PHẦN THỨ I:

HỆ THỐNG TBNL HƠI NƯỚC TÀU THUỶ
CHƯƠNG I: NỒI HƠI TÀU THUỶ

BÀI 1: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TBNL HƠI NƯỚC TÀU THUỶ
1.1. Các thiết bò của hệ thống

Đến sinh
hoạt
Đế n máy
phụ

Bầ u sấy hơi

Cấ p không
khí
Cấp NL

Hộp số

Tuabin

Chân vòt

8

NỒ I
HƠI

Ra mạ n tàu

Fin lọ c
nước biển

BN

Hơi hâm

Bầ u hâm
nước cấ p 2 Hơi NH

Bơm cấp

Bơm Bơm cấ p
nước nước biển
ngưng

Bầ u hâm
nước cấ p 1

Hình 1: Sơ đồ hệ thống tbnl hơi nước tàu thuỷ

Trang 1


1.2.

Nguyên lý hoạt động

− Tại NH thực hiện quá trình sản xuất hơi nước (gia nhiệt cho nước → hơi) biến đổi hoá năng của

chất đốt thành hơi.
− Bầu sấy hơi: biến hơi bảo hoà → hơi quá nhiệt
− Ở tuabin: nhiệt năng của hơi biến thành động năng của dòng hơi do hơi giản nở trong các ống
phun, động năng của hơi tác động lên các cánh tuabin làm tuabin quay.
− Vì ntb cao nên phải giảm xuống thông qua hộp số (có thể thêm tuabin thực hiện quá trình chạy
lùi).
− Tại bầu ngưng (BN): hơi nước được làm mát để ngưng tụ thành nước.
− Nước ngưng được bơm nước ngưng hút ra đưa qua bầu hâm cấp 1. Sau đó được bơm cấp nước nồi
bơm qua bầu hâm cấp 2 đến NH.
+ Hệ thống TBNL hơi nước tàu thuỷ làm việc theo chu trình kín
+ Lượng hơi, nước thất thoát sẽ được bổ sung.

BÀI 2: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TUABIN NỒI HƠI TÀU THUỶ
2.1. Nồi hơi ống nước
2.1.1.Kết cấu:
Nồi hơi ống nước gồm các thiết bò chính sau:
− Nồi hơi:
+ Bầu hơi, bầu nước.
+ Cụm ống (nối hai bầu).
− Buồng đốt: không gian thực hiện quá trình cháy
của chất đốt cung cấp nhiệt cho nồi hơi.
− Bộ quá nhiệt (sấy hơi).
− Bộ hâm nước tiết kiệm: tận dụng nhiệt khói lò
hâm nước trước khi cấp vào nồi hơi nhằm tăng hiệu
suất của nồi hơi (ηNH), giảm ứng suất nhiệt.
− Bộ sấy không khí tiết kiệm: tận dụng nhiệt khói
lò để sấy nóng không khí cấp vào buồng đốt → cháy
tốt hơn → tăng hiệu suất của nồi hơi
− Thiết bò cấp nước: bơm, lọc, .....
™ Chú ý: Pbơm > Pnồi .

− Thiết bò cấp nhiên liệu: két, bầu hâm,
bơm, súng phun, ...
− Thiết bò điều khiển, kiểm tra: áp kế,
nhiệt kế, ống thuỷ, van an toàn, van xả cặn.
− Thiết bò tự động điều chỉnh:
+ Điều chỉnh quá trình cháy.
+ Điều chỉnh nước nồi hơi.
+ Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt.

gió

Quạt gió

Nước

Bầ u hơi

Hơi QN

Buồ ng đố t
Sú ng phun
Bơm dầu
Bầ u nướ c

Hình 2: Sơ đồ nồi hơi ống nước

Trang 2


2.1.2.Nguyên lý làm việc

− Ở buồng đốt: Do nhiên liệu được phun sương cộng với không khí → mồi lửa. Hổn hợp cháy tạo
ngọn lửa và khói lò có nhiệt độ cao → truyền nhiệt cho cụm ống nước sôi gần buồng đốt (I). Ở đây có
cường độ hoá hơi lớn hơn ở cụm ống nước sôi xa buồng đốt (II). Mật độ hỗn hợp trong cụm (I) nhỏ hơn
cụm (II) nên sẽ tạo thành vòng tuần hoàn tự nhiên trong NH. Hơi nước tập trung trên bầu hơi & thoát ra
ngoài qua mặt sàng để tách hơi & hạt nước đến bộ quá nhiệt.
− Khói lò đi từ buồng đốt → cụm ống → sấy hơi → hâm → ống khói.
2.2. Nồi hơi ống lửa
− Kết cấu & nguyên lý hoạt động:

Bộ sấy kk

Hình 3: Sơ đồ nồi hơi ống lửa

Hơi bảo hoà

Bộ hâm
phụ

Thanh chằng
dài
Thanh
chằng ngắn

Ống lửa
DO
không khí
Buồng đốt

Hộp lửa
Vỏ nồi hơi


BÀI 3: PHÂN LOẠI NỒI HƠI
3.1. Theo công dụng:
− NH chính
− NH phụ
− NH kinh tế: tận dụng nhiệt khí xả động cơ.
3.2. Theo cách quét lò:
− NHON
− NHOL: gồm có OL xuôi chiều & OL ngược chiều.
− NH hỗn hợp (OL + ON)
3.3. Theo cách tuần hoàn của nước và hơi
− NH tuần hoàn tự nhiên
− NH tuần hoàn cưỡng bức (dùng bơm tuần hoàn).
3.4. Theo áp suất NH
− NH thấp áp: < 20 kg
− NH trung áp: từ 20 đến 45 kg/cm2
− NH cao áp: > 45kg/cm2.
3.5. Theo nhiên liệu:
− NH đốt than.
− NH đốt dầu.
− NH sử dụng năng lượng hạt nhân.
Trang 3


BÀI 4: CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA NỒI HƠI
4.1. Áp suất:
− Là áp suất của hỗn hợp nước + hơi tác dụng lên bầu nồi và thành ống. (áp suất hơi quá nhiệt).
4.2. Nhiệt độ:
− Nhiệt độ hơi bão hoà (trước sấy)
− Nhiệt độ hơi quá nhiệt (sau sấy)

− Nhiệt độ nước cấp.
4.3. Sản lượng:
− Lượng sinh hơi trong một đơn vò thời gian (kg/h, tấn/h)
4.4. Hiệu suất :ηN (%):
− Là tỉ số giữa nhiệt lượng có ích cho NH trên nhiệt lượng do chất đốt tạo ra.
Q
ηN = P i
QH * B
BÀI 5: CÁC THIẾT BỊ PHỤC VỤ NỒI HƠI
5.1. Thiết bò an toàn:
™

− Gồm có van an toàn, áp kế, nhiệt kế
Van an toàn :
+ Pmở = 1,03.Pctác .
+ Pđóng < Pctác : 0.3 – 0.5 kg/cm2

5.2. Thiết bò chỉ báo mực nước nồi:
− Ống thuỷ.
5.3. Thiết bò cấp nước (tự động cấp nước).
−
−
−
−

Bơm (Pbơm >Pnồi )
Lọc (không khí, tạp chất. dầu...)
Hâm nước.
Thiết bò làm sạch nồi hơi:
+ Xử lí nước bằng hoá chất.

+ Gạn mặt, xả đáy khi nồi hơi làm việc.

5.4. Thiết bò phục vụ quá trình cháy:
−
−
−
−

Bơm nhiên liệu.
Hâm sấy (FO)
Súng phun nhiên liệu.
Thiết bò điều chỉnh tự động quá trình cháy.

5.5. Thiết bò cấp không khí:
− Quạt, sấy không khí...

Trang 4


BÀI 6: NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO NỒI HƠI
6.1. Khái niệm
Là những vật chất tự nhiên hay nhân tạo được đốt trong buồng đốt của nồi hơi thực hiện quá trình
biến đổi hoả năng thành nhiệt năng.
Gồm:
− Chất rắn: than đá, củi.
− Chất lỏng: DO, FO.
− Năng lượng nguyên tử.
6.2. Yêu cầu của nhiên liệu:
− Có lượng sinh nhiệt cao (nhiệt trò đo bằng kJ/kg, kJ/m3 ) nhằm để giảm lượng dự trữ.
− Có độ bền vững khi bảo quản trên tàu (không tự bốc cháy).

− Đôï tro, độ ẩm, hàm lượng S, V thấp:
H 2O
+ S → SO2, SO3 ⎯⎯
⎯→ H2SO4
+ V cháy tạo thành V2O5 có nhiệt độ nóng chảy thấp (6850C) bám lên thành ống, vỏ. Làm
xút tác cho phản ứng ăn mòn.
BÀI 7: NƯỚC CẤP CHO NỒI HƠI
7.1. Yêu cầu đối với nước cấp nồi hơi.
−
−
−
−
−

Nước ngưng (từ hơi nước) phải tinh khiết.
Nước không bò lẫn nước biển, rò lọt ở bình ngưng.
Nước không có dầu (từ các phụ tải: máy hơi, tua bin... )
Nước không lẫn không khí.
Nước bổ sung phải đảm bảo chất lượng.

7.2. Các phương pháp lọc nước nồi.
7.2.1.Dùng thuốc chống đóng cáu cặn:
Xút NaOH, K2CO3, Na3PO4: các chất này phản ứng hoá học với các muối cứng trong nước làm cho
muối cứng lắng thành cáu bùn để xả ra ngoài.
Có thể cho trực tiếp vào nồi hơi hoặc pha ở két.
7.2.2.Lọc cặn
Nước qua lưới lọc, các ngăn than cốc ở bể lọc, cặn cáu sẽ bò giữ lại.
7.2.3.Lọc dầu
Dùng khăn bông, vải gai, xơ mướp, ...
7.2.4.Khử khí

− Đun sôi thì các chất khí hoà tan sẽ bay hơi.
− Pha các chất hấp thụ oxy như: N2H4, Na2SO3.
7.2.5.Đònh kì gạn mặt xả đáy
− Gạn mặt: Ca/1 lần (gạn chất nổi, màng dầu)
− Xả đáy: ngày/lần (xả cạn bùn lắng đọng).
Trang 5


CHƯƠNG II: TUA BIN HƠI
KHÁI NIỆM
− Tuabin hơi là 1 động cơ nhiệt dùng để biến đổi nhiệt năng của hơi thành công cơ học.
− Động cơ quay liên tục 1 chiều (không có cơ cấu biên, trục khuỷu) nên làm việc ổn đònh, có hiệu
suất và công suất cao (hơn 1 triệu kW)
− Trên tàu thuỷ dùng làm động cơ chính lai chân vòt hoặc lai máy phát điện, bơm, quạt...
BÀI 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC.
1.1. Cấu tạo:
− Bánh động lắp chặt với trục
− Bánh tónh lắp với vỏ có gắn ống phun.
− Hộp kín hơi (lược).
vỏ

1.2. Nguyên lí làm việc:
Hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao khi đi qua ống
phun thì áp suất và nhiệt độ giảm xuống nhưng tốc độ
dòng hơi tăng lên đi vào cánh công tác. Ở đây dòng hơi
đổi chiều chuyển động cong theo lòng máng của cánh
công tác nên xuất hiện lực li tâm. Các phần tử hơi va đập
vào lòng cánh tạo nên sự chênh lệch áp suất giữa phía
bụng và phía lưng của cánh công tác làm cho bánh cánh
động quay lai trục quay.

Như vậy trong tuabin có 2 quá trình chuyển hoá
năng lượng:
− Trong ống phun: khi hơi đi qua nhiệt năng biến
thành động năng của dòng hơi.
− Khi đi qua rãnh cánh công tác động năng của dòng
hơi biến thành công cơ học làm quay cánh.
™ Cứ 1 bánh tónh + 1 bánh động thì gọi là 1 tầng của
tua bin. Tuabin có thể 1 tầng hoặc nhiều tầng
(tầng cao áp, tầng trung áp, tầng thấp áp).

ống phun

cánh động
bánh động

trục

hộp kín

Hình 4: Tuabin hơi một tầng

1.3. Ưu nhược điểm của tuabin hơi.
1.3.1.Ưu điểm:
− Động cơ hoạt động liên tục, vòng quay cao (15000 rpm), quay một chiều nên tải trọng ít thay đổi
→ không thay đổi về ứng suất nhiệt, giảm mài mòn, êm, tuổi thọ cao, làm việc tin cậy.
− Bảo quản vận hành đơn giản, buồng máy sạch sẽ (không bò rò rỉ dầu, nước ra ngoài).
− Công suất lớn (1 tuabin có thể có công suất = 100.000 CV)
− Hiệu suất:
+ Lớn hơn so với máy hơi, tuabin khí.
Trang 6



+ Nhỏ hơn so với động cơ đốt trong: (máy hơi: < 16%, tuabin khí: ≈ 30%, tuabin hơi: 35%,
động cơ đốt trong: 45%)
− Lắp dưới tàu: trọng tâm thấp → không có moment lật.
1.3.2.Nhược điểm

− Hệ thống cồng kềnh, phức tạp (chỉ lắp cho tàu lớn).
− Khởi động, vận hành chậm (do phải sấy).
− Vòng quay quá lớn → phải có bộ truyền động.
− Không đảo chiều được: nếu lai chân vòt phải có thêm một tuabin lùi → làm tổn thất công suất của
hệ thống do luôn phải lai tuabin lùi (khắc phục bằng cách sử dụng chân vòt biến bước).
BÀI 2: PHÂN LOẠI TUABIN HƠI TÀU THUỶ
2.1. Phân loại theo chức năng

− Tuabin chính: lai chân vòt.
− Tuabin phụ: lai các thiết bò phụ: máy phát điện, bơm, ...
2.2. Phân loại theo cấu tạo

− Tuabin nhiều thân: 2 thân:
+ Thân cao áp (đặt tuabin cao áp).
+ Thân thấp áp (đặt tuabin thấp áp)
− Tuabin một thân: toàn bộ các tầng chỉ cấu tạo một trục gồm phần cao áp và phần thấp áp.
2.3. Phân loại theo đặt tính quá trình làm việc:

− Tuabin xung kích: thường được ứng dụng ở vùng cao áp.
− Tuabin phản kích: thường được áp dụng ở vùng trung áp, thấp áp.
− Tuabin hỗn hợp: xung kích +phản kích.

Trang 7



PHẦN THỨ II:

HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC DIESEL TÀU THUỶ
CHƯƠNG III: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Nguyên lí chung:
1.1.1.Động cơ đốt trong

− Động cơ đốt trong là một động cơ nhiệt.
− Nhiên liệu được đốt cháy chuyển hoá từ nhiệt năng → cơ năng xảy ra bên trong động cơ.
1.1.2.Giới thiệu sơ đồ cấu tạo.
1.1.3.Nguyên lí làm việc

− Nhiên liệu cháy trong xylanh động cơ bằng hai cách:
+ Tự bốc cháy khi bò nén đến áp suất, nhiệt độ thích hợp.
+ Bò đốt cháy cưỡng bức nhờ nguồn lửa bên ngoài.
− Sản phẩm cháy có áp suất cao, nhiệt độ cao tiến hành quá trình giản nở, tác dụng lên đỉnh piston,
đẩy piston đi xuống.
− Nhờ cơ cấu biên – trục khuỷu: biến chuyển động tònh tiến của piston thành chuyển động quay của
trục khuỷu.
− Việc thải khí củ và nạp khí mới do các supáp thực hiện qua các cơ cấu truyền động.
− Việc cung cấp nhiên liệu vào xylanh do hệ thống nhiên liệu (bơm cao áp, vòi phun, ...) thực hiện.
− Động cơ được làm mát & bôi trơn nhờ hệ thống làm mát và hệ thống dầu nhờn.
1.2. Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong
1.2.1.Ưu điểm

− Hiệu suất có ích cao (40 – 45%) trong khi đó các thiết bò khác như TB khí (30%), TB hơi (30 35%), máy hơi (<16%).

− Kích thước, trọng lượng nhỏ (không có nồi hơi).
− Khởi động nhanh, vận hành đơn giản → ít người.
− Ít gây nguy hiểm (hoả hoạn, cháy nổ).
− Nhiệt độ xung quanh thấp → điều kiện làm việc tốt.
1.2.2.Nhược

−
−
−
−
−
−
−

Khả năng quá tải kém (<10% về N, 3% về vòng quay trong một giờ)
Khi vòng quay nhỏ → không có Mmax
Khó khởi động khi có tải.
Công suất không lớn lắm (40 – 45.000 CV).
Cấu tạo phức tạp → trình độ thợ cao.
Nhiên liệu lỏng phải có chất lượng cao.
Tiếng ồn lớn (đối với động cơ cao tốc).

Trang 8


BÀI 2: PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.1. Theo cách thực hiện chu trình công tác.

− Động cơ 4 kì: chu trình công tác được hoàn thành trong thời gian 4 hành trình của piston (2 vòng
quay trục khuỷu).

− Động cơ 2 kì: chu trình công tác được hoàn thành trong thời gian 2 hành trình của piston tương ứng
với 1 vòng quay trục khuỷu.
2.2. Theo nhiên liệu:

− Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng nhẹ (xăng, cồn, benzen,...) và chạy bằng nhiên liệu lỏng nặng
(DO, FO).
− Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí nén, khí thể lỏng)
− Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí lỏng (nhiên liệu chính là khí- nhiên liệu mồi là nhiên liệu lỏng)
gọi là động cơ gazôdiesel.
− Động cơ chạy bằng nhiều loại nhiên liệu.
2.3. Theo phương pháp hình thành khí hỗn hợp

− Động cơ hình thành hỗn hợp (khí- nhiên liệu) ở bên ngoài.
− Động cơ hình thành hỗn hợp (khí- nhiên liệu) ở bên trong (đưa không khí vào bên trong nén đến
cuối quá trình → cấp nhiên liệu sương).
2.4. Theo phương pháp đốt cháy khí hỗn hợp

− Động cơ đốt cưỡng bức: buzi (nguồn lửa bên ngoài).
− Động cơ tự cháy (Tự bốc cháy khi bò nén đến áp suất, nhiệt độ thích hợp).
2.5. Theo dạng của chu trình công tác

− Động cơ làm việc theo chu trình V = const (quá trình cháy của nhiên liệu tiến hành ở V = const).
− Động cơ làm việc theo chu trình P = const (cháy với P = const).
− Động cơ làm việc theo chu trình hỗn hợp (vừa V vừa P = const)
2.6. Theo phương pháp nạp

− Động cơ không tăng áp: (việc nạp không khí vào xylanh do chênh lệch áp suất).
− Động cơ có tăng áp: Pnạp >Pkq . Khi tăng Qnạp → cho phép tăng nhiên liệu → tăng công suất (N).
2.7. Theo tốc độ trung bình của piston
S .n

Cm =
[m/s]
30
Trong đó:
+ S: hành trình của piston .
+ n: vòng quay của động cơ.
− Động cơ thấp tốc: Cm < 6 m/s (100 – 250 rpm)
− Động cơ trung tốc: Cm = 6 -9 m/s (250 – 750 rpm).
− Động cơ cao tốc: Cm > 9 m/s (750 – 1500 rpm).
2.8. Theo khả năng thay đổi chiều quay của trục khuỷu

− Động cơ chỉ quay 1 chiều.
− Động cơ đảo chiều (dừng động cơ, dòch trục cam → khởi động lại).
Trang 9


2.9. Theo phương thức tác dụng lực lên đỉnh piston

− Động cơ tác dụng đơn (chu trình công tác chỉ thực hiện ở phía trên đỉnh piston). Hay còn gọi là
động cơ một hiệu lực.
− Động cơ tác dụng kép (chu trình công tác ở không gian trên và dưới của piston). Hay còn gọi là
động cơ hai hiệu lực.
− Động cơ có piston đối đỉnh (2 piston chung một buồng đốt).
2.10. Phân theo cấu tạo động cơ

− Theo số xylanh:
+ Động cơ một xylanh.
+ Động cơ nhiều xylanh.
− Theo cách phân bố xylanh:
+ Xylanh bố trí một hàng thẳng đứng.

+ Xylanh bố trí hai hàng chữ V.
+ Xylanh bố trí hình sao.
− Theo cấu tạo thanh truyền:
+ Động cơ không bàn trượt.
+ Động cơ có patanh – bàn trượt.
2.11. Theo công dụng

− Động cơ chính: lai chân vòt.
− Động cơ phụ: lai máy phát hoặc MP khác.
BÀI 3: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3.1. Những khái niệm và đònh nghóa:
3.1.1.Quá trình công tác của động cơ
Là tổng số tất cả những sự biến đổi xảy ra đối với môi chất công tác bên trong xylanh động cơ
cũng như ở hệ thống nạp và thải gắn liền với nó. Môi chất công tác luôn luôn biến đổi về chất cũng như
về lượng:
− Thay đổi về thành phần hoá học khi đốt cháy nhiên liệu.
− Thay đổi về thể tích do piston luôn chuyển động.
− Thay đổi về áp suất, nhiệt độ.
− Thay đổi về trọng lượng do thải khí và nạp khí.
3.1.2.Chu trình công tác của động cơ.

− Là tổng cộng tất cả những phần của quá trình xảy ra theo thời gian, trong một giai đoạn (thời kì) ở
một xylanh của động cơ.
− Trong động cơ Diesel:
+ Động cơ 4 kì phải cần 4 hành trình của piston mới hoàn thành một chu trình công tác của
động cơ.
+ Động cơ 2 kì phải cần 2 hành trình của piston mới hoàn thành một chu trình công tác của
động cơ.

Trang 10



3.1.3.Kỳ của động cơ: (hay còn gọi là thì)
Là chỉ số hành trình của piston khi hoàn thành một chu trình công tác.
− 4 kỳ: thực hiện 4 quá trình hút, nén, nổ, xả trong 4 hành trình của piston (4S).
− 2 kỳ: thực hiện 4 quá trình hút, nén, nổ, xả trong 2 hành trình của piston (2S).
3.1.4.Điểm chết của piston

− Là vò trí mà tại đó piston đổi chiều chuyển động.
− Piston có 2 điểm chết: ĐCT và ĐCD.
3.1.5.Hành trình của piston (S)

− Là khoảng cách giữa hai điểm chết.
− S = 2R (R: bán kính quay của tâm cổ khuỷu).
3.1.6.Thể tích buồng cháy (buồng nén): kí hiệu là Vc.
Là thể tích của xylanh khi piston ở điểm chết trên.
3.1.7.Thể tích công tác của xylanh (Vh)
Là hiệu số giữa Vmax và Vc.
πD 2
[Vh = Vmax - Vc] =
S (m3: 1xl).
4
3.1.8.Tỉ số nén của động cơ: ( ε )
Là tỉ số giữa Vmax và Vc.
V
V + Vh
V
ε = max = c
=1+ h
Vc

Vc
Vc
3.2. Nguyên lí làm việc của động cơ diesel 4 kì :

P y z
z'
c''

P0

Vc

c'

C''

d2

r'
Vh

S

b'

b
a

d
r'


V

1

3

4

b'
5

C'

1

6

d1
r

ĐCT

b
a

ĐCD

d2
2


ĐCT
ĐCD
Hình 5: Đồ thò công chu trình và đồ thò phân phối khí của động cơ 4 kì

Trang 11


ϕ1 = 18 – 300
ϕ3 = 10 - 300
ϕ5 = 35 – 450

ϕ2 = 18 - 450
ϕ4 : Góc trùng điệp của supáp.
ϕ6 = 18 - 250

− Xét khi piston ở vò trí ĐCT. Tại đây ta có:
+ Vmin = Vc
+ ϕ = 00 (góc quay trục khuỷu : 4 kì: ϕ = 0 - 7200
3.2.1.Hành trình thứ nhất: hành trình nạp

− Khi piston ở ĐCT → Vc chứa đầy sản phẩm cháy còn sót lại của chu trình trước. Điểm đặt trưng
cho trạng thái của nó là điểm r. Pr = P0 (áp suất khí quyển).
− Khi trục khuỷu quay: piston dòch chuyển xuống, V tăng lên → tạo chân không. Khi P < P0 thì
không khí được hút vào xylanh nhờ supáp nạp đã mở (lúc này supáp xả đóng).
− Trên đồ thò công thì hành trình nạp ứng với đường cong rr’a.
− Để cải thiện quá trình nạp tốt hơn (đẩy khí sót, tăng khí nạp: người ta cho supáp nạp mở sớm trước
khi piston đến ĐCT (mở tại điểm d1). Góc mở sớm là ϕ 1=d1r. Thường ϕ 1: 180 – 300
− Đồng thời supáp nạp được đóng muộn hơn so với ĐCD (tại điểm d2), góc đóng muộn là ϕ 2 = ad2.
Thường thì ϕ 2 = 180 – 450: với động cơ không tăng áp.

™ Vì supáp nạp mở sớm, đóng muộn nên thới gian nạp thực tế của quá trình nạp lớn hơn thới gian
của hành trình nạp.
3.2.2.Hành trình thứ hai: hành trình nén

− Piston đi từ ĐCD đến ĐCT, thể tích xylanh giảm dần không khí bò nén lại, do đó nhiệt độ và áp
suất tăng lên (cuối quá trình nén thì Tc = 600 – 8000C và Pc = 3,0 – 5,0 Mpa).
− Vì supáp nạp đóng muộn nên thời gian của quá trình nén nhỏ hơn thời gian của hành trình nén.
− Để quá trình cháy của nhiên liệu tốt hơn (có thời gian chuẩn bò cháy) người ta cho phun nhiên liệu
(qua BCA – vòi phun) vào xylanh sớm hơn so với ĐCT, góc phun sớm là ϕ 3= c’c’’ (thường ϕ 3 = 10 –
300)
− Thời gian chuẩn bò cháy dài hay ngắn phụ thuộc rất nhiềy yếu tố: tính chất của nhiên liệu, chất
lượng hạt nhiên liệu, nhiệt độ và áp suất của không khí nén & sự hoà trộn của hỗn hợp.
3.2.3.Hành trình thứ ba: hành trình cháy và giản nở

− Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Hành trình này bao gồm quá trình cháy và quá trình giản nở.
− Sau khi kết thúc giai đoạn chuẩn bò cháy, số nhiên liệu trong xylanh được cháy nhanh. p suất (P)
tăng lên đột ngột (từ c’’ đến y). Sau đó quá trình cháy được tiến hành tương đối đều hơn vì số nhiên liệu
được cấp vào bốc cháy nhanh hơn (P ≈ const).
− Trên đồ thò giai đoạn cháy là giai đoạn yz.
− Tại z (mới quá trình cháy)
− Quá trình cháy kết thúc hoàn toàn tại z’. Từ z’ là quá trình giản nở của sản phẩm cháy đẩy piston
xuống ĐCD.
− p suất khí cháy trong quá trình giản nở truyền trực tiếp cho piston để sinh công có ích. Vì vậy
hành trình thứ ba này được gọi là hành trình công tác (đường c’’y z b’’).
3.2.4.Hành trình thứ tư : hành trình thải

− Piston đi từ ĐCD lên ĐCT (supáp xả mở, sản phẩm cháy bò đẩy ra khỏi xylanh).
Trang 12



− Để cải thiện quá trình thải, để giảm Pr ở giai đoạn thải (sẽ giảm được công tiêu hao piston đẩy khí
thải ra ngoài. Người ta cho supáp xả mở sớm (trước ĐCD) một góc ϕ 5 ≈ 35 – 450 = b’b.
− Tại điểm b:
+ Pb = 0,25 – 0,5 Mpa.
+ Tb = 650 – 7500C.
− Đồng thời để đẩy sạch sản phẩm cháy, supáp xả lại được đóng muộn hơn so với ĐCT (điểm r’).
Góc đóng muộn là ϕ 6 =rr’ (18 – 250)
− Cuối quá trình thải:
+ Pr’ = 0,103 – 0,105 Mpa.
+ Tr’ = 350 – 4500C.
− Do có sự mở sớm và đóng muộn của supáp xả nên thời gian của quá trình thải lớn hơn thời gian
của hành trình thải.
− Trên đồ thò tròn ta thấy có giai đoạn cả hai supáp đều mở: gọi là góc trùng điệp của supáp: ϕ 4 =
ϕ 1 + ϕ 6 và ϕ 4 trùng với d1r’.
− Sau khi kết thúc quá trình thải tức động cơ đã hoàn thành một chu trình công tác thì một chu trình
công tác mới tiếp theo được bắt đầu.
− Thông qua đồ thò ta có một số kết luận:
+ Toàn bộ chu trình công tác của động cơ 4 kì thực hiện trong hai vòng quay trục khuỷu hay
4 hành trình của piston.
+ Trong 4 hành trình chỉ có hành trình cháy giản nở (hành trình thứ 3) là chất công tác sinh
công (công dương). Còn 3 hành trình còn lại (nạp, nén, thải) là 3 hành trình tiêu tốn công (công âm).
Công này được thực hiện nhờ moment quán tính của các chi tiết quay của động cơ: bánh đà, trục khuỷu.
Hoặc nhờ công của các xylanh khác (động cơ nhiều xylanh).
+ Thời điểm đóng mở các supáp, phun nhiên liệu không trùng với ĐCT, ĐCD của piston
được gọi là thời điểm phân phối khí. Sự lựa chọn các góc phân phối khí có ảnh hưởng rất nhiều đến công
suất (N) và tính kinh tế của động cơ.
3.3. Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 2 kì
Một vài đặc điểm về cấu tạo, nguyên lí làm việc của động cơ diesel 2 kì.
− Các cửa nạp khí mới, xả khí củ được khoét bên hông sơmi xylanh của động cơ (cửa nạp một bên,
cửa thải một bên. Mỗi cửa bằng ½ chu vi xylanh). Mép trên của cửa xả cao hơn cửa nạp, mép dưới hai

cửa bằng nhau và trùng với ĐCD của piston. Việc đóng mở các cửa nạp và xả do piston thực hiện.
− Đặc biệt có loại động cơ hai kì không có cửa xả trên thân sơmi xylanh thì phải có supáp xả trên
nắp xylanh (gọi là động cơ hai kì quét thẳng).
− Động cơ hai kì bắt buộc Pquét > Pkq (>1,15 at) mới thực hiện được quá trình nạp quét khí được. Vì
vậy phải có máy nén không khí (bơm piston, bơm roto, ...). hoặc dùng hốc dưới của piston cùng với
không gian cácte làm bơm quét.
− Chu trình công tác của động cơ hai kì tiến hành như sau:

Trang 13


ĐCT

P
a

z
c

c'
b'

k d

k

b

0


51

66 0
ĐCD

Xả

V

VS

ĐCT

d

51 0

a
Vc

k'

Cử a
nạp

ĐCD

Hình 6: Đồ thò công chỉ thò và đồ thò phân phối khí của động cơ 2 kì
3.3.1.Hành trình thứ nhất: hành trình cháy và giản nở


− Xét khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD: ở hành trình này động cơ thực hiện quá trình cháy và giản
nở (sinh công) (đoạn z – b).
− Ở cuối quá trình giản nở khi mép trên của piston đi qua mép trên của cửa xả, xylanh thông với
bên ngoài, sản phẩm cháy có P > Pkq nên tự do thải ra ngoài cho tới khi áp suất trong xylanh giảm
xuống bằng hoặc lớn hơn một chút so với áp suất khí quét (Pkq) ở cửa nạp.
− Piston tiếp tục đi xuống: Khi mép trên của piston đi qua mép trên của cửa nạp (mở cửa nạp) Pquét
> Pkq → đưa khí nạp vào xylanh (vì hai cửa nạp và xả cùng mở nên khí mới đẩy khí xả ra ngoài đồng
thời nạp đầy khí mới vào xylanh: hai quá trình thực hiện đồng thời nên còn gọi là giai đoạn quét khí.
Kết thúc khi piston ở ĐCD.
− Quá trình quét – xả: bkda.
3.3.2.Hành trình thứ hai: hành trình nén

− Khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT: quá trình quét của không khí sạch vẫn tiếp tục cho đến khi piston
đóng cửa nạp. Sau khi đóng cửa nạp không khí mới vẫn xả ra ngoài một ít (vì lúc này cửa xả vẫn mở).
− Quá trình nén bắt đầu khi piston đóng kín cửa xả và kết thúc khi piston ở ĐCT (đoạn a–c). Áp
suất và nhiệt độ của không khí tăng dần. Trước ĐCT một góc 5–300 thì nhiên liệu được phun vào (góc
phun sớm) tạo điều kiện cho quá trình cháy, gần ĐCT thì quá trình cháy bắt đầu (c_z)
− Khi piston đi xuống thì một chu trình mới lại bắt đầu.

Trang 14


3.4. Một số kết luận:

− Chu trình công tác của động cơ thực hiện trong hai hành trình của piston hoặc một vòng quay trục
khuỷu.
− Phải tốn một công để lai máy nén (6 – 12 Ni).
− Khi quét khí có một phần khí nạp bò dò lọt do lẫn trong sản phẩm cháy → tổn thất khí nạp .
− Một phần hành trình của piston dùng vào việc quét và thải khí.
3.5. So sánh hai loại động cơ 4 kì và 2 kì:


− Nếu hai động cơ cùng các kích thước (D, S, n, i) thì về mặt lý thuyết N2k=2N4k. Nhưng thực tế chỉ
lớn hơn 1,6 – 1,8 lần do phải tốn một phần công suất cho máy nén khí và một phần của hành trình để
quét thải và bò dò lọt khí nạp.
− Quá trình thải khí củ và nạp khí mới của 4 kì tốt hơn (hoàn hảo hơn) và các quá trình này được
thực hiện trong hai hành trình.
− Cấu tạo cơ cấu quét khí 2 kì đơn giản hơn 4 kì (quét vòng không có supáp nạp, xả). Nhưng 2 kì
phải có máy nén khí.
− Động cơ 2 kì thì moment quay biến đổi điều đặn hơn (vì cả chu trình chỉ trong hai hành trình của
piston)
− Động cơ 4 kì dể chọn góc phân phối khí vì chỉ cần thay đổi cơ cấu cam (vò trí, biến dạng) trên trục
phân phối (thay đổi sớm muộn)
− Góc ứng với quá trình cháy_ giản nở của 4K > 2K:
+ Động cơ 4K gần bằng 1400.
+ Động cơ 2K gần bằng 100 – 1200.
− Bằng phương pháp tăng áp có thể tăng công suất động cơ 4K dể hơn vì ứng suất nhiệt và hệ thống
tăng áp của nó cũng đơn giản hơn 2K
− Tính kinh tế của hai loại động cơ gần như nhau (140 – 190 g/mlh).
3.6. Các hình thức quét khí ở động cơ hai kì.

− Quá trình thải sản phẩm cháy và nạp không khí mới ở động cơ hai kì chiếm khoảng 120 – 1500
góc quay trục khuỷu (4K > 3600). Trong quá trình ấy xảy ra quá trình hoà trộn giữa khí mới và sản
phẩm cháy và một số vùng (góc chết) trong xylanh không khí quét không tới được.
− Chất lượng của quá trình thải sản phẩm cháy và nạp không khí mới của động cơ 2K phụ thuộc vào
đặc điểm của hệ thống quét và thải
− Dựa vào phương hướng vận động của dòng không khí quét người ta chia thành hai loại: quét vòng
và quét thẳng.
3.6.1.Quét vòng:

− Dòng không khí đi đường vòng: các cửa nạp và thải đặt ở phần dưới của xylanh và được đóng mở

nhờ piston.
− Dựa vào vò trí các cửa người ta chia ra:
+ Quét vòng đặt ngang: cửa thải đối diện cửa quét.
+ Quét vòng đặt một bên: cửa thải và cửa quét đặt một bên vách xylanh
+ Quét vòng đặt xung quanh: cửa thải , cửa quét đặt xung quanh.
+ Quét vòng đặt hỗn hợp: kết hợp.
− Chiều cao của cửa thải và cửa quét ở hệ thống quét vòng có 3 trường hợp:
+ Mép trên cửa thải cao hơn mép trên cửa quét
Trang 15


+ Mép trên cửa thải thấp hơn mép trên cửa quét.
™ Nếu chỉ có một hàng cửa quét thì tất cả cửa quét phải lắp van một chiều. Nếu có hai hàng cửa
quét thì chỉ cần lắp van một chiều cho hàng cửa quét phía trên.
+ Mép trên cửa thải ngang với mép trên cửa quét (phải lắp van một chiều tự động trong cửa
quét.
3.6.2.Hệ thống quét thẳng:
Dòng không khí quét chỉ theo một chiều. Các cơ cấu của hệ thống quét được đặt ở hai đầu xylanh
(cửa quét ở dưới xylanh, supáp xả ở nắp xylanh).
™ Ở động cơ đối đỉnh thì cửa xả ở một phía xylanh do một piston điều khiển, còn cửa nạp thì ở phía
bên kia và do piston kia điều khiển.
BÀI 4: MỘT VÀI THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ
4.1. p suất chỉ thò bình quân [Pi]:

P

Là áp suất quy ước trung bình không đổi của khí
trong xylanh công tác, tác dụng lên piston trong thời gian
một hành trình của nó, thực hiện một công bằng công của
toàn bộ chu trình khi P thay đổi.

p suất chỉ thò bình quân (Pi) là tỉ số giữa công chỉ
thò (Li) của chu trình với thể tích công tác (Vs) của xylanh.
Pi =

F (Li)

Li
(1)
Vs

Pi

Về ý nghóa hình học: Pi là chiều cao trung bình của
V
diện tích đồ thò công theo một tỉ lệ xích nào đó.
− Pi là một thông số quan trọng để kiểm tra quá trình
Vc
Vs
công tác và tải động cơ. Độ chênh lệch giá trò Pi giữa các
xylanh không được lớn hơn ±2,5% giá trò trung bình của
s
ĐCD
ĐCT
động cơ.
− Muốn thay đổi Pi của từng xylanh ta có thể thay đổi
Hình 7: Đồ thò công chỉ thò của
lượng nhiên liệu cấp cho chu trình. Trong khai thác động
động cơ Diesel 4 kì
cơ nếu tải giữa các xylanh không đồng đều sẽ gây quá tải cục bộ cho từng xylanh, ảnh hưởng xấu đến
độ tin cậy, tuổi thọ, tính kinh tế của động cơ.

− Đối với động cơ thấp tốc có thể đo được đồ thò công chỉ thò bằng INDICATOR. Từ đó có thể tính
được Pi.
™ Đối với động cơ không tăng áp: Pi = 0,3 – 1 Mpa.
™ Đối với động cơ có tăng áp: Pi = 2,0 Mpa hoặc lớn hơn.
4.2. Công suất chỉ thò
4.2.1.Công suất chỉ thò của động cơ
Công suất ứng với công chỉ thò của chu trình gọi là công suất chỉ thò
− Theo (1) thì Li = Pi.Vs (kJ) hay Nm.
− Công suất chỉ thò của một xylanh:
Trang 16


VS .Pi .n
(w).
30.z
+ z : số kì (4kì: z = 4; 2 kì: z = 2)
+ n: vòng quay động cơ (v/phút).
Vậy Ni của cả động cơ : Ni = Ni (XL). i (số xylanh).
Hoặc:
Pi .π .D 2 .S .n.i
Ni =
(w).
120.z

Ni =

4.2.2.Công suất có ích của động cơ (Ne).

− Là công suất đo được tại bích ra của trục động cơ. Ở đó công suất của động cơ được truyền cho
phụ tải (chân vòt, máy phát, ...)

− Ne < Ni : một lượng bằng công của tất cả các lực cản:
+ Công tiêu hao cho ma sát.
+ Công dẫn động bơm, cơ cấu phân phối
+ Động cơ 2 kì: máy nén, ...
− Nếu gọi Nm là công suất cơ giới (công của các loại cản trở trên) thì:
Ne =Ni – Nm.
− Tỉ số giữa Ne và Ni gọi là hiệu suất cơ giới của động cơ.
N
ηm = e (0,05 – 0.93).
Ni
− Tích số giữa Pi và ηm gọi là áp suất có ích trung bình của động cơ (Pe)
Pe = η.Pi (N/m2)
Hoặc : Ne = ηm.Ni
Ne = ηm.Pi

π .D 2 S .n.i (w).
120.z

4.3. Hiệu suất chỉ thò
Hiệu suất của động cơ là tỉ số giữa nhiệt lượng biến thành công có ích và nhiệt lượng cấp vào chu

trình.
™ Nhiệt lượng cấp cho động cơ gồm 2 phần:
− Phần Q có ích = 40 – 45%
− Phần Q bò tổn thất:
+ Do khí xả mang đi: 20 – 25%.
+ Do làm mát mang đi: 25 – 30%.
+ Do tổn thất khác (toả ra môi trường): 8 – 10%.
™ Có 2 loại hiệu suất:
4.3.1.Hiệu suất chỉ thò:

L
ηI = i
QCV

+ Li: công chỉ thò của động cơ.
+ Li = 3600.Ni (sinh ra trong 1 giờ)
+ QCV: nhiệt lượng cấp cho động cơ trong 1 giờ.
Trang 17


− Nếu trong 1 giờ đốt hết Bkg nhiên liệu có Qthấp (QH: nhiệt lượng toả ra khi đốt 1kg nhiên liệu:
kj/kg) thì QCV = B.QH.
3600 N i
3600
ηI =
=
B
B.QH
QH
Ni
B
Mà
= gi (suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thò của động cơ: g/mlh).
Ni
3600
Vậy: ηI =
g i QH
4.3.2.Hiệu suất có ích:
L
ηe = e

QCV
Biến đổi tương tự: ηe =

3600
g e QH

− Trong đó:
+ ge: suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ. Là thông số cơ bản đặt trưng cho động cơ.
Nó đánh giá tính kinh tế và mức độ hoàn hảo của động cơ.
+ Đối với động cơ tàu thuỷ thì ge = 200 – 240g/kWh.
BÀI 5: CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ
Từ: Ne = ηm.Pi

π .D 2 S .n.i

120.z
π .D S .n.i
= Pe
.
120.z
Theo trên có các phương pháp tăng công suất như sau:
2

™

5.1. Giảm số kì của động cơ (giảm z)

− Nếu dùng động cơ 2 kì: z = 2 giảm 2 lần so với động cơ 4 kì. Vì vậy trên lý thuyết N2kì = 2N4kì .
Và ở thực tế: N2kì = (1,6 – 1,8)N4kì.
− Vì vậy hầu hết các động cơ cỡ lớn đều dùng động cơ 2 kì.

5.2. Tăng số xylanh (i):

− Hiện nay i=12; động cơ chữ V thì i= 16; động cơ hình sao thì i= 32 – 56. Nhưng mà i càng lớn thì
số chi tiết lớn → giảm độ cứng vững động cơ (trục khuỷu) → giảm độ tin cậy, công tác bảo dưỡng, sửa
chữa khó khăn.
5.3. Tăng kích thước D, S của động cơ

− Động cơ thấp tốc:
+ D = 750 – 1100mm.
+ S = 1500 – 2200mm.
™ D,S càng lớn → kích thước động cơ càng lớn → chiều cao 12m, chiều dài 22m, chiều cao sơmi
3m, H supáp 1,5m. Nếu tiếp tục tăng D, S sẽ gây khó khăn về công nghệ chế tạo, vật liệu.
Trang 18


5.4. Tăng số vòng quay (n)

− Động cơ Diesel n = 3000 v/phút.
− Động cơ xăng n = 4500 – 8000 v/phút.
™ Nếu vượt quá n trên sẽ dẫn đến tăng độ mài mòn, tăng phụ tải nhiệt, phụ tải cơ → giảm tuổi thọ
động cơ.
™ Ví dụ:
+ n = 100 – 150 v/phút: sau 50.000 – 60.000h mới đại tu.
+ n = 1500 – 2000 v/phút: sau 1000 – 5000h phải đại tu.
5.5. Nâng cao về mặt kó thuật thiết kế và chế tạo
Cải tiến thiết kế nhằm giảm khí sót, tăng ηI, ηm, tăng hệ số nạp → cải thiện quá trình cháy →
↑ N động cơ (tăng rất ít).
5.6. Tăng áp cho động cơ
Nghóa là tăng áp suất nạp (Pnạp) cho động cơ và tăng khối lượng riêng ( ρ K ) của không khí nạp
vào xylanh động cơ. Nhằm làm tăng khối lượng không khí nạp vào xylanh trong mỗi chu trình → cho

phép tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình → N tăng.
Tăng áp là một trong những biện pháp tăng công suất tốt nhất nên hiện nay được áp dụng rộng rải
trên động cơ tàu thuỷ.
BÀI 6: CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ
Nếu gọi P0: là áp suất của không khí trước máy nén
PK: là áp suất của không khí sau máy nén.
P
Thì λk = k : gọi là tỉ số tăng áp suất.
P0

− Động cơ tăng áp thấp thì λk = 1,3 – 1,9 → N tăng 1,5 lần.
− Động cơ tăng áp trung bình thì λ k = 1,9 – 2,5 → N tăng 2,0 lần.
− Động cơ tăng áp cao thì λ k = 2,5 – 3,5 → N tăng 2,5 – 3,0 lần.
™

−
−
−
™

Các loại máy nén khí thường dùng cho tăng áp
Máy nén kiểu piston.
Máy nén kiểu li tâm (cánh quạt).
Máy nén kiểu Roto.
Phương pháp dẫn động máy nén khí
Dẫn động bằng cơ giới → tăng áp bằng truyền động cơ giới (do động cơ chính hoặc động cơ điện

−
lai).
− Dẫn động bằng tuabin khí thải → tăng áp bằng tuabin khí thải.

− Kết hợp cả hai phương pháp trên → tăng áp hỗn hợp.
™ Làm mát khí tăng áp
− Không khí sau khi bò nén ở MN thì nhiệt độ tăng lên (80 – 1000C). Để tăng được mật độ của
không khí và hạ thấp ứng suất nhiệt của các chi tiết thuộc nhóm piston –xylanh người ta phải làm mát
không khí nén trước khi đưa vào động cơ.
Trang 19


− Việc làm mát được thực hiện tại các bầu làm mát (bầu sinh hàn) khí tăng áp. Công chất làm mát
thường là nước ngoài mạn tàu (nước đi trong ống, không khí bên ngoài).
6.1. Tăng áp bằng truyền động cơ giới
6.1.1.Giới thiệu:

− Người ta thường sử dụng máy nén piston, máy nén roto và do trục khuỷu của động cơ dẫn động
thông qua bộ truyền động có thể là:
+ Bánh răng.
+ Xích.
+ Đai (dây curoa).
− Đặc biệt ở những động cơ có patanh bàn trượt người ta thường tận dụng không gian phía dưới của
piston làm máy nén tăng áp.
6.1.2.Nhận xét:

− Hiệu quả tăng áp theo phương pháp này kém.
− Pk ≤ 0,15 – 0,16Mpa. Nếu muốn tăng Pk → công suất tiêu thụ cho máy nén sẽ tăng lên (vượt quá
10%) → ηđ/cơ giảm xuống.
+ MN roto thì: Pk = 0,150 – 0,155 Mpa.
+ MN li tâm thì: Pk < 0,28 Mpa.

N e = N i – N m – Nk


+ Nm: công suất tổn thất cơ giới
+ Nk: công suất tổn thất do lai máy nén.
− Nếu tiếp tục tăng Pk → Tk ↑ → Nk tăng. Do đó Ne tăng rất ít, thậm chí còn giảm nếu như số tăng
công suất chỉ thò ( Δ Ni) nhỏ hơn số tăng công suất tiêu thụ cho máy nén ( Δ Nk).
6.2. Tăng áp bằng tuabin khí thải
Đây là biện pháp tốt nhất để làm tăng
cộng suất động cơ và nâng cao các chỉ tiêu
kinh tế, kó thuật của động cơ.
Hiện nay đang được áp dụng rộng rải
cho động cơ Diesel.
6.2.1.Giới thiệu sơ đồ
Khí thải sau khi ra khỏi động cơ được
đưa đến tuabin, nhờ năng lượng của khí thải
làm cho trục tuabin quay. Trên trục tuabin có
lắp một máy nén (li tâm). Máy nén hút không
khí ở ngoài trời (P0) nén lên Pk rồi đưa vào
động cơ (trước khi vào động cơ khí nén được
làm mát).
Hình 8: Sơ đồ tăng áp bằng Tuabin
khí thải

Trang 20


6.2.2.Nhận xét:

− Lượng không khí nén cấp cho động cơ được tự động biến đổi theo công suất của động cơ (Nđ/cơ).
Nđ/cơ tăng → năng lượng chứa trong khí thải càng lớn → không khí nén cấp cho động cơ càng nhiều.
Đây là ưu điểm nổi bật của phương pháp tăng áp bằng tuabin khí thải.
− Trong phương pháp tăng áp bằng cơ giới: lượng không khí nén cấp cho động cơ trong mỗi chu

trình phụ thuộc vào vòng quay động cơ (nd/cơ) mà không phụ thuộc vào phụ tải của động cơ. Vì vậy khi
giảm tải vẫn phải tiêu hao một phần công suất cho khối lượng không khí nén thừa không cần thiết đưa
vào động cơ trong chế độ nhỏ tải.
− Nếu so sánh có 2 động cơ có 2 phương pháp tăng áp cơ giới và tuabin khí thải khi cùng một Ni thì
Ne của động cơ tăng áp bằng tuabin khí thải sẽ lớn hơn Ne của động cơ tăng áp bằng cơ giới một lượng
bằng Nk. Vì vậy hiệu suất của động cơ tăng áp khí thải > động cơ tăng áp cơ giới (4 – 6%)
− Tính kinh tế của động cơ tăng áp khí thải ↑ vì phần lớn quá trình cháy của nhiên liệu diễn ra ở
điều kiện V = const → nhiệt độ lớn nhất của chu trình sẽ cao, tổn thất cơ giới tăng không đáng kể, khi
đó vẫn tận dụng được năng lượng của khí thải
− Góc phân phối khí của động cơ tăng áp khí thải lớn hơn → (góc trùng ↑ ) → làm sạch khí sót và
làm mát buồng đốt tốt hơn.
6.3. Tăng áp hỗn hợp
Là biện pháp sử dụng cùng lúc cả 2 máy nén (máy nén của tuabin khí thải và máy nén truyền
động cơ giới)
™ Có 2 phương pháp tăng áp hỗn hợp:
+ Tăng áp hỗn hợp nối tiếp
+ Tăng áp hỗn hợp song song.
−
Có thể sử dụng hốc dưới piston của động cơ có patanh bàn trượt làm cấp tăng áp cơ giới (mắc song
song).
P0

Động cơ

P0

sw

Động cơ


P0

Pk

Pk

Tăng áp HH nối tiếp

Tăng áp HH song song

sw

Hình 9: Sơ đồ tăng áp hỗn hợp cho động cơ Diesel
Nhận xét:
− Ưu điểm của phương pháp song song là lưu lượng không khí qua mỗi máy nén đều nhỏ hơn do đó
kích thước máy nén nhỏ hơn so với tăng áp nối tiếp (đối với tăng áp nối tiếp: máy nén thứ 2 (cơ giới)
phải lớn).
− Hệ thống tăng áp hỗn hợp có cấu tạo phức tạp hơn nhiều (vì phải có 2 máy nén).
™

Trang 21


CHƯƠNG IV: CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG LỰC CHÍNH TÀU THUỶ
BÀI 1: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
1.1. Khái niệm:

− Loại nhiên liệu
− Thiết bò: tank, bơm, ...
− Máy lọc, hâm sấy.

1.2. Nhiệm vụ của hệ thống

−
−
−
−
−

Gồm các nhiệm vụ chính sau:
Dự trữ, bảo quản và tiếp nhận nhiên liệu (từ bờ, kho, từ tàu khác)
Cung cấp nhiên liệu cho ME, GE, máy phụ, nồi hơi, ... hoạt động trong mọi điều kiện.
Làm sạch nhiên liệu bằng cách phân li, lọc sạch tạp chất, nước trong nhiên liệu.
Hâm nóng nhiên liệu (F.O). Hâm ở tank, trước khi lọc, trước khi đưa vào động cơ.
Vận chuyển nhiên liệu từ két này sang két kia:
+ Phục vụ cho việc sử dụng cũng như điều chỉnh sự cân bằng tàu.
+ Từ tàu lên bờ, từ tàu sang tàu khác.

1.3. Các loại nhiên liệu sử dụng cho động cơ tàu thuỷ.
Dầu Diesel:
+ DO (diesel oi): dầu nhẹ.
+ F.O (Fuel oil): dầu nặng.
™ Đặc điểm:
− Là sản phẩm của dầu mỏ.
− Có QH cao, năng suất toả nhiệt cao nên sẽ giảm được lượng dự trữ, tăng thời gian hoạt động của
tàu trên biển.
− Là nhiên liệu lỏng nên thuận lợi cho việc cơ giới hoá, hiện đại hoá việc cấp dầu.
− F.O (chất lượng kém hơn D.O) nhưng rẽ (chỉ khoảng 35 – 40% giá D.O) → ↑ tính kinh tế cho tàu
(giảm giá cước vận tải). Nhưng có nhược điểm:
+ Phải hâm, lọc, thêm phụ gia → làm cho hệ thống thêm cồng kềnh, phức tạp.
+ Làm tăng sự ăn mòn (SO), tăng sự mài mòn, tắc vòi phun → giảm tuổi thọ động cơ.

+ Làm giảm nhanh chất lượng dầu L.O.
1.4. Yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu

− Phải đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thường trong mọi điều kiện (tàu nghiêng, lắc, ...)
− Các Tank, đường ống, ... thuộc hệ thống nhiên liệu không được bố trí trên các thiết bò toả nhiệt
như ống xả động cơ, bầu tiêu âm, động cơ điện, không đi qua két F.W, phòng ở, ...
− Mỗi két chứa F.O, D.O phải có ống thông hơi đặt trên mặt hở của boong; phải có ống tràn về két
thấp hơn.
− Các bơm (bơm chuyển dầu, bơm cung cấp) phải có 2 bơm mắc song song (một cái dự phòng).
H = 20 – 25m cột nước.
Q = bơm đầy két lớn nhất trong t = 2 – 4h.
− Nếu sử dụng F.O thì phải có thêm két D.O có VDO 20%VFO (để sử dụng khi manơ, khởi động).
Trang 22


− Phải có thiết bò hâm FO (700C – 1200C nhằm làm giảm độ nhớt) tại các két để có thể bơm, lọc và
sử dụng được cho động cơ.
− Các két trực nhật (sử dụng hàng ngày) phải có bầu hâm để đảm bảo:
+ Hệ động lực (ME, GE, ...) hoạt động 12h (đối với FO).
+ Hệ động lực (ME, GE, ...) hoạt động 8h (đối với DO).
+ Đối với canô, xuồng cứu sinh 4h.
1.5. Sơ đồ hệ thống (tiêu biểu)

− Hệ thống DO
− Hệ thống FO
− Dầu bẩn
→ Giới thiệu 1 số thiết bò: bơm, máy lọc, hâm.
→ chuyển dầu FO → DO và ngược lại.
™ Thuyết minh hệ thống


Hình 10: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu
1.6. Một số thông số cơ bản của hệ thống nhiên liệu
1.6.1.Lượng nhiên liệu dự trữ (Bdt)

− Bdt tính theo 1 chuyến công tác (đi + về)
Bdt = Bđ/ch + Bđf +Bnf + Bsh (kg)
− Trong đó:
+ Bđ/ch : lượng nhiên liệu dự trữ cho động cơ chính.
+ Bđf : lượng nhiên liệu dự trữ cho động cơ phụ.
+ Bnf : lượng nhiên liệu dự trữ cho nồi hơi phụ.
+ Bsh : lượng nhiên liệu dự trữ cho sinh hoạt, sửa chữa.
Trang 23


Bđ/ch = g ec .N ec .t.10 −3
L
t=
Vtb

+ L: chiều dàu hành trình (hải lý)
+ Vtb: tốc độ trung bình của tàu (hải lý/ giờ).
Bđf = g ef .N ef .t f .z f .10 −3
+
+
+
+
+

Zf : số lượng động cơ phụ (GE, MN, bơm, ...)
Bnf = Wnf.t

Wnf: lượng tiêu hao nhiên liệu của nồi hơi trong một giờ (kg/giờ).
t: thời gian động cơ hoạt động trong một chuyến.
Bsh : phục vụ sửa chữa, bảo dưỡng.

1.6.2.Thể tích két dự trữ nhiên liệu (Vdt ).
B
Vdt β dt (m3).

γ

− Trong đó β : hệ số két chết phụ thuộc vào:
+ Sự choán chổ của ống nạp, ống xả, ống thuỷ, ống hơi.
+ Phần nhiên liệu đáy két (không dùng được).
+ Thường thì β = 1,05 – 1,10
− γ : tỉ trọng nhiên liệu:
+ Dầu DO có γ = 0,85 tấn/ m3.
+ Dầu FO có γ = 0,95 tấn/m3.
Két dự trữ DO: có VdtDO

0,20

BdtFO

γ FO

10 −3

™ Chú ý: DO cho máy chính (ME), chưa tính DO cho máy đèn (GE).
™ Két dự trữ thường có tối thiểu 2 két cho mỗi loại DO và FO. Một số tàu sử dụng không gian 2 đáy
của tàu để dự trữ nhiên liệu.

1.6.3.Thể tích két lắng (Vl)
Thời gian nhiên liệu chứa trong két lắng từ 2 – 5 ngày phụ thuộc chất lượng dầu (để tạp chất lắng
xuống đáy két).
1
1,2.Bđc
+ Bdf1
T
Vl =

γ

− Trong đó:
1
+ Bđc
, Bdf1 : lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ của ME, GE.
+ γ : tỉ trọng
+ T: thời gian lắng.
+ 1,2: hệ số xét tới phần két chết.
1.6.4.Thể tích két trực nhật:

− Là két dùng hàng ngày cho động cơ.
Trang 24


Vtn = β

g e .N e .t c

γ


10 −3 (m3)

+ Đối với FO thì tc = 12 giờ
+ Đối với DO thì tc = 8 giờ.
− Thường dưới tàu:
+ Két trực nhật DO dùng cho ME, GE.
+ Két trực nhật FO dùng cho ME.
1.6.5.Két nhiên liệu cho nồi hơi phụ
B
Vnf = 4. β nf z.10 −3 (m3).

γ

+ z: số ca làm việc của nồi hơi.
BÀI 2: HỆ THỐNG DẦU NHỜN
2.1. Giới thiệu chung

− Các loại dầu nhờn thường dùng cho HĐL tàu thuỷ:
+ Dầu bôi trơn: (dầu tuần hoàn, dầu xylanh): ME, GE, máy nén lạnh, máy nén khí, máy lọc
FO, LO, ...
+ Dầu bôi trơn chi tiết: Tuabin tăng áp, hộp số, điều tốc, ...
+ Dầu thuỷ lực: tời, neo, cẩu, máy lái, hệ thống điều khiển.
2.2. Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống
2.2.1.Nhiệm vụ:

− Cung cấp liên tục , đầy đủ dầu bôi trơn cho động cơ trong mọi điều kiện để tạo chêm dầu, giảm
ma sát → tăng hiệu suất cơ giới của động cơ.
− Làm sạch bề mặt ma sát, giảm mài mòn, tăng tuổi thọ động cơ.
− Làm mát các bề mặt ma sát bằng cách truyền nhiệt: nhận nhiệt của các chi tiết mang ra khỏi động
cơ và truyền cho nước làm mát ở bầu sinh hàn (BSH).

− Tăng độ kín khít cho nhóm chi tiết piston – sơmi.
− Làm công chất cho các hệ thống thuỷ lực, ly hợp, đảo chiều, tự động điều khiển.
2.2.2.Các yêu cầu

− Nếu hệ động lực có nhiều động cơ thì mỗi động cơ phải có một hệ thống độc lập và các hệ thống
đó có thể hỗ trợ cho nhau.
− Phải xác đònh và điều chỉnh được các thông số P, T của dầu nhờn trước và sau khi vào động cơ.
− Phải bảo đảm chất lượng dầu nhờn: lọc sạch, không có nước.
− Hệ thống phải đơn giản, làm việc tin cậy, dể sử dụng, suất tiêu hao dầu nhờn là nhỏ nhất.
2.3. Các phương pháp xử lý dầu bôi trơn
Việc làm sạch LO đối với động cơ là vô cùng quan trọng, nó góp phần nâng cao tuổi thọ cho động
cơ. Vì vậy trong hệ thống LO nhất thiết phải có thiết bò xử lý LO sau mỗi chu kì làm việc.
Có 2 cách xử lý LO:
− Xử lý song song.
− Xử lý thay thế.
Trang 25