Phân tích cấu tạo, tính năng kỹ thuật họ động cơ Diesel tàu thủy hiệu S70MC-C22, Chương 3 ppt

chương 3: VÀI NÉT VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 2 KỲ Điểm khác nhau cơ bản giữa động cơ hai kỳ và động cơ bốn kỳ là ở chỗ: động cơ hai kỳ không có riêng hành trình thải và nạp nên ph ải thực hiện thải và nạp cùng m ộ t lúc, trong thời gian rất ngắn, ngay tr ước và sau điểm chết dưới của piston. Do đó t h ời gian cho chu trình công tác được thực hiện trong một vòng quay trục khuỷu. Th ời g ia n trao đổi môi chất rất ngắn chỉ bằng khoảng 1/3 thời gian th ải và nạp của động cơ bốn kỳ. Môi chất đã được nén trước được đưa vào tạo áp lực đẩy sản vật cháy từ xilanh r a đường thải gây tác d ụng quét khí thải ra khỏi xilanh. Việc nén trước không khí đ ược thực hiện trong một bơm quét khí r iê ng. Trong các động cơ hai kỳ cỡ lớn người ta dùng một khoang chứa khí nén riêng b iệt và dùng máy nén khí nén tăng lượng cung cấp khí n ạp vào xilanh động cơ làm tăng mật độ không khí, qua đó tăng l ượng không khí nạp vào xilanh mỗi chu trình, vì vậy sẽ làm tăng công su ất động cơ . Vi ệc quét khí cho động cơ 2 kỳ hiện nay được ứng dụng theo nhi ều sơ đồ kh ác nhau. Căn cứ vào đặc tính chuyển động của dòng khí quét có th ể chia thành hai nhó m chính là: quét vòng và quét t h ẳ ng. 1.3.1. Sơ đồ quét khí vòng 1.3.1.1. Đặc điểm + Không có xup á p. + Các c ửa nạp và các cửa xả được bố trí xung quanh thành xilanh v ề 2 phía đố i diện nhau. Mép trên của cửa xả cao hơn mép trên c ủa cửa nạp. Các cửa nạp có h ướ ng vát lên phía trên để tạo h ướng đi của dòng khí nạp lùa lên phía trên sát nắp x ila nh. + Vi ệc đóng mở các cửa khí do piston đảm nh iệm . Nhóm này gồm nhiều l o ại: - Quét kiểu vòng đơn (hình a ,b). - Quét ki ểu vòng có đường nạp khí phụ (hình c ). a) b) c ) Hình 1.4. Sơ đồ quét khí vòng. -Trang 7 - 1.3.1.2 Nguyên lí hoạt động Chu trình công tác của động cơ hai kì thực hiện trong hai hành trình p i s t on : + Hành trình thứ nhất - Piston đi từ ĐCD lên Đ CT . - Khi piston ở ĐCD các cửa nạp và các cửa thải đều mở. Lúc này khí n ạ p được bơm quét khí thổi vào xilanh. Do có áp suất l ớn hơn áp suất khí thải còn lại t rong xilanh nên khí nạp sẽ lùa khí th ải qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đo ạ n quét kh í . - Khi piston đi từ ĐCD lên, các cửa nạp và thải đều dần dần đóng lại, kết t hú c quá trình nạp kh í . - Khi các c ửa nạp đã đóng, khí nạp ngừng không vào xilanh n ửa nhưng vì cửa thải vẫn còn mở nên khí thải vẫn còn tiếp tục qua c ửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xả khí sót. Trong giai đoạn này, một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải r a ngoài, nên còn g ọi là giai đoạn lọt khí. Khi piston đi lên đóng kín các cửa th ải thì k ết thúc giai đoạn lọt kh í . - Khi piston ti ếp tục đi lên ĐCT, không khí trong xilanh bị nén lại rất nh a nh làm áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên, giai đoạn này làm nhi ệm vụ nén khí, quá t r ì nh xảy ra tương tự như ở kỳ nén động cơ 4 kỳ. Khi piston lên gần ĐCT thì nhiên liệu đ ược phun vào xilanh d ưới dạng sương m ù. + Hành trình th ứ ha i - Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy làm áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng lên mãnh li ệt, sản vật cháy giản nỡ mạnh đ ẩ y piston đi xuống làm quay trục -Trang 8 - khuỷu, thực hiện giai đoạn sinh c ông. - Khi piston đi xuống được một đoạn thì mở cửa thải tr ước, khí thải t rong xilanh tự do thoát ra ngoài làm áp suất trong xilanh gi ảm xuống gần bằng áp suất b ê n ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xả tự do. - Piston ti ếp tục đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp, khí n ạp lại đ ược thổi vào xilanh lùa khí thải ra, thực hiện quá trình thay khí chuẩn bị cho chu trình s a u. 1.3.2. Sơ đồ quét khí thẳng 1.3.2.1. Đặc điểm Có xupáp xả, xupáp xả được bố trí trên nắp xilanh và được điều khi ển bằng 1 cơ cấu phân phối trích lực từ trục khuỷu. Các c ửa nạp được bố trí xung quanh thành xilanh, hướng tiếp tuy ến (với vòng tròn có đường kính nhỏ hơn đường kính xilanh) m ột góc , có hướng vát lên phía t r ê n -Trang 9 - một góc  để tạo hướng đi của dòng khí xoáy vòng lên trên. Vi ệc đóng và mở các cửa nạp do piston đảm nh iệm .         Hình 1.5. Sơ đồ quét khí t h ẳ ng. 1.3.2.2. Nguyên lí hoạt động + Hành trình thứ nhất : Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp và xupáp xả điều m ở, trong hành t r ì nh này làm các nhiệm vụ: quét khí, nạp khí, nén khí và phun nhiên li ệu như ở động cơ qu ét vòng. Chỉ khác động cơ quét khí vòng ở chỗ: Giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở độn g cơ này có thể điều chỉnh được (rất nhỏ hoặc bằng không, th ậm chí có thể cho xupáp x ả đóng trước khi đóng cửa n ạ p). + Hành trình thứ ha i : Hành trình này làm các nhiệm vụ giãn nở sinh công, xả tự do, quét khí tương tự như trong động cơ quét vòng, nghĩa là sau giai đoạn sinh công thì xupáp xả được mở trước, các cửa nạp m ở s a u. Ưu điểm của hệ thống quét khí thẳng là: -Trang 10 - - Do dòng khí chuyển động rất thuận lợi, khí nạp và khí th ải ít bị trộn lẫn n ê n chất lượng thải sạch tốt h ơ n. - Có th ể điều chỉnh được thời điểm đóng và mở xupáp xả nên hiệu suất cao đ ặc biệt là khi sử dụng với cơ cấu piston - thanh truy ền - trục khuỷu có con trượt, hiệu su ất có thể đạt được  > 50%. Tuy nhiên nhược điểm của hệ thống này là kết cấu phức tạp do ph ải có thêm h ệ thống điều khiển xupáp xả đồng thời động cơ thường lớn hơn nhiều (động cơ có c . chương 3: VÀI NÉT VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 2 KỲ Điểm khác nhau cơ bản giữa động cơ hai kỳ và động cơ bốn kỳ là ở chỗ: động cơ hai kỳ không có riêng hành trình. trình, vì vậy sẽ làm tăng công su ất động cơ . Vi ệc quét khí cho động cơ 2 kỳ hiện nay được ứng dụng theo nhi ều sơ đồ kh ác nhau. Căn cứ vào đặc tính chuyển động của dòng khí quét có th ể chia. chuẩn bị cho chu trình s a u. 1 .3. 2. Sơ đồ quét khí thẳng 1 .3. 2.1. Đặc điểm Có xupáp xả, xupáp xả được bố trí trên nắp xilanh và được điều khi ển bằng 1 cơ cấu phân phối trích lực từ trục khuỷu. Các