Hiện nay phơng pháp phổ biến nhất để tăng công suất cho động cơ là tăng áp cho động cơ . Khi đó lợng khí nạp vào động cơ tăng lên nhờ nén trớc trong máy nén và làm mát trong bầu làm mát. Ngời ta sử dụng năng lợng khí xả để quay máy nén.
Quá trình xả trong động cơ diesel bắt đầu tại thời điểm mở cơ cấu xả (điểm b). Có hai giai đoạn trong quá trình xả. Giai đoạn thứ nhất là xả tự do diễn ra với tốc độ rất lớn do độ chênh lệch áp suất trong xi lanh và ống góp khí xả. Giai đoạn thứ hai diễn ra dới tác động của
piston hoặc khí quét, với tốc độ l- u động nhỏ hơn.
Năng lợng toàn bộ trong khí xả của động cơ E có thể chia làm hai phần:
Tua bin khí máy nén
Tuyến ống xả
Tua bin khí máy nén
Tuyến ống xả
năng lợng do dãn nở khí xả từ áp suất pb đến áp suất trong ống góp trớc tua bin pT , thành phần này đợc ký hiệu là E1 , tơng đơng với phần diện tích S(becb). Đây là thành phần năng lợng mang tính chất xung.
năng lợng do dãn nở khí xả trong tua bin khí máy nén từ áp suất pT
đến áp suất pOT (sau tua bin). Thành phần này ký hiệu là E2 tơng đơng với phần diện tích là S(efqpe). Thành phần năng lợng này mang tính chất ổn định.
Tua bin khí xả có thể sử dụng cả hai thành phần năng lợng này tuy nhiên mức độ sử dụng thành phần xung E1 phụ thuộc vào phơng pháp tổ chức cấp khí xả đến tua bin. Tuỳ thuộc vào cách thức tổ chức cấp khí xả đến tua bin, tua bin khí máy nén tăng áp có hai loại:
- tăng áp xung, khi áp suất khí xả trớc tua bin thay đổi; - tăng áp đẳng áp, khi áp suất
khí xả trớc tua bin ổn định;
Tăng áp xung.
Đây là hình thức tăng áp mà tua bin khí xả sử dụng nhiều nhất thành phần năng lợng xung E1. Sử dụng năng lợng xung là sử dụng trực tiếp động năng cho việc sinh công của tua bin.Trên hình là sơ đồ tăng áp sử dụng tua bin khí máy nén kiểu
xung. Khí xả đợc cấp đến tua bin theo hai nhóm xi lanh (số 1, 2, 3 và 4, 5, 6) qua hai đờng ống xả có kích thớc nhỏ.
Tăng áp đẳng áp.
Trong hệ thống tăng áp đẳng áp, toàn bộ khí xả từ động cơ ra khỏi xi lanh đợc đa đến một bình chứa có thể tích lớn. Tại đây, khí xả thực hiện một sự dãn nở nhỏ tăng thể tích ∆V động năng khí xả giảm chuyển hoá thành nhiệt năng với nhiệt độ tăng cao, áp suất bình ổn trớc khi cấp đến cho tua bin.
Hình bên biểu diễn sơ đồ tăng áp cấp khí kiểu đẳng áp. Toàn bộ khí xả ra khỏi động cơ đợc đa đến bầu góp chung
có thể tích tơng đối lớn. Từ bầu góp chung này, khí xả đợc cấp đến tua bin tăng áp.
2.Giải thích cách bố trí ống xả của tăng áp kiểu xung.
Trong phơng pháp tăng áp kiểu xung ngời ta bố trí ba ống xả của ba xilanh có thứ tự nổ xa nhau góp chung vào một đợng ống có thể tích nhỏ để tăng biên độ xung và công suất của tua bin khí xả động thời tăng công suất của động cơ là vì :Với cách bố trí nh vậy khí xả sẽ không xả đồng thời mà diễn ra theo chu kỳ thời gian khác nhau , chu kì xả của xilanh này không cùng với chu kì xả của xilanh còn lại trên cùng một ống góp do đó khí xả của xilanh này sẽ không dội ngợc lại vào xi lanh còn lại khi chúng có áp suất lớn hơn .
Câu 21: trình bày quá trình trao đổi khí trong động cơ hai kỳ .Vẽ
và giải thích các giai đoạn của quá trình trao đổi khí trên đồ thị p-
ϕ.
Trả lời:
Quá trình trao đổi khí trong động cơ hai kỳ có thể chia làm bốn pha: xả tự do . xả cỡng bức , quét và tổn thất khí nạp g Mở nạp e đóng nạp I II III i Đóng xả f k (điểm tới hạn) P 140
Giai đoạn xả tự do (b-g). Đợc tính từ lúc bắt đầu mở cửa xả cho đến bắt đầu quét khí lúc này áp suất sản phẩm cháy giảm từ giá trị Pb tới gái trị Pg là giá trị áp suất thấp nhất trong xilanh là áp suất bắt đàu quét khí trong xilanh.
Giai đoạn xả cỡng bức hay còn gọi giai đoạn quét khí ( g-e-f). Đợc tính từ lúc nạp không khí vào trong xilanh cho tới khi đóng cửa quét. Vào cuối giai đoạn nạp thì diện tíh cửa nạp đóng gần hết do đó áp suất của khí nạp giảm xuống một chút , và f là điểm cửa nạp đóng hoàn toàn.
Giai đoạn tổn thất nạp (f-i). Trong đó i là thời điểm đóng cửa xả do cửa xả bố trí cao hơn cửa nạp .Khi cửa nạp đóng hoàn toàn làm cửa xả vẫn cha đóng hết . Do tác dụng của piston đi lên do đó gây ra tổn thất khí nạp . Trong những động cơ làm cửa xả thấp hơn cửa nạp thì giai đoạn này là giai đoạn nạp thêm.
Câu 22: Nêu và phân tích các tiêu chuẩn đánh giá chất l ợng quá trình trao đổi khí của động cơ diêsel hai kì : hệ số d l ợng không khí nạp hình học ϕk, hệ số quét khí ϕa, và hệ số khí sót γ r
1. Hệ số khí quét ϕa : là tỷ giữa lợng không khí nạp đã đi qua cửa quét vào xilanh động cơ Gkq với lợng khí nạp còn lại
trong xilanh động cơ tính đến thời điểm kết thúc quá trình trao đổi khí.
ϕa=Gkq/Gkk
Trong đó :Gkk : khối lợng khí nạp Gkq : khối lợng khí quét
Hệ số khí quét càng lớn thì tổn thất khí quét càng nhiều do vậy nó làm tăng công chi phí cho tổ hơpj tuabin máy nén đối với
động cơ có tăng áp.
Khi hệ số khí quét càng lớn thì hệ số khí sót giảm đi do đó tăng tăng lợng khí nạp vào trong xilanh.
Hệ số khí quét càng lớn giảm đợc ứng suất nhiệt củatrạng thái của nhóm píton xilanh.
Động cơ hai kỳ có tăng áp thì ϕa>ϕa của động cơ hai kỳ không tăng áp.
Là tỷ số giữa thể tích không khí nạp do máy nén cung cấp ( ở điều kiện Pk và Tk ) trong thời gain thực hiện một chu trình công tác của động cơ với thẻ tích công tác của xilanh động cơ i.Vs.
ϕk=Vk/i.Vs .
Vk: thể tích không khí nạp do máy nén cung cấp trong thời gian thực hiện một chu trình công tác.
Vs: thể tích công tcác của xilanh i : số xi lanh
Ta thấy i.Vs là không đổi với mỗi loại động cơ .
Vậy ϕk càng lớn thì quá trình trao đổi khí càng hoàn thiện làm cho hệ số khí sótgiảm xuống và hệ số d lợng không khí α do đó làm cho lợng không khí trong động cơ tốt hơn đồng thời hệ số ϕk tăng lên làm cho hệ quét khíϕa tăng nên hiệu suất động cơ tăng do đó quá trình hoà trộn nhiên liệu tốt lên.
3. Hệ số khí sót γr .
Là tỷ số giữa lợng không khí cháy còn xót lại trong xilanh động cơ Gs với lợng không khí nạp còn lại trong xilanh động cơ Gkk tính đến thời điểm kết thúc quá trình trao đổi khí.
γr= Gs/Gkk .
Gs : lợng khí sót còn lại trong xi lanh động cơ ở cuối quá trình trao đổi khí .
Gkk: lợng không khí nạp còn lại trong xilanh động cơ thì kết thúc quá trình trao đổi khí.
Khi lợng khí sót nhiều làm cho Gs tăng lên và Gkk giảm xuống nên hệ số d lợng không khí α giảm dẫn đến quá trình cháy kém đi do thiếu không khí dẫn đến hiệu suất động cơ giảm . Và làm tăng công chi phí cho quá trình nạp khí .
Khi hệ số khí sót nhỏ thì quá trình quét khí càng hoàn thiện , l- ợng khí sót còn lại trong xilanh ít , lợng không khí sạch vào nhiều làm cho quá trình cháy tốt lên do đó nâng cao đợc hiệu suất động cơ.
Động cơ hai kỳ có tăng áp thì γ r bao giờ cũng nhỏ hơn γr cảu động cơ 2 kỳ không tăng áp.
Câu 23:Trình bày các thiết bị và nguyên lý hoạt động của hệ
thống làm mát động cơ diêsel tầu thuỷ . Trong khai thác, cần quan tâm đến cácthông số nào của hệ thống làm mát (có bản vẽ kèm theo)
1. Các thiết bị trong hệ thống làm mát sơmi xilanh :
Động cơ , tuabin tăng áp khí xả , két giãn nở , sinh hàn nớc ngọt làm mát sơmi xilanh , các bơm ly tâm , bầu hâm
2. Nguyên lý hoạt động
Nớc ngọt làm mát sau khi ra khỏi động cơ , nếu có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ quy định thì van điều chỉnh nhiệt độ ( van ba ngả)sẽ cho nớc đi qua bầu sinh hàn , tại đây nớc ngọt trao nhiệt cho nớc biển. Nếu nhiệt độ nớc ngọt không quá cao thì van điều
chỉnh sẽ cho nớc ngọt đi tắt qua bầu sinh hàn . Sau đó đợc bơm huts và đẩy đi làm mát sơmi xilanh rồi đén làm mát tuabin khí xả ,rồi nớc ngọt lại tiếp tục thực hiện một chu trình mới.
Trong quá làm mát một phần lợng nớc làm mát bị bốc hơi và rò rỉ nên nớc trong hệ thống bị hao hụt . Lợng nớc bị mát mát này đợc bù lại nhờ két giãn nở. Nớc từ két giãn nở sẽ chảy vào cửa hút của bơm nớc ngọt.
Khi tầu hoạt động ở vùng lạnh một trong những yêu cầu là nhiệt độ của nớc làm mát không đớc quá 200C so với nhiệt độ của động cơ do đó ta cần kiểm tra và hâm nớc làm mát tới nhiệt độ phù hợp băng thiết bị heater.
3. Hệ thống làm mát piston:
Thiết bị bao gồm : sinh hàn , bơm cấp nớc làm mát , két chứa n- ớc làm mát , họng phân phối , họng góp.
Nguyên lý hoạt động : Nớc ngọt sau khi làm mát piston đợc góp tại họng góp và đa về két , sau đó đợc bơm đa tới bầu sinh hàn , t- ơng tự nh trên. , tuỳ thuộc vào nhiệt độ mà van ba ngả cho nớc ngọt đi qua bầu sinh hàn hay không, Sau đó nớc ngọt đợc đa tới họng phân phối để đa đi làm mát piston , sau đó đó nớc làm mát lại đi râ họng góp và trở về két.
Trong quá trình tầu hoạt động tại vùng lạnh , yêu cầu là nhiệt độ không khác quá với nhiệt độ của động cơ là 200C để tránh ứng suất nhiệt do đó ngời ta sử dụng bộ hâm tại két chứa.
4. Các chú ý trong khai thác.
Khi khai thác phải chú ý đến nhiệt độ và áp suất cảu nớc ngọt làm mát.
Nhiệt độ khi khai thác , ngời khai thác phải chú ý đến nhiệt độ nớc ngọt trớc và sau sinh hàn .Nếu nhiệt độ trớc sinh hàn cao hơn nhiều so với nhiệt độ sau sinh hàn thì điều này chứng tỏ sinh hàn hạot động tốt. Còn nếu nhiệt độ nớc ngọt trớc và sau sinh hàn không chênh nhau nhiều thì chứng tỏ sinh hàn bị tắc bẩn cần vệ sinh .Trong trờng hợp tầu đang hoạt động không thể dừng sinh hàn để sửa chữa thì ta phải mở to van tăng cờng lu lợng nớc biển vào sinh hàn.
Trong khai thác phải chú ý đến nhiệt độ nớc làm mát vừa ra khỏi động cơ ( trên nắp xilanh) .Nhiệt độ nớc làm mát của từng xilanh không đợc chênh nhau quá lớn (150C).Nếu chênh nhau quá lớn thì ta phải điều chỉnh lợng nhiên liệu cấp vào trong mỗi xilanh cho đều nhau thông qua điều chỉnh bơm cao áp.
Trong khia thác ta phải chú ý đến áp suất nớc ngọt làm mát trớc và sau bơm để đảm bảo đủ điều kiện áp suất làm mát .Ngoài ra ta phải chú ý đến mực nớc trong két giãn nở và hệ thống các van và đờng ống đảm bảo s hoạt động tốt nhất.
Câu 24 :Trình bày các thiết bị và nguên lýhoạt động hệ thống
bôi trơn động cơ diêsel tầu thuỷ .Trong khai thác cần quan tâm đến các thông số nào của hệ thống bôi trơn (có bản vẽ kèm theo).
1.Thiết bị
1-sumptank ; 2- phin lọc thô ;3- bầu hâm ; 4- máy lọc ly tâm ;5- bơm tuần hoàn dầu nhờn; 6- sinh hàn dầu nhờn ;7- phin lọc tinh ; 8- lu lợng kế ;9- Thiết bị bôi trơn xilanh;10 –két dầu nhờn máy chính ; 12 – két dầu nhờn máy đèn ; 13- phin lọc thô