<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b> ThS.LÊ VĂN VANG </b>
<b>TS.TRƯƠNG THANH DŨNG </b>

<b>KS.HÒANG VĂN SĨ </b>

<b>BÀI GIẢNG </b>

<b>ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THUỶ </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>PHẦN 1 </b>

<b>KẾT CẤU </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

CHƯƠNG 1

<b>NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL </b>

<b>1.1 Lịch sử ra đời và phát triển </b>

Năm 1680 nhà bác học Huyghenxo đề nghị chế tạo một cổ máy làm việc nhờ
đốt cháy một lượng thuốc nổ trong xy lanh động cơ. Nhưng phải đến năm 1860 kiểu
động cơ đốt trong đầu tiên mới được kỹ sư pháp Lenuar đưa ra. Nhưng do hiệu suất
của loại động cơ này không vượt quá 3% nên nó khơng được ứng dụng trong thực tế
sản xuất.

Vào năm 1879, động cơ đốt trong đầu tiên có khả năng làm việc đã được chế
tạo theo đề án của kỹ sư cơ khí I.S Kotosovik (người Nga). Động cơ này được thiết
kế cho mục đích vận tải và chạy bằng xăng, đốt cháy bằng tia lửa điện có cơng suất
60 KW.

Vào đầu năm 90 của thế kỷ XIX xuất hiện kiểu động cơ có buồng cháy phụ.

Loại động cơ này chạy bằng nhiên liệu nặng (như dầu thô). Việc đốt cháy nhiên liệu
nặng trong động cơ là do nhiên liệu tiếp xúc với bề mặt kim loại được đốt nóng của
buồng cháy phụ nằm trên nắp xy lanh.

Bước phát triển quan trọng của động cơ kiểu piston được đánh dấu bằng sự
kiện kỹ sư người Đức Rudofl Diesel phát minh ra kiểu động cơ mới vào năm 1892
và được chế tạo vào năm 1897. Động cơ kiểu này làm việc theo nguyên tắc nguyên
liệu tự bốc cháy ở cuối hành trình nén trong xy lanh động cơ và sau này được gọi là
động cơ diesel.

Vào năm 1899, nhà máy của hãng Lutvik Nobem tại Petecbua đã sản xuất động
cơ Diesel 15 KW có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hơn hẳn các loại động cơ đương
thời .

Năm 1903, người ta đưa vào sử dụng chiếc tàu thủy đầu tiên của nước Nga
chạy bằng động cơ Diesel mang tên “VADAL”, với ba động cơ, công suất mỗi
động cơ là 88KW. Vào năm 1911 người ta bắt đầu chế tạo hàng loạt các tàu chạy
bằng động cơ Diesel công suất 450KW.

Người đặt nền tảng cho lý thuyết q trình cơng tác của động cơ đốt trong là
một giáo sư trường cao đẳng kỹ thuật Matxcova, ông V.I Grineviski. Vào năm 1907
ông dã xuất bản cuốn tài liệu mang tên: “Tính tốn nhiệt q trình cơng tác của động
cơ đốt trong”.

Tại hội nghị các nhà chế tạo động cơ tổ chức tại Petecbua vào năm 1910, ông
R.Diesel đã công nhận vai trò đi đầu của nước Nga trong việc sản xuất động cơ đốt
trong tàu thủy. Sau đó các động cơ đốt trong với hiệu suất cao đã đẩy lùi các loại
động cơ hơi nước đang được sử dụng rộng rãi trong thời kỳ đó.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Động cơ Diesel càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng hải do các ưu

điểm của chúng, bao gồm:

- Khả năng tăng công suất cao

- Khả năng giảm suất tiêu thụ nhiên liệu
- Phù hợp với dải vòng quay của chân vịt
- Có thể dùng được nhiên liệu chất lượng thấp
- Độ tin cậy và tuổi thọ cao

- Dễ dàng khai thác và bảo dưỡng sửa chữa

Từ 1990 các động cơ hai kỳ quét thẳng, thấp tốc, hành trình dài hoặc siêu dài
có tăng áp bằng tuabin khí xả được dùng cho hệ động lực tàu thủy trở nên phổ biến
hơn nhờ khả năng phát công suất lớn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng NOx trong
khí xả.

<b>1.2 Khái niệm và định nghĩa </b>

Động cơ diesel là thiết bị biến đổi năng lượng nhiệt kiểu piston trong đó nhiệt
năng do nhiên liệu bốc cháy sẽ được biến đổi thành công do chuyển động qua lại
của piston và được truyền ra ngoài dưới dạng chuyển động quay của trục khuỷu
thanh truyền.

<i>Hình 1.1 Động cơ Diesel - biến đổi nhiệt năng (do nhiên liệu cháy) thành cơ năng </i>

Chu trình cơng tác là tập hợp những quá trình biến đổi trong xy lanh động cơ
kèm theo đó là sự biến đổi của mơi chất. Tính chu kỳ của chu trình cơng tác được
đặc trưng bằng hành trình của piston để thực hiện chu trình đó. Hiện nay động cơ
đốt trong được chia ra làm hai loại: động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ.

Động cơ 4 kỳ: là động cơ thực hiện một chu trình cơng tác cần bốn hành trình
của piston tương ứng với hai vịng quay của trục khuỷu (Hình 1.2).

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Kỳ là một phần của chu trình được đánh dấu bằng hai vị trí: điểm chết trên và
điểm chết dưới của piston. Trong đó, điểm chết là vị trí của piston trong xy
lanh mà tại đó piston đổi chiều chuyển động.

<i>Hình 1.2 Động cơ diesel bốn kỳ </i>

Điểm chết trên (ĐCT): là vị trí của piston trong xy lanh mà tại đó khoảng
cách từ đỉnh piston đến đường tâm trục khuỷu là lớn nhất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Hành trình của piston là khoảng cách giữa hai điểm chết.

Thể tích khơng gian nén hay cịn gọi là buồng đốt Vc là thể tích bé nhất của
xylanh trong một chu trình (Đơi khi gọi là buồng cháy).

<i>Hình 1.3 Động cơ diesel hai kỳ </i>

Thể tích cơng tác của xylanh Vs là thể tích do mặt đỉnh piston vẽ ra khi chuyển
động giữa hai điểm chết, được tính bằng hiệu số giữa thể tích lớn nhất của xylanh và
thể tích buồng đốt.

Vs = Vmax – Vc

Đối với những loại động cơ mà xylanh chỉ có một piston thì thể tích cơng tác
của xylanh có thể tính theo cơng thức:

<i>S</i>
<i>D</i>

<i>V_s</i> . .

2

π

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Trong đó: D là đường kính xylanh (mm)
S là hành trình piston (mm)

Tỷ số nén của động cơ là tỷ số giữa thể tích lớn nhất của xy lanh và tích buồng
đốt.

<i>C</i>
<i>s</i>
<i>C</i>

<i>C</i>
<i>s</i>

<i>C</i> <i>V</i>

<i>V</i>
<i>V</i>

<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>

<i>V</i> ₌ + ₌ ₊

= max 1

ε

Tỷ số nén có ý nghĩa rất quan trọng đối với q trình làm việc của động
cơ. Nó ảnh hưởng rất nhiều đến các thông số khác của động cơ, đặc biệt là
vấn đề để lợi dụng có hiệu quả nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra trong
buồng đốt.

<b>1.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel bốn kỳ </b>

Hình 1.4 hiển thị sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ diesel bốn kỳ. Trong
quá trình làm việc của động cơ, trục khuỷu (4) quay theo chiều mũi tên (chiều kim
đồng hồ, xem hình vẽ). Piston (2) chuyển động tịnh tiến trong xylanh, thanh truyền
(3) biến chuyển động lên xuống của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Để tiện cho việc nghiên cứu ta hãy bắt đầu khi piston ở vào vị trí điểm chết trên
(ĐCT), lúc đó thể tích của xy lanh là bé nhất tức bằng Vc. Góc quay φ của trục
khuỷu cũng được tính bắt đầu từ vị trí đó. Đối với động cơ diesel bốn kỳ, trong mọi
chu trình cơng tác góc quay φ thay đổi từ 00 ÷ 7200 (tương ứng với hai vịng quay
trục khuỷu). Chu trình cơng tác của động cơ bốn kỳ được thực hiện như sau:

<i><b>a. Kỳ nạp (Quá trình hút) </b></i>

Trong kỳ nạp (quá trình hút), piston (2) chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD đồng
thời xupáp hút (5) (xupáp nạp) mở trong khi xupáp xả (1) đóng. Khơng khí sạch
được nạp vào trong xylanh của động cơ từ thể tích do piston vẽ ra.

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<i><b>b. Kỳ nén </b></i>

Trong kỳ nén, piston (2) chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, đồng thời các xupáp
nạp và xả đã đóng kín. Piston thực hiện q trình nén làm tăng áp suất và do đó làm
tăng nhiệt độ của khơng khí đã nạp vào trước đó.

<i><b>c. Kỳ cháy dãn nở sinh công </b></i>

Vào những thời điểm cuối của kỳ nén, khi piston (2) chuyển động đến gần
hoặc qua ĐCT, nhiên liệu được phun vào dưới dạng các hạt bụi nhỏ. Các hạt
nhiên liệu được phun vào mơi trường có khí ơxy O2 và nhiệt độ cao, bắt đầu bay
hơi, hòa trộn với oxy và cháy. Quá trình cháy nhiên liệu xảy ra rất nhanh có tính
chất như một vụ nổ mà người ta gọi là cháy nổ. Năng lượng nhiệt do cháy nhiên
liệu tạo ra trong buồng đốt khi cháy có nhiệt độ và áp suất cao. Sự giãn nở sinh
cơng của khối khí cháy đẩy piston đi xuống.

<i>Hình 1.5 Đồ thị cơng chỉ thị (P-V) của động cơ diesel 4 kỳ </i>

<i><b>d. Kỳ thải (Xả) </b></i>

Kỳ xả bắt đầu khi piston từ ĐCD lên ĐCT đồng thời xupáp xả đang mở
trong khi xupáp hút đang đóng. Do xupáp xả mở, khí cháy sẽ tự do thải ra ngồi
giai đoạn đầu và bị piston cưỡng bức đẩy ra ngồi vào giai đoạn cuối. Khí cháy
được thải ra ngồi để chuẩn bị cho kỳ nạp của chu trình kế tiếp sẵn sàng thực
hiện.

z
c

b

a

<i>P </i>

<i>V</i>
z’

d1
r

b
b’

<i>Vc </i> <i>Vs </i>

<i>Va </i>

d2
<i>P0 </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>1.4 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel hai kỳ. </b>

Hình 1.5 biểu thị sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ diesel hai kỳ. Trong
quá trình làm việc của động cơ, trục khuỷu quay theo chiều mũi tên (chiều kim đồng
hồ, xem hình vẽ). Piston cũng chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, thanh truyền
biến chuyển động lên xuống của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.

Hãy bắt đầu chu trình làm việc của động cơ diesel hai kỳ bằng quá trình nén
(hình 1.5d). Quá trình nén bắt đầu khi piston đã đóng các cửa hút và cửa xả (hình
1.5d). Chuyển động của piston từ ĐCD lên ĐCT thực hiện quá trình nén. Khi piston
chuyển động đến khu vực xung quanh ĐCT (trước hoặc sau), nhiên liệu được phun

vào buồng đốt dưới dạng các hạt bụi nhỏ. Nhờ nhiệt độ cao của khơng khí có chứa
oxy cuối q trình nén, nhiên liệu đựoc phun vào sẽ thực hiện quá trình cháy nổ làm
tăng áp suất và nhiệt độ.

Khí cháy có nhiệt độ và áp suất cao sẽ thực hiện q trình giãn nở sinh cơng,
đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD. Vào cuối quá trình giản nở, khi piston chuyển động
xuống sẽ mở cửa xả (exhaust port, hình 1.5b) và thực hiện quá trình xả tự do nhờ áp
suất khí cháy trong xylanh đang cịn cao hơn bên ngoài.

Sự chuyển động tiếp theo của piston làm mở cửa nạp (scavenge port), và do
không khí sạch túc trực sẵn với áp suất khí cháy cao hơn khí cháy cịn lại trong
xylanh, sẽ đi vào vừa thực hiện quá trình nạp, vừa thực hiện q trình qt khí cháy
trong xylanh ra ngồi (hình 1.5c).

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Tồn bộ một chu trình công tác của động cơ diesel hai kỳ thực hiện trong phạm
vi 3600 góc quay trục khuỷu (tương ứng vói một vịng quay trục khuỷu). Piston đi
lên (ĐCD lên ĐCT) thực hiện kỳ nén, đi xuống (ĐCT xuống ĐCD) thực hiện kỳ
cháy giãn nở sinh công. Vào đầu các kỳ nén và cuối kỳ giãn nở, có các q trình
thải khí cháy, nạp khơng khí và quét khí cháy mà người ta thường gọi là q trình
trao đổi khí.

Sự khác nhau cơ bản tính chất hai loại động cơ (bốn kỳ và hai kỳ) là hình thức
sinh cơng và trao đổi khí. Trong đó động cơ hai kỳ sinh cơng sau một vịng quay cịn
động cơ bốn kỳ sinh cơng sau hai vòng quay trục khuỷu. Như vậy, nếu hai loại động
cơ có cùng số vịng quay và kích thước cơ bản thì động cơ hai kỳ về lý thuyết có
cơng suất lớn gấp hai lần động cơ bốn kỳ. Thực tế, một phần hành trình phải sử
dụng cho các q trình trao đổi khí, động cơ hai kỳ chỉ sinh công suất lớn hơn động
cơ bốn kỳ có 1.8 lần. Ngồi ra, để thực hiện được q trình trao đổi khí (nạp và qt
khi) động cơ hai kỳ địi hỏi khơng khí nạp phải được nén sơ bộ trước để có áp suất
cao hơn so với khơng khí mơi trường.

<i>Hình 1.7 Đồ thị công chỉ thị của động cơ diesel hai kỳ </i>

<b>1.5 Đồ thị tròn các quá trình trao đổi khí </b>

Các q trình trao đổi khí của động cơ Diesel đóng vai trị rất quan trọng nhằm
đảm bảo hoạt động của động cơ với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao. Chất lượng của
q trình trao đổi khí được đánh giá bằng chất lượng các q trình thải, qt khí và
nạp. Các q trình thải, qt khí và nạp (các q trình trao đổi khí) diễn ra nối tiếp
nhau và ảnh hưởng lẫn nhau. Khi một q trình này khơng đảm bảo chất lượng , quá

z
c

b
a

<i>P </i>

<i>V</i>
z’

e
k

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

trình khác cũng khơng thể duy trì được chất lượng mong muốn. Một yếu tố rất quan
trọng liên quan đến q trình trao đổi khí tính qn tính của dịng khí ( khí xả và
khơng khí) lưu động trong động cơ Diesel. Nhằm mục đích lợi dụng qn tính của
dịng khí lưu động, thời điểm đóng mở các cơ cấu thải và nạp của động cơ Diesel
phải được tính tốn tối ưu và khơng trùng với các điểm chết (ĐCT và ĐCD).

<i><b>1.5.1 Đồ thị trịn các q trình trao đổi khí của động cơ bốn kỳ </b></i>

Hình 1.6 miêu tả đồ thị trịn các q trình trao đổi khí của động cơ diesel
bốn kỳ. Trên đồ thị cho thấy, thời điểm đóng xupáp nạp để thực hiện q trình
nén khơng phải ở ĐCD mà muộn hơn (cịn gọi là góc đóng muộn) nhằm muc
đích lợi dụng qn tính của dịng khí nạp đang đi vào. Cuối q trình giãn nở,
xupáp xả được mở sớm hơn thời điểm ĐCD nhằm mục đích phân bố năng lượng
dành cho các thiết bị tận dụng (tuabin tăng áp và tăng cường quá trình xả tự do.
Cuối quá trình xả cưỡng bức, xupáp xả khơng đóng ở thời điểm ĐCT mà muộn
hơn (góc đóng muộn) nhằm lợi dụng qn tính dịng khí cháy ra khỏi buồng đốt.
Cũng nhằm mục đích đó, đồng thời để qt sạch buồng đốt, xupap nạp mở sớm
hơn (trước ĐCT) và trước khi xupap xả đóng. Giai đoạn cả hai xupap (nạp, xả)
cùng mở gọi là giai đoạn trùng pha.

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<i><b>1.5.2 Đồ thị trịn các q trình trao đổi khí động cơ diesel hai kỳ </b></i>

Hình 1.9 miêu tả đồ thị trịn các q trình trao đổi khí động cơ diesel hai kỳ.
Trên đồ thị, thời điểm mở cửa xả sớm hơn ĐCD cũng với mục đích phân bố lại năng
lượng khí xả và tạo thuận lợi cho quá trình xả tự do. Thời điểm mở cửa nạp sớm
hơn cửa xả, sớm hơn ĐCD, cũng được tính tốn để khi cửa nạp mở q trình qt
khí diễn ra hiệu quả nhất.

<i>Hình 1.9 Đồ thị trịn trao đổi khí động cơ diesel hai kỳ </i>

<i><b>1.5.3 Đồ thị trịn các q trình trao đổi khí của động cơ diesel tăng ap </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

<i>Hình 1.10 Đồ thị trịn trao đổi khí động cơ diesel bốn kỳ </i>

<b>1.6 Phân loại động cơ diesel tàu thủy </b>

Động cơ diesel dùng trên tàu thủy bao gồm rất nhiều chủng loại với các mục
đích sử dụng khác nhau. Chúng có thể được phân loại theo các đặc điểm như sau:

<i><b>1.6.1 Theo nguyên lý làm việc </b></i>
- Động cơ bốn kỳ

- Động cơ hai kỳ

<i><b>1.6.2 Theo nhiên liệu được sử dụng </b></i>
- Động cơ dùng nhiên liệu nhẹ (DO)

- Động cơ dùng nhiên liệu hòa trộn (MDO)
- Động cơ dùng nhiên liệu nặng (HFO)
<i><b>1.6.3 Theo kiểu buồng đốt </b></i>

- Động cơ có buồng cháy thống nhất
- Động cơ có buồng đốt trong đỉnh piston
- Động cơ có buồng cháy xốy lốc

- Động cơ có buồng dự cháy
<i><b>1.6.4 Theo q trình cơng tác </b></i>

- Động cơ có q trình cháy đẳng tích
- Động cơ có q trình cháy đẳng áp
- Động cơ có q trình cháy hỗn hợp
<i><b>1.6.5 Theo phương pháp nạp khơng khí </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

- Động cơ không tăng áp
<i><b>1.6.6 Theo số lượng xylanh </b></i>

- Động cơ có một xylanh
- Động cơ có nhiều xylanh
<i><b>1.6.7 Theo cách bố trí xylanh </b></i>

- Động cơ một hàng xylanh đặt thẳng đứng
- Động cơ một hàng xylanh đặt hình chữ V
- Động cơ hình sao

- Động cơ piston đối đỉnh (hình 1.11)

<i>Hình 1.11 Động cơ piston đối đỉnh </i>

<i><b>1.6.8 Theo chiều quay trục khuỷu </b></i>
- Động cơ có thể đảo chiều
- Động cơ không thể đảo chiều
<i><b>1.6.9 Theo tác động của piston </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<i><b>1.6.10 Theo tốc độ quay trục khuỷu (vòng/phút) </b></i>

- Động cơ thấp tốc: n < 200 (vòng/phút)
- Động cơ trung tốc: 200 < n <1000 (vòng/phút)
- Động cơ cao tốc: n > 1000 (vòng/phút)
<i><b>1.6.11 Theo kết cấu đầu to biên </b></i>

- Động cơ có patanh bàn trượt

- Động cơ khơng có patanh bàn trượt
<i><b>1.6.12 Theo tỷ lệ kích thước S/D </b></i>

Thông thường, tỷ số S/D của các động cơ dược phân loại như sau:

- Động cơ hành trình ngắn, S/D = 1.0 ÷ 1.5

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

CHƯƠNG 2

<b>CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL </b>

<b>2.1 Phân loại các bộ phận kết cấu của động cơ diesel </b>

Kết cấu động cơ diesel có thể phân loại thành các nhóm chi tiết cơ bản như
sau:

- Các bộ phận tĩnh
- Các bộ phận động
- Các cơ cấu truyền động
- Các thiết bị đo và chỉ báo

- Các cơ cấu an toàn và điều khiển

<i>Hình 2.1 Kết cấu các bộ phận cơ bản của động cơ diesel tàu thuỷ </i>

<i> 1.Bệ máy </i> <i>6. Thân xi lanh </i>

<i> 2. Trục khủyu 7. Nắp xi lanh </i>

<i> 3. Thân động cơ </i> <i>8. Xu páp </i>

<i>4. Thanh truyền </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<b>2.2 Các kết cấu phần tĩnh. </b>

Các kết cấu phần tĩnh cơ bản của động cơ diesel (hình 2.2), có thể bao gồm:
- Bệ máy (bedplate)

- Thân máy (framework)
- Khối xylanh (cylinder block)
- Sơ mi xylanh (cylinder liners)
- Nắp xylanh (cylinder covers)

<i>Hình 2.2 Kết cấu các bộ phận tĩnh của động cơ diesel tàu thuỷ </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<i>Hình 2.2 Bệ máy </i>

Thân máy dạng hình hộp, nối block xylanh (khối xylanh) với bệ máy và tạo
thành khoang cácte kín dầu. Thân máy chịu lực nén do khối lượng của toàn bộ khối
xylanh và lực do khí cháy cũng như lực ngang do chuyển động quay của trục khuỷu.
Thân máy của động cỡ lớn thường được kết cấu từ các vách ngang chữ A (hình 2.3).

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

Với động cơ cao tốc, thân máy thường được chế tạo dạng khối nhỏ, bằng thép
đúc liền. Ngược lại, thân máy của động cơ thấp tốc thường được chế tạo ở dạng các
phần rời.

Khối xylanh có nhiệm vụ định vị các sơmi xylanh với nắp xylanh. Khối xylanh
của động cơ hai kỳ khác với động cơ bốn kỳ ở chỗ động cơ hai kỳ cần phải có
khoang qt khí (khí nạp) và khoang khí xả.

Nắp xylanh, cùng với sơmi xylanh tạo thành buồng đốt. Khi làm việc, nắp
xylanh (hình 2.4) tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ và áp suất cao, có thể bị
cháy hoặc nứt vỡ. Bên trong, nắp xylanh được chế tạo với các khoang và lối đi của
nước làm mát.

<i>Hình 2.4 Nắp xi lanh </i>

<b>2.3 Các bộ phận chuyển động </b>

Các bộ phận chuyển động chính của động cơ diesel bao gồm:
- Piston và các phụ kiện của nó

- Thanh truyền và con trượt
- Trục khuỷu

Piston là cơ cấu quan trọng nhất của động cơ quyết định trực tiếp đến công suất
cực đại của động cơ. Đỉnh piston được chế từ vật liệu chịu nhiệt độ cao và áp suất
cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

tựa chịu lực sinh ra từ chuyển động qua lại của thanh truyền và chuyển động quay
của trục khuỷu. Bàn trượt nhằm mục đích đỡ và dẫn hướng con trượt được đỡ bởi
thân máy.

Thanh truyền là cơ cấu biến chyển động tịnh tiến của piston hoặc con trượt
thành chuyển động quay của trục khuỷu.

Trục khuỷu là cơ cấu quay của động cơ diesel, đó là cơ cấu nhận cơng suất chỉ
thị từ xylanh động cơ để truyền ra ngoài. trục khuỷu chịu mômen uốn và xoắn thay
đổi theo chu kỳ trong quá trình làm việc của động cơ. Thông thường trục khuỷu
thường được chế tạo bằng thép rèn, với động cơ cao tốc thường dùng thép crôm
niken. Các khuỷu trục của động cơ nhiều xylanh được sắp xếp hợp lý nhằm mục
đích cân bằng động cơ.

<i>Hình 2.5 Các bộ phận chuyển động chính của động cơ diesel tàu thủy </i>

<i> 1. Trục khủyu </i> <i>4. Cán Piston </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<b>2.3 Các cơ cấu truyền động </b>

Chức năng chính của cơ cấu truyền động là điều khiển các q trình trao đổi
khí và phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ. Với động cơ khởi động bằng
khơng khí nén, cơ cấu truyền động cịn điều khiển q trình phân phối gió khởi
động cho động cơ.

Cơ cấu truyền động có thể dùng bánh răng hoặc xích để dẫn động trục
<i><b>cam từ trục khuỷu. Tỷ số truyền giữa trục khuỷu và trục cam là 1:1 đối với </b></i>
<i><b>động cơ hai kỳ và 2:1 đối với động cơ bốn kỳ. </b></i>

<b>2.5 Các thiết bị đo và chỉ báo </b>

Không chỉ với động cơ diesel, tất cả các máy móc thiết bị cần phải được đo đạc
các thơng số trong q trình hoạt động. Các thơng số như nhiệt độ, áp suất… rất cần
được đo và chỉ báo (hiển thị). Các thông số đo được không chỉ dùng để kiểm tra và
đánh giá chất lượng làm việc mà còn cần thiết cho vấn đề áp dụng tự động điều
khiển.

<i><b>2.5.1 Thiết bị đo áp suất. </b></i>

Thiết bị đo áp suất thường dùng cho động cơ diesel tàu thủy là đồng hồ áp
suất, với trị số chỉ báo là áp suất tương đối.

<i><b>a. Manometer </b></i>

Một chiếc ống kiểu chữ U dùng làm manometer thể hiện trên hình 2.6a. Một
đầu của ống chữ U nối với nguồn đo áp suất, đầu kia mở thông với môi trường

không khí.

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

Chất lỏng bên trong ống có thể là nước hoặc thủy ngân và nó sẽ chỉ báo mực
chất lỏng như hình vẽ. Độ chênh áp suất so với môi trường sẽ được thể hiện bằng độ
chênh mực chất lỏng như hình vẽ. Thiết bị này thường được dùng để đo các giá trị
áp suất nhỏ. Trong hệ thống với hai mức áp suất có thể dùng thiết bị này để đo độ
chênh áp suất.

<i><b>b. Barometer </b></i>

Barometer kiểu thủy ngân, có kết cấu một ống thẳng giống manometer. Đó là
một ống mao dẫn thủy tinh có một đầu được làm kín, đổ đầy thủy ngân rồi lộn
ngược lại và cắm vào một bầu thủy ngân nhỏ ở dưới (hình 2.6b). Có một cột chân
khơng phía trên cột thủy ngân (trong ống mao dẫn), chịu tác động của áp suất khí
quyển vào bầu thủy ngân. Chỉ số trên thang đo là áp suất tuyệt đối của khí quyển.

Thiết bị đo khí áp hộp dùng kết cấu hình hộp có màng đàn hồi để kiểm tra sự
thay đổi áp suất khí quyển (hình 2.6c). Tâm màng đàn hồi tụt xuống nếu khí áp tăng
và dịch lên (do lò xo tác động phụ) nếu khí áp giảm. Các thanh nối làm chuyển dịch
kim chỉ của thiết bị.

<i><b>c. Đồng hồ áp suất kiểu ống Bourdon </b></i>

Đồng hồ áp suất kiểu ống bourdon (hay lò xo ống), được sử dụng rộng rãi làm
thiết bị đo áp suất tương đối trong kỹ thuật (hình 2.6d). Đó là một ống có tiết diện
hình elip uốn cong hình chữ C với một đầu hàn kín. Đầu hàn kín là đầu tự do liên
kết với các thanh nối để làm dịch chuyển kim chỉ. Đầu kia của ống được nối thông
với khu vự áp suất cần đo. Do tác dụng của áp suất, ống chữ C sẽ giãn ra hoặc co
vào thông qua van kim chỉ, chỉ báo được giá trị áp suất.

<i><b>2.5.2 Thiết bị đo nhiệt độ. </b></i>

Nhiệt độ thường được đo với giá trị trên thang độ C (0C: Độ Cenlsius)
<i><b>a. Nhiệt kế kiểu chất lỏng trong ống thủy tinh </b></i>

Có rất nhiều chất lỏng được sử dụng trong loại nhiệt kế này, tùy thuộc vào
khoảng nhiệt độ: thủy ngân từ -350 đến +3500C, rượu cồn từ -800C đến +700C. Sự
tăng nhiệt độ làm dãn nở chất lỏng trong ống thủy tinh làm mực chất lỏng tăng lên.
Mực chất lỏng được lấy làm chỉ báo trên thang chia bên ngoài ống thủy tinh và chỉ
báo nhiệt độ. Trong ống thủy tinh của nhiệt kế đo nhiệt độ cao, khoảng khơng gian
phía trên cột thủy ngân được nạp khí nitơ chịu áp suất.

<i><b>b. Nhiệt kế kiểu chất lỏng trong ống kim loại </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

<i><b>c. Nhiệt kế lưỡng kim kiểu ren </b></i>

<i>Hình 2.7 Thiết bị đo nhiệt độ kiểu lưỡng kim </i>

Một dải lưỡng kim đặt xoắn kiểu ren (hình 2.7) được chế tạo từ hai kim loại
khác nhau gắn liền nhau. Khi nhiệt độ thay đổi, dải lưỡng kim giãn nở và do độ giãn
nở của mỗi kim loại khác nhau sẽ gây ra hiện tượng xoắn lại của dải kim loại. Một
đầu dải kim loại được cố định, đầu kia gắn với trục xoay có gắn kim chỉ thị cho
phép chỉ báo giá trị nhiệt độ đã chia sẵn trên nhiệt kế. Khoảng nhiệt độ dùng cho
loại nhiệt kế kiểu này là từ -300C đến +5500C.

<i><b>d. Cặp nhiệt điện (Điện ngẫu) </b></i>

<i>Hình 2.8 Cặp nhiệt điện</i>

Cặp nhiệt điện (điện ngẫu) là kiểu điện nhiệt kế. khi hai kim loại khác nhau nối

với nhau thành một mạch kín được đặt trong trường nhiệt độ khác nhau, tại chỗ nối
sẽ phát sinh một dịng diện mà nó được sử dụng để đo nhiệt độ (hình 2.8). Khoảng
nhiệt độ dùng nhiệt kế kiểu này để đo là từ -2000C đến +14000C

<i><b>2.5.3 Thiết bị đo mực chất lỏng </b></i>
<b>a. Phao </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<b>b. Kính hoặc ống thủy </b>

Có rất nhiều loại kính nhìn hoặc ống thủy dùng để hiển thị mực chất lỏng trong các
két chứa.

<b>c. Đồng hồ kiểu khí (Pneumatic gauge) </b>

<i>Hình 2.9 Thiết bị đo mực chất lỏng kiểu khí </i>

Đây là thiết bị đo mực chất lỏng trong két dùng manometer thủy ngân nối
với nửa hình cầu kim loại đặt trong két cần đo (hình 2.9). Nửa hình cầu kim loại
đặt gần đáy trong két cần đo và được nối bằng một ống nhỏ với manometer thủy
ngân. Cấp khí nén vào hệ thống, dùng van chuyển có thể đo được mực chất lỏng của
nhiều két chỉ bằng một manometer thủy ngân. Khi khí xả khỏi hệ thống, việc đo
mực chất lỏng không được thực hiện.

<i><b>2.5.4 Thiết bị đo lưu lượng </b></i>

Đo dịng lưu động có thể là đo lượng chất lỏng lưu động trong một đơn vị thời
gian hoặc đo tốc độ lưu động sau đó nhân với diện tích lưu động để có lưu lượng
dịng lưu động.

<b>a. Đo lượng chất lỏng lưu động </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

Một cặp bánh răng hoặc cách ăn khớp trong với thể tích đẩy sau mổi vịng quay
cho phép xác định thể tích chất lỏng lưu động qua thiết bị sau mỗi vịng quay
hoặc một số vịng quay (hình 2.10a)

Một bộ quay như tuabin thủy cũng cho phép đếm được chất lỏng lưu động
qua như hình 2.10b.

<b>b. Thiết bị đo tốc độ lưu động </b>

<i>b1.Kiểu ống ventuari </i>

Bố trí như hình 2.11a, ống venturi có tiết diện thu hẹp từ lối vào và mở rộng ở
lối ra. Khi chất lỏng lưu động qua thiết bị sẽ có thay đổi tốc độ ở khu vực họng
ống và do đó gây chênh lệch áp suất suất được đo bởi manometer. Độ chênh áp
suất phụ thuộc vào tốc độ lưu động và được lấy để xác định tốc độ lưu động.

<i>b2.Tấm tiết lưu </i>

Tấm tiết lưu đặt vng góc với lối lưu thơng của dịng chất lỏng, có lỗ tiết
lưu và được bố trí một manometer đo chênh lệch áp suất trước và sau tiết lưu
(hình 2.11b). Độ chênh áp suất được lấy làm cơ sở cho việc tính tốn tốc độ lưu
động của đòng chất lỏng.

<i> a, Kiểu ống Venturi </i> <i> b, Kiểu tấm tiết lưu </i>
<i>Hình 2.11 Đo lưư lượng kiểu (a) ống Venturi và (b) tấm tiết lưu </i>

<i><b>2.5.5 Tốc độ kế </b></i>

Tùy theo nguyên tắc hoạt động, có thể có tốc độ kế kiểu cơ khí hoặc điện.

<b>a. Tốc độ kế cơ khí </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

văng sẽ văng ra. Cổ góp trượt được thông qua các thanh truyền làm quay kim chỉ
báo, chỉ tốc độ quay của trục quay cần đo tốc độ.

<i> a, Tốc độ kế cơ khí </i> <i> b, Tốc độ kế kiểu máy phát </i>
<i> Hình 2.12 Tốc độ kế </i>

<b>b. Tốc độ kế điện tử </b>

Có dạng một máy phát điện bao gồm một cốc nhơm quay trong một
stator có nam châm điện (hình 2.12b). Stator có hai cuộn dây khác nhau, đặt
vng góc với nhau. Một dịng điện xoay chiều cung cấp cho một cuộn dây,
hiệu điện thế do cuộn dây kia tạo ra được lấy làm cơ sở cho việc xác định
tốc độ quay cần đo.

Thiết bị cảm ứng tốc độ quay kiểu xung điện cảm ứng có thể đọc trực tiếp tốc
độ quay (hình 2.13a). Mỗi một răng trên bánh quay , khi quay qua đầu cảm (pick
up), được ghi lại dưới dạng một xung điện và đưa đến đồng hồ chỉ báo.

Đồng hồ tốc độ kiểu điện dung biểu thị trên hình 2.13b. Một chiếc cánh quay
qua một biến trở tạo ra một xung điện và sau khi biến đổi, tín hiệu được đưa về
đồng hồ chỉ thị.

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

<i><b>2.5.6 Thiết bị đo độ nhớt </b></i>

Việc đo độ nhớt nhằm mục đích điều chỉnh độ nhớt của nhiên liệu là vô cùng
quan trọng và cần thiết. Tăng nhiệt độ của nhiên liệu sẽ làm giảm độ nhớt của nó và
ngược lại.

Bộ cảm ứng độ nhớt biểu thị trên hình 2.14. Một chiếc bơm bánh răng nhỏ cấp
một lượng chất lỏng cố định qua một ống mao dẫn. Chất lỏng lưu động qua ống mao
dẫn có độ chênh áp suất trước và sau, tùy thuộc vào độ nhớt của chất lỏng. Một
đồng hồ đo độ chênh áp suất để tính tốn độ nhớt chất lỏng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<b>2.6 Thiết bị điều khiển và thiết bị an toàn </b>
<i><b>2.6.1 Bộ điều tốc </b></i>

Thiết bị điều khiển chủ yếu trong bất kỳ một động cơ diesel là bộ điều tốc. Bộ
điều tốc có chức năng duy trì tốc độ quay của động cơ ổn định khi tải (công suất)
thay đổi. Nhằm thực hiện điều đó, bộ điều tốc điều chỉnh một cách tự động
nhiên liệu cung cấp cho động cơ phù hợp với tải động cơ. Có các loại bộ điều
tốc kiểu cơ khí, thủy lực và điện tử.

Bộ điều tốc cơ khí dùng quả văng để cảm ứng vòng quay động cơ. Hai quả
văng gắn trên một cái đĩa quay, được truyền động từ trục động cơ (hình 2.15). Tác
dụng của lực ly tâm đẩy các quả văng ra làm cấn đứng dưới các quả văng bị nâng
lên, nén lò xo tốc độ lại cho đến khi tạo được cân bằng. Chuyển động của cần đứng
thông qua hệ thanh truyền cơ học hoặc khuyếch đại thủy lực làm thay đổi nhiên liệu
cấp cho động cơ.

<i>Hình 2.15 Bộ điều tốc </i>

<i><b>2.6.2 Van an toàn xylanh </b></i>

Van an toàn xylanh được thiết kế để giảm thiết kế để giảm áp suất cháy trong
xylanh động cơ khi nó vượt quá từ 10% đến 20% áp suất cháy định mức (hình 2.16).
Van an tồn được giữ ở vị trí đóng bởi lị xo và nó sẽ bị đẩy lên khi lực khí cháy
vượt q lực tác động của lị xo. Van an tồn xylanh được thiết kế để nó tự đóng kín
sau mỗi lần mở.

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<i>Hình 2.16 Van an toàn xi lanh </i>

<i><b>2.6.3 Cảm biến hơi dầu cácte </b></i>

Hơi dầu cácte hình thành do sự bay hơi của dầu bơi trơn dưới nhiệt độ cao. Sự
hình thành hơi dầu cácte có thể đạt đến mức nguy hiểm và có thể gây nổ. Đầu cảm biến
hơi dầu cácte dùng tế bào quang điện để đo liên tục sự tăng rất nhỏ nồng độ hơi dầu
hình thành trong cácte. Một motor điện lai quạt hút lấy mẫu hơi dầu từ cácte thổi qua
ống đo. Mẫu hơi dầu được lấy lần lượt từ các khoang các nhau của cácte thông qua một
van phân phối cũng do motor điện quay. Mẫu hơi dầu được đo và so sánh với mẫu
khơng khí sạch hoặc so sánh mẫu hơi dầu của các khoang cácte với nhau. Trị số
đo thực tế sau khi so sánh được đưa đến bộ báo động hoặc hiển thị cho người
khai thác.

<i><b>2.6.4 Van an toàn cácte </b></i>

Van an toàn cácte được trang bị nhằm bảo vệ cácte khi máy xảy ra cháy nổ hơi
dầu trong cácte. Van an toàn cácte được bố trí trên các nắp cácte của động cơ.

<i>Hình 2.17 Van an tồn cacte </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

quá giới hạn đặt trước. Hình 2.17 miêu tả kết cấu của van an tồn cácte. Trong đó,
bên trong của van có bố trí lưới ngăn khơng cho ngọn lửa tràn ra ngồi, cịn bên
ngồi được bố trí cửa thốt làm lệch hướng dịng hơi dầu để bảo vệ người khai thác
đang làm việc phía ngồi.

<i><b>2.6.5 Máy via. </b></i>

Máy via dùng động cơ điện lai thông qua hộp bánh răng ăn khớp với răng trên

bánh đà để quay trục khuỷu của động cơ với tốc độ rất chậm. Máy via dùng để via
động cơ đến những vị trí cần thiết cho việc tháo, sửa chữa, kiểm tra và chỉnh định.

Trước khi khởi động, máy via cũng được khởi động nhằm vào việc kiểm tra sự
quay trở tự do của các cơ cấu chuyển động trong động cơ cũng như nguy cơ có nước
trong buồng đốt.

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

CHƯƠNG 3

<b> ĐỘNG CƠ DIESEL CỠ LỚN THẤP TỐC </b>

<b>3.1 Giới thiệu chung. </b>

Động cơ diesel cỡ lớn thấp tốc thường sử dụng dưới tàu thủy làm máy
chính, lai trực tiếp thiết bị đẩy tàu là chân vịt. Chúng thường là loại động cơ
hai kỳ tăng áp, có patanh bàn trượt, hành trình dài, vịng quay trục khuỷu
thấp nhưng tốc độ chuyển động của piston rất cao và được thiết kế để sử
dụng nhiên liệu có chất lượng thấp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

<b>Hiện nay , các động cơ thấp tốc cỡ lớn được chế tạo chủ yếu bởi các hãng sau </b>
<b>: MAN BW, WARTSILA (SULZER) , MITSUBISHI… </b>

<b>3.2 Các chi tiết tĩnh </b>

Các chi tiết tĩnh chính (hình 3.1) của động cơ lớn, thấp tốc bao gồm: bệ
máy, khung máy, bệ đỡ chính, khối xylanh, sơmi xylanh, nắp xylanh.

<i>Hình 3.2 Các chi tiết tĩnh chính động cơ thấp tốc cỡ lớn. </i>

<i><b>3.2.1 Bệ máy </b></i>

Bệ máy (hình 3.2) là nền móng cho động cơ và cịn là cácte chứa dầu nhờn bôi
trơn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

Kết cấu của bệ máy bao gồm các dầm dọc và tấm ngang. Các dầm ngang chứa ổ
đỡ chính trục khuỷu, có tác dụng tăng độ cứng vững theo chiều ngang cho bệ máy.
Các dầm ngang chia bệ máy thành các khoang tương ứng với số xylanh.

<i>Hình 3.3 Bệ máy</i>

<i><b>3.2.2 Ổ đỡ chính trục khuỷu </b></i>

Ổ đỡ chính dùng để đỡ trục khuỷu. Mỗi ổ đỡ chính bao gồm nắp ổ đỡ và hai
bạc lót hình trụ (hình 3.4)

<i>Hình 3.4 Ổ đỡ chính</i>

Bạc lót này có thể là loại bạc dày hoặc mỏng kim loại để chế tạo bạc lót là hợp
kim babít. Trước đây người ta thường sử dụng loại bạc dày, nhưng thời gian gần đây
người ta chuyển sang sử dụng bạc mỏng có độ bền mỏi cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

đều xung quanh bạc lót. Bạc lót được đặt trong ổ đỡ chính và được cố định nắp
ổ đỡ bằng các gu-dơng và êcu hoặc kích chống.

<i><b>3.2.3 Khung máy </b></i>

Khung máy đặt trên bệ máy, nó được cấu tạo bởi các khung hình hộp có các
tấm dọc và các vách ngang “hình chữ A” (hình 3.5) Khung máy phải có nắp có thể
mở để kiểm tra bên trong cácte. Nó cịn phải có ống thơng hơi, các thiết bị an toàn
như: van an toàn, thiết bị kiểm tra hơi dầu trong cácte khi động cơ làm việc. Trên

khung máy có lắp bulơng liên kết khung máy với bệ máy, hoặc bệ máy với khung
và khối sơmi xylanh.

<i>Hình 3.5 Khung máy</i>

<i><b>3.2.4 Khối xylanh </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

<i>Hình 3.6 Thân xi lanh </i>

<i><b>3.2.5 Sơmi xylanh </b></i>

Sơmi xylanh của động cơ hai kỳ công suất lớn, thấp tốc chế tạo bằng phương
pháp đúc và có cấu tạo khơng gian làm mát như hình 3.7.

</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36>

Sơmi xylanh phải có khẳ năng chịu được hai ứng suất: ứng suất cơ do áp suất
cháy và ứng suất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ giữa vách trong và vách ngồi
sơmi xylanh. Bề mặt phía tiếp xúc với nước làm mát của sơmi xylanh sẽ là nơi
xuất hiện các vết nứt đầu tiên. Các vết nứt này ngày càng sâu và xuyên qua thành
sơmi xylanh; sau đó tiếp tục kéo dài xung quanh chu vi sơmi xylanh.

Sơmi xylanh của các động cơ có đường kính lớn, hoặc có patanh bàn trượt
được bơi trơn bằng cách dùng các bơm dầu nhờn kiểu piston cụm, cấp dầu nhờn bôi
trơn cho sơmi xylanh qua các lỗ trên sơmi xylanh. Các lỗ dầu này được khoan ở
phía trên của sơmi xylanh để hạn chế sự mài mòn sơmi xylanh. Trên các lỗ dầu
nhờn này người ta bố trí các van một chiều để ngăn ngừa việc dầu nhờn chảy ngược
lại do tác dụng của áp lực khí cháy. Các miệng lỗ phía trong sơmi xylanh được nối
với nhau bằng rãnh lượn sóng, hoặc thẳng để phân phối dầu nhờn đều xung quanh
chu vi sơmi xylanh (hình 3.7) Dầu bơi trơn cấp vào khi xécmăng đầu tiên đi qua các
lỗ dầu ở hành trình đi lên của piston.

<i><b>3.2.6 Nắp xylanh </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

Nắp xylanh cùng với đỉnh piston, thành sơmi xylanh tạo thành khơng gian
buồng đốt. Nó rất dễ bị cháy và nứt do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có áp suất
và nhiệt độ cao. Do điều kiện làm việc, nắp xylanh cần phải làm mát thích hợp.

Việc thiết kế nắp xylanh phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: kích thước sơmi
xylanh, các xupáp, vịi phun và hình dáng của buồng đốt. Nắp xylanh của động cơ
hai kỳ, tác dụng đơn, quét thẳng qua xupáp có cấu tạo tương tự như nắp xylanh
của động cơ bốn kỳ (hình 3.9). Nắp xylanh của động cơ hai kỳ quét vòng chỉ có
các lỗ để lắp vịi phun, van khởi động và có cấu tạo đơn giản hơn.

Nắp xylanh được làm mát bằng nước, đường nước vào làm mát ở phía ngồi
nắp xylanh, đường nước làm mát ra được lắp ở vị trí cao nhất để tránh tạo thành các
túi hơi trong khoảng thời gian làm mát. Các túi hơi có thể là nguyên nhân tạo thành
các vùng quá nhiệt và dẫn đến hiện tượng rạn nứt.

<b>3.3 Các chi tiết chuyển động </b>
<i><b>3.3.1 Nhóm piston và xéc măng </b></i>
<b>a. Piston. </b>

Piston là một chi tiết quan trọng, quyết định khả năng sinh công của động cơ
đốt trong. Có hai loại piston : piston của động cơ khơng có patanh bàn trượt và
piston của động cơ có bàn trượt. Piston của động cơ có patanh bàn trượt hiện đại
được làm mát bằng dầu nhờn. Dầu nhờn vào làm mát piston bằng ống lồng, sau đó
đi ra bằng đường ống trong cán piston. Đỉnh piston được chế tạo bằng vật liệu có
khả năng chịu được áp suất và nhiệt độ cao. Đỉnh piston điển hình được chế từ
thép chịu nhiệt như: hợp kim crơm, mơlíp đen, niken. Loại piston này chịu
được ứng suất kéo, hạn chế được rạn nứt. Để tăng khả năng chịu mài mòn, va
đập, rãnh xécmăng thường được phủ một lớp crôm hoặc được hố cứng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

<i>Hình 3.10 Piston động cơ hai kỳ quýet thẳng</i>

Đỉnh piston tiếp xúc trực tiếp với khí cháy, nhưng cần phải duy trì nhiệt độ của
nó dưới 5000C để đảm bảo độ bền của piston. Đỉnh piston phải có độ dày cần thiết
để có khả năng chịu được lực của khí cháy. Quá trình truyền nhiệt từ đỉnh piston cho
sơmi xyanh phải diễn ra đều xung quanh piston.Vị trí nào truyền nhiệt kém sẽ làm
cho piston bị quá nhiệt, là nguyên nhân làm cho piston bị biến dạng dẫn đến q
trình mài mịn sơmi xylanh. Trong trường hợp đặc biệt, đây cũng có thể là nguyên
nhân làm kẹt piston.

</div>
<span class='text_page_counter'>(39)</span><div class='page_container' data-page=39>

Nếu piston được làm mát bằng nước thì cần phải làm kín khoang nước làm mát
để tránh rò lọt nước xuống cácte. Với piston làm mát bằng dầu nhờn thì vị trí đường
dầu vào thường cao hơn vị trí đường dầu ra do đó khơng gian làm mát thường khơng
đầy dầu. Khi động cơ hoạt động sẽ làm cho lượng dầu trong khoang làm mát lắc
mạnh và toàn bộ bề mặt làm mát sẽ tiếp xúc với một lớp dầu và hiệu quả làm mát
tăng lên (hình 3.12).

</div>
<span class='text_page_counter'>(40)</span><div class='page_container' data-page=40>

<b>2. Xéc măng </b>

Xéc măng có nhiệm vụ :

- Làm kín buồng đốt ngăn khơng cho rị lọt khí cháy và khí nén.
- Gạt dầu bơi trơn cho sơmi xylanh.

- Dẫn nhiệt từ piston đến sơmi xylanh.
<i><b>a. Kết Cấu Xéc Măng: </b></i>

Có hai loại xéc măng: xéc măng khí và xéc măng dầu (hình 3.13)

Xéc măng nằm trong rãnh trên piston, vị trí của xéc măng trên cùng khơng
được q cao để đảm bảo nhiệt độ của xéc măng không quá cao, tránh làm cháy dầu
nhờn và làm kẹt xéc măng. Xéc măng phải có khả năng chuyển động tự do trong
rãnh, do đó giữa xéc măng và rãnh xéc măng phải có khe hở cần thiết theo chiều dày
của xéc măng.

<i>Hình 3.13 Xéc măng khí và xéc măng dầu</i>

<i><b>b. Kiểm tra, lắp ráp xéc măng </b></i>

- Khe hở của xéc măng có ba loại:

</div>
<span class='text_page_counter'>(41)</span><div class='page_container' data-page=41>

piston. Nếu khe hở lớn hơn giá trị lớn nhất, khí cháy sẽ rị lọt qua xéc măng xuống
cácte làm giảm áp suất nén và có thể là nguyên nhân gây nổ cácte.

- Khe hở thứ hai là khe hở cạnh là khoảng cách giữa mặt trên của xéc
măng và mặt trên của rãnh xéc măng. Khe hở này đo bằng thước lá và cũng có
giá trị lớn nhất và nhỏ nhất do nhà máy chế tạo ra (hình 3.14).

-Khe hở thứ ba không cấn đo, chỉ cần kiểm tra là khe hở lưng. Khe hở này
nhất thiết phải có tức là chiều dày của xéc măng phải nhỏ hơn chiều sâu của rãnh
xéc măng. Nếu khơng có khe hở này thì xéc măng có thể sẽ khơng co giãn được,
làm tăng ma sát và kẹt piston

<i>Hình 3.14 Kiểm tra kích thước của xéc măng </i>

<i><b>c. Điều kiện làm việc. </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(42)</span><div class='page_container' data-page=42>

than chì. Thành phần chủ yếu của vật liệu chế tạo xec măng cho động cơ hai kỳ
cho trong bảng sau :

Thành phần Ký hiệu Thành phần %

Các bon C 3,15

Silic Si 1,55

Phốt pho P 0,20

Măng gan Mn 0,90

Crôm Cr 0,15

Mô lyp đen Mo 0,60

Đồng Cu 0,75

<i><b>d. Các hư hỏng thường gặp </b></i>

Kẹt xéc măng là vấn đề cần quan tâm, tuy nhiên chúng ta có thể kiểm tra trạng
thái tự do của xéc măng qua cửa quét (động cơ hai kỳ). Dùng que kiểm tra ấn vào
xéc măng nếu thấy đàn hồi thì xéc măng khơng bị kẹt hoặc gãy, nếu xéc măng nằm
cứng trong rãnh thì xéc măng bi kẹt, nếu xéc măng ở trạng thái tự do nhưng khơng
đàn hồi thì xéc măng đã bi gãy. Nếu thấy hiện màu đen, hoặc tối trên bề mặt xéc
măng thì đó là biểu hiện xéc măng bị thổi. Khi bị gãy, các mẫu gãy của xéc măng có
thể đi vào ống xả, vì vậy cần kiểm tra ống xả.

Nguyên nhân làm gãy xéc măng có thể do : va vào các cửa quét, xả, xéc măng, rãnh
xéc măng bị mài mòn quá mức làm xéc măng bị nghiêng trong quá trình chuyển
động, chất lượng nguyên liệu không tốt dẫn đến tốc độ tăng áp suất nhanh. Chế

độ khởi động nặng nề áp suất thường xuyên vượt quá giới hạn cho phép (van an
toàn bị mở) cũng là nguyên nhân làm gãy xéc măng.

Xéc măng bị nghiêng là nguyên nhân chính gây hư hỏng, nếu lực căng của
xéc măng khơng đủ lớn để tì sát vào sơ mi xilanh thì áp suất khí cháy sẽ đẩy xéc
măng co lại và lọt qua là nguyên nhân làm xéc măng bị nghiêng và gãy trong
rãnh.

Những nguyên nhân khác làm xéc măng bị nghiêng có thễ là:
- Có muội cứng trong rãnh xéc măng

- Khe hở xéc măng nhỏ
- Xéc măng bị kẹt trong rãnh

- Khả năng làm kín giữa xéc măng và mặt dưới rãnh xéc măng không tốt
- Các góc của tiết diện ngang xéc măng q trịn

</div>
<span class='text_page_counter'>(43)</span><div class='page_container' data-page=43>

<i><b>3.3.2 Thanh truyền và cơ cấu con trượt </b></i>
<b>a. Thanh truyền </b>

Thanh truyền là cơ cấu có chức năng biến chuyển động tịnh tiến của piston
thành chuyển động quay của trục khuỷu. Trong quá trình làm việc, thanh truyền chịu
tác động của lực khí cháy từ piston để truyền cho cổ khuỷu với động cơ diesel cỡ
lớn đầu to thanh truyền nối với cổ khuỷu còn đầu nhỏ nối với cơ cấu con trượt.

Hình 3.15 mơ tả thanh truyền động cơ diesel cỡ lớn ,trong đó về kết cấu có
thể chia làm các phần: đầu nhỏ, đầu to và thân thanh truyền, thân thanh truyền
thường có tiết diện có lỗ khoan rỗng, nơi tiếp giáp có với hai đầu được làm thuôn
đều để tránh tập trung ứng xuất. Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình chữ Y, thường
được chế tạo rời với hai bạc lót để lắp vào ắc của con chuột. Đầu to thanh truyền

cũng được chế tạo rời với bạc lót để lắp vào cổ khuỷu. Hình 3.15 mơ tả kết cấu
đầu nhỏ thanh truyền lắp ráp giữa thanh truyền với con trượt

</div>
<span class='text_page_counter'>(44)</span><div class='page_container' data-page=44>

<b>b. Cơ cấu con trượt </b>

Những động cơ cỡ lớn, thấp tốc, có hành trình dài hoặc siêu dài thường có con
trượt và dẫn hường con trượt (thường gọi là cơ cấu patanh bàn trượt). Piston và
càn piston chỉ chuyển động theo phương thẳng đứng do đó phần dẫn hướng piston
khơng tỳ vào sơ mi xilanh, vì vậy phần dẫn hướng của các piston loại này rất ngắn.
Chính con trượt sẽ chịu thành phần lực pháp tuyến trong đó, bàn dẫn hướng con
trượt được cố định vào khung động cơ. Cấu tạo của patanh bàn trượt gồm con
trượt và bàn trượt dẫn hướng, được mơ tả trên hình 3.16

</div>
<span class='text_page_counter'>(45)</span><div class='page_container' data-page=45>

<i>Hình 3.17 Đầu nhỏ thanhtruyền và con trượt</i>

<b>c. Bu lông thanh truyền </b>

Bu lông thanh truyền ,thường được gọi là bu lông biên,là các bu lông liên kết
giữa các hai nửa chứa bạc lót đầu to biên với cổ khuỷu.

</div>
<span class='text_page_counter'>(46)</span><div class='page_container' data-page=46>

Bu lông biên là chi tiết chuyển động rất quan trọng, được kiểm tra nghiêm ngặt
trong quá trình tháo lắp, bảo dưỡng sửa chữa. Sự cố đứt bu lông biên thường
kèm theo những hư hỏng nghiêm trọng của động cơ. Mỗi đầu to biên thường có
hai hoặc bốn bu lơng với hình thức kết cấu rât đa dạng (hình 3.18).Các bu lơng
biên thường được chế tạo từ vật liệu có độ bền mỏi cao, kích thước chính xác với
lỗ định cữ ở đầu to thanh truyền. Lực xiết các bu lơng biên do nhà chế tạo quy
định và có ý nghĩa quan trọng hàng đầu. Độ giãn dài của bu lông biên được kiểm
tra bằng dưỡng chuyên dùng.

<b>b. Bộ làm kín các piston </b>

Các động cơ diesel cỡ lớn với piston có cán và cơ cấu con trượt thường được
trang bị bộ làm kín cán piston. Bộ làm kín cán piston ngăn cách giữa hốc dưới
piston và cácte có nhiệm vụ ngăn khơng cho khí qt, khí cháy, dầu bơi trơn sơmi
xilanh rị lọt xuống cácte và gạt dầu bôi trơn cán piston xuống cácte hoặc xuống két
riêng.

Hình 3.19 mơ tả cấu tạo của bộ làm kín cán piston, trong đó nhóm xéc măng
đầu có nhiệm vụ khơng cho dầu bơi trơn sơ mi xilanh rị lọt xuống cácte; nhóm xéc
măng giữa có nhiệm vụ làm kín khơng cho khí qt, khí cháy rị lọt xuống các-te;
nhóm xéc măng cuối có nhiệm vụ gạt dầu bôi trơn cán piston xuống cácte, hoặc
xuống két riêng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(47)</span><div class='page_container' data-page=47>

<i><b>3.3.3 Trục khuỷu </b></i>

Trục khuỷu là một trong những chi tiết chịu tải nặng nề và chế tạo khó khăn
nhất trong các chi tiết của động cơ diesel. Trục khuỷu chịu tác dụng của áp lực khí
cháy cũng như các lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và quay .
Các lực này gây ra các mô men xoắn và mô men uốn,thay đổi cả chiều và độ lớn.
Tác động nặng nề nhất đối với trục khuỷu động cơ cỡ lớn là mơ men uốn.

<i>Hình 3.20 Trục khuỷu </i>

Về cấu tạo, trục khuỷu có thể gồm các cồ trục (cổ chính), cổ khuỷu, má
khuỷu và đối trọng (hình 3.20). Tuỳ theo số lượng khuỷu trục (số xylanh) kích
thước các cổ, chiều dài mà trục khuỷu có thể làm liền hoặc ghép. Các khuỷu trục
của động cơ nhiều xylanh được bố trí nhằm mục đích cân bằng động cơ khi làm
việc. Việc bố trí vị trí của các khuỷu trục quyết định thứ tự nổ của động cơ.

<b>3.4 Hệ thống trao đổi khí </b>

Q trình cháy hỗn hợp nhiên liệu và khơng khí trong động cơ đốt trong phụ
thuộc rất nhiều vào luợng khơng khí mới nạp vào sơmi xylanh. Q trình cháy
khơng thể đạt được hiệu suất cao nếu khơng khí mới nạp vào sơmi xlanh có lẫn
cả khí cháy từ chu trình trước, giá trị áp suất cháy cực đại cũng giới hạn bởi khối
lượng khơng khí nạp vào sơ mi xylanh. Điều này có nghĩa là hiệu suất của quá trình
cháy phụ thuộc vào mức độ hồn thiện của q trình trao đổi khí.

<i><b>3.4.1 Các phương pháp qt khí </b></i>

Trong các động cơ hai kỳ lớn, thấp tốc q trình qt khí được thực hiện trong
một khoảng thời gian ngắn giữa cuối của kỳ dãn nở và đầu kỳ nén. Do q trình trao
đổi khí ở động cơ hai kỳ khơng hồn thiện so với động cơ bốn kỳ.

Các phương pháp quét khí trong thực tế được chia thành các loại sau :

</div>
<span class='text_page_counter'>(48)</span><div class='page_container' data-page=48>

<i>Quét vòng: các động cơ hai kỳ quét vòng cửa quét và cửa xả nằm cùng một </i>
phía của sơmi xylanh. Khí quét đi vào trong sơmi xylanh qua cửa qt vịng lên trên
đuổi khí cháy trong sơmi xylanh ra ngoài qua cửa xả. Hiệu suất quét của phương
pháp này cao hơn quét ngang (hình3.21).

<i>Hình 3.21 Trao đổi kiểu qt ngang và qt vịng </i>

<i>Quét thẳng: Các động cơ hai kỳ quét thẳng cửa quét nằm trên sơ mi </i>
xilanh, còn xupáp xả trên nắp xilanh, hoặc cũng nằm trên sơ mi xilanh nhưng ở
phía trên (động cơ piston đối đỉnh). Khí quét đi vào sơ mi xilanh theo hướng tiếp
tuyến nên khơng khí sẽ chuyển động xốy dọc theo vách sơ mi xilanh đuổi khí cháy
ra ngồi.

<i>Hình 3.22 Trao đổi khí kiểu quét thẳng </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(49)</span><div class='page_container' data-page=49>

<i><b>3.4.2 Cơ cấu truyền động </b></i>

Các cơ cấu truyền động của hệ thống trao đổi khí bao gồm: trục cam, cam,
con lăn, cần đẩy và địn gánh. Hình 2.23 mơ tả cơ cấu truyền động điển hình của hệ
thống trao đổi khí bao gồm 2 kiểu dẫn động xupáp: cơ khí và thủy lực.

<i>Hình 3.23 Cơ cấu truyền động của hệ thống trao đổi khí. </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(50)</span><div class='page_container' data-page=50>

vào. Lực tác dụng khơng thẳng tâm của địn gánh lên cán xupáp làm cho cán
xupáp và ống dẫn hướng bị mài mịn nhanh chóng.

Các động cơ cỡ lớn, thấp tốc trục cam được dẫn động từ trục khuỷu bằng bánh
răng hoặc xích. tỷ số truyền của trục khuỷu và trục cam là 1:1 đối với động cơ hai
kỳ, 2:1 đối với động cơ bốn kỳ.

<i>Hình 3.24 Cơ cấu dẫn động trục cam </i>

Hình 3.24 mơ tả cơ cấu dẫn động trục cam bằng bánh răng (a) và dẫn động xích
(b) của động cơ hai kỳ.

<i><b>3.4.3 Xupáp nạp và xả </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(51)</span><div class='page_container' data-page=51>

<i>Hình 3.25 Kết cấu xu páp xả động cơ 2 kỳ </i>

Các xupáp nạp nói chung ít hư hỏng hơn vì nó được làm mát bằng chính dịng
khí nạp. Các xupáp xả hay bị hư hỏng do bị ăn mòn ở nhiệt độ cao của natri,
vanađi. Để hạn chế hư hỏng cho xupáp xả cần duy trì nhiệt độ dưới 450oC và định
kỳ bảo dưỡng. Các động cơ lớn, thường xử dụng xupáp hộp để thuận lợi cho việc
tháo bảo dưỡng.

<b>a. Vật liệu chế tạo </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(52)</span><div class='page_container' data-page=52>

Đế xupáp nói chung được chế tạo bằng hợp kim gang bao gồm trên 50%
crôm, thép chịu nhiệt hoặc stenlit. Cán xupáp được hoá cứng bằng cách phủ một lớp
cacbua vonfram, hoặc crôm. Dẫn hướng cán xupáp được chế tạo bằng hợp kim
pec-lit-gang và làm cứng bề mặt.

<b>b. Làm mát </b>

Phần lớn nhiệt lượng được truyền từ xupáp tới đế xupáp. Do đó xupáp phải tiếp
xúc tốt với đế xupáp, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Độ nghiêng tương đối giữa bề mặt
tiếp xúc của xupáp và đế xupáp sẽ đảm bảo toàn bộ bề mặt của xupáp và đế của
xupáp sẽ tiếp xúc với nhau khi làm việc ở nhiệt độ cao. Xupáp hộp thường được
làm mát bằng nước, do đó nâng cao khả năng làm mát và việc bảo dưỡng đơn giản
hơn. Đế xupáp cũng được làm mát bằng nước. Hình 3.26 mô tả sự phân bố nhiệt độ
trên nấm xupáp và các chi tiết trong khu vực buồng đốt .

<i>Hình 3.26 Phân bố nhiệt độ trên nấm xupáp và khu vực buồng đốt động cơ RTA84T </i>

Nhiệt lượng truyền đến cán xupáp thường rất nhỏ và có thể tăng phần nhiệt
lượng này lên nhờ sử dụng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao hơn; làm rỗng cán xupáp
cho đầy natri; hoặc làm mát cán xupáp bằng nước. Tuy nhiên việc làm mát cán xupáp
sẽ tăng khả năng ăn mòn.

<b>c. Cơ cấu xoay xupáp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(53)</span><div class='page_container' data-page=53>

làm việc cũa nấm và đế xupáp. Duy trì nhiệt độ xung quanh đế xupáp, hạn chế tình
trạng q nóng cho xupáp để tăng thời gian sử dụng.

Có hai phương pháp cơ bản làm xoay xupáp: Phương pháp xoay bằng cơ khí
mỗi khi xupáp đóng và mở hoặc gắn lên cán xupáp các cánh (tua bin) tận dụng
năng lượng dịng khí xả thổi vào để xoay xupáp.

<b>d. Hiện tượng cháy xupáp </b>

Một vấn đề rất lớn cần được quan tâm là hiện tượng cháy bề mặt cơng tác (cần
làm kín) của xupáp, đặc biệt là xupáp xả của động cơ bốn kỳ. Các nguyên nhân
chính gây nên hiện tượng cháy xupáp, bao gồm:

Xupáp đóng khơng kín có thể do muội bám trên nấm hoặc đế xupáp,
hoặc do khe hở nhiệt qua nhỏ.

Chất lượng nhiên liệu không tốt. Nếu nhiên liệu có hàm lượng vanađi cao sẽ
dẫn tới hiện tượng ăn mòn ở nhiệt độ cao, đặt biệt trong trường hợp có mặt natri.
Hàm lượng nước cao trong nhiên liệu cũng là nguyên nhân làm cho xupáp bám
nhiều muội.

Cháy không tốt. Chất lượng nhiên liệu không tốt, hoặc chất lượng vòi phun
kém làm cho quá trình cháy rớt tăng ngay cả khi xupáp đã mở vẫn đang diễn ra quá
trình cháy.

Quá nhiệt, đây có thể là do động cơ quá tải, làm nhiệt độ khí xả tăng, hoặc
do sự lưu thơng của nước làm mát kém.

Cháy xupáp, khí xả sẽ rị qua bộ mặt làm kín của xupáp. Nếu khí cháy rị ít
thì khơng quan trọng lắm, nhưng khí xả sẽ ngày càng rị nhiều hơn, nhiệt độ khí
xả sẽ tăng. Trong trường hợp cần thiết thì phải cắt nhiên liệu của xilanh đó. Phát
hiện xupáp bị rị càng sớm càng tốt. Tốc độ của khí cháy rị qua xupáp cao sẽ làm
hỏng xupáp. Đế xupáp bị mịn qua mức làm cho bề mặt làm kín giữa xupáp và nấm

xupáp sẽ bị lõm xuống tạo thành vành lõm xung quanh nấm xupáp làm tăng sức cản
lưu thơng của khí xả.

Cán xupáp bị mịn cũng là một vấn đề cần quan tâm. Những xupáp lớn cần
cung cấp đủ dầu bôi trơn. Đối với động cơ khơng có patanh - bàn trượt mịn cán
xupáp sẽ làm tăng tiêu hao dầu nhờnvà dẫn tới hiện tượng thổi, làm hỏng cán
xupáp. Đối với động cơ có patanh- bàn trượt của hãng MAN-B&W người ta sử
dụng gió lị xo gió dùng để đóng xupáp cùng với hơi dầu để làm kín cán xupáp.

<b>e. Bảo dưỡng xupáp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(54)</span><div class='page_container' data-page=54>

Đối với các động cơ nhỏ, có thể sử dụng cát rà carbonrundum để rà kín xupáp
cùng với đế xupáp. Lúc đầu dùng cát rà thô cho đến khi hết các vết rỗ, lõm… thì
dùng cát trung bình và cuối cùng dùng cát rà mịn để rà bóng bề mặt. Sau khi rà xong
phải rửa xupáp trong kerosene. Bôi một lớp dầu nhờn mỏng lên cán xupáp rồi lắp
lại. Không nên dùng cát rà cho những xupáp lớn. Những xupáp này phải được mài
trên máy mài chun dùng và bề mặt làm kín phải có góc nghiêng chính xác. Sau
khi mài xong xupáp hoặc đế xupáp phải được vệ sinh sạch, sau đó kiểm tra diện tích
tiếp xúc giữa xupáp và đế xupáp bằng bột màu. Nếu góc nghiêng của bề mặt làm kín
giữa xupáp và đế xupáp chính xác thì trên bề mặt làm kín đế xupáp chỉ có một
đường nhỏ, trịn kín xung quanh, nếu góc nghiêng khơng chính xác thì tồn bộ bề
mặt kín đế xupáp sẽ bị phủ màu. Bề mặt làm kín của đế xupáp và xupáp có góc
nghiêng khác nhau sẽ đảm bảo toàn bộ hai bề mặt làm kín sẽ tiếp xúc với nhau khi
hai bề mặt làm kín tiếp xúc với nhau khi xupáp làm việc ở nhiệt độ cao. Một vài nhà
máy chế tạo động cơ cung cấp dưỡng để kiểm tra xem xupáp và cán xupáp cịn có
thể tiếp tục mài nữa hay không. Không gian làm mát của xupáp hộp nên kiểm tra
mỗi khi sửa chữa, nếu thấy cặn bám trên bề mặt làm mát hoặc có sự ăn mịn thì
chứng tỏ rằng việc sử lý nước làm mát chưa tốt.

<b>f. Hiện đại hoá điều khiển xupáp </b>

Trên các động cơ hai kỳ quét thẳng phương pháp dẫn động cho xupáp bằng
thuỷ lực đã thay thế cho cơ cấu dẫn động bằng cơ khí. Cơ cấu dẫn động bằng thuỷ
lực có ưu điểm là bảo dưỡng đơn giản, chi phí bảo dưỡng cũng ít hơn.

Xupáp thường được đóng bằng lị so, nhưng hiện nay nhiều lọai động cơ có
patanh- bàn trượt xupáp được đóng bằng khí điều khiển. Ưu điểm của phương pháp
này là giảm được rung trong q trình làm việc. Trên hình 3.27 mơ tả nguyên lý
làm việc của cơ cấu này.

</div>
<span class='text_page_counter'>(55)</span><div class='page_container' data-page=55>

<i>Hình 3.27 Hệ thống truyền động đóng mở xupáp </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(56)</span><div class='page_container' data-page=56>

<i>Hình 3.28 Cơ cấu VEC động cơ Wartsilla NSD RTA </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(57)</span><div class='page_container' data-page=57>

<b>3.5 Cung cấp nhiên liệu cho động cơ </b>

<i><b>3.5.1 Những yêu cầu đối với hệ thồng nhiên liệu </b></i>

- Lượng nhiên liệu vào các sơ mi xilanh phải chính xác và bằng nhau.

- Góc phun sớm của các xilanh phải bằng nhau, góc phun sớm này do nhà
máy chế tạo động cơ đưa ra.

- Quy luật cung cấp nhiên liệu của các xilanh phải giống nhau.

- Chất lượng phun sương phải đảm bảo. Kích thước các hạt nhiên liệu càng nhỏ
càng tốt.

- Độ dài và kích thước của chùm tia nhiên liệu phải hợp lý. Điều này cho
phép tạo ra diện tích vùng cháy lớn hơn trong buồng đốt.

- Hệ thống phải làm việc ổn định ở tốc độ quay thấp.
- Hệ thống phải làm việc tin cậy ở tất cả các chế độ tải.
<i><b>3.5.2 Phân loại quá trình phun </b></i>

- Thay đổi thời điểm đầu cấp, thời điểm cuối cấp không thay đổi.
- Thay đổi thời điểm cuối cấp, thời điểm đầu cấp không thay đổi.
- Thay đổi cả thời điểm đầu cấp và cuối cấp.

<i><b>3.5.3. Bơm cao áp </b></i>

Bơm cao áp thường được dùng trong thời gian gần đây gồm hai kiểu chính:
kiểu van và kiểu piston có rãnh xéo.

Bơm cao áp làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, địi hỏi mức độ chính xác
cao, do đó nó được chế tạo bằng thép đặc biệt cứng, có đủ độ cứng và độ bền để
khơng bị mài mịn và biến dạng. Nói chung, bơm cao áp kiểu van thường dùng cho
các động cơ cỡ trung bình và lớn, bơm cao áp kiểu piston có rãnh xéo thường được
dùng cho động cơ cỡ trung bình và nhỏ. Nhưng trong thực tế hầu hết các động cơ
đều sử dụng bơm cao áp kiểu rãnh xéo, kiểu bơm này chiếm tới 90% số lượng.

<b>a. Bơm kiểu van </b>

Hình 3.31 là cấu tạo của bơm cao áp kiểu van. Van hút ở vị trí mở khi
piston của bơm cao áp ở vị trí ĐCD. Khi piston đi lên van hút (suction valve)
từ từ đóng lại cho đến khi van hút bắt đầu đóng hoàn toàn trong khi van tràn ( spill
valve) vẫn đóng, đó chính là thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu .

</div>
<span class='text_page_counter'>(58)</span><div class='page_container' data-page=58>

<i>Hình 3.31 Nguyên lý bơm cao áp dạng van</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(59)</span><div class='page_container' data-page=59>

<b>b. Bơm kiểu piston có rãnh xéo </b>

Các động cơ hai kỳ thấp tốc cỡ lớn hiện nay thường dùng bơm cao áp kiểu
rãnh xéo. Hình 3.34 mơ tả rãnh xéo trên piston bơm cao áp (plunger).

<i>Hình 3.33 Rãnh xéo trên piston (plunger) bơm cao áp </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(60)</span><div class='page_container' data-page=60></div>
<span class='text_page_counter'>(61)</span><div class='page_container' data-page=61>

Trên thân xilanh bơm cao áp có hai lỗ thốt dầu, plunger của bơm trong q
trình chuyển động sẽ đóng mở hai lỗ này (Hình 3.35). Phía trên của bơm có van hút
và van puncture. Van puncture bao gồm piston được điều khiển bằng khí điều khiển.
Khi có tín hiệu dừng động cơ khí điều khiển sẽ cấp vào, piston đi xuống đẩy van hút
mở, nhiên liệu trở lại tuần hoàn trong khơng gian xung quanh bơm khơng cấp đến
vịi phun nữa. Trên đường ống nhiên liệu cấp vào vòi phun có lắp bộ giảm chấn
để khử dao động của áp suất nhiên liệu.

Áp suất nhiên liệu trước bơm cao áp khoảng 8 Kg/cm2, được duy trì nhờ bơm
cấp dầu trong hệ thống nhiên liệu. Nhiên liệu sẽ tuần hồn trong khơng gian xung
quanh bơm trong thời gian nhiên liệu khơng được cấp đến vịi phun. Nhờ khả năng
tuần hoàn của nhiên liệu mà bơm cao áp và nhiên liệu ln được hâm nóng ngay cả
khi động cơ dừng. Trong hành trình hút của bơm cao áp van hút mở, nhiên liệu được
nạp vào bơm. Ngay khi plunger đóng lỗ thốt trên thân xilanh ở hành trình di lên
của plunger, nhiên liệu sẽ được cấp đến vịi phun. Q trình phun nhiên liệu kéo
dài cho đến khi rãnh xéo của plunger mở lỗ thốt trên thân xilanh.

Hình 3.36 mơ tả cấu tạo cặp piston (plunger), xilanh (barrel) của bơm cao áp
kiểu piston rãnh xéo và việc điều chỉnh nhiên liệu. Piston (plunger ) chuyển động
lên được truyền động từ cam qua con đội, chuyển động xuống bằng lò xo. Cửa hút
nằm trên sơ mi xilanh. Piston quay tự do và do thanh răng ăn khớp với vành răng
gắn trên piston dẫn động.

</div>
<span class='text_page_counter'>(62)</span><div class='page_container' data-page=62>

Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng cung cấp cho chu trình được miêu tả như
<i>trên hình 3.36: vị trí A, piston có vị trí ĐCD cửa hút mở, nhiên liệu đi vào; khi </i>
piston đi lên áp suất trong bơm tăng, nhiên liệu đi ra ngoài; khi piston tiếp tục đi lên
đóng cửa hút và cửa xả, áp suất nhiên liệu sẽ tăng lên bằng với áp suất nâng kim
<i>phun, vòi phun mở, nhiên liệu được phun vào trong buồng đốt; vị trí B mép dưới của </i>
piston mở cửa thoát, nhiên liệu xả về đường hồi của bơm, áp suất phun giảm, vòi
phun đóng lại kết thúc phun nhiên liệu. Mép trên của piston bơm cao áp điều
khiển thời điểm bắt đầu phun, mép dưới điều khiển thời điểm kết thúc phun.

<i><b>3.5.4 Cơ cấu thay đổi thời điểm phun (V.I.T) </b></i>

<i>Hình 3.37 Hệ thống VIT động cơ hãng MAN BW </i>

Hình 3.37 là nguyên lý làm việc của cơ cấu điều chỉnh góc phun sớm cùa động
cơ có hành trình dài. Người ta sử dụng thiết bị V.I.T để giảm góc phun sớm ở phụ
tải lớn, do đó giảm được áp suất cháy cực đại trong xilanh, điều này cho phép
nâng cao được mức độ tăng áp cho động cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(63)</span><div class='page_container' data-page=63>

<i>Hình 3.38 Sự phụ thuộc của áp suất cháy cực đại vào phụ tải của động cơ hãng MANBW </i>

<i><b>3.5.5 Vòi phun </b></i>

Cấu tạo vòi phun bao gồm: thân vòi phun, đầu vòi phun và kim phun

.

</div>
<span class='text_page_counter'>(64)</span><div class='page_container' data-page=64></div>
<span class='text_page_counter'>(65)</span><div class='page_container' data-page=65></div>
<span class='text_page_counter'>(66)</span><div class='page_container' data-page=66>

CHƯƠNG 4

<b>ĐỘNG CƠ DIESEL TRUNG VÀ CAO TỐC </b>

<b>4.1 Giới thiệu chung </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(67)</span><div class='page_container' data-page=67>

<i>Hình 4.2 Động cơ chữ V hãng MANBW Alpha V28/32A </i>

Động cơ trung và cao tốc tàu thủy được chế tạo bởi rất nhiều hãng khác nhau
trên thế giới như : MAN BW, Wartsila , MTU, Deutz, Ailen, Rolls-Royce, Ruston,
GMT, Semt-Pielstick,Yanmar, Daihatsu, Hanshin, Akasaka, Niigata, Caterpillar,
Cummins…

<b>4.2 Các chi tiết tĩnh </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(68)</span><div class='page_container' data-page=68></div>
<span class='text_page_counter'>(69)</span><div class='page_container' data-page=69>

Động cơ diesel cỡ vừa và nhỏ, trung và cao tốc có thể là động cơ hình chữ V
với các chi tiết phần tĩnh mô tả trên hình 4.4.

<i>Hình 4.4 Kết cấu chung phần tĩnh động cơ hình chữ V hãng SemtPielstick : PC2-6V </i>

<i><b>4.2.1 Bệ máy </b></i>

Bệ máy là nền móng cho động cơ và cịn là cácte chứa dầu nhờn bơi trơn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(70)</span><div class='page_container' data-page=70>

Bệ máy liên kết chặt thân động cơ với các chi tiết tĩnh và chịu tác dụng các
lực của chi tiết chuyển động. Bệ máy phải có độ bền, độ cứng vững thích
hợp để chiu được lực uốn theo chiều dọc. Bệ máy của động cơ trung và cao tốc
thường được đúc thành một khối.

<i><b>4.2.2 Ổ đỡ chính trục khuỷu </b></i>

Ổ đỡ chính dùng để đỡ trục khuỷu, được đặt vào vách ngang của bệ hoặc
thân máy. Kết cấu của ổ đỡ chính trục khuỷu, bao gồm nắp ổ đỡ và hai bạc lót hình
trụ.

<i>Hình 4.4 Kết cấu ổ đỡ chính và bạc lót </i>

Nắp ổ đỡ được cố định với ổ đỡ bằng các gu-dơng và êcu hoặc kích
chống.hình 4.4 mơ tả kết cấu một ổ đỡ chính điển hình. Dầu nhờn bơi trơn thường
được cấp vào bạc lót qua lỗ phía trên của nắp ổ đỡ. Phía trong bạc lót có rãnh dầu
bơi trơn để đảm bảo dầu nhờn phân bố đều xung quanh bạc lót.

</div>
<span class='text_page_counter'>(71)</span><div class='page_container' data-page=71>

Với động cơ cỡ nhỏ, cao tốc, phần cố định của ổ đỡ chính nằm phía trên,
thuộc về thân động cơ trong khi nắp ổ đỡ nằm phía dưới. Những ổ đỡ như thế
gọi là ổ đỡ treo. Hình 4.6 mơ tả kết cấu một loại ổ đỡ treo điển hình.

<i>Hình 4.6 Kết cấu khung máy và ổ đỡ treo </i>

Hiện nay, hầu như các động cơ diesel đều sử dụng bạc lót loại mỏng. Kim
loai để chế tạo bạc lót là hợp kim babít có từ ba đến năm lớp (hình 4.7).

<i>Hình 4.7 Bạc lót động cơ Wartsila </i>

<i><b>4.2.3 Khung máy và khối xilanh </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(72)</span><div class='page_container' data-page=72>

<i><b>4.2.4 Sơ mi xilanh </b></i>

Sơ mi xilanh của động cơ trung và cao tốc thường có hai loại:

- Sơ mi xilanh khơ: trong đó, sơ mi xilanh được lắp chặt trong lỗ doa
của khối xilanh. Nước làm mát không tiếp xúc trực tiếp với sơ mi xilanh mà tuần
hoàn trong khối xilanh. Kiểu sơ mi xilanh này thường được áp dụng cho động
cơ cỡ nhỏ.

- Sơ mi xilanh ướt: trong đó, nước làm mát tuần hồn tiếp xúc trực tiếp
với sơmi xilanh. Các động cơ diesel có đường kính xilanh lớn thường thiết kế theo
kiểu này.

<i>Hình 4.8 Sơ mi xilanh động cơ trung và cao tốc </i>

Sơ mi xilanh thường có chiều dày giảm dần về phía dưới và bên ngồi có các
rãnh đặt gioăng làm kín nước làm mát. Sơ mi xilanh động cơ cỡ nhỏ được bơi trơn
bằng dầu tuần hồn trong hệ thống bôi trơn, do trục khuỷu khi quay vung toé lên. Sơ
mi xilanh của động cơ có đường kính lớn, hoặc có patanh bàn trượt cũng được bơi
trơn bằng các bơm dầu nhờn kiểu piston cụm, cấp dầu riêng bôi trơn cho sơ mi
xilanh qua các lỗ trên sơ mi xilanh.

<i><b>4.2.5 Nắp xilanh </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(73)</span><div class='page_container' data-page=73>

làm việc phải tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có áp suất và nhiệt độ cao, do kết cấu
phức tạp, nắp xilanh rất dễ bị cháy và nứt.

<i>Hình 4.9 Kết cấu nắp xilanh động cơ hãng MAN </i>

Nắp xilanh được làm mát bằng nước, đường nước vào làm mát ở phía ngồi
nắp xilanh, đường nước làm mát ra được lắp ở vị trí cao nhất để tránh tạo thành
các túi hơi trong không gian làm mát. Các túi hơi có thể là nguyên nhân tạo
thành các vùng quá nhiệt và dẫn đến hiện tượng rạn nứt.

<b>4.3 Các chi tiết động </b>

Các chi tiết động chính của động cơ Diesel bao gồm: nhóm piston, thanh
truyền và trục khuỷu (hình 4.10)

</div>
<span class='text_page_counter'>(74)</span><div class='page_container' data-page=74>

<i><b>4.3.1 Nhóm piston và xéc măng </b></i>
<b>1. Piston </b>

Piston động cơ diesel trung và cao tốc có hai loại: piston của động cơ khơng có
patanh-bàn trượt và piston của động cơ có patanh bàn trượt.

<i>Hình 4.11 Piston động cơ trung tốc hãng MANBW </i>

Tùy thuộc điều kiện làm việc và kích thước, piston có thể được chế tạo thành
hai phần: đỉnh piston và dẫn hướng piston. Đỉnh piston điển hình được chế từ
thép chịu nhiệt như: hợp kim crôm, môlip đen, niken để có thể chịu được ứng
suất kéo, hạn chế được rạn nứt. Để tăng khả năng chịu mài mòn, va đập, rãnh
xecmăng thường được phủ một lớp crơm hoặc được hóa cứng. Đỉnh piston có thể
thường được làm mát bằng hệ thống riêng hoặc được cấp dầu nhờn hệ thống làm
mát. Với động cơ trung tốc, phần dẫn hướng thường được chế tạo bằng gang với các
đai bằng đồng thau để hạn chế mài mòn sơ mi xilanh.

</div>
<span class='text_page_counter'>(75)</span><div class='page_container' data-page=75>

<b>2. Ắc piston </b>

Đầu nhỏ thanh truyền nối với piston bằng ắc piston để đảm bảo chuyển động
lắc (chuyển động song phẳng) của thanh truyền. Thơng thường. ắc piston có
dạng hình trụ và có hai loại: loại cố định với piston và loại có thể xoay tự do với
piston, cịn gọi là loại ắc trơi. Động cơ diesel hãng Wartsila cịn sử dụng loại ắc hình
cầu tự lựa.

<i>Hình 4.12 Kết cấu piston động cơ hãng Wartsila W64 </i>

<b>3. Xéc măng </b>

Xéc măng có nhiệm vụ:

- Làm kín buồng đốt ngăn khơng cho rị lọt khí cháy và khí nén.
- Gạt dầu bơi trơn cho sơ mi xilanh.

- Dẫn nhiệt từ piston đến sơ mi xilanh.

</div>
<span class='text_page_counter'>(76)</span><div class='page_container' data-page=76>

Khi dừng máy, việc kiểm tra đánh giá xéc măng đối với động cơ bốn kỳ rất
khó. Chất lượng xéc măng có thể được đánh giá qua áp suất cuối quá trình nén pc
hoặc áp suất dư trong các te động cơ (khi động cơ đang làm việc).

<i><b>4.3.2 Thanh truyền. </b></i>
<b>a. Thanh truyền </b>

Thanh truyền là cơ cấu có chức năng biến chuyển động tịnh tiến của piston
thành chuyển động quay của trục khuỷu. Trong quá trình làm việc, thanh truyền chịu
tác động lực khí cháy từ piston để truyền cho cổ khuỷu. Với động cơ diesel trung
và cao tốc, xilanh xếp thành một hàng thẳng đứng, thanh truyền được mơ tả trên
các hình vẽ 4.14

<i>Hình 4.14 Thanh truyền động cơ W26 </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(77)</span><div class='page_container' data-page=77>

Hình 4.15 mơ tả thanh truyền động cơ diesel với xilanh bố trí hình chữ V. Cụm
thanh truyền mơ tả trên hình 4.15 bao gồm thanh truyền chính 1 và thanh truyền
phụ 2. Hai nửa đầu to thanh truyền chính liên kết với nhau bằng chốt chứ không
dùng bu lông biên.

<i><b>4.3.3 Trục khuỷu </b></i>

Trục khuỷu là một trong những chi tiết chịu tải nặng nề và chế tạo khó khăn
nhất trong các chi tiết của động cơ diesel. Trục khuỷu động cơ trung và cao tốc

thường được làm liền bằng thép rèn. Hình 4.16 mô tả kết cấu trục khuỷu động cơ
diesel trung và cao tốc điển hình.

<i>Hình 4.16 Trục khuỷu động cơ Wartsila 64 </i>

<b>4.4 Hệ thống trao đổi khí </b>
<i><b>4.4.1 Cơ cấu truyền động </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(78)</span><div class='page_container' data-page=78>

<i>Hình 4.17 Trục cam động cơ cao tốc</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(79)</span><div class='page_container' data-page=79>

<i><b>4.4.2 Xupáp nạp và xả </b></i>

Xupáp nạp và xả có thể là xupáp hộp hoặc xupáp liền. Các xupáp liền
(xupáp hút, hình 4.19) dùng cho động cơ cỡ nhỏ, không thuận lợi cho việc tháo lắp,
sửa chữa bảo dưỡng nhưng đế xupáp được làm mát tốt hơn.

<i>Hình 4.19 Kết cấu xupáp hộp (xả) và xupáp liền (nạp) </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(80)</span><div class='page_container' data-page=80>

Để duy trì khả năng làm việc, các xupáp nạp và xả của các động cơ đều được
quan tâm làm mát để giảm nhiệt độ trong q trình cơng tác. Một số loại động cơ
thiết kế nấm xupáp rỗng để làm mát hoặc đổ natri vào trong.

Các động cơ trung và cao tốc cũng áp dụng rất phổ biến hai phương pháp
quay nấm xupáp trong quá trình cơng tác: quay nấm bằng cánh dùng cho xupáp
xả (xupáp xả hình 4.19) và quay nấm bằng cơ cấu cơ khí “viên bi – rãnh nghiêng”
(xupáp nạp hình 4.19 và hình 4.21).

<i>Hình 4.21 Cơ cấu quay nấm xupáp kiểu cơ khí </i>

Cơ cấu quay nấm xupáp cơ khí kiểu “viên bi-rãnh nghiêng” hình 4.21, có các

viên bi được duy trì ở một vị trí trên cao so với rãnh nghiêng nhờ lò xo tác
động từ một phía. Khi cơ cấu địn gánh đẩy xupáp xuống (mở xupáp) sẽ đồng
thời đẩy viên bi trượt sâu cuống rãnh nghiêng và nén lò xo bên trong rãnh
nghiêng. Khi đóng xupáp, các viên bi khơng bị nén, các lị xo giãn ra, đẩy viên bi
trượt theo rãnh nghiêng có tác động làm xoay nấm xupáp đi một góc nào đó.

<i><b>4.4.3 Kết hợp xupáp nạp và xupáp xả trên một cơ cấu </b></i>

Đối với các động cơ diesel bốn kỳ, để tăng cường khả năng trao đổi khí, người
ta ln có xu hướng muốn tăng kích thước xupáp nạp và xả. Bên cạnh đó, để tăng
tuổi thọ của xupáp, người ta cũng tìm cách để giảm nhiệt độ của xupáp, đặc biệt là
xupáp xả.

</div>
<span class='text_page_counter'>(81)</span><div class='page_container' data-page=81>

<i>Hình 4.22 Kết cấu kiểu xupáp ghép </i>

Điểm đặc biệt về kết cấu cho kiểu xupáp ghép , trong đó xupáp chính được điều
khiển bằng thủy lực cho cả đường nạp và đường xả. Bên cạnh xupáp chính, một cơ
cấu phụ được điều khiển để đóng mở đường khơng khí nạp và đường khí xả cho
phép thực hiện các quá trình nạp, xả.

<b>4.5 Cung cấp nhiên liệu cho động cơ </b>

<i><b>4.5.1 Những yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(82)</span><div class='page_container' data-page=82>

- Góc phun sớm của các xilanh phải bắng nhau, góc phun sớm này do nhà máy chế
tạo động cơ đưa ra.

- Quy luật cung cấp nhiên liệu của các xilanh phải giống nhau.

- Chất lượng phun sương phải đảm bảo. Kích thước các hạt nhiên liệu

càng nhỏ càng tốt.

- Độ dài và kích thướt của chùm tia nhiên liệu phải hợp lí. Điều này cho
phép tạo ra diện tích vùng cháy lớn hơn trong buồng đốt.

- Hệ thống phải làm việc ổn định ở tốc độ quay thấp.
- Hệ thống phải làm việc tin cậy ở tất cả các chế độ tải.
<i><b>4.5.2 Phân loại quá trình phun: </b></i>

Thay đổi thời điểm đầu cấp, thời điểm cuối cấp không thay đổi.
Thay đổi thời điểm cuối cấp, thời điểm đầu cấp không thay đổi.
Thay đổi cả thời điểm đầu cấp và cuối cấp.

<i><b>4.5.3 Bơm cao áp và vòi phun: </b></i>

Cũng giống như các động cơ cỡ lớn thấp tốc, bơm cao áp gồm hai kiểu chính:
kiểu van và kiểu piston có rãnh xéo. Các động cơ diesel cỡ nhỏ còn phổ biến loại
bơm cao áp cụm và bơm cao áp liền vòi phun.

</div>
<span class='text_page_counter'>(83)</span><div class='page_container' data-page=83>

CHƯƠNG 5

<b> CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ DIESEL </b>

<b>5.1 Hệ thống nhiên liệu </b>

<i><b>5.1.1 Chức năng của hệ thống nhiên liệu </b></i>

Hệ thống nhiên liệu có các chức năng cơ bản bao gồm:

- Nhận (đo và xác định lượng nhiên liệu) và bảo quản nhiên liệu dự trữ theo

yêu cầu khai thác.

- Xử lí để đảm bảo chất lượng nhiên liệu trước khí đưa vào động cơ.

- Cung cấp nhiên liệu trong quá trình hoạt động của động cơ để đảm bảo
việc nhận và bảo quản dầu, ngoài hệ thống van ống thông thường, tất cả các két dầu
trên tàu đều được thiết kế để có thể đo và tính tốn lượng dầu trong két. Nhiên liệu
từ các két dự trữ trước khi đưa vào sử dụng cho động cơ được xử lí bằng các hình
thức như: pha hố chất, lọc, hâm, nhũ tương hoá…

Hệ thống nhiên liệu còn phải đảm bảo chức năng cung cấp nhiên liệu cho
động cơ, với những yêu cầu sau đây:

- Cung cấp lượng nhiên liệu chính xác phù hợp với chế độ khai thác
động cơ (có khả năng điều chỉnh khi thay đổi chế độ khai thác động cơ).

- Phải đảm bảo chất lượng phun sương ở áp suất phun đã quy định.

- Phải được cấp vào xilanh động cơ đúng thời điểm quy định, trong một giai
đoạn nhất định.

- Đối với động cơ có nhiều xilanh, lượng và quy luật cấp nhiên liệu cho các
xilanh phải đều nhau.

- Phải đảm bảo ổn định cho động cơ hoạt động ở chế độ vòng quay nhỏ
nhất đã quy định.

- Làm việc tin cậy, ổn định với các chế độ khai thác động cơ, tuổi
thọ cao, giá thành rẻ.

<i><b>5.1.2 Phân loại hệ thống nhiên liệu </b></i>

Dựa vào phương pháp cung cấp nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu có thể phân
thành hai loại: hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp và hệ thống phun nhiên liệu gián
tiếp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(84)</span><div class='page_container' data-page=84>

<i>- Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp: dùng bơm cao áp cấp nhiên liệu đến một </i>
bình chứa áp suất cao để từ đó qua một bộ phận phân phối đặc biệt sẽ cấp đến vòi
phun và phun vào buồng đốt của xilanh động cơ. Đối với hệ thống có thể tích bình
tích tụ lớn, áp suất phun được giữ ổn định trong tồn bộ q trình phun nhiên liệu
và một khoảng rộng về chế độ khai thác của động cơ. Nhược điểm chủ yếu của hệ
thống này là kết cấu phức tạp.

Dựa vào loại nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu có thể phân thành: hệ thống nhiên
liệu nặng và hệ thống phun nhiên liệu nhẹ.

- Hệ thống nhiên liệu nhẹ sử dầu DO, có tỉ trọng nhỏ (dưới 0,92), độ nhớt
thấp (dưới 30 cSt ở 50oC). Đây là loại nhiên liệu có các thành phần tạp chất nhỏ
(nước, lưu huỳnh, tro, xỉ…)

- Hệ thống nhiên liệu nặng sử dụng dầu FO, có tỉ trọng lớn (trên 0,98), độ
nhớt cao (trên 30 cSt ở 50oC). Hệ thống cần thêm các thiết bị như thiết bị hâm, thiết bị
lọc (máy lọc li tâm).

<i><b>5.1.3 Hệ thống nhiên liệu : </b></i>

Sau đây là một hệ thống nhiên liệu điển hình phục vụ động cơ diesel tàu thủy

<i>Hình 5.1 Hệ thống nhiên liệu trên tàu </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(85)</span><div class='page_container' data-page=85>

- Các két chứa, bao gồm: két dự trữ đạt ở đáy đôi của tàu (double bottom
tank), két lắng (settling tank), két trực nhật dầu nặng (H.F.O daily service tank), két
trực nhật dầu nhẹ (D.O daily service tank), két hòa trộn (mixing tank).

- Các thiết bị làm sạch bao gồm: các máy lọc li tâm (centrifuge), các phin
lọc (filter).

- Các thiết bị hâm sấy (heater).

- Các bơm bao gồm: bơm chuyển dầu (transfer pump), bơm cấp dầu đến
bơm cao áp hay bơm mồi (booster pump).

- Các thiết bị cung cấp nhiên liệu (vào buồng đốt động cơ), bao gồm bơm
cao áp (fuel pump), vòi phun (ejector).

- Các thiết bị phụ, bao gồm nhiệt kế, áp kế, các đường ống hơi hâm
(prewarming bypass), bộ điều chỉnh nhớt (viscosity regulator), lưu lượng kế
(flowmeter), các van chặn, van điều chỉnh áp suất dầu trước bơm cao áp (pressure
regulating valve), van chuyển dầu FO-DO (three-way valve), các đường xả đáy két
(drain), các đường xả khí (air vent)…

Nguyên lí làm việc của hệ thống như sau: nhiên liệu từ két chứa (dự trữ) được
bơm chuyển nhiên liệu tới két lắng. tại két lắng, các tạp chất bẩn và nước sẽ được
lắng xuống đáy két rồi được xả ra ngoài van xả. nhiên liệu từ két lắng tiếp tục đến bầu
hâm rồi đến máy lọc li tâm nhờ các bơm lắp trong máy lọc. Sau khi qua máy lọc li
tâm, nhiên liệu tiếp tục được đưa về két trực nhật. từ đó nhiên liệu chảy về két hòa
trộn rồi tiếp tục được bơm cấp dầu đẩy qua bầu hâm đưa tới bơm cao áp. trước khi
đưa tới bơm cao áp, nhiên liệu tiếp tục được hâm tại bầu hâm để đảm bảo độ nhớt
của nhiên liệu đúng giá trị quy định trước khi vào bơm cao áp. Hệ thống thường
dùng cho các động cơ diesel trung tốc, thấp tốc công suất lớn. đặc điểm của hệ

thống này là sử dụng loại nhiên liệu có tỉ trọng cao, nhiệt độ đông đặc cao, dộ nhớt
lớn, nhiệt trị thấp nhỏ (9600 ÷ 9800 Kcal/kg). Lượng nhiên liệu thừa ở bơm cao
áp sẽ trở về két hòa trộn. van điều chỉnh áp suất được bố trí để duy trì áp suất ở cửa
thoát của bơm cao áp.

Để phục vụ cho động cơ khi manơ, khởi động hoặc chuẩn bị ra vào cảng thì cần
thiết phải bố trí thêm một hệ thống nhiên liệu nhẹ. Két trực nhật nhiên liệu nhẹ đặt
song song với két trực nhật nhiên liệu nặng. Trước khi động cơ cần hoạt động ở
chế độ manơ điều động từ 20 ÷ 30 phút cần chuyển sử dụng nhiên liệu nặng sang
nhiên liệu nhẹ bằng van chuyển ba ngã, có tác dụng làm nhiệt độ của nhiên liệu
thay đổi từ từ khi chuyển đổi loại nhiên liệu nhằm tránh hiện tượng kẹt piston
plunger của bơm cao áp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(86)</span><div class='page_container' data-page=86>

<i>Hình 5.1 Hệ thống nhiên liệu cókhả năng tuần hòan nhiên liệu qua BCA và vòi phun </i>

<b>5.2 Hệ thống bôi trơn </b>

<i><b>5.2.1 Dầu bôi trơn và các chức năng của hệ thống bôi trơn </b></i>
Dầu bôi trơn có các chức năng cơ bản sau:

- Đảm bảo bơi trơn giảm ma sát hay duy trì ma sát ướt đối với tất cả các chi
tiết chuyển động tương đối với nhau.

- Làm mát, giảm nhiệt độ do ma sát của tất cả các chi tiết khi chuyển động
tương đối với nhau.

- Rửa sạch các tạp bẩn trên các bề mặt ma sát khi chuyển động, giảm tối
thiểu mức độ mài mòn.

- Bao kín bề mặt cần bơi trơn, bảo quản các bề mặt này khỏi các tác

động của mơi trường.

- Trung hịa các thành phần hóa học tác động có hại lên bề mặt cần bơi trơn
trong quá trình hoạt động của động cơ.

Hệ thống bơi trơn có chức năng cung cấp đầy đủ dầu bôi trơn với thông số theo
yêu cầu đến tất cả các vị trí cần bơi trơn đã được lựa chọn, thiết kế.

<i><b>5.2.2 Phân loại hệ thống bôi trơn: </b></i>

Dựa trên các đặc điểm, hệ thống bôi trơn được phân loại như sau:

<b>1.Theo phương pháp cấp dầu bôi trơn đến bề mặt ma sát, hệ thống bôi trơn có </b>
<b>các loại: </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(87)</span><div class='page_container' data-page=87>

Tất cảc các động cơ diesel đều có hệ thống bơi trơn tuần hoàn cưỡng bức áp
suất thấp với áp suất trong hệ thống nằm trong khoảng 1,5 – 8 kg/cm2. Hệ thống này
cung cấp dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát như: ổ trục chính, ổ khuỷu, ổ
trục đầu nhỏ biên, ổ trục phân phối…(hình 5.2).

<i>Hình 5.2 Bơi trơn các cơ cấu chuyển động trong động cơ diesel </i>

<i>1- Các te, 2- Trục ca, 3- Lỗ đo dầu, 4- Bơm dầu nhờn, 5- Đường ống cấp dầu chính, 6- Phin </i>
<i>lọc hút, 7- Xupáp, 8 Đường dầu thừa, 9- Đường phân phối dầu, 10- Bánh răng truyền </i>

<i>động, 11- Sinh hàn dầu. </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(88)</span><div class='page_container' data-page=88>

Lượng dầu này luôn được lọc sạch (bằng các bầu lọc, hoặc thiết bị lọc li tâm), và được
làm mát (trong các bầu sinh hàn) để đảm bảo nhiệt độ yêu cầu.

<i><b>b. Hệ thống bôi trơn áp suất cao </b></i>

Các động cơ diesel có cơng suất lớn, hành trinh piston dài, thường được bố trí
hệ thống bôi trơn cưỡng bức áp suất cao để bơi trơn cho sơ mi xilanh. Hệ thống này có
nhiệm vụ cung cấp định lượng và đúng thời điểm dầu bôi trơn cho mặt gương sơ
mi xilanh nhờ các bơm dầu kiểu piston, mỗi điểm bơi trơn có một bơm piston riêng
(hình 5.3).

<i>Hình 5.3 Bơm dầu bôi trơn xilanh động cơ diesel </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(89)</span><div class='page_container' data-page=89>

Dầu được đưa qua các van một chiều, ngăn khơng cho dầu hoặc khí xâm
nhập lại đường ống khi áp suất trong xilanh quá cao (hình 5.4)

<i>Hình 5.4 Vịi phun dầu bơi trơn xilanh </i>

Dầu cung cấp cho bề mặt sơ mo xilanh phải được phân bố đều đến tồn bộ chu
vi với nhiều điểm bơi trơn (từ 4 -12 điểm) phụ thuộc vào đường kính xilanh.

Để phân bố đều dầu bơi trơn trên tồn bộ bề mặt ma sát của sơ mi xilanh, người
ta dùng các rãnh riêng nối các đểim bôi trơn hình lượn sóng. Vị trí các điểm cung
cấp dầu bơi trơn phụ thuộc kích thướt và loại động cơ. Các động cơ hai kỳ cỡ lớn,
người ta thường bố trí các điểm bơi trơn ở phần trên xilanh để đảm bảo bơi trơn ở
chỗ có hao mịn lớn nhất, tránh cho dầu bôi trơn xilanh khỏi bị khí qt mang ra
ngồi. Để cung cấp dầu đúng lúc khi xéc măng đầu tiên đè lên chỗ cấp dầu bôi trơn
và kết thúc khi xéc măng cuối cùng vượt qua lỗ cấp dầu bôi trơn, người ta thường
làm đồng bộ thời điểm cung cấp.

<i><b>c. Bôi trơn bằng phương pháp vung tóe </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(90)</span><div class='page_container' data-page=90>

quá trình oxy hóa và q trình làm bẩn dầu tăng lên rất nhanh, yêu cầu phải thay dầu

sau một khoảng sử dụng ngắn hơn so với các phương pháp khác.

<b>2. Dựa vào vị trí chứa dầu bơi trơn, hệ thống bơi trơn có thể phân loại </b>
<b>thành: </b>

<i><b>a. Hệ thống bôi trơn các te ướt </b></i>

Trong hệ thống này, dầu bôi trơn chứa trong hộp các te, được bơm đẩy đến
bầu lọc, qua sinh hàn và van điều tiết nhiệt độ.V này có tác dụng cảm ứng nhiệt độ
để điều chỉnh lượng dầu qua sinh hàn, nhằm duy trì nhiệt độ của dầu nhờn ổn định
trước khi vào bôi trơn cho động cơ. Hệ thống cịn được bố trí van điều chỉnh áp suất
dầu trong hệ thống. Để cung cấp dầu bôi trơn trước khí khởi động hoặc trong trường
hợp động cơ làm việc ở chế độ vòng quay nhỏ, cần tăng thêm áp lực của dầu đến
giá trị định mức, người ta dùng bơm độc lập (được truyền động bằng điện với
động cơ diesel cỡ lớn và dùng bơm tay với động cơ diesel cỡ nhỏ). Dùng hệ thống
bôi trơn các te ướt cho các động cơ diesel tàu thủy, tính tin cậy, an tồn trong khai
thác khơng được đảm bảo. Vì khi tàu nghiêng, lắc, miệng hút dầu có thể bị nhơ lên
khỏi mặt thoáng của dầu, làm cho việc cung cấp dầu không ổn định hoặc bị gián
đoạn.

<i><b>b. Hệ thống bôi trơn các te khô </b></i>

Hệ thống này bao gồm két chứa dầu được bố trí phía dưới của các te, bơm dầu
cho chính động cơ lai, phin lọc kép, sinh hàn dầu và máy lọc li tâm. Bơm dầu nhờn
cung cấp dầu đến các điểm bôi trơn của động cơ và dầu sau khi bôi trơn được gom
trở lại các te, sau đó tự trở về két chứa. Máy lọc ki tâm thamj gia vào việc lọc tuần
hồn dầu nhờn để duy trì chất lượng dầu nhờn.

Một thông số rất quan trọng ảnh hưởng tới thời gian sử dụng dầu, đó là bội số tuần
hồn K, là số chu kì cơng tác của dầu trong một giờ. Nếu lượng dầu trong két càng

nhỏ thì bội số tuần hồn của dầu càng lớn, trong hệ thống bôi trơn các te ướt, bội
số tuần hồn K= 30 ÷ 40. Trong hệ thống bơi trơn các te khơ, bội số tuần hồn K
giảm từ 4 ÷ 8 lần đối với các động cơ diesel có piston được làm mát bằng dầu nhờn.

<i><b>5.2.3 Hệ thống dầu bôi trơn động cơ diesel </b></i>
<b>1. Các thiết bị cơ bản của hệ thống bôi trơn </b>

Các thiết bị cơ bản của hệ thống bôi trơn động cơ diesel tàu thủy, bao gồm bơm
tuần hoàn, sinh hàn dầu nhờn, hệ thống các van à đường ống.

</div>
<span class='text_page_counter'>(91)</span><div class='page_container' data-page=91>

<i>Hình 5.5 Bơm tuần hồn dầu bơi trơn </i>

- Sinh hàn dầu nhờn (hình 5.6), thường dùng công chất làm mát là nước
biển, trong đó, nước biển đi trong ống, dâu nhờn đi ngồi ống. Mục đích bố trí
nước biển được bố trí đi trong ống nhằm mục đích dễ dàng vệ sinh ống sau một thời
gian khai thác.Dầu nhờn đi ngồi ống, trong đó bố trí các vách ngăn để tạo dịng
tuần hồn tương đối nhằm tăng cường khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị.

<i>Hình 5.6 Sinh hàn dầu bôi trơn </i>

<b>2. Hệ thống bôi trơn </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(92)</span><div class='page_container' data-page=92>

<i>Hình 5.7 Hệ thống bơi trơn </i>

Hệ thống bơi trơn xilanh được bố trí hồn tồn riêng biệt và sử dụng loại dầu
riêng vào mục đích bơi trơn nhóm piston xilanh. Hệ thống bao gồm két chứa dầu
xilanh, két trực (Cyl.oil service tank), hộp bơm dầu bôi trơn. Két trực nhật dầu
xilanh thường có kết cấu cho phép xác định được lượng dầu tiêu thụ trong một giờ
hoặc một ngày.

<b>5.3 Hệ thống làm mát </b>

<i><b>5.3.1 Chức năng của hệ thống làm mát. </b></i>

Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình hoạt động của động cơ, làm tăng nhiệt độ của
các chi tiết. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ duy trì trạng thái nhiệt, không cho nhiệt
độ của các chi tiết tăng quá giá trị cho phép, đảm bảo an tồn q trình hoạt động
của động cơ.

<i><b>5.3.2 Các hệ thống làm mát của động cơ diesel tàu thủy </b></i>

Động cơ diesel có thể được trang bị các hệ thống làm mát sau đây:

- Hệ thống làm mát sơ mi xilanh và nắp xilanh, thường có ở tất cả các động cơ
diesel tàu thủy với công chất sử dụng phổ biến nhất là nước ngọt tuần hoàn hoặc nước
ngồi mạn tàu. Với cơng chất là nước ngọt, để làm mát nước ngọt, người ta
thường dùng hệ thống nước ngồi mạn tàu (khơng tuần hồn).

</div>
<span class='text_page_counter'>(93)</span><div class='page_container' data-page=93>

Với công chất là nước ngọt, người ta thường dùng chung với hệ thống nước
ngọt làm mát động cơ.

- Hệ thống làm mát vòi phun, thường có ở các động cơ diesel tàu thủy dùng
nhiên liệu nặng cần phải hâm nóng ở nhiệt độ cao. Công chất sử dụng phổ biến nhất
là nước ngọt hoặc dầu đốt (dầu nhẹ - DO). Trong trường hợp dùng công chất là
nước ngọt, người ta có thể dùng chung với hệ thống nước ngọt làm mát động cơ
hoặc bố trí một hệ thống riêng.

<i><b>5.3.3 Các thiết bị cơ bản của hệ thống làm mát. </b></i>

Thiết bị cơ bản nhất của hệ thống làm mát là các bơm nước (có thể là bơm độc

lập hoặc bơm do chính động cơ diesel lai), sinh hàn nước, các van và hệ thống
đường ống.

Bơm nước trng hệ thống làm mát thường dùng loại bơm li tâm, trong đó đối với
bơm do động cơ diesel có đảo chiều lai dẫn thường dùng kiểu bơm li tâm cánh thẳng
để phù hợp với cả hai chiều quay của động cơ.

Sinh hàn dùng trong hệ thống có thể là sinh hàn ống và cũng có thể là sinh
hàn tấm.Sinh hàn tấm có uư điểm là kích thước rất nhỏ gọn.

<i><b>5.3.4 Hệ thống nước tuần hoàn làm mát. </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(94)</span><div class='page_container' data-page=94>

Hệ thống tuần hoàn nước ngọt làm mát động cơ diesel cỡ lớn dùng trên tàu
thủy được miêu tả trên hình 5.10. Vịng tuần hồn nước ngọt làm mát động cơ
bao gồm các bơm tuần hoàn, cấp nước ngọt từ sinh hàn vào làm mát sơ mi
xilanh, sau đó vào nắp xilanh, sao đó vào nắp xi lanh, tua bin tăng áp rồi trở về
sinh hàn nước ngọt. Trong hệ thống két dãn nở đặt trên cao có chức năng bổ
xung nước ngọt, duy trì khả năng tuần hồn liên tục của cơng chất trong hệ thống.
Đối với động cơ cỡ lớn, vòng tuần hoàn nước làm mát piston được trang bị riêng,
bao gồm các bơm, sinh hàn và két tuần hoàn.

<i><b>5.3.5 Hệ thống nước biển làm mát. </b></i>

<i>Hình 5.11 Hệ thống nước biển (nước ngoài mạn) làm mát động cơ diesel tàu thủy </i>

Hệ thống nước biển (nước ngoài mạn) nhằm mục đích làm mát nước ngọt,
nước làm mát piston và dầu nhờn cho động cơ diesel tàu thủy, được miêu tả trên
hình 5.11. Nước ngồi mạn tàu, qua các van thông mạn hoặc thông đáy (high sea
chest or low sea chest), được bơm cầp vào các sinh hàn làm mát nước ngọt, nước
làm mát piston, dầu nhờn và sinh hàn gió tăng áp.

<b>5.4 Hệ thống khởi động và đảo chiều </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(95)</span><div class='page_container' data-page=95>

khởi động bằng máy phụ, khởi động bằng gió nén…Trong đó phổ biến nhất đối
với động cơ diesel tàu thủy là khởi động bằng gió nén.

Đối với động cơ cỡ nhỏ, để đảo chiều quay có thể dùng hộp số. Đối với động
cơ cỡ lớn, người ta trang bị cho động cơ hệ thống thay đổi các cơ cấu phân phối khí
và nhiên liệu nhằm mục đích đảo hciều quay của động cơ .

<i><b>5.4.1 Các thiết bị chính của hệ thống khởi động bằng gió nén </b></i>
<b>a. Khởi động động cơ bằng gió nén </b>

Nguyên tắc của khởi động bằng máy nén là dùng năng lượng gió nén thay
thế cho q trình cháy trong xilanh động cơ, làm piston chuyển động, làm quay
trục khuỷ động cơ, với mục đích đó, gió nén phải được cấp vào buồng dốt động cơ
tương ứng với hành trình cháy giãn nở của piston .

Hệ thống khởi động bằng gió nén chỉ thích hợp đối với động cơ nhiều xilanh.
Quy luật cung cấp gió nén là cấp lần lượt vào các xilanh,trùng với thứ tự nổ của
động cơ. Về lý thuyết, hành trình dãn nở được giới hạn bởi điểm chết trên và điểm
chết dưới của piston nhưng do góc mở sớm (của xupáp xả hoặccửa xả), giai đoạn
cấp gió khởi động thực tế sẽ phải kết thúc trước khi xupáp ( hoặc cửa xả) mở. Bộ
chia gió khởi động do trục phân phối lai dẫn với tỷ số truyền là 2:1 cho động cơ
bốn kỳ và 1;1 cho động cơ hai kỳ. Động cơ diesel bốn kỳ có 6 xilanh và hai kỳ
có 4 xilanh luôn đảm bảo điều kiện ở bất kỳ vị trí nào cũng sẵn sàng có xilanh đủ
điều kiện để cấp gió khởi động. Nói khác đi đó là động cơ có thể khởi động bằng gió
nén từ vị trí dừng bất kỳ.

<b>b. Bộ chia gió khởi động </b>

Hình 5.12 mơ tả ngun lý bộ chia gió khởi động. Trên hình vẽ, đĩa
quay do trục phân phối lai dẫn, có một cửa nhận gió khởi động từ chai gió.
Trên đĩa cố định có các cửa nhận gió với số lượng tương ứng với số xilanh cần
cấp gió khởi động. Các cửa lần lượt được nối với các xilanh theo đúng thứ tự nổ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(96)</span><div class='page_container' data-page=96>

Khi cửa trên đĩa quay trùng với cửa trên đĩa cố định, gió khởi động sẽ đi qua bộ
phân phối và được cấp đến van khởi động trên các xilanh động cơ để mở van khởi
động hoặc để cấp vào xilanh.

Hình 5.13 miêu tả bộ nguyên lý chia gió khởi động kiểu trục cam, trong đó
bao gồm van trượt phân phối với một cửa nhận gió nén và cửa cịn lại để cấp gió
nén phục vụ khởi động động cơ.

<i>Hình 5.13 Ngun lý bộ chia gió khởi động kiểu trục cam </i>

Trong trạng thái tự do, van trượt phân phối được lò so nâng lên khỏi bề mặt cam
phân phối. Khi gió nén cấp vào cửa trên, van trượt sẽ được nén xuống tiếp xúc với
bề mặt cam phía dưới. Nếu gặp bề mặt lồi của cam, gió nén khơng đi qua được cam
phân phối. Nếu gặp bề mặt lõm của cam, gió nén khơng đi qua được van phân phối.

<b>c. Van khởi động chính </b>

Hình 5.14 miêu tả ngun lý của một loại van khởi động chính trong hệ thống
khởi động. Hình vẽ bên trái hình 5.14, gió nén được cấp vào chờ sẵn trong van khởi
động chính.

</div>
<span class='text_page_counter'>(97)</span><div class='page_container' data-page=97>

Khi có tín hiệu mở van cấp vào phía trên piston trượt, van khởi động chính sẽ
mở ra cấp gió vào hệ thống khởi động chính ( Hình bên phải hình 5.14). Khi khơng
cịn tín hiệu mở van, van khởi động chính tự động đóng lại nhờ lò so bên dưới. Sự

cần thiết phải trang bị van khởi động chính là ở chỗ, nó có thể khởi động rất nhanh
cho phép tiết kiệm gió khởi động và có thể đóng mở từ xa. Ngồi ra do tín hiệu mở
van có thể là tín hiệu cơ, điện, thuỷ lực hoặc khí…van khởi động chính cịn cần thiết
cho hệ thống khởi động tự động, khởi động từ xa… Hình 5.15 miêu tả kết cấu một
van khởi động chính.

<i>Hình 5.15 Kết cấu van khởi động chính </i>

<b>d.Van khởi động trên xilanh động cơ </b>

Hình 5.16 miêu tả nguyên lý một loại van khởi động trên xilanh động cơ trong
hệ thống khởi động. Trên hình vẽ gió khởi động sẽ được cấp vào để làm quay động
cơ khi khởi động đang được túc trực trong van khởi động. Tín hiệu bằng gió nén cấp
vào phìa trên van trượt điều khiển được cấp từ bộ phân phối gió khởi động sẽ mở
van và cấp gió khởi động vào xilanh động cơ. Kết thúc khởi động, van khởi động sẽ
đóng lại.

</div>
<span class='text_page_counter'>(98)</span><div class='page_container' data-page=98>

<i>Hình 5.16 Van khởi động trên xilanh (Cylinder starting valve) </i>

<b>e. Tay khởi động ( control handle) </b>

<i>Hình 5.17 Tay khởi động dùng gió nén </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(99)</span><div class='page_container' data-page=99>

<i><b>5.4.2 Hệ thống khởi động dùng gió nén </b></i>

Hình 5.18 miêu tả về nguyên lý, sự kết nối các thiết bị cơ bản nhất để tạo thành
hệ thống khởi động dùng gió nén.

<i>Hình 5.18 Hệ thống khởi động dùng gió nén </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(100)</span><div class='page_container' data-page=100></div>
<span class='text_page_counter'>(101)</span><div class='page_container' data-page=101>

<i><b>5.4.3 Hệ thống đảo chiều </b></i>

Nguyên tắc đảo chiều quay động cơ diesel là sự thay đổi các cơ cấu phân phối,
bao gồm cơ cấu phân phối nhiên liệu và phân phối khí. Như vậy, động cơ diesel có
thể đảo chiều được là động cơ đã được thiết kế và kết cấu có thể đảm bảo các
chức năng đó. Thơng thường, động cơ diesel tàu thuỷ thường dùng hai phương
pháp đảo chiều: phương pháp dịch trục cam và phương pháp xoay trục cam.

(a)

(b)

<i>Hình 5.21 Cơ cấu đảo chiều động cơ bằng cách xoay và dịch trục cam </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(102)</span><div class='page_container' data-page=102>

<b>PHẦN HAI </b>

<b>LÝ THUYẾT </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(103)</span><div class='page_container' data-page=103>

<b>CHƯƠNG 1 </b>

<b>CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG </b>

<b>1.1 Khái niệm cơ bản </b>

Trong các động cơ đốt trong, việc nghiên cứu chu trình thực tế rất phức tạp. Có
rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới diễn biến của các quá trình trong chu trình cơng tác
như các thơng số về kết cấu ( tỷ số nén, phương pháp quét khí và thải khí, phương
pháp hình thành khí hỗn hợp…), các thơng số về điều chỉnh ( góc phân phối khí,
góc phun sớm, thành phần hỗn hợp), các thông số về khai thác (chế độ làm
việc của động cơ, điều kiện về mơi trường). Vì vậy khi nghiên cứu cơ sở lý

thuyết của động cơ diesel, người ta phải xem xét sơ đồ đơn giản hoá các q
trình cơng tác đó, hay cịn được gọi là chu trình lý tưởng.

Chu trình lý tưởng động cơ đốt trong là chu trình cơng tác mà trong đó khơng
tính đến tổn thất nhiệt nào khác ngồi tổn thất nhiệt truyền cho nguồn lạnh được quy
định theo luật nhiệt động học 2.

Chu trình lý tưởng của động cơ diesel cho phép dễ dàng đánh giá tính hoàn
thiện và khả năng sử dụng nhiệt lượng của nhiên liệu để biến thành cơng.

<i><b>1.1.1 Chu trình lý tưởng đốt trong </b></i>

Chu trình lý tưởng động cơ đốt trong biểu diễn trên đồ thị P-V( đồ thị cong ) và T-S
Diesel (đồ thị nhiệt), bao gồm các quá trình nhiệt động cơ bản sau đây (hình 1.1):

<i>Hình 1.1 Chu trình lý tưởng trên đồ thị P-V và T-S </i>

Trong đó:

</div>
<span class='text_page_counter'>(104)</span><div class='page_container' data-page=104>

2
1
3
2
1
3
2

1 _; ₁

<i>Q</i>

<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>t</i>

<i>t</i> ₊ = − ₊

−
+

= η

η

zb: quá trình dãn nở đoạn nhiệt
ba: q trình thải nhiệt đẳng tích.
<i><b>1.1.2 Các thơng số đặc trưng của chu trình </b></i>

Tỷ số nén: ε = Va/Vc

Tỷ số áp suất : λ = Pz/Pc

Tỷ số dãn nở sớm: ρ = Vz/Vc

Tỷ số dãn nở sau: δ = Vb/Vz

Hiệu suất nhiệt chu trình :
Trong đó :

Q1 : Nhiệt lượng cung cấp đẳng tích ;
Q2 ; Nhiệt lượng cung cấp đẳng áp ;
Q3 : Nhiệt lượng thải đẳng tích ;

<i><b>1.1.3 Các giả thiết khi nghiên cứu chu trình lý tưởng: </b></i>

Chu trình lý tưởng nêu trên khi nghiên cứu có kèm theo các giả thuyết sau đây :
- Chu trình diễn ra với một đơn vị khí lý tưởng ; các q trình xảy ra chỉ làm
mơi chất thay đổi về trạng thái vật lý và thành phần hố học và khối lượng khơng
thay đổi.

- Khơng có các q trình cháy trong xilanh động cơ, mơi chất nhận nhiệt
là do tiếp xúc lý tưởng với nguồn nóng.

- Các q trình nén và dãn nở là đoạn nhiệt, sự chuyển động là khơng có ma
sát.

- Q trình thải nhiệt là do mơi chất tiếp xúc lý tưởng với nguồn lạnh mà
không phải là q trình trao đổi khí.

- Nhiệt dung riêng của mơi chất là hằng số.

- Nguồn nóng và nguồn lạnh là vơ cùng lớn để q trình truyền nhiệt là ổn
định.

Chu trình lý tưởng với các giả thuyết treên dđaây được lấy làm cơ sở lý
thuyết nghiên cứu cho động cơ đốt trong. Các yếu tố về khai thác, kết cấu, kiểu loại

động cơ … khơng ảnh hưởng đến chu trình. Sự thay đổi thể tích khi thực hiện các
q trình nén và dãn nở là do piston chuyển động trong xilanh thực hiện nhưng
thông số trên đồ thị là do thể tích (hoặc thể tích riêng) của mơi chất.

<b>1.2 Chu trình lý tưởng </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(105)</span><div class='page_container' data-page=105>

<i><b>1.2.1 Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích </b></i>

Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích (hình1.2), trong đó nhiệt lượng Q1 (hoặc
Qv) chỉ cấp theo chu trình trong q trình đẳng tích c-z. Các động cơ đốt trong thực
hiện theo chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích có q trình cháy diễn ra rất nhanh
(gần như tức thời tại điểm z). Các động cơ xăng, động cơ ga thường được thiết kế hoạt
động theo chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích.

Hình 1.2 thể hiện các q trình cơng tác của chu trình lý tưởng cấp nhiệt
đẳng tích trên đồ thị P-V và T-S. Trong chu trình này nhiệt lượng cung cấp trong
quy trình đẳng áp Q2 = 0. Trong đó ta có thể thấy: ε = δ và ρ = 1.

<i>Hình 1.2 Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích trên đồ thị P-V và T-S </i>

<i><b>1.2.2 Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng áp </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(106)</span><div class='page_container' data-page=106>

<i>Hình 1.3: Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng áp trên đồ thị P-V và T-S </i>

Xem hình 1.3 trong chu trình này, nhiệt lượng cung cấp trong qúa trình đẳng
tích Q1 = 0, nhiệt lượng cung cấp cho chu trình chỉ cịn lại là Q2, khi đó λ = 1.

<i><b>1.2.3 Chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp </b></i>

Trong chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp nhiệt lượng cung cấp trong các qúa

trình đẳng áp, đẳng tích đều khác khơng (Q1, Q2 khác 0). Chu trình lý tưởng cấp

nhiệt hỗn hợp (hình 1.4), trong đó nhiệt lượng Q1 (hoặc Qv) cấp cho cơng chất trong
qúa trình c-z1 cịn nhiệt lượng Q2 (hoặc Qp) cấp cho công chất trong qúa trình z1-z
của chu trình. Động cơ diesel thơng thường (cấp nhiên liệu bằng bơm cao áp và vòi
phun) được thiết kế hoạt động theo chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(107)</span><div class='page_container' data-page=107>

;
1
2
1
3
2
1
3
2
1
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>

<i>t</i> ₊ = − ₊

−
+

=
η

;

.

.

<i>k</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>c</i>

<i>c</i>

<i>V</i>

<i>P</i>

<i>V</i>

<i>P</i>

=

.

.

;

.

.

;

.

−1

₌

−1

₌

−1

=

<i>k</i>
<i>a</i>
<i>c</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>c</i>

<i>c</i>
<i>k</i>
<i>a</i>

<i>c</i>

<i>P</i>

<i>T</i>

<i>V</i>

<i>T</i>

<i>V</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>P</i>

ε

ε

.
.
.
.
;
;
.
.
.
; 1
1
1
1
1

1 = = = = = = = <i>k</i>−

<i>a</i>
<i>c</i>
<i>z</i>
<i>c</i>
<i>z</i>

<i>c</i>
<i>z</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>c</i>
<i>z</i>
<i>c</i>
<i>z</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
ε
λ
λ
λ
ε
λ
λ
λ
;
.

.
;
.
.
1
.
.
.
1
.
;
.

. ₌ ₌ ₌ ₌ −1 ₌ <i>k</i>−1

<i>z</i>
<i>z</i>
<i>k</i>
<i>b</i>
<i>b</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>z</i>
<i>b</i>
<i>k</i>
<i>z</i>

<i>z</i>
<i>k</i>
<i>b</i>

<i>b</i> <i>V</i> <i>P</i> <i>V</i> <i>P</i> <i>P</i> <i>P</i> <i>P</i> <i>T</i> <i>V</i> <i>T</i> <i>V</i>

<i>P</i>

λ

ρ

δ

ε

λ

δ

<i>k</i>
<i>a</i>
<i>i</i>
<i>k</i>
<i>z</i>

<i>b</i> <i>T</i> <i>T</i>

<i>T</i>

λ

ρ

δ

. .

1

. =

= ₋

<b>1.3 Hiệu suất nhiệt chu trình lý tưởng </b>

Hiệu suất chu trình lý tưởng:

Trong đó, Q1, Q2 là nhiệt cấp đẳng tích và đẳng áp, cịn Q3 là nhiệt thải.

Mối liên hệ giữa các thông số tại các điểm đặc biệt của chu trình như điểm a, c,
z1, z, b theo thông số trạng thái ban đầu áp suất được tính tốn như sau:

Điểm c:

Điểm z1:
Điểm z:
.
.
.
.
.
;
;
.
.
;
. 1
1
1
1
1
−
=

=
=
=
=
=
= <i>k</i>
<i>a</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>z</i>
<i>c</i>
<i>z</i>

<i>z</i> <i>_V</i> <i>T</i> <i>T</i> <i>T</i>

<i>V</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>

<i>P</i>

λ

λ

ε

ρ

ρ

ρ

λ

ε

Điểm b:

Do đó:

Mặt khác ta lại có:

)

.

.

.

.(

)

.(

1 1

1 1
−
−

₋

=

−

=

<i>k</i>
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>v</i>
<i>c</i>
<i>z</i>

<i>v</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>C</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>C</i>

<i>Q</i>

λ

ε

ε

)

.

.

.(

)

.(

)

.

.

.

.

.

.(

)

.(

3
1
1
2 ₁
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>v</i>
<i>a</i>
<i>b</i>

<i>v</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>k</i>
<i>a</i>
<i>p</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>p</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>C</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>C</i>

<i>Q</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>C</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>C</i>

<i>Q</i>

−

=

−

=

−

=

−

=

− −

λ

ρ

ε

λ

ε

λ

ρ

Thay vào cơng thức định nghĩaηt , ta có:

)

1

.(

.

)

1

(

1

.

.

1

1

₁

−

+

−

−

−

=

₋

ρ

λ

λ

λ

ρ

ε

η

<i>k</i>

<i>k</i>
<i>k</i>
<i>t</i>

Đối với chu trình cấp nhiệt đẳng tích: ρ =1, ε = δ ta có:

1

1

1

−

₋

=

<i>_k</i>

<i>t</i>

_ε

η

</div>
<span class='text_page_counter'>(108)</span><div class='page_container' data-page=108>

)

1

.(

1

.

1

1

₁

−

−

−

=

₋

ρ

ρ

ε

η

<i>k</i>

<i>k</i>
<i>k</i>

<b>1.4 So sánh hiệu suất nhiệt của chu trình lý tưởng </b>

Khi so sánh hiệu suất nhiệt của chu trình, người ta sử dụng đồ thị T-S và trên
đó lượng nhiệt cấp và thải đều được thể hiện bằng các phần tử diện tích của đồ thị.
Trên cơ sở cơng thức định nghĩa, hiệu suất nhiệt ηt sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiệt
lượng cung cấp cho chu trình (Q1+Q2) hoặc nhiệt lượng thải Q3.

<i><b>1.4.1 So sánh hiệu suất nhiệt chu trình lý tưởng khi giữ nguyên tỉ số nén ε </b></i>
<i><b>và nhiệt lượng thải Q</b><b>3</b><b> nhưng thực hiện theo các phương án cấp nhiệt đẳng </b></i>

<i><b>tích, đẳng áp và hỗn hợp: </b></i>

<i>Hình 1.5 So sánh hiệu suất nhiệt các chu trình lý tưởng </i>

Với điều kiện cố định ε và Q3 ta thấy :

Khi giữ nguyên ε, các điểm a và c phải trùng nhau đối với cả ba chu trình.

Khi giữ nguyên Q3, ta thấy diện tích các hình biểu thị nhiệt thải với ba phương
án trên phải như nhau, có nghĩa là diện tích (1ab21) là chung cho cả ba chu trình.

Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích aczvb ; hỗn hợp acz1zb ; đẳng áp aczpb
lên cùng một đồ thị T-S như hình vẽ 1.5.

So sánh nhiệt lượng cấp, mà nhiệt lượng cấp này biểu thị bằng các diện tích
dưới các đường cong cấp nhiêt, ta thấy :

</div>
<span class='text_page_counter'>(109)</span><div class='page_container' data-page=109>

<i>p</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>v</i>

<i>t</i>

η

η

η

> >

<i>p</i>

<i>v</i> <i>_Q</i> <i>_Q</i>

<i>Q</i>₃ < ₃ < ₃

Từ cơng thức tính hiệu suất nhiệt, ta có thể kết luận:

<i>p</i>
<i>t</i>
<i>t</i>

<i>v</i>

<i>t</i>

η

η

η

>

>

<i><b>1.4.2 So sánh hiệu suất nhiệt chu trình lý tưởng khi giữ nguyên tỉ số nén ε và </b></i>
<i><b>nhiệt lượng cung cấp (Q</b><b>1</b><b>+Q</b><b>2</b><b>) nhưng thực hiện theo các phương án cấp nhiệt </b></i>

<i><b>đẳng tích, đẳng áp và hỗn hợp. </b></i>

<b>Với điều kiện giữ cố định ε và Q</b>1+Q2 ta thấy:

<b>Khi giữ nguyên ε, các điểm a và c trùng nhau đối với cả ba chu trình. </b>

Khi giữ ngun Q1+Q2, ta thấydiện tích các hình biểu thị nhiệt cấp với ba
phương trên phải như nhau, có nghĩa là:

S(1czv2v1) = S(cz1z21) = S(1czp2p1)

Như thế, các điểm 2v phải phân bố về phía trái, cịn điểm 2p thì phân bố về phía

phải của điểm 2. Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích aczvbv; hỗn hợp acz1zb; đẳng
áp aczpbp lên cùng một hệ tọa độ T-S như hình vẽ 1.6.

<i>Hình 1.6 So sánh hiệu suất nhiệt các chu trình lý tưởng </i>

Từ đồ thị ta nhận thấy: S(1abv2v1) < S(1ab21) < S(1abp2p1)
Hay là:

Do đó:

<i><b>1.4.3 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng theo phương án cấp </b></i>
<i><b>nhiệt đắng tích, hỗn hợp và đẳng áp khi giữ nguyên áp suất cực đại P</b><b>max</b></i>

<i><b>và nhiệt lượng thải Q</b><b>3</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(110)</span><div class='page_container' data-page=110>

<i>v</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>p</i>

<i>t</i>

η

η

η

>

>

Với điều kiện áp suất cực đại Pmax như nhau cho nên khi biểu diễn cả ba chu
<b>trình trên cùng một hệ tọa độ T-S, các điểm zv, z, zp</b> phải cùng nằm trên một đường

<b>p = const. Mặt khác, vì điểm b cùng chung cho cả ba chu trình nên các điểm zv, z, zp</b>

phải trùng nhau.

<b>Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích acvzb; hỗn hợp acz1zb; đẳng áp acpzb lên </b>

cùng một hệ tọa độ T-S như hình vẽ 1.7

<i>Hình 1.7 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng </i>

<b>Các điểm c trong chu trình cấp nhiệt đẳng tích là cv, hỗn hợp c, đẳng áp là cp</b>,

<b>đồng thời các điểm đó phân bố từ trên xuống dưới là cp, c, cv</b>. Nhiệt lượng thải cho

nguồn lạnh của cả ba chu trình là bằng nhau, do đó:
Sv(1ab21) = S(1ab21) = Sp(1ab21) =Q3

Nhiệt lượng cấp phân bố như sau: S(1cpz21) >S(1cz1z21) > S(1cvz21)
Do đó:

<i><b>1.4.4 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng theo phương án cấp </b></i>
<i><b>nhiệt đắng tích, hỗn hợp và đẳng áp khi giữ nguyên áp suất cực đại P</b><b>max</b><b> và nhiệt </b></i>

<i><b>lượng cấp Q</b><b>1</b><b>+Q</b><b>2</b></i>

<b>Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích acvzvbv; hỗn hợp acz1zb; đẳng áp acpzpbp</b>

lên cùng một hệ tọa độ T-S như hình vẽ 1.8

Với điều kiện lượng nhiệt cấp Q2+Q3 như nhau cho nên khi biểu diễn cả ba
chu trình trên cùng một hệ tọa độ T -S, các diện tích dưới đường cong cấp nhiệt
biểu thị cho lượng nhiệt cấp của cả ba chu trình phải bằng nhau, tức là:

</div>
<span class='text_page_counter'>(111)</span><div class='page_container' data-page=111>

<i>Hình 1.8 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng </i>

Với điều kiện áp suất cực đại Pmax như nhau cho nên khi biểu diễn cả ba chu
<b>trình trên cùng một hệ tọa độ T-S, các điểm zv, z, zp</b> phải cùng nằm trên một đường

p=const.

So sánh nhiệt lượng thải biểu thị bằng các diện tích tương ứng ta thấy:
Sp(1abp2p) < S(1ab2) <Sv(1abv2v)

Do đó, từ cơng thức tính hiệu suất nhiệt, ta có thể kết luận:
<i>v</i>

<i>t</i>
<i>t</i>
<i>p</i>

<i>t</i>

η

η

η

>

>

</div>
<span class='text_page_counter'>(112)</span><div class='page_container' data-page=112>

<i>L</i>
<i>M_r</i>

<i>r</i> =

γ

CHƯƠNG 2

<b>CÁC Q TRÌNH CƠNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG </b>

<b>2.1 Quá trình nạp </b>
<i><b>2.1.1 Hệ số nạp </b></i>

Trong động cơ đốt trong, sau mỗi chu kỳ công tác, động cơ cần phải thải một
lượng khí cháy và nạp một lượng khơng khí mới vào xi lanh động cơ. Chất lượng
của quá trình nạp và lượng khơng khí nạp vào xilanh động cơ có ảnh hưởng rất
nhiều đến quá trình tạo hỗn hợp và cháy nhiên liệu sau này. Thông thường, khi đánh
giá lượng khơng khí nạp vào xilanh động cơ trong q trình nạp, người ta sử dụng
các thông số trước cửa hút của xilanh Po, To (hoặc Ps, Ts đối với động cơ hai kỳ và
động cơ tăng áp). Thực tế lượng khơng khí nạp có trong xilanh ở đầu q trình nén
nhỏ hơn lượng khơng khí tính tốn theo lý thuyết, bởi vì trong quá trình nạp, lượng
khơng khí nạp vào xi lanh cịn chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:

Sức cản thủy lực của đường ống khơng khí nạp, các xupáp nạp và các cửa
nạp (trong động cơ hai kỳ). Do tồn tại sức cản thủy lực này nên áp suất của khơng
khí trong xilanh động cơ khi bắt đầu q trình nén (cuối quá trình nạp) sẽ nhỏ hơn áp
suất khơng khí nạp trước cửa nạp. Sự giảm áp suất do sức cản thủy lực này sẽ làm cho
mật độ khơng khí trong xilanh động cơ của q trình nạp sẽ bị giảm theo, và do
vậy, trong cùng một thể tích, trọng lượng của khơng khí sẽ giảm.

Sự sấy nóng khơng khí nạp do thành vách xilanh, đỉnh piston, các xupáp hay
các cửa làm cho nhiệt độ khơng khí nạp tăng, trọng lượng riêng của nó giảm xuống,
làm giảm lượng khơng khí nạp thực tế vào xilanh động cơ.

Ngoài ra trong thực tế, cuối q trình xả chúng ta khơng thể làm sạch hồn tồn
xi lanh cơng tác. Có nghĩa là khi bắt đầu quá trình nạp, trong xilanh bao giờ cũng
cịn sót lại một lượng khí cháy. Lượng khí cháy cón sót lại này sẽ chiếm một phần
thể tích xilanh cơng tác, làm giảm lượng khơng khí sạch nạp vào xilanh.

Lượng khí cháy cón sót lại trong xilanh động cơ được đánh giá bằng một đại
lượng tương đối gọi là hệ số khí sót, kí hiệu là γr

(2-1)

Trong đó Mr: số lượng khí cháy cịn sót lại trong xilanh động cơ ở cuối kỳ xả
(kmol); L: số lượng khí sạch nạp vào xilanh động cơ trong quá trình nạp (kmol).

</div>
<span class='text_page_counter'>(113)</span><div class='page_container' data-page=113>

<i>s</i>
<i>o</i>
<i>s</i>
<i>o</i>
<i>s</i>
<i>o</i>
<i>n</i>
<i>L</i>
<i>L</i>
<i>G</i>
<i>G</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
=
=
=
η
<i>s</i>
<i>n</i>
<i>o</i>
<i>s</i>

<i>o</i>

<i>n</i> <i>V</i> <i>V</i>

<i>V</i>
<i>V</i>

.

η

η = → =

Ảnh hưởng của tất cả các yếu tố trên làm cho lượng không khí thực tế nạp vào
xilanh động cơ ở các giá trị Pa,Ta thực tế nhỏ hơn lượng khơng khí lý thuyết tính
tốn theo các thơng số Po, To hay Ps, Ts.

Để đánh giá hiệu quả của quá trình nạp, người ta đưa ra khái niệm hệ số nạp
được định nghĩa như sau:

Hệ số nạp là tỉ số giữa lượng khơng khí có trong xilanh động cơ ở đầu hành
trình nén và lượng khơng khí có thể chứa trong thể tích cơng tác của xilanh động cơ,
có thơng số là thơng số trạng thái của khơng khí trước cửa hút của xilanh.

Nghĩa là: nếu kí hiệu ηn là hệ số nạp; Go (kg); Vo (m3); Lo (kmol) là lượng
không khí thực tế nạp vào thể tích Va của xilanh công tác; Gs (kg); Vs (m3); Ls (kmol)
là lượng khơng khí có thể chứa trong thể tích Vs của xilanh cơng tác có các thơng số
của khơng khí trước cửa nạp Po, To (hay Ps,Ts) thì:

(2.2)

Cần chú ý là theo định nghĩa Va > Vs, do đó trong trường hợp lý tưởng nếu q
trình xả là sạch hồn tồn thì khi đó ηn có thể lớn hơn 1.

Để lập cơng thức tính tốn hệ số nạp, trước hết là môt số giả thiết sau:
Quá trình nạp kết thúc tại điểm a của đồ thị cơng chỉ thị.

Cơng do khí cháy sinh ra trong quá trình nạp và năng lượng động học của nó là
như nhau.

Nhiệt dung riêng của khí sạch và khí sót ở nhiệt độ đầu q trình nén là như
nhau.

Số lượng khơng khí sạch và khí sót ở đầu q trình nén được tính như sau:
<i>Ma=L+Mr = L.(1+γr) (2.3) </i>

Trong đó, L: lượng khơng khí sạch (kmol); Mr: lượng khí sót cịn sót lại trong
xilanh của cuối q trình nạp (kmol).

Giá trị của Ma và L trong phương trình trên có thể xác định từ phương trình
trạng thái của chất khí:

4
10
.
.
848
.
<i>a</i>
<i>a</i>

<i>a</i>
<i>T</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>M</i> =

Trong đó, Pa, Ta là áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nén (kG/cm2; oK); Và là
thể tích xilanh đầu q trình nén (m3); Po, To là áp suất và nhiệt độ khơng khí nạp
trước cửa nạp (kG/cm2, oK).

</div>
<span class='text_page_counter'>(114)</span><div class='page_container' data-page=114>

4
10
.
.
848
.
.
<i>o</i>
<i>s</i>
<i>n</i>
<i>o</i>
<i>T</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>L</i>= η

)
1
.(
.

.
.
<i>r</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>n</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>T</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
γ
η
+
=
)
1
.(
.
.
.
<i>r</i>
<i>s</i>
<i>a</i>
<i>a</i>

<i>o</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>n</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i>

γ

η

= +
;
ε
=
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>V</i>

<i>V</i> _. _;

<i>c</i>
<i>a</i> <i>V</i>

<i>V</i> =ε

;
ε
=
+

<i>c</i>
<i>c</i>
<i>s</i>
<i>V</i>
<i>V</i>

<i>V</i> <i>_V_s</i> ₌₍_ε ₋₁_).<i>_V_c</i>

1
).
1
(
.
−
=
−
=
ε
ε
ε
ε
<i>c</i>
<i>c</i>
<i>s</i>
<i>a</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
Khi đó:

Thay L, Ma vào công thức (2.3) và rút gọn ta có:

Từ đó:

Ta đã có: Do đó:

Hay Do đó:

Khi đó:

Thay vào cơng thức

η

_n ta có:

<i>r</i>
<i>a</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>n</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
γ
ε
ε
η
+

−
=
1
1
.
.
.
.
1 

Trường hợp động cơ bốn kỳ tăng áp hay động cơ hai kỳ, thông số trước cửa nạp là
Ps, Ts. Khi đó cơng thức tính hệ số nạp cho động cơ bốn kỳ có tăng áp có dạng như
sau:
<i>r</i>
<i>a</i>
<i>s</i>
<i>s</i>
<i>a</i>
<i>n</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
γ
ε
ε
η
+
−
=

1
1
.
.
.
.
1

Đối với động cơ hai kỳ quá trình nén thực tế là khi piston đóng kín các cửa. Vì
thế, trong tính tốn q trình nạp cho động cơ hai kỳ ta phải lấy tỉ số nén thực tế εt

<i>c</i>
<i>s</i>
<i>c</i>
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>t</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>

<i>V</i>' ₊ '

=
=

ε

Vs’: thể tích cơng tác của xilanh khi đóng kín các cửa.

Gọi <i>_S</i> <i>h</i>

<i>S</i>

ψ = là hệ số tổn thất hành trình, trong đó h là khoảng cách từ mép trên
của cửa cao nhất đến điểm chết dưới của piston. Khi đó có thể tích: <i>Vs</i>' =<i>Vs</i>.(1−ψ<i>s</i>)

Thay vào cơng thức tính ε<i>_t</i>, khi đó ta sẽ có:

</div>
<span class='text_page_counter'>(115)</span><div class='page_container' data-page=115>

<i>c</i>
<i>a</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
=
ε
<i>c</i>
<i>s</i>
<i>s</i>
<i>c</i>
<i>t</i>
<i>V</i>
<i>V</i>

<i>V</i> (1 ψ )

ε = + −
<i>s</i>
<i>c</i>
<i>t</i>
<i>s</i>

<i>V</i>
<i>V</i>
ψ
ε
−
−
=
1
)
1
(
<i>c</i>
<i>s</i>
<i>c</i>
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i> +
=
=
ε
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>R</i>

<i>V</i> = .

<i>o</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>T</i>
<i>R</i>
<i>P</i>
<i>V</i>1 = .
=
γ
<i>a</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>R</i>
<i>T</i>
<i>R</i>
<i>P</i>

.
.
.
.
. =
=
γ
γ

Vì vậy: ε ε= <i>_t</i>(1−ψ<i>_s</i>)+ψ<i>_s</i>

Trong động cơ bốn kỳ, bỏ qua sự đóng muộn của xupáp, khi đó ta có thể xem
quá trình nén bắt đầu khi piston từ điểm chết dưới đi lên điểm chết trên và

Khi đó ta có:

Từ phương trình:
ta có:

Thay vào cơng thức tính hệ số nạp và chú ý là:
Khi đó ta có cơng thức tổng qt tính hệ số nạp:

)
1
.(
1
1
.
.

.
.

1 <i>_s</i> <i>_a</i> <i>_r</i> <i>s</i>

<i>s</i>
<i>a</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>n</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i> _ψ
γ
ε
ε
η −
+
−
=

Động cơ bốn kỳ không tăng áp thay Ps, Ts bằng Po, To, còn hệ số ψs đối với
động cơ bốn kỳ có tăng áp và khơng tăng áp đều bằng khơng. Khi đó, cơng thức
tính hệ số nạp cho động cơ bốn kỳ không tăng áp lại quay về dạng:

<i>o</i> <i>a</i> <i>r</i>

<i>o</i>
<i>a</i>

<i>t</i>
<i>t</i>
<i>n</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
γ
ε
ε
η
+
−
=
1
1
.
.
.
.
1

Có thể biểu diễn cơng thức tính hệ số nạp dưới một dạng khác như sau:
<i>Từ phương trình trạng thái của 1kg chất khí P.V = R.T </i>

<i>Viết cho chất khí có thơng số Po, Vo, To ta có: Po.Vo = R.To</i>

Từ đó: và

Tương tự, viết cho chất khí có thơng số trạng thái ở đầu q trình nén ta có:

<i>a</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>T</i>
<i>R</i>
<i>P</i>
.
=
γ
Từ đó:

Khi đó cơng thức tính hệ số nạp của động cơ bốn kỳ khơng tăng áp có thể viết
dưới dạng:
<i>r</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>t</i>
<i>t</i>

<i>n</i> _γ _γ

</div>
<span class='text_page_counter'>(116)</span><div class='page_container' data-page=116>

Đối với động cơ bốn kỳ có tăng áp và động cơ hai kỳ được thay bằng γs và
khi đó biểu thức <i>a s</i>

<i>s a</i>

<i>p T</i>

<i>p T</i> được thay bằng

<i>a</i>
<i>s</i>

γ
γ

Bây giờ ta sẽ phân tích xem hệ số nạp phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Từ công thức tính hệ số nạp của động cơ bốn kỳ không tăng áp:

<i>r</i>
<i>a</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>n</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>P</i>
γ
ε
ε
η
+
−
=
1
1

.
.
.
.
1

Ta thấy biểu thức

1

ε

ε− là một thông số phụ thuộc vào kết cấu của động cơ.

Như vậy với mỗi động cơ cụ thể thì biểu thức này là một hằng số. Cịn biểu thức

1

1+γ<i>_r</i> thì ở đây γr là một thông số phụ thuộc vào hệ thống quét thải của động cơ

và chế độ công tác đã cho. Chất lượng làm sạch xilanh và do đó giá trị của γr
thay đổi phụ thuộc rất nhiều vào việc hoàn thiện hệ thống quét thải và hệ thống
tăng áp. Ngoài ra việc làm vệ sinh sạch các cửa quét thải trong động cơ hai kỳ, các
đường ống xả và tuabin khí tăng áp cũng làm cho hệ số γr thay đổi. Khi γr tăng, hệ
số nạp giảm xuống và ngược lại.

Môi trường nơi động cơ làm việc có ảnh hưởng đến hệ số nạp thông qua giá trị
<i>Po, To</i> và ϕ. Thực tế giữa áp suất, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường ảnh hường đến
<i>hệ số nạp như thế nào? Khi Po, To</i> thay đổi sẽ làm cho mật độ khơng khí trước cơ
cấu nạp (γo) thay đổi nhưng đồng thời nó cũng làm cho γa thay đổi theo. Nói cách

khác, khi mật độ khơng khí cuối q trình nạp cũng tăng (giảm) theo.

Do vậy, tỉ số

0

<i>a</i>

γ

γ thực tế thay đổi rất ít và hầu như không đáng kể. Như vậy đối

với một động cơ cụ thể ở một chế độ khai thác đã chọn thì có thể xem hệ số nạp
không chịu ảnh hưởng của môi trường nơi động cơ làm việc nếu hê số khí sót cũng
<i>khơng thay đổi. Tuy nhiên dù ηn</i> không thay đổi nhưng do trọng lượng riêng của
khơng khí nạp thay đổi nên lượng khơng khí sạch nạp vào xilanh động cơ cũng thay
đổi theo. Nếu chuyển động cơ từ vùng có nhiệt độ thấp (hàn đới) sang khai thác ở
<i>vùng có nhiệt độ cao (nhiệt đới) thì do nhiệt độ mơi trường To tăng làm γo</i> giảm và
vì vậy số lượng khơng khí nạp vào xilanh động cơ cũng giảm theo. Nếu các điều
kiện khác là như nhau thì trong trường hợp này để giữ nguyên hệ số dư lượng
khơng khí α thì bắt buộc phải giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, tức là
giảm cơng suất của động cơ.

Ngồi hai yếu tố áp suất và nhiệt độ thì độ ẩm mơi trường cũng có ảnh hưởng
đáng kể đến lượng khơng khí nạp vào xilanh động cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(117)</span><div class='page_container' data-page=117>

<i>d</i>
<i>V</i>

<i>G</i> <i>_n</i> <i>_s</i> <i>_o</i>

.
61
,
1
1
1
.
.
.

2 =η γ ₊

Khi khơng khí nạp là khơng khí ẩm thì lượng khơng khí thực tế nạp vào xilanh
động cơ được tính như sau:

Trong đó động cơ là độ ẩm riêng của hơi nước trong khơng khí ẩm (kg hơi
nước/kg khơng khí khơ)

Như vậy khi động cơ tăng, lượng khơng khí thực tế nạp vào xilanh động cơ sẽ
giảm.

Như đã nói ở trên, đối với động cơ bốn kỳ có tăng áp và động cơ hai kỳ, thông
<i>số trước cửa nạp không phải là Po, To mà là Ps, Ts</i>. Hai thơng số này ngồi ảnh
hưởng của mơi trường cịn chịu ảnh hưởng của q trình nén trong máy nén tăng áp
<i>và chế độ làmm mát khơng khí tăng áp. Điều này có nghĩa là Po, To và </i>ϕ là các
thông số gián tiếp ảnh hưởng đến trọng lượng khơng khí nạp. Do vậy có thể nói đối
với các động cơ bốn kỳ có tăng áp và động cơ hai kỳ, ảnh hưởng của môi trường sẽ
nhỏ hơn so với động cơ không tăng áp.

Sức cản thủy lực trên đường ống hút được biểu thị thông qua biểu thức

0

<i>a</i>

<i>p</i>
<i>p</i>

hoặc <i>a</i>
<i>s</i>

<i>p</i>

<i>p</i> . Khi sức cản trên đường ống hút càng tăng thì ₀

<i>a</i>

<i>p</i>

<i>p</i> sẽ càng nhỏ và do đó ηn sẽ

càng giảm.

Các giá trị của hệ số nạp phụ thuộc vào kiểu loại động cơ và thường nằm trong
khoảng sau:

Động cơ thấp tốc tăng áp: <i> ηn =0,8 ÷ 0,9 </i>
<i>Động cơ trung tốc và cao tốc khơng tăng áp: ηn =0,75 ÷ 0,85 </i>
Động cơ tăng áp: <i> ηn =0,8 ÷ 0,95 </i>

<i><b>2.1.2 Xác định các thơng số của q trình nạp </b></i>

Giá trị ε là một thơng số kết cấu: <i>a</i>
<i>c</i>

<i>v</i>
<i>v</i>
ε =

Đối với các động cơ đốt trong, việc lựa chọn ε khi thiết kế động cơ dựa yêu
cầu là nhiệt độ cuối quá trình nén phải đảm bảo nhiên liệu có khả năng tự
bốc cháy, nhưng đồng thời phải giữ cho các giá trị ứng suất nhiệt và ứng suất cơ
nằm trong giới hạn cho phép.

<i>Các động cơ diesel tàu thủy giá trị ε =10 ÷ 19; động cơ kích thướt nhỏ chọn </i>
<i>ε cao; động cơ không tăng áp có ε cao hơn động cơ tăng áp. </i>

Hệ số khí sót cũng là một giá trị phụ thuộc vào kiểu loại động cơ và thường
nằm trong các khoảng sau:

</div>
<span class='text_page_counter'>(118)</span><div class='page_container' data-page=118>

Động cơ bốn kỳ có tăng áp: <i>γr = 0,02 ÷ 0,044 </i>
Động cơ hai kỳ quét thẳng: <i>γr = 0,02 ÷ 0,07 </i>
Động cơ hai kỳ qt vịng: <i>γr = 0,08 ÷ 0,11 </i>

Các giá trị trên cho ta một nhận xét rằng, động cơ bốn kỳ có giá trị γr nhỏ
hơn động cơ hai kỳ. Sở dĩ như vậy là do trong động cơ bốn kỳ tồn tại một hành
trình xả riêng biệt, vì vậy nó có khả năng làm sạch xilanh tốt hơn. Còn động cơ
hai kỳ quét thẳng do quỹ đạo chuyển động của dòng khí khơng phải đổi chiều, do
đó nó có khả năng quét sạch các góc của xilanh hơn động cơ hai kỳ qt vịng nên
giá trị γr của nó nhỏ.

Ngồi hai thơng số phụ thuộc kết cấu trên, các thơng số khác của q trình nạp
đều là những thơng số phụ thuộc trạng thái của khí nạp. Sau đây chúng ta sẽ đi tìm
phương pháp xác định các thông số này.

Áp suất và nhiệt độ điều khiển cuối q trình nạp là hai thơng số quan trọng
của q trình trao đổi khí. Các thơng số này có thể được xác định bằng tính tồn hay
thực nghiệm. Đặc tính thay đổi của áp suất và nhiệt độ khí nạp và các giá trị
khác của nó phụ thuộc rất nhiều vào cường độ trao đổi nhiệt giữa chất khí và
thành vách xilanh, các xupáp và các cửa, cũng như sự trao đổi nhiệt giữa khí nạp
và khí sót trong xilanh.

Để xác định nhiệt độ chất khí trong xilanh ở cuối kỳ nạp, ta xuất phát từ
phương trình năng lượng.

<i>Gọi Ma</i> là số lượng mol của hỗn hợp khí sạch và khí sót trong xilanh ở cuối kỳ
nạp.

<i> L: Số lượng mol khí sạch nạp vào xilanh trong quá trình nạp. </i>
<i> Mr</i>: Là số lượng mol khí sót.

'

<i>v</i>

<i>C</i> : Là nhiệt dung riêng đẳng tích của khơng khí sạch

''_,

<i>v</i>

<i>C</i> : Là nhiệt dung riêng đẳng tích của khí sót

'''

<i>v</i>

<i>C</i> : Là nhiệt dung riêng đẳng tích của hỗn hợp.

Ta giả thiết cơng của chất khí sinh ra trong q trình nạp bằng khơng, khi đó ta có
thể viết:

<i>M C T_a</i>. .<i>_v</i>''' <i>_a</i> =<i>LC T M C T</i>. .<i>_{v o}</i>' '+ <i>_r</i>. .<i>_{v r}</i>''

Trong công thức trên, ta giả thiết rằng khí sạch nạp vào xilanh động cơ có nhiệt
<i>độ tại cửa hút của xilanh là To</i> (động cơ bốn kỳ không tăng áp). Sau khi đi qua cơ

<i>cấu nạp nó nhận nhiệt và nhiệt độ tăng từ To</i> lên: <i>T</i>₀': '

0 0 <i>sn</i>

<i>T</i> = + Δ<i>T</i> <i>T</i>

Trong đó Δ<i>T_sn</i> là độ gia tăng nhiệt độ do sự sấy nóng của các cửa, cơ cấu
nạp, đỉnh piston và thành vách xilanh.

Sự khác nhau của các giá trị '

<i>v</i>

<i>C</i> , ''_,

<i>v</i>

<i>C</i> '''

<i>v</i>

<i>C</i> rất nhỏ và ta có thể xem chúng là như

</div>
<span class='text_page_counter'>(119)</span><div class='page_container' data-page=119>

<i>a</i>
<i>r</i>
<i>r</i>
<i>o</i>
<i>a</i>
<i>M</i>
<i>T</i>
<i>M</i>
<i>T</i>
<i>L</i>

<i>T</i> . .

'₊
=
<i>r</i>
<i>r</i>
<i>o</i>
<i>a</i>

<i>aT</i> <i>LT</i> <i>M</i> <i>T</i>

<i>M</i> . ₌ . ' ₊ .

Từ đó:

<i>Thay: Ma = L + Mr</i> và chú ý <i>Mr</i>

<i>L</i> =γ , khi đó ta có:

<i>r</i>
<i>r</i>
<i>r</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
γ
γ
+
+
=
1
.
'
(2.8)

Thông thường giá trị Δ<i>T_sn</i> nằm trong khoảng 10 ÷ 20oC, cịn giá trị nhiệt độ của
khí sót phụ thuộc vào kiểu loại động cơ và nằm trong khoảng 700 ÷ 800oK.

Cơng thức tính nhiệt độ cuối q trình nạp trên đây là của động cơ bốn kỳ
không tăng áp. Đối với động cơ bốn kỳ có tăng áp và động cơ hai kỳ thì phải chú ý
là nhiệt độ trước cơ cấu nạp là : <i>T_s</i> =<i>T_k</i> −Δ<i>T_lm</i>

Nhiệt độ Tk của khơng khí sau máy nén tăng áp có thể tính như sau:

<i>m</i>
<i>m</i>
<i>o</i>
<i>k</i>
<i>o</i>
<i>k</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
1
−
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=

Trong đó, m: chỉ số nén đa biến của máy nén:
Với máy nén ly tâm: <i>m = 1,5 – 2. </i>

Với máy nén piston : <i>m = 1,5 – 1,6. </i>

Với máy nén rotor : <i>m = 1,7 – 1,8. </i>
<i>lm</i>

<i>T</i>

Δ _{: độ giảm nhiệt độ của khơng khí khi đi qua sinh hàn khí tăng áp.}

Và khi đó, tương tự như trong động cơ bốn kỳ:
'

<i>S</i> <i>s</i> <i>sn</i>

<i>T</i> = + Δ<i>T</i> <i>T</i> và ' .

1

<i>s</i> <i>r</i> <i>r</i>
<i>a</i>
<i>r</i>
<i>T</i> <i>T</i>
<i>T</i> γ
γ
+
=

+ (2.9)

Thông thường với các động cơ diesel: Ta = 315 ÷ 340oK

Áp suất của khí nạp sau khi đi qua các cơ cấu nạp sẽ giảm đi một lượng bằng
sức cản trên đường ống nạp. Vì vậy chúng ta có thể tính:

Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: <i>pa</i> = <i>p</i>0 − Δ<i>ph</i>

Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp và động cơ hai kỳ: <i>p_a</i> = <i>p_s</i> − Δ <i>p_h</i>

Trong đó; Δ<i>p_h</i> là độ giảm áp suất khi đi qua các cơ cấu hút.

<i>Thông thường đối với các động cơ diesel tàu thủy, giá trị Pa</i> nằm trong khoảng

sau:

<i>Động cơ bốn kỳ không tăng áp: Pa = (0,85 ÷ 0,90)Po. </i>

Động cơ hai kỳ có tăng áp: <i>Pa = (0,90 ÷ 0,96)Po. </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(120)</span><div class='page_container' data-page=120>

Động cơ hai kỳ quét vịng: <i>Pa = (0,96 ÷ 1,1)Po. </i>

Cuối cùng nếu thay:

'
a

.
T

1

<i>s</i> <i>r</i> <i>r</i>

<i>r</i>

<i>T</i> γ <i>T</i>

γ

+
=

+ vào công thức tính hệ số nạp ta sẽ có cơng
thức tính hệ số nạp cho động cơ bốn kỳ không tăng áp là:

0
'
0 0

.

.

1

.

<i>a</i>
<i>n</i>
<i>r</i> <i>r</i>

<i>p</i>

<i>T</i>

<i>p T</i>

<i>T</i>

ε

η

ε

γ

=

−

+

(2.10)

Trở lại cơng thức tính: <i>pa</i> = <i>p</i>0 − Δ<i>ph</i> hay <i>pa</i> = <i>ps</i> − Δ <i>ph</i>

Trong đó Δ<i>p_h</i> có thể được xácđịnh từ phương trình Becnuli với giả thiết là: khi
chất khí chuyển động từ ống dẫn đến xilanh cơng tác, trạng thái của chất khí khong
thay đổi.

Khi đó ta có thể cho γo = γa hay γa = γs. Ta lại giả thiết vận tốc của dịng khí tại

cửa vào là bằng khơng, khi đó có thể viết:

2

).
1
.(
.

2<i>g</i> <i>W</i>

<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i> <i>o</i>
<i>a</i>
<i>o</i>
<i>h</i> ξ
γ

+
=
−
=
Δ

Trong đó ξ<i> à hệ số cản trên đường ống hút, thường bằng 0,03 ; W : vận tốc của </i>
dịng khí nạp.

Với động cơ bốn kỳ ta có thể tính như sau :

2
2
.
.
30
.
<i>k</i>
<i>d</i>
<i>i</i>
<i>D</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>W</i> =

<i>Trong đó, S : hành trình của piston (m); D: đường kính xilanh; dk</i>: đường kính

<i>tiết diện lưu thông của xupáp hút (m); i: số xupáp hút trên một xilanh. </i>

Đối với động cơ bốn kỳ có tăng áp, trong cơng thức trên ta phải thay γo bằng γs

Sau đây chúng ta kí hiệu Δ<i>p_h</i>của động cơ bốn ky khơng tăng áp là Δ<i>p</i>₀, cịn đối

với động cơ bốn kỳ có tăng áp và động cơ hai kỳ là Δ<i>p_S</i>.

Trị số Δ<i>p</i>₀, Δ<i>p_S</i> biểu thị sức cản trên đường ống hút. Làm sạch đường ống hút
sẽ làm giảm Δ<i>p</i>₀ hay Δ<i>p_S trong khai thác, làm tăng Pa</i> và do vậy tăng lượng khí nạp

<i>vào xilanh động cơ. Phân tích tương tự như vậy chúng ta thấy khi giảm Ta</i> cũng làm

<i>cho mật độ khơng khí nạp tăng. Tăng cường chế độ làm mát khí tăng áp làm giảm Ta</i>

<i>Nhiệt độ môi trường tăng, phụ tải động cơ tăng sẽ làm tăng Ta</i> và do vậy giảm lượng

khơng khí nạp.

Các giá trị áp suất và nhiệt độ khí sót ảnh hưởng khơng nhiều đến hệ số nạp
<i>nhưng giá trị γr</i> thì có ảnh hưởng lớn. Khi tăng γr làm cho nhiệt độ khơng khí trong

xilanh ở cuối q trình nạp tăng, mật độ khơng khí nạp giảm làm giảm lượng khơng
khí nạp. Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng khi γr tăng từ 0,05 lên 0,15 thì hệ số nạp

giảm từ 0,86 xuống còn 0,69.

</div>
<span class='text_page_counter'>(121)</span><div class='page_container' data-page=121>

Giá trị ảnh hưởng ít đến hệ số nạp và khi tính tốn có thể bỏ qua. Pha phân phối
khí tức là gó mở sớm, đóng muộn của càc xupáp hay các cửa có ảnh hưởng đến q
trình nạp và lượng khơng khí nạp.Việc lựa chọn các pha phân phối khí một cách hợp
lí sẽ làm tăng lượng khơng khí ạp vào xilanh động cơ.

Cuối cùng, vòng quay động cơ cũng là một thông số ảnh hưởng đến hệ số nạp,
khi vòng quay động cơ tăng làm tăng sức cản thủy lực của dịng khơng khí nạp,
<i>làm cho ηn</i> giảm. Đặc biệt ở chế độ khai thác động cơ khi mà cả vòng quay và phụ

tải đều tăng thì ảnh hưởng đồng thời của cả hai yếu tố này đến hệ số nạp và
lượng khơng khí nạp là rất đáng kể. Khi đó lượng khơng khí nạp vào xilanh động
cơ bị giảm xuống, ảnh hưởng không tốt đến chế độ làm việc bình thường của động
cơ.

<b>2.2 Quá trình nén </b>

<i><b>2.2.1 Diễn biến quá trình nén </b></i>

Nhiệm vụ của q trình nén là nâng nhiệt độ của khơng khí trong xilanh ở cuối
kỳ nén đến nhiệt độ có khả năng tự bốc cháy nhiên liệu một cách bình thường.
Trong tính tốn, q trình nén bắt đầu khi piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết
trên và tất cả các cơ cấu phân phối khí đều đóng lại.

Nếu q trình nén diễn ra khơng có sự trao đổi nhiệt với thành vách xilanh thì quá
<i>trình nén là đoạn nhiệt và được miêu tả bằng phương trình: P.Vk=const. </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(122)</span><div class='page_container' data-page=122>

Thực tế quá trình nén trong xilanh động cơ là một quá trình đa biến phức tạp
với chỉ số nén đa biến ln ln biến đổi do giữa chất khí và thành vách xilanh có
sự trao đổi nhiệt. Sự trao đổi này luôn luôn thay đổi cả về trị số và hướng trao đổi
nhiệt. Ngoài ra, trong thực tế cần phải tính đến rị lọt của khơng khí nén qua xéc
măng và các xupáp. Ở đầu q trình nén, do nhiệt độ chất khí cịn thấp hơn nhiệt độ
thành vách xilanh, nên thành vách xilanh trao đổi nhiệt cho chất khí. Nói cách khác,
<i>chất khí nhận nhiệt, do đó n1 > k (hình 2.1). </i>

Piston tiếp tục đi lên, chất khí bị nén, nhiệt độ tăng dần do đó cường độ trao đổi

nhiệt giữa thành vách xilanh cũng giảm đi đến một lúc nào đó khi nhiệt độ chất khí
bằng nhiệt độ thành vách xilanh, thì quá trình trao đổi nhiệt tức thời bằng khơng.
<i>Q trình đó là q trình đoạn nhiệt tức thời, khi đó n1 = k. Tiếp tục q trình nén, </i>

nhiệt độ chất khí tăng lên và lớn hơn nhiệt độ thành vách xilanh. Lúcnày quá trình
<i>trao đổi nhiệt từ khí đến vách tức là chất khí nhả nhiệt và n1 <k. </i>

Do có sự trao đổi nhiệt này mà điểm C trong quá trình nén thực tế sẽ nằm thấp
hơn điểm C trong quá trình nén đoạn nhiệt.

<i><b>2.2.2 Chỉ số nén đa biến n</b><b>1</b></i>

<i>Thực tế đã chứng tỏ rằng giá trị n1</i> biến đổi từ 1,50 ÷ 1,53 ở đầu kỳ nén xuống

đến 1,1 ÷ 1,2 ở cuối kỳ nén.

<i>Khi nhiệt độ thành vách xilanh càng nguội lạnh, điểm C trong quá trình nén </i>
<i>thực tế càng thấp hơn điểm C trong quá trình nén đoạn nhiệt. Khi Tc</i> càng thấp, thời

<i>gian trì hỗn sự cháy τi</i> càng kéo dài, động cơ làm việc càng cứng. Trong trường hợp

<i>đặc biệt khi Tc</i> càng thấp có khả năng nhiên liệu sẽ khơng tự bốc cháy được.

<i>Trong tính tốn chu trình cơng tác, để đơn giản người ta lấy giá trị n1</i> bình quân

<i>với điều kiện là : cơng trong q trình nén đa biến với n1</i> thay đổi bằng công trong

<i>quá trình nén đa biến với n1</i> khơng đổi.

<i>Giá trị của n1</i> thường nằm trong khoảng sau:

<i>Động cơ thấp tốc có làm mát piston : n1 = 1,34 – 1,38 </i>

Động cơ trung và cao tốc: <i>n1 = 1,38 – 1,42 </i>

Khi tăng n1 cơng chi phí cho quá trình nén sẽ tăng, tổn thất cơ giới lớn, nhưng

<i>giảm n1 sẽ bị hạn chế bởi nhiệt độ Tc</i>.

Các yếu tố ảnh hưởng đến n1 là số vịng quay của động cơ, phụ tải, kích thước

xilanh, cường độ làm mát và tỉ số nén.

Tăng số vòng quay của động cơ làm giảm thời gian trao đổi nhiệt giữa chất khí
và thành vách xilanh, quá trình nén càng gần giống với quá trình nén đoạn nhiệt, do
đó n1 tăng lên. Ngược lại, giảm số vòng quay của động cơ sẽ làm cho n1 giảm

</div>
<span class='text_page_counter'>(123)</span><div class='page_container' data-page=123>

Giảm phụ tải của động cơ làm cho nhiệt độ thành vách xilanh giảm đi trong khi
đó lượng nhiệt mà chất khí trao cho thành vách xilanh tăng lên, kết quả là n1 giảm

xuống.

Trường hợp khi giảm cả phụ tải và số vịng quay của động cơ thì n1 giảm

nhiều. Việc giảm n1 nhiều có thể dẫn đến là nhiệt độ cuối kỳ nén không đủ để bốc

cháy nhiên liệu, động cơ sẽ bị dừng. Vì vậy động cơ lai chân vịt tàu thủy nhất thiết
phải giới hạn vòng quay nhỏ nhất để đảm bảo động cơ làm việc được ở chế độ
ma nơ và khởi động. Khi tốc độ trung bình của piston khơng đổi thi tăng đường
kính xilanh (D) sẽ làm cho n1 tăng lên. Điều này được giải thích là khi tăng Động

cơ, khả năng trao đổi nhiệt giữa phân tử vật chất bên trong xilanh với thành vách sẽ
kém đi. Ngồi ra cần tính đến khi tăng đường kính xilanh, bề mặt làm mát tương đối
sẽ giảm xuống.

Bề mặt làm mát tương đối được tính bằng <i>Flm</i>

<i>V</i>

<i>Trong đó: Flm là diện tích bề mặt được làm mát của xilanh; V: thể tích của </i>

xilanh.

Có thể thấy rằng <i>Flm</i>

<i>V</i> tỉ lệ với

2
3

.
.

<i>a D</i> <i>c</i>

<i>b D</i> = <i>D</i>

Như vậy khi động cơ tăng, bề mặt làm mát tương đối giảm, khả năng trao đổi
<i>nhiệt giữa chất khí và vách giảm xuống, n1</i> tăng lên. Trong động cơ diesel, việc

tăng cường chế độ làm mát nhằm đảm bảo độ bền của các chi tiết nhóm piston
xilanh, nhưng cần lưu ý khi nhiệt độ thành vách xilanh càng nguội thì n1 càng giảm

xuống.

Ngồi các yếu tố chính nêu trên thì tình trạnh kỹ thuật của động cơ cũng có ảnh
hưởng đến chỉ số nén n1. Khi nhóm piston - xilanh mịn nhiều thì hiện tượng lọt khí

nạp sẽ tăng lên, chỉ số nén đa biến sẽ giảm. Và cuối cùng khi tăng tỉ số nén ε,
nhiệt độ và áp suất của khơng khí nén sẽ tăng làm răng lượng nhiệt mà chất khí
truyền cho thành vách xilanh, đồng thời quá trình lọt khí qua xéc măng cũng tăng
<i>lên. Vì vậy tăng tỉ số nén ε, chỉ số nén đa biến trung bình n1</i> sẽ giảm xuống.

<i>Giá trị n1 thay đổi liên tục trên đường cong nén nhưng giá trị n1</i> tại mỗi điểm có

thể tính như sau:

2
1
1
2
1
lg
lg
lg
lg
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>P</i>

<i>n</i>
−
−
=

Giá trị n1 bình quân của quá trình nén được tính như sau:

1
lg
lg lg
lg lg
lg
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>c</i> <i>a</i>

<i>a</i> <i>c</i> <i>a</i>

<i>c</i>

<i>p</i>
<i>p</i>

<i>p</i> <i>p</i>

<i>n</i>

<i>v</i> <i>v</i> <i>v</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(124)</span><div class='page_container' data-page=124>

ε

ε .1
.
.

.

. <i>n</i>1

<i>a</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>c</i>
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>c</i> <i>T</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>T</i>

<i>T</i> = =

<i>Giá trị Pc và Pa được xác định từ đồ thị cơng chỉ thị. Khi thí nghiệm giá trị Pc</i>

<i>được xác định bằng cách cắt không cấp nhiên liệu vào xilanh cần đo Pc</i>.
<i><b>2.2.3 Các thông số chất khí ở cuối kỳ nén </b></i>

<b>1. Áp suất cuối kỳ nén </b>

Quá trình nén đa biến được đặc trưng bằng phương trình cơ bản:
<i> PVn1 = const; </i>

<i> Áp dụng cho điểm a và điểm c ta có: Pa.Van1 = Pc.Vcn1</i>

Do đó: <i>Pc = Pa.</i>ε<i>n</i>1
<b>2. Nhiệt độ kỳ cuối nén </b>

<i>Từ phương trình trạng thái của môi chất tại điểm a và điểm c: </i>

<i>Pa.Va = Ga.R.Ta; Chia hai phương trình trên cho nhau và coi Ga = Gc</i> (bỏ qua sự

rị lọt khí), ta có:

<i>Vậy Tc=Ta.</i>
1
−

<i>n</i>

ε _(2.13)

<i>Như vậy Pc và Tc tỷ lệ với các thông số đầu quá trình nạp. Tăng Pa, Ta</i> sẽ làm

<i>cho Pc, Tc tăng và ngược lại. Đồng thời Pc, Tc</i> còn chịu ảnh hưởng rất lớn của chỉ số

<i>nén đa biến n1</i>.

<i>Giá trị Pc, Tc</i> quyết định khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu. Để nhiên liệu có

khả năng tự bốc cháy thì nhiệt độ cuối kỳ nén phải lớn hơn nhiệt độ tự bốc cháy của
nhiên liệu từ 200÷250oC, nhiệt độ này vào khoảng 750 – 800oK.Trong thực tế ở một
<i>số động cơ tăng áp, do áp suất Pa tăng tỉ lệ với Ps mà Pc</i> có thể đạt đến giá trị 80 –

100kG/cm2.

<i>Tăng ε sẽ làm cho Tc</i> tăng nhưng đồng thời cũng làm cho ứng suất cơ và ứng

suất nhiệt của động cơ tăng. Các động cơ diesel tàu thuỷ tỷ số nén thấp nhất để cho
nhiên liệu có khả năng tự bốc cháy là 10 ÷ 10,5. Về lý thuyết khi tăng tỷ số nén ε thì
tính kinh tế của động cơ sẽ tăng. Điều này đã được thực tế áp dụng trong những
động cơ hiện đại cỡ lớn có hành trình siêu dài. Tỷ số nén trong động cơ thực tế là
một giá trị trước hết phụ thuộc vào kiểu loại động cơ và thường nằm trong khoảng
từ 10,5 đến 18.

Các động cơ tốc độ quay cao do thời gian của quá trình hồ trộn ngắn do đó khó
đảm bảo điều kiện cho sự tự bốc cháy của nhiên liệu . Mặt khác ở những động cơ
này bề mặt làm mát tương đối <i>Flm</i>

<i>V</i> khá lớn. Vì vậy để đảm bảo khả năng khởi động

động cơ tỷ số nén ε thường chọn cao hơn.

<i>Trong những động cơ diesel tăng áp có tỷ số nén ε = 12 – 13 giá trị Pc có thể </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(125)</span><div class='page_container' data-page=125>

1
1
1
<i>v</i>
<i>p</i>

<i>C</i>
<i>C</i>
<i>K</i>
<i>n</i> = =

'
'
'
'
'
'
1
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>C</i>
<i>C</i>
<i>C</i>
<i>C</i>
<i>C</i>
<i>C</i>

<i>n</i> = = + −

lớn có hành trình siêu dài, áp suất cuối kỳ nén Pc có thể đạt đến khoảng 80 –

100kG/cm2<i>. Do tăng Pc mà áp suất cháy cực đại Pz</i> cũng tăng theo có thể đạt giá trị

75 – 130kG/cm2 hoặc cao hơn.

<b>3. Chỉ số nén đa biến n1</b>

Trong tính tồn chu trình cơng tác ta xem chỉ số nén đa biến n1 là không đổi.

Thực tế giá trị n1 thay đổi trong suốt quá trình nén và phụ thuộc rất nhiều vào sự
trao đổi nhiệt giữa chất khí và thành vách xilanh. Đểđơn giản trong q trình tính
tốn ta xem khơng khí trong xilanh động cơ ở đầu q trình nén là khơng khí sạch
hồn tồn và q trình nén khơng có sự trao đổi nhiệt với thành vách xilanh. Nghĩa
là ta xem quá trình nén là đoạn nhiệt.

Với giả thiết như vậy, ta có thể viết :
Trong đó '

<i>p</i>

<i>C</i> , '

<i>v</i>

<i>C</i> là nhiệt dung riêng đẳng áp, Đẳng tích của khơng khí sạch.

Biến đổi :

Thay ' ' ₈₄₈ 848 _1,99

427

<i>p</i> <i>v</i>

<i>C</i> −<i>C</i> = <i>A</i>= =

Khi đó: ₁ 1.99_' 1

<i>v</i>

<i>n</i>
<i>C</i>

= +

Giá trị nhiệt dung riêng của khơng khí là một giá trị biến đổi phụ thuộc vào
nhiệt độ. Tuy nhiên sự thay đổi của nó là khơng lớn lắm ta có thể bỏ qua. Giả thiết
như vậy khi đó ta có thể lấy giá trị của nhiệt dung riêng trung bình để tính tốn.

Từ phương trình: . <i>n</i>1 1

<i>c</i> <i>a</i>

<i>T</i> ₌<i>T</i> ε − _{; Kết hợp với phương trình:}

1 '
1.99
1
<i>v</i>
<i>n</i>
<i>C</i>
− = ;

Mà '

<i>v</i>

<i>C</i> <i>= 4,6 + 0,0006.(Ta+Tc); Vậy: Cv</i>'<i>= 4,6+0,0006.Ta. </i>
Thay vào phương trình: ₁ 1 1.99_'

<i>v</i>

<i>n</i>

<i>C</i>

− = ta có:

1

1 1

1,99
1

4,6 0,0006 (1 <i>n</i> )

<i>a</i>

<i>n</i>

<i>T</i> ε −

− =

+ + (2.14)

Ta tìm n1 theo phương pháp tính chọn gần đúng dần bằng cách như sau:

Chọn một giá trị n1 bất kỳ thay vào phương trình trên. Sau khi tính tốn vế phải và

vế trái của phương trình bằng nhau thì giá trị n1 ta vừa chọn là đúng. Còn nếu

</div>
<span class='text_page_counter'>(126)</span><div class='page_container' data-page=126>

Thực nghiệm đã xác định rằng:

Động cơ thấp tốc có làm mát piston: <i> n1 = 1,33 ÷ 1,37 </i>

Động cơ trung tốc khơng làm mát piston: <i>n1 = 1,36 ÷ 1,38 </i>

Động cơ cao tốc: <i> n1 = 1,39 ÷ 1,42 </i>
<b>2.3 Q trình cháy </b>

<i><b>2.3.1 Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu. </b></i>

<b>1. Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu. </b>

Trong chu trình thực tế thành phần và tính chất của cơng suất ln ln thay
đổi. Thành phần và tính chất của cơng chất có ảnh hưởng đến các thơng số của chu
trình cơng tác và do đó đến tính kinh tế, an tồn và tin cậy cho động cơ .

Thực chất của quá trình cháy nhiên liệu trong xilanh động cơ là một quá trình

hết sức phức tạp. Để xác định các thông số của quá trình cháy trước hết cần phải xác
định lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu trong xilanh động cơ.

Nhiên liệu dùng trong động cơ diesel tàu thuỷ là sản phẩm của dầu mỏ, có
các thành phần cơ bản như : C = 84 ÷ 87% ; H = 10 ÷ 14% ; O = 0,1 ÷ 1% ; S =
0,01 ÷ 5%

Ngồi ra cịn một vài thành phần khác chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. Để đơn giản
cho tính toán chúng ta quy ước : gọi C ,H, O, S là khối lượng (kg) các thành phần
cacbon, hydro, ôxy, lưu huỳnh có trong 1kg nhiên liệu.

C + H + O + S = 1 kg nhiên liệu

Tức là trong nhiên liệu khơng có các thành phần khác nữa. Để tính lượng
khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu ta đi tính
lượng ơxy cần thiết để ơxy hố các thành phần có trong nhiên liệu.

Ta có phản ứng : C + O2 = CO2

Như vậy: Cứ 12kg Cacbon cần 1 kmol oxy và tạo ra 1 kmol CO2.

Vậy C kg cacbon cần xupáp kmol oxy và tạo ra y kmol CO2

Suy ra:

12

<i>C</i>
<i>x</i>= v à

12

<i>C</i>
<i>y</i>=

Như vậy để đốt cháy hết C kg cacbon cần

12

<i>C</i> _{kmol O}

2 và tạo thành

12

<i>C</i> _kmol

CO2 trong phản ứng cháy.

Bằng cách viết các phản ứng cháy tương tự cho hydro và lưu huỳnh và lưu ý
rằng trong bản thân nhiên liệu có chứa một lượng oxy là O kg, qui thành 32

<i>O</i>

kmol.
Lượng O2 cần thiết này cũng tham gia phản ứng oxy hoá với các nguyên tố khác.

Do vậy lượng oxy cần thiết thực tế cũng giảm đi một lượng bằng lượng oxy có
trong nhiên liệu . Ngoài ra, chúng ta cho rằng trong khơng khí oxy chiếm 21% thể
tích, cịn 79% là N2. Khi đó ta có cơng thức tính lượng khơng khí lý thuyết cần để

</div>
<span class='text_page_counter'>(127)</span><div class='page_container' data-page=127>

0

1

( )

0, 21 12 4 32 32

<i>C</i> <i>H</i> <i>S</i> <i>O</i>

<i>L</i> = + + − <i> kmol/kh nhiên liệu </i> (2.15)
ở đây

32

<i>O</i> _{là thành phần ôxy có trong nhiên liệu.}

Nếu nhiên liệu có các thành phần nguyên tố theo tỷ lệ:

<i>C = 87%; H = 12,6%; C = 0,4% thì Lo = 0,495 kg/kg nh.l </i>

Nếu tính theo trọng lượng thì: <i>G</i>₀ =μ.<i>L</i>₀ =28,97.0, 495 14,3= kmol/kg nh.l
Trong đó μ là khối lượng phân tử của khơng khí lấy bằng 28,97

Trong cơng thức tính tốn lượng khơng khí lý thuyết, ta giả thiết khơng khí là
khơng khí khơ hồn tồn. Trong trường hợp khơng khí là khơng khí khơ, hàm
lượng ơxy tính theo thể tích là 21%. Cịn trong trường hợp là khơng khí ẩm cần
phải xác định lại hàm lượng ơxy có trong khơng khí. muốn vậy ta dựa vào quan hệ
cơ bản sau:

1

2
2

2<i>V</i> +<i>NV</i> +<i>H</i> <i>OV</i> =

<i>O</i>

Trong đó : ₂<i>v</i>

<i>O</i> là hàm lượng oxy có trong khơng khí ẩm tính theo thể tích; ₂<i>v</i>

<i>N</i>

là hàm lượng nitơ có trong khơng khí ẩm tính theo thể tích ; <i>_{H O}</i>₂ <i>v</i>_{là hàm lượng hơi}
nước trong không khí ẩm tính theo thể tích.

Hàm lượng hơi nước có trong khơng khí ẩm tính theo thể tích có thể xác
định theo công thức sau :

2

0

.

<i>v</i> <i>pH</i>

<i>H O</i>
<i>p</i>
ϕ

= m3/m3 khơng khí (2.16)

<i>Trong đó : P0</i> là áp suất khí quyển ; ϕ<i> là độ ẩm tương đối của khơng khí ; PH</i> là

áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí đang xét.

Ta biết rằng trong khơng khí giữa ơxy và nitơ có quan hệ theo thể tích sau:
2
2
0, 209
0, 264
0,791
<i>v</i>
<i>v</i>
<i>O</i>

<i>N</i> = = (2.17)

Kết hợp hai điều kiện (2-15) ; (2-16) chúng ta sẽ xác định được lượng
khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu trong điều kiện khơng
khí ẩm như sau :

'
0

0

1

.( )

12 4 32 32

0, 21.(1 . <i>h</i>)

<i>C</i> <i>H</i> <i>S</i> <i>O</i>

<i>L</i>

<i>p</i>
<i>p</i>
ϕ

= + + −

− <i> kmol/kg nh.l </i> (2.18)

Do lượng oxy trong khơng khí ẩm ít hơn lượng oxy trong khơng khí khơ
nên lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt hết 1kg nhiên liệu khi khơng khí là
khơng khí ẩm sẽ lớn hơn trong trường hợp khơng khí khơ. Nếu ta gọi L0 là lượng

khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu khi không khí là khơng khí
ẩm thì đương nhiên là có :

' <i>_L</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(128)</span><div class='page_container' data-page=128>

<b>2. Lượng khơng khí thực tế để đốt cháy 1kg nhiên liệu </b>

Thực tế do q trình hồ trộn giữa khơng khí và nhiên liệu xảy ra bên trong
xilanh công tác trong một thời gian rất ngắn, do đó để đảm bảo cho q trình hồ
trộn và cháy tốt, lượng khơng khí thực tế đưa vào trong xilanh động cơ trong q
trình nạp bao giờ lớn hơn trọng lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy
hết 1kg nhiên liệu. Lượng khơng khí dư thừa so với lượng khơng khí lý thuyết
được đánh giá bằng hệ số dư lượng khơng khí…..

<i>o</i>

<i>L</i>
<i>L</i>

=

α

Trong đó: L là lượng khơng khí thực tế nạp vào xilanh cơng tác để đốt cháy hết
1kg nhiên liệu.

0

1

. .( )

0, 21 12 4 32 32

<i>C</i> <i>H</i> <i>S</i> <i>O</i>

<i>L</i>=α <i>L</i> = + + − <i> Kmol/kg nh.l </i> (2.19)
Giá trị α của các động cơ nằm trong khoảng sau:

Động cơ không tăng áp thấp tốc: α =1,8 – 2,1
Động cơ không tăng áp cao tốc: α =1,3 – 1,7
Động cơ tăng áp thấp tốc: α =2,0 – 2,3
Động cơ tăng áp cao tốc: α =1,5 – 1,9

Trong một chu trình cơng tác, hệ số dư lượng khơng khí α được tính như sau:

0
.
<i>ct</i>
<i>ct</i>
<i>L</i>
<i>q L</i>

α = − _(2.20)

Trong đó : Lct là lượng khơng khí thực tế nạp vào xilanh động cơ trong một chu

trình cơng tác (kmol) ; qct là lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình.

Trong điều kiện khơng khí ẩm, lượng khơng khí thực tế để đốt cháy hết 1kg
nhiên liệu sẽ là :

'
0

0

1

.( )

12 4 32 32

0, 21.(1 . <i>h</i>)

<i>C</i> <i>H</i> <i>S</i> <i>O</i>

<i>L</i>

<i>p</i>
<i>p</i>
ϕ

= + + −

− <i> kmol/kg nh.l (2.21) </i>

Từ công thức (2.21) ta thấy: Khi φ tăng, lượng hơi nước chiếm chỗ trong khơng
khí cũng nhiều do vậy lượng oxy càng ít. Nếu lượng khơng khí nạp vào xilanh động
cơ khơng đổi thì hệ số dư lượng khơng khí α. Trong trường hợp này sẽ giảm, q
trình cháy sẽ kém đi. Nếu để giữ nguyên hệ số lượng khơng khí α thì cần thiết phải
giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, làm giảm công suất động cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(129)</span><div class='page_container' data-page=129>

<i><b>2.3.2 Số lượng mol sản phẩm cháy khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu </b></i>
<b>1. Số lượng mol sản phẩm cháy khi cháy hồn tồn 1 kg nhiên liệu (</b><i>M’</i><b>) </b>

Để tính số lượng mol sản phẩm cháy, ta giả thiết quá trình cháy diễn ra hoàn
hoàn và hệ số dư lượng khơng khí α >1.

Thành phần sản phẩm cháy bao gồm CO2, SO2, hơi nước, lượng O2 dư thừa và

lượng nitơ không tham gia vào phản ứng cháy.

Lượng khơng khí thực tế nạp vào xilanh động cơ để đốt cháy 1kg nhiên liệu là
L (kmol).

Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy hồn toàn 1 kg nhiên liệu là Lo

(kmol).

Như vậy lượng khơng khí khơng tham gia vào phản ứng cháy là L - Lo.

Ta xem là trong khơng khí O2 chiếm 21% về thể tích và N2 là 79%. Vậy lượng

O2 dư thừa là (L - Lo).0,21 = (α.Lo - Lo).0,21 = (α - 1).Lo.0,21 (kmol/kg.n.l).

Lượng nitơ không tham gia vào phản ứng cháy là 0,79.L = 0,79α Lo

(kmol/kg.n.l).

Các thành phần CO2, H2O, SO2, được xác định từ các phả ứng cháy. Trong đó:

Lượng CO2 là

12

<i>C</i> <i>_{(kmol/kgnh.l)}</i>

Lượng H2O là

2

<i>H_{( kmol/kgnh.l)}</i>

Lượng SO2 là

32

<i>S</i> <i>_{( kmol/kgnh.l)}</i>

Gọi M’ là số mol sản phẩm cháy, khi đó

<i>M</i>'= <i>M_CO</i>₂ +<i>M_H</i>₂<i>_O</i> +<i>M_SO</i>₂ +<i>M_N</i>₂

<i>M</i> <i>C</i> <i>H</i> <i>S</i> 0,21.( 1).<i>Lo</i> 0,79. .<i>Lo</i>

32
2
12

'= + + + α − + α <i> (kmol/kg nh.l) </i>
( 1)

32
2

12

'= <i>C</i> + <i>H</i> + <i>S</i> + α −

<i>M</i> <i> (kmol/kg nh.l) </i>

<b>2. Số gia sản phẩm cháy (</b>Δ<i>M</i>'<b>₎</b>

Khi cháy nhiên liệu làm cho khối lượng mol chất khí thay đổi. Giả sử sau khi
cháy khối lượng mol chất khí tăng lên một lượng là Δ<i>M</i>'_.

Δ<i>M</i>'= <i>M</i>'−<i>L</i> = <i>M</i>'−α.<i>Lo</i>

Thay các giá trị M’ và α<i>.L</i>₀ vào phương trình ta được
<i>Lo</i> <i>Lo</i>

<i>S</i>
<i>H</i>
<i>C</i>

<i>M</i> ( 0,21). .

32
2
12

'= + + + α − −α

Δ

Tiếp tục thay . ₀ 1 .( )

0, 21 12 4 32 32

<i>C</i> <i>H</i> <i>S</i> <i>O</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(130)</span><div class='page_container' data-page=130>

và biến đổi ta được :
' 8

32

<i>H O</i>

<i>M</i> +

Δ = <i> (kmol/kg nh.l) (2.23) </i>
Từ công thức này chúng ta thấy rằng số gia sản phẩm cháy không phụ thuộc
vào hệ số dư lượng khơng khí α mà xác định bằng hàm lượng H2 và O2 có trong

nhiên liệu. Có nghĩa là nó chỉ phụ thuộc thành phần hoá học của nhiên liệu.

<i><b>2.3.3 Hệ số thay đổi phân tử </b></i>

<b>1.Hệ số thay đổi phân tử hóa học (</b>β₀<b>) </b>

Trong phản ứng đốt cháy 1kg nhiên liệu, giả sử có L kmol khơng khí tham
gia. Sau phản ứng cháy, số lượng sản phẩm cháy sẽ khơng cịn bằng L nữa mà có
trị số là M’, đồng thời thể tích của sản phẩm cháy cũng thay đổi.

Khi đó tỉ số <i>M</i>'

<i>L</i> được gọi là hệ số thay đổi phân tử hoá học.

Gọi βo là hệ số thay đổi phân tử hóa học.

<i>o</i>
<i>o</i>
<i>L</i>
<i>O</i>
<i>H</i>
<i>L</i>
<i>M</i>
<i>L</i>
<i>L</i>
<i>M</i>
.
.
32
8
1
'
'
α
β = = +Δ = + +

Đối với nhiên liệu nhẹ có hàm lượng C = 0,87, H = 0,126 và O = 0,004 ta có:
β α
0639
,
0

1+
=
<i>o</i>

Như vậy hệ số thay đổi phân tử hóa học ln ln lớn hơn 1 và nó chỉ phụ thuộc
vào hệ số dư lượng khơng khí α. Khi α tăng βo giảm.

<b>2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế (</b>β<b>) </b>

Thực tế khí tham gia phản ứng cháy, trong xilanh không chỉ chứa khơng khí
sạch hồn tồn mà cịn có một lượng khí cháy cịn sót lại của chu trình cơng tác
trước.

Gọi Ma là lượng mol khí sạch và khí sót có trong xilanh ở thời điểm bắt đầu

nén: Ma = L + Mr

Gọi M là số lượng mol khí sau phản ứng cháy. Phản ứng cháy làm cho số lượng
mol tăng lên một lượng là Δ<i>M</i>'_{, và trong khí cháy thì lượng khí sót không tham gia}

phản ứng cháy, nghĩa là số lượng mol khí sót khơng thay đổi.
Khi đó ta có : M = M’ + Mr

Do vậy hệ số thay đổi phân tử thực tế sẽ là :
<i>r</i>

<i>r</i>
<i>a</i> <i>L</i> <i>M</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(131)</span><div class='page_container' data-page=131>

<i>r</i>

<i>r</i>
<i>r</i>
<i>x</i>
<i>M</i>
<i>L</i>
<i>M</i>
<i>x</i>
<i>M</i>
<i>L</i>
<i>M</i>
<i>M</i>
<i>x</i>
<i>L</i>
+
Δ
+
=
+
+
Δ
+

= . ' 1 . '

β
<i>r</i>
<i>x</i> <i>L</i>
<i>M</i>
<i>x</i>
γ

β
+
Δ
+
=
1
'
.
1
<i>L</i>
<i>M</i>
<i>L</i>
<i>M</i>
<i>L</i>
<i>o</i>
'
'

1+ Δ

=
Δ
+
=

β ' ₁

−
=
Δ

<i>o</i>
<i>L</i>
<i>M</i> _β

Chia cả tử và mẫu cho L với chú ý là <i>r</i>
<i>r</i>

<i>M</i>
<i>L</i>

γ = , khi đó ta có:
0
1
<i>r</i>
<i>r</i>
β γ
β
γ
+
=

+ (2.26)

Hệ số thay đổi phân tử thực tế β cũng có thể được xác định tại một thời điểm
bất kì cùa quá trình cháy như sau:

Gọi x là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm đang xét, khi đó số gia sản phẩm cháy
sẽ là <i>x. M</i>Δ '_{và số lượng sản phẩm cháy tạo thành khi đó sẽ là:}

<i>Mx</i> = <i>L</i>+<i>x. M</i>Δ '

Và:

Chia cả tử và mẫu cho L ta được:

Từ: ta có
Do đó: ₁ _. 0 1

1
<i>x</i>
<i>r</i>
<i>x</i> β
β
γ
−
= +

+ (2.27)

<i>Khi x = 0 thì βx = 1: nhiên liệu chưa cháy. </i>

<i>Khi x = 1 thì βx = β: nhiên liệu cháy hết. </i>

Trong tính tốn của các quá trình cháy về sau, để đơn giản cho việc tính tốn,
chúng ta coi q trình cháy là cháy hoàn toàn (βx = β). Nhưng trong thực tế

q trình cháy nhiên liệu động cơ diesel có một phần nhiên liệu cháy khơng hồn
tồn. Sự cháy khơng hoàn toàn sẽ sinh ra các oxit cácbon. Ngoài ra trong sản phẩm
cháy cịn có một phần cácbon chưa cháy. Thành phần của các chất trong sản phẩm
cháy được xác định bằng các thiết bị phân tích khói.

<i><b>2.3.4 Phương trình nhiệt động của q trình cháy </b></i>
<b>1. Khái niệm về hệ số sử dụng nhiệt </b>

Trong tính tốn nhiệt động, q trình cháy trong động cơ diesel được xem là bao
gồm hai quá trình:

Q trình cháy đẳng tích CZ1

Q trình cháy đẳng áp Z1Z

</div>
<span class='text_page_counter'>(132)</span><div class='page_container' data-page=132>

mát do sự trao đổi nhiệt của khí cháy cho thành vách xilanh. Ngồi ra ở nhiệt độ
cao (hơn 2000oK) sẽ xuất hiện sự phân hủy sản phẩm cháy. Quá trình phân hủy
này thu nhiệt. Khi nhiệt độ chu trình giảm xuống (trên đường giãn nở) quá trình
xảy ra ngược lại, tức là các phân tử lại kết hợp với nhau. Quá trình này tỏa
nhiệt. Tuy nhiên lượng nhiệt toả ra nhỏ hơn lượng nhiệt thu vào trong quá trình
phân hủy, tức là đã có tổn thất nhiệt độ phân hủy. Trong động cơ diesel, lượng
nhiệt mất mát này khơng đáng kể (khoảng 2%) vì nhiệt độ khí cháy thấp, còn
trong động cơ xăng, giá trị này lớn hơn.

Trong trường hợp đốt 1 kg nhiên liệu, nếu gọi nhiệt trị thấp của nhiên liệu là
QH, phần nhiệt mất mát do cháy khơng hồn tồn là QKC, phần nhiệt mất mát do sản

phẩm cháy là QPH, lượng nhiệt chất khí trao đổi cho thành vách xilanh là QXL, khi đó

ta có: <i>H</i> ( <i>KC</i> <i>PH</i>)
<i>H</i>

<i>Q</i> <i>Q</i> <i>Q</i>

<i>x</i>

<i>Q</i>

− +

=

χ: được gọi là hệ số tỏa nhiệt của nhiên liệu khi cháy.

Nếu tính đến phần nhiệt mà khí cháy trao cho thành vách xilanh thì khi đó ta
có:

<i>H</i>

<i>XL</i>
<i>PH</i>
<i>KC</i>
<i>H</i>

<i>Q</i>

<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>

<i>Q</i> −( + + )

=

ξ

ξ_{được gọi là hệ số sử dụng nhiệt. Như vậy hệ số sử dụng nhiệt có tính đến tất}

cả các tổn thất nhiệt khi nhiên liệu cháy sinh ra.

Sự thay đổi hệ số sử dụng nhiệt được biểu thị trên hình 2.2. Từ hình vẽ ta
thấy giá trị hệ số sử dụng nhiệt có thể không đạt giá trị cực đại tại khởi động mà sau
điểm z. Khi điểm đạt cực đại của ξ<i> càng xa z , quá trình cháy rớt càng phát triển, </i>
mất mát nhiệt do khí xả càng tăng và do đó tính kinh tế của chu trình cũng giảm
xuống.

</div>
<span class='text_page_counter'>(133)</span><div class='page_container' data-page=133>

Trong tính tốn và nghiên cứu chu trình cơng tác, chúng ta quan tâm đến hai
giá trị ξ. Đó là ξ tại <b>z</b> kí hiệu ξ<i>_z</i>, tại b:ξ<i>_b</i>. Giá trị ξ đánh giá lượng nhiệt sử dụng
được để biến đổi nội năng để sinh công. Do vậy (1-ξ) sẽ đánh giá phần nhiệt mất
mát trong quá trình cháy.

Các giá trị ξ<i>_z</i> và ξ<i>_b</i> của các loại động cơ nằm trong khoảng sau:
Động cơ thấp tốc và trung tốc: ξ<i>_z</i> = 0,75 – 0.85, ξ<i>_b</i>= 0,86 – 0,95
Động cơ cao tốc: ξ<i>_z</i> = 0,7 – 0,84 ; ξ<i>_b</i> = 0,85 – 0,90

Giá trị ξ<i>_z</i>càng lớn, lượng nhiệt mà chất khí sử dụng được trong q trình cháy
để biến đổi nội năng chất khí và sinh cơng càng lớn, hiệu quả của quá trình cháy
nhiên liệu càng cao. Nhưng đồng thời cũng sẽ làm cho các thông số tại z cao, một
trong những vấn đề cần được quan tâm để đảm bảo động cơ làm việc an tồn và tin
cậy.

<b>2. Phương trình nhiêt động của quá trình cháy </b>

Cơ sở để thành lập phương trình nhiệt động của quá trình cháy là định luật

nhiệt động học thứ nhất đươc viết dưới dạng sau:

<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>Z</i>

<i>CZ</i>
<i>Z</i>

<i>CZ</i> <i>U</i> <i>AL</i>

<i>Q</i> ₁ =Δ ₁ + . ₁
Δ

Giả sử trong q trình cháy có 1kg nhiên liệu tham gia có nhiệt trị thấp là QH.

Quá trình cháy làm thay đổi nội năng chất khí từ điểm C đến Z1 và sinh công trên

</div>
<span class='text_page_counter'>(134)</span><div class='page_container' data-page=134>

Lượng nhiệt mà chất khí hấp thụ được để biến đổi nội năng trên đoạn CZ1Z và

sinh công trên đoạn Z1Z là ξ<i>Z</i>.QH

Như vậy phương trình (2.29) có thể được viết:
<i>Z</i>

<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>C</i>

<i>H</i>

<i>Z</i>.<i>Q</i> +<i>U</i> −<i>A</i>.<i>L</i> 1 +<i>U</i>

ξ

Trong đó: ξ<i>Z</i> là hệ số sử dụng nhiệt tại điểm Z ; U_C là nội năng của chất khí tại
điểm C ; A là đương lượng nhiệt của công : 1

427

<i>A</i>= ;

1

<i>Z Z</i>

<i>L</i> là công dịch chuyển

trên đoạn Z1Z ; UZ là nội năng của chất khí tại điểm Z.

Tại điểm Z ta xem số lượng mol của chất khí là M. Khi đó nội năng chất khí
tại điểm Z có thể tính: _{. .}"

<i>z</i> <i>v</i> <i>z</i>

<i>U</i> =<i>M C T</i>

Nội năng chất khí tại điểm C: _{. .}"

<i>c</i> <i>a</i> <i>v</i> <i>c</i>

<i>U</i> =<i>M C T</i>

Dựa theo phương trình nhiệt động học thứ nhất ta có:
<i>z</i>.<i>QH</i> <i>Ma</i>.<i>Cv</i>.<i>Tc</i> <i>A</i>.<i>Lzz</i> <i>M</i>.<i>Cv</i>.<i>Tz</i>

''
'''

1 +

=
+

ξ _(2.31)

Trong đó: "

<i>v</i>

<i>C</i> : là nhiệt dung riêng đẳng tích của khí cháy;

"'

<i>v</i>

<i>C</i> : là nhiệt dung riêng đẳng tích của hỗn hợp (khơng khí và khí sót).

Bây giờ trước hết ta tính

1

<i>Z Z</i>

<i>L</i> (cơng do chất khí sinh ra đẩy piston chuyển động

trên đoạn Z1Z): <i>LZ Z</i>₁ = <i>p vz</i>. <i>z</i> − <i>p vz</i>₁. <i>z</i>1 = <i>p vz</i>. <i>z</i> −

λ

<i>p vc</i>. <i>c</i>

Viết phương trình trạng thái cho chất khí tại điểm C và điểm Z ta có:
Tại C: <i>p V_c</i>_. <i>_c</i> =<i>M_a</i>.848.<i>T_c</i> (coi Ma = M , bỏ qua sự rị lọt khí)

Tại Z: <i>p V_z</i>_. <i>_z</i> =<i>M</i>.848.<i>T_z</i> (2.32)
Thay <i>L_{Z Z}</i>₁ vào (2.31) với chú ý (2.32) ta có:

(

<i>z</i> <i>a</i> <i>c</i>

)

<i>z</i>
<i>v</i>
<i>c</i>
<i>v</i>
<i>a</i>
<i>H</i>

<i>z</i> <i>Q</i> <i>M</i> <i>C</i> <i>T</i> <i>M</i> <i>C</i> <i>T</i> . <i>M</i>.<i>T</i> .<i>M</i> .<i>T</i>

427
848
.
.
.

.
. ''' '' _λ
ξ + = + −

Hay: <i>z</i>.<i>QH</i> <i>Ma</i>.<i>Cv</i>.<i>Tc</i> 1,99. .<i>Ma</i>.<i>Tc</i> <i>M</i>.<i>Cv</i>.<i>Tz</i> 1,99.<i>M</i>.<i>Tz</i>

''

''' ₊ ₌ ₊

+ λ

ξ

Chia hai vế của phương trình cho Ma và chú ý rằng <i>MM_a</i>

=

β

<i>z</i> ta được:

(

<i>v</i>

)

<i>c</i> <i>z</i>

(

<i>v</i>

)

<i>z</i>

<i>a</i>
<i>H</i>

<i>z</i> <i>_C</i> <i>_T</i> <i>_C</i> <i>_T</i>

<i>M</i>
<i>Q</i>
.
99
,
1
.

.
.
99
,
1
. _'_'' _''
+
=
+
+ λ β
ξ
(2.33)
Thay " _1,99 "

<i>v</i> <i>p</i>

<i>C</i> + =<i>C</i> khi đó ta có:

(

<i>v</i>

)

<i>c</i> <i>z</i> <i>p</i> <i>z</i>

<i>a</i>
<i>H</i>

<i>z</i> <i>_C</i> <i>_T</i> <i>_C</i> <i>_T</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(135)</span><div class='page_container' data-page=135>

<i>r</i>
<i>v</i>
<i>r</i>
<i>v</i>
<i>r</i>

<i>v</i>
<i>r</i>
<i>v</i>
<i>v</i>
<i>C</i>
<i>C</i>
<i>M</i>
<i>L</i>
<i>C</i>
<i>M</i>
<i>C</i>
<i>L</i>
<i>C</i>
γ
γ
+
+
=
+
+
=
1
.
.
. ' '' ' ''
'''

Để có thể phân tích rõ hơn các thơng số trong phương trình trên, ta tiếp tục biến
đổi các thông số của hỗn hợp khí (khơng khí và khí sót ở điểm C) theo những thông số
riêng rẽ như sau:

Số mol khí tại điểm A (bằng số mol khí tại điểm C) được tính:

(

<i>r</i>

)

<i>r</i>
<i>a</i> <i>L</i> <i>M</i> <i>L</i>

<i>M</i> = + = .1+γ

Thay vào phương trình (2.34) ta được:

"' "

.

( 1,99. ).(1 ). .(1 ). .

<i>Z</i> <i>H</i>

<i>v</i> <i>r</i> <i>c</i> <i>Z</i> <i>r</i> <i>p</i> <i>z</i>

<i>Q</i>

<i>C</i> <i>T</i> <i>C T</i>

<i>L</i>

ξ ₊ ₊ _λ ₊_γ ₌_β ₊_γ _(2.35)

Viết phương trình cân bằng nhiệt cho hỗn hợp khơng khí và khí sót trên cơ
sở nhiệt lượng của hỗn hợp khí bằng tổng nhiệt lượng của các khí thành phần:

<i>c</i>
<i>v</i>
<i>r</i>
<i>c</i>
<i>v</i>
<i>c</i>
<i>v</i>

<i>a</i> <i>C</i> <i>T</i> <i>LC</i> <i>T</i> <i>M</i> <i>C</i> <i>T</i>

<i>M</i> . '''. ₌ . '. ₊ . ''.

Suy ra; (2.36)

Thay (2.36) vào phương trình (2.35) và biến đổi ta được:

"' " "

.

( 1,99. ). ( 1,99 ). . .(1 ). .

<i>Z</i> <i>H</i>

<i>v</i> <i>c</i> <i>v</i> <i>r</i> <i>c</i> <i>Z</i> <i>r</i> <i>p</i> <i>z</i>

<i>Q</i>

<i>C</i> <i>T</i> <i>C</i> <i>T</i> <i>C T</i>

<i>L</i>

ξ ₊ ₊ _λ ₊ ₊ _{λ γ} ₌_β ₊_γ _(2.37)

Phương trình (2.37) là phương trình nhiệt động học của qúa trình cháy,
trong đó nhiệt lượng của sản phẩm cháy tạo thành cân bằng với tổng nhiệt lượng
của các thành phần tham gia.

Phân tích phương trình chúng ta thấy: nhiệt độ khí cháy tại điểm Z (Tz) phụ

thuộc chủ yếu vào ξz , Tc và L cịn các thơng số khác ảnh hưởng khơng đáng kể.

Khi nhiệt độ cuối qúa trình nén Tc tăng, hệ số sử dụng nhiệt tại Z tăng thì nhiệt độ

Tz tăng. Cịn việc tăng số lượng mol khơng khí nạp vào xilanh động cơ tại thời điểm

bắt đầu nén thì ngược lại làm cho Tz giảm xuống.

Như chúng ta đã biết khi Tz càng cao ứng suất nhiệt nhóm piston xilanh càng lớn

ảnh hưởng đến độ bền các chi tiết, đồng thời làm tăng hàm lượng NOx trong khí xả

gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe người khai thác vận hành động cơ.
Các động cơ diesel tàu thủy có nhiệt độ Tz giới hạn từ <i>K</i>

<i>o</i>

2000

1700÷ _.

Như vậy, vấn đề đặt ra là cần giảm Tz xuống. Giảm Tz có nghĩa là phải đưa qúa

trình cháy sang đường giãn nở. Về kết cấu điều này được thực hiện bằng cách giảm
góc phun sớm. Song khi đưa qúa trình cháy sang đường giãn nở làm cho mất nát
nhiệt cho nước làm mát tăng và tăng nhiệt lượng do khí xả mang ra ngồi. Kết qủa là
hiệu suất chỉ thị của động cơ giảm xuống, tính kinh tế của chu trình giảm. Ngồi ra
khi quà trình cháy trên đường giãn nở phát triển, trạng thái nhiệt của nhóm piston
xilanh cũng xấu đi. Trong các động cơ cao tốc biện pháp này được áp dụng để giảm
giá trị Tz. Còn trong động cơ thấp tốc công suất lớn việc gỉam ξz nhằm làm giảm Pz.

Giảm Tc để giảm Tz khơng có lợi vì như vậy làm xấu đi qúa trình cháy nhiên

liệu. Đặc biệt ở chế độ khởi động giá trị Tc thấp sẽ khơng đảm bảo cho qúa trình cháy

diễn ra bình thường.

</div>
<span class='text_page_counter'>(136)</span><div class='page_container' data-page=136>

<i>c</i>
<i>a</i>
<i>z</i>
<i>c</i>
<i>c</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>T</i>

<i>M</i>
<i>T</i>
<i>M</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
.
.
.
.
=

Từ (2.37) chúng ta thấy tăng lượng khơng khí có trong xilanh ở đầu hành trình
nén có thể làm cho Tz giảm xuống.Nói một cách chính xác là để giảm Tz cần

phải tăng hệ số dư lượng khơng khí α. Khi lượng khơng khí dư thừa càng nhiều,
nó sẽ thu một phần nhiệt lượng lớn hơn để mang ra ngồi theo khí xả làm cho nhiệt
độ bình quân của chu trình giảm xuống. Điều này đặc biệt có ý nghĩa với những
động cơ có tăng áp, khi mà trong một thể tích như khơng tăng áp nhưng lượng
nhiên liệu đốt cháy nhiều hơn.

Trong phương trình cân bằng nhiệt tại điểm Z (2.37), ta cần lưu ý:

'

<i>v</i>

<i>C</i> là nhiệt dung riêng đẳng tích của khơng khí khơ, có thể được tính:

' _{4,6 0,0006.}

<i>v</i> <i>c</i>

<i>C</i> = + <i>T</i> (2.38)

"

<i>v</i>

<i>C</i> là nhiệt dung riêng đẳng tích của khí sót:

"

5

4,89 ( 1).4,6 86 ( 1).60

.
.10

<i>v</i> <i>c</i>

<i>C</i> α α <i>T</i>

α α

+ − + −

= + (2.39)

"

<i>p</i>

<i>C</i> : là nhiệt dung riêng đẳng áp của khí cháy (có thành phần giống khí sót):

"

5

4,89 ( 1).4,6 86 ( 1).60

1,99 .

.10

<i>p</i> <i>z</i>

<i>C</i> α α <i>T</i>

α α

+ − + −

= + + (2.40)

Sau khi thay các giá trị nhiệt dung riêng ở trên vào phương trình (2.37) ta sẽ
được một phương trình bậc hai với Tz có dạng:

0
.

.<i>_T</i>2 ₊<i>_B_T</i> ₊<i>_C</i> ₌

<i>A</i> <i>_z</i> <i>_z</i>

Giải phương trình bậc hai sẽ tìm được nhiệt độ cháy cực đại của khí cháy Tz.
<b>3. Các thơng số của qúa trình cháy. </b>

Tỷ số tăng áp suất <i>z</i>
<i>c</i>

<i>p</i>
<i>p</i>
λ=

Giá trị λ là một trong những thông số đặc trưng cho ứng suất cơ của chu trình
cơng tác.

Ở chế độ định mức giá trị λ của các động cơ diesel tàu thủy thường nằm trong
khoảng từ 1,30 ÷ 2,2.

Áp suất cực đại <i>p_z</i> =λ.<i>p_c</i>

Nhiệt độ cháy cực đại Tz: Giải phương trình cân bằng nhiệt tại điểm Z.

Tỷ số giãn nở sớm <i>z</i>
<i>c</i>

<i>v</i>
<i>v</i>
ρ =

Từ phương trình trạng thái: <i>p V_z</i>_. <i>_z</i> =<i>M</i>.848.<i>T_z</i> và <i>p V_c</i>_. <i>_c</i> =<i>M_a</i>.848.<i>T_c</i>

Chia hai vế của phương trình trên cho nhau ta được
Thay <i>z</i>

<i>c</i>

<i>p</i>

<i>p</i> =λ và: <i>_a</i> <i>z</i>
<i>M</i>

<i>M</i> =β ; Khi đó ta có:

</div>
<span class='text_page_counter'>(137)</span><div class='page_container' data-page=137>

Mà <i>z</i>
<i>c</i>

<i>v</i>

<i>v</i> =ρ; Vậy: .

<i>z</i> <i>z</i>
<i>c</i>

<i>T</i>
<i>T</i>

β
ρ

λ

=

Thể tích <i>v_z</i> = ρ.<i>v_c</i>

Tỷ số giãn nở sớm trong các động cơ nằm trong khoảng 1,2 ÷ 1,7. Giá trị ξ<i>z</i>

trong phương trình cháy là một thơng số cơ bản để xem xét một qúa trình cháy trong
động cơ diesel. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến ξ<i>z</i> và mức độ ảnh hưởng của các
yếu tố này với các kiểu, loại động cơ khác nhau cũng khác nhau.

Trước hết khi tăng số vòng quay thì ξ<i>z</i> giảm vì qúa trình cháy rớt sẽ phát triển.
Việc phân hủy sản phẩm cháy tăng thì ξ<i>_z</i> giảm. Thông thường trong động cơ
diesel do nhiệt độ cháy không cao lắm nên giá trị này tương đối nhỏ.

Thành phần khí hỗn hợp hay hệ số dư lượng khơng khí α cũng có ảnh hưởng đến ξ<i>z</i>.
Tốc độ cháy nhiên liệu, góc phun sớm, sẽ làm cho qúa trình cháy thay đổi. Qúa trình
cháy càng muộn, tốc độ cháy chậm sẽ làm cho cháy rớt phát triển dẫn đến giảm ξ<i>z</i>.

<b>2.4 Qúa trình giãn nở </b>

<i><b>2.4.1 Diễn biến của qúa trình giãn nở </b></i>

Việc giãn nở sản phẩm cháy trong xilanh động cơ diễn ra khi piston chuyển
động từ ĐCT xuống ĐCD. Trong các qúa trình của một chu trình cơng tác chỉ có qúa
trình này sinh cơng. Trong tính tốn chu trình cơng tác, đoạn Z1Z được xem là áp

suất khơng đổi, bởi vì mặc dù piston chuyển động xuống, thể tích xilanh của động
cơ tăng lên nhưng do nhiên liệu vẫn còn cháy mãnh liệt nên cho phép duy trì áp suất
khơng đổi trong xilanh động cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(138)</span><div class='page_container' data-page=138>

<i>Hình 2.4 Diễn biến qúa trình giãn nở </i>

Nghiên cứu chu trình thực tế của động cơ đốt trong có thể nhận thấy rằng qúa
trình giãn nở là một qúa trình đa biến phức tạp với chỉ số giãn nở đa biến n2 ln

ln thay đổi. Ở đầu qúa trình giãn nở, do nhiên liệu còn tiếp tục cháy nên chất
khí trong xilanh nhận nhiệt (dQ > 0) nên chỉ số giãn nở đa biến n2 nhỏ hơn k và

nằm trong khoảng 1,1 ÷ 1,2 (hình 2.4). Do sự chuyển động của piston xuống dưới
nên bề mặt làm mát xilanh tăng dần, trong khi đó, qúa trình cháy rớt giảm dần nên
lượng nhiệt mà công chất hấp thụ được giảm theo, còn lượng nhiệt mà nó
truyền cho nước làm mát tăng lên, do đó n2 tăng dần. khi lượng nhiệt mà công chất

hấp thụ được bằng lượng nhiệt mà nó truyền cho nước làm mát thì qúa trình đoạn
nhiệt xảy ra tức thời (dQ = 0), khi đó n2 = k. Piston tiếp tục chuyển động xuống phía

</div>
<span class='text_page_counter'>(139)</span><div class='page_container' data-page=139>

<i>dT</i>
<i>n</i>

<i>k</i>
<i>n</i>
<i>C</i>

<i>dQ</i> <i>_v</i> .

1

. _'

2
'
2
''

−
−
=

Lưu ý rằng trong qúa trình giãn nở, dT < 0. Cuối qúa trình giãn nở, n2 nằm

trong khoảng 1,5 ÷ 1,6.

Qua phân tích trên có thể thấy rằng giữa n2 và ξ có mối liên quan mật thiết với

nhau. Khi ξ tăng n2 < k, khi có sự cân bằng về nhiệt tại đó ξ đạt giá trị lớn nhất thì

n2 = k. Tiếp theo ξ giảm thì n2 tăng dần. Như vậy n2 chủ yếu phụ thuộc hệ số sử

dụng nhiệt ξ. Trong chu trình cơng tác, khi nhiên liệu bắt đầu cháy ξ bắt đầu tăng
nhưng có thể nó chưa đạt giá trị cực đại tại z mà sau điểm z (xem hình 3.4). Trường
hợp đặc biệt ξ có thể đạt giá trị cực đại ngồi điểm b tức là trong ống xả. Khi ξmax

càng gần điểm z hiệu suất nhiệt của chu trình càng tăng, do đó lượng nhiệt mất mát
cho khí xả giảm.

Giá trị ξb nằm trong khoảng 0,8 ÷ 0,9.

Ngồi ξ, chỉ số giãn nở đa biến còn phụ thuộc vào các yếu tố khác đó là:
các yếu tố khai thác và kết cấu.

Tăng số vòng quay của động cơ qúa trình cháy rớt sẽ phát triển trên một đoạn
dài của qúa trình giãn nở. Lượng nhiệt mà cơng chất hấp thụ trên đường giãn nở
tăng cịn lượng nhiệt mà nó truyền cho nước làm mát giảm xuống do thời gian trao
đổi nhiệt ngắn lại. Vì vậy n2 giảm xuống.

Nếu vòng quay của động cơ khơng đổi, tăng phụ tải của động cơ địi hỏi phải
đưa thêm nhiên liệu vào xilanh động cơ. Ngoài ra tăng qct sẽ làm cho hệ số dư lượng

khơng khí α giảm, cháy rớt phát triển dẫn đến n2 giảm.

Các yếu tố làm thay đổi tốc độ cháy và qúa trình cháy đều là những nguyên
nhân làm cho n2 thay đổi, chất lượng phun sương kém, loại nhiên liệu, hệ số dư

lượng không khí α, v.v… là những nhân tố tác động trực tiếp đến qúa trình cháy
và cũng là đến chỉ số giãn nở đa biến n2.

Các yếu tố về kết cấu cũng có ảnh hưởng đến chỉ số giãn nở đa biến n2. Tăng

hành trình của piston S làm cho bề mặt làm mát tăng lên. Do vậy khả năng trao nhiệt
của công chất cho thành vách xilanh tăng lên dẫn đến n2 tăng lên.

Như vậy giá trị n2 là một giá trị biến đổi liên tục trên đường giãn nở và phụ thuộc

rất nhiều vào các yếu tố. Nhưng trong tính tốn để xác định các thơng số khí và
cơng của qúa trình giãn nở người ta khơng dùng qúa trình giãn nở đa biến với chỉ

số giãn nở đa biến biến đổi vì gặp rất nhiều khó khăn, mà thay bằng một qúa trình
giả định, trong dó dùng chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2.

Giá trị n2 trung bình được xác định với giả thiết là cơng của qúa trình giãn nở

khi n2 biến đổi bằng cơng trong qúa trình giãn nở giả định với n2 khơng đổi. Giá trị

bình qn của chỉ số giãn nở đa biến được ký hiệu là n2 và có các giá trị nằm trong

khoảng sau:

</div>
<span class='text_page_counter'>(140)</span><div class='page_container' data-page=140>

2
2 <i>n</i>
<i>z</i>
<i>n</i>
<i>z</i>
<i>b</i>
<i>z</i>
<i>b</i>
<i>P</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
δ
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜

⎝
⎛
=

Động cơ thấp tốc cơng suất trung bình khơng làm mát đỉnh piston

n2 = 1,25 ÷ 1,28;

Động cơ thấp tốc cơng suất lớn có làm mát đỉnh piston n2 = 1,27 ÷ 1,32.
<i><b>2.4.2 Các thơng số của qúa trình giãn nở: </b></i>

Áp suất cuối kỳ giãn nở Pb

Áp suất cuối kỳ giãn nở được xác định từ phương trình đặc trưng:

<i>Const</i>
<i>V</i>

<i>P</i>. <i>n</i>2 ₌

Tức là: . 2 . <i>n</i>2

<i>b</i>
<i>b</i>
<i>n</i>
<i>z</i>

<i>zV</i> <i>P</i> <i>V</i>

<i>P</i> =

Do đó:

Trong đó: <i>b</i> <i>a</i>

<i>z</i> <i>z</i>

<i>v</i> <i>v</i>

<i>v</i> <i>v</i>

δ = = là tỷ số giãn nở sau.
Giá trị Pb của các động cơ diesel nằm trong khoảng 3,5 ÷ 8 kG/cm2

Nhiệt độ cuối qúa trình giãn nở Tb

Viết phương trình trạng thái cho chất khí tại điểm z và điểm b, coi số lượng
mol khí ở điểm z và điểm b là bằng nhau, ta có: <i>p V_z</i>_. <i>_z</i> =<i>M</i>.848.<i>T_z</i> và <i>Pb</i>.<i>Vb</i> =<i>M</i>.848.<i>Tb</i>

Chia hai phương trình trên cho nhau ta được: .

.

<i>z</i> <i>z</i> <i>z</i>
<i>b</i> <i>b</i> <i>b</i>

<i>p v</i> <i>T</i>

<i>p v</i> =<i>T</i>

Suy ra:
2
. 1
. . .
.
<i>b</i> <i>b</i>

<i>b</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>n</i>
<i>z</i> <i>z</i>

<i>p v</i>

<i>T</i> <i>T</i> <i>T</i>

<i>p v</i> δ δ

= =

Vậy:

2 1
1
.

<i>b</i> <i>z</i> <i>n</i>

<i>T</i> <i>T</i>

δ −

= (2.42)

Giá trị nhiệt độ Tb nằm trong khoảng 900 ÷ 1200oK. Nếu nhiệt độ Tb qúa cao

có thể gây ra cháy supáp xả cũng như xécmăng của động cơ. Để giảm Tb xuống

thấp trong trường hợp Tz không đổi phải tăng thể tích Vs của xilanh cơng tác.

Điều này đã được giải quyết trong những động cơ hiện đại có hành trình siêu dài.
Mặt khác hiện nay các động cơ diesel tàu thủy có trang bị các thiết bị tận dụng
nhiệt khí xả, nên giảm thấp Tb hơn nữa là không cần thiết.

Tỷ số giãn nở sau δ
Từ công thức <i>a</i>
<i>c</i>

<i>v</i>
<i>v</i>

ε = <i>; do Va = Vb</i> nên: .

.
<i>b</i> <i>c</i>
<i>z</i> <i>c</i>
<i>v</i> <i>v</i>
<i>v</i> <i>v</i>
ε
δ
ρ
= =

Vậy: δ ε
ρ

= (2.43)

</div>
<span class='text_page_counter'>(141)</span><div class='page_container' data-page=141>

<i>b</i>
<i>a</i>

<i>b</i>
<i>b</i>

<i>bV</i> <i>M</i> <i>T</i> <i>M</i> <i>T</i>

<i>P</i>. = .848. = β. .848.

<i>z</i>
<i>a</i>

<i>z</i>
<i>z</i>

<i>zV</i> <i>M</i> <i>T</i> <i>M</i> <i>T</i>

<i>P</i>. = .848. =β. .848.

<i><b>2.4.3 Tính chỉ số giãn nở đa biến n</b><b>2</b></i>

Việc xác định chỉ số giãn nở đa biến n2 trung bình dựa trên phương trình nhiệt

động I. Phương trình định luật nhiệt động I viết cho qúa trình giãn nở có dạng sau:

Δ<i>Qzb</i> =Δ<i>Uzb</i> + <i>A</i>.<i>Lzb</i> (2.44)
trong đó: Δ<i>Q_Zb</i>: lượng nhiệt truyền cho cơng chất trong qúa trình giãn nở;

<i>Zb</i>

<i>U</i>

Δ : biến thiên nội năng của chất khí trong qúa trình giãn nở;

. <i>_Zb</i>

<i>A L</i> : lượng nhiệt tương đương với cơng chất khí thực hiện trên đường

giãn nở.

Trong qúa trình giãn nở đồng thời với việc cấp nhiệt cho công chất do sự cháy
rớt nhiên liệu là sự thải nhiệt ngoài thành vách xilanh cho nước làm mát. Giả sử có
1kg nhiên liệu cháy tham gia vào trong chu trình có nhiệt trụ thấp là QH. Khi đó

<i>Zb</i>

<i>Q</i>

Δ có thể tính như sau:

(

<i>b</i> <i>z</i>

)

<i>H</i>

<i>zb</i> <i>Q</i>

<i>Q</i> = ξ −ξ

Δ . _(2.45)

Giá trị thay đổi nội năng được tính như sau:
<i>z</i>
<i>v</i>
<i>z</i>
<i>b</i>
<i>v</i>
<i>b</i>
<i>z</i>
<i>b</i>

<i>zb</i> <i>U</i> <i>U</i> <i>M</i> <i>C</i> <i>T</i> <i>M</i> <i>C</i> <i>T</i>

<i>U</i> ₌ ₋ ₌ . ''. ₋ . ''.
Δ

Trong đó Mb, Mz là số mol khí cháy tại b và z. Coi Mb = Mz = M

Khi đó: _{. (}" ₎

<i>Zb</i> <i>v</i> <i>b</i> <i>z</i>

<i>U</i> =<i>M C T</i> −<i>T</i> (2.46)

Thay <i>M</i> =β<i>M_a</i> =β. (1<i>L</i> +γ<i>_r</i>) và " ₍ ₎

<i>v</i> <i>Z</i> <i>b</i>

<i>C</i> = +<i>a b T</i> +<i>T</i> vào (2.46) ta được

[

]

. (1 ).( ). ( )

<i>Zb</i> <i>r</i> <i>Z</i> <i>b</i> <i>z</i> <i>b</i>

<i>U</i> β <i>L</i> γ <i>T</i> <i>T</i> <i>a b T</i> <i>T</i>

Δ = − + − + + (2.47)
Lượng nhiệt biến thành công trên đường giãn nở được tính như sau:

(

<i>z</i> <i>z</i> <i>b</i> <i>b</i>

)

<i>zb</i> <i>_n</i> <i>PV</i> <i>P</i> <i>V</i>

<i>A</i>
<i>L</i>

<i>A</i> . . .

1
.
2
−
−

=

Với chú ý là:

Khi đó ta có:

2
1,99

. . . .(1 ).( )

1

<i>Zb</i> <i>r</i> <i>z</i> <i>b</i>

<i>A L</i> <i>L</i> <i>T</i> <i>T</i>

<i>n</i> β γ

= + −

− (2.48)

Thay (2.47); (2.48) vào (2.44) và so sánh với (2.45) ta có:

(

<i>b</i> <i>z</i>

)

(

<i>r</i>

)(

<i>z</i> <i>b</i>

)

[

(

<i>z</i> <i>b</i>

)

]

(

<i>r</i>

)(

<i>z</i> <i>b</i>

)

<i>H</i> <i>L</i> <i>T</i> <i>T</i>

<i>n</i>

<i>T</i>
<i>T</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>L</i>

<i>Q</i> + −

−
+
+
+
−
+
−
=

− . . .1 .

1
99
,
1
.
.
.
1
.

.
.
2
γ
β
γ
β
ξ
ξ

Từ đó:

(

<i>b</i> <i>z</i>

)

(

<i>r</i>

)(

<i>z</i> <i>b</i>

)

[

(

<i>z</i> <i>b</i>

)

]

(

<i>r</i>

)(

<i>z</i> <i>b</i>

)

<i>H</i> <i>L</i> <i>T</i> <i>T</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>T</i> <i>T</i> <i>_n</i> <i>L</i> <i>T</i> <i>T</i>

<i>Q</i> + −

−
=
+
+
−
+
+

− . . .1 .

</div>
<span class='text_page_counter'>(142)</span><div class='page_container' data-page=142>

(

)

(

)

5

10
.
60
.
1
86
;
6
,
4
.
1
89
,
4
α
α
α
α− ₌ + −
+
= <i>b</i>
<i>a</i>

(

)

(

)(

)

(

<i>z</i> <i>b</i>

)

<i>b</i>

<i>z</i>
<i>r</i>

<i>z</i>
<i>b</i>

<i>H</i> <i>_a</i> <i>_b</i> <i>_T</i> <i>_T</i>

<i>T</i>
<i>T</i>
<i>L</i>
<i>Q</i>
<i>n</i>
+
+
+
−
+
−
=
−
.
.
1
.
.
.
99
,
1
1
2
γ

β
ξ
ξ
Thay:
2 1
<i>z</i>
<i>b</i> <i>n</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
δ −

= và L = α.L0 rồi đặt: ( )

. .(1 )

<i>H</i> <i>b</i> <i>Z</i>
<i>r</i>
<i>Q</i>
<i>A</i>
<i>L</i>
ξ ξ
β γ
− ₌

+ ta được:

2
2
2
1

1
1,99
1
1

. (1 )

1

(1 ) <i>z</i> <i>n</i>

<i>z</i> <i>n</i>

<i>n</i>

<i>A</i>

<i>a b T</i>

<i>T</i> δ
δ
−
−
− =
+ + +
−
(2.49)

Trong công thức trên a, b là các hệ số tính tốn nhiệt dung riêng đẳng tích của sản
phẩm cháy:

Việc giải phương trình (2.49) được thực hiện bằng phương pháp chọn gần đúng
dần: chọn n2 một giá trị thay vào hai vế phải của phương trình (2.49). Nếu sau khi

chọn n2 và thay vào phương trình mà hai vế của phương trình cân bằng thì giá trị

ta chọn là chỉ số giãn nở đa biến bình qn n2 cần tìm.

Phân tích phương trình (2.49) chúng ta thấy rằng: khi qúa trình cháy rớt càng
phát triển thì ξ<i>_Z</i> càng giảm đi và do vậy ξ ξ<i>_b</i>− <i>_Z</i> tăng, do đó n2 giảm xuống. Kết qủa

dẫn đến làm tăng Pb, Tb, nhiệt mất mát cho khí xả và nước làm mát tăng lên làm giảm

</div>
<span class='text_page_counter'>(143)</span><div class='page_container' data-page=143>

CHƯƠNG 3

<b> QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ TẠO HỖN HỢP TRONG </b>

<b> ĐỘNG CƠ DIESEL </b>

<b>3.1 Giai đoạn của quá trình cháy </b>

Quá trình cháy trong động cơ Diesel thực chất là quá trình ơxy hố các thành
phần hóa học có trong nhiên liệu kèm theo sự tỏa nhiệt mãnh liệt. Quá trình cháy
bao gồm hàng loạt các biến đổi về lý hóa, cái nọ kế tiếp cái kia và kéo dài cho đến
cả sau khi hỗn hợp đã bốc cháy.

Ở cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào trong xilanh động cơ dưới dạng
sương, nhờ nhiệt độ cao trong xilanh, các hạt nhiên liệu sẽ nhanh chóng bay hơi
kèm theo những biến đổi về vật lý, hình thành khí hỗn hợp và chuẩn bị cho nó bốc
cháy. Q trình này chiếm một khoảng thời gian nhất định và được gọi là thời gian
chuẩn bị cháy, ký hiệu là

τ

<i>i</i> (giây), tương ứng với một khoảng góc quayϕ<i>i</i> (độ) của

trục khuỷu.

<i>Hình 3.1 Diễn biến quá trình cháy nhiên liệu trong xilanh </i>

Quá trình cháy trong động cơ Diesel bao gồm nhiều quá trình trung gian kế tiếp
nhau nhưng để cho việc nghiên cứu được dễ dàng, người ta chia quá trình cháy
thành 4 giai đoạn trên cơ sở căn cứ vào bản chất các quá trình xảy ra trong xilanh
động cơ.

<i><b>3.1.1 Giai đoạn chuẩn bị cháy </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(144)</span><div class='page_container' data-page=144>

cơ bắt đầu tăng đột ngột, tức là đường cong áp suất biểu thị quá trình cháy tách khỏi
đường cong nén (điểm c).

Giai đoạn này trong xilanh động cơ diễn ra hàng loạt các q trình phức tạp: sấy
nóng nhiên liệu, bay hơi, phân hủy các phần tử có liên kết dài thành các phần tử có
liên kết ngắn, ơxy hóa. Nhiên liệu đưa vào trong xilanh động cơ ở giai đoạn thứ nhất
chiếm 30% ÷ 40% lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình. Giai đoạn này được
đặc trưng bằng thời gian chuẩn bị cháy

τ

<i>i</i> (giây) hay góc chuẩn bị cháy ϕ<i>i</i> (độ
góc quay trục khuỷu). Giữa thời gian chuẩn bị cháy và góc chuẩn bị cháy có quan
hệ với nhau theo cơng thức:

6.

<i>i</i>
<i>i</i>

<i>n</i>

ϕ

τ = (s)

Trong đó: n là vòng quay động cơ (vòng/ phút)

Trong các độngcơ diesel:

τ

<i>i</i> = 0,005 ÷ 0,001 (giây), cịn ϕ<i>i</i> biến thiên từ 3 ÷ 50
(ogqtk)

Thời gian

τ

<i>i</i> càng dài, lượng nhiên liệu tích lũy trong giai đoạn này càng lớn,

nó sẽ ảnh hưởng đến đặc tính q trình cháy. Đặc biệt trong các động cơ cao tốc,
lượng nhiên liệu cấp trong giai đoạn này khá cao. Cá biệt có những động cơ lượng
nhiên liệu cấp trong giai đoạn này bằng 100% lượng nhiên liệu cung cấp cho chu
trình (qct)

<i><b>3.1.2 Giai đoạn tăng áp suất </b></i>

Giai đoạn này gọi là giai đoạn cháy nổ, được xác định bằng khoảng thời gian
từ lúc bắt đầu sự bốc cháy nhiên liệu (điểm c) đến thời điểm áp suất trong xilanh
động cơ đạt giá trị lớn nhất (điểm z1). Ở giai đoạn này tốc độ tỏa nhệt của nhiên liệu

rất lớn đồng thời áp suất chất khí trong xilanh động cơ cũng tăng lên một cách đáng
kể.

Để đánh giá chất lượng và mức độ cháy mãnh liệt của giai đoạn này, người
ta dùng hai thông số là:

Tốc độ tăng áp suất trung bình:
<i>dp</i>

<i>d</i>
ω

ϕ

= => _max

max
<i>dp</i>
<i>d</i>
ω
ϕ
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟

⎝ ⎠ (3.1)

Hoặc tốc độ tăng áp suất trung bình:
1
1
<i>Z</i> <i>c</i>
<i>c</i>
<i>Z</i>
<i>p</i> <i>p</i>
<i>p</i>
ϖ
ϕ ϕ ϕ
−
Δ
= =

Δ = (3.2)

Hai thông số trên đánh giá mức độ làm việc nhẹ nhàng, tin cậy của động cơ. Trị
số W, Wtb lớn, động cơ làm việc cứng có tiếng gõ. Khi tốc độ tăng áp suất qúa

cao có thể dẫn đến hư hỏng bệ đỡ, trục khuỷu của động cơ và các chi tiết khác.
Khi động cơ làm việc bình thường, giá trị của W nằm trong khoảng 1 ÷ 6 (kG/

</div>
<span class='text_page_counter'>(145)</span><div class='page_container' data-page=145>

Sở dĩ trong giai đoạn này có sự tỏa nhiệt mạnh là vì phần nhiên liệu phun vào
trong giai đoạn chuẩn bị cháy đã bắt đầu bốc cháy. Nhiệt lượng tỏa ra trong giai
đoạn này chiếm khoảng 1/3 số nhiệt lượng do nhiên liệu cung cấp.

<i><b>3.1.3 Giai đoạn tăng nhiệt độ </b></i>

Giai đoạn này được tính từ lúc áp suất trong xi lanh động cơ đạt giá trị cực đại
(điểm z1) đến khi nhiệt độ chất khí trong xilanh động cơ đạt giá trị cực đại (điểm z).

Trong giai đoạn này, việc cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ cơ bản là chấm
dứt. Cường độ tỏa nhiệt ở giai đoạn này bắt đầu giảm xuống do nồng độ oxy giảm.
Ở đầu giai đoạn này mặc dù piston đã đi xuống, thể tích xilanh tăng dần nhưng do
nhiên liệu còn tiếp tục cháy mãnh liệt nên áp suất trong xilanh động cơ thay đổi
không lớn lắm. Đây là giai đoạn phát nhiệt chủ yếu, nhiệt lượng tỏa ra trong giai
đoạn này chiếm khoảng 40% ÷ 50% tồn bộ nhiệt lượng do nhiên liệu cháy. Sự
thay đổi áp suất trong xilanh động cơ ở giai đoạn này phụ thuộc vào mối tương
quan giữa tốc độ cấp nhiên liệu và việc tăng thể tích của xilanh cơng tác. Mặc dù
qúa trình cấp nhiên liệu thường kết thúc ở cuối giai đoạn này nhưng qúa trình cháy
có thể cịn tiếp diễn sau điểm z vì qúa trình cháy đã bị chậm lại do số lượng ôxy
tự do trong xilanh động cơ giảm xuống.

<i><b>3.1.4 Giai đoạn cháy rớt </b></i>

Giai đoạn này tương ứng với thời kỳ cháy rớt của nhiên liệu, được tính từ lúc
nhiệt độ chất khí trong xilanh động cơ đạt giá trị cực đại đến khi kết thúc qúa trình
cháy nhiên liệu (điểm z’). Trong giai đoạn này, tốc độ tỏa nhiệt giảm và tốc độ cháy
nhiên liệu diễn ra chậm. Trong tất cả các độngcơ diesel hầu như đều tồn tại giai
đoạn cháy rớt này. Do tốc độ quay cao, các động cơ cao tốc có qúa trình cháy rớt
dài sẽ làm cho tổn thất nhiệt khí xả tăng, tính kinh tế của động cơ giảm xuống,
làm xấu đi chế độ nhiệt của các chi tiết, đặc biệt là nhóm piston và cơ cấu phân phối
khí. Giảm hệ số dư lượng khơng khí α (đặc biệt ở chế độ qúa tải), giảm góc phun
sớm, chất lượng phun nhiên liệu kém, thay đổi loại nhiên liệu sử dụng, tăng số vòng
quay và hàng loạt các yếu tố khác thay dổi là nguyên nhân làm cho qúa trình cháy
rớt phát triển.

Để rút ngắn thời gian cháy rớt cần đảm bảo chất lượng tạo hỗn hợp, tăng hệ
số dư lượng khơng khí α và rút ngắn thời gian cấp nhiên liệu ở giai đoạn 3.

<b>3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn của qúa trình cháy </b>
<i><b>3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy </b></i>

Thời gian của giai đoạn chuẩn bị cháy rất ngắn

τ

<i>i</i>= 0,005 ÷ 0,001 (giây). Thời

</div>
<span class='text_page_counter'>(146)</span><div class='page_container' data-page=146>

Các yếu tố về hóa học bao gồm thành phần, tính chất và cấu trúc của nhiên liệu,
nồng độ ôxy trong buồng đốt, lượng khí sót cịn sót lại từ chu trình trước và các chất
phụ gia kích thích qúa trình cháy khi pha thêm vào nhiên liệu.

Trong các yếu tố về hóa học thì thành phần và tính chất của nhiên liệu có ảnh
hưởng đáng kể đến giai đoạn chuẩn bị cháy. Trị số xêtan của nhiên liệu sử dụng
càng lớn càng rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy và do vậy tốc độ tăng áp suất sẽ giản
đi. Tăng nồng dộ ơxy, giảm lượng khí sót trong buồng đốt hay pha thêm các chất

phụ gia kích thích qúa trình cháy vào trong nhiên liệu đều có thể làm rút ngắn thờ
gian chuẩn bị cháy.

Ảnh hưởng của loại nhiên liệu đến qúa trình cháy trong xilanh động cơ được
chỉ ra trên hình 3.2.

<i>Hình 3.2 Ảnh hưởng của loại nhiên liệu đến qúa trình cháy trong xilanh động cơ </i>
<i>(từ 4 đến 5 ứng với sự giảm dần của TSXT có trong nhiên liệu). </i>

Các yếu tố vật lý bao gồm áp suất, nhiệt độ cuối qúa trình nén và mật độ khơng
khí trong buồng đốt.

Trong các yếu tố vật lý thì áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén có ảnh hưởng nhiều
nhất đến giai đoạn chuẩn bị cháy. Tăng áp suất và nhiệt độ cuối qúa trình nén sẽ
rút ngắn được

τ

<i>i</i>. Tuy nhiên người ta cũng chứng tỏ được rằng khi nhiệt độ cuối

kỳ nén nhỏ hơn 400oC thì ảnh hưởng của Tc đến

τ

<i>i</i> mới thấy rõ. Còn khi Tc lớn

hơn 400oC thì ảnh hưởng của nó đến thời gian chuẩn bị cháy là không đáng kể.
Các yếu tố kết cấu bao gồm tỷ số nén, kết cấu buồng cháy, vịng quay động cơ,
góc phun sớm nhiên liệu, tính dẫn nhiệt của piston, xilanh, cường độ làm mát piston
là các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy.

</div>
<span class='text_page_counter'>(147)</span><div class='page_container' data-page=147>

Tăng số vòng quay của động cơ làm cho thời gian chuẩn bị cháy

τ

<i>i</i> giảm xuống

cịn góc tương ứng với thời gian chuẩn bị cháy

ϕ

<i>i</i> ngược lại lại tăng lên. Ảnh hưởng

củ tỷ số nén ε và vòng quay động cơ đến thời gian chuẩn bị cháy được thể hiện trên
hình 3-3.

<i>Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ số nén ε và tốc độ quay đến góc chuẩn bị cháy</i>ϕ<i>i₍o_gqtk)</i>

<i> 1. TSXT = 40 </i> <i>2. TSXT = 60 </i>

Còn ảnh hưởng của góc phun sớm được giải thích như sau: Trong mỗi
động cơ, khi làm việc ở tốc độ quay định mức đều có một góc phun sớm có lợi nhất
gọi là góc phun sớm tối ưu. Tăng góc phun sớm lớn hơn góc phun sớm tối ưu tức là
nhiên liệu được phun vào trong xilanh động cơ khi nhiệt độ và áp suất trong xilanh
còn thấp dẫn đến thời gian chuẩn bị cháy qúa lớn sẽ làm cho qúa trình cháy cứng,
ứng suất cơ tăng. Cịn giảm góc phun sớm so với góc phun sớm tối ưu sẽ làm cho
qúa trình cháy rớt phát triển, tính kinh tế của động cơ giảm xuống.

Chất lượng tạo hỗn hợp sẽ làm thay đổi qúa trình ơxy hóa các hạt nhiên liệu
trong thời gian chuẩn bị cháy và do đó thời gian chuẩn bị cháy sẽ dài ra hay ngắn
đi. Chất lượng tạo hỗn hợp phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng phun sương nhiên liệu
và chuyển động xoáy lốc của dịng khơng khí cuối kỳ nén. Động cơ có buồng cháy
xốy lốc có khả năng tạo hỗn hợp tốt hơn động cơ có buồng cháy thống nhất.

Vật liệu chế tạo piston cũng có ảnh hưởng đáng kể tới thời gian chuẩn bị cháy,
đặc biệt là ở chế độ khởi động. Những động cơ có piston chế tạo bằng nhôm khi ở
chế độ khởi động sẽ khó khởi động hơn hoặc dễ bị nhảy van an toàn do thời gian
chuẩn bị cháy kéo dài. Ở những động cơ này, thời gian chuẩn bị cháy bị kéo dài chủ
yếu do khả năng truyền nhiệt tốt của piston và khe hở giữa piston và xilanh lớn do
hệ số giãn nở nhiệt lớn, điều này làm giảm chỉ số nén đa biến và dẫn đến làm giảm
áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén.

</div>
<span class='text_page_counter'>(148)</span><div class='page_container' data-page=148>

nhiệt của động cơ. Các yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến các thơng số vật lý, hóa học và
do đó ảnh hưởng đến thời gian chuẩn bị cháy trong xilanh động cơ.

<i><b>3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn còn lại của qúa trình cháy </b></i>

Giai đoạn 2 tức là giai đoạn cháy nổ phụ thuộc rất nhiều vào thời gian chuẩn bị
cháy. Trong cùng một điều kiện khai thác, khi rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy

τ

<i>i</i> sẽ

làm cho tốc độ tăng áp suất <i>dp</i>

<i>dϕ</i> và áp suất cháy lớn nhất Pz giảm xuống, động cơ làm

việc êm, nhẹ nhàng hơn.

Ngoài yếu tố

τ

<i>i</i> thì lượng nhiên liệu cấp vào trong thời gian chuẩn bị cháy qi

cũng là yếu tố đáng kể ảnh hưởng đến sự thay đổi Pz và <i>_dϕdp</i> . Vì vậy:

<i>d</i> <i>f</i>

(

<i>i</i> <i>qi</i>

)

<i>dP</i>

,

τ
ϕ =

Thay đổi quy luật cấp nhiên liệu sẽ làm qi thay đổi, vì vậy trong những động cơ
diesel tàu thủy hiện đại, người ta chế tạo cam nhiên liệu có biên dạng thay đổi nhằm
thay đổi vận tốc của piston bơm cao áp. Áp suất phun nhiên liệu ở giai đoạn đầu
của những bơm cao áp loại này có thể nhỏ hơn 2-3 lần so với giai đoạn cuối cấp
(Hình 3-4).

<i>Hình 3-4 Ảnh hưởng của quy luật cung cấp nhiên liệu tới qúa trình cháy </i>

<i>1: Biên dạng cam nhiên liệu dốc (qi lớn). </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(149)</span><div class='page_container' data-page=149>

Giai đoạn cháy thứ 3 là giai đoạn cháy khi piston đã đi từ ĐCT xuống ĐCD.
Thời gian của giai đoạn 3 phụ thuộc vào thời gian của giai đoạn 1, giai đoạn 2 và góc
cấp nhiên liệu tồn bộ. Thay đổi góc cấp nhiên liệu toàn bộ sẽ làm cho thời gian
của giai đoạn 3 thay đổi. Khi góc cấp nhiên liệu tồn bộ khơng đổi việc kéo dài
hay rút ngắn thời gian của giai đoạn 1 sẽ làm thay đổi giai đoạn 3.

Có thể dùng thơng số sau để phân tích đường cong của qúa trình cháy đó là:
1 <i>i</i>

<i>tb</i>

<i>y</i> ϕ

ϕ

= − (3-5)

Ở đây:

ϕ

<i>i</i>: là góc quay trục khuỷu tương ứng với thời gian chuẩn bị cháy.
<i>tb</i>

ϕ

: là góc cấp nhiên liệu tồn bộ.

Thơng số trên còn được gọi là tiêu chuẩn khống chế qúa trình do D.Travropski
đưa ra.

Từ (3-5) có thể nhận thấy:

Khi

ϕ

<i>i</i> =

ϕ

<i>tb</i> → y = 0 trường hợp này

ϕ

<i>i</i> =

ϕ

<i>tb</i>, qúa trình cháy diễn ra không khống

chế được.

Khi y tăng dần đến 1 tức là

ϕ

<i>i</i> giản dần dến 0, việc khống chế qúa trình cháy

tăng lên.Khi y = 1 (

ϕ

<i>i</i> = 0) qúa trình cháy khống chế được hồn tồn. Thực tế điều

này không thể xảy ra được với các động cơ diesel.

Khi y < 0 thời gian chuẩn bị cháy dài hơn thời gian cấp nhiên liệu tồn bộ. Trong
thực tế, trường hợp này có thể xảy ra trong qúa trình khởi động động cơ diesel ở
trạng thái nguội lạnh.

Khi

ϕ

<i>i</i> giảm xuống, y tăng lên, qúa trình cháy tiến dần đến qúa trình cháy

nhanh, hiệu suất chỉ thị của động cơ tăng và đồng thời các thơng số động của chu trình
cũng tăng theo. Các động cơ diesel tàu thủy công suất lớn, giá trị của y nằm trong
khoảng 0,55 ÷ 0,80.

Giai đoạn 4 của qúa trình cháy là hậu qủa của tất cả các giai đoạn trước. Càng
rút ngắn được thời gian của giai đoạn 4 thì tính kinh tế của động cơ càng tăng, trạng
thái nhiệt của các chi tiết nhóm piston xilanh càng đảm bảo. Giảm tốc độ quay của
động cơ, tăng hệ số dư lượng khơng khí α hoặc cải thiện chất lượng phun sương
và tạo hỗn hợp là những biện pháp hữu hiệu nhằm rút ngắn giai đoạn cháy rớt này.
Tuy nhiên giai đoạn 4 này vẫn tồn tại trong tất cả các động cơ diesel.

<b>3.3 Qúa trình tạo hỗn hợp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(150)</span><div class='page_container' data-page=150>

bề mặt của buồng cháy và đồng thời không đọng lên các bề mặt của buồng cháy.
Các chùm tia nhiên liệu phải có hình dạng, hướng và số lượng các tia phù hợp với

hình dạng và thể tích buồng cháy.

<i><b>3.3.1 Tia nhiên liệu </b></i>

Sự phân hủy tia nhiên liệu thành những hạt sương nhỏ trong buồng cháy phụ
thuộc vào các yếu tố như sức cản khí động của khơng khí trong buồng đốt, sức kéo bề
mặt của tia nhiên liệu, lực hấp dẫn của nhiên liệu và nội lực xuất hiện khi nhiên liệu
cháy. Sức cản khí động của khơng khí phụ thuộc vào vận tốc tương đối của nhiên
liệu và khơng khí, đồng thời vào mật độ của khơng khí. Lực cản của mơi trường cố
tách các phần tử nhiên liệu nằm trên bề mặt tia ở mọi phía, cịn các lực kéo bề mặt
và lực hấp dẫn bên trong của nhiên liệu đối kháng với lực cản của khơng khí nhằm
giữ cho tia nhiên liệu được nguyên vẹn.

Sự kích động ban đầu trên bề mặt của tia nhiên liệu xuất hiện do kết qủa của
hàng loạt các nguyên nhân: sự chảy rối của nhiên liệu trong lỗ phun, hình dạng mép
đầu và cuối của lỗ phun, độ nhẵn bề mặt lỗ phun, sự có mặt của các bóng hơi trong
nhiên liệu. Ngồi những yếu tố trên cịn phải kể đến tác dụng bổ sung nhiên liệu
liên tục, tức là tia nhiên liệu liên tục được bổ sung những phần tử nhiên liệu mới
có động năng lớn, gây chèn ép lên nhau của các phần tử nhiên liệu. Như vậy lực
kích động ban đầu và lực cản khí động của khơng khí nén trong buồng cháy có
khuynh hướng xé tia nhiên liệu thành những giọt sương.

Độ mịn của các hạt nhiên liệu được thể hiện qua đường kính trung bình của các
hạt trong tia nhiên liệu. Động cơ có tốc độ quay càng cao, thời gian tạo hỗn hợp
ngắn thì càng yêu cầu phải phun mịn, đặc biệt là trong các động cơ có buồng cháy
thống nhất. Theo các số liệu thực nghiệm, đưịng kính trung bình của các hạt nhiên liệu
thơng thường khoảng 20 ÷ 25 μm.

Để qúa trình phun sương tốt cần phải đảm bảo tốc độ của nhiên liệu đi qua các
lỗ phun đạt giá trị tương đối lớn. Tốc độ này có thể được tính như sau

_{. 2 .} <i>p</i> <i>c</i>_.104

<i>v</i>

<i>nl</i>

<i>p</i> <i>p</i>

<i>w</i> ϕ <i>g</i>

γ

−

= (m/s) (3-6)
Trong đó: ϕ<i>_v</i>: là hệ số dịng chảy

pp: Áp suất phun nhiên liệu (kG/cm2)

pc: Áp suất trong xilanh cuối kỳ nén (kG/cm2)

<i>nl</i>

γ : Trọng lượng riêng của nhiên liệu (kg/m3)
Từ đó áp suất phun được tính:

<i>v</i> <i>c</i>
<i>nl</i>

<i>p</i> <i>P</i>

<i>g</i>
<i>W</i>

<i>P</i> = ₂ ₄ +

</div>
<span class='text_page_counter'>(151)</span><div class='page_container' data-page=151>

Thông thường, tốc độ của nhiên liệu đi qua các lỗ phun nằm trong khoảng 250
÷ 400 (m/s), cịn hệ số dịng chảy ϕ<i>_v</i> = 0,7 ÷ 0,8.

Để xác định chất lượng phun nhiên liệu thông thường phải dùng phương pháp
thực nghiệm. Trên cơ sở thực nghiệm người ta sẽ xây dựng đường đặc tính phun
nhiên liệu. Dùng đường đặc tính phun nhiên liệu, ta có thể đánh giá được chất lượng
phun nhiên liệu.

Hình 3-5 cho phép ta đánh giá chất lượng phun sương trong 3 trường hợp:
Đường 1: Chất lượng phun sương tốt, các hạt sương nhiên liệu nhỏ và đều.

Đường 2: Chất lượng phun khơng tốt, các hạt có đường kính lớn và không đều nhau.
Đường 3: Chất lượng phun đều nhưng đường kính hạt lớn,sương nhiên liệu thơ. Như
vậy khi các nhánh của đường đặc tính càng dốc thì độ phun càng đều, các hạt có
kích thước càng gần nhau. Nếu đỉnh của đường cong càng sát trục tung thì độ phun
sương càng mịn.

<i>Hình 3-5: Các đường đặc tính phun nhiên liệu </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(152)</span><div class='page_container' data-page=152>

<i>Hình 3-6 Tia nhiên liệu </i>

<i> 1: Lõi tia </i> <i>2: Vỏ tia </i> <i>3: Mật độ hạt </i> <i>4:Tốc độ các hạt </i>

Ở phần lõi tia, mật độ và kích thước các hạt nhiên liệu lớn. Do gặp sức cản khí
động nhỏ nên ở phần này nhiên liệu liên kết với nhau thành những hạt lớn chứa
nhiều năng lượng (chủ yếu là động năng) nên vận tốc các hạt nhiên liệu ở phần lõi
tia là lớn nhất.

Ở phần lõi tia, mật độ và kích thước các hạt nhiên liệu lớn. Do gặp sức cản khí
động nhỏ nên ở phần này nhiên liệu liên kết với nhau thành những hạt lớn chứa
nhiều năng lượng (chủ yếu là động năng) nên vận tốc các hạt nhiên liệu ở phần lõi
tia là lớn nhất.

Ở phần vỏ tia, mật độ các hạt nhiên liệu thưa, kích thước nhỏ mịn, chịu sức cản
khí động lớn của khơng khí nên tốc độ chậm, khơng khí thâm nhập vào và cuốn theo
làm tăng khả năng hóa hơi của các hạt nhiên liệu này và các phản ứng cháy đầu tiên
xảy ra ở đó.

<i><b>3.3.2 Các yếu rố ảnh hưởng tới hình dạng tia nhiên liệu </b></i>

Hình dạng tia nhiên liệu và tốc độ vận động của nó có vai trị quan trọng trong
qúa trình tạo hỗn hợp và cháy nhiên liệu. Tia nhiên liệu phải xun qua khơng khí
nén đến những phần xa nhất của buồng cháy nhưng không được bám lên thành
xilanh và đỉnh piston để tránh việc cháy không hồn tồn và tạo thành muội than
trong qúa trình công tác.

Bằng thực nghiệm người ta đã thấy được sự ảnh hưởng của hàng loạt các yếu tố
đến chiều dài L, chiều rộng B và vận tốc W của tia nhiên liệu. Các yếu tố chính
phải kể đến là đối áp mơi trường, góc quay trục cam nhiên liệu, thời gian phun và
áp suất phun nhiên liệu, đường kính lỗ phun, trọng lượng riêng của nhiên liệu và cấu
tạo đầu vòi phun.

</div>
<span class='text_page_counter'>(153)</span><div class='page_container' data-page=153>

<i>Hình 3.7 Ảnh hưởng của đối áp khơng khí đến chiều dài L, chiều rộng B và vận tốc W của tia </i>

<i>nhiên liệu. </i>

Ảnh hưởng của thời gian và áp suất phun nhiên liệu tới chiều dài tia nhiên liệu
được thể hiện trên hình 3-8. Nếu thời gian phun như nhau, càng tăng áp suất phun
thì chiều dài tia nhiên liệu càng tăng, đồng thời tốc độ lưu động của nhiên liệu qua
lỗ phun tăng lên làm giảm kích thước của các hạt trong tia nhiên liệu. Mặt khác, nếu
áp suất phun như nhau, càng tăng thời gian phun thì chiều dài tia nhiên liệu cũng
càng tăng.

<i>Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian phun và áp suất phun tới chiều dài tia nhiên liệu. </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(154)</span><div class='page_container' data-page=154>

của tia nhiên liệu đều tăng lên nhưng trong trường hợp này sẽ làm tăng kích thước
các hạt sương nhiên liệu. (Hình 3-9)

<i>Hình 3.9 Ảnh hưởng của đường kính lỗ phun tới chiều dài L, chiều rộng B và vận tốc W của tia </i>
<i>nhiên liệu. </i>

Trọng lượng riêng của nhiên liệu cũng ảnh hưởng rõ rệt tới hình dạng tia
nhiên liệu. Khi trọng lượng riêng của nhiên liệu tăng lên, chiều dài tia nhiên liệu
tăng nhưng kích thước hạt sương nhiên liệu cũng tăng theo. Khi thay đổi nhiệt độ
của nhiên liệu phun vào buồng đốt động cơ, tức là trọng lượng riêng của nhiên liệu
cũng đã bị thay đối, thì kết qủa thu được cũng hồn tồn tương tự. (Hình 3-10)

<i>Hình 3-10: Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiên liệu tới chiều dài tia </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(155)</span><div class='page_container' data-page=155>

đến hình dạng tia nhiên liệu và do đó ảnh hưởng xấu đến chất lượng tạo hỗn hợp
trong động cơ diesel.

<b>3.4 Các dạng buồng cháy </b>

Chất lượng hịa trộn giữa nhiên liệu và khơng khí trong động cơ diesel phụ
thuộc rất lớn vào tổ chức của dịng khí trong buồng cháy, tức là phụ thuộc vào kết
cấu và hình dạng của buồng cháy. Căn cứ vào đặc điểm kết cấu, người ta chia
buồng cháy thành hai loại là buồng liền và buồng ghép.

<i><b>3.4.1 Buồng cháy thống nhất </b></i>

Buồng cháy thống nhất, cịn được gọi là buồng cháy liền, mà tồn bộ thể tích
của buồng cháy đều nằm trong một không gian thống nhất.

Buồng cháy thống nhất là buồng cháy giới hạn bởi đỉnh piston, nắp xilanh và
vách sơmi xilanh. Để đảm bảo cho nhiên liệu được phân bố đều trong thể tích buồng
cháy, vịi phun được lắp đặt là vòi phun nhiều lỗ. Do sự chuyển động của piston tạo
thành vận động xoáy lốc của dịng khí trong các xilanh mà hỗn hợp khơng khí và
nhiên liệu được hòa trộn với nhau. Trong các động cơ 2 kỳ, để tăng cường sự vận
động xoáy lốc, người ta lựa chọn hướng của các cửa qt thích hợp mà nhờ đó nó sẽ
tạo ra các vận động xốy lốc của dịng khơng khí nạp khi nạp khí vào xilanh động
cơ. Trong các động cơ diesel có buồng cháy thống nhất, dạng của buồng cháy được
phân thành 4 nhóm như sau:

Nhóm 1: Trong nhóm này buồng cháy được giới hạn bởi đỉnh piston, nắp
xilanh và thành sơmi xilanh. Đỉnh piston thường được làm lõm xuống hay lồi lên để
tạo sự vận động xốy lốc của dịng khí. Loại buồng cháy này thường sử dụng cho
động cơ diesel 4 kỳ và 2 kỳ quét thẳng qua supáp.

Nhóm 2: Loại này buồng cháy được đặt hoàn toàn trên nắp xilanh, dùng cho
động cơ diesel 2 kỳ quét vòng.

Nhóm 3: Buồng cháy đặt một nửa trên nắp xilanh, một nửa trên đỉnh piston, rất
thích hợp cho động cơ diesel 2 kỳ.

Nhóm 4: Buồng cháy phân bố giữa hai piston, dùng cho động cơ 2 kỳ piston
đối đỉnh (Xem hình 3-11).

Buồng cháy thống nhất được áp dụng phổ biến cho các động cơ cỡ trung
bình và lớn, có tốc độ quay thấp. Đôi khi loại buồng cháy này cũng được dùng
trong một số động cơ cỡ nhỏ cao tốc.

Đặc điểm của loại động cơ có buồng cháy thống nhất là:

Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy với áp suất cao. Áp suất phun
nhiên liệu thông thường khoảng 200 ÷ 800 kG/cm2_{. Chất lượng phun sương tốt.}

</div>
<span class='text_page_counter'>(156)</span><div class='page_container' data-page=156>

<i>Hình 3.11 Các dạng buồng cháy thống nhất. </i>

Chuyển động xốy lốc của khơng khí nạp có thể được tạo ra bằng các biện pháp
sau đây:

+ Khoét lõm đỉnh piston hoặc nắp xilanh.

+ Chọn hướng cửa quét trong các động cơ 2 kỳ.

+ Dùng đường ống nạp tiếp tuyến hoặc supáp nạp có tấm chắn để hướng
dịng khơng khí nạp đi vào tiếp tuyến với chu vi của xilanh động cơ, tạo ra các
chuyển động xoáy lốc của dịng khơng khí nạp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(157)</span><div class='page_container' data-page=157>

Ưu điểm của loại động cơ có buồng cháy thống nhất là kết cấu đơn giản, dễ
dàng quét sạch buồng cháy, bề mặt làm mát tương đối không lớn lắm, do đó giảm
mất mát nhiệt cho nước làm mát, động cơ dễ khởi động và giảm được suất tiêu hao
nhiên liệu cho động cơ.

Nhược điểm cơ bản của loại động cơ có buồng cháy thống nhất là hệ số dư
lượng khơng khí α ở chế độ thiết kế thường cao (α = 1,8 ÷ 2,2), tốc độ tăng áp suất
W lớn, hệ thống nhiên liệu làm việc nặng nề vì áp suất phun cao và chất lượng tạo
hỗn hợp phụ thuộc nhiều vào tốc độ quay của động cơ.

<i><b>3.4.2 Buồng ghép </b></i>

Buồng cháy ghép, hay còn được gọi là buồng cháy phân cách, thường được áp
dụng cho những động cơ diesel cao tốc kích thước nhỏ, bao gồm các loại: buồng
cháy xốy lốc, buồng cháy dự bị, buồng tích nhiệt và buồng tích khơng khí. Dưới
đây chúng ta xem xét kết cấu và đặc điểm của một số loại buồng cháy phân cách
thường gặp trong thực tế:

<i>Buồng cháy xoáy lốc: </i>

Trong các động cơ diesel cao tốc kích thước nhỏ, nếu sử dụng phương pháp
hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy thống nhất sẽ gặp nhiều khó khăn: trước
hết phải tăng áp suất phun lên cao và giảm đường kính lỗ phun để tăng độ nhỏ mịn
của hạt sương nhiên liệu và giảm độ xa của chùm tia nhiên liệu, tránh không cho các
hạt sương nhiên liệu bám lên vách buồng đốt. Vì vậy, lỗ phun dễ bị kết cốc và
tắc, cặp bộ đôi piston-xilanh bơm cao áp, kim phun và đầu vịi phun rất chóng
mịn. Mặt khác, trong qúa trình sử dụng, nếu giảm số vịng quay của động cơ nhỏ
hơn định mức sẽ làm cho chất lượng hình thành khí hỗn hợp và qúa trình cháy giảm
nhanh. Vì vậy, để giải quyết vấn đề này, người ta áp dụng cho động cơ với kiểu
buồng cháy xoáy lốc.

Trong những động cơ có buồng cháy xốy lốc, buồng cháy của động cơ được
chia làm hai phần: buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy chính. Buồng cháy xốy lốc
thường có dạng hình trụ hoặc hình cầu nằm trên nắp xilanh hoặc trong thân động cơ,

được nối với buồng cháy chính bằng một đường ống có tiết diện lưu thơng tương
đối lớn (khoảng 1 ÷ 3% diện tích đỉnh piston) đặt tiếp tuyến với buồng cháy xoáy
lốc. Thể tích của buồng cháy xốy lốc chiếm khoảng 50 ÷ 80% tồn bộ thể tích
buồng cháy. Nhiên liệu được phun vào buồng cháy xốy lốc. (Hình 3-12)

Trong qúa trình nén, khơng khí từ trong xilanh của động cơ bị đẩy vào
buồng cháy xoáy lốc với tốc độ lưu thơng lớn. Dịng khí lưu động theo hướng
tiếp tuyến tạo ra chuyển động xoáy lốc mạnh của khơng khí trong buồng xốy lốc.
Khi nhiên liệu được phun vào buồng xoáy lốc sẽ bị xé nhỏ và hịa trộn đều với
khơng khí tạo thành hỗn hợp cháy tốt.

</div>
<span class='text_page_counter'>(158)</span><div class='page_container' data-page=158>

<i>Hình 3.12 Buồng cháy xốy lốc </i>

Trong buồng cháy xốy lốc có một chi tiết quan trọng đó là một tấm chắn
nằm ở phía dưới của buồng cháy. Giữa tấm chắn và nắp xilanh có khe hở cách
nhiệt, vì vậy giảm bớt mất mát nhiệt. Ngoài ra khi nhiên liệu cháy, tấm chắn này
thu nhiệt, trong qúa trình nén nhiệt lượng này lại được truyền cho khí nén làm
cho nhiệt độ cuối qúa trình nén tăng, tạo điều kiện thuận lợi cho qúa trình cháy.

Động cơ có buồng cháy xốy lốc có những ưu điểm sau:

Động cơ có thể hoạt động với hệ số dư lượng khơng khí α ở chế độ thiết kế
nhỏ (thông thường, hệ số dư lượng khơng khí α của loại động cơ này ở chế độ định
mức khoảng 1,3 ÷ 1,4). Do đó, áp suất có ích trung bình của những động cơ không
tăng áp tương đối lớn.

Động cơ làm việc êm vì tốc độ tăng áp suất W nhỏ.

Hệ thống nhiên liệu làm việc nhẹ nhàng, ít hư hỏng do áp suất phun nhiên
liệu thấp (vòi phun thường là kiểu vòi phun một lỗ với áp suất phun khoảng 90 ÷

120 kG/cm2).

Động cơ khi hoạt động ít chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường và chất lượng
nhiên liệu.

Nhược điểm của loại động cơ này là:

- Suất tiêu hao nhiên liệu lớn do mất mát nhiệt nhiều (vì diện tích làm mát
tương đối của buồng đốt lớn).

- Động cơ khó khởi động nên thường phải bố trí thêm bugi sấy.
- Dễ nảy sinh ứng suất nhiệt.

</div>
<span class='text_page_counter'>(159)</span><div class='page_container' data-page=159>

- Buồng cháy dự bị:

Động cơ có buồng cháy dự bị (còn được gọi là buồng dự cháy) chỉ áp dụng cho
những động cơ có kích thước xilanh nhỏ D < 300 mm trong đó tồn bộ thể tích của
buồng cháy được chia làm hai phần: Buồng dự cháy được đặt trên nắp xilanh, cịn
buống cháy chính được giới hạn bởi nắp xilanh, đỉnh piston và thành vách sơmi
xilanh. Giữa buồng cháy phụ và buồng cháy chính được nối với nhau bằng một
hay một vài lỗ nhưng tổng diện tích tiết diện lưu thơng của các lỗ này chỉ được phép
bằng 0,5 ÷ 1% diện tích đỉnh piston. Thể tích của buồng cháy phụ vào khoảng 15 ÷
30% tồn bộ thể tích buồng cháy. Kết cấu của buồng cháy phụ có thể có dạng hình
cầu, hình ơvan hay hình dạng của một vật trịn xoay.

Trong những động cơ có buồng dự cháy, ở qúa trình nén, khơng khí từ buồng
cháy chính bị đẩy vào buồng cháy dự bị. Sự chuuyển động của dịng khí qua các lỗ
nhỏ với tốc độ lớn sẽ gây ra chyển động rối của không khí trong buồng dự cháy, tạo
điều kiện tốt để hòa trộn đều với nhiên liệu khi phun vào buồng dự cháy. Khi nhiên
liệu được phun vào buồng dự cháy đã bốc cháy, do thể tích buồng dự cháy nhỏ nên

sự cháy xảy ra bị thiếu khơng khí. Qúa trình cháy nhiên liệu làm cho áp suất trong
buồng dự cháy tăng lên, phần nhiên liệu chưa cháy hết và khí cháy sẽ được phun
vào buồng cháy chính với tốc độ lớn. Sự chuyển động mạnh của dịng khí qua các lỗ
nhỏ đã tạo điều kiện tốt để xé tan nhiên liệu chưa cháy thành những hạt nhỏ hịa
trộn với khơng khí trong buồng cháy chính và tiếp tục được cháy hết trong
buồng cháy chính này. (Hình 3-13).

</div>
<span class='text_page_counter'>(160)</span><div class='page_container' data-page=160>

Ưu điểm của loại động cơ có buồng dự cháy này là: áp suất phun nhiên liệu
thấp (80÷150 kG/cm2_{) nên hệ thống nhiên liệu làm việc nhẹ nhàng, động cơ có}

thể làm việc với hệ số dư lượng khơng khí α nhỏ (α = 1,5 ÷ 1,7), tốc độ tăng áp
suất và áp suất cháy lớn nhất Pz thấp nên động cơ làm việc tương đối êm, động cơ có

thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu và ít chịu ảnh hưởng của tốc độ quay động cơ. Vòi
phun sử dụng cho loại động cơ này thường là vịi phun kiểu chốt có kết cấu khá đơn
giản.

Nhược điểm của loại động cơ có buồng dự cháy này là kết cấu buồng cháy
phức tạp, diện tích bề mặt làm mát tương đối của buồng đốt lớn, do đó mất mát
nhiệt cho nước làm mát nhiều, suất tiêu hao nhiên liệu lớn, tính kinh tế của động cơ
giảm. Ngồi ra các loại động cơ có dạng buồng cháy này rất khó khởi động. Để đảm
bảo khởi động động cơ, thông thường ta phải lắp thêm thiết bị mồi lửa đặc biệt.

<i>Buồng cháy đặc biệt: </i>

Trong hầu hết các động cơ diesel, nhiên liệu khi phun vào buồng đốt đều không
được phép bám lên các vách buồng đốt và đỉnh piston, nhưng ở động cơ có buồng
cháy đặc biệt, nhiên liệu khi phun vào buồng đốt lại được láng một lớp mỏng
lên vách buồng đốt, mà buồng đốt này được bố trí ngay trong đỉnh piston. (Hình
3-14).

</div>
<span class='text_page_counter'>(161)</span><div class='page_container' data-page=161>

Phương pháp tạo hỗn hợp kiểu này có thể được áp dụng cho những động cơ
có đường kính xilanh khơng lớn lắm. Nguyên lý tạo hỗn hợp kiểu này như sau:

Trên đỉnh piston có cấu tạo một buồng cháy phụ. Vịi phun lắp trên động cơ là
vòi phun nhiều lỗ. Nhiên liệu một phần phun vào buồng cháy chính và một phần
được phun vào buồng cháy phụ. Phần nhiên liệu phun vào buồng cháy phụ bám vào
vách buồng cháy thành từng lớp. Do nhiệt độ của đỉnh piston khá cao và khả năng
truyền nhiệt từ vách kim loại vào nhiên liệu nhanh hơn so với từ không khí nén
nên lượng nhiên liệu này nhanh chóng hóa hơi. Mặt khác, piston chuyển động tạo
ra vận động xốy lốc mạnh của dịng khí càng có tác dụng thúc đẩy qúa trình bay
hơi và hịa trộn giữa khơng khí và nhiên liệu tốt hơn.

Ưu điểm của phương pháp tạo hỗn hợp kiểu này là động cơ làm việc êm, tốc độ
tăng áp suất thấp. Tuy nhiên do kết cấu buồng cháy và đặc biệt là đỉnh Piston phức
tạp nên nó thường chỉ được áp dụng cho những động cơ có kích thước xi

</div>
<span class='text_page_counter'>(162)</span><div class='page_container' data-page=162>

CHƯƠNG 4

<b> CÁC THÔNG SỐ CHỈ THỊ VÀ CĨ ÍCH CỦA </b>

<b>ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG </b>

<b>4.1 Đồ thị công chỉ thị. </b>

Đồ thị công chỉ thị được vẽ trong hệ tọa độ P-V. Đó là mối quan hệ giữa áp
suất và thể tích của xilanh trong một chu trình cơng tác. Đồ thị cơng chỉ thị có thể
được xây dựng bằng tính toán hay đo trực tiếp trên động cơ. Nếu đồ thị công chỉ thị
được đo trực tiếp trên động cơ bằng thiết bị đo dồ thị cơng thì được gọi là đồ thị
cơng chỉ thị thực tế.

Hình (4-1) là đồ thị công chỉ thị của động cơ diesel 4 kỳ. Đặc điểm của đồ thị
này là nó được giới hạn bởi hai điểm: Điểm chết trên và điểm chết dưới của piston.
Đối với động cơ diesel 2 kỳ (Hình 4-2) thì có một phần hành trình bị tổn thất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(163)</span><div class='page_container' data-page=163>

Sau đây chúng ta sẽ trình bày phương pháp xây dựng đồ thị cơng chỉ thị bằng
tính tốn:

Để xây dựng đồ thị cơng chỉ thị bằng tính tốn, trước hết ta xác định các điểm
đặc biệt của chu trình: a(Pa,Va); b(Pb,Vb); c(Pc,Vc); z1(Pz1,Vc); z(Pz,Vz).

Nối điểm a, b, c, z1, z lại với nhau bằng các đoạn thẳng ta được:

Đường đẳng tích: cz1.

Đường đẳng áp: z1z.

Đường đẳng tích: ba.

Để xây dựng đường cong nén và đường cong giãn nở, ta tiến hành như sau:
Chọn một giá trị VX1 nằm trong khoảng công tác của xilanh.

Áp suất PX1 tương ứng trên đường cong nén được tính như sau:

1
1
1 .
<i>n</i>
<i>x</i>
<i>a</i>
<i>a</i>

<i>x</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>P</i> _⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=

Giá trị áp suất PX2 nằm trên đường giãn nở bằng:

<i>a</i>
<i>b</i>
<i>n</i>
<i>x</i>
<i>b</i>
<i>b</i>

<i>x</i> <i>V</i> <i>V</i>

<i>V</i>
<i>V</i>
<i>P</i>

<i>P</i> _⎟⎟ =

⎠

⎞
⎜⎜
⎝
⎛
= . ;
2
2

Bằng cách chọn giá trị Vx và tiến hành tính tốn tương tự ta sẽ xác định được

các điểm trên đường cong nén và đường cong giãn nở. Nối các điểm này với
nhau bằng một đường cong trơn ta sẽ được đường cong nén và đường cong giãn nở
của chu trình cơng tác.

<i>Hình 4.3 Xây dựng đồ thị công chỉ thị của động cơ Diesel. </i>

Để cho tiện, thường chọn tỷ lệ xích trên trục tung là mp (kG/cm2/mm).

</div>
<span class='text_page_counter'>(164)</span><div class='page_container' data-page=164>

Việc xây dựng đồ thị công chỉ thị cho động cơ 2 kỳ và 4 kỳ là như nhau. Nhưng
với động cơ 2 kỳ thì thể tích Va được tính là:

(

<i>s</i>

)

<i>s</i>
<i>c</i>
<i>a</i> <i>V</i> <i>V</i>

<i>V</i> = + .1−ψ

<i>S</i>

ψ : là hệ số tổn thất hành trình, <i>_S</i> <i>h</i>

<i>S</i>

ψ =

So với đồ thị công chỉ thị thực tế, đồ thị cơng chỉ thị tính tốn có những điểm
khác biệt như sau:

Do trong tính tốn ta chọn giá trị n1, n2 là khơng đổi do đó đường cong nén

và đường cong giãn nở sẽ khác với đường cong nén và đường cong giãn nở có n1, n2

thay đổi.

Tại các điểm đặc biệt a, b, c, z1, z của đồ thị công chỉ thị thực tế là những

đường cong liên tục. Vì vậy sau khi xây dựng đồ thị theo phương pháp trên ta phải
lượn góc các điểm này bằng những đường cong. Như vậy giữa đồ thị công trước và
sau lượn góc sẽ có diện tích khác nhau được đánh giá bằng hệ số lượn góc.

Hệ số lượn góc là ϕ<i>_d</i>được định nghĩa là:
<i>c</i>

<i>d</i>

<i>F</i>
<i>F</i>₁
=

ϕ

Trong đó: F1: Diện tích đồ thị cơng sau khi lượn góc.

Fc: Diện tích đồ thị cơng khi chưa lượn góc.
<b>4.2. Áp suất chỉ thị và có ích bình qn </b>

Khi xem xét một chu trình cơng tác thực tế, chúng ta có thể đánh giá sự hồn
thiện của chu trình về mặt lợi dụng nhiệt, có liên quan đến mức độ hồn thiện của các
qúa trình riêng biệt trong đó thơng qua các thơng số: áp suất chỉ thị trung bình, cơng
suất chỉ thị và hiệu suất chỉ thị.

<i><b>4.2.1 Áp suất chỉ thị bình quân </b></i>

Áp suất chỉ thị bình quân được xác định bằng công chỉ thị trên một đơn vị thể
tích cơng tác của xilanh.

Trên đồ thị cơng chỉ thị, áp suất chỉ thị bình quân được xác định bằng bình
quân tung độ diện tích đồ thị cơng chỉ thị chia theo hành trình có ích của piston.
(Hình 4-4).

</div>
<span class='text_page_counter'>(165)</span><div class='page_container' data-page=165>

Nếu gọi cơng mà chất khí thực hiện được trong một chu trình là Li thì áp suất

chỉ thị bình quân được tính:

4

.10

<i>i</i>
<i>i</i>

<i>S</i>

<i>L</i>
<i>p</i>

<i>V</i>

= (kG/cm2) (4-1)
Áp suất chỉ thị bình qn có thể được xác định bằng tính toán hay đo trực
tiếp trên động cơ làm việc. Trong tính tốn, sau khi xây dựng được đồ thị cơng chỉ
thị và tiến hành lượn góc các điểm đặc biệt ta xác định được Pi khi tính tốn:

.

<i>i</i> <i>p</i>

<i>F</i>

<i>p</i> <i>m</i>

<i>l</i>

= (4-2)
Trong đó: F: là diện tích đồ thị cơng chỉ thị tính tốn sau khi đã lượn góc (mm2)

mp: là tỷ lệ xích trên trục tung (kG/cm2/mm)

l: là chiều dài đồ thị trên trục hoành (mm)

Để cho tiện sau khi xây dựng xong đồ thị cơng chỉ thị tính tốn ta tiến hành đo
diện tích đồ thị và xác định được giá trị '

<i>i</i>

<i>p</i> gọi là áp suất chỉ thị bình quân của chu trình

sau khi lượn góc.

Áp suất chỉ thị bình qn của chu trình sau khi lượn góc được tính:
Đối với động cơ 4 kỳ: _. '

<i>i</i> <i>d</i> <i>i</i>

<i>p</i> =ϕ <i>p</i>

Trong đó ϕ<i>_d</i> là hệ số lượn góc (hay hệ số điền đầy đồ thức):
Động cơ 4 kỳ: ϕ<i>_d</i> = 0,95 ÷ 0,97

Đối với động cơ 2 kỳ: _{. (1}' ₎

<i>i</i> <i>d</i> <i>i</i> <i>S</i>

<i>p</i> =ϕ <i>p</i> −ψ

Ở đây: đối với động cơ 2 kỳ quét thẳng: ϕ<i>_d</i> = 0,94 ÷ 0,96

Trong động cơ diesel 2 kỳ quét vòng, do phần diện tích baa’ khơng được tính

vào diện tích của đồ thị cơng chỉ thị (Hình 4-5). Vì vậy phần diện tích này đủ bù cho
các phần diện tích bị mất đi do lượn góc tại các điểm đặc biệt. Do đó với loại động
cơ này ta chọn ϕ<i>_d</i>= 1.

z
c

a’
a

<i>P </i>

<i>V</i>
z’

b
k

</div>
<span class='text_page_counter'>(166)</span><div class='page_container' data-page=166>

Trong thực tế, đồ thị công chỉ thị của động cơ thấp tốc có thể được xác định
bằng một thiết bị đo đồ thị công gọi là indicator. Khi đó ta sẽ có áp suất chỉ thị trung
bình thực tế.

Phương pháp tính tốn bằng lý thuyết để xác định áp suất chỉ thị trung bình
được áp dụng như sau:

Gọi Li là cơng thực hiện của chất khí trong một chu trình cơng tác. Ở đây cần

lưu ý là các công trong hành trình bơm của động cơ 4 kỳ được tính vào cơng tiêu
hao cho cơ giới. Khi đó ta có:

Li = Lz1z + Lzb - Lac (4-3)

Cơng của chất khí thực hiện trên đoạn z1z được tính:

(

<i>z</i> <i>z</i>

)

<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i>

<i>z</i> <i>P</i> <i>V</i> <i>P</i> <i>V</i> <i>P</i> <i>V</i> <i>V</i>

<i>L</i>₁ = . − ₁. ₁ = . ₁ −

Cơng mà chất khí thực hiện trên đoạn zb là cơng của qúa trình đa biến và được
tính:

(

<i>z</i> <i>z</i> <i>b</i> <i>b</i>

)

<i>zb</i> <i>P</i> <i>V</i> <i>P</i> <i>V</i>

<i>n</i>

<i>L</i> . . .

1
1

2
−
−
=

Công trên đoạn ac là công của qúa trình nén đa biến, do đó được tính:

(

<i>c</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>a</i>

)

<i>ac</i> <i>P</i> <i>V</i> <i>P</i> <i>V</i>

<i>n</i>

<i>L</i> . . .

1
1
1
−
−
=
Do đó:
2 1
( )
1 1

<i>Z Z</i> <i>b b</i> <i>C C</i> <i>a a</i>
<i>i</i> <i>Z</i> <i>Z</i> <i>C</i>

<i>P V</i> <i>PV</i> <i>P V</i> <i>PV</i>

<i>L</i> <i>p V</i> <i>V</i>

<i>n</i> <i>n</i>

− −

= − + −

− − (4-4)

Áp suất chỉ thị trung bình của chu trình chưa lượn góc sẽ là:

4
.10
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>S</i>
<i>L</i>
<i>p</i>
<i>V</i>

= (kG/cm2)

Trong công thức này: Li được đo bằng kg.m

Vs được đo bằng m3.

Thay các giá trị sau vào công thức (4-4):
<i>c</i>

<i>z</i> <i>P</i>

<i>P</i> =λ. _;

2
2
.
<i>n</i>
<i>c</i>
<i>n</i>
<i>z</i>
<i>b</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
δ
λ
δ =
=
1
<i>n</i>
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
ε
=
ρ
=

<i>c</i>
<i>z</i>
<i>V</i>
<i>V</i> _ε
=
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
Ta có:

[

)

2 1
'
2 1

. 1 1 1

( 1 .(1 ) .(1 )]

1 1 1 1 1

<i>c</i>

<i>i</i> <i>n</i> <i>n</i>

<i>p</i>
<i>p</i>
<i>n</i> <i>n</i>
λ ρ
λ ρ

ε δ ε
= − + − − −

− − − − − (kG/cm

2_{) (4-5)}

Áp suất chỉ thị trung bình (bình quân) của chu trình là một trong những thơng
số quan trọng để kiểm tra qúa trình sinh công và phụ tải của động cơ. Trong khi
động cơ làm việc bình thường, việc xác định Pi cho phép đánh giá chất lượng làm

</div>
<span class='text_page_counter'>(167)</span><div class='page_container' data-page=167>

dụng loại nhiên liệu khác, hay tải động cơ thay đổi v.v… thì cần phải xác định lại
giá trị Pi. Giá trị áp suất chỉ thị bình quân của các xilanh động cơ bình thường

khơng được vượt qúa 2,5% giá trị áp suất trung bình bình quân của tồn bộ động
cơ được tính như sau:

<i>n</i>

<i>P</i>
<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i> <i>i</i> <i>i</i> <i>in</i>

<i>itb</i>

+
+

+

= 1 2 ...

Trong đó: Pi1, Pi2…Pin là áp suất chỉ thị bình quân của xilanh số 1, số 2,…,số n.

n là số xilanh của động cơ.

Việc xác định áp suất chỉ thị bình quân của chu trình bằng việc đo đồ thị công
chỉ thị thực hiện đối với các động cơ thấp tốc. Đối với các động cơ trung tốc và cao
tốc do tốc độ vịng quay cao nên khó có thể đo được đồ thị công. Do vậy đối với
các loại động cơ này, để đánh giá phụ tải của các xilanh và sự làm việc đồng đều
của nó, người ta sử dụng một thơng số khác, đó là: áp suất trung bình theo thời gian,
áp suất cháy cực đại Pz và nhiệt độ của khí xả của các xilanh.

<i>Hình 4-6 Đồ thị cơng khai triển. </i>

Áp suất trung bình theo thời gian Pi được tính như sau:

<i>p</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>i</i> <i>m</i>

<i>L</i>
<i>F</i>
<i>P</i> = .

Trong cơng thức trên:

Ft: là diện tích đồ thị công khai triển (mm2)

Lt: là chiều dài đồ thị cơng khai triển (mm)

mp là tỷ lệ xích (kG/cm2/mm)

Giữa áp suất trung bình theo thời gian và áp suất chỉ thị bình qn Pi có sự khác

nhau. Đối với động cơ diesel 2 kỳ thì Pt > Pi, còn đối với động cơ diesel 4 kỳ thì do

hành trình bơm nên Pt < Pi.
<i><b>4.2.2 Áp suất có ích bình qn </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(168)</span><div class='page_container' data-page=168>

Nếu gọi Pm là áp suất quy ước nhằm để khắc phục các tổn thất cơ giới thì khi

đó áp suất có ích bình qn được tính:
Pe = Pi – Pm

Trong đó Pe là áp suất có ích bình quân.

Các tổn thất cơ giới của động cơ bao gồm:

- Các tổn thất cho lai dẫn: Lai dẫn trục cam, các bơm phụ, máy nén tăng áp
v.v…

- Các tổn thất cho ma sát.

- Các tổn thất cho hành trình bơm ở các động cơ 4 kỳ.

Sự khác biệt giữa Pe và Pi cịn có thể được đánh giá thông qua một thông số

khác, đó là hiệu suất cơ giới η<i>_m</i>:
<i>i</i>
<i>e</i>
<i>m</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
=
η

Vậy:

<i>p</i>

<i>e</i>

=

<i>p</i>

<i>i</i>

.

η

<i>m</i> (4-6)
<b>4.3 Cơng suất chỉ thị và có ích của động cơ: </b>

<i><b>4.3.1 Công suất chỉ thị </b></i>(Ni )

Công suất chỉ thị là công suất được xác định trong xilanh của động cơ.

Công suất là công sinh ra trong một đơn vị thời gian. Do đó, để xác định cơng
suất chỉ thị, ta cần phải bắt đầu từ công chỉ thị của động cơ.

Biết được áp suất chỉ thị trung bình Pi ta có thể tính được cơng chỉ thị của một

chu trình

4

. .10

<i>i</i> <i>i</i> <i>S</i>

<i>L</i> = <i>p V</i> (Kg.m)

Trong đó: Vs là thể tích cơng tác của xilanh (m3)

<i>S</i>
<i>D</i>

<i>V_s</i> .

4

. 2

π

=

D: Đường kính xilanh (m)
S: Hành trình piston (m)

Khi đó cơng chỉ thị của một vòng quay là:

<i>m</i>
<i>V</i>
<i>P</i>

<i>Lvq</i> <i>i</i> <i>s</i>

<i>i</i>
4

10
.
.
=

Trong đó: m là hệ số kỳ: Với động cơ 4 kỳ: m = 2
Với động cơ 2 kỳ: m = 1
Cơng của n vịng quay sẽ là:

<i>m</i>
<i>n</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>Ln</i> <i>i</i> <i>s</i>

<i>i</i>
4
10
.
.
.
=

, trong đó n là số vòng quay (vòng).

</div>
<span class='text_page_counter'>(169)</span><div class='page_container' data-page=169>

<i>m</i>
<i>i</i>
<i>n</i>
<i>V</i>
<i>P</i>

<i>Ldc</i> <i>i</i> <i>s</i>

<i>i</i>
4
10
.
.
.
.
=

Nếu n ở trên được tính trong một đơn vị thời gian (vịng/phút), ta có cơng
thức tính cơng suất của động cơ như sau:

4

2 _{. . .10}

.
. .

4 60.75.

<i>i</i>
<i>i</i>

<i>p n i</i>
<i>D</i>

<i>N</i> <i>S</i>

<i>m</i>
π

= (mã lực chỉ thị)

Trong đó: 60 là hệ số quy đổi thời gian từ (vòng/phút) sang (vòng/giây)
75 là hệ số chuyển đổi sang mã lực.

Vậy: 0, 785. 2. . . .
0, 45.

<i>i</i>
<i>i</i>

<i>D S n i p</i>
<i>N</i>

<i>m</i>

= (mã lực chỉ thị) (4-7)
Trong công thức trên

D: Đường kính xilanh (m)
S: Hành trình piston (m)

n: Tốc độ quay của động cơ (vòng/phút)
i: Số xilanh của động cơ

m: Hệ số kỳ:

+ Động cơ 4 kỳ: m = 2
+ Động cơ 2 kỳ: m = 1

pi: Áp suất chỉ thị bình quân (kG/cm2)

Với động cơ cụ thể các giá trị D, S, i là hằng số. Do đó ta có thể viết:
Ni = K.pi.n

Trong đó: 0, 785. 2. .
0, 45.

<i>D S i</i>
<i>K</i>

<i>m</i>

=

<i><b>4.3.2 Cơng suất có ích (N</b><b>e</b><b> ) </b></i>

Cơng suất có ích là cơng suất được xác định tại mặt bích đầu ra của trục khuỷu của
động cơ. Cơng suất có ích bằng công suất chỉ thị trừ đi các tổn thất cho cơ giới và
được tính như sau:

Ne = Ni – Nm

Trong đó: Nm là cơng suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới.

Hoặc là: <i>N_e</i>=<i>N_i</i>.η<i>_m</i>

Trong đó η<i>_m</i>là hiệu suất cơ giới.
Chú ý rằng: <i>P_e</i> =<i>P_i</i>.η<i>_m</i>

Vậy:
<i>m</i>
<i>P</i>
<i>i</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>D</i>
<i>N</i> <i>e</i>

<i>e</i> ₀_,₄₅_.

.
.
.
.
.
785
,
0 2

</div>
<span class='text_page_counter'>(170)</span><div class='page_container' data-page=170>

<i><b>4.3.3 Công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới </b></i>

<i>e</i>
<i>i</i>
<i>m</i> <i>N</i> <i>N</i>

<i>N</i> = −

Công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới bao gồm:
- Công suất tiêu hao cho ma sát

- Công suất tiêu hao để dẫn động các cơ cấu phụ

- Cơng suất tiêu hao trong các hành trình bơm trong các động cơ bốn kỳ.
Với một động cơ cụ thể, công suất tiêu hao cho các tổn thất cơ giới phụ thuộc
vào tốc độ quay của động cơ theo quan hệ sau:

β
<i>n</i>
<i>A</i>
<i>N_m</i> = .

Trong đó: A, β là các hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào loại động cơ.
Giá trị của β thường năm trong khoảng sau:

- Động cơ cao tốc: β = 1,5 ÷ 2,0
- Động cơ thấp tốc: β = 1,2 ÷ 1,2

<b>4.4 Các hiệu suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ </b>
<i><b>4.4.1 Hiệu suất nhiệt </b></i>

- Hiệu suất nhiệt ηi là hiệu suất chỉ tính đến nhiệt lượng cấp vào Qcap và

nhiệt lượng thải Qthai tất yếu cho nguồn lạnh mà khơng tính đến bất kì một tổn thất

nhiệt nào khác

<i>cap</i>
<i>t</i>
<i>cap</i>
<i>thai</i>
<i>cap</i>
<i>thai</i>
<i>cap</i>
<i>t</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
=
−
=
−
= 1

η (4-10)

<i><b>4.4.2 Hiệu suất chỉ thị </b></i>

- Hiệu suất chỉ thị ηi tính đến cả tổn thất nhiệt cho nguồn lạnh (tổn thất nhiệt

cho khí xả) và các tổn thất khác như cháy khơng hồn tồn, tổn thất cho nước làm
mát, môi trường: Qmat.

<i>cap</i>
<i>i</i>
<i>cap</i>
<i>mat</i>
<i>thai</i>
<i>cap</i>
<i>t</i> <i>_Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
=
−
−
=

η (4-11)

Trong đó Qi là phần nhiệt lượng biến thành công suất chỉ thị.

<i>i</i>

<i>i</i> <i>N</i>

<i>Q</i> =632,3.

Trong đó: Ni là cơng suất chỉ thị [mã lực]

632,3 là hệ số quy đổi từ mã lực thành kcal.
<i>H</i>

<i>nl</i>
<i>cap</i> <i>G</i> <i>Q</i>

<i>Q</i> = .

Trong đó : Gnl là lượng nhiên liệu cung cấp. [kg]

QH là nhiệt trị thấp nhất của nhiên liệu [kcal/kg]

Khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu có nhiệt trị thấp là QH [kcal/kg], hiệu suất chỉ thị

được tính là:

<i>H</i>
<i>i</i>
<i>H</i>
<i>nl</i>
<i>i</i>
<i>i</i> <i>_Q</i>
<i>N</i>
<i>Q</i>
<i>G</i>

<i>N</i> 632,3.
.
.
3

,
632 ₌
=

</div>
<span class='text_page_counter'>(171)</span><div class='page_container' data-page=171>

<i><b>4.4.3 Hiệu suất có ích </b></i>

- Hiệu suất có ích ηe tính đến tất cả tổn thất trong hiệu suất chỉ thị và tổn thất

cơ giới trong động cơ

<i>cap</i>
<i>e</i>
<i>cap</i>
<i>cogioi</i>
<i>mat</i>
<i>thai</i>
<i>cap</i>
<i>e</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
=
−
−
−
=

η (4-13)

Trong đó Qe là phần nhiệt lượng biến thành cơng suất có ích

<i>e</i>

<i>e</i> <i>N</i>

<i>Q</i> =632,3.

Khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu có nhiệt trị thấp là QH [kcal/kg], hiệu suất có ích

được tính là :

<i>H</i>
<i>e</i>
<i>H</i>
<i>nl</i>
<i>e</i>
<i>e</i>
<i>Q</i>
<i>N</i>
<i>Q</i>
<i>G</i>

<i>N</i> 632,3.
.
.
3

,
632 ₌
=

η (4-14)

Trong đó : Ne là cơng suất có ích [mã lực]

632,3 là hệ số quy đổi giữa mã lực và kcal.

<i><b>4.4.4 Hiệu suất cơ giới </b></i>

Quan hệ giữa hiệu suất có ích và hiệu suất chỉ thị được xác định thông qua
một đại lượng được gọi là hiệu suất cơ giới ηm

<i>m</i>
<i>i</i>
<i>e</i>

η

η

η

=

.

Do đó :

<i>i</i>
<i>m</i>
<i>i</i>
<i>e</i>
<i>i</i>
<i>e</i>
<i>m</i>

<i>N</i>
<i>N</i>
<i>N</i>

<i>N</i> ₌ ₋

=

= 1

η
η

η (4-15)

hoặc :
<i>i</i>
<i>m</i>
<i>i</i>
<i>e</i>
<i>m</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
−
=
= 1
η

Trong đó Pm là áp suất quy ước chi phí cho các tổn thất cơ giới.
<i><b>4.4.5 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g</b><b>i</b></i>

<i>i</i>
<i>nl</i>
<i>i</i>

<i>N</i>
<i>G</i>

<i>g</i> = [kg/(mlct.h)] hoặc [g/(mlct.h)]

Trong đó: Gnl [kg/h] là lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một giờ để sinh ra công

suất chỉ thị Ni [mã lực]

Mặt khác, trong một giờ ta có:

<i>H</i>
<i>i</i>
<i>H</i>
<i>nl</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>Q</i>
<i>g</i>
<i>Q</i>
<i>G</i>
<i>N</i>
.

3
,
632
.
.
3
,
632 ₌
=
η

Do đó có thể tính gi thông qua ηi như sau:

<i>H</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>Q</i>
<i>g</i>
.
3
,
632
η

</div>
<span class='text_page_counter'>(172)</span><div class='page_container' data-page=172>

<i><b>4.4.6 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g</b><b>e</b></i>
<i>e</i>
<i>m</i>
<i>e</i>
<i>N</i>

<i>G</i>

<i>g</i> = [kg/(mlci.h)] hoặc [g/(mlci.h)]

Trong đó: Gm [kg/h] là lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một giờ để sinh ra công

suất có ích Ne [mã lực]

Mặt khác, trong một giờ ta lại có:

<i>H</i>
<i>e</i>
<i>H</i>

<i>nl</i>
<i>e</i>

<i>e</i> <i>_G</i> <i>_Q</i> <i>_g</i> <i>_Q</i>

<i>N</i>
.
3
,
632
.
.
3
,
632
=

=
η

Do đó có thể tính ge thơng qua ηe như sau:

<i>H</i>
<i>e</i>
<i>e</i>
<i>Q</i>
<i>g</i>
.
3
,
632

η

= _(4-17)

<b>4.5 Quan hệ giữa suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị và áp suất chỉ thị bình quân </b>

Để đánh giá tính kinh tế của động cơ cần phải căn cứ vào suất tiêu hao nhiên
<i>liệu chỉ thị g. Giá trị g</i>i biến đổi phụ thuộc vào nhiều thông số. Một trong những

thông số cơ bản đó là phụ tải của động cơ, được đánh giá thơng qua áp suất chỉ thị
bình quân Pi.

Việc xác lập mối quan hệ giữa hai thông số này cần dựa trên hai mối quan hệ
sau đây:

<i>H</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>Q</i>
<i>g .</i>
3
,
632
=

η (4-18)

Và:
<i>cap</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
=

η (4-19)

Xét trong trường hợp đốt 1kg nhiên liệu ở hệ số dư lượng khơng khí α đã cho,
tăng áp có:

<i>i</i>
<i>i</i> <i>AL</i>

<i>Q</i> = .

Trong đó A là đương lượng nhiệt của cơng:

427
1
=

<i>A</i>

Mà cơng chỉ thị của một chu trình: _. _.₁₀4

<i>s</i>
<i>i</i>
<i>i</i> <i>PV</i>

<i>L</i> =

Nhưng để đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu thì phải thực hiện qua nhiều chu trình
cơng tác.

Gọi ΣVs là tổng thể tích cơng tác của xi lanh do piston tạo ra sau nhiều hành

trình để đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu.
Khi đó: = _.

∑

_.₁₀4

<i>s</i>
<i>i</i>
<i>i</i> <i>P</i> <i>V</i>

<i>L</i>
Do đó:

427
10
.
.
.
4

∑

=

= <i>i</i> <i>s</i>

<i>i</i>
<i>i</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>L</i>
<i>A</i>
<i>Q</i>

Từ cơng thức:

</div>
<span class='text_page_counter'>(173)</span><div class='page_container' data-page=173>

ta có:

∑

=

∑

<i>n</i>
<i>o</i>
<i>s</i>
<i>V</i>
<i>V</i>
η
Do đó:
<i>n</i>

<i>o</i>
<i>i</i>
<i>s</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>V</i>
<i>P</i>
<i>Q</i>
η
.
427
10
.
.
427
10
.

.

∑

4

∑

4

=
=

Ta lại có : <i>Q_cap</i> =<i>G_nl</i>.<i>Q_H</i> =<i>Q_H</i> (vì Gnl = 1kg)

Vậy :
<i>H</i>
<i>i</i>

<i>H</i>
<i>n</i>
<i>o</i>
<i>i</i>
<i>H</i>
<i>i</i>

<i>i</i> <i>_Q</i> <i>_g</i> <i>_Q</i>

<i>V</i>
<i>P</i>
<i>Q</i>
<i>Q</i>
.
3
,
632
.
.
427
10
.
. 4
=
=
=

∑

η
η

Suy ra :

∑

∑

=
=
<i>o</i>
<i>i</i>
<i>n</i>
<i>o</i>
<i>i</i>
<i>n</i>

<i>i</i> <i>_P</i> <i>_V</i> <i>_P</i> <i>_V</i>

<i>g</i>
.
.
27
10
.
.
3
,
632
.
.
427
4
η

η _(4-20)

Chú ý rằng ΣVs là thể tích khơng khí cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu.

Viết phương trình trạng thái cho khơng khí với thơng số tạo cửa nạp (P0, T0), ta có :

<i>o</i>
<i>o</i>

<i>oV</i> <i>L</i> <i>T</i>

<i>P</i>. = .848.

Suy ra :

<i>o</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>P</i>
<i>T</i>
<i>L</i>
<i>V</i> = .848.

Chuyển thứ nguyên của P0 từ (kG/cm2) sang (kG/m2), khi đó :

4
10
.
.
848
.

<i>o</i>
<i>o</i>
<i>o</i> <i>_P</i>
<i>T</i>
<i>L</i>
<i>V</i> =

Thay ΣVs = V0 ở trên vào công thức (4-20) ta được :

<i>o</i>
<i>i</i>

<i>o</i>
<i>n</i>
<i>i</i> <i>_P</i> <i>_L</i> <i>_T</i>

<i>P</i>
<i>g</i>
.
848
.
.
10
.
.
.

27_η 4

=

Vậy:
<i>o</i>
<i>i</i>
<i>o</i>
<i>n</i>
<i>i</i> <i>_P_L</i> <i>_T</i>

<i>P</i>
<i>g</i>
.
848
.
.
10
.
.
.
4
,

318 _η 4

= (4-21)

Đối với động cơ có tăng áp, ta chỉ cần thay các thông số trước cửa nạp là Ps, Ts

Khi đó :

<i>i</i>
<i>o</i>

<i>o</i>
<i>o</i>
<i>n</i>
<i>i</i>
<i>p</i>
<i>T</i>
<i>L</i>
<i>p</i>
<i>g</i>
.
.
.
.
.
4
,
318
α
η

= (4-22)

- Đối với động cơ hai kỳ, khi sử dụng cơng thức trên, hệ số nạp trong đó
phải tính đến tổn thất hành trình.

- Mối quan hệ giữa gi và pi như trong các công thức trên là tỷ lệ nghịch,

<i>nhưng trên thực tế khi muốn tăng p thì phải tăng lượng nhiên liệu làm hệ số dư </i>
lượng khơng khí α giảm, do đó gi chưa hẳn đã giảm.

Khi xem xét trên đặc tính phụ tải, khi tăng pi giai đoạn đầu thì gi giảm. Tiếp

theo do hệ số dư lượng khơng khí α giảm, tổn thất nhệt giảm, chất lượng quá trình
cháy tốt dẫn tới gi đạt giá trị cực tiểu. Nếu tiếp tục tăng pi thì hiệu quả quá trình cháy

giảm do hệ số dư lượng khơng khí α giảm nhiều gây thiếu khơng khí. Trong giai
đoạn này suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi tăng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(174)</span><div class='page_container' data-page=174>

Khi động cơ diesel hoạt động, nhiên liệu cung cấp vào xi lanh động cơ và được đốt
cháy trong đó. Phần nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra không được chuyển hồn
tồn thành cơng mà người tăng áp phải tính tốn, đánh giá chính xác thành phần
năng lượng bị tổn thất và những nguyên nhân nào đó.

Vấn đề nghiên cứu và đánh giá các thành phần tổn thất giúp cho chúng tăng áp
có những biện pháp để hạn chế hoặc để lợi dụng chính những tổn thất đó. Việc hạn
chế hoặc lợi dụng các tổn thất nhiệt trong diesel thường kèm thao các thiết bị hoặc
hệ thống thiết bị, do đó khi đánh giá chính xác tổn thất người ta mới có những cơ sở
để đặt những thiết bị hoặc hệ thống đó. Cân bằng nhiệt động cơ còn giúp cho chúng
tăng áp kiểm tra lại các tính tốn trong bài tốn thuận nói trên.

<i><b>4.6.2 Phương trình cân bằng nhiệt </b></i>

Phương trình cân bằng nhiệt được viết :

Q0 = Qe+ Qlm + Qkx + Qck +Qcl (4-23)

Trong đó :

Q0 : Nhiệt lượng do nhiên liệu cháy hoàn toàn đưa vào động cơ.

Qe : Nhiệt lượng tương đương với cơng có ích do động cơ sản ra.

Qlm : Nhiệt lượng do nước làm mát mang ra

Qkx : Nhiệt lượng do khí xả mang ra

Qck : Nhiệt lượng do cháy khơng hồn tồn nhiên liệu

Qcl: Tổng cộng các thành phần mất mát còn lại khơng tính tốn cụ thể được.

Viết phương trình dưới dạng phần trăm:

%
100
=
+
+
+

+ <i>_lm</i> <i>_kt</i> <i>_ck</i> <i>_cl</i>

<i>e</i> <i>q</i> <i>q</i> <i>q</i> <i>q</i>

<i>q</i> (4-24)

<i>Các thành phần được tính tốn: Qo = Gnl.QHp</i>

Gnl : Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một giờ của động cơ (kg/h)

QHp: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Kcal/kg) hay (Kj/kg)

(

1 2

)

. .

(

1 2

)

.

. <i>_n</i> <i>_n</i> <i>_n</i> <i>_d</i> <i>_d</i> <i>_d</i> <i>_d</i>

<i>n</i>

<i>lm</i> <i>G</i> <i>C</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>G</i> <i>C</i> <i>t</i> <i>t</i>

<i>Q</i> = − + − (4-25)

Trong đó: <i>G_n</i>,<i>G_d</i>,<i>C_n</i>,<i>C_d</i>: Lưu lượng và nhiệt dung riêng của nước và dầu nhờn.

2
1
1
2, <i>n</i> , <i>d</i> , <i>d</i>
<i>n</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>

<i>t</i> : Nhiệt độ nước và dầu nhờn khi vào và ra khỏi động cơ.

<i>kk</i>
<i>kk</i>
<i>p</i>
<i>kk</i>
<i>kx</i>
<i>kx</i>
<i>p</i>

<i>kx</i>

<i>kx</i> <i>G</i> <i>C</i> <i>T</i> <i>G</i> <i>C</i> <i>t</i>

<i>Q</i> = . . − . . (4-26)

Trong đó:
<i>kx</i>
<i>kx</i>
<i>p</i>
<i>kx</i> <i>C</i> <i>T</i>

<i>G</i> , , : lưu lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ khí cháy sau tổ hợp tua bin
khí máy nén hoặc ở ống xả với động cơ không tăng áp.

<i>kk</i>
<i>kk</i>
<i>p</i>
<i>kk</i> <i>C</i> <i>t</i>

<i>G</i> , , : lưu lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ của khơng khí sạch trước

máy nén tăng áp hoặc ống hút của động cơ khơng tăng áp. Thơng thường:
qe : 29 ÷ 42%

qlm : 15 ÷ 35%

qkx : 25 ÷ 45%

qck : 0 ÷ 5%

</div>
<span class='text_page_counter'>(175)</span><div class='page_container' data-page=175>

CHƯƠNG 5

<b>Q TRÌNH TRAO ĐỔI KHÍ Ở ĐỘNG CƠ HAI KỲ </b>

<b>5.1 Các đặc điểm của quá trình </b>

Mục đích của q trình trao đồi khí trong động cơ diesel nói chung và hai kỳ
nói riêng là thải hết khí cháy trong xi lanh và thay thế bằng khơng khí sạch. Động cơ
diesel hai kỳ khơng có các hành trình thải và hút cưỡng bức; do đó, khơng khí nạp
phải được nén bằng thiết bị phụ để đạt được áp suất lớn hơn áp suất khí cháy trong
xilanh động cơ.

Để đảm bảo tốt nhất q trình trao đổi khí, động cơ hai kỳ cần phải được đảm
bảo các yêu cầu sau đây:

- Đóng mở hợp lý các cửa nạp và cửa xả.

- Các cửa nạp và cửa xả phải có hình dạng hợp lý đối với dịng chảy khí
động học.

- Các thiết bị cung cấp khí xả và tận dụng nhiệt khí xả phải đảm bảo đủ khả
năng lưu lượng với yêu cầu cần thiết.

<b>5.2 Các giai đoạn của q trình trao đổi khí </b>

Tồn bộ diễn biến q trình trao đổi khí được chia thành ba giai đoạn (hình 5.1)

<i>Hình 5.1 Các giai đoạn của q trình trao đổi khí </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(176)</span><div class='page_container' data-page=176>

thuận lợi và được chia làm hai pha: pha xả trên tới hạn <b>bk</b> và pha xả dưới tới hạn

<b>kg.</b> Điểm phân biệt giữa hai pha là <b>k</b> mà tại đó áp suất trong xi lanh đạt tới giá trị tới
hạn:

βk = pk/pb

Trong đó:

βk = 0,528 với khí hai nguyên tử,

βk = 0,546 với khí ba ngun tử,

Cịn tốc độ tức thời của dịng khí tại điểm <b>k</b> là tốc độ âm thanh.

- Giai đoạn 2: <b>g-e-f</b> được gọi là giai đoạn quét khí và nạp trong đó <b>f</b> là thời
điểm đóng cơ cấu nạp. Trong giai đoạn này, khơng khí nạp với áp suất <b>pk</b> lớn hơn áp

suất khí cháy trong xi lanh bắt đầu tràn vào để nạp và qt khí cháy cịn chưa ra
khỏi xi lanh trong giai đoạn 1. Vào cuối giai đoạn 2, khi mà cửa qt đóng gần hết,
cửa xả vẫn cịn mở, áp suất (của hỗn hợp khơng khí và khí cháy) trong xi lanh giảm.

- Giai đoạn 3: <b>f-i</b> được gọi là giai đoạn tổn thất nạp trong đó <b>i</b> là thời điểm
đóng cửa xả. Trong giai đoạn này, khơng khí nạp khơng cịn cấp vào xi lanh nhưng
cửa xả vẫn mở, nên khơng khí nạp thốt ra ngồi qua cửa xả.

Các pha trao đổi khí liên quan chặt chẽ với nhau và phụ thuộc vào nhiều yếu
tố. Chất lượng của toàn bộ các quá trình trao đổi khí sẽ quyết định các chỉ tiêu kinh
tế, kỹ thuật của động cơ.

<b>5.3 Thời gian tiết diện trao đổi khí </b>
<i><b>5.3.1 Khái niệm đồ thị thời gian tiết diện </b></i>

Đồ thị về sự thay đổi tiết diện cửa quét và cửa xả theo vị trí của piston hoặc góc
quay trục khuỷu hoặc thời gian gọi là đồ thị thời gian tiết diện. Về trị số, thời gian
tiết diện được tính theo cơng thức:

( ) ( )

<i>t</i> <i>d</i> <i>t</i>
<i>f</i>

<i>F</i> =∫ [m2.s] (5.1)

Đồ thị được biểu diễn trên hệ tọa độ Đê-các với trục tung là trị số tiết diện cửa
quét hoặc cửa xả f(m2), trục hoành là thời gian τ (s) hoặc góc quay trục khuỷu φ.

<i><b>5.3.2 Xây dựng đồ thị thời gian tiết diện </b></i>

Đồ thị thời gian tiết diện được xây dựng theo phương pháp Brica, hình 5.2
Giả sử động cơ có bán kính khuỷu là R, chiều dài tay biên là L, chiều cao cửa
xả là h1 và cửa nạp là h2:

Vẽ đường trịn bán kính R, tâm O theo tỷ lệ xích đã chọn. Từ điểm O lấy
OO’ với độ dài OO’ = R2/(2L) để hiệu chỉnh ảnh hưởng của chiều dài tay biên
đến mối quan hệ giữa vị trí piston và góc quay trục khuỷu. Vẽ bán kính OA5

theo phương thẳng đứng trong đó A5 được xem như điểm chết dưới. Từ A5 lấy

về phía O một đoạn có độ dài hi (hi = h1 hoặc h2), qua đó kẻ đường nằm ngang

song song với tiếp tuyến của đường tròn tại A5 cắt nửa đường tròn tại A1 và A1’

(hình 5.2 a). Nối các điểm A1 và A1’ với điểm O’ rồi từ O kẻ các đường OA0 và

OA0’ song song với O’A1 và O’A1’. Góc φ = A0OA0’ = A1O’A1’ chính là góc

</div>
<span class='text_page_counter'>(177)</span><div class='page_container' data-page=177>

đóng cửa xả (nếu hi =h1). Tiếp tục chia góc φ thành các giá trị trung gian φi rồi

từ các giá trị này, kẻ các đường song song với A1A1’. Khồng cách hx chính là

chiều cao cửa xả tương ứng với góc quay trục khuỷu φi, từ giá trị này ta tính

được diện tích tiết diện cửa xả tương ứng với góc quay trục khuỷu φi. Đặt các

giá trị này lên trục toạ độ có trục tung là diện tích (m2), trục hồnh là góc quay
trục khuỷu (độ g.q.tr.kh). Tương tự nếu h1 =h2 ta vẽ được đồ thị thời gian tiết diện

của cửa quét.

<i>Hình5.2 Đồ thị thời gian thiết diện </i>

<i><b>5.3.3 Các pha trao đổi khí trên đồ thị thời gian tiết diện </b></i>

Các pha trao đổi khí trên đồ thị thời gian tiết diện, bao gồm:

- F1 pha xả tự do, quyết định làm giảm áp suất khí cháy trong xi lanh thấp hơn

áp suất khơng khí nạp vào thời điểm mở xupap nạp.

- F2 pha nạp, cùng với F3 pha xả cưỡng bức, quyết định lượng khơng khí nạp

vào xi lanh, chất lượng quét sạch xi lanh và chi phí khơng khí cho việc qt sạch khí
cháy trong xi lanh động cơ.

- F4 pha tổn thất nạp, làm mất một phần khơng khí nạp theo đường xả. Cần hạn

chế hoặc loại bỏ pha này.

<i><b>5.3.4 Đánh giá chất lượng q trình trao đổi khí </b></i>

Chất lượng q trình trao đổi khí được đánh giá bằng các thơng số sau đây:
- Lượng khí cháy tức thời cịn sót lại trong xi lanh động cơ ở thời điểm góc
quay trục khuỷu φ: Gks(φ) và khi kết thúc trao đổi khí Gks [kg];

- Lượng khơng khí nạp (sạch) đi qua cửa qt vào xi lanh động cơ ở thời điểm
góc quay trục khuỷu φ: Gk(φ) và khi kết thúc trao đổi khí Gkq [kg];

- Lượng khơng khí nạp (sạch) cịn lại trong xi lanh động cơ ở thời điểm góc
quay trục khuỷu φ: Gk(φ) và khi kết thúc trao đổi khí Gkk[kh];

</div>
<span class='text_page_counter'>(178)</span><div class='page_container' data-page=178>

động cơ từ lúc bắt đầu mở cửa xả đến khi đóng hồn tồn cửa xả. Sau giai đoạn xả
tự do, mới chỉ có khoảng một nửa lượng khí xả được xả ra ngồi. Khơng khí nén bắt
đầu cấp vào xi lanh động cơ, chiếm chỗ và thực hiện chức năng quét khí, đẩy khí
cháy ra khỏi xi lanh động cơ, làm cho lượng khí cháy tiếp tục giảm xuống. Trong
giai đoạn đầu cấp khơng khí qt, khơng khí qt chỉ chiếm chỗ trong xi lanh mà
chưa ra theo đường khí cháy. Bắt đầu từ điểm k, một phần khơng khí qt ra ngồi
xi lanh theo khí xả và lượng [Gkq(φ) – Gk(φ)] cho phép đánh giá lượng chi phí

khơng khí sạch cho việc qt khí. Như vậy trong khoảng giá trị góc quay trục khuỷu
từ lúc bắt đầu mở cửa quét đến thời điểm k, ta có [Gkq(φ) = Gk(φ)]

<i>Hình 5.3 Sự thay đổi các thành phần khơng khí, khí cháy khi trao đổi khí </i>

Trị số lớn nhất Gk cho thấy tồn bộ lượng khơng khí chi phí cho việc qt khí

và nạp. Trong giai đoạn từ thời điểm gần đóng cửa qt đến khi đóng cửa xả, lượng
khí sạch còn lại trong xi lanh động cơ Gk(φ) giảm xuống do ảnh hưởng cùa tổn thất

nạp. Tổn thất nạp là pha khơng có lợi cho q trình trao đổi khí. Các biện pháp được
áp dụng để hạn chế ảnh hưởng của pha này như: chọn phương án tăng áp, quét khí,
đặt các thiết bị phụ như bướm chắn …

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng q trình trao đổi khí:

<i>- Hệ số qt khí φa là tỷ số giữa lượng khơng khí nạp đã đi qua cửa quét vào xi </i>

lanh động cơ Gkq với lượng khơng khí nạp cịn lại trong xi lanh động cơ Gkk tính đến

</div>
<span class='text_page_counter'>(179)</span><div class='page_container' data-page=179>

<i>kk</i>
<i>kq</i>
<i>a</i>
<i>G</i>
<i>G</i>
=

σ (5.2)

Trị số φa càng lớn có ý nghĩa là mất mát cho q trình trao đổi khí càng lớn.

Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với bài tốn cân bằng công suất của tổ hợp

TBK-MN khi tăng áp cho động cơ hai ký. Tuy nhiên cũng phải thừa nhận rằng trị số lớn
của φa ở một mức độ nào đấy sẽ làm giảm trạng thái nhiệt và do đó cả ứng suất nhiệt

các chi tiết nhóm piston xi lanh.

Với động cơ hai kỳ không tăng áp φa = 1,15 ÷ 1,25

Với động cơ hai kỳ có tăng áp φa = 1,6 ÷1,65

Với động cơ bốn kỳ φa = 1,0 ÷ 1,2

<i>-Hệ số khí sót γr là tỷ số giữa lượng khí cháy cịn sót lại trong xi lanh động cơ </i>

Gs với lượng khơng khí nạp cịn lại trong xi lanh động cơ Gkk tính đến cuối thời

điểm kết thúc q trình trao đổi khí.

<i>s</i>
<i>r</i>

<i>kk</i>

<i>G</i>
<i>G</i>

γ = (5-3)

Trị số γr càng nhỏ thì chất lượng của quá trình quét khí càng lớn, q trình

TĐK càng hồnh thiện. Giá trị γr nhỏ cho thấy chất lượng khí sót cịn lại trong xi

lanh ít và lượng khí sạch nạp vào xi lanh càng nhiều. Giá trị γr ảnh hưởng rất lớn đến

q trình cháy diễn ra sau đó. Mỗi loại động cơ có giá trị γr khác nhau:

- Động cơ bốn kỳ không tăng áp: γr = 0,06 ÷ 0,04

- Động cơ bốn kỳ có tăng áp: γr = 0,02 ÷ 0,04

- Động cơ hai kỳ quét thẳng (B&W): γr = 0,04 ÷ 0,08

- Động cơ hai kỳ quét vòng (MAN): γr = 0,08 ÷ 0,09

- Động cơ hai kỳ qt vịng (SULZER): γr = 0,09 ÷ 0,12

- Động cơ hai kỳ quét ngang: γr = 0,12 ÷ 0,14

Các yếu tố ảnh hưởng đến toàn bộ tuyến nạp-thải cũng như việc giảm áp suất
khơng khí qt đều ảnh hưởng trực tiếp đến γr.

<i>- <b>Hệ số nạp η</b><b>n</b></i> là tỷ số giữa lượng khơng khí nạp cịn lại trong xi lanh động cơ

Gkk với lượng khơng khí có thể chứa được trong thể tích cơng tác Vs với thơng số

của khơng khí trước cửa nạp P0 và T0 (đối với động cơ không tăng áp) hoặc Ps và Ts

(đối với động cơ có tăng áp)

<i>s</i>
<i>kk</i>

<i>n</i>
<i>G</i>
<i>G</i>
=

η (5-4)

Giá trị ηn đánh giá khả năng sử dụng thể tích xi lanh trong quá trình trao đổi

khí. Khi ηn càng lớn thì hiệu quả sử dụng thể tích xi lanh trong q trình trao đổi khí

càng cao, lượng khơng khí mới nạp vào xi lanh càng nhiều. Giá trị ηn phụ thuộc vào

từng loại động cơ.

Đối với động cơ hai kỳ: ηn = 0,75 ÷ 0,90

Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: ηn = 0,75 ÷ 0,903

</div>
<span class='text_page_counter'>(180)</span><div class='page_container' data-page=180>

<i><b>-Hệ số dư lượng khơng khí nạp hình học φ</b><b>k</b> là tỷ số giữa thể tích khơng khí </i>

nạp do máy nén cung cấpVk(mn) (ở điều kiện áp suất pk và nhiệt độ Tk) trong thời

gian thực hiện một chu trình cơng tác của động cơ với thể tích cơng tác của các xi
lanh động cơ i.Vs (i là số xi lanh).

( )
<i>s</i>
<i>mn</i>
<i>k</i>

<i>k</i>

<i>V</i>
<i>i</i>
<i>V</i>
.
=

ϕ (5-5)

Hệ số lưu lượng khơng khí nạp hình học φk phụ thuộc chủ yếu vào hệ thống

quét khí của động cơ và áp suất tăng áp pk.

Đối với động cơ thấp tốc không tăng áp: φk = 1,15 ÷ 1,25

Đối với động cơ diesel thấp tốc có tăng áp: φk = 1,40 ÷ 1,60

Đối với động cơ diesel cao tốc: φk = 1,40 ÷ 1,50

<b>5.4 Ảnh hưởng của phương pháp sử dụng tăng áp đến q trình trao đổi khí </b>
<b>trong động cơ hai kỳ </b>

Do đặc điểm của động cơ hai kỳ, quá trình trao đổi khí diễn ra mà khơng có
hành trình bơm riêng biệt như động cơ bốn kỳ, đồng thời q trình diễn ra kèm theo
điều kiện khơng khí nạp phải được nén sơ bộ. Vì thế, việc sử dụng phương pháp
tăng áp cho động cơ hai kỳ có ảnh hưởng nhiều đến quá trình trao đổi khí. Chúng
tăng áp xem xét ảnh hưởng này qua hai phương pháp tăng áp chủ yếu là tăng áp
xung và tăng áp đẳng áp.

<i><b>5.4.1 Trao đổi khí tăng áp xung. </b></i>

Trên hình vẽ trình bày đồ thị sự thay đổi áp suất của khí xả và khí nạp trong xi
lanh động cơ và đồ thị thời gian tiết diện trong quá trình trao đổi khí. (Hình 5.1).

<i><b>a. Pha xả tự do </b></i>

Bắt đầu khi piston đi xuống đến điểm b, mở cửa xả, khí cháy trong xilanh xả ra
ống xả do sự chênh lệch áp suất. Vào thời điểm này, áp suất khí cháy trong xi lanh
pb = 4,5 kG/cm2, cịn áp suất khí xả trong ống xả sau xi lanh đang nhỏ hơn 1,4

kG/cm2. Sự chênh lệch các trị số này (4,5 – 1,4 kG/cm2) càng lớn bao nhiêu thì q
trình xả khí cháy từ xi lanh càng mãnh liệt bấy nhiêu. Áp suất khí cháy trong xi lanh
giảm xuống rất nhanh, nhưng càng nhanh bao nhiêu thì áp suất khí xả trong đường
ống xả trước tua bin lại tăng nhanh bấy nhiêu. Vì đường ống xả có thể tích nhỏ, do
đó hình thành một xung áp suất và áp suất khí khí xả trong đó đạt tới 2,1 kG/cm2.
HIện tượng xung khí xả xuất hiện trong đường ống xả sẽ làm giảm nhanh chóng độ
chênh lệch áp suất ban đầu. Đồng thời với sự giảm động chênh lệch áp suất ban đầu,
lượng khí xả chảy từ xi lanh sang ống xả sẽ giảm đi nhanh chóng. Ngay bản thân tua
bin, với khả năng thông qua không cao, nó sẽ hãm dịng chảy và làm áp suất khí xả
trong đường ống trước nó giảm xuống từ từ. Trong khoảng thời gian nào đó, ngay
trước khi mở cửa quét, sự chảy khí cháy từ xi lanh động cơ sau giai đoạn xả tự do
(đoạn <b>bd</b>) khơng giảm kịp đến áp suất khơng khí nạp trong bình chứa Ps. Như vậy

</div>
<span class='text_page_counter'>(181)</span><div class='page_container' data-page=181>

đầu quét (điểm <b>e</b>) tương ứng với vị trí của piston mà tại đó áp suất khơng khí trong
bình chứa và khí cháy trong xi lanh bắt đầu cân bằng (Ps = Pxl). Pha xả tự do kết

thúc tại điểm <b>e</b>.

Sự chênh lệch áp suất khí cháy trong xi lanh động cơ với áp suất khơng khí

qt trong bầu nạp khi cửa quét đã mở cũng có thể gây ra hiện tượng khí xả đi
ngược vào bầu nạp hoặc gây mở muộn ở cửa nạp. Khi thiết kế tính tốn, người ta
ln cố gắng để hạn chế độ chênh lệch áp suất khi độ mở cửa nạp còn rất nhỏ để
tránh trào ngược khí xả vào bầu nạp.

Tuy nhiên trong khai thác, sự thay đổi của áp suất khí nạp, tình trạng tổ hợp
TBK-MN tăng áp cũng ảnh hưởng đến hiện tượng đó.

<i><b>b. Pha xả cưỡng bức và quét khí </b></i>

Pha trao đổi khí này diễn ra khi piston chuyển động từ vị trí ĐCT xuống ĐCD
khi áp suất khơng khí nạp trong bầu góp cân bằng với áp suất khí cháy trong xi lanh
(điểm<b> e</b>). Cửa quét và cửa xả lúc này đồng thời mở và trị số áp suất khơng khí nạp,
áp suất khí cháy trong xi lanh, áp suất khí xả trong đường ống xả được sắp xếp theo
thứ tự thuận lợi nhất cho việc quét khí trong xi lanh: Ps > Pxl > Pt. Khơng khí nạp từ

bình chứa đi vào và đẩy khí cháy trong xi lanh ra đường xả và tất nhiên một phần
khơng khí sạch trộn lẫn với nó cũng ra ngồi ống xả. Pha qt khí kết thúc khi đóng
hồn tồn các cửa qt.

<i><b>c. Pha tổn thất nạp </b></i>

Bắt đầu từ điểm <b>d’</b>, khi kết thúc cấp khơng khí nạp nào xi lanh, piston tiếp tục
lên ĐCT và cửa xả còn đang mở. Một phần khơng khí nạp bị đẩy ra khỏi xi lanh
trong quá trình này, và như vậy đoạn <b>d’b’</b> là pha tổn thất nạp. Thực tế thì ở sơ đồ
trao đổi khí mà chúng tăng áp đang xem xét, chỉ trong giai đoạn <b>d’a0</b> là giai đoạn

mà áp suất khơng khí nạp trong xi lanh động cơ cao hơn áp suất khí xả trong đường
ống xả sau xi lanh va khơng khí nạp có thể bị đẩy ra đường xả. Bắt đầu từ điểm <b>a0</b>,

</div>
<span class='text_page_counter'>(182)</span><div class='page_container' data-page=182>

<i>Hình 5.4 Q trình trao đổi khí ở động cơ 2 kỳ tăng áp xung </i>

Như thế, pha tổn thất nạp khơng phải là tồn bộ giai đoạn <b>d’b’</b> mà chỉ chiếm
một phần của nó là <b>d’a0</b> < <b>d’b’</b>. Như vậy việc lựa chọn phương án tăng áp cho động

cơ hai kỳ cũng có thể làm thay đổi thời gian tiết diện và có thể cải thiện được chất
lượng quá trình TĐK.

<i><b>5.4.2 Trao đổi khí tăng áp đẳng áp</b></i>

Điểm đặc biệt của sơ đồ tăng áp này là ở chỗ khí xả được xả vào đường ống
góp khí xả chung có thể tích khá lớn mà nhờ đó các xung khí xả bị triệt tiêu và áp
suất khí xả trước tua bin sẽ ổn định.

Trên hình 5.5 trình bày đồ thị sự thay đổi áp suất của khí xả và khơng khí nạp
phối hợp với đồ thị thời gian tiết diện trong q trình trao đổi khí.

<i><b>a. Pha xả tự do </b></i>

Giai đoạn này bắt đầu khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD và mở cửa xả (tại điểm

</div>
<span class='text_page_counter'>(183)</span><div class='page_container' data-page=183>

<i>Hình 5.5 Quá trình trao đổi khí ở động cơ 2 kỳ tăng áp đẳng áp </i>

<i><b>b. Pha xả cưỡng bức và quét khí </b></i>

Bắt đầu tại điểm <b>d</b> khi piston đi xuống, mở cửa quét. Pha này diễn ra thuận lợi
ngay từ đầu do độ chênh lệch áp suất Ps >Pxl >Pl. Tuy nhiên, so với kiểu tăng áp

dạng xung, việc tổ chức tăng áp đẳng áp làm cho trị số trung bình của Pt cao hơn và

vì thế quá trình TĐK diễn ra khơng thuận lợi bằng sơ đồ tăng áp dạng xung.

<i><b>c. Pha tổn thất nạp </b></i>

Bắt đầu khi piston đóng hồn tồn cửa qt ở điểm <b>d’</b>, một phần kkhi nạp bị
đẩy ra cửa xả khi piston đi lên ĐCT lúc này cửa xả vẫn chưa bị đóng lại. Khác với
kiểu tăng áp dạng xung, pha tổn thất nạp bắt đầu từ <b>d’</b> và kết thúc ở điểm <b>b</b> khi
piston hoàn tồn đóng cửa xả. Như vậy, sơ đồ tăng áp kiểu này không can thiệp làm
thay đổi thời gian tiết diện TĐK.

<b>5.5 Một số hệ thống trao đổi khí ở động cơ hai kỳ: </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(184)</span><div class='page_container' data-page=184>

Các động cơ diesel hai kỳ dưới tàu thuỷ hiện nay thường sử dụng một số dạng
qt khí sau:

<i>Hình5.6 Sơ đồ trao đổi khí ở động cơ 2 kỳ </i>

<i><b>a. Qt vịng đặt ngang:</b> (Hình 5.6a) ở các động cơ này cửa quét và cửa xả trên </i>

sơmi xi lanh nằm đối diện nhau. Khí quét sẽ đi ngang qua sơmi xi lanh từ cửa quét
vòng lên trên và đi ra cửa xả ở phía đối diện. Hiệu suất của phương pháp quét khí
này thấp vì có nhiều khí qt đi thẳng từ cửa quét ra cửa xả.

<i><b>b. Quét vòng đặt một bên:</b> (Hình 5.6b) ở các động cơ này cửa quét và cửa xả nằm </i>

cùng một phía của sơmi xi lanh. Khí quét đi vào trong sơmi xi lanh qua cửa qt
vịng lên trên đuổi khí cháy trong sơmi xi lanh ra ngoài qua cửa xả. Hiệu suất quét
của phương pháp này cao hơn quét ngang.

<i><b>c. Quét thẳng qua xupáp:</b> (Hình 5.6c) Ở các động cơ hai kỳ quét thẳng nằm trên </i>

sơmi xi lanh và xupáp xả trên nắp sơmi xi lanh, các động cơ diesel hai kỳ thấp tốc
cỡ lớn của hãng MAN-B&W là động cơ hai kỳ quét thẳng loại này. Khí quét đi vào
sơmi xi lanh theo hướng tiếp tuyến nên khơng khí sẽ chuyển động xốy dọc theo
vách sơmi xi lanh qt khí cháy ra ngồi. Chuyển động xốy cùa dịng khí qt
trong sơmi xi lanh làm cho q trình trao đổi khí hồn thiện hơn. Hiệu suất quét của
phương pháp này cao nhất trong các phương pháp trên. hiệu suất

<i><b>d. Quét thẳng qua cửa quét:</b> (Hình 5.6d) phương pháp này áp dụng cho các động cơ </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(185)</span><div class='page_container' data-page=185>

CHƯƠNG 6

<b>TĂNG ÁP DIESEL TÀU THUỶ </b>

<b>6.1 Mục đích của tăng áp cho động cơ diesel tàu thuỷ. </b>

<i><b>6.1.1 Các phương pháp tăng công suất động cơ diesel tàu thuỷ </b></i>

Cơ sở lý luận của tăng công suất động cơ diesel tàu thuỷ có thể bắt đầu từ các
cơng thức cơ bản tính tốn q trình cơng tác của động cơ, như sau:

Lượng khơng khí nạp vào các xi lanh của động cơ Gkk [kg(kk)/công tác];

<i>Gkk</i> =<i>i</i>.<i>Vs</i>.η<i>n</i>.ρ<i>kk</i> (6-1)

Trong đó:

<i>Vs: thể tích cơng tác xi lanh </i>

<i>ηn: hệ số nạp </i>

<i>γkk: khối lượng riêng của khơng khí nạp vào động cơ </i>

<i>i: số xi lanh </i>

Lượng nhiên liệu phun vào các xi lanh trong một chu trình Gnl [kg(nl)/cơng tác]

<i>G</i>

<i>nl</i>

=

<i>i</i>

.

<i>q</i>

<i>ct</i> (6-2)

Trong đó:

<i>i:số xi lanh </i>

<i>qct: lượng nhiên liệu cung cấp theo chu trình </i>

Hệ số dư lượng khơng khí α tính cho một chu trình:

<i>o</i>
<i>ct</i>
<i>ct</i>
<i>L</i>
<i>q</i>
<i>L</i>
.
=

α _(6-3)

Cơng suất có ích của động cơ Ne [ ml – mã lực]:

<i>m</i>
<i>i</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>D</i>
<i>p</i>
<i>k</i>
<i>N</i> <i>e</i>
<i>e</i>
.
.
.
.
.
2

= _(6-4)

Trong đó:

<i>k: hằng số </i>

<i>pe: áp suất có ích bình qn </i>

<i>D: đườmh kính xi lanh </i>
<i>S: hành trình piston </i>
<i>n:vịng quay </i>

<i>i: số xi lanh </i>

<i>m: hệ số kỳ, bằng 1 với động cơ hai kỳ, bằng 2 với động cơ bốn kỳ </i>

Các phương án thông thường tăng cơng suất động cơ có thể bao gồm:

- Tăng số xi lanh i hoặc kích thước cơ bản, bao gồm đường kính xi lanh D và
hành trình piston S. Khi đó, thể tích cơng tác của xi lanh Vs = không.785D2S sẽ

</div>
<span class='text_page_counter'>(186)</span><div class='page_container' data-page=186>

- Tăng số vịng quay n (v/p), cơng suất động cơ cũng có thể cũng sẽ tăng lên.
Khi tăng vịng quay, vấn đề khó khăn là tính tốn cân bằng động và đảm bảo bôi
trơn.

- Dùng động cơ lai hai kỳ (m = 1), có thể tăng gấp đơi công suất động cơ bốn
kỳ (m = 2). Trên thực tế, động cơ hai kỳ có cơng suất lớn hơn từ 1,6 ÷ 1,8 cơng suất
động cơ bốn kỳ có cùng kích thước cơ bản.

Tất cả các phương án đã nêu trên, việc tăng công suất cho động cơ ln kèm
theo việc tăng các kích thước của động cơ đồng thời với việc tăng lượng nhiên liệu
tiêu thụ cho động cơ.

Phương án tăng công suất dựa trên công thức (6.4) được đề cập sau đây là
phương pháp tăng nhiên liệu tiêu thụ Gm cho động cơ nhưng giữ nguyên kích thước

của động cơ, được gọi là tăng áp động cơ. Thuật ngữ “tăng áp” muốn nói đến vấn đề
tăng áp suất khơng khí nạp, nhưng bản chất của vấn đề tăng công suất trong mọi
truờng hợp là phải tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ cho động cơ.

Trên cơ sở công thức (7.4), việc tăng Gm sẽ làm giảm hiệu suất chỉ thị của động

cơ ηi và sẽ làm giảm công suất chỉ thị của động cơ Ni. Hiệu suất chỉ thị ηi phụ thuộc

trực tiếp vào các điều kiện đảm bảo quá trình cháy nhiên liệu, trong đó yếu tố quan
trọng là tỷ lệ giữa lượng nhiên liệu và khơng khí cấp vào xi lanh động cơ. Chính vì
vậy, để tăng lượng nhiên liệu cấp vài xi lanh, người ta phài đồng thời tăng lượng
khơng khí cần thiết để đốt cháy nó.

Khối lượng riêng của khơng khí nạp được tính theo cơng thức:

<i>s</i>
<i>s</i>
<i>kk</i>
<i>T</i>
<i>R</i>
<i>p</i>
.
=

γ   <i>_(6-5)</i>

Theo cơng thức (6.5), để tăng lượng khơng khí nạp, phải tăng áp suất khơng khí
nạp ps, và giảm nhiệt độ Ts

Tăng công suất động cơ diesel bằng cách tăng áp suất (giảm nhiệt độ) khơng
khí nạp để đảm bảo hiệu suất cháy toàn bộ lượng nhiên liệu lớn hơn trên cơ sở các
kích thước cơ bản của động cơ được gọi một cách đơn giản là tăng áp.

Trong các động cơ tăng áp, người tăng áp thường sử dụng máy nén để tăng áp
suất và sinh hàn để giảm nhiệt độ khơng khí nạp cho động cơ.

Mức độ tăng công suất của động cơ nhờ tăng áp so với chính động cơ đó trong

điều kiện chưa tăng áp được đánh giá bằng hệ số λta gọi là mức độ tăng áp.

<i>e</i>
<i>ta</i>
<i>e</i>
<i>e</i>
<i>ta</i>
<i>e</i>
<i>ta</i> <i>_p</i>
<i>p</i>
<i>N</i>
<i>N =</i>
=

λ _(6-6)

Trong đó:

<i>Ne và Neta là cơng suất có ích </i>

<i>Pe và peta là áp suất có ích bình quân của động cơ chưa tăng áp và động cơ </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(187)</span><div class='page_container' data-page=187>

Đối với các động cơ chế tạo trước những năm 1980, hệ số λta có giá trị phổ biến

từ 1.5 ÷ 2. Theo trị số của áp suất có ích bình qn của cac động cơ tăng áp phụ
thuộc vào mức độ tăng áp của chúng như sau:

Trị số pe (kG/cm2)

Mức độ tăng áp

Động cơ bốn kỳ Động cơ hai kỳ

Thấp 8 ÷ 12 6 ÷ 8

Vừa 13 ÷ 20 9 ÷ 12

Cao 21 ÷ 30 14 ÷ 16

<i><b>6.1.2 Các phương pháp tăng áp </b></i>

Trong động cơ tăng áp, người ta có thể sử dụng máy nén thể tích hoặc cánh dẫn
để nén khơng khí nạp. Máy nén thể tích có thể là máy nén piston, máy nén trục vít,
máy nén dùng hốc dưới piston của động cơ ….

Các máy nén có thể được truyền động trực tiếp từ động cơ, dùng động cơ điện
hoặc dùng tua bin khí xả. Tuỳ theo việc dẫn động máy nén, người ta phân biệt các
hình thức tăng áp cơ giới, tăng áp tua bin khí máy nén và tăng áp hỗn hợp.

<i><b>a. Tăng áp truyền động cơ giới </b></i>

<i>Hình 6.1 Động cơ diesel tăng áp cơ giới </i>

Máy nén khí thường có thể là máy nén thể tích hoặc máy nén cánh dẫn được
truyền động trực tiếp từ động cơ. Sơ đồ khối kết cấu động cơ tăng áp truyền động cơ
giới trên hình 6.1, bao gồm: động cơ diesel, cơ cấu truyền động, máy nén khí, sinh
hàn gió tăng áp và bầu chứa khí nạp đã tăng áp.

Tăng áp cơ giới có ưu điểm là đảm bảo được khơng khí cugn cấp cho động cơ

khi thay đổi chế độ khai thác động cơ. Nhược điểm cùa phương pháp là phải chi phí
cơng để dẫn động máy nén vượt quá 10% công suất chỉ thị và suất tiêu hao nhiên
liệu bình quân ge > 180g/(mlci.h). Tính đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, người ta

chỉ áp dụng tăng áp cơ giới cho cac động cơ có áp suất tăng áp pk < 1.5 ÷ 1.6

</div>
<span class='text_page_counter'>(188)</span><div class='page_container' data-page=188>

<i><b>b. Tăng áp tua bin khí máy nén </b></i>

Tăng áp tua bin khí máy nén là phương pháp dùng tua bin sử dụng năng lượng
khí xả lai máy nén gió kiểu ly tâm được gắn đồng trục với roto tua bin. Trên hình
7.2 thể hiện sơ đồ khối động cơ diesel tăng áp bằng tua bin khí máy nén. Khí xả sau
khi ra khỏi động cơ có thể qua bộ biến đổi sơ bộ rồi cấp vào tua bin. Công suất động
cơ tua bin trực tiếp được sử dụng để dẫn động máy nén gió tăng áp. Khơng khí nén
trước khi cấp vào động cơ có thể được làm mát bằng thiết bị sinh hàn.

<i>Hình 6.2 Động cơ diesel tăng áp tua bin khí máy nén </i>

Tăng áp bằng tua bin khí máy nén đơn thuần nhất cho phép tăng công suất
động cơ diesel từ 50 ÷ 70%, tăng hiệu suất động cơ từ 4 ÷ 6%. Bằng một số biện
pháp cải tiến, tăng áp tua bin khí máy nén có thể tăng từ 2 đến 3 lần. Để chủ động
định lượng mức độ tăng áp, người tăng áp có thể trích một năng lượng khí cháy
trong xi lanh động cơ dành cho tua bin bằng cách tăng góc mở sớm cơ cấu xả. Trong
trường hợp này, tua bin khí máy nén là thiết bị tận dụng năng lượng của khí xả. Mặc
dù tăng áp bằng tua bin khí máy nén có thể cải thiện được các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật của động cơ nhưng khả năng gia tải của động cơ rất kém.

Trên thực tế, các động cơ diesel thường được trang bị các tổ hợp tua bin khí
máy nén với nhiều thiết bị phụ trợ, nhiều phương án cải tiến. Các phương án đó có
thể kể ra như: bộ biến đổi xung khí xả, ống phun và ống khuyếch tán điều chỉnh
được, phối hợp tăng áp cơ giới và tua bin khí máy nén, sử dụng máy nén hốc dưới

piston; sử dụng quạt gió phụ hoặc máy nén phụ vào mục đích giảm tải cho tổ hợp
tua bin khí máy nén …

<b>6.2 Sử dụng năng lượng khí xả cho tăng áp diesel tàu thuỷ </b>
<i><b>6.2.1 Phân bố năng lượng khí xả động cơ diesel </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(189)</span><div class='page_container' data-page=189>

Năng lượng tồn bộ trong khí xả của động cơ E có thể chia làm hai phần:
- Năng lượng do dãn nở khí xả từ áp suất pb đến áp suất trong ống góp trước

tua bin PT, thành phần này được ký hiệu là E1, tương đương với phần diện tích S

(becb). Đây là thành phần năng lượng mang tính chất xung.

- Năng lượng 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 tương đương với phần diện

tích là S(efpe). Thành phần năng lượng này mang tính chất ổn định.

<i>Hình 6.3 Phân bố năng lượng khí xả </i>

Tua bin khí xả có thể sử dụng cả hai thành phần năng lượng này tuy nhiên
mức độ sử dụng thành phần xung E1 phụ thuộc vào phương pháp tổ chức cấp khí xả

đến tua bin. Tuỳ thuộc vào cách tổ chức cấp khí xả đến tua bin, tua bin khí máy nén
tăng áp có hai loại:

- Tăng áp xung, khí áp suất khí xả trước tua bin thay đổi.
- Tăng áp đẳng áp, khí áp suất khí xả trước tua bin ổn định.

<i><b>6.2.2 Tăng áp xung </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(190)</span><div class='page_container' data-page=190>

Đây là hình thức tăng áp mà tua bin khí xả sử dụng nhiều nhất thành phần năng
lượng xung E1. Sử dụng năng lượng xung là sử dụng trực tiếp động năng cho việc

sinh công của tua bin. Để thực hiện mục đích đó, một số các biệm pháp sau đây
được thực hiện:

- Tránh giãn nở khí xả sau khi ra khỏi tua bin bằng cách dùng ống xả có
kích thước nhỏ, được tính tốn trước, tua bin đặt gần xi lanh.

- Tăng góc mở sớm xupáp xả tạo xung khí xả lớn.

- Tránh sự trùng hợp gây ảnh hưởng lẫn nhau giữa xung của các xi lanh
khác nhau, ống xả của các xi lanh thường được chế tạo riêng biệt; sự nói chung
đường ống xả với khơng q ba xi lanh có thứ tự nổ cách xa nhau.

Trên hình 6.4 là sơ đồ tăng áp sử dụng tua bin khó máy nén kiểu xung. Khí xả
được cấp đến tua bin theo hai nhóm xi lanh (số 1, 2, 3 và 4, 5, 6) qua hai đường ống
xả có kích thước nhỏ. Các động cơ diesel hai kỳ thấp tốc có thể tận dụng từ 35 ÷
45% năng lượng xung E1. Các động cơ diesel bốn ký đặt nhiều tua bin có thể tận

dụng từ 20 ÷ 30% năng lượng E1.
<i><b>6.2.3 Tăng áp đẳng áp: </b></i>

Trong hệ thống tăng áp đẳng áp, tồn bộ khí xả từ động cơ ra khỏi xi lanh được
đưa đến một bình chứa có thể tích lớn. Tại đây, khí xả thực hiện một sự dãn nở nhỏ
tăng thể tích ΔV (xem hình 6.5), động năng khí xả giảm chuyển hoá thành nhiệt
năng với nhiệt độ cao, áp suất bình ổn trước khi cấp đến cho tua bin.

Trên hình 6.5 biểu diễn sơ đồ tăng áp cấp khí kiểu đẳng áp. Tồn bộ khí xả ra
khỏi động cơ được đưa đến bầu góp chung có thể tích tương đối lớn. Từ bầu góp
chung này, khí xả được cấp đến tua bin tăng áp.

Năng lượng khí xả phân bố trước tua bin là E2 + ΔE2, trong đó ΔE2 là phần

năng lượng tương đương với diện tích S(emnfe). Mặc dù khơng trực tiếp sử dụng
xung khí xả, nhưng tăng áp đẳng áp lại có sự cấp khí ổn định cho tua bin. Đây là
điều kiện đảm bảo hiệu suất công tác của tua bin rất cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(191)</span><div class='page_container' data-page=191>

<i><b>6.2.4 Ưu nhược điểm của tăng áp xung và tăng áp đẳng áp </b></i>

Ưu điểm lớn nhất của tăng áp xung là việc sử dụng trực tiếp xung năng lượng
khí xả, đó chính là động năng rất lớn của khí xả trong giai đoạn xả tự do. Chính vì
thế, tốc độ của tua bin tăng rất nhanh và có khả năng cung cấp đủ khí cho diesel
ngay cả khi động cơ hoạt động ở chế độ nhỏ tải. Tính tăng tốc của động cơ sử dụng
tăng áp đẳng áp rất tốt. Tuy nhiên, nhược điểm của tăng áp xung là hiệu suất công
tác của tua bin rất kém. Do cần tạo xung, góc mở sớm xupáp xả tăng lên ảnh hưởng
đến công suất chỉ thị của động cơ. Tính hiệu quả của tăng áp xung càng giảm khi áp
suất tăng áp càng lớn. Ngoài ra, kết cấu của hệ thống cũng phức tạp hơn.

Ngược lại với tăng áp xung, tăng áp đẳng áp có hiệu quả sử dụng năng lượng
của tua bin rất cao. Tăng áp đẳng áp khơng địi hỏi tăng góc mở sớm do đó tăng
được cơng suất chỉ thị động cơ. Tăng áp đẳng áp đảm bảo tính kinh tế rất cao của
động cơ, đặc biệt là các động cơ có mức độ tăng áp lớn khi hoạt động ở chế độ toàn
tải. Nhược điểm lớn nhất của nó là tính tăng tốc của động cơ rất kém. Đối với động
cơ hai kỳ khi hoạt động ở chế độ phụ tải thì khơng có khả năng quét khí cho xi lanh.
Trong trường hợp này, hệ thống tăng áp thường phải trang bị thêm quạt gió phụ.

<b>6.3 Sự thay đổi các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ khi tăng áp </b>

<i><b>6.3.1 Sự thay đổi hiệu suất cơ giới của động cơ tăng áp </b></i>

So với động cơ không tăng áp, các động cơ tăng áp có các thơng số chỉ thị ηi và

gi thay đổi nhiều nhưng các thông số có ích ηe và ge lại thay đổi nhiều hơn. Tính

chất thay đổi của các thơng số có ích ηe và ge làdo sự thay đổi của hiệu suất cơ giới

gây ra. Tính chất thay đổi hiệu suất cơ giới phụ thuộc vào hệ thống tăng áp, trong
đó, cơng tổn hao cho ma sat là một hàm phụ thuộc vào vòng quay động cơ. Giả sử
động cơ trước và sau tăng áp có số vịng quay khai thác như nhau, khi đó, hiệu suất
cơ giới của động cơ tăng áp được tính như sau:

<i>TB</i>
<i>MN</i>
<i>m</i>
<i>eTA</i>
<i>eTA</i>
<i>iTA</i>
<i>eTA</i>
<i>mTA</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
+

+
+
=
=

η (6-7)

Trong đó:

<i>NMN: là cơng suất chi phí cho lai máy nén </i>

<i>NTB : là công suất của tua bin </i>

Gọi mức độ tăng áp của động cơ diesel là:

<i>e</i>
<i>eTA</i>
<i>TA</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
=

λ ; công suất tương đối của
máy nén:
<i>i</i>
<i>MN</i>
<i>MN</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
=

δ và của tua bin:

<i>i</i>
<i>TB</i>
<i>TB</i>
<i>N</i>
<i>N</i>
=

δ so với công suất chỉ thị khi chưa tăng
áp. Biến đổi công thức (7.7) và nếu coi như công suất tua bin truyền hết cho máy
nén: <i>NMN</i> =<i>NTB</i> , ta có:

₍

₎

1
1
.
.
+
−
=
<i>TA</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>TA</i>

<i>mTA</i> _η _λ

η

λ

η _(6-8)

</div>
<span class='text_page_counter'>(192)</span><div class='page_container' data-page=192>

Với động cơ tăng áp cơ giới, khi đó: = =0
<i>i</i>
<i>TB</i>
<i>TB</i>
<i>N</i>
<i>N</i>

δ , trong trường hợp này:

₍

₎

<i>MN</i>
<i>TA</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>TA</i>

<i>mTA</i> _η _λ _δ

η
λ
η
+
+
−
=
1
1

.
.
(6-9)

Khi đó, hiệu suất cơ giới sau khi tăng áp phụ thuộc vào sự thay đổi của λTA

vàδ<i>_MN</i>. Ví dụ : khi λ<i>_TA</i> =1,5;η<i>_m</i>=0,8;δ<i>_MN</i> =0,1 tức là η<i>_mTA</i> không thay đổi. Nhưng nếu
tăng tiếp tục λTA sẽ làm cho δ<i>TA</i> tăng lên và η<i>mTA</i> giảm xuống.

<i><b>6.3.2 Sự thay đổi tỷ số tăng áp suất λ khi tăng áp </b></i>

Khi tăng áp, vấn đề cần quan tâm là ứng suất cơ của động cơ, trong đó, tỷ số
<i>C</i>

<i>z</i>

<i>p</i>
<i>p</i>

=

λ là thông số đánh giá mức độ làm việc nhẹ nhàng, tin cậy với ứng suất cơ
thấp.

Từ cơng thức tính nhiệt lượng cháy đẳng tích:

<i>QZ</i>1=<i>G</i>.<i>C</i>1.

(

<i>TZ</i>1−<i>TC</i>

)

(6.10)
Trong đó:

<i>G: là lượng khơng khí (nạp) trong xi lanh (kg) </i>

<i>Cv: là nhiệt dung riêng đẳng tích </i>

Trong quá trình cháy đẳng tích CZ1 tăng áp có:

= = =λ
<i>C</i>
<i>Z</i>
<i>C</i>
<i>Z</i>
<i>C</i>
<i>Z</i>
<i>T</i>
<i>T</i>
<i>p</i>
<i>p</i>
<i>p</i>

<i>p</i> ₁ ₁ _(6-11)

Kết hợp (6.10) và (6.11), rút ra:
1

.

. ₁

1

1 ₌ ₊

=
<i>C</i>
<i>Z</i>
<i>C</i>
<i>Z</i>
<i>T</i>
<i>C</i>
<i>G</i>
<i>Q</i>
<i>T</i>
<i>T</i>

λ (6-12)

Từ (6.12), khi tăng lượng khơng khí nạp G, tỷ số tăng áp suất

<i>C</i>
<i>Z</i>

<i>p</i>
<i>p</i>

=

λ sẽ giảm
xuống. Ngoài ra, trong các động cơ tăng áp, việc tăng áp suất khơng khí nạp pa làm

giảm thời gian chuẩn bị cháy, làm giảm tỷ số tăng áp suất λ.

<b>6.4 Tăng áp động cơ diesel bốn kỳ </b>

Việc chuyển một động cơ sang tăng áp lần đầu tiên được áp dụng cho diesel
bốn kỳ. Ngoài việc lắp đặt thiết bị nén (tổ hợp tua bin khí máy nén) và làm mát
khơng khí nạp, động cơ có tăng áp sẽ phải có một số thay đổi như sau:

- Thay đổi các thiết bị cung cấp nhiên liệu (bơm cao áp, vòi phun) để tăng
lượng phun nhiên liệu cho chu trình.

- Thay đổi góc độ của pha phối khí và tăng kích thước của cơ cấu phân phối
khí (xupáp hút và xả) để đảm bảo lựu lượng khơng khí lớn hơn đi qua động cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(193)</span><div class='page_container' data-page=193>

- Do có các hành trình bơm riêng biệt, động cơ bốn kỳ làm việc khơng hồn
tồn phụ thuộc vào q trình qt khí chất lượng nhờ chênh lệch áp suất khơng khí
nạp và khí xả.

Trên hình 6.6, khi phụ tải động cơ khoảng trên 30%, áp suất tăng áp lớn hơn áp
suất khí xả: ps > px. Khi động cơ làm việc ở chế độ nhỏ tải hơn 30%, áp suất khí xả

nhỏ hơn áp suất khơng khí tăng áp và khi đó chế độ quét khí xi lanh động cơ giai
đoạn các xupáp mở trùng pha là khơng có. Tuy nhiên, nhờ các hành trình bơm mà
động cơ vẫn có thể nạp khơng khí đủ cho q trình cháy nhưng chất lượng cháy sẽ
kém đi.

<i>Hình 6.6 Sự thay đổi thông số hệ thống tăng áp động cơ bốn kỳ theo phụ tải </i>

<b>6.5 Tăng áp động cơ diesel hai kỳ </b>

Tăng áp cho động cơ hai kỳ phức tạp hơn rất nhiều so với động cơ bốn kỳ do
các đặc điểm sau đây:

- Phải bảo đảm độ chênh áp suất Δp = ps – px > 0 trong tất cả các chế độ

khai thác. Trong trường hợp ngược lại, động cơ sẽ dừng hoạt động do khả năng qt
và nạp khơng khí chấm dứt.

- Hệ số dư lượng khơng khí qt của động cơ hai kỳ đòi hỏi lớn hơn động cơ
bốn kỳ (đ/c hai kỳ ϕ<i>_a</i> =1,45÷1,65 ; đ/c bốn kỳ ϕ<i>_a</i> =1,07÷1,35 ) do đó động cơ hai kỳ

địi hỏi lưu lượng khơng khí do máy nén cung cấp lớn hơn. Vì vậy, cơng suất tiêu
thụ của máy nén (do tua bin cung cấp) cao hơn.

- Khi áp suất chỉ thị bình quân bằng nhau, nhiệt độ khí xả động cơ hai kỳ
thường thấp hơn động cơ bốn kỳ (đ/c hai kỳ: ₌₃₅₀0_÷₄₅₀0

<i>kx</i>

<i>t</i> C; động cơ bốn

kỳ: ₌₄₅₀0 _÷₅₀₀0

<i>kx</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(194)</span><div class='page_container' data-page=194>

- Khi tăng áp, ứng suất nhiệt và ứng suất cơ của các động cơ hai kỳ thường
cao hơn so với động cơ bốn kỳ.

Chính vì vậy, hệ thống tăng áp của động cơ hai kỳ thường phức tạp hơn rất
nhiều so với động cơ bốn kỳ. Sự khác nhau về thiết kế, trang bị phụ thường gặp
trong các động cơ hai kỳ có thể bao gồm:

- Các thiết kế được tính tốn, thử nghiệm chặt chẽ hơn nhằm đảm bảo hiệu

suất cao của cả tua bin và máy nén. Các động cơ hai kỳ thấp tốc, công suất lớn
thường trang bị tổ hợp tua bin khí mb tăng áp đẳng áp.

- Trang bị các thiết bị phụ, tự động điều chỉnh (các ống phun và ống
khuyếch tán xoay được…) nhằm phục vụ động cơ khi làm việc ở chế độ phụ tải nhỏ.
- Các thiết bị giảm mất mát khơng khí nạp (đặc biệt khơng khí ở pha tổn thất
nạp) như van bướm gió, van một chiều…

- Quạt gió phụ để bổ sung khơng khí nạp và giảm tải máy nén.

<b>6.6 Làm mát khơng khí tăng áp </b>

Cùng với việc tăng áp suất, vấn đề làm mát khơng khí tăng áp quyết định rất
lớn đến việc tăng lượng không khí nạp và do đó ảnh hưởng đến cơng suất động cơ.

<i>Hình 6.7 Quan hệ áp suất tăng áp và áp suất có ích bình qn </i>
<i>1. làm mát đến 250 C; 2. làm mát đến 300 C; 3. khơng làm mát </i>

Hình 6.7 cho tăng áp mối quan hệ hiệu quả có ích bình qn p0 và áp suất tăng

áp khi có làm mát, làm mát kém và khơng làm mát. Bên cạnh đó, làm mát khơng khí
tăng áp cịn làm giảm ứng suất nhiệt của động cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(195)</span><div class='page_container' data-page=195>

Các thiết bị làm mát khơng khí tăng áp thường dùng cho tàu thuỷ là thiết bị trao
đổi nhiệt kiểu thu hồi nhiệt, kiểu bay hơi và kiểu giãn nở trong tua bin.

Thiết bị và dụng cụ đo, chỉ báo thường dùng là nhiệt kế đo nhiệt độ vào và ra
của không khí và nước. Thiết bị đo sức cản bằng độ chênh lệch cột áp lối vào và lối
ra của bầu làm mát. Độ chênh quy định đối với bầu làm mát khơng khí tăng áp
thường trong khoảng 20 ÷ 25 cm cột nước.

<b>6.7 Kết cấu tổ hợp tuabin khí máy nén tăng áp diesel tàu thuỷ </b>
<i><b>6.7.1 Nguyên lý hoạt động </b></i>

Tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp được chế tạo nhằm mục đích sử dụng năng
lượng của khí xả để lai máy nén cung cấp khơng khí nạp với áp suất cao cho động
cơ. Trên hình (6.8) mơ tả ngun lý hoạt động của tổ hợp tua bin khí máy nén.

Khí xả động cơ disel được cấp vào tua bin theo đường khí xả vào (exhaust gas
in), sau khi qua cụm ống phun được biến đổi năng lượng thành động năng, thổi vào
cánh tua bin để quay roto tua bin (turbine rotor) rồi thốt ra ngồi qua đường dẫn khí
thốt (exhaust gas out). Cánh máy nén được gắn đồng trục với roto tua bin, khi
quay sẽ hút khơng khí qua phin lọc trên đường vào (air in), qua bộ cánh máy nén
(compressor), khơng khí được đẩy vào buồng nén kiểu ống xoắn tăng áp
(compressed air out). Đường khí xả thốt ra khỏi tổ hợp tua bin máy nén được nối
với đường ốngxả ra ngồi, đường khơng khí nén được nối với ống nạp động cơ
diesel. Roto tua bin được quaytrên hai ổ đỡ kiểu vòng bi hoặc bạc.

</div>
<span class='text_page_counter'>(196)</span><div class='page_container' data-page=196>

<i><b>6.7.2 Kết cấy tua bin khí máy nén </b></i>

Kết cấu tổ hợp tua bin khí máy nén dùng cho tăng áp động cơ diesel tàu thuỷ
(hình 6.9) có thể chia thành các phần: thân tua bin (bao gồm thân phía tua bin, thân
phía máy nén và thân giữa), roto có gắn trên đó cánh tua bin và cánh máy nén, thiết
bị tăng hiệu suất cơng tác (phía khí xả: bộ biến đổi xung, ống phun; phía máy nén :
cánh hướng khơng khí vào, ống khuyếch tán, khoang khuyếch tán), bạc đỡ hoặc
vòng bi, thiết bị giảm chấn, thiết bị bơi trơn, … Trong một số tua bin khí máy nén,
thiết bị bị tăng hiệu suất công tác cịn có thể tự động điều chỉnh được.

<i><b>1. Thân tua bin. </b></i>

Thân tua bin có 3 phần:

- Thân tua bin <b>7</b> bao gồm: đường nhận khí xả, đưa khí xả đến cụm ống phun
để biến đổi năng lượng thành động năng trên cụm ống phun <b>6</b> trước khi vào bánh
cánh công tác <b>5</b> gắn trên trục roto tua bin. Thân tua bin còn chứa cụm ổ đỡ kiểu
vòng bi <b>2</b> (hoặc bạc) đầu trục roto phía tua bin. Khoang trong của cụm ổ đỡ cịn là
nơi chứa ( hoặc góp) dầu bơi trơn.

- Thân phía máy nén cũng bao gồm đường vào và ra của khơng khí nén
trong đó cụm cánh khuyếch tán biến đổi động năng thành áp năng trước khi đưa vào
ống xoắn tăng áp <b>4</b>. Thân máy nén cũng có khoang chứa cụm ổ đỡ kiểu vịng bi <b>2</b>

(hoặc bạc) đầu trục roto phía máy nén và là nơi chứa hoặc gom dầu bôi trơn.

- Thân giữa, là đường thốt khí xả, cịn là chân bệ và là thân trung gian liên
kết các phần tua bin và thân máy nén thành một khối. Thân giữa còn là nơi đặt vách
ngăn trung gian nhằm phân biệt và cách nhiệt giữa khơng khí và khí xả. Các phần
thân giữa và thân tua bin chịu nhiệt độ cao của khí xả do đó, thường có các khoang
làm mát với cơng chất là nước làm mát của động cơ.

<i><b>2. Roto </b></i>

Roto tua bin là phần quay, có gắn các bánh cánh tua bin <b>5</b> và cánh máy nén <b>3</b>.
Trên cả hai đầu roto và bánh cánh máy nén có gắn các vành thép mỏng để tạo bộ
làm kín kiểu khuất khúc, trong đó thiết bị :

- Bộ làm kín tua bin có mục đích làm kín khoang dầu bơi trơn với khí xả.
- Bộ làm kín phía máy nén có mục đích làm kín khoang dầu bơi trơn với khu
vực khơng khí nén.

</div>
<span class='text_page_counter'>(197)</span><div class='page_container' data-page=197>

<i>Hình 6.9 Kết cấu tua bin tăng áp </i>

<i>Hình 6.9 Kết cấu tổ hợp tua bin khí máy nén </i>

<i><b>3. Thiết bị tăng hiệu suất công tác </b></i>

Các thiết bị làm tăng hiệu suất các q trình cơng tác của tổ hợp tua bin khí
máy nén tăng áp, bao gồm :

- Thiết bị tăng hiệu suất cơng tác phía khí xả, bao gồm : bộ biến đổi xung và
ống phun<b> 6</b> (hình 6.9). Bộ biến đổi xung bố trí ngay trên hệ thống ống góp khí xả
sau động cơ diesel. Tuỳ thuộc vào đặc điểm hệ thống tăng áp, bộ biến đổi xung có
thể là bộ tạo xung động năng (tăng áp xung) hoặc bộ tích trữ thế năng (tăng áp đẳng
áp). Cụm ống phun đặt sau hệ thống ống góp khí xả, ngay trước cánh công tác của
roto tua bin, nhằm mục đích biến đổi thế và nhiệt năng khí xả thành động năng thổi
vào cánh công tác của tua bin.

</div>
<span class='text_page_counter'>(198)</span><div class='page_container' data-page=198>

<i><b>4. Bạc đỡ, vòng bi và bộ giảm chấn </b></i>

Thiết bị làm giảm ma sát cơ khí khi roto quay, chống dịch chuyển dọc trục,
giảm rung động, bao gồm : vòng bi (hoặc bạc) và bộ giảm chấn.

- Bạc đỡ : bao gồm hai loại bạc đỡ và bạc chặn (hình 6.9)
- Vòng bi : bao gồm hai loại bạc đỡ và bạc chặn (hình 6.9)

- Bộ giảm chấn : các lá thép mỏng có thấm dầu đặt bao quanh vòng bi trong
ổ đỡ. Bộ giảm chấn cho phép giảm các chấn động, bảo vệ vòng bi khỏi các hư hỏng
do rung động gây nên.

<i><b>5. Dầu bôi trơn </b></i>

Tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp có thể áp dụng các hình thức bơi trơn cho
vòng bi (hoặc bạc), bao gồm: hệ thống độc lập với bơm độc lập, dùng khoang dầu
với bơm dầu do roto tua bin lai.

- Hệ thống dầu bôi trơn độc lập bao gồm các két, các bơm dầu độc lập, các
van và đường ống …

- Dùng khoang dầu độc lập như hình 6.9, trong đó bố trí các bơm dầu đầu
trục do chính roto lai.

- Một số loại tua bin tăng áp cỡ nhỏ có thể dùng chung dầu với hệ thống bơi
trơn động cơ.

<b>6.8 Khai thác tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp </b>
<i><b>6.8.1 Các thiết bị đo và chỉ báo. </b></i>

<i><b>a. Nhiệt kế </b></i>

- Nhiệt kế đo nhiệt độ khí xả vào và ra tua bin.

- Nhiệt kế đo nhiệt độ không khí sau máy nén, vào và ra sinh hàn khí tăng áp.
- Nhiệt kế đo nhiệt độ nước làm mát vào và ra sinh hàn khơng khí tăng áp.

<i><b>b. Đồng hồ áp suất </b></i>

- Các áp kế đo áp suất không khí tăng áp.
- Các áp kế đo áp suất dầu bôi trơn.
- Các áp kế đo áp suất nước làm mát.

<i><b>c. Đo sức cản thuỷ lực </b></i>

- Thiết bị ống chữ U do độ chênh cột áp lối vào và ra của phin lọc khơng khí
vào máy nén.

- Thiết bị ống chữ U do độ chênh cột áp lối vào và lối ra của bầu làm mát
khơng khí tăng áp.

<i><b>d. Đo vịng quay </b></i>

<b>- </b>Thiết bị đo vòng quay roto tua bin.

</div>
<span class='text_page_counter'>(199)</span><div class='page_container' data-page=199>

- Kiểm tra trạng thái sẵn sàng hoạt động.

- Kiểm tra mức dầu trong hốc (loại VTR) hoặc trong két chứa và két trọng
lực (loại MET).

- Mở van xả đáy trong tua bin, trong hốc xả sinh hàn, trong ống nạp.
- Kiểm tra các thiết bị đo, chỉ báo.

<i><b>b. Theo dõi hoạt động </b></i>

- Kiểm tra theo dõi các thông số, đặc biệt là vòng quay tua bin và áp suất
tăng áp. Sự thay đổi các thông số phải phù hợp với sự thay đổi chế độ hoạt động của
động cơ.

- Kiểm tra, theo dõi sự bôi trơn trong tua bin khí máy nén.

- Kiếm tra, theo dõi sự rung động, tiếng ồn của tua bin khí máy nén.

- Nếu các thiết bị phụ trợ không hoạt động tự động thì cần phải đưa chúng
vào hoạt động kịp thời.

<i><b>c. Ho máy nén và xử lý </b></i>

Ho máy nén (như quen gọi là ho tua bin) có rất nhiều nguyên nhân:

- Nguyên nhân tiềm ẩn là do chất lượng quá trình cháy trong các xi lanh của
động cơ và tình trạng kỹ thuật của tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp.

- Nguyên nhân trực tiếp do sóng gió làm thay đổi tải và vịng quay máy
chính ở mức độ tương đối lớn (khi thời tiết xấu).

Khi vòng quay động cơ tăng, lưu lượng khơng khí nạp vào xi lanh tăng làm
giảm áp suất đối áp trên máy nén. Trong khi đó, do qn tính của roto, vòng quay
máy nén giữ nguyên làm cho tốc độ dịng khơng khí qua máy nén tăng đột ngột. Lưu
lượng gió tức thơìi tăng làm đặc tính sức cản tuyến nạp tăng lên. Ngay sau đó, vịng
quay động cơ giảm xuống làm giảm lưu lượng của máy nén, đưa điểm làm việc của
máy nén từ điểm D (vốn đã rất gần điểm giới hạn ho C) về điểm giới hạn ho C (hình
6.10). Tại điểm C, máy nén chưa ho. Tuy nhiên, nếu cường độ quá trình nói trên q
lớn, hệ thống khơng dừng ở điểm C mà chuyển tiếp vầ điểm B có lưu lượng âm,
dịng khơng khí nạp đi ngược từ hệ thống nạp ra ngoài qua cánh máy nén. Điều này
có thể xem như một sóng áp suất ngược từ ống góp khơng khí nạp ra mơi trường.
Theo đặc tính cơng tác của hệ thống, đặc tính sức cản giảm đột ngột làm tăng lưu
lượng của máy nén (từ A về B). Do cường độ của quá trình, sự thay đổi lưu lượng
và cột áp không dừng ở điểm B mà chuyển từ B về D.

Sự thay đổi đột ngột của các yếu tố: cột áp từ dương sang âm, lưu lượng từ
dương, bằng khơng rồi sang âm, dịng chảy vào, đứng n rồi trào ngược ra ngoài
máy nén làm máy nén và tộ hợp phát âm thanh dữ dội, rung động mạnh gọi là ho

máy nén.

</div>
<span class='text_page_counter'>(200)</span><div class='page_container' data-page=200></div>

<!--links-->