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

chương 3:
VÀI NÉT VỀ ĐỘNG CƠ
DIESEL TÀU THỦY 2
KỲ
Điểm khác nhau cơ bản giữa động cơ hai kỳ và động cơ bốn kỳ
là ở chỗ: động
cơ
hai kỳ không có riêng hành trình thải và nạp nên
ph
ải thực hiện thải và nạp cùng
m
ộ
t
lúc, trong thời gian rất ngắn,
ngay tr
ước và sau điểm chết dưới của piston. Do đó
t
h
ời
gian cho
chu trình công tác
được thực hiện trong một vòng quay trục khuỷu.
Th
ời g
ia
n trao đổi môi chất rất ngắn chỉ bằng khoảng 1/3 thời gian
th
ải và nạp của động cơ bốn kỳ. Môi chất đã được nén trước được
đưa vào tạo áp lực đẩy sản vật cháy
từ
xilanh r

a
đường thải gây
tác d
ụng quét khí thải ra khỏi xilanh. Việc nén trước không khí
đ
ược
thực hiện trong một bơm quét khí r
iê
ng.
Trong các
động cơ hai kỳ cỡ lớn người ta dùng một khoang chứa
khí nén riêng b
iệt
và dùng máy nén khí nén tăng lượng cung cấp khí
n
ạp vào xilanh động cơ làm tăng
mật
độ không khí, qua đó tăng
l
ượng không khí nạp vào xilanh mỗi chu trình, vì vậy sẽ
làm
tăng
công su
ất động
cơ
.
Vi
ệc quét khí cho động cơ 2 kỳ hiện nay được ứng dụng theo
nhi
ều sơ đồ kh

ác
nhau. Căn cứ vào đặc tính chuyển động của dòng
khí quét có th
ể chia thành hai nhó
m
chính là: quét vòng và quét
t
h
ẳ
ng.
1.3.1. Sơ đồ quét khí
vòng
1.3.1.1. Đặc điểm
+ Không có xup
á
p.
+ Các c
ửa nạp và các cửa xả được bố trí xung quanh thành
xilanh v
ề 2 phía đố
i
diện nhau. Mép trên của cửa xả cao hơn mép
trên c
ủa cửa nạp. Các cửa nạp có h
ướ
ng vát lên phía trên để tạo
h
ướng đi của dòng khí nạp lùa lên phía trên sát nắp x
ila
nh.

+ Vi
ệc đóng mở các cửa khí do piston
đảm nh
iệm
. Nhóm này gồm nhiều
l
o
ại:
- Quét kiểu vòng đơn (hình
a
,b).
- Quét ki
ểu vòng có đường nạp khí phụ (hình
c
).
a)
b)
c
)
Hình 1.4. Sơ đồ quét khí vòng.
-Trang 7
-
1.3.1.2 Nguyên lí hoạt
động
Chu trình công tác của động cơ hai kì thực hiện trong hai hành
trình p
i
s
t
on

:
+ Hành trình thứ
nhất
- Piston đi từ ĐCD lên Đ
CT
.
- Khi piston
ở ĐCD các cửa nạp và các cửa thải đều mở.
Lúc này khí n
ạ
p được bơm quét khí thổi vào xilanh. Do có áp suất
l
ớn hơn áp suất khí thải còn lại
t
rong xilanh nên khí nạp sẽ lùa khí
th
ải qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đo
ạ
n quét kh
í
.
- Khi piston
đi từ ĐCD lên, các cửa nạp và thải đều dần dần
đóng lại, kết
t
hú
c
quá trình nạp kh
í
.

- Khi các c
ửa nạp đã đóng, khí nạp ngừng không vào xilanh
n
ửa nhưng vì
cửa
thải vẫn còn mở nên khí thải vẫn còn tiếp tục qua
c
ửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi
là
giai đoạn xả khí sót. Trong
giai
đoạn này, một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải r
a
ngoài,
nên còn g
ọi là giai đoạn lọt khí. Khi piston đi lên đóng kín các cửa
th
ải thì k
ết
thúc giai đoạn lọt kh
í
.
- Khi piston ti
ếp tục đi lên ĐCT, không khí trong xilanh bị
nén lại rất nh
a
nh làm áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên, giai đoạn
này làm nhi
ệm vụ nén khí, quá
t

r
ì
nh xảy ra tương tự như ở kỳ nén
động cơ 4 kỳ. Khi piston lên gần ĐCT thì nhiên liệu đ
ược
phun vào
xilanh d
ưới dạng sương
m
ù.
+ Hành trình
th
ứ ha
i
- Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ
tự bốc cháy
làm
áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng lên mãnh
li
ệt, sản vật cháy giản nỡ mạnh đ
ẩ
y piston đi xuống làm quay trục
-Trang 8
-
khuỷu, thực hiện giai đoạn sinh
c
ông.
- Khi piston
đi xuống được một đoạn thì mở cửa thải
tr

ước, khí thải
t
rong xilanh tự do thoát ra ngoài làm áp suất trong
xilanh gi
ảm xuống gần bằng áp suất b
ê
n ngoài. Giai đoạn này gọi là
giai
đoạn xả tự do.
- Piston ti
ếp tục đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp,
khí n
ạp lại đ
ược
thổi vào xilanh lùa khí thải ra, thực hiện quá trình thay khí chuẩn bị
cho chu trình s
a
u.
1.3.2. Sơ đồ quét khí
thẳng
1.3.2.1. Đặc điểm
Có xupáp xả, xupáp xả được bố trí trên nắp xilanh và được điều
khi
ển bằng 1
cơ
cấu phân phối trích lực từ trục khuỷu.
Các c
ửa nạp được bố trí xung quanh thành xilanh, hướng tiếp
tuy
ến (với vòng tròn có đường kính nhỏ hơn đường kính xilanh)

m
ột góc , có hướng vát lên phía
t
r
ê
n
-Trang 9
-
một góc  để tạo hướng đi của dòng khí xoáy vòng lên trên.
Vi
ệc đóng và mở các
cửa
nạp do piston đảm nh
iệm
.







 
Hình 1.5. Sơ đồ quét khí
t
h
ẳ
ng.
1.3.2.2. Nguyên lí hoạt động
+ Hành trình thứ nhất

:
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp và xupáp xả điều
m
ở, trong hành
t
r
ì
nh này làm các nhiệm vụ: quét khí, nạp khí,
nén khí và phun nhiên li
ệu như ở động cơ qu
ét
vòng. Chỉ khác
động cơ quét khí vòng ở chỗ: Giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở
độn
g
cơ
này có thể điều chỉnh được (rất nhỏ hoặc bằng không,
th
ậm chí có thể cho xupáp x
ả
đóng trước khi đóng cửa n
ạ
p).
+ Hành trình thứ ha
i
:
Hành trình này làm các nhiệm vụ giãn nở sinh công, xả tự
do, quét khí tương
tự
như trong động cơ quét vòng, nghĩa là sau

giai
đoạn sinh công thì xupáp xả được
mở
trước, các cửa nạp
m
ở s
a
u.
Ưu điểm của hệ thống quét khí thẳng
là:
-Trang 10
-
- Do dòng khí chuyển động rất thuận lợi, khí nạp và khí
th
ải ít bị trộn lẫn n
ê
n chất lượng thải sạch tốt h
ơ
n.
- Có th
ể điều chỉnh được thời điểm đóng và mở xupáp xả
nên hiệu suất cao đ
ặc
biệt là khi sử dụng với cơ cấu piston -
thanh truy
ền - trục khuỷu có con trượt, hiệu su
ất
có thể đạt được

>

50%.
Tuy nhiên
nhược điểm của hệ thống này là kết cấu phức tạp do
ph
ải có thêm h
ệ
thống điều khiển xupáp xả đồng thời động cơ
thường lớn hơn nhiều (động cơ có
c