TÀI LIỆU THAM KHẢO MÁY TÀU THUỶ CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ DIESEL 74 Ch−¬ng IV ®éng c¬ diesel 4-1 Nh÷ng ®Þnh nghÜa vμ kh¸i niƯm c¬ b¶n I Giíi thiƯu chung vỊ ®éng c¬ ®èt §Þnh nghÜa ®éng c¬ ®èt vμ ®éng c¬ diesel tμu thủ Động nhiệt bao gồm động đốt động đốt ngồi §éng c¬ ®èt ngoμi: Lμ lo¹i ®éng c¬ nhiƯt cã qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liƯu ®−ỵc tiÕn hμnh ë bªn ngoμi ®éng c¬ (VÝ dơ: M¸y h¬i n−íc kiĨu piston, tua bin h¬i n−íc ) §éng c¬ ®èt trong: Lμ lo¹i ®éng c¬ nhiƯt ®ã viƯc ®èt ch¸y nhiªn liƯu, sù to¶ nhiƯt vμ qu¸ tr×nh chun ho¸ tõ nhiƯt n¨ng cđa m«i chÊt c«ng t¸c (hçn hỵp khÝ ®èt viƯc ch¸y nhiªn liƯu), sang c¬ n¨ng ®−ỵc tiÕn hμnh b¶n th©n ®éng c¬ (VD: ®éng c¬ diesel, ®éng c¬ cacbua rat¬, ®éng c¬ ga ) §éng c¬ diesel lμ mét lo¹i ®éng c¬ ®èt kiĨu piston dïng nhiªn liƯu láng dầu, mμ ®ã nhiªn liƯu ®−ỵc ®−a vμo xilanh ci qu¸ tr×nh nÐn, tù b¾t lưa kh«ng khÝ cã nhiƯt ®é vμ ¸p st cao bÞ nÐn xilanh §éng c¬ diesel cßn gäi lμ ®éng c¬ tù ch¸y (trªn tμu thủ chØ dïng lo¹i nμy) Nh÷ng bé phËn chÝnh cđa ®éng c¬ ®èt kiĨu piston: H×nh 4-1: S¬ ®å kÕt cÊu c¸c chi tiÕt cđa ®éng c¬ Diesel 75 §éng c¬ ®èt kiĨu piston cã c¸c bé phËn c¬ b¶n bao gåm nhãm c¸c chi tiÕt tÜnh, nhãm c¸c chi tiÕt ®éng vμ c¸c hƯ thèng phơc vơ C¸c chi tiÕt tÜnh gåm: BƯ m¸y (1), th©n m¸y (3), khèi xilanh(6), n¾p xilanh (7) C¸c chi tiÕt ®éng gåm: Piston (5), trun(4), trơc khủu (2), xup¸p (8) C¸c hƯ thèng phơc vơ gåm: - HƯ thèng ph©n phèi khÝ - HƯ thèng cung cÊp nhiªn liƯu - HƯ thèng lμm m¸t - HƯ thèng b«i tr¬n - HƯ thèng khëi ®éng vμ ®¶o chiỊu - HƯ thèng t¨ng ¸p (víi lo¹i ®éng c¬ cã t¨ng ¸p) Nguyªn lý lμm viƯc nh− sau: Khi nhiªn liƯu ch¸y xilanh ®éng c¬ (tù ch¸y nÐn ®Õn ¸p st vμ nhiƯt ®é tù bèc ch¸y cđa nã, hc bÞ ®èt ch¸y c−ìng bøc nhê ngn lưa bªn ngoμi), s¶n vËt ch¸y cã ¸p st vμ nhiƯt ®é cao tiÕn hμnh qu¸ tr×nh gi·n në, t¸c dơng lùc lªn ®Ønh piston ®Èy piston chun ®éng tÞnh tiÕn ®i xng Nhê cã c¬ cÊu trun trơc khủu, chun ®éng tÞnh tiÕn cđa piston ®−ỵc chun thμnh chun ®éng quay cđa trơc khủu th«ng qua trun chun ®éng song ph¼ng MỈt bÝch ®−ỵc nèi víi mỈt bÝch cđa thiÕt bÞ tiªu thơ c«ng st nh− ch©n vÞt, máy ph¸t ®iƯn §Ĩ ®¶m b¶o n¹p khÝ míi kÞp thêi vμo xilanh, còng nh− ®Ĩ th¶i ®óng lóc khÝ th¶i khái xilanh ®éng c¬, trªn ®éng c¬ ®−ỵc bè trÝ hƯ thèng ph©n phèi khÝ Mn cung cÊp nhiªn liƯu míi vμo xilanh, ®éng c¬ ®−ỵc trang bÞ hƯ thèng cung cÊp nhiªn liƯu Sù chªnh lƯch gi÷a nhiƯt ®é cùc ®¹i ch¸y vμ nhiƯt ®é thÊp nhÊt ci qu¸ tr×nh gi·n në (900 ÷1500oK) b¶o ®¶m cho chu tr×nh c«ng t¸c cđa ®éng c¬ thu ®−ỵc hiƯu st cao Tuy nhiƯt ®é ch¸y cao, nh−ng qu¸ tr×nh ch¸y ®éng c¬ cã tÝnh chu k× vμ c¸c chi tiÕt tiÕp xóc víi khÝ ch¸y lu«n ®−ỵc lμm m¸t nhê hƯ thèng lμm m¸t, c¸c bỊ mỈt chun ®éng t−¬ng ®èi gi÷a c¸c chi tiÕt lu«n ®−ỵc b«i tr¬n nhê hƯ thèng b«i tr¬n nªn ®¶m b¶o cho ®éng c¬ lμm viƯc ỉn ®Þnh vμ bỊn v÷ng, cã ®é tin cËy cao Ưu nh−ỵc ®iĨm cđa ®éng c¬ ®èt a Ư u ®iĨm chđ u cđa ®éng c¬ ®èt so víi c¸c lo¹i ®éng c¬ nhiƯt kh¸c lμ: 76 - HiƯu st cã Ých cao: §èi víi ®éng c¬ diesel hiƯn ®¹i hiƯu st cã Ých cã thĨ ®¹t 40 ÷ 51% ®ã hiƯu st cđa thiÕt bÞ ®éng lùc tua bin h¬i chØ 22 ÷ 28%, cđa thiÕt bÞ m¸y h¬i n−íc kh«ng qu¸ 16%, cđa thiÕt bÞ tua bin khÝ kho¶ng 30% - NÕu hai ®éng c¬ ®èt vμ ®èt ngoμi cïng c«ng st th× ®éng c¬ ®èt gän vμ nhĐ h¬n nhiỊu (v× kh«ng cÇn c¸c thiÕt bÞ phơ kh¸c nh− ®éng c¬ ®èt ngoμi, nh− nåi h¬i, bng ch¸y, m¸y nÐn, thiÕt bÞ ng−ng h¬i ) - TÝnh c¬ ®éng cao: Khëi ®éng nhanh vμ lu«n lu«n ë tr¹ng th¸i s½n sμng khëi ®éng Cã thĨ ®iỊu chØnh kÞp thêi c«ng st theo phơ t¶i - DƠ tù ®éng ho¸ vμ ®iỊu khiĨn tõ xa - Ýt g©y nguy hiĨm vËn hμnh (Ýt cã kh¶ n¨ng g©y ho¶ ho¹n vμ nỉ thiÕt bÞ) - NhiƯt ®é xung quanh t−¬ng ®èi thÊp t¹o ®iỊu kiƯn tèt cho thỵ m¸y lμm viƯc - Kh«ng tèn nhiªn liƯu dõng ®éng c¬ - Kh«ng cÇn nhiỊu ng−êi vËn hμnh b¶o d−ìng b Nh−ỵc ®iĨm: - Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i kÐm (th−êng kh«ng qu¸ 10% vỊ c«ng st, 3% vỊ vßng quay thêi gian mét giê) - Kh«ng ỉn ®Þnh lμm viƯc ë tèc ®é thÊp - RÊt khã khëi ®éng ®· cã t¶i - C«ng st lín nhÊt cđa thiÕt bÞ kh«ng cao l¾m (c«ng st cđa ®éng c¬ ®èt kh«ng v−ỵt qu¸ 40 ÷ 45 ngμn m· lùc hc 30 ÷ 37 ngμn KW) - Yªu cÇu nhiªn liƯu dïng cho ®éng c¬ ®èt t−¬ng ®èi kh¾t khe vμ ®¾t tiỊn - CÊu t¹o cđa ®éng c¬ ®èt t−¬ng ®èi phøc t¹p, yªu cÇu chÝnh x¸c cao - §éng c¬ lμm viƯc kh¸ ån, nhÊt lμ ®éng c¬ cao tèc - Yªu cÇu thỵ m¸y ph¶i cã tr×nh ®é kü tht cao II Nh÷ng kh¸i niƯm vμ ®Þnh nghÜa c¬ b¶n dïng cho ®éng c¬ ®èt §iĨm chÕt cđa piston Khi ®éng c¬ ho¹t ®éng, piston chun ®éng tÞnh tiÕn qua l¹i xilanh VÞ trÝ piston ®ỉi chiỊu chun ®éng gäi lμ ®iĨm chÕt cđa piston - §iĨm chÕt trªn (viÕt t¾t lμ §CT) lμ vÞ trÝ ®Ønh piston piston c¸ch xa ®−êng t©m trơc khủu nhÊt - §iĨm chÕt d−íi (viÕt t¾t lμ §CD) lμ vÞ trÝ ®Ønh piston piston gÇn ®−êng t©m trơc khủu nhÊt 77 Hμnh tr×nh cđa piston Lμ kho¶ng c¸ch gi÷a ®iĨm chÕt trªn vμ ®iĨm chÕt d−íi Hμnh tr×nh cđa Piston S phơ thc vμo b¸n kÝnh cđa trơc khủu: S = 2R (b»ng ®−êng kÝnh vßng trßn t©m cỉ biªn v¹ch quay quanh ®−êng t©m trơc khủu) ThĨ tÝch c«ng t¸c cđa xilanh ThĨ tÝch c«ng t¸c VS lμ thĨ tÝch bªn xilanh cã ®−ỵc piston chun ®éng gi÷a hai ®iĨm chÕt trªn vμ chÕt d−íi §èi víi ®éng c¬ chØ mét xilanh: Vs = πD ⋅S (mm3) D §−êng kÝnh xilanh (mm) S Hμnh tr×nh cđa piston (mm) §−êng kÝnh xilanh D vμ hμnh tr×nh piston S ®−ỵc coi lμ nh÷ng kÝch th−íc chÝnh, kÝch th−íc c¬ b¶n cđa ®éng c¬ (v× qua ®ã x¸c ®Þnh ®−ỵc thĨ tÝch lμm viƯc cđa xilanh) ThĨ tÝch bng ®èt ThĨ tÝch bng ®èt VC (cßn gäi lμ thĨ tÝch nÐn) lμ thĨ tÝch ®−ỵc t¹o bëi kh«ng gian gi÷a n¾p xilanh , ®Ønh piston vμ s¬mi xilanh piston ë ®iĨm chÕt trªn ThĨ tÝch toμn bé cđa xilanh ThĨ tÝch toμn bé Va (cßn gäi lμ thĨ tÝch nÐn) lμ thĨ tÝch ®−ỵc t¹o bëi kh«ng gian gi÷a n¾p xilanh, ®Ønh piston vμ s¬mi xilanh piston ë ®iĨm chÕt d−íi Va Bao gåm thĨ tÝch bng ®èt vμ thĨ tÝch c«ng t¸c Va = Vma x = Vc + Vs Tû sè nÐn cđa ®éng c¬ Lμ tû sè gi÷a thĨ tÝch toμn bé cđa xilanh vμ thĨ tÝch cđa bng ®èt Trong ®ã: ε= Va Vc + Vs V = =1+ s Vc Vc Vc Tû sè nÐn thĨ hiƯn piston ®i tõ §CD lªn §CT th× kh«ng khÝ xilanh bÞ nÐn l¹i bao nhiªu lÇn, tû sè nÐn b»ng 15 ÷ 22 Tû sè nÐn cã mét ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi qu¸ tr×nh lμm viƯc cđa ®éng c¬ Nã ¶nh h−ëng rÊt nhiỊu ®Õn nh÷ng th«ng sè kh¸c cđa ®éng c¬, ®Ỉc biƯt lμ vÊn ®Ị lỵi dơng cã hiƯu qu¶ nhiƯt l−ỵng nhiªn liƯu to¶ bng ®èt Qu¸ tr×nh c«ng t¸c Qu¸ tr×nh c«ng t¸c cđa ®éng c¬ lμ hçn hỵp nh÷ng biÕn ®ỉi x¶y ®èi víi m«i chÊt c«ng t¸c xilanh ®éng c¬, còng nh− hƯ thèng g¾n liỊn víi xilanh nh− hƯ thèng n¹p vμ hƯ thèng th¶i 78 Trong ®éng c¬ sù biÕn ®ỉi tõ ho¸ n¨ng cđa nhiªn liƯu sang c«ng c¬ häc ®−ỵc thùc hiƯn nhê m«i chÊt c«ng t¸c (d−íi d¹ng khÝ), m«i chÊt nμy lu«n lu«n biÕn ®ỉi vỊ chÊt còng nh− vỊ l−ỵng nh− thay ®ỉi vỊ nhiƯt ®é, vỊ ¸p st, vỊ träng l−ỵng, vỊ thμnh phÇn ho¸ häc Qu¸ tr×nh c«ng t¸c gåm nhiỊu bé phËn riªng rÏ kÕ tiÕp theo mét trËt tù nhÊt ®Þnh vμ ®−ỵc lỈp ®i lỈp l¹i cã tÝnh chu kú Chu tr×nh c«ng t¸c Chu tr×nh c«ng t¸c cđa ®éng c¬ lμ tỉng céng tÊt c¶ nh÷ng phÇn cđa c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®ỉi x¶y xilanh ®éng c¬ lμm thay ®ỉi tr¹ng th¸i cđa m«i chÊt c«ng t¸c, tÝnh tõ lóc m«i chÊt ®−ỵc b¾t ®Çu n¹p vμo cho tíi lóc khái xilanh Chu tr×nh c«ng t¸c lỈp ®i lỈp l¹i st thêi gian ®éng c¬ ho¹t ®éng, nã cã tÝnh chÊt chu k× Kú Kú lμ mét phÇn cđa chu tr×nh c«ng t¸c xÈy thêi gian mét hμnh tr×nh cđa piston §−ỵc ®¸nh dÊu b»ng vÞ trÝ §CT vμ §CD cđa piston (nÕu ®éng c¬ chØ cã mét xilanh) Sè kú lμ sè hμnh tr×nh cÇn thiÕt cđa piston ®Ị hoμn thμnh mét chu tr×nh c«ng t¸c VÝ dơ: NÕu ®éng c¬ ph¶i cÇn hμnh tr×nh cđa piston ®Ĩ hoμn thμnh mét chu tr×nh c«ng t¸c th× gäi lμ ®éng c¬ kú, nÕu chØ cÇn hai hμnh tr×nh cđa piston th× gäi lμ ®éng c¬ kú 4-2 Chu tr×nh lý t−ëng ®éng c¬ ®èt §éng c¬ ®èt lμm viƯc dùa trªn qu¸ tr×nh biÕn ®ỉi nhiƯt thμnh c«ng §èi víi ®éng c¬ diesel: Nhiªn liƯu ®−ỵc phun vμo xilanh cïng víi kh«ng khÝ t¹o thμnh hçn hỵp tù bèc ch¸y ë ci qu¸ tr×nh nÐn, ¸p st cao cđa khÝ ch¸y lμm piston chun ®éng sinh c«ng Qu¸ tr×nh gi·n në xilanh ®éng c¬ lμ qu¸ tr×nh biÕn ®ỉi nhiƯt thμnh c«ng Chu tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng tÝch (®éng c¬ x¨ng) - ac: Qu¸ tr×nh nÐn ®o¹n nhiƯt - cz: Qu¸ tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng tÝch - zb: Qu¸ tr×nh gi·n në ®o¹n nhiƯt - ba: Qu¸ tr×nh nh¶ nhiƯt ®¼ng tÝch -Q1: NhiƯt l−ỵng cÊp ®¼ng tÝch -Q2: NhiƯt l−ỵng nh¶ m«i tr−êng P z Q1 c b Q2 a V H×nh 4-2 Chu tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng tÝch 79 Sù cung cÊp nhiƯt Q1 ë V = const t−¬ng ®−¬ng víi qu¸ tr×nh ch¸y nhanh cđa x¨ng bËt tia lưa ®iƯn bng ®èt ®éng c¬ Chu tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng ¸p -ac: Qu¸ tr×nh nÐn ®o¹n nhiƯt -cz: Qu¸ tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng ¸p -zb: Qu¸ tr×nh gi·n në ®o¹n nhiƯt -ba: Qu¸ tr×nh nh¶ nhiƯt ®¼ng tÝch -Q1/: NhiƯt l−ỵng cÊp ®¼ng ¸p -Q2: NhiƯt l−ỵng nh¶ m«i tr−êng P Q1/ c z b Q2 a V H×nh 4-3 Chu tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng ¸p Qu¸ tr×nh ch¸y x¶y tõ piston rêi khái ®iĨm chÕt trªn, ¸p st xilanh hÇu nh− kh«ng thay ®ỉi qu¸ tr×nh cđa ch¸y nhiªn liƯu Chu tr×nh cÊp nhiƯt hçn hỵp Trong ®éng c¬ diesel hiƯn ®¹i mét phÇn nhiªn liƯu ch¸y thĨ tÝch kh«ng ®ỉi vμ mét phÇn nhiªn liƯu ch¸y ¸p st kh«ng ®ỉi ë ®Çu qu¸ tr×nh gi·n në - ac: Qu¸ tr×nh nÐn ®o¹n nhiƯt Q1/ P - cz': Qu¸ tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng tÝch - z’z: Qu¸ tr×nh cÊp nhiƯt ®¼ng ¸p z’ z Q1 - zb: Qu¸ tr×nh gi·n në ®o¹n nhiƯt c - ba: Qu¸ tr×nh nh¶ nhiƯt ®¼ng tÝch - Q1: NhiƯt l−ỵng cÊp ®¼ng tÝch - Q1/: NhiƯt l−ỵng cÊp ®¼ng ¸p - Q2: NhiƯt l−ỵng nh¶ m«i tr−êng H×nh 4-4 Chu tr×nh cÊp nhiƯt hçn hỵp 80 b a Q2 V 4-3 Ph©n lo¹i ®éng c¬ ®èt §éng c¬ ®èt cã thĨ ph©n theo c¸c ®Ỉc tr−ng c¬ b¶n sau ®©y: Theo c¸ch thùc hiƯn chu tr×nh c«ng t¸c * §éng c¬ kú: Lμ ®éng c¬ ®ã chu tr×nh c«ng t¸c ®−ỵc hoμn thμnh thêi gian hμnh tr×nh cđa piston, hc lμ hai vßng quay cđa trơc khủu * §éng c¬ kú: Lμ ®éng c¬ ®ã chu tr×nh c«ng t¸c ®−ỵc hoμn thμnh hai thêi gian hμnh tr×nh cđa piston, hc lμ mét vßng quay trơc khủu Theo nhiªn liƯu dïng cho ®éng c¬: * §éng c¬ ch¹y b»ng nhiªn liƯu láng lo¹i nhĐ (x¨ng, cån, benzen, dÇu ho¶ ) vμ ch¹y b»ng nhiªn liƯu láng lo¹i nỈng (dÇu mazót, dÇu diesel) * §éng c¬ ch¹y b»ng nhiªn liƯu khÝ (khÝ thiªn nhiªn, khÝ nÐn, khÝ thĨ láng, khÝ lß ga) * §éng c¬ ch¹y b»ng nhiªn liƯu khÝ láng (trong ®ã nhiªn liƯu chÝnh lμ khÝ, nhiªn liƯu lμm måi lμ láng) - §éng c¬ gazo diesel * §éng c¬ ch¹y b»ng nhiỊu lo¹i nhiªn liƯu: tøc lμ ®éng c¬ cã thĨ ch¹y b»ng nhiỊu lo¹i nhiªn liƯu láng kh¸c tõ nhĐ ®Õn nỈng Theo ph−¬ng ph¸p h×nh thμnh khÝ hçn hỵp * §éng c¬ h×nh thμnh khÝ hçn hỵp bªn ngoμi: Lμ lo¹i ®éng c¬ mμ hçn hỵp ch¸y cđa nã (gåm h¬i cđa nhiªn liƯu láng nhĐ víi kh«ng khÝ, hc khÝ ga víi kh«ng khÝ) ®−ỵc h×nh thμnh bªn ngoμi xilanh ®éng c¬ VÝ dơ: Đéng c¬ x¨ng vμ ®éng c¬ ga ®èt ch¸y b»ng tia lưa ®iƯn, ®éng c¬ phun x¨ng ë thêi kú n¹p * §éng c¬ h×nh thμnh khÝ hçn hỵp bªn trong: Lμ ®éng c¬ ®ã kh«ng khÝ vμ nhiªn liƯu ®−ỵc ®−a riªng vμo xilanh, cßn khÝ hçn hỵp c«ng t¸c (hçn hỵp gi÷a kh«ng khÝ míi vμ nhiªn liƯu vμ mét Ýt s¶n phÈm ch¸y cđa chu tr×nh tr−íc cßn sãt l¹i) ®−ỵc h×nh thμnh ë bªn xi lanh ®éng c¬ phun nhiªn liƯu d−íi d¹ng s−¬ng mï vμo xilanh ë ¸p st cao Bao gåm: Đéng c¬ diesel, ®éng c¬ phun nhiªn liƯu trùc tiÕp vμo xilanh, ®éng c¬ cã cÇu gi÷ nhiƯt §éng c¬ diesel l¹i ®−ỵc chia mÊy lo¹i sau ®©y: - §éng c¬ cã mét bng ch¸y (hay lμ ®éng c¬ bng ch¸y thèng nhÊt) lμ lo¹i ®éng c¬ ®ã thĨ tÝch bng ch¸y lμ mét thĨ thèng nhÊt, vμ qu¸ tr×nh t¹o thμnh khÝ hçn hỵp, còng nh− qu¸ tr×nh ch¸y cđa nhiªn liƯu ®Ịu ®−ỵc tiÕn hμnh ®ã - §éng c¬ cã bng ch¸y dù bÞ: ThĨ tÝch bng ch¸y ®−ỵc chia lμm hai phÇn gåm bng ch¸y chÝnh vμ bng ch¸y dù bÞ Qu¸ tr×nh h×nh thμnh khÝ hçn hỵp ë bng ch¸y 81 chÝnh lμ nhê cã sù chªnh lƯch ¸p st gi÷a bng ch¸y chÝnh vμ bng ch¸y dù bÞ cã mét bé phËn nhiªn liƯu ®−ỵc ch¸y tr−íc bng ch¸y dù bÞ - §éng c¬ cã bng ch¸y xo¸y lèc: ThĨ tÝch bng ch¸y còng ®−ỵc chia lμm hai phÇn gåm bng ch¸y chÝnh vμ bng ch¸y xo¸y lèc Qu¸ tr×nh h×nh thμnh khÝ hçn hỵp ®éng c¬ lμ t¹o ®−ỵc nh÷ng dßng kh«ng khÝ xo¸y bng xo¸y lèc, n¬i phun nhiªn liƯu vμo §ång thêi qu¸ tr×nh h×nh thμnh khÝ hçn hỵp vμ qu¸ tr×nh ch¸y cđa nhiªn liƯu vỊ c¬ b¶n xÈy ë bng ch¸y xo¸y lèc ®ã Theo ph−¬ng ph¸p ®èt ch¸y khÝ hçn hỵp c«ng t¸c * §éng c¬ ®èt ch¸y c−ìng bøc: §éng c¬ ®ã khÝ hçn hỵp c«ng t¸c ®−ỵc ®èt ch¸y b»ng mét ngn lưa bªn ngoμi (tia lưa ®iƯn) t¹i mét thêi ®iĨm nhÊt ®Þnh Gåm : §éng c¬ x¨ng, ®éng c¬ ga * §éng c¬ cã cÇu gi÷ nhiƯt (§éng c¬ s¬mi diesel): §éng c¬ ®ã khÝ hçn hỵp c«ng t¸c ®−ỵc ®èt nãng ch¸y nhê søc nãng cđa v¸ch bng ch¸y hc mét vËt måi lưa ®Ỉc biƯt * §éng c¬ tù ch¸y: §éng c¬ ®ã nhiªn liƯu ®−ỵc ®−a vμo xilanh ë ci qu¸ tr×nh nÐn, tù bèc ch¸y kh«ng khÝ nãng - ®éng c¬ diesel Trong thùc tÕ hiƯn chØ ¸p dơng diesel lμm ®éng c¬ tμu thủ * §éng c¬ ®èt ch¸y hçn hỵp: (®éng c¬ gazo diesel) ®ã nhiªn liƯu láng tù ch¸y lμm måi ®Ĩ ®èt ch¸y c−ìng bøc hçn hỵp khÝ (khÝ ga + kh«ng khÝ) Theo d¹ng cđa chu tr×nh c«ng t¸c * §éng c¬ lμm viƯc theo chu tr×nh ®¼ng tÝch: Trong ®ã qu¸ tr×nh ch¸y cđa nhiªn liƯu tiÕn hμnh ë thĨ tÝch kh«ng ®ỉi C¸c ®éng c¬ nμy cã tû sè nÐn thÊp ( ε = 6÷12) vμ dïng ph−¬ng ph¸p ®èt ch¸t c−ìng bøc (®éng c¬ x¨ng vμ ®éng c¬ ga) * §éng c¬ lμm viƯc theo chu tr×nh ®¼ng ¸p: ®ã nhiªn liƯu ch¸y ë ¸p st kh«ng ®ỉi Lo¹i ®éng c¬ nμy cã tû sè nÐn cao (ε =12÷14) dïng ph−¬ng ph¸p phun nhiªn liƯu b»ng kh«ng khÝ nÐn vμo xilanh ®éng c¬ vμ tù bèc ch¸y (®éng c¬ diesel phun nhiªn liƯu b»ng kh«ng khÝ nÐn, lo¹i nμy hiƯn kh«ng dïng n÷a) * §éng c¬ lμm viƯc theo chu tr×nh hçn hỵp: Trong ®ã nhiªn liƯu cã mét bé phËn ch¸y ®¼ng tÝch, mét bé phËn ch¸y ®¼ng ¸p.Lo¹i ®éng c¬ nμy cã tû sè nÐn rÊt cao (12-19) dïng ph−¬ng ph¸p phun nhiªn liƯu láng trùc tiÕp vμo xilanh ®éng c¬ vμ tù bèc ch¸y (§éng c¬ diesel) 82 Dùa vμo ph−¬ng ph¸p n¹p * §éng c¬ kh«ng t¨ng ¸p: §éng c¬ ®ã viƯc n¹p kh«ng khÝ hc hçn hỵp ch¸y vμo xilanh sù chªnh lƯch ¸p st xilanh vμ m«i tr−êng bªn ngoμi * §éng c¬ t¨ng ¸p: §éng c¬ ®ã viƯc n¹p kh«ng khÝ hc hçn hỵp ch¸y vμo xilanh tiÕn hμnh ë ¸p st cao h¬n ¸p st khÝ trêi bªn ngoμi, ®−ỵc nÐn tr−íc bëi mét m¸y nÐn, ®ã cã thĨ n©ng cao ®−ỵc c«ng st ®éng c¬ nhê viƯc t¨ng l−ỵng khÝ n¹p míi vμo xilanh Theo tèc độ cđa ®éng c¬ Tèc độ cđa ®éng c¬ ®−ỵc x¸c ®Þnh theo tèc ®é trung b×nh cđa piston: S n Cm = (m / s) 30 S Hành trình piston (m) n Vòng quay động (v/phút) * §éng c¬ thÊp tèc: Cm8(m/s) Theo sè quay cđa trơc khủu, ng−êi ta chia thμnh: - §éng c¬ cã vßng quay nhá 100 ≤ n < 250 (v/ph) - §éng c¬ cã vßng quay trung b×nh: 250≤ n p3) ¸p st p1 t¸c dơng vμo xÐc m¨ng trªn cïng gÇn b»ng gi¸ trÞ ¸p st xilanh Do sù gi·n në cđa khÝ vμ sù chun ®éng cđa chóng qua c¸c khe hë vßng c¸c xÐc m¨ng phÝa H×nh 4-19 T¸c dơng d−íi, ¸p st gi¶m dÇn cho ®Õn b»ng m«i tr−êng lμm kÝn cđa xÐc m¨ng XÐc m¨ng kÝn khÝ th× tõ - c¸i §éng c¬ cao tèc xÐc m¨ng kÝn khÝ Ýt h¬n ®éng c¬ thÊp tèc XÐc m¨ng trªn cïng lμm viƯc nh÷ng ®iỊu kiƯn nỈng nỊ nhÊt vμ dƠ bÞ ch¸y §Ĩ c¶i thiƯn ®iỊu kiƯn lμm viƯc, hai vßng xÐc m¨ng trªn cïng th−êng ®−ỵc m¹ cr«m "xèp" trªn bỊ mỈt + T¸c dơng "b¬m dÇu" cđa xÐc m¨ng: Khi piston ®i lªn, dÇu b«i tr¬n sÏ ®iỊu ®Çy kho¶ng kh«ng gian c¸c khe hë gi÷a piston vμ xÐc H×nh 4-20 T¸c dơng b¬m dÇu cđa xÐc m¨ng m¨ng ë §CT cã sù thay ®ỉi c¸c bỊ mỈt tiÕp xóc cđa c¸c xÐc m¨ng r·nh piston Nhê vËy mμ mét phÇn dÇu b«i tr¬n ë d−íi sÏ ®i lªn kho¶ng kh«ng gian phÝa trªn Qu¸ tr×nh lËp l¹i nh− vËy mçi thay ®ỉi h−íng chun ®éng cđa piston nªn c¸c xÐc m¨ng cã t¸c dơng "b¬m" dÇu, chóng chun dÇu b«i tr¬n vỊ bng ®èt hc ng−ỵc l¹i b KÕt cÊu: * XÐc m¨ng th−êng lμm b»ng gang x¸m hc thÐp cã tiÕt diƯn ch÷ nhËt hc d¹ng kh¸c cã xỴ r·nh dao gäi lμ miƯng cđa xÐc m¨ng XÐc m¨ng ®−ỵc gia c«ng chÝnh x¸c cã tÝnh ®μn håi cao Nh÷ng kÝch th−íc chđ u cđa xÐc m¨ng lμ ®−êng kÝnh D cđa nã, chiỊu dμy h−íng t©m b vμ chiỊu cao h 104 H×nh d¹ng mỈt c¾t ngang xÐc m¨ng cã c¸c lo¹i sau: H×nh 4-21: H×nh d¹ng mỈt c¾t ngang xÐc m¨ng khÝ Lo¹i tr¬n: Lo¹i c¬ b¶n dïng cho ®éng c¬, m¸y nÐn b¬m Lo¹i c«n c¹nh ngoμi: T¨ng kh¶ n¨ng g¹t dÇu, dïng chđ u ë ®éng c¬ kú Lo¹i v¸t c¹nh trong: T¨ng kh¶ n¨ng ®iỊu khiĨn dÇu Lo¹i xÐc m¨ng cã mỈt ngoμi cong: tèi −u kh¶ n¨ng xoa ®Ịu mμng dÇu b«i tr¬n Lo¹i xÐc m¨ng cã mỈt ngoμi cong kh«ng ®Ịu: Xéc m¨ng sau lμm viƯc chÞu biÕn d¹ng nhiƯt vμ c¬, v× vËy h×nh d¹ng xÐc m¨ng nh− thÕ nμy sÏ cho biªn d¹ng lý t−ëng lμm viƯc Lo¹i xÐc m¨ng khÝ/dÇu: Cã t¸c dơng lμm kÝn khÝ vμ gi¶m kh¶ n¨ng b¬m dÇu lªn bng ®èt * H×nh d¹ng mèi c¾t miƯng cđa xÐc m¨ng còng cã nhiỊu lo¹i: - Mèi c¾t th¼ng: dƠ chÕ t¹o nh−ng dƠ lät khÝ - Mèi c¾t chÐo hc ch÷ z: ®¶m b¶o lμm kÝn tèt nh−ng chÕ t¹o khã - Mèi c¾t bËc phøc t¹p t¨ng kh¶ n¨ng lμm kÝn nh−ng kh«ng bỊn H×nh 4-22: H×nh d¹ng mèi c¾t miƯng cđa xÐc m¨ng XÐc m¨ng dÇu: a NhiƯm vơ: - R¶i dÇu lªn b«i tr¬n cho s¬ mi xilanh piston ®i lªn N¹o dÇu trªn s¬ mi xilanh, ng¨n ngõa kh«ng cho dÇu lªn bng ®èt piston ®i xng Ngoμi còng tham gia trun nhiƯt vμ gi¶m chÊn ®éng nh− xÐc m¨ng khÝ nh−ng rÊt Ýt ë c¸c ®éng c¬ thÊp tèc th−êng bè trÝ ®Õn xÐc m¨ng dÇu ë ci phÇn dÉn h−íng cđa piston ë c¸c ®éng c¬ trung tèc cßn bè trÝ thªm mét xÐc m¨ng dÇu ë phÇn th©n piston d−íi xÐc m¨ng khÝ ci cïng 105 ë ®éng c¬ cao tèc th−êng cã mét xÐc m¨ng dÇu vμ ®−ỵc bè trÝ bªn trªn chèt piston HiƯn t−ỵng cã qu¸ nhiỊu dÇu b«i tr¬n trªn bỊ mỈt lμm viƯc cđa xilanh cã thĨ nguyªn nh©n g©y + Sù vung dÇu b«i tr¬n tn hoμn hƯ thèng (ë c¸c ®éng c¬ kh«ng cã tr−ỵt) lªn bỊ mỈt xilanh, hc sù cÊp dÇu b«i tr¬n qu¸ quy ®Þnh b KÕt cÊu: §Ĩ c¹o s¹ch dÇu b«i tr¬n khái bỊ mỈt xilanh, c¸c xÐc m¨ng dÇu cÇn ph¶i cã c¸c mÐp g¹t tú s¸t vμo xilanh C¸ch l¾p xÐc m¨ng nh− h×nh vÏ (kh«ng ®−ỵc l¾p ng−ỵc) §Ĩ x¶ dÇu tÝch tơ l¹i phÝa d−íi xÐc m¨ng cã c¸c r·nh phay hay lç khoan ë trªn xÐc m¨ng còng nh− c¸c lç h−íng t©m ë thμnh cđa phÇn dÉn h−íng piston H×nh 4-23: H×nh d¹ng mỈt c¾t ngang xÐc m¨ng dÇu Lo¹i tiªu chn th−êng dïng Lo¹i h×nh chãp: T¨ng kh¶ n¨ng g¹t dÇu tiÕp xóc tèt víi s¬mi xilanh Lo¹i chãp c¶ trªn vμ d−íi: Kh¶ n¨ng g¹t dÇu hiƯu qu¶ h¬n Lo¹i m¹ cr«m cã lß so bªn trong: TiÕp xóc tèt víi s¬mi xilanh ®ång thêi chèng mμi mßn tèt Khi piston chun ®éng lªn phÝa trªn, nªm dÇu ®−ỵc h×nh thμnh gi÷a bỊ mỈt h×nh chãp cđa xÐc m¨ng víi mỈt g−¬ng cđa xilanh Trong líp dÇu xt hiƯn ¸p st lín h¬n lùc ®μn håi cđa xÐc m¨ng nªn dÇu b«i tr¬n cã thĨ lät xng phÝa d−íi Khi piston chun ®éng xng phÝa d−íi, mòi nhän cđa xÐc m¨ng c¹o phÇn thõa cđa dÇu b«i tr¬n DÇu sÏ tÝch tơ ë khe hë vμ ®Õn ¸p st ë ®ã t¨ng lªn th× nã theo r·nh vỊ c¸c te IV Biªn (thanh trun) 1) NhiƯm vơ: Biªn lμ kh©u trung gian nèi piston víi trơc khủu, dïng ®Ĩ biÕn chun ®éng tÞnh tiÕn cđa piston thμnh chun ®éng quay trßn cđa trơc khủu, hμnh tr×nh sinh c«ng vμ ng−ỵc l¹i lμm nhiƯm vơ trun lùc tõ trơc khủu ®Ĩ dÉn ®éng piston nh÷ng hμnh tr×nh kh«ng sinh c«ng Khi ®éng c¬ ho¹t ®éng: Biªn lμm viƯc ®iỊu kiƯn chÞu lùc liªn tơc - ChÞu lùc nÐn vμ n rÊt lín ¸p lùc khÝ ch¸y th«ng qua piston trun xng 106 - ChÞu lùc kÐo, lùc qu¸n tÝnh cđa b¶n th©n vμ cđa piston - ChÞu mμi mßn ë hai ®Çu 2) CÊu t¹o: Trong ®éng c¬ kh«ng cã tr−ỵt th× biªn ®−ỵc chia thμnh ba phÇn chÝnh: - §Çu nhá (®Çu trªn l¾p víi piston) - Th©n - §Çu to (®Çu d−íi l¾p víi trơc khủu) a §Çu nhá biªn: §Çu nèi víi piston th«ng qua chèt (¾c) piston H×nh4-24: KÕt cÊu cđa tay biªn - §a sè ®éng c¬ ®Çu nhá biªn th−êng ®−ỵc chÕ t¹o liỊn víi th©n biªn §èi víi mét sè ®éng c¬ c«ng st lín ®−ỵc lμm rêi dïng bul«ng b¾t víi th©n biªn KÝch th−íc ®Çu nhá biªn ®−ỵc x¸c ®Þnh theo ®−êng kÝnh ngoμi cđa chèt piston vμ kh¶ n¨ng ®ặt nã lßng piston - H×nh d¹ng ®−êng viỊn phÝa ngoμi cđa ®Çu nhá biªn cã nhiỊu d¹ng vÝ dơ: Đéng c¬ cao tèc th× ®Çu nhá biªn cã h×nh tròn xoay, lo¹i thÊp tèc cã h×nh « van víi vμnh dμy h¬n, hc trßn xoay cã gê nỉi ®Ĩ t¨ng ®é cøng 107 - Bªn ®Çu nhá biªn cã b¹c lãt ®Ĩ chèng mßn, b¹c lãt cã thĨ lμm liỊn hc lμm rêi b»ng thÐp hc b»ng ®ång, mỈt cã tr¸ng líp hỵp kim ®ì s¸t Trªn b¹c lãt cã lç dÉn dÇu b«i tr¬n (th«ng víi th©n biªn hc th«ng qua ®Çu nhá biªn lªn phÝa trªn) B¹c lãt ®−ỵc cè ®Þnh vμo ®Çu nhá biªn b»ng chèt ®Þnh vÞ hc Ðp chỈt ®Ĩ chèng xoay - Ph−¬ng ph¸p b«i tr¬n cho ®Çu nhá: B«i tr¬n tù nhiªn hay c−ìng bøc B«i tr¬n tù nhiªn: (®−êng kÝnh xilanh D[...]... xilanh trên 45 0 mã lực) 4- 4 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ I Sơ đồ v nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết Động cơ diesel 4 kỳ l loại động cơ diesel hon thnh một chu trình công tác phải dùng 4 hnh trình piston tơng ứng với hai vòng quay tức 720o góc quay trục khuỷu Chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ gồm 4 quá trình: nạp, nén, nổ (cháy giãn nở) sinh công, xả 84 1) Quá trình... cơ theo góc quay trục khuỷu có thể trình by trên giản đồ tròn dạng xoắn ốc 87 1 4 nạp nén nổ xả 2 3 1 (18 ữ 30o): Góc mở sớm xupáp nạp 2 (18 ữ 45 o): Góc đóng muộn xupáp nạp 3 (35 ữ 45 o): Góc mở sớm xupáp xả 4 (18 ữ 25o): Góc đóng muộn xupáp xả (10 ữ 30o): Góc phun sớm nhiên liệu Hình 4- 7 Đồ thị phân phối khí động cơ 4 kỳ 1) quá trình nạp khí: Xupáp hút mở trớc khi piston đến điểm chết trên một góc... chiều cao h 1 04 Hình dạng mặt cắt ngang xéc măng có các loại sau: Hình 4- 21: Hình dạng mặt cắt ngang xéc măng khí Loại trơn: Loại cơ bản dùng cho động cơ, máy nén bơm Loại côn cạnh ngoi: Tăng khả năng gạt dầu, dùng chủ yếu ở động cơ 4 kỳ Loại vát cạnh trong: Tăng khả năng điều khiển dầu Loại xéc măng có mặt ngoi cong: tối u khả năng xoa đều mng dầu bôi trơn Loại xéc măng có mặt ngoi cong không đều:... thnh 2 loại chính: piston của động cơ có con trợt v piston không có con trợt 102 Tuỳ theo số kỳ, công suất xilanh v mức độ cờng hoá động cơ m đỉnh piston có thể đợc lm mát hoặc không lm mát động cơ diesel không có con trợt, chất lm mát l dầu nhờn, ở động cơ có con trợt chất lm mát có thể dầu nhờn c hoặc nớc ngọt II Chốt piston Cht piston Vũng hóm cht Hình 4- 18: Kết cấu Piston v chốt piston Chốt piston... cơ cỡ bé ít dùng 2 kỳ vì khó thải sạch khí do đó hiệu suất thấp, tốn nhiên liệu - Động cơ cỡ lớn ít dùng 4 kỳ m thờng dùng 2 kỳ vì kích thớc động cơ nhỏ gọn hơn nhiều 94 4-6 Kết cấu phần tĩnh của động cơ diesel Phần tĩnh của động cơ diesel bao gồm những phần cố định chính sau đây: - Bệ máy - Thân máy - Xilanh - Nắp xilanh Những phần ny liên kết chặt chẽ với nhau thnh một khối thống nhất cứng vững, l... vách ngang thì ngăn thnh một ô chứa một xilanh, trên vách ngang đặt ổ đỡ chính Bệ máy đợc liên kết với thân động cơ bằng các bu lông hoặc mốc liên kết khung (nếu động cơ cỡ lớn) v đặt trên đ tu qua các tấm đệm hình chêm hay phẳng Đối với động cơ công suất nhỏ ngời ta còn sử dụng bộ phận giảm rung 99 Hình 4- 15 Kết cấu bệ máy 4- 7 Kết cấu các phần động của động cơ diesel Các phần động của động cơ diesel bao... đều đặn hơn vì số hnh trình sinh công nhiều hơn 5 Động cơ 4 kỳ có thể thay đổi đợc góc phân phối dễ dng hơn so với động cơ 2 kỳ, vì chỉ cần thay đổi vị trí của mặt cam trên trục phân phối l có thể thay đổi góc mở sớm, góc đóng muộn khác nhau 6.Góc ứng với quá trình cháy v giãn nở của động cơ 4 kỳ lớn hơn của động cơ 2 kỳ (ở động cơ 4 kỳ khoảng 140 o, còn ở động cơ 2 kỳ khoảng 100 - 120o) * Phạm vi ứng... - Bên ngoi nắp xilanh đợc gia công để lắp nhiều chi tiết: hệ thống ống hút, ống xả, gin điều khiển xupáp III Bệ máy 1) Nhiệm vụ: - Bệ máy l nền tảng của động cơ, đỡ thân máy, thân xilanh, nắp xilanh v các cơ cấu khác - Chịu tác dụng của áp lực khí cháy, áp lực quán tính - Cùng với thân máy tạo thnh các te của động cơ 2) Cấu tạo: Gồm 2 dầm dọc, liên kết với nhau bởi các vách ngang tạo thnh khung cứng... qua cơ cấu biên lm quay trục khuỷu Quá trình cháy v giãn n kết thúc đợc biểu thị bằng đờng (z'ze) điểm e ứng với lúc piston ở ĐCD P z c b P0 Vc z c d1 r d2 Vs e e a V Vmax Hình 4- 6 Đồ thị chỉ thị lý thuyết của động cơ diesel 4 kỳ 4) Quá trình thải khí (kỳ xả) Xupáp xả mở, xupáp hút đóng piston đi từ ĐCD lên ĐCT Khi piston ở ĐCD xupáp xả bắt đầu mở, khí thải trong xilanh tự xả ra ngoi, sau đó piston đi... thức chỉ thị bằng đờng ba Hnh trình ny của piston gọi l thì hút Nạp nén nổ xả Hình 4- 5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ 85 3) Quá trình cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ) Các xupáp vẫn đóng kín Piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vo buồng đốt gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Quá trình cháy khoảng 40 % nhiên liệu gần nh l quá trình đẳng tích v đợc biểu diễn bằng đờng cz' Số 60% nhiên