BÀI GIẢNG ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THUỶ - PHẦN 2 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - CHƯƠNG 5 ppsx

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 76

CHƯƠNG 5
QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI KHÍ Ở ĐỘNG CƠ HAI KỲ

5.1 Các đặc điểm của quá trình
Mục đích của quá trình trao đồi khí trong động cơ diesel nói chung và hai kỳ
nói riêng là thải hết khí cháy trong xy lanh và thay thế bằng không khí sạch.
Động cơ diesel hai kỳ không có các hành trình thải và hút cưỡng bức; do đó,
không khí nạp phải được nén bằng thiết bị phụ để đạt được áp suất lớn hơn áp
suất khí cháy ở giai đoạn quét khí trong xy lanh động cơ.
Để đảm bảo tốt nhất quá trình trao đổ
i 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 dòng 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 thi
ết.
5.2 Các giai đoạn của quá trình trao đổi khí
Toàn bộ diễn biến quá trình trao đổi khí được chia thành ba giai đoạn (hình 5.1)


Hình 5.1 Các giai đoạn của quá trình trao đổi khí

- Giai đoạn 1: bg được gọi là giai đoạn xả tự do, trong đó b là thời điểm
mở cơ cấu xả, còn g là thời điểm áp suất khí cháy trong xy lanh động cơ đạt giá
trị thấp nhất. Trong giai đoạn này, khí xả tự thoát ra khỏi xy lanh nhờ năng lượng
ban đầu và quán tính của dòng chảy với tốc độ khoảng 1000 m/s. Giai đoạn này

diễn ra rất thuận lợi và được chia làm hai pha: pha xả trên tới hạn bk và pha xả
dướ
i tới hạn kg. Điểm phân biệt giữa hai pha là k mà tại đó áp suất trong xy lanh
đạt tới giá trị tới hạn:

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 77

β
k
= p
k
/p
b

Trong đó:
β
k
= 0,528 với khí hai nguyên tử,
β
k
= 0,546 với khí ba nguyên tử,
Còn tốc độ tức thời của dòng khí tại điểm k là tốc độ âm thanh.
- Giai đoạn 2: g-e-f được gọi là
giai đoạn quét khí trong đó f là thời điểm
đóng cơ cấu nạp. Trong giai đoạn này, không khí nạp với áp suất p
k
lớn hơn áp
suất khí cháy trong xy lanh bắt đầu tràn vào để nạp và quét khí cháy còn chưa
thoát ra khỏi xy lanh trong giai đoạn 1. Vào cuối giai đoạn 2, khi mà cửa quét
đóng gần hết, cửa xả vẫn còn mở, áp suất (của hỗn hợp không khí và khí cháy)

trong xy lanh giảm.
- Giai đoạn 3: f-i được gọi là giai đoạn tổn thất nạp trong đó i là thời
điểm đóng cửa xả. Trong giai đoạn này, không khí nạp không còn c
ấp vào xy
lanh nhưng cửa xả vẫn mở, nên không khí nạp thoát ra ngoài 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.
5.3 Thời gian tiết diện trao đổi khí
5.3.1 Khái niệm đồ thị thời gian tiết diện
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 công thức:

()
(
)
tdtfF ∫= [m
2
.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(m
2
), trục hoành là thời gian τ (s) hoặc góc quay trục
khuỷu φ.
5.3.2 Xây dựng đồ thị thời gian tiết diện
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 h

1
và cửa nạp là h
2:
Vẽ đường tròn bán kính R, tâm O theo tỷ lệ xích đã chọn. Từ điểm O lấy
OO’ với độ dài OO’ = R
2
/(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
OA
5
theo phương thẳng đứng trong đó A
5
được xem như điểm chết dưới. Từ
A
5
lấy về phía O một đoạn có độ dài h
i
(h
i
= h
1
hoặc h
2
), qua đó kẻ đường
nằm ngang song song với tiếp tuyến của đường tròn tại A
5
cắt nửa đường
tròn tại A
1
và A

1
’ (hình 5.2 a). Nối các điểm A
1
và A
1
’ với điểm O’ rồi từ O
kẻ các đường OA
0
và OA
0
’ song song với O’A
1
và O’A
1
’. Góc φ = A
0
OA
0
’ =
A
1
O’A
1
’ chính là góc mở toàn bộ cơ cấu nạp hoặc xả, điểm A
0
tương ứng với
vị trí piston bắt đầu đóng cửa xả (nếu h
i
=h
1

). Tiếp tục chia góc φ thành các
giá trị trung gian φ
i
rồi từ các giá trị này, kẻ các đường song song với A
1
A
1
’.
Khoàng cách h
x
chính là chiều cao cửa xả tương ứng với góc quay trục khuỷu

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 78

φ
i
, từ giá trị này ta tính được diện tích tiết diện cửa xả tương ứng với góc
quay trục khuỷu φ
i
. Đặt các giá trị này lên trục toạ độ có trục tung là diện
tích (m
2
), trục hoành là góc quay trục khuỷu (độ
g.q.tr.kh
). Tương tự nếu h
1
=h
2

ta vẽ được đồ thị thời gian tiết diện của cửa quét.

Hình5.2 Đồ thị thời gian thiết diện

5.3.3 Các pha trao đổi khí trên đồ thị thời gian tiết diện
Các pha trao đổi khí trên đồ thị thời gian tiết diện, bao gồm:
- F
1
pha xả tự do, quyết định làm giảm áp suất khí cháy trong xy lanh thấp
hơn áp suất không khí nạp vào thời điểm mở xupap nạp.
- F
2
pha nạp, cùng với F
3
pha xả cưỡng bức, quyết định lượng không khí nạp
vào xy lanh, chất lượng quét sạch xy lanh và chi phí không khí cho việc quét sạch
khí cháy trong xy lanh động cơ.
- F
4
pha tổn thất nạp, làm mất một phần không khí nạp theo đường xả. Cần
hạn chế hoặc loại bỏ pha này.
5.3.4 Đánh giá chất lượng quá trình trao đổi khí
Chất lượng quá trình trao đổi khí được đánh giá bằng các thông số sau đây:
- Lượng khí cháy tức thời còn sót lại trong xy lanh động cơ ở thời điểm góc
quay trục khuỷu φ: G
ks
(φ) và khi kết thúc trao đổi khí G
ks
[kg];
- Lượng không khí nạp (sạch) đi qua cửa quét vào xy lanh động cơ ở thời
điểm góc quay trục khuỷu φ: G

k
(φ) và khi kết thúc trao đổi khí G
kq
[kg];
- Lượng không khí nạp (sạch) còn lại trong xy lanh động cơ ở thời điểm góc
quay trục khuỷu φ: G
k
(φ) và khi kết thúc trao đổi khí G
kk
[kh];
Hình 5.3 minh hoạ sự thay đổi tương đối các thành phần khí nói trên trong
xy lanh động cơ khi diễn ra quá trình trao đổi khí trong động cơ. Đồ thị cho phép
đánh giá lượng chi phí không khí cho việc quét khí ở bất kỳ thời điểm nào bằng
hiệu G
kq
(φ) và G
k
(φ). Trên đồ thị cũng cho thấy sự thay đổi lượng khí cháy trong
xy lanh động cơ từ lúc bắt đầu mở cửa xả đến khi đóng hoàn toàn cửa xả. Sau
giai đoạn xả tự do, mới chỉ có khoảng một nửa lượng khí xả được xả ra ngoài.
Không khí nén bắt đầu cấp vào xy lanh động cơ, chiếm chỗ và thực hiện chức
năng quét khí, đẩy khí cháy ra khỏi xy lanh động cơ, làm cho l
ượng khí cháy tiếp
tục giảm xuống. Trong giai đoạn đầu cấp khống khí quét, không khí quét chỉ

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 79

chiếm chỗ trong xy lanh mà chưa ra theo đường khí cháy. Bắt đầu từ điểm k, một
phần không khí quét ra ngoài xy lanh theo khí xả và lượng [G
kq

(φ) – G
k
(φ)] cho
phép đánh giá lượng chi phí không khí sạch cho việc quét khí. Như vậy trong
khoảng giá trị góc quay trục khuỷu từ lúc bắt đầu mở cửa quét đến thời điểm k, ta
có [G
kq
(φ) = G
k
(φ)]

Hình 5.3 Sự thay đổi các thành phần không khí, khí cháy khi trao đổi khí

Trị số lớn nhất G
k
cho thấy toàn bộ lượng không khí chi phí cho việc quét
khí và nạp. Trong giai đoạn từ thời điểm gần đóng cửa quét đến khi đóng cửa xả,
lượng khí sạch còn lại trong xy lanh động cơ G
k
(φ) giảm xuống do ảnh hưởng
cùa tổn thất nạp. Tổn thất nạp là pha không có lợi cho quá 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 quá trình trao đổi khí:
-
Hệ số quét khí φ
a
là tỷ số giữa lượng không khí nạp đã đi qua cửa quét vào
xy lanh động cơ G
kq

với lượng không khí nạp còn lại trong xy lanh động cơ G
kk

tính đến thời điểm kết thúc quá trình trao đổi khí.

kk
kq
a
G
G
=
σ
; (5.2)
Trị số φ
a
càng lớn có ý nghĩa là mất mát cho quá trình trao đổi khí càng lớn.
Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với bài toán cân bằng công suất của tổ hợp
TBK-MN khi tăng áp cho động cơ hai kỳ. Tuy nhiên cũng phải thừa nhận rằng trị

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 80

số lớn của φ
a
ở một mức độ nào đấy sẽ làm giảm trạng thái nhiệt và do đó cả ứng
suất nhiệt các chi tiết nhóm piston xy lanh.
Với động cơ hai kỳ không tăng áp φ
a
= 1,15 ÷ 1,25
Với động cơ hai kỳ có tăng áp φ
a

= 1,6 ÷1,65
Với động cơ bốn kỳ φ
a
= 1,0 ÷ 1,2
-
Hệ số khí sót γ
r
là tỷ số giữa lượng khí cháy còn sót lại trong xy lanh động
cơ G
s
với lượng không khí nạp còn lại trong xy lanh động cơ G
kk
tính đến cuối
thời điểm kết thúc quá trình trao đổi khí.

s
r
kk
G
G
γ
= (5-3)
Trị số γ
r
càng nhỏ thì chất lượng của quá trình quét khí càng cao, quá trình
trao đổi khí càng hoàn thiện. Giá trị γ
r
nhỏ cho thấy lượng khí sót còn lại trong xy
lanh ít và lượng khí sạch nạp vào xy lanh càng nhiều. Giá trị γ
r

ảnh hưởng rất lớn
đến quá trình cháy diễn ra sau đó. Mỗi loại động cơ có giá trị γ
r
khác nhau:
- Động cơ bốn kỳ không tăng áp: γ
r
= 0,06 ÷ 0,04
- Động cơ bốn kỳ có tăng áp: γ
r
= 0,02 ÷ 0,04
- Động cơ hai kỳ quét thẳng (B&W): γ
r
= 0,04 ÷ 0,08
- Động cơ hai kỳ quét vòng (MAN): γ
r
= 0,08 ÷ 0,09
- Động cơ hai kỳ quét vòng (SULZER): γ
r
= 0,09 ÷ 0,12
- Động cơ hai kỳ quét ngang: γ
r
= 0,12 ÷ 0,14
Các yếu tố ảnh hưởng đến toàn bộ tuyến nạp-thải cũng như việc giảm áp
suất không khí quét đều ảnh hưởng trực tiếp đến γ
r
.
-
Hệ số nạp η
n
là tỷ số giữa lượng không khí nạp còn lại trong xy lanh động

cơ G
kk
với lượng không khí có thể chứa được trong thể tích công tác V
s
với thông
số của không khí trước cửa nạp P
0
và T
0
(đối với động cơ không tăng áp) hoặc P
s

và T
s
(đối với động cơ có tăng áp)

s
kk
n
G
G
=
η
(5-4)
Giá trị η
n
đánh giá khả năng sử dụng thể tích xy lanh trong quá trình trao đổi
khí. Khi η
n
càng lớn thì hiệu quả sử dụng thể tích xy lanh trong quá trình trao đổi

khí càng cao, lượng không khí mới nạp vào xy lanh càng nhiều. Giá trị η
n
phụ
thuộc vào từng loại động cơ.
Đối với động cơ hai kỳ: η
n
= 0,75 ÷ 0,90
Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: η
n
= 0,75 ÷ 0,903
Đối với động cơ bốn kỳ có tăng áp: η
n
= 0,70 ÷ 0,85
-
Hệ số dư lượng không khí nạp hình học φ
k
là tỷ số giữa thể tích không khí
nạp do máy nén cung cấpV
k(mn)
(ở điều kiện áp suất p
k
và nhiệt độ T
k
) trong thời
gian thực hiện một chu trình công tác của động cơ với thể tích công tác của các
xy lanh động cơ i.V
s
.

()

s
mnk
k
Vi
V
.
=
ϕ
(5-5)
Hệ số lưu lượng không khí nạp hình học φ
k
phụ thuộc chủ yếu vào hệ thống
quét khí của động cơ và áp suất tăng áp p
k
.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 81

Đối với động cơ thấp tốc không tăng áp: φ
k
= 1,15 ÷ 1,25
Đối với động cơ diesel thấp tốc có tăng áp: φ
k
= 1,40 ÷ 1,60
Đối với động cơ diesel cao tốc: φ
k
= 1,40 ÷ 1,50
5.4 Ảnh hưởng của phương pháp sử dụng tăng áp đến quá trình trao đổi khí
trong động cơ hai kỳ:
Do đặc điểm của động cơ hai kỳ, quá trình trao đổi khí diễn ra mà không có

hành trình bơm riêng biệt như động cơ bốn kỳ, đồng thời quá trình diễn ra kèm
theo điều kiện không khí nạp phải được nén sơ bộ. Vì thế, việc sử dụng phương
pháp tăng áp cho động cơ hai k
ỳ 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.
5.4.1 Trao đổi khí tăng áp xung.
Trên hình vẽ trình bày đồ thị sự thay đổi áp suất của khí xả và khí nạp trong xy
lanh động cơ và đồ thị thời gian tiết diện trong quá trình trao đổi khí. (Hình 5.1).
a. Pha xả tự do
Bắt đầu khi piston đi xuống đến điểm b, mở cửa xả, khí cháy trong xy lanh
xả ra ống xả do sự chênh lệch áp suất. Vào thời điểm này, áp suất khí cháy trong
xy lanh p
b
= 4,5 kG/cm
2
, còn áp suất khí xả trong ống xả sau xy lanh đang nhỏ
hơn 1,4 kG/cm
2
. Sự chênh lệch các trị số này (4,5 – 1,4 kG/cm
2
) càng lớn bao
nhiêu thì quá trình xả khí cháy từ xy lanh càng mãnh liệt bấy nhiêu. Áp suất khí
cháy trong xy 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 xả trong
đó đạt tới 2,1 kG/cm
2
. 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 xy lanh sang ống xả sẽ
giảm đi nhanh chóng. Ngay bản thân tua bin, với khả năng thông qua không cao,
nó sẽ hãm dòng chảy và làm áp suất khí xả trong đường ống trước nó giảm xuống
từ từ. Trong khoảng th
ời gian nào đó, ngay trước khi mở cửa quét, sự chảy khí
cháy từ xy lanh động cơ sau giai đoạn xả tự do (đoạn bd) không giảm kịp đến áp
suất không khí nạp trong bình chứa P
s
. Như vậy tại điểm d là điểm bắt đầu mở
cửa quét (cửa nạp, trên đồ thị thời gian tiết diện), thực tế khí quét đã không cấp
được vào trong xy lanh động cơ mà phải đợi đến điểm bắt đầu quét (điểm e)
tương ứng với vị trí của piston mà tại đó áp suất không khí trong bình chứa và
khí cháy trong xy lanh bắt đầu cân bằng (P
s
= P
xl
). Pha xả tự do kết thúc tại điểm
e.
Sự chênh lệch áp suất khí cháy trong xy lanh động cơ với áp suất không khí
quét 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 toán, người ta
luôn cố gắng để hạn chế độ chênh lệch áp suất khi độ mở cửa n
ạp còn rất nhỏ để
tránh trào ngược khí xả vào bầu nạp.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 82

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.
b. Pha xả cưỡng bức và quét khí

Pha trao đổi khí này diễn ra khi piston chuyển động từ vị trí ĐCT xuống
ĐCD khi áp suất không khí nạp trong bầu góp cân bằng với áp suất khí cháy
trong xy lanh (điểm e). Cửa quét và cửa xả lúc này đồng thời mở và trị số áp suất
không khí nạp, áp suấ
t khí cháy trong xy lanh, áp suất khí xả trong đường ống xả
được sắp xếp theo thứ tự thuận lợi nhất cho việc quét khí trong xy lanh: P
s
> P
xl
>
P
l
. Không khí nạp từ bình chứa đi vào và đẩy khí cháy trong xy lanh ra đường xả
và tất nhiên một phần không khí sạch trộn lẫn với nó cũng ra ngoài ống xả. Pha
quét khí kết thúc khi đóng hoàn toàn các cửa quét.
c. Pha tổn thất nạp
Bắt đầu từ điểm d’, khi kết thúc cấp không khí nạp nào xy lanh, piston tiếp
tục lên ĐCT và cửa xả còn đang mở. Một phần không khí nạp bị đẩy ra khỏi xy
lanh trong quá trình này, và như vậy
đoạn d’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 d’a
0
là giai
đoạn mà áp suất không khí nạp trong xy lanh động cơ cao hơn áp suất khí xả
trong đường ống xả sau xy lanh và không khí nạp có thể bị đẩy ra đường xả. Bắt
đầu từ điểm a
0
, xung áp suất khí xả trong đường ống xả cùa xy lanh nổ tiếp theo
nối chung ống xả với xy lanh đang xem xét, sẽ làm cho áp suất khí xả trong
đường ống xả bắt đầu cân bằng và cao hơn áp suất không khí nạp trong xy lanh.

Không khí nạp trong xy lanh không có khả năng tràn ra ngoài đuựơc nữa vì đã
hình thành một “rào chắn” khí xả bên ngoài cửa xả.


Hình5.4 Quá trình trao đổi khí ở động cơ 2 kỳ tăng áp xung

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 83

Như thế, pha tổn thất nạp không phải là toàn bộ giai đoạn d’b’ mà chỉ chiếm
một phần của nó là d’a
0
< d’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 trao đổi khí.
5.4.2 Trao đổi khí tăng áp đẳng áp
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 không khí
nạp phối hợp với đồ thị thời gian tiết diện trong quá trình trao đổi khí.
a. Pha xả tự do
Giai đoạn này bắt đầu khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD và mở cửa xả (tại
điểm b), khí cháy trong xy lanh có áp suất cao hơn khí xả ở đường ố
ng xả sau xy
lanh, tạo điều kiện cho nó tràn ra mãnh liệt. Tuy nhiên, sự thay đổi áp suất khí xả
trong đường ống xả ở giai đoạn này rất nhỏ và xung áp suất của khí xả tạo thành
gần như không có. Toàn bộ giai đoạn bd, khí xả liên tục chảy từ xy lanh sang
đường ống xả và ở điểm d, vào thời điểm mở cửa quét, áp suất không khí bắt đầu
cân bằng v

ới áp suất khí cháy trong xy lanh động cơ. Hiện tượng trào ngược khí
cháy vào bầu nạp là không có.

Hình5.5 Quá trình trao đổi khí ở động cơ 2 kỳ tăng áp đẳng áp

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 84

b. Pha xả cưỡng bức và quét khí
Bắt đầu tại điểm d khi piston đi xuống, mở cửa quét. Pha này diễn ra thuận
lợi ngay từ đầu do độ chênh lệch áp suất P
s
>P
xl
>P
l
. Tuy nhiên, so với kiểu tăng
áp dạng xung, việc tổ chức tăng áp đẳng áp làm cho trị số trung bình của P
t
cao
hơn và vì thế quá trình trao đổi khí diễn ra không thuận lợi bằng sơ đồ tăng áp
dạng xung.
c. Pha tổn thất nạp
Bắt đầu khi piston đóng hoàn toàn cửa quét ở điểm d’, 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
d’ và kết thúc ở điểm b
khi piston hoàn toàn đóng cửa xả. Như vậy, sơ đồ tăng áp kiểu này không can
thiệp làm thay đổi thời gian tiết diện trao đổi khí.
5.5 Một số hệ thống trao đổi khí ở động cơ hai kỳ:
Các động cơ hai kỳ không tự thải khí cháy ra khỏi xy lanh và nạp khí mới

vào xy lanh, do đó hệ thống trao đổi khí cần phải có máy nén để thực hiện việ
c
quét khí và nạp khí mới vào trong xy lanh.
Các động cơ diesel hai kỳ dưới tàu thuỷ hiện nay thường sử dụng một số
dạng quét khí sau:


Hình5.6 Sơ đồ trao đổi khí ở động cơ 2 kỳ

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 85

a. Qt vòng đặt ngang: (Hình 5.6a) ở các động cơ này cửa qt và cửa xả trên
sơmi xy lanh nằm đối diện nhau. Khí qt sẽ đi ngang qua sơmi xy lanh từ cửa
qt vòng lên trên và đi ra cửa xả ở phía đối diện. Hiệu suất của phương pháp
qt khí này thấp vì có nhiều khí qt đi thẳng từ cửa qt ra cửa xả.
b. Qt vòng đặt một bên:
(Hình 5.6b) ở các động cơ này cửa qt và cửa xả
nằm cùng một phía của sơmi xy lanh. Khí qt đi vào trong sơmi xy lanh qua cửa
qt vòng lên trên đuổi khí cháy trong sơmi xy lanh ra ngồi qua cửa xả. Hiệu
suất qt của phương pháp này cao hơn qt ngang.
c. Qt thẳng qua xupáp:
(Hình 5.6c) Ở các động cơ hai kỳ qt thẳng, các cửa
qt nằm trên sơmi xy lanh và xu páp xả trên nắp sơmi xy lanh, các động cơ
diesel hai kỳ thấp tốc cỡ lớn của hãng MAN-B&W và Sulzer thế hệ mới
RTA là
động cơ hai kỳ qt thẳng loại này. Khí qt đi vào sơmi xy lanh theo hướng tiếp
tuyến nên khơng khí sẽ chuyển động xốy dọc theo vách sơmi xy lanh qt khí
cháy ra ngồi. Chuyển động xốy cùa dòng khí qt trong sơmi xy lanh làm cho
q trình trao đổi khí hồn thiện hơn. Hiệu suất qt của phương pháp này cao
nhất trong các phương pháp trên. hiệu suất

d. Qt thẳng qua cửa qt:
(Hình 5.6d) phương pháp này áp dụng cho các động
cơ piston đối đỉnh. Trong trường hợp này cửa qt nằm phía dưới, cửa xả nằm
phía trên của sơmi xy lanh hoặc ngược lại.

Câu hỏi ơn tập chương:
1. Các kiểu quét khí sử dụng trong động cơ diesel hai kỳ. Trò số thời gian
tiết diện là gì?
2. .Nêu và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trao đổi khí ở động
cơ hai kỳ?
3. Phân tích các kiểu quét khí sử dụng trong động cơ Diesel hai kỳ?
4.
Trình bày diễn biến q t ình qt k í trong động cơ 2 kỳ? Nêu khái niệm
trò số thời gian tiết diện là gì?