tìm hiểu, phân tích quy luật cung cấp nhiên liệu thực nghiệm và ảnh hưởng của quy luật cung cấp nhiên liệu đến một số chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và hàm lượng độc hại khí xả của động cơ

Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 1 LỚP:43DLTT
LỜI NÓI ĐẦU
Công ty Sông Công có nhà máy chế tạo động cơ Diesel lớn và duy nhất ở
Việt Nam. Nhà máy đã phát huy nội lực phục vụ đắc lực cho tiến trình phát triển và
công nghiệp hóa đất nước. Việc trang bị dây chuyền thiết bị đồng bộ, hiện đại cùng
với những qui trình công nghệ tiên tiến luôn được các cấp lãnh đạo Nhà máy quan
tâm nhằm sản xuất thêm nhiều chủng loại động cơ Diesel có chất lượng cao phục vụ
nhu cầu trong nước và tiến tới xuất khẩu.
Để không ngừng mở rộng việc ứng dụng và nâng cao khả năng, hiệu quả sử
dụng động cơ do nhà máy Diesel Sông Công sản xuất, nhóm các nhà khoa học -
Viện Kỹ Thuật Quân Sự - Trường Đại Học Bách Khoa – Hà Nội đã tập trung
nghiên cứu QLCCNL - trên động cơ D243, nhằm lựa chọn một số thông số điều
chỉnh để động cơ làm việc cho công suất cao, chi phí nhiên liệu thấp và đảm bảo
hàm lượng độc hại khí xả thải ra môi trường trong giới hạn cho phép.
Rất may mắn cho em được tiếp cận, tìm hiểu các thiết bị hiện đại phục vụ
khảo sát thí nghiệm cùng với số ít kết quả của tập thể các bộ phận nghiên cứu.
Với nhiều cố gắng, khắc phục khó khăn em đã vận dụng vốn kiến thức ít ỏi
của mình phân tích, lý giải một số kết quả nêu trên. Từ việc làm này đã giúp em
hiểu sâu sắc thêm về động cơ và bổ khuyết những thiếu sót chuyên môn trong quá
trình học tập .
Sau thời gian 3 tháng chuyên cần thực hiện, nhờ sự giúp đỡ tận tình của
Quí Thầy Khoa cơ khí Trường Đại học Thuỷ Sản, Bộ môn Động lực, thầy giáo
hướng dẫn : T.S Lê Bá Khang, Bộ môn Động cơ đốt trong, Phòng thí nghiệm “
Nghiên cứu và phát triển động cơ - AVL” - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
đến nay nội dung cơ bản đề tài tốt nghiệp “tìm hiểu, phân tích quy luật cung cấp
nhiên liệu thực nghiệm và ảnh hưởng của quy luật cung cấp nhiên liệu đến một
số chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và hàm lượng độc hại khí xả của động cơ do nhà máy
Diesel Sông Công sản xuất “ của em đã cơ bản hoàn thành.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 2 LỚP:43DLTT
Mặc dù đã rất cố gắng, làm việc nghiêm túc và nhận được nhiều sự giúp đỡ
của thầy hướng dẫn T.S Lê Bá Khang, song với điều kiện thực tế và kiến thức hạn
chế nên đề tài không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng
góp của Quý Thầy và bạn đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Quí Thầy, bạn đồng nghiệp đã tận tình
giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này.

Nha trang, ngày 17 tháng 6 năm 2006.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Quỳnh

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 3 LỚP:43DLTT
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DO NHÀ MÁY DIESEL
SÔNG CÔNG SẢN XUẤT.















PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 4 LỚP:43DLTT
1.1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY DIESEL SÔNG CÔNG.
Công ty Diesel Sông Công là công ty TNHH Nhà nước một thành viện
Diesel Sông Công. Tên tiếng việt: Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Diesel

Sông Công.
Tên tiếng Anh : Song Cong Diesel Limited Company.
Tên giao dịch : DISOCO.
Địa chỉ : Thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên.
Điện thoại : (280) – 862261, 862262, 862262, 862263, 862458.
Fax : (280) – 862265.
Email :
Internet : Default.htm.
Giám đốc : Ông Ngô Văn Tuyển
Văn phòng đại diện:
E1B Kim Liên, Hà Nội.
65 Huỳnh Thúc Kháng, Q1,Tp.Hồ Chí Minh.
Công ty Diesel Sông Công được thành lập ngày 25 - 4 – 1980, là thành viên
của Tổng công ty máy Động lực và máy Nông Nghiệp (VEAM) -Bộ Công Nghiệp.
DISOCO được trang bị dây chuyền thiết bị đồng bộ, đây là nhà máy sản
xuất động cơ Diesel lớn duy nhất ở Việt Nam (công suất 55, 60, 80 mã lực).
DISOCO còn được cấp bản quyền sản xuất động cơ xăng loại 8 mã lực theo thiết kế
và công nghệ của ITALIA. Hiện nay với năng lực to lớn đó nhà máy đã đáp ứng
nhu cầu đa dạng của thị trường, DISOCO đã sản xuất các động cơ Diesel cỡ nhỏ 6
đến 20 mã lực phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu, máy thủy phục vụ cho
vận tải thủy và ngành đánh cá.
DISOCO cũng là nhà cung cấp phụ tùng cho sản xuất các loại động cơ khác
trong các đơn vị thành viên của VEAM. DISOCO có nhiều thiết bị và công nghệ
đặc biệt hiện đại như máy búa 2 tấn, 10 tấn máy dập 1600 tấn, máy đúc áp lực 400
tấn , 1100 tấn, các dây chuyền đúc liên tục, gia công xéc măng từ phôi rời từng
chiếc, gia công các loại tay biên, trục khuỷu, trục cam, công đoạn sản xuất bơm cao
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 5 LỚP:43DLTT

áp và vòi phun, dây chuyền lắp ráp động cơ với hệ thống kiểm tra hiện đại. Với
năng lực có thể đạt 4.500 tấn sản phẩm vật rèn, 10.000 tấn vật đúc và hàng ngàn
tấn phụ tùng trên một năm, DISOCO đã đáp ứng các sản phẩm phục vụ nông
nghiệp, ngư nghiệp, các loại phụ tùng cho các ngành Dầu khí, Xi măng, Điện, Giao
thông vận tải và chương trình nội địa hoá các sản phẩm ôtô, xe máy.

1.2. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL D243 DO NHÀ MÁY SÔNG CÔNG
SẢN XUẤT [ 11 ].
1.2.1. KẾT CẤU ĐỘNG CƠ.

Hình 1.1: Hình cắt động cơ D243.
1- Trục đòn gánh; 2- Xupáp hút; 3- Xupáp xả; 4- Lò xupáp; 5-Bạc dẫn hướng; 6-
Trụ đòn gánh; 7- Đòn gánh xupáp; 8- Mũ chụp hộp nắp xilanh; 9- Hộp nắp xilanh;
10- Ống góp khí xả (động cơ D243); 11- Cần đẩy; 12- Nắp xilanh; 13- Khối xilanh;
14- Cánh quạt; 15- Bơm nước; 16- Nắp các bánh răng phân phối; 17- Đệm giảm
chấn giá đỡ trước động cơ; 18- Tâm các bánh răng phân phối; 19- Giá đỡ trước
động cơ; 20- Puli trục khuỷu; 21- Bánh răng phân phối trung gian; 22- Vòng chắn
dầu phía trước trục khuỷu; 25- Bánh răng chủ động; 26- Vòng chắn dầu cao su phía
trước của đáy cacte; 27- Đáy cacte; 28- Bánh răng truyền động dẫn dầu; 29- Bơm
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 6 LỚP:43DLTT
dầu; 30- Nắp gối đỡ chính phía trước; 31- Lưới thu dầu; 32- Trục khuỷu; 33- Nắp
gối đỡ chính thứ hai; 34- Con đội; 35- Biên; 36- Đối trọng trục khuỷu; 37- Xilanh
của khối động cơ; 38- Chốt pittông; 39- Píttông với các vòng găng; 40- Vòng khít
cao su của xilanh; 41- Vòng chắn dầu cao su phía sau đáy cácte; 42- Tấm phía sau;
43- Bánh đà và vành răng; 44- Vòng chắn dầu phía sau của trục khuỷu; 45- Vòng
tựa bán nguyệt của gối đỡ chính phía sau; 46- Nắp gối đỡ chính phía sau (thứ năm)
của trục khuỷu; 47- Trục phân phối; 48- Bầu thông hơi; 49- Trụ phía sau của trục

đòn gánh; 50- Ống dẫn dầu đến trụ đòn gánh.
Động cơ D243 là động cơ Diesel 4 kỳ, có buồng cháy thống nhất, không tăng
áp , 4 xi lanh bố trí một hàng thẳng đứng, làm mát bằng nước kiểu kín tuần hoàn
cưỡng bức, sử dụng phương pháp tạo hỗn hợp cháy kiểu hỗn hợp thể tích với hình
dạng buồng cháy (do viện Công nghệ – Liên Xô cũ thiết kế). Một số thông số cơ
bản của động cơ D243 được trình bày trong bảng 1.

1.2.2.THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ D243.
Bảng 1.1: Một số thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ D243.
TT Thông số / Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Thứ tự công tác 1 – 3 – 4 – 2
2 Thể tích công tác 4,75 dm
3

3 Đường kính xi lanh (D) 110 mm
4 Hành trình pít tông (S) 125 mm
5
Tỷ số nén (e)
16
6 Công suất định mức (N
emax
) 58,84 kw
7 Số vòng quay ứng với N
emax
2200 vg /ph
8 Mô men xoắn lớn nhất 280 N.m
9 Số vòng quay không tải cực đại 2385 vg /ph
10 số vòng quay lớn nhất 2380 vg / ph
11 Góc phun sớm nhiên liệu theo góc quay trục 16 – 18 độ
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 7 LỚP:43DLTT
khuỷu
12 Hệ thống phun nhiên liệu
-BCA cụm gồm 4 tổ bơm, 1 hàng, kiểu Bosch.
-Vòi phun kiểu kín, 5 lỗ
YTH – 5
Фд - 22

13 Trọng lượng khô của động cơ 430 kg
14 Suất tiêu hao nhiên liệu (g
e
) 245 – 258 g /kw.h
15 Lượng tiêu thụ nhiên liệu (G
nl
) 13,5 – 16,2 kg /giờ
16 Kích thước phủ bì (dài*rộng*cao) 993*638*1251

Mm
17 Hệ số dự trữ mô men xoắn 15 %
18 Số vòng quay cực tiểu 1000 vg/ph
19 Áp suất nâng kim phun(p
nkp)
17,5 MN/m
2

20 Áp suất có ích bình quân (p
e
) 0,65 – 0,77 MN/m

2


1.2.3. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ được giới thiệu trên hình 1.2 bao gồm
thùng nhiên liệu 1, khoá lưu lượng 2, ống dẫn thấp áp 3, bình lọc thô 4, bơm thấp áp
5, ống dầu hồi của bơm cao áp 6, bơm cao áp 7 (dạng phân phối), bộ điều tốc 8, ống
cao áp 9, vòi phun 15, bình lọc tinh 10 .
Nguyên lý hoạt động: nhiên liệu từ thùng 1 được bơm thấp áp 5 hút về qua
bộ lọc thô 4. Sau đó nhiện liệu được đẩy lên bình lọc tinh 10 và đưa đến bơm cao áp
7, và được đưa đến vòi phun 15 thông qua đường ống cao áp 9. Nhiên liệu còn dư
trong hành trình phun được đưa về thùng nhiên liệu 1 qua đường dầu hồi 13. Nhiên
liệu còn dư trong hành trình bơm của bơm cao áp được đưa về ống hút của bơm
thấp áp qua ống dẫn 6.
Lượng nhiên liệu do bơm cao áp cung cấp cho mối chu kỳ, được điều chỉnh
tự động với bộ điều tốc 8. trong hệ thống cung cấp nhiên liệu còn có bộ hâm nóng
khí quyển bằng điện 12 làm nóng khí nạp khi động cơ hoạt động ở vùng nhiệt độ
lạnh, cơ cấu để cho người lái máy gài cung cấp nhiên liệu và đặt chế độ tốc độ làm
việc cần thiết của động cơ, các ống dẫn thấp áp 3 và cao áp 9.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 8 LỚP:43DLTT

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ D243.
1- Thùng nhiên liệu; 2- Khối lưu lượng; 3- Ống dẫn thấp áp; 4- Bình lọc sơ; 5- bơm
thấp áp; 6- Ống dẫn thoát từ bơm cao áp về bơm thấp áp; 7- Bơm cao áp;8- Bộ điều
tốc; 9- Ống cao áp; 10- Bình lọc tinh; 11- Bình lọc không khí; 12- Bộ phận hâm nóng
khí quyển bằng điện; 13- Ống thoát từ vòi phun về thùng; 14- Ống hút; 15- Vòi phun;
16- Pittông; 17- Ống xả; 18- Bộ tiêu âm; A- Chỗ đặt bơm thấp áp;
B- Bộ phận xoáy ốc; C- Buồng cộng hưởng.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 9 LỚP:43DLTT

1.2.4. HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D243.
Hệ thống bôi trơn động cơ D243 có cấu tạo trình bày trên hình 1.3.

Hình 1.3: Hệ thống bôi trơn.
1- Cácte; 4;12;13;16;25;26- Ống dẫn; 5- lưới lọc dầu; 6- Bơm bánh răng; 7- rãnh
nghiêng; 8- rãnh khoan ngang trong cổ chính; 9- rãnh khoan má khuỷu; 10- rãnh
đưa dầu đi bôi trơn; 11- các hốc cổ biên; 15- khoang trục đòn gánh; 17- rãnh nắp
xilanh; 18- rãnh khối động cơ; 20- rãnh khoan trong con đội; 21- lỗ khoan trên bạc;
24- két làm mát; 27- rãnh trong đòn gánh; 28- rãnh bôi trơn bánh răng bơm cao áp;
30- áp kế; 31- rãnh thẳng đứng; 37- bầu lọc li tâm;
Nguyên lý hoạt động: Dầu bôi trơn từ đáy các te 1 được bơm bánh răng 6
hút đưa đến bình lọc ly tâm 37. Dầu sạch từ bình lọc ly tâm đưa đến bình làm mát
24, rồi từ đây dầu sẽ được đưa tới các đường ống dẫn đi bôi trơn trục khuỷu, ổ đỡ,
tay biên, trục đòn gánh, pít tông xy lanh. Rồi dầu sẽ được trở về cácte.

1.2.5. HỆ THỐNG LÀM MÁT.
Hệ thống làm mát động cơ D243 trình bày trên hình 1.4. Khi động cơ Diesel
làm việc cũng như khi được quay bằng tay khởi động trong hệ thống sảy ra sự lưu
thông cưỡng bức nước. Bơm nước 13 đẩy nước qua rãnh phân phối 14 vào các lỗ 22
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 10 LỚP:43DLTT
làm mát động cơ Diesel. Từ nắp của khối động cơ nước đi vào van điều nhiệt. Nếu
nhiệt độ nước dưới 70
o
C thì nước không qua két làm mát mà theo ống 12 vào
khoang hút của bơm nước đẩy vào áo nước và động cơ sẽ nóng nhanh. Nếu nhiệt độ
cao hơn 70
o
C, một phần nước sẽ qua ống 32 đến két làm mát rồi từ đây nước được
làm mát và theo ống hút 20 của bơm nước tiếp tục đi làm mát động cơ. Ở nhiệt độ
83
o
C trở lên toàn bộ nước đều qua két làm mát.

Hinh 1.4: Hệ thống làm mát.
11- Cánh quạt; 12- Ông dẫn nước đi làm mát;13- Bơm nước; 14- Rãnh phân phối;
16- Đai truyền hình thang; 20- Ống hút của bơm nước; 22- Các lỗ làm mát; 24- Các
rãnh đi vào áo nước động cơ; 26- Ống dẫn; 27- Áo nước; 29- Ống dẫn về áo nước
xilanh; 32- Ống dẫn về két làm mát.

1.2.6. HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ.
Hệ thống phân phối khí bao gồm xupáp, đòn bẩy, đũa đẩy, con đội, cam. Cả
hai xupáp nạp và thải đều chế tạo bằng thép cromniken, đường kính đĩa xupáp nạp

lớn hơn xupáp xả để đảm bảo nạp đầy, mặt vát xupáp được phủ một lớp hợp kim
cứng. Đầu trục cam bắt bánh răng ăn khớp và dẫn động từ bánh răng trục khuỷu. Để
con đội mòn đều thì điểm lăn giữa cam và con đội không trùng với trục tâm con đội
vì đáy con đội có độ lồi nhỏ, cam có độ côn nhỏ nên con đội có thể xoay quanh trụ
của nó.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 11 LỚP:43DLTT










CHƯƠNG 2
QUY LUẬT CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CỦA
ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ QUY LUẬT CUNG CẤP
NHIÊN LIỆU THỰC NGHIỆM TRÊN
ĐỘNG CƠ D243.




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 12 LỚP:43DLTT
2.1. QUY LUẬT CUNG CẤP NHIÊN LIỆU Ở ĐỘNG CƠ DIESEL[1], [2], [3].
2.1.1. KHÁI NIỆM QUY LUẬT CUNG CẤP NHIÊN LIỆU.
Quy luật phun nhiên liệu là khái niệm bao hàm thời gian phun và đặc điểm
phân bố tốc độ phun. Có thể biểu diễn quy luật phun dưới dạng vi phân hoặc dạng
tích phân ( thể hiện trên hình 2.1 và 2.2 ).
Quy luật cung cấp nhiên liệu là hàm số biểu diễn sự phụ thuộc của lượng
nhiên liệu phun qua lỗ vòi phun theo góc quay trục bơm cao áp ( hoặc trục khuỷu )
q = f(j) [ mm
3
/độ ], trình bày trên hình 2.3.

C
f
C
X
C
fe


o
d
gct
/ d
j
d
ct
/ d
j
j

c
f

Hình 2.1: QLPNL dạng vi phân
C
f
C
fe
C

x
c
fe

g
ct.x
Hình 2.2: QLPNL dạng tích phân

g
ct.x

g
ct
0
j

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 13 LỚP:43DLTT
j – góc quay trục khuỷu. C
f
- thời điểm bắt đầu phun.
C
fe
- thời điểm kết thúc phun. d
gct
/ d
j
- tốc độ phun nhiên liệu.

g
ct.x
- lượng nhiên liệu đã được phun vào buồng đốt tình từ thời điểm
bắt đầu phun đến thời điểm C
x
.
Quy luật phun dưới dạng vi phân: là hàm số thể hiện đặc điểm thay đổi tốc
độ phun tức thời theo góc quay trục khuỷu trong quá trình phun.
Quy luật phun dưới dạng tích phân: là hàm số thể hiện đặc điểm thay đổi
theo góc quay trục khuỷu của lượng nhiên liệu được phun vào buồng đốt tính từ
thời điểm bắt đầu phun.
Biến thiên của lượng nhiên liệu phun vào xilanh động cơ theo góc quay trục
khuỷu được gọi là quy luật phun. Các thông số cơ bản của QLCCNL động cơ
Diesel đó là: Thời điểm bắt đầu phun(j
s
), khoảng thời gian phun, sư thay đổi lượng
nhiên liệu cung cấp 1 chu trình, tốc độ phun, thời điểm kết thúc phun…phụ thuộc
góc quay truc khuỷu hay góc quay trục bơm cao áp.

Hình 2.3: Quy luật phun nhiên liệu và ảnh hưởng của QLCCNL tới quá trình
cháy động cơ Diesel.
ĐCT
1
2

P
z
g
ct
g
1

g
2
j

1
2
j

C
2
C
1
j
s
g
ctx

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 14 LỚP:43DLTT
+ Qui luật phun nhiên liệu 1 tương ứng với lượng nhiên liệu cung cấp trong
thời kỳ cháy trễ g
1
khá ít dẫn đến ∆p/∆j nhỏ. Động cơ chạy êm nhưng công suất,
hiệu suất thấp.
+ Với lượng nhiên liệu cấp cho xi lanh ∆g
ct
như nhau, nếu rút ngắn thời gian
cung cấp ( theo quy luật 2) sẽ làm tăng lượng nhiên liệu phun vào xi lanh trong thời
kỳ cháy trễ g
2
, làm cho tốc độ tăng áp suất của thời kỳ cháy nhanh tăng cao, rút
ngắn thời gian cháy làm tăng công suất và hiệu suất động cơ, hoạt động cơ tương
đối “cứng”.
Khi nhiên liệu được phun theo đường 2 thì quá trình tạo hỗn hợp cháy tốt
hơn. Nhiên liệu bốc cháy mãnh liệt hơn, giảm đáng kể lượng nhiên liệu không cháy,
giảm cháy trễ, giảm sự quá tải nhiệt cho động cơ, giảm tổn thất cho nước làm mát.
+ Quy luật phun nhiên liệu của động cơ Diesel dùng buồng cháy phun trực
tiếp (buồng cháy thống nhất) có tiến trình như sau:
Toàn bộ quá trình phun nhiên liệu được phun với tốc độ rất lớn, nhờ đó nhiên
liệu được xé tơi tốt. Quy luật phun hợp lý nhất là lúc đầu bắt đầu phun, cần có tốc
độ phun nhỏ, áp suất phun thấp, để giảm lượng nhiên liệu phun vào xi lanh trong
thời kỳ cháy trễ. Giai đoạn giữa và cuối quá trình phun cần tăng tốc độ và áp suất
phun làm cho lượng nhiên liệu phun vào xi lanh tăng nhanh. Để giảm lượng nhiên
liệu phun vào xi lanh trong thời kỳ cháy trễ, giảm tình trạng hoạt động quá tải của
động cơ, người ta còn sử dụng quy luật phun hai lần, tức là lần thứ nhất phun nhiên

liệu mồi vào xi lanh động cơ trước điểm chết trên , với góc phun sớm lớn, do số
nhiên liệu này không nhiều nên không thể làm cho áp suất tăng đột ngột, sau khi
nhiên liệu mồi phát hoả thì bắt đầu phun lần hai, như vậy có thể rút ngắn thời gian
cháy trễ của đa phần nhiên liệu được phun vào xi lanh, động cơ hoạt động rất êm.
Tuy nhiên số nhiên liệu phun lần thứ hai phải được phun với tốc độ lớn, nếu không
sẽ kéo dài thời gian cháy, giảm hiệu suất động cơ. Do đó rất ít động cơ Diesel cao
tốc sử dụng quy luật phun nhiên liệu hai lần, nó thường sử dụng rộng rãi trong động
cơ trung và thấp tốc.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 15 LỚP:43DLTT
2.1.2. SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA THÀNH PHẦN ĐỘC HẠI
KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ DIESEL [1], [2], [13].
Ta có phương trình phản ứng cháy trong động cơ đối với nhiên liệu
hyđrôcácbon trong trường hợp tổng quát có thể viết dưới dạng.

å
=
®++-++
q
i
XiArNO
rn
m
a
CmHnOra
1
22

)
21
1
21
78
)(
24
()(
f

Trong đó:
q : là tổng số các thành phần sản vật cháy.
X
i
: là thành phần mol của chất i trong sản vật cháy.
f: là tỷ lệ tương đương (nghịch đảo của hệ số dư lượng không khí α ).
Ta thấy để tạo ra một mol sản vật cháy cần a mol nhiên liệu tham gia phản
ứng với 1/f lần lượng không khí lý thuyết. Trong trường hợp đầy đủ có thể coi sản
vật cháy gồm 12 chất cơ bản với quy ước với các chỉ số như sau.
H
2
O(X
1
) H
2
(X
2
) OH(X
3
) H(X

4
)
N
2
(X
5
) NO(X
6
) N(X
7
) CO
2
(X
8
)
CO(X
9
) O
2
(X
10
) O(X
11
) Ar(X
12
)
Trạng thái cân bằng nhiệt động của các chất kể trên được biểu diễn bởi 8
phương trình phản ứng sau:
HH ®
2

2
1
và OO ®
2
2
1

NN ®
2
2
1


222
22 OHOH +®

22
2
1
OH OOH +®

COOHHCO +®+
222

NOHNOH +®+
222
2
1

22
OO NON ®+
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 16 LỚP:43DLTT
Ghi chú: nước ở đây dạng hơi, hình thành do phản ứng cháy hoặc có thể có
trong không khí, trong nhiên liệu đưa vào động cơ hoặc có thể do ngưng tụ trên
thành vách xi lanh.
Đặc điểm của động cơ diesel là hỗn hợp cháy được hình thành bên trong
buồng cháy, hệ số dư lượng không khí α so với động cơ xăng nằm trong một giới
hạn rất rộng, cụ thể từ (8 ÷ 10) đến gần sát 1 tương ứng chế độ không tải, toàn tải.
Chính vì giới hạn α rộng và khác với động cơ xăng, nên quá trình cháy và việc hình
thành các chất độc hại ở động cơ Diesel rất khác nhau.
Trên hình 2.4 trình bày định tính của các thành phần độc hại trong động cơ
diesel phun trực tiếp theo hệ số dư lượng không khí α, dưới đây có những thành
phần gây độc hại chính trong khí thải động cơ diesel như sau:
+ CO: Trong quá trình cháy của động cơ diesel, tuy α > 1 và khá lớn (thừa ô-
xy) nhưng vẫn có thành phần CO mặc dù khá nhỏ là do vẫn có những vùng với α <
1 (thiếu ô-xy) bên cạnh những vùng α > 1. Khi α tăng, ban đầu CO giảm do nồng độ
ô-xy tăng và đạt cực tiểu tại α ≈ 2. Tiếp tục tăng α, CO tăng do tỷ lệ tái hợp của CO
với ô-xy trong quá trình giãn nở giảm đi nên lượng CO còn lại trong khí thải tăng
lên.

Hình 2.4: Đặc tính các thành phần độc hại của động cơ diesel theo α.
0,05
NO
x
C
m
H
n
CO
P-M
(NO
x
; C
m
H
n
; CO ; P-M )
1500
ppm
1000
500
0
1
2
3 4
5 α

6
0
0,10
g/m
3

0,15
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 17 LỚP:43DLTT
+ C
m
H
n
(nhiên liệu cháy không hết):
Do α lớn nên C
m
H
n
trong động cơ diesel so với ở động cơ xăng cũng nhỏ
hơn. Khi α tăng, nhiệt độ cháy giảm nên phần nhiên liệu không cháy được C
m
H
n
sẽ
tăng lên. Đối với phương pháp hỗn hợp màng, động cơ xăng do hiệu ứng sát vách
ảnh hưởng mạnh nên C
m
H

n
lớn hơn so với trường hợp hỗn hợp thể tích động cơ
Diesel. Nếu tổ chức xoáy lốc và hoà trộn tốt trong quá trình hình thành hỗn hợp,
thành phần C
m
H
n
sẽ giảm.
+ NO
x
:
Khi α tăng, nhiệt độ cháy giảm nên thành phần NO
x
giảm (hình 2.4). So với
ở động cơ xăng thì thành phần NO
2
trong NO
x
cao hơn, cụ thể chiếm 5 đến 15%.
Phương pháp hình thành khí hỗn hợp có ảnh hưởng lớn đến hình thành NO
x
.
Đối với buồng cháy ngăn cách, quá trình cháy diễn ra ở buồng cháy phụ (hạn chế
không khí) rất thiếu ô-xy nên mặc dù nhiệt độ lớn nhưng NO
x
vẫn nhỏ. Khi cháy ở
buồng cháy chính, mặc dù α rất lớn, ô-xy nhiều nhưng nhiệt độ quá trình cháy
không lớn nên NO
x
cũng nhỏ. Tổng hợp lại, NO

x
của động cơ trong buồng cháy
ngăn cách chỉ bằng khoảng ½ so với ở động cơ có buồng cháy thống nhất.
+ Chất thải dạng hạt (P-M):
Theo định nghĩa của tổ chức bảo vệ môi trường bang Ca-li-phooc-lia thì P-M
là những thực thể (trừ nước) của khí thải sau khi được hoà trộn với không khí (làm
loãng) đạt nhiệt độ nhỏ hơn 51,7
0
và được tách ra bằng một bộ lọc qui định.
Với định nghĩa như vậy, P-M gồm các hạt rắn và các chất lỏng bám theo.
Các hạt rắn gồm: Các-bon tự do và tro còn gọi là bồ hóng (soot), các chất phụ gia
dầu bôi trơn, các hạt và vảy tróc do mài mòn…Chất lỏng bám theo gồm có các
thành phần trong nhiên liệu và dầu bôi trơn.
Các hạt (P-M) có kích thước từ 0,01 đến 1 µm. Phần lớn hạt có kích thước
nhỏ 0,3 µm nên rất dễ bị hít vào gây tổn thương cho đường hô hấp và phổi.
Thành phần của P-M phụ thuộc rất nhiều vào chế độ làm việc của động cơ và
phương pháp hình thành khí hỗn hợp. Thông thường, trong P-M chứa:
- 40% dầu bôi trơn
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 18 LỚP:43DLTT
- 31% bồ hóng
- 14% các muối sun-phát ngậm nước
- 7% nhiên liệu diesel
- 8% các loại khác còn lại
+ Hợp chất chứa lưu huỳnh:
Trong khí thải có các hợp chất chứa lưu huỳnh là do trong nhiên liệu có một
lượng tạp chất lưu huỳnh còn lại khi chưng cất dầu mỏ. Trước năm 1996, ở châu âu
qui định giới hạn hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu tính theo khối lượng (S)

nhỏ 0,2%. Sau năm 1996, giới hạn này càng ngặt nghèo hơn, (S) < 0,05%. Do nhiên
liệu chứa lưu huỳnh nên trong khí thải có SO
2
, khi kết hợp với hơi nước sẽ tạo
thành a-xít và tạo ra P-M thông qua các muối có gốc sun-phát (hiện nay nhiên liệu
dùng cho động cơ Diesel có loại đến 3% lưu huỳnh).

2.2. QUY LUẬT CUNG CẤP NHIÊN LIỆU THỰC NGHIỆM TRÊN ĐỘNG
CƠ D243 DO NHÀ MÁY DIESEL SÔNG CÔNG SẢN XUẤT [9], [12].

Trong phạm vi đề tài của em được giao và qua thời gian đi thực tế tại cơ sở
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em xin phép mô tả lại trang thiết bị, qui
trình và kết quả thực nghiệm. Dựa trên kết quả được trình bày trong chương này
và chương 3, điều quan trọng đối với em đó là vận dụng tổng hợp kiến thức đã
tiếp thu được để phân tích, lý giải các kết quả đó đồng thời rút ra những nhận xét
đánh giá bổ ích cho bản thân qua quá trình thực hiện đề tài này. Sau đây em xin
trình bày từng nội dung cụ thể:

2.2.1. GIỚI THIỆU TRANG THIẾT BỊ VÀ NỘI DUNG LIÊN QUAN
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM [12].
2.2.1.1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG.
Quá trình nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại băng thử động cơ nhiều
xi lanh, thuộc phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển động cơ AVL Bộ môn
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 19 LỚP:43DLTT
Động cơ đốt trong Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Sơ đồ bố trí chung phòng thí
nghiệm AVL được trình bày trên hình 2.5.
Các thông số về tính kinh tế - năng lượng của động cơ D243 được ghi nhận

trực tiếp bằng các hệ thống thiết bị của băng thử động cơ nhiều xi lanh. Diễn biến
áp suất trên đường ống cao áp được đo bằng thiết bị AVL Indiset 620 và đầu đo áp
suất AVL QL61D. Góc phun sớm được xác định bằng thiết bị phun Timing Light
của hãng Technotest (Ý). Áp suất bắt đầu nâng kim phun được hiệu chỉnh bằng thiết
bị PGE7/1S ABC của hãng Spring Field – OHIO (Mỹ). Hàm lượng các chất ô
nhiễm dạng khí trong khí thải được đo bằng thiết bị AVLDIGAS – 4000.




Hình 2.5: Sơ đồ bố trí chung phòng thí nghiệm AVL.


Phßng THÝ

nghiÖm PH¢N

TÝCH KHÝ th¶i

®éng c¬

Phßng THÝ

nghiÖm

®éng c¬

NHIÒU xy

lanh

Phßng THÝ

nghiÖm ph©n

TÝCH KHÝ th¶i

®éng c¬ xe

m¸y

Phßng §IÒU

kiÓn chung

(control

room)

Phßng THÝ

nghiÖm
®éng c¬ mét

xy lanh

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 20 LỚP:43DLTT

Hình 2.6: Ảnh một góc phòng điều khiển chung (Control Room ).

2.2.1.2. PHƯƠNG PHÁP, MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mô hình trên động cơ D243. Mục
đích xây dựng QLCCNL của động cơ do Việt Nam sản xuất. Trên cơ sở đó so sánh
với QLCCNL lý thuyết đã có của động cơ diesel, đồng thời lựa chọn 1 số thông số
điều chỉnh hợp lý có lợi nhất.
Công việc nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:
+ Đo các thông số phục vụ việc đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - năng lượng
của động cơ, bao gồm: công suất có ích (N
e
), suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g
e
) …
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 21 LỚP:43DLTT
+ Đo hàm lượng các chất ô nhiễm dạng khí ( NO
x
, CO, HC ) trong khí thải.
2.2.1.3. CHẾ ĐỘ THỰC NGHIỆM.
Các thông số cần đo kể trên được xác định khi động cơ D-243 vận hành
ổn định theo đặc tính ngoài, tương ứng với:
- Thay đổi tốc độ động cơ (1000, 1400, 1800, 2200 vg/ph) lần lượt điều
chỉnh thay đổi 4 góc phun sớm 8,6
0

; 14,4
0
; 16,3
0
; 20,1
0
.
- Thay đổi 4 giá trị áp suất nâng kim phun P
nkp
khác nhau, lần lượt là : 16,5;
17,5; 20 và 21 MN/m
2
, với mỗi chế độ đo kể trên, bộ dữ liệu thực nghiệm được ghi
nhận lần lượt tại 13 điểm đo, ứng với tốc độ trục khuỷu động cơ thay đổi từ 1000
đến 2200 vòng/phút (giãn cách giữa 2 điểm đo liên tiếp là 100 vòng/phút).

2.2.1.4. CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHÍNH CỦA BĂNG THỬ ĐỘNG CƠ
NHIỀU XI LANH.
Sơ đồ nguyên lý và bố trí thiết bị trong băng thử động cơ nhiều xi lanh được
trình bày trên (hình 2.7 là băng thử động cơ nhiều xi lanh thuộc phòng thí nghiệm
AVL- Đại học Bách khoa Hà Nội). Các thiết bị chính của hệ thống trình bày tại mục
(2.2.1.5 đến 2.2.1.12)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 22 LỚP:43DLTT

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thiết bị của băng thử động cơ nhiều xi lanh thuộc
Phòng thí nghiệm AVL - Đại học Bách khoa Hà Nội.
PUMA
PC

bảng điều
khi
ểnk57

điều hoà nhiệt
độ nước l
àm mát
AVL553


FEM
CABLE
BOOM

Đi
ều ho
à nhi
ệt độ
nhiên liệu AVL 753

CÂN NHIÊN
LIỆU
AVL733S
LÀM MÁT DẦU
BÔI TRƠN
AVL554


PHANH ĐIỆN
APA100
Bộ KÉO GA
THA100
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 23 LỚP:43DLTT
2.2.1.5. HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ THIẾT BỊ ĐO VÀ BỆ THỬ -PUMA.
PUMA (Pryfstands – und Meotechnik – Automatisierung) là hệ thống tự
động hoá thiết bị đo và bệ thử do hãng AVL LIST GmbH (Áo) sản xuất. AVL
PUMA version 5.6 bao gồm hệ thống máy tính, các thiết bị bổ trợ, phần mềm, các
ứng dụng trên nền Windows ( PAM, POI và PUC ); các cơ sở dữ liệu Oracle theo
chuẩn ASAM/ODS. Trong đó: PAM ( Parameter Manager ) được sử dụng để xác
định các tham số cho việc chuẩn bị và thi hành quá trình thử nghiệm; POI ( PUMA
Operator Interface ) là hệ thống giao diện đồ hoạ thân thiện của PUMA với người
sử dụng; phần mềm PUC ( PUMA CONCERTO ) được dùng cho công việc tiền xử
lý kết quả thử nghiệm.

2.2.1.6. PHANH ĐIỆN APA 204/E/0934.
APA 204/E/0934 là máy điện không đồng bộ 3 pha, được làm mát cưỡng

bức bằng không khí. APA 204/E/0934 có ưu điểm là mô men xoắn cao, quán tính
nhỏ. Tốc độ trục phanh được đo bằng Encoder quang. Mô men xoắn được đo bằng
load cell. Công suất do động cơ thử nghiệm phát ra được hấp thụ và biến đổi thành
năng lượng điện (dòng điện này qua bộ biến tần và được đưa ra ngoài, hoà vào
mạng điện nguồn). Các thông số kỹ thuật và đặc tính của phanh điện APA
204/E/0934 được trình bày chi tiết trong phần dưới.

Hình 2.8: Ảnh chụp của phanh điện APA 204/E/0934.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 24 LỚP:43DLTT


Hình 2.9: Sơ đồ mặt cắt ngang của phanh.
1.Mặt bên ; 2.Stator ; 3.Rotor ; 4.Nắp ; 5.Quạt thông gió
6.Giảm chấm ; 7.Mặt bích đế lắp thiết bị Calib ; 8. Đế

+ Thông kỹ thuật và đặc tính của phanh điện APA 204/E/0934.
APA 204/E/0934 được điều khiển tự động qua hệ thống máy tính của bệ
thử và có khả năng giữ tốc độ ( hoặc mô men xoắn ) rất ổn định tuỳ theo yêu cầu
của quá trình thử nghiệm. Ngoài ra, một chức năng nổi bật của phanh APA
204/E/0934 là khả năng mô phỏng cản tác động lên động cơ như khi đang lắp trên
xe, thông qua phần mềm ISAC của hãng AVL, các thông số cơ bản của phanh APA
204/E/0934 được liệt kê trong bảng 2.1.


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 25 LỚP:43DLTT
Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của phanh điện APA 204/E/0934.
TT Thông số Giá trị
1 Công suất hấp thụ tối đa 200 (kW)
2 Mô mem xoắn cực đại 934 (kW)
3 Phạm vi số vòng quay 0 ÷ 8000 (vg/ph)
4 Số vòng quay lớn nhất cho phép 10927 (vg/ph)
5 Điện áp 3*500 (V)
6 Mô men quán tính 1.6 (kg.m
2
/s
2
)
7 Tổng khối lượng phanh chưa kể thiết bị hiệu hỉnh 1225 (kg)
8 Khối lượng Rotor 190 (kg)
9 Nhiệt độ môi trường trong quá trình làm việc từ + 5 đến + 45 (
o
c)



Hình 2.10: Đặc tính mô men và công suất của phanh điện APA 204/E/0934
khi làm việc ở chế độ phanh.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com