm việc theo đặc tính chân vịt áp suất có ích trung bình và mô men quay thay đổi tỉ lệ thuận với bình phương vòng quay:

Đặc tính chân vịt và đặc tính ngoài của động cơ được biểu diễn như hình sau:

1.6 Nội dung nhiệm vụ của luận án

Động cơ D243 do cộng hoà Bêlarut chế tạo chi phục vụ cho máy kéo, nên không đề cập đến vấn đề thuỷ hoá, hệ thống khởi động động cơ là khởi động bằng động cơ xăng phụ

18

-Trên cơ sở những nội dung về tổng quan đã nghiên cứu cải tiến động cơ D243 khi thuỷ hoá Chưa có đề tài nào đề cập đến nội dung giải quyết hệ thống khởi động động cơ D243 khi thuỷ hoá

Khi thuỷ hoá, động cơ đặt xuống khoang máy chật hẹp, chế độ làm việc nặng

cháy nổ do kèm theo một động cơ xăng để khởi động động cơ Nếu giữ nguyên hệ thống khởi động động cơ bằng động cơ xăng phụ hoạt động trên tàu là không phù hợp.Cho nên nội dung của đề tài là cải tiến hệ thống khởi động cho phù hợp với yêu cầu thuỷ hoá

Ta nhận thấy khởi động động cơ bằng không khí nén có ưu điểm là khởi động rất tin cậy, thời gian khởi động có thể kéo dài.Tất cả các kết cấu thiết kế chế tạo cả hệ thống khởi động là đơn giản rẻ tiền, dễ chế tạo các phụ tùng thiết bị có thể chế tạo tại chỗ và dùng nguyên liệu trong nước, yêu cầu kỹ thuật không cao Ít có sự

hư hỏng nếu có thì cũng dễ sửa chữa, mức độ chăm sóc bảo quản hệ thống ít Do đó giải pháp của đề tài là cải tiến hệ thống khởi động bằng động cơ xăng phụ sang khởi động động cơ bằng khí nén cho phù hợp với yêu cầu thuỷ hoá

1.7 Đặc điểm của động cơ D243

Động cơ diezen D243 lắp ráp trên dây truyền công nghệ của Cộng Hoà Bêlarút là loại động cơ được chế tạo chủ yếu lắp trên máy kéo, hiện tại loại động cơ này đã khẳng định được vị trí của mình trên thị trường Việt Nam, vì giá thành chế tạo tương đối rẻ, phụ tùng thay thế có sẵn

Động cơ D243 là động cơ diezen 4 kỳ, 4 xy lanh bố trí một hàng thẳng đứng, thứ tự làm việc là: 1-3-4-2, không tăng áp, động cơ có hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoàn kín, với bơm nước tuần hoàn kiểu li tâm, có cơ cấu phối khí xupáp treo với trục cam đặt trong thân máy và biên dạng cam là loại cam lồi ba cung Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang được giới thiệu như trên hình vẽ:

3 4 5 6

8 9 10 11 12 13 14

26 7

20

-Động cơ D243 là một trong những loại động cơ sử dụng phương pháp tạo hỗn hợp kiểu thể tích màng với dạng buồng cháy ∆ trong đỉnh piston, do viện -nghiên cứu về động cơ điezen của Liên Xô thiết kế Ưu điểm cơ bản của động cơ có

đối cao và đường đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu gR e Rtương đối phẳng trong dải rộng của chế độ tốc độ khi động cơ làm việc theo đặc tính ngoài Do những tính chất ưu

-động cơ D243 mà còn sử dụng cho rất nhiều -động cơ diezen

1.7.2.Các thông số chung của động cơ D-243

21

-BCA kiểu 1 hàng 4 phân bơm

16 Bộ điều tốc: kiểu cơ học, đa chế độ có bộ

hiệu chỉnh lượng cung cấp nhiên liệu cực đại

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ D243

1.Thùng nhiên liệu; 2.Đường ống hút; 3.Lọc thô nhiên liệu; 4.Bơm thấp áp; 5.Bơm

22

-9.Đường hồi nhiên liệu từ vòi phun; 10.Đường hồi nhiên liệu từ bơm cao áp; 11.Đường ống nạp; 12.Vòi phun nhiên liệu; 13.Đường ống thải; 14.Nắp xylanh; 15 Pistông

Nguyên lý: Không khí bên ngoài được hút vào xylanh động cơ nhờ piston 15 qua ống hút và bình lọc không khí 11 Nhiên liệu ở trong thùng 1 qua bình lọc thô 3 nhờ sức hút của bơm thấp áp 4 và đẩy nhiên liệu với lưu lượng diễn ra theo chu kỳ (do bơm thấp áp là bơm piston được truyền động bởi trục cam của bơm cao áp) đi qua bầu lọc tinh 7 và vào khoang hút của bơm cao áp 5, một lượng nhiên liệu tương ứng với tải trọng động cơ do bơm cao áp đẩy vào vòi phun 12 và dưới áp suất cao được phun vào xy lanh động cơ, nhiên liệu còn thừa theo ống dẫn 6 trở lại bơm thấp

áp, nhiên liệu còn thừa trong vòi phun theo ống thoát 9 hồi về thùng nhiên liệu do bơm cao áp cung cấp trong mỗi chu trình, khí thải từ các xylanh theo ống xả 13 qua

bộ tiêu âm ra ngoài trời

Bơm thấp áp loại piston đẩy nhiên liệu qua bình lọc tinh vào rãnh hút của

không cho không khí xâm thực vào trong nhiên liệu, và cần thiết để bơm đẩy nhiên liệu vào khoang hút của bơm cao áp với áp suất không đổi và như nhau ngay cả khi tải trọng động cơ thay đổi đột ngột

Bơm cao áp là loại bơm dãy YTH5 có d =8,5, hành trình piston h = 8, trục cam bơm cao áp được dẫn động từ trục khuỷu với số vòng quay = 1/2 sốvòng quay trục khuỷu

Vòi phun loại ∅A22 có 4 lỗ phun đường kính 0,32(mm) bộ điều tốc của bơm YTH5 là loại đa chế thay đổi sức căng lò xo

b Hệ thống bôi trơn:

dầu bôi trơn được bơm dầu (bơm bánh răng) hút lên từ các te (các te ướt), đi qua bầu lọc thô rồi qua két làm mát dầu (môi chất làm mát là không khí) sau đó đi bôi trơn các ổ trục cuối cùng chảy về các te Một phần dầu ở các te bị vung té lên do

23

-trục khuỷu quay để bôi trơn các bề mặt ma sát rộng (như thành xilanh…) hoặc các

bề mặt ma sát nhỏ nhưng bố trí rải rác (như giàn cò mổ…)

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ D243

1.Lưới lọc; 2.Bơm bánh răng; 3.Bầu lọc thô; 4.Đường ống dẫn dầu khoan trong thân máy; 5.Trục khuỷu; 6.Các ống phân phối dầu; 7.Xylanh động cơ; 8.Trục cam; 9.Thân máy; 10.Lọc tinh; 11.Két làm mát dầu; 12.Que thăm dầu; a,b,c Là các van

an toàn; M.Áp kế(đo áp suất dầu); T.Đồng hồ đo nhiệt độ dầu

Nguyên lý: Dầu nhờn chứa trong các te được bơm dầu 2 hút qua phao lọc 1 đẩy qua lọc thô để đi đến đường dầu chính 6, và dầu từ đường dầu chính sẽ đi bôi trơn các bề mặt ma sát (ổ trục khuỷu, ổ trục cam, ổ trục đòn bẩy…) một phần dầu còn lại sẽ qua lọc tinh 10 để về các te (15 ÷20%) Áp suất dầu dược đo bằng đồng

hồ đo áp suất M, nhiệt độ dầu bôi trơn được đo bằng đồng hồ đo nhiệt độ T

24

-c Hệ thống làm mát :

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ D243

1.Két làm mát; 2.Nắp két làm mát; 3.Nhiệt kế; 4.Van hằng nhiệt; 5.Nắp quy lát; 6.Ống dẫn nước về két; 7.Xylanh động cơ; 8.Rãnh phân phối nước; 9.Động cơ; 10.Bơm nước; 11.Puli; 12.Ống dẫn tắt nước về bơm; 13.Quạt gió

hoàn cưỡng bức một vòng kín, sử dụng bơm ly tâm để cung cấp nước cho hệ thống làm mát Bơm nước cung cấp nước cho hệ thống làm mát, nước được đưa vào trong động cơ để làm mát cho blốc xilanh ,thân máy và dầu bôi trơn Sau khi làm mát động cơ nước được đưa đến van hằng nhiệt Nếu nhiệt độ của nước lớn hơn

13

25

-d Hệ thống khởi động :

1 2

3 4 5

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống khởi động động cơ D243

1: Cơ cấu khởi động động cơ phụ: 2 động cơ chính; 3 động cơ xăng phụ; 4 hộp bánh đà; 5 bánh đà

- Nguyên lý: Trên nhiều động cơ máy kéo Điezel có công suất tương đối lớn, người ta dùng động cơ xăng để khởi động Công suất của động cơ xăng khởi động thường chiếm khoảng 20% công suất của động cơ Điezel Nguyên tắc khởi động rất đơn giản rước tiên cho động cơ xăng làm việc , nhờ cặp bánh răng truyền Tchuyển động nên động cơ diezel cũng được quay theo Saukhid máy diezel khởi động thì nhờ cơ cấu tách nối ăn khớp máy xăng sẽ được cắt truyền động khỏi máy diezel và ngừng làm việc

26

-CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

Muốn khởi động động cơ phải dùng một nguồn năng lượng bên ngoài để quay động cơ tới tốc độ khởi động” tức là tới một tốc độ đảm bảo cho nhiên liệu “đưa vào động cơ bốc cháy Tốc độ khởi động phụ thuộc vào phương pháp hình thành khí hỗn hợp, phương pháp đốt cháy nhiên liệu, nhiệt độ không khí hút vào động cơ và nhiệt độ bản thân động cơ Ngoài ra nó cũng còn phụ thuộc vào cấu tạo của động cơ

Dựa vào nguồn năng lượng khởi động, người ta chia hệ thống khởi động theo các phương pháp khởi động sau:

1 Khởi động bằng động cơ điện

4 Khởi động bằng tay quay

5 Khởi động bằng động cơ thủy lực

Động cơ cacbuaratơ ô tô và máy kéo dùng nhiều nhất là phương pháp khởi động bằng động cơ điện, trong đó có cả trang bị dự phòng khởi động bằng tay Động cơ diezen máy kéo cỡ nhỏ và cỡ trung cũng thường dùng phương pháp khởi động bằng động cơ điện Riêng động cơ diezen máy kéo cỡ lớn lại dùng phương pháp khởi động bằng động cơ xăng phụ

Phương pháp khởi động bằng động cơ thủy lực thường chỉ dùng trong những động cơ phải hoạt động ở nhiệt độ môi trường rất thấp như ở các nước xứ lạnh.Động cơ tĩnh tại và động cơ tàu thủy cỡ nhỏ(công suất xy lanh dưới 7,5 kw

và công suất thiết bị dưới 20 kw) thường dùng phương pháp khởi động bằng tay quay, nhương động cơ cỡ lớn tốc độ thấp và tốc độ trung bình thường chỉ dùng phương pháp khởi động bằng không khí nén

27

-Động cơ cỡ lớn cao tốc thường dùng phương pháp khởi động bằng động cơ điện hoặc bằng không khí nén đôi khi dùng cả hai phương pháp khởi động ấy nhằm tăng độ tin cậy cho việc khởi động

Động cơ tàu hỏa và động cơ tàu thủy cũng thường dùng phương pháp khởi động điện bằng cách chuyển máy phát thành động cơ điện dùng nguồn điện ắc quy Khi dùng nguồn năng lượng bên ngoài để làm quay trục khuỷu động cơ ta phải cung cấp nguồn năng lượng đủ lớn để thắng mô men cản của động cơ Mô men cản này bao gồm mô men ma sát của các chi tiết trong quá trình làm việc, mô men quán tính của các chi tiết quay mà chủ yếu là của bánh đà, mô men cản trong quá trình nén của các xi lanh, cần dẫn động các thiết bị phụ (bơm nước, bơm dầu ) Do vậy, khi dùng nguồn năng lượng bên ngoài còn tuỳ thuộc vào đặc điểm động cơ, cách hình thành hỗn hợp, nhiệt độ khí nạp, tính chất của nhiên liệu, tính chất của động cơ

Đối với động cơ Xăng, do hỗn hợp được hình thành từ bên ngoài xi lanh, do xăng dễ bay hơi, đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện và khi khởi động hỗn hợp rất nghèo, nên tốc độ vòng quay tối thiểu nhỏ, chỉ khoảng 50 vòng/ phút hoặc có thể thấp hơn Để đạt tốc độ này với động cơ cỡ nhỏ có thể quay bằng tay hoặc đạp bằng chân để khởi động

Đối với động cơ Điezen thì trái lại, hỗn hợp được chuẩn bị bên trong xi lanh

và đốt cháy bằng tự cháy do nén với tỷ số nén lớn nên lọt khí nhiều Vì vậy tốc độ vòng quay khởi động phải lớn có thể đến 30% số vòng quay định mức Đối với động cơ buồng cháy thống nhất, tốc độ vòng quay khởi động tối thiểu khoảng 125 vòng/ phút, còn đối với động cơ buồng cháy ngăn cách khoảng 150 đến 200 vòng/ phút

Tốc độ khởi động động cơ diezen phụ thuộc vào tính chất của nhiên liệu như khả năng tự bốc cháy, thể hiện bằng số xê tan và khả năng bốc hơi, thể hiện tính năng hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí, phụ thuộc vào loại buồng cháy của

28

-động cơ Động cơ diezen có buồng cháy thống nhất dễ khởi -động hơn so với -động

cơ dùng buồng cháy xoáy lốc và động cơ dùng buồng cháy dự bị, vì loại buồng cháy thống nhất có diện tích tản nhiệt nhỏ hơn

Nếu nhiệt độ khí trời lớn hơn 0P

0

P

c, tốc độ khởi động nhỏ nhất của động cơ diezen ô tô máy kéo nằm trong phạm vi sau:

- Động cơ dùng buồng cháy dự bị khoảng 200 vg/ph

Nếu nhiệt độ khí trời thấp hơn 0P

0

P

c muốn khởi động động cơ diezen ô tô máy kéo cần phải sấy nóng động cơ trước lúc khởi động hoặc phải dùng một thiết bị đặc biệt làm cho động cơ dễ khởi động

Động cơ tĩnh tại và động cơ tàu thủy thường lắp trong buồng máy, nhiệt

0

P

c Tốc độ khởi động nhỏ nhất của loại động cơ này vào khoảng 1/3 số vòng quay thiết kế của động cơ Nếu nhiệt độ buồng máy thấp hơn 10P

0

P

c thì phải sấy nóng động cơ trước khi khởi động

2.1 So sánh các loại khởi động đang dùng ở động cơ diezen

Cơ cấu tách nối bánh răng trên máy khởi động với bánh răng trên bánh đà thường là cơ cấu cưỡng bức kiểu cơ khí hoặc cơ cấu tự động

29

-So với cụng suất của động cơ, cụng suất trung bỡnh của mỏy khởi động điện chiếm khoảng 1 2% đối với động cơ cacsbuaratơ, 10 15% đối với động cơ ụ tụ – – mỏy kộo và 5 – 10% đối với động cơ diezen nhiều xy lanh

Hỡnh 2.1 Sơ đồ ngyờn lý

a Nguyờn lý:

Khi khởi động , khoỏ 9 đúng , rơ le điện 10 kiểu con trượt bị hỳt sang trỏi sẽ lần lượt đúng cỏc tiếp điểm Kvà K’ Tiếp điểm K đúng sẽ nối tắt điện trở mạch sơ cấp để hỗ trợ khởi động Cũn tiếp điểm K’ sẽ đưa điện vào mạch nối tiếp stato 2 cổ gúp 5 rụ to 3 của động cơ điện khởi động , làm động cơ điện quay , đồng thời rơ le

10 thụng qua cần dẫn động 11 đẩy khớp 12 dịch về bờn phải để ăn khớp với vành răng bỏnh đà 1 do đú làm quay trục khuỷu động cơ đốt trong đến tốc độ vũng quay cần thiết để khởi động động cơ

11

1 bánh đà động cơ đốt trong ; 2 stato ; 3 Rô to

4 vỏ động cơ điện ; 5.cổ góp ;

6 đến mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa;

7 điện trở mạch sơ cấp htđl ; 8 ác quy ;

9 khoá khởi động ;10 Rơ le điện ;

30

-Sau khi khởi động xong , tắt khoá khởi động 9 , do tác dụng của lò xo hồi vị ,

rơ le 10 dịch chuyển về vị trí ban đầu Khớp 12 tách ra khỏi vành răng bánh đà và

trong lúc này hoàn toàn tự làm việc được

b Ưu nhược điểm của phương pháp khởi động điện :

* Ưu diểm:

- Kích thước toàn bộ của thiết bị khởi động điện nhỏ , bố trí gọn nhẹ,

chiếm ít diện tích hoạt động

- Dễ khởi động , khởi động nhanh Năng lượng điện tiêu hao trong lúc khởi động dễ dàng được nạp lại bằng máy phát điện khi động cơ đã làm việc

- Thuận tiện cho việc bố trí trên động cơ của ôtô ,máy kéo

quản chăm sóc phức tạp thường xuyên phải kiểm tra

- Khi nhiệt độ thấp điện áp ắc quy sẽ giảm mỗi lần khởi động không quá 3 , lần liên tục mà phải cách nhau Do vậy độ tin cậy không cao

- Ăc quy thường hay ị hỏng trước tuổi thọ b

- Giá thành chế tạo đắt

Trên nhiều động cơ máy kéo Diezen có công suất tương đối lớn, người ta dùng động cơ xăng để khởi động Công suất của động cơ xăng khởi động thường chiếm khoảng 20% công suất của động cơ Điezen Nguyên tắc khởi động rất đơn giản Trước tiên cho động cơ xăng làm việc , nhờ cặp bánh răng truyền chuyển động nên động cơ diezel cũng được quay theo Saukhid máy diezel khởi động thì nhờ cơ cấu tách nối ăn khớp máy xăng sẽ được cắt truyền động khỏi máy diezel và ngừng làm việc

Động cơ xăng khởi động thường dùng là động cơ hai kì một xi lanh hoặc động cơ bốn kỳ hai xi lanh

31

-Cơ cấu truyền động từ động cơ xăng phụ đến động cơ diezel thực chất là bộ giảm tốc độ bằng bánh răng, có thể là một cặp bánh răng trong một bánh răng lắp trên trục khuỷu của động cơ xăng phụ và một vành răng trên bánh đàcủa động cơ diezel hoặc là truyền động qua bánh răng trung gian Tỷ số truyền phụ thuộc vào tốc

độ vòng quay của động cơ xăng và tốc độ quay của động cơ Diezel

Trên một số động cơ diezel máy kéo có tỷ số nén cao người ta còn dùng phương pháp khởi động bằng buồng cháy dùng nhiên liệ xăng (mồi xăng để khởi động) Buồng cháy phụ được bố trí trên nắp xi lanh Trong buồng cháy phụ có bugi

và có van để ngăn cách buồng cháy chính với buồng cháy phụ

* Ưu điểm :

- Năng lượng khởi động lớn vì công suất dự trữ máy khởi động lớn

- Có thể lợi dụng nhiệt lượng khí thải của động cơ xăng để sấy nóng động cơ diezel làm cho động cơ diezel ễ khởi động khi trời lạnh r

- Số lần khởi động không bị hạn chế và có thể kéo dài thời gian khởi động

* Nhược điểm :

- Kết cấu phức tạp vì có thêm một động cơ xăng phụ đầy đủ các hệ thống, thêm cơ cấu truyền động

chế hoà khí làm cho kết cấu của động cơ diezel cồng kềnh phức tạp

- Vận hành, sửa chữa phức tạp vì phải dùng cả hệ thống điện, ắc quy manheto

2.1.3 Phương pháp khởi động bằng khí nén.

Khởi động động cơ bằng khí nén nghĩa là dùng nguồn khí nén đã được nén trong bình với áp xuất cần thiết rồi đưa vào động cơ để piston đi xuống làm quay trục khuỷu tới tốc độ khởi động Sau khi động cơ đã tự làm việc thì cắt nguồn cung cấp khí nén đó đi

5, Van phân phối khí khởi động các xilanh

6, Van khởi động của xi lanh

7, Van giảm áp suất

Ngoài ra còn các thiết bị như đồng hồ đo áp suất lắp trên bình nén khí, van

an toàn

Máy nén khí thường dùng là máy nén piston dẫn động bằng động cơ điện hoặc từ trục khuỷu Cũng có khi đối với loại động cơ công suất vừa, nhiều xi lanh thì dùng một xilanh tạm thời làm máy nén khí

Áp suất khí nén dùng để khởi động nằm trong khoảng 2 - 3 MN/ mP

2

P

Các bình chứa khí nén có nhiều loại nhưng áp suất tối thiểu là 3 MN/mP

tự làm việc

33

3

45

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý

1 Máy nén khí 2 Bình chứa khí nén 3 Van khởi động 4 Van phối khí 5 Động cơ

6 Van một chiều 7 Đường dẫn khí nén

* Nguyên tắc làm việc

Đưa không khí nén vào xi lanh ở tại thời điểm tương ứng với hành trình giãn

nở sinh công sẽ đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu để khởi động động cơ Khí nén đựơc cung cấp từ máy n énkhí 1, chứa trong bình 2 với áp suất khoảng 2 -

Thông thường khí nén do một máy nén khí, với nguồn dẫn động riêng cung cấp Một số loại động cơ có kết cấu đặc biệt dùng một xi lanh như một máy nén khí

để cung cấp khí nén khởi động cho lần tiếp theo Khi đó nhiên liệu không được cung cấp cho xi lanh này Kết thúc quá trình nạp khí nén, xi lanh này lại làm việc bình thường như các xi lanh khác của động cơ

Hệ thống khởi động bằng không khí nén có ưu điểm là khởi động rất chắc chắn, thời gian khởi động có thể kéo dài Hệ thống này thưòng dùng cho động cơ diezel cỡ lớn, máy phát điện, tàu thuỷ, xe quân sự

Việc nạp khí cho bình nén khí có nhiều phương pháp khác nhau

34

-1- Có thể dùng một máy nén khí được hoạt động nhờ có động cơ điện dẫn độc lập, dùng kiểu này giá thành đắt Thiết kế và chế tạo phức tạp phải dùng điến điện ắc quy nhưng dùng phương pháp này có độ tin cậy cao vì không phụ thuộc , vào máy

2- Dùng máy nén khí nhưng dẫn động được nhờ hệ thống đai láp từ động cơ

để dẫn động máy nén khí Dùng phương pháp này so với phương pháp một có phần đơn giản hơn, giá thành hạ hơn nhưng lại phụ thuộc vào động cơ có hoạt động không để dẫn động máy nén khí nạp cho bình

3- Để giảm giá thành cũng như đơn giản trong thết kế chế tạo người ta đã dùng phương pháp nạp khí nén cho bình nén khí bằng chính động cơ trong đó lúc đầu ta cung cấp khí nén để khởi động nó nghĩa là lợi dụng không khí nén trong xi lanh của một máy nào đó nạp lại cho bình nén bằng một van trích khí nén đặc biệt được lắp trên nắp máy

- Tất cả các kết cấu thiết kế chế tạo cả hệ thống khởi động là đơn giản rẻ tiền,

dễ chế tạo các phụ tùng thiết bị có thể chế tạo tại chỗ và dùng nguyên liệu trong nước, yêu cầu kỹ thuật không cao

- Khi khởi động động cơ nhanh trong thời gian ngắn

- Không phải dùng tới hệ thống điện, ắc quy (không dùng máy nén)

- Ít có sự hư hỏng nếu có thì cũng dễ sửa chữa

- Mức độ chăm sóc bảo quản hệ thống ít

- Giá thành sử dụng giảm

* Nhược điểm:

- Hệ thống cồng kềnh phải dùng nhiều bộ phận chiếm diện tích khá lớn

- Phải dùng tới sức người để làm quay trục khuỷu khi vị trí lỗ ở trên đĩa phân phối không trùng với lỗ dẫn khí nén về động cơ của xi lanh nào đó

2.2.1 Công tổn thất cơ giới

Bao gồm tổn thất do ma sát, dẫn động các cơ cấu phụ, tổn thất trong hành trình nạp và thải, tổn thất do lọt khí trong hành trình nén và giãn nở sinh ra; công tổn thất cơ giới phụ thuộc vào áp suất tổn thất cơ giới trung bình pR cg Rkhi khởi động

Áp suất tổn thất cơ giới trung bình pR cg Rđược tính như sau:

PR cg R= pR 1 R +R RpR 2 R + pR 3 R + pR 4 Trong đó:

PR 1 R- biểu thị sức cản ma sát

PR 2 R – thể hiện công dẫn động các cơ cấu phụ

PR 3 R- thể hiện công tiêu hao trong quá trình thay đổi khí, khi khởi động tri số

pR 2 R và pR 3 R nhỏ hơn so với lúc động cơ làm việc bình thường

PR 4 R – gồm sức cản do các tổn thất như truyền lọt khí qua xupap và xéc măng gây ra

Theo thực nghiệm, tính áp suất tổn thất cơ giới PR cg Rta có công thức tính: