BÁO CÁO THỰC HÀNH môn HỌC DIESEL TÀU THỦY i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ
--o--0--o--

BÁO CÁO THỰC HÀNH
MÔN HỌC: DIESEL TÀU THỦY I

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
Nhóm

:

GS. TS. Lê VIẾT LƯỢNG

:
:
:

Đỗ Đăng Thuận
MTT53 DH1
N


- THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU THỦY -

Hải phòng, năm 2015

Sinh viên : Nguyễn Văn Tùng
Lớp

: MTT52 – ĐH2


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

I. TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ
Động cơ Diesel do một kỹ sư Rudolf Diesel, phát minh ra vào năm 1892.
Nguyên lý làm việc của động cơ diesel là liên tục đưa hỗn hợp không khí – nhiên liệu vào
xylanh.Với điều kiện nhiệt độ và áp suất cao trong xylanh, hỗn hợp này tự bốc cháy, gây nổ
và phát ra năng lượng nhiệt. Khi nổ, áp suất cao trong xylanh đẩy cho piston chuyển động và
làm quay trục khuỷu động cơ, biến đổi năng lượng nhiệt thành công cơ học.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

1. Nguyên lý làm việc

Kỳ 1– Kỳ nạp: Piston còn nằm ở ĐCT. Lúc này trong thể tích buồng cháy Vc còn đầy
khí sót của chu trình trước, áp suất khí sót trong xylanh cao hơn áp suất khí quyển. Trên đồ thị
công, vị trí bắt đầu kỳ nạp tương ứng với điểm r. Khi trục khuỷu quay, thanh truyền làm
chuyển dịch piston từ ĐCT đến ĐCD, xupap nạp mở thông xylanh với đường ống nạp. Cùng
với sự tăng tốc của piston, áp suất môi chất trong xylanh trở lên nhỏ dần hơn so với áp suất
trên đường ống nạp pk
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

Kỳ 2– Kỳ nén: Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT, các xupap hút và xả đều đóng,
môi chất bên trong xylanh bị nén lại. Cuối kỳ nạp khi piston còn ở tại ĐCD, áp suất môi chất
bên trong xylanh pa còn nhỏ hơn pk. Đầu kỳ nén, piston từ ĐCD đến ĐCTkhi tới điểm a’ áp
suất bên trong xylanh mới đạt tới giá trị pk. Do đó, để hoàn thiện quá trình nạp người ta vẫn
để xupap nạp tiếp tục mở (trước điểm a’). Việc đóng xupap nạp là nhằm để lợi dụng sự chênh
áp suất giữa xylanh và đường ống nạp cũng như động năng của dòng khí đang lưu động trên
đường ống nạp để nạp thêm môi chất mới vào xylanh, độ kín của buồng đốt, mức độ tản nhiệt
của thành vách xylanh và áp suất của môi chất ở đầu quá trình nén pa. Việc tự bốc cháy của
hỗn hợp khí phải cần một thời gian nhất định, mặc dù rất ngắn. Muốn sử dụng tốt lượng nhiệt
do nhiên liệu cháy sinh ra thì điểm bắt đầu và điểm kết thúc quá trình cháy ở phía lân cận
ĐCT. Do đó việc phun nhiên liệu vào xylanh động cơ đều thực hiện trước khi piston đến
ĐCT. Trên đồ thị công, kỳ nén được thể hiện qua đường cong a-c.ε. Sau khi đóng xupap nạp,
chuyển động đi lên của piston sẽ làm áp suất và nhiệt độ của môi chất tiếp tục tăng lên. Giá trị
của áp suất cuối quá trình nén pc (tại điểm c) phụ thuộc vào tỉ số nén ε.
Kỳ 3– Kỳ cháy và giãn nở: Đầu kỳ cháy và giãn nở, hỗn hợp không khí – nhiên liệu
được tạo ra ở cuối quá trình nén được bốc cháy nhanh. Do có một nhiệt lượng lớn được tỏa ra,
làm nhiệt độ và áp suất môi chất tăng mạnh, mặc dù thể tích làm việc có tăng lên chút ít
(đường c-z trên đồ thị công). Dưới tác dụng đẩy của lực do áp suất môi chất tạo ra, piston tiếp
tục đẩy xuống thực hiện quá trình giãn nở trong xylanh. Trong quá trình giãn nở môi chất đẩy
piston sinh công, do đó kỳ cháy và giãn nở được gọi là hành trình công tác (sinh công). Trên
đồ thị kỳ cháy và giãn nở được biểu diễn qua đường c-z-b.
Kỳ 4 – Kỳ thải: Trong kỳ này, động cơ thực hiện quá trình xả sạch khí thải ra khỏi
xylanh. Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT đẩy khí thải ra khỏi xylanh qua đường xupap
thải ddang mở vào đường ống thải, do áp suất bên trong xylanh ở cuối quá trình thải còn khá
cao, nên xupap xả bắt đầu mở khi piston còn cách ĐCD 430° góc quay của trục khuỷu. Nhờ
vậy, giảm được lực cản đối với piston trong quá trình thải khí và nhờ sự chênh áp lớn tạo sừ
thoát khí dễ dàng từ xylanh ra đườn ống thải, cải thiện được công việc quét sạch khí thải ra

khỏi xylanh động cơ. Trên đồ thị công, kỳ thải được thể hiện qua đường b-r.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

II. TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ
THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL.

1. Hệ thống cấp nhiên liệu.
a,Yêu cầu của hệ thống cấp nhiện liệu là:
Đinh lượng nhiên liệu cấp cho một xilanh phải bằng nhau.
Phun đúng thời điểm.
Có chất lượng phun tốt phun sương và dứt khoát tránh hiện tượng cháy dớt.
Có khả năng điều khiển được quá trình cấp để phục vụ cho việc ngừng và
tăng vòng quay động cơ.
b, Phân loại hệ thống nhiên liệu
Tùy thuộc vào từng loại động cơ mà hệ thống nhiên liệu khác nhau do loại nhiên
liệu được sử dụng.
- Đối với động cơ công suất lớn nhiên liệu chủ yếu sử dụng dầu nặng (FO)
vì thế kết cấu có
+ Két dự trữ : để dự trữ lượng nhiên liệu cấp cho động cơ trong quá trình
hành hải.
+ Bộ phận hâm sấy đây là thiết bị sử dụng hơi nước có nhiệt độ cao để
hâm dầu tới nhiệt độ khoảng 90-120oC khi đó độ nhớt của dầu giảm và
khối lượng riêng giảm để dễ dàng phục vụ cho quá trình lắng và lọc dầu.
+ Két lắng, lọc(hình 5.1) để làm sạch các cặn bẩn có chứa trong dầu là
tăng chất lượng dầu bằng cách sử dụng lực quán tính, lực ly tâm, và sự

khác nhau giữa trọng lượng riêng của dầu và các tạp chất tránh gây hỏng
bộ đôi kim phun – bơm cao áp.

Hình 2.1 Bầu lọc dầu

+ Két trực nhật có nhiêm vụ dự trữ dầu luôn ở trạng thái sẵn sàng để cấp
dầu vào cho động cơ.
+ Van, các đường ống dùng để dẫn và điều chỉnh lượng dầu đi qua ống
+ Bơm cao áp(hình 2.2), bơm thấp áp(hình 2.3) có nhiệm vụ làm tăng áp
suất của dầu để cấp vào động cơ. Và áp suất dầu là một yếu tố hết sức
quán trọng để đánh giá chất lượng phun của động cơ.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

Hình 2.2 Bơm nhiên liệu cao áp

Hình 2.3 Bơm nhiên liệu thấp áp

+Ống cao áp (hình 2.4) có nhiệm vụ giữ dầu ở trong ống luôn ở 1 áp suất
nhất định tránh tạo sung trong quá trình hoạt động để đảm bảo chất lượng
phun.và đối với động cơ lắp bơm cao áp cụm (hình 2.2) thì các đường ống
cao áp gần như bằng nhau để đảm bảo lượng nhiên liệu cấp vào và áp suất
phun vòa trong mỗi xilanh bằng nhau.

Hình 2.4 Ống cao áp
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

+ Kim phun có nhiệm vụ đưa nhiên liệu vào trong động cơ với một áp
suất xác định bằng cách điều chỉnh lò xo trên kim phun.
+ Ngoài ra còn có đường ống hồi dầu (hình 2.5) vì lượng nhiên liệu bơm
cao áp bơm cao gấp 3-5 lần lượng nhiên liệu cấp vào động cơ để xấy nóng
đường ống và các thiết bị.

Hình 2.5 Đường ống hồi dầu

- Đối với động cơ cao tốc công suất thấp sử dụng nhiên liệu nhẹ (dầu DO)
thì nhiên liệu sẽ đi từ két dự trữ đến két trực nhật két này được đặt ở trên
cao để nhiên liệu có thể chảy từ đó vào luôn bơm thấp áp rồi tới bơm cao
áp rồi đi vào động cơ.
- 2. Nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu
Đây là 2 sơ đồ điển hình của hệ thống nhiên liệu diezel sử dụng trên các động
cơ, chúng được phân biệt theo loại bơm cao áp: bơm dãy (hình a) và bơm phân
phối (hình b). Hệ thống bao gồm thùng nhiên liệu, các bầu lọc nhiên liệu, bơm
nhiên liệu thấp áp, bơm nhiên liệu cao áp, vòi phun nhiên liệu và các đường ống
dẫn nhiên liệu.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

a- Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm dãy

b- Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm phân phối

Khi động cơ làm việc, bơm tiếp vận hút nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc thô đến
lọc tinh rồi đến bơm cao áp. Một van an toàn giới hạn áp suất nhiên liệu và dẫn
dầu về thùng chứa khi tốc độ động cơ cao. Dầu vào bơm cao áp được nén lên áp
lực cao qua đường ống đến kim phun phù hợp với thứ tự thì nổ của động cơ.
Kim phun xịt nhiên liệu vào xi lanh đúng thời điểm. Nhiên liệu dư ở kim phun
được đưa về thùng chứa qua đường dầu

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

III. CÁC LOẠI BUỒNG ĐỐT CỦA ĐỘNG CƠ ĐIESEL

1. Buồng đốt của động cơ Diesel
Buồng đốt của động cơ diesel có nhiệm vụ tạo ra hỗn hợp khí – nhiên liệu càng
nhanh, càng hoàn hảo càng tốt, việc cháy hoàn toàn xuất phát từ việc tự cháy 1
phần hỗn hợp khí nhiên liệu

Có 3 loại buồng đốt.
1- Buồng đốt phun trực tiếp là loại buồng đốt chỉ có 1 buồng đốt (buồng đốt
thống nhất) ở phía trên piston.
2- Buồng đốt trước là loại buồng đốt có 1 buồng đốt chính ở phía trên piston và
1 buồng đốt phụ được nối với buồng đốt chính qua 1 lỗ nhỏ.
3- Buồng đốt xoáy lốc là loại buồng đốt có 1 buồng đốt phụ lớn hơn và lỗ thông

2 buồng đốt lớn hơn so với loại buồng đốt trước.
2. Kết cấu các loại buồng đốt
a. Buồng đốt thống nhất

Nhiên liệu được phun trực tiếp vào phần lõm của đỉnh piston. Do không khí di
chuyển chậm trong buồng đốt, nên loại này có 1 cửa hút dạng xoắn ốc để tạo
xoáy lốc khí nạp vòng theo chu vi trong hành trình hút, và 1 vùng nén theo
phương thẳng đứng ở phần lõm đặc biệt trên đỉnh piston trong hành trình nén để
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

không khí và nhiên liệu hòa trộn tốt và cháy hoàn hảo trong thời giian ngắn.
Buồng đốt phun trực tiếp sử dụng vòi phun có nhiều lỗ phun với áp suất cao 150
– 300 kg/cm2 vào mọi vị trí trong buồng đốt để hóa sương tốt và đảm bảo cháy
hoàn toàn.
Ưu điểm:
- Hiệu suất nhiệt cao, mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khoảng 10% so với phun
gián tiếp.
- Nhiệt độ khí xả thấp.
- Dễ khởi động. Không cần xông nóng máy trước khi khởi động ở nhiệt độ bình
thường.
- Hiệu suất nhiệt rất cao và tổn thất nhiệt rất thấp nên két nước và quạt gió có thể
làm nhỏ về kích thước và thể tích.
- Ít chi tiết hơn và cấu tạo đơn giản hơn so với các loại khác.
Nhược điểm:
- Áp suất cháy cao, tăng áp suất đột ngột và tiếng ồn lớn.
- Việc đốt cháy phụ thuộc vào chất lượng của vòi phun.

- Phạm vi sử dụng nhiên liệu rộng là không thích hợp vì loại phun trực tiếp rất
kén nhiên liệu.
- Cường độ xoáy lốc thay đổi giữa tốc độ chậm và tốc độ nhanh và khói đen
được tạo ra ở tốc độ chậm
b. Buồng phân cách

Buồng đốt phụ của loại này có thể tích bằng 30%-45% tổng thể tích buồng đốt,
và lỗ thông buồng đốt chính và buồng đốt phụ có diện tích bằng0,3%–0,6% diện
tích đỉnh piston.
Lỗ thông 2 buồng đốt được điều tiết để dùng như là 1 lỗ phun hỗn hợp khí.
Buồng đốt trước không có đủ không khí để có thể đốt cháy toàn bộ nhiên liệu.
Do đó, khi nhiên liệu được phun vào buồng đốt trước, một phần các hạt nhiên
liệu sẽ cháy và quá trình này sẽ làm tăng áp suất nội tại trong buồng đốt trước.
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

Một lượng lớn khí đã cháy dở dang và những hạt nhiên liệu chưa được cháy còn
lại trong buồng đốt trước sẽ được phun vào buồng đốt chính ở dạng xoáy lốc
mãnh liệt, hoà trộn kỹ với khí nạp và cháy tiếp.
Ví dụ về buồng đốt phân cách

Ưu điểm:
- Loại này có hiệu quả sử dụng tỷ lệ khí nạp cao, có thể cháy hoàn toàn nhiên
liệu mà không ra khói đen.
- Hoạt động êm vì ở buồng đốt chính áp suất thấp và không tăng đột ngột mặc
dù ở buồng đốt trước có áp suất cháy cao.
- Việc cháy hầu như độc lập với việc phun nhiên liệu, và động cơ này thường

dùng vòi phun loại đót kín, loại này ít bị trục trặc hơn các loại vòi phun khác. Vì
vậy, hoạt động ổn định được duy trì trong một chu kỳ dài và phạm vi sử dụng
nhiên liệu đạt hiệu quả sẽ rộng hơn.
Nhược điểm:
- Hiệu quả nhiệt thấp mặc dù cháy hoàn toàn bởi vì phần cháy chính hầu hết xảy
ra khi piston đã qua điểm chết trên. Tổn thất qua lỗ thông buồng đốt và tổn thất
làm mát tăng do diện tích buồng đốt lớn, do đó mức tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng.
- Nhiệt độ khí xả cao.
- Khó khởi động khi động cơ nguội nếu không xông máy .
- Chế tạo mặt quy lát phức tạp. Lỗ thông buồng đốt chịu nhiệt độ cao và dễ bị
trục trặc do nhiệt khi động cơ tạo công suất cao

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

c. Buồng đốt xoáy lốc

Buồng đốt xoáy lốc có buồng đốt phụ lớn và lỗ thông buồng đốt lớn hơn loại
buồng đốt trước. Nó tạo ra dòng khí xoáy mạnh ở buồng xoáy lốc trong hành
trình nén, và 1 lượng lớn nhiên liệu được phun vào dòng khí để bốc cháy.
Buồng đốt xoáy lốc chiếm khoảng 60% - 75% tổng thể tích và tiết diện lỗ thông
chiếm 1% – 3,5% diện tích đỉnh piston. Lỗ thông có vị trí và hướng của nó sao
cho tạo xoáy lốc mãnh liệt. Ap suất tăng lên trong buồng đốt chính khi piston
đến gần điểm chết trên sẽ lớn hơn so với loại buồng đốt trước bởi vì tỷ lệ cháy
hỗn hợp khí khi ở buồng đốt xoáy lốc là cao hơn.
Điều này nghĩa là hiệu quả chu kỳ cháy là cao hơn. Lỗ thông lớn hơn dẫn đến
tổn thất qua lỗ thông nhỏ hơn. Đây là những ưu điểm khi chạy tốc độ cao.

Ưu điểm:
Áp suất phun trên kim phun một lỗ khó bị nghẹt, xoáy lốc mạnh tạo điều kiện
cháy trọn vẹn. Hiệu quả chu kỳ cháy cao khi chạy ở tốc độ cao, do đó tạo ra
công suất lớn và mức tiêu hao nhiên liệu thấp.
Nhược điểm:
Tổn thất nhiều nhiên liệu, khó khởi động, ở tốc độ chậm thì làm việc không hiệu
quả, đường cong mômen kéo sẽ võng xuống ở tốc độ chậm và trung bình.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

IV. TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐIESEL
1. Hệ thống phân phối khí trong động cơ
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thực
hiện bởi cơ cấu cam - xupap, cơ cấu cam - xupap được sử dụng rất đa dạng. Tùy
theo cách bố trí xupap và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của động
cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupap treo, cơ
cấu phối khí dùng xupap đặt…
Xupap được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục cam dẫn
động xupap thông qua con đội. Xupap nạp và xupap thải của các xylanh có thể
bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một.
Khi bố trí từng cặp xupap cùng tên, các xupap nạp có thể dùng chung đường nạp
nên làm cho đường nạp trở thành đơn giản hơn.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

V.TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ DIESEL
1. Nguyên lý làm việc của hệ thống tăng áp
Khi khởi động động cơ khoang đỉnh piston mở rộng hút khí nạp từ khí quyển
vào qua bơm nén, xupap. Động cơ làm việc, khí xả thoát ra ngoài với động năng
còn lớn đập vào cánh tuarbin, truyền năng lượng và làm quay turbin, sau đó khí
xả thoát ra ngoài. Turbin nối chung trục với bơm nén khí, do vậy bơm nén sẽ
quay, ép khí nạp lại và đẩy dòng khí nạp vào trong buồng đốt. Như vậy, tốc độ
và áp lực khí nạp sau bơm nén sẽ phụ thuộc vào số vòng quay động cơ. Để tạo
nên sự ổn định tương đối dòng khí nạp (làm tốt quá trình cháy trong buồng đốt thông qua việc hiệu chỉnh hệ số λ ) trên đường khí xả bố trí một bộ van điều tốc
khí xả qua turbin.
Khi động cơ chạy chậm tốc độ khí xả thấp, bộ điều tốc đóng lại đảm bảo phần
lớn năng lượng khí xả chảy truyền qua turbin, tạo cho turbin quay. Khi tốc độ
động cơ nâng cao quá, bộ điều tốc mở van phụ cho khí xả thoát theo đường phụ
không qua turbin, đảm bảo ổn định tốc độ quay của turbin, tức là đảm bảo ổn
định áp suất tăng áp của khí nạp.
Trên một số động cơ để tăng hiệu quả nạp khí (động cơ diezel) có thể bố trí
đường khí tăng áp qua két mát làm hạ nhiệt độ khí nạp
2. Các phương pháp tăng áp cho động cơ
Các phương pháp tăng áp cho động cơ được chia thành:
- Động cơ Diesel có hệ thống tăng áp bằng cơ giới
- Động cơ Diesel có hệ thống tăng áp bằng tuabin khí xả
- Động cơ Diesel có hệ thống tăng áp liên hợp

Cụm tua bin máy nén tăng áp.

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

V. CÁC LẠI ĐỈNH PISTON Đỉnh ô mê

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

Đỉnh bằng

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

IV.XÁC ĐỊNH THỨ TỰ NỔ,GÓC MỞ SỚM,ĐÓNG MUỘN XUPAP NẠP,XẢ,GÓC
TRÙNG ĐIỆP

1.thứ tự nổ :
1–5–3–6–2–4
2.xác định góc mở sớm ,đóng muộn xupap nạp,xả,góc trùng điệp

Góc đóng muộn xupap nạp:35 độ so với ĐCD
Góc mở sớm xupap nạp: 45 độ so với ĐCT
Góc mở sớm xupap xả:25 độ so với ĐCD

Góc đóng muộn xupap xả :35 độ so với ĐCT
Góc trùng điệp là 60 độ
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
05–2015

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM