Sửa chữa bảo trì máy tàu và hệ thống điện trần thế san (biên soạn), đỗ dũng (hiệu đính)

Nhiệt độ này đạt được chỉ bằng quá trình nén Hình 1.1 Nhiên liệu diesel cháy ở khoảng 750.F 400.0; do đó nhiên liệu được phun vào cylinder và bốc cháy, không cần sự đánh lửa độc lập.. n

THƯ VIỆN

DẠI HỌC THU؟ SẢN

M623.8

TRAN TH Ế SAN — ĐỖ DŨNGKhoa Co Khi Dộng Lực Trường Dại Học sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chi Mtnh

SỬA CHỮA-BẢO T R Ì MẤY TÀU & HỆ THONG ĐIỆN

K^ IỚ Í uueu

N gày nay động cơ diesel được sử dụng rộng rãi trên các tàu thuyền hoạt động trên sông, ven biển, và ra khơi xa vài

trăm hải lý Động cơ diesel có độ tin cậy cao trong môi trường biển, tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn động cơ xăng, hiệu quả hơn khi tàu thuyền có tải nhẹ đến tải toàn phần; khí thải ít ô nhiễm hơn, và tính an toàn cao hơn Công suất động cơ diesel trên tàu thuyền hiện nay là từ vài chục đến vài trăm mã lực (HP), với nguyên lý

vận hành, cấu tạo, yêu cầu bảo trì, và quy trình sửa chữa hầu như không

khác nhau, dù có vài khác biệt giữa các nhà chế tạo động cơ (Detroit,

Cummins, Caterpillar, Nhật, .)

Dù được sử dụng ngày càng rộng rãi, động cơ diesel vẫn còn một số

nhược điểm cần tiếp tục cải tiến Hầu hết các thợ máy hiện nay đã vận

hành động cơ diesel nhiều năm với kinh nghiệm và bản lĩnh cao hơn,

nhưng có lẽ họ không có thời gian để nghiên cứu các quy trình bảo trì, sửa

chữa động cơ diesel và hệ thống điện trên tàu thuyền một cách bài bản và

hệ thống Nội dung cuốn sách gồm 5 phần cơ bản;

+ Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel trên tàu thuyền

+ Các quy trình bảo trì thường xuyên và bảo trì dự phòng động cơ diesel

+ Các kỹ thuật xử lý sự cố phát sinh trong quá trình sử dụng động cơ

diesel

+ Các quy trình sửa chữa động cơ diesel

+ Hệ thống điện, nguyên lý vận hành, kiểm tra và các quy trình xử lý sự

cố mạng điện ٠

Bảo trì thường xuyên và bảo trì dự phòng là biện pháp tốt nhất bảo

đảm cho các chuyến đi biển dài ngày, giúp bạn giảm chi phí, kéo dài tuổi

thọ các trang thiết bị trên tàu thuyền Cuốn sách cung cấp nhiều bản vẽ,

hình ảnh, sơ đồ minh họa, các quy trình thực hiện theo từng bước, được

trình bày có hệ thống, rõ ràng, dễ hiểu, sẽ là bạn đồng hành tốt với những

người đi biển

Cuốn sách còn rấ t có ích cho các bạn học viên đang theo học các lớp

máy tàu, các thầy cô giáo dạy nghề, và mọi người có liên quan đến nghề

sông biển

(Lliui' ơ n ^ 1

Trong các tài liệu kỹ thuật, động cơ

Diesel thường được gọi là động cơ cháy

bằng quá trình nén (CI), còn động cơ xăng

được COI l à động cơ đánh lửa (SI) Cháy

bằng quá trĩnh nén là bản chất để hiểu

về động cơ diesel

Khi lượng khí bất kỳ bị nén, áp suất

và nhiệt độ đều tăng Sự tăng nhiệt độ

trong điều kiện lý tưởng luôn luôn tỷ lệ

thuận với tăng áp suất và có quan hệ chặt

chẽ vứi mức độ nén, thường được gọi là tỷ

số nén

Sự cháy do nén

Mọi động cơ đốt trong đều có một hoặc

nhiều cylinder xếp sát nhau, đóng kín ở

một đầu và piston chuyển động bên trong

Trong động cơ diesel không khí đi vào

cylinder, piston chuyển động và nén không

khí

Khi không khí bị nén, thể tích giảm

dần, áp suất và nhiệt độ tăng ổn định,

trong động cơ Diesel, quá trình này xảy

ra liên tục cho đến khi không khí đạt được

nhiệt độ khoảng 1000.F (540.C) Nhiệt độ

này đạt được chỉ bằng quá trình nén (Hình

1.1)

Nhiên liệu diesel cháy ở khoảng 750.F

(400.0; do đó nhiên liệu được phun vào

cylinder và bốc cháy, không cần sự đánh

lửa độc lập

Để nhận được nhiệt độ đủ cao bảo đảm

sự cháy cho nhiên liệu diesel, không khí

thường được nén đến tỷ lệ tối thiếu là

14:1, nghĩa là thể tích ban đầu là 14 phần,

sau đó nén thể tích không khí chỉ còn 1

phần Điều này được gọi là tỷ số nén Tỷ

số nén được hiểu là tỷ số giữa phần thể

Hình 1-1 Quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất với

tỷ số nén.

tích của cylinder khi piston ở cuối hành trình (điểm chết dưới, TDD) và phần thể tích cylinder khi piston ở đầu hành trình (điểm chết trên, ĐCT) (Hình 1.2)

Hầu hết các động cơ diesel đều có tỷ

số nén trong khoảng 16:1 đến 23:1 Giá trị này cao hơn nhiều so với tỷ số nén của động cơ xăng, tỷ số nén của động cơ xăng trong khoảng 7:1 đến 10:1 Tỷ số nén thấp của động cơ xăng tạo ra áp suất và nhiệt

độ trong cylinder thấp hơn, do đó quá trình

Tỉ số nén là tỉ sô’ thể tích ‘A’

Piston ở đầu hành trinh

Hình 1-2 Tỷ số nén ỉrong cylinder

Hình 1-3 Phân phối nhiệt năng trong động cơ

diesel.

nén không đạt dến nhiệt độ tự cháy của

xăng, hỗn hợp nhiên liệu/không khí phải

được đánh lửa bằng nguồn riêng - bougie

(do đó động cơ xăng được gọi là động cơ

đánh lửa)

Chuyển nhiệt năng thành cơ năng

Các định luật về chất khí cho biết khi

chất khí bị nén, nhiệt độ sẽ tăng và ngược

lại khi chất khí được cấp nhiệt trong buồng

kín, áp suất sẽ tăng Các định luật này

được ứng dụng cho động cơ đốt trong

Không khí được đưa vào cylinder và

được nén do chuyển động của piston, nhiệt

độ tăng lên Nhiên liệu được đưa vào cyl-

inder và bốc cháy Sự cháy nhiên liệu làm

cho nhiệt độ tăng nhanh, do đó làm tăng

áp suất khí Áp suất tăng làm cho piston

chuyển động xuống dưới, quá trình này

được gọi là thì nén Động cơ chuyển nhiệt

năng phát sinh trong quá trình cháy nhiên

liệu thành cơ năng, vì thế động cơ đốt

trong đôi khi còn được gọi là động cơ nhiệt.

Có thể tính toán nhiệt lượng của nhiên

liệu bằng cách đo nhiệt trị do một đơn vị

nhiên liệu (lít, gallon ) phát ra khi cháy

Công suất (mã lực) của động cơ có thể được

tính theo đơn vị nhiệt lượng (một mã lực

tương đương 2544 BTƯ - đơn vị nhiệt

Anh) Bằng cách này, nhiệt năng trong

động cơ có thể dược so sánh với cơ năng,

cho phép xác định hiệu suất nhiệt của dộng

cơ, lượng nhiệt năng của nhiên liệu dược

chuyển thành cơ nđng hữu dụng.

Nói chung, dộng cơ diesel có hiệu suất nhiệt khoảng 30-40% Nói cách khác, chỉ khoảng 1/3 nhiệt năng của nhiên liệu dược chụyển thành cơ năng hưu d.ụng Khoảng một nửa nhiệt còn lại bị tổn thất qua hệ thống xả ở dạng khi nOng Nửa cOn lại bị tiêu tán ra xung quanh thOng qua hệ thống làm mát và bề mặt dộng cơ (Hình 1.3) Sự tổn thất nhiệt này là khá lớn, nhưng vẫn hiệu quả hơn so với dộng cơ xăng, chỉ có hiệu suất nhiệt từ 25% dến 35%

Dãn nở và làm nguộỉ

Nói chung, khi nén chất khi sẽ tăng nhiệt độ, khi giảm áp suất, chất khi sẽ giảm nhiệt độ Biều này là do chất khi dãn nở và tăng thể tích Áp suất càng thấp, nhiệt độ càng giảm

H'.nh 1.4 Đường cong àp suất thề ttch cùa dộng

ên

؛ P2, xảy ra sự phun nh cylinder g 'iảm dần Tạ

đầu quá trinh cháy Nhiệt độ tăng

؛

٥á liệu vá

P3) Piston (

àm tăng àp suất dển 850 ps

؛ nhanh bắt dầu dl xuổng trong cylinder, làm tăng thể

ẳm ảp suất Tuy nhiên, nhiên iiệu dang

؛ tich và g

sự cân bằng vd ١'

chảy, sự tầng nh١ ẹt độ tạm thờ tăng thể tích do dO ảp suất hầu nhu khOng dổi

dây sự chảy dUng Ịại, thể tlch

tu P3 dến P4.Tạ cylinder tíếp tục tăng, diều này làm glàm dần

ảp suất và nhíệt độ trong khi piston vấn trong thl nén tu P4 dển P5 TU P5 dến P t dộng cO xà khi chảy ra ngoài và nhận không khi mOi Chu

trtnh lặp l ạ i ố P t

Khi piston đi xuống trong thì nén, thể

tích tăng dần, làm giảm áp suất và do đó

nhiệt độ này phản ánh quá trình chuyển

đổi nhiệt năng của khí cháy thành cơ năng;

chuyển động của piston (Hình 1.4)

Tỷ số nén của động cơ càng cao, sự

dãn nở của khí cháy trong, thì nén càng

lớn Ví dụ, trong động cơ với tỷ số nén

22:1, khí cháy sẽ dãn nở đến thể tích gấp

22 lần buồng đốt Động cơ tỷ số nén 7:1,

độ dãn nở là 7

Động cơ diesel có tỷ số nén cao, có

khả năng chuyển đổi nhiệt khí cháy thành

cơ năng tốt hơn động cơ xăng, do đó có

hiệu suất nhiệt cao hơn

Động cơ xăng

Có thể phát sinh câu hỏi, tại sao không

tăng tỷ số nén trong động cơ đốt trong để

tăng hiệu suất nhiệt?

Động cơ xăng nhận nhiên liệu và không

khí trước khi nén, thông qua bộ chế hòa

khí hoặc hệ thống phun, đưa vào bộ góp

nạp (thay vì cylinder) Còn động cơ diesel,

nhiên liệu phun sau khi nén không khí

Sự tăng tỷ số nén cho động cơ xăng sẽ

làm tăng nhiệt độ nén vượt quá điểm cháy

của xăng, dẫn đến hỗn hợp nhiên liệu/

không khí cháy sớm hơn thời điểm tối ưu,

điều này gây hư hại động cơ, và không

thể điều khiển quá trình cháy Để tránh

sự cháy sớm, tỷ số nén của động cơ xăng

phải đủ thấp và hỗn hợp nhiên liệu/không

khí được đánh lửa vào thời điểm thích

hợp, do đó cần có hệ thống đánh lửa riêng

Đôi khi động cơ xăng bị quá nhiệt đủ

để hỗn hợp nhiên liệu/không khí cháy

trước thời điểm đánh lửa Điều này được

gọi là sự tự cháy hoặc cháy sớm và thường

xảy ra khi tắ t động cơ bị quá nhiệt, dù đã

tắ t cả hệ thống đánh lửa

Câu hỏi thứ hai, để tăng hiệu suất tại

sao không tăng tỷ số nén cho động cơ xăng

và sử dụng sự phun nhiên liệu trực tiếp

vào cylinder để tránh sự cháy sớm, như

được thực hiện trong động cơ diesel? v ấ n

đề ở đáy là bản chất của xăng, có tính bốc

hơi cao hơn nhiều so với diesel

Dù động cơ diesel có thể đạt đến 3000 v/ phút, với thì nén của piston bất kỳ không thể vưẹrt quá 1/100 giây, nhiên liệu diesel

được phun vào cylinder phải cháy với tốc

độ được kiểm soát, thay vì nổ Nếu tốc độ

cháy không được kiểm soát, sẽ xảy ra các vấn đề cháy và động cơ bị hư hại

Do có độ bốc hơi cao hơn, rất khó kiểm soát tốc độ cháy của xăng khi tăng tỷ số nén Sự nổ có thể xảy ra, gây hư hại động

cơ Động cơ xăng, với mức công nghệ hiện tại bị giới hạn tỷ số nén và hiệu suất nhiệt

Tỷ số công suất - trọng lượng

Tuy động cơ diesel có tỷ số nén cao hơn động cơ xăng, nhưng chịu ứng suất lớn hơn và được chế tạo bền hơn Để chịu được tải và tỷ số nén cao, động cơ diesel được chế tạo với độ chính xác cao Kết cấu lớn và độ chính xác cao làm tăng giá thành

và trọng lượng của động cơ diesel so với động cơ xăng có cùng công suất Nói chung, khi tăng công suất, trọng lượng động cơ diesel tăng nhanh

Các kiểu động cơ diesel

Động cơ diesel có thể vận hành theo chu trình 4 thì hoặc chu trình 2 thì Giữa hai chu trình này có các khác biệt rõ rệt

Động cơ 4 thì

1 Piston ở đỉnh cylinder, valve mở khi piston đi xuống Khi piston đến ĐCD (điểm chết dưới), valve nạp đóng để giữ không khí bên trong cylinder (Hình 1.5) chuyển động của piston từ ĐCT (điểm chết trên) đến ĐCD được gọi là thì Đây là 1 trong 4 thì của động cơ 4 thì, được gọi là thì nạp hoặc thì hút

2 Piston đi lên ĐCT và nén không khí,

áp suất trong không khí tăng đến 450-

700 psi (trong động cơ xăng áp suất chỉ khoảng 80-150 psi) và nhiệt độ không dưới 1000.F (540.C) Đây là thì nén

3 N hiên liệu được đưa vào cylinder (buồng đốt) thông qua bộ phun nhiên liệu và đốt cháy Nhiệt độ tăng nhanh

٨ ',

Hình 1.5 Các thì của động cơ diesel 4 thì ( 1) Thì

nạp— Piston hút không khí vào cylinder qua

valvenạp (2) Thì nén— Piston nén không khí

(3) Phun nhiên liệu— Nhiên liệu được phun vào

khí nén và bốc cháy có kiểm soát (4) Thì xả—

Piston đẩy khí cháy ra ngoài qua valve xả

đến k h oảng 2000-5000.F (1100-

2750.C) Sự tăng nhiệt độ này làm cho

áp suất tăng đến 850-1000 psi, đẩy

piston đi xuống Khi piston đi xuống,

thể tích cylinder tăng nhanh, dẫn đến

giảm áp suất và nhiệt độ Đây là thì

thứ ba, dược gọi là thì sinh công

4 Khi piston đến gần cuối thì thứ ba,

valve xả bắt đầu mở Trong cylinder

vẫn còn áp suất và nhiệt đủ lớn, để

đẩy khí cháy ra ngoài Piston chuyển

động lên phía trên, đẩy hết khí cháy

ra ngoài Đây là thì thứ tư, dược gọi là

thì xả

ở cuối thì xả, valve xả đóng, valve

nạp mở, đưa không khí vào cylinder

khi piston đi xuống, chu trình lặp lại

Động cơ 2 thì

Phần này trình bày sự vận hành của loại động cơ diesel 2 thì phổ biến, được sử dụng rộng rãi Có thể có các kiểu vận hành động cơ 2 thì khác, nhưng ít được dùng trên tàu thủy

Động cơ diesel 2 thì vận hành về cơ bản tương tự động cơ 4 thì nhưng chuyển

4 thì của piston thành hai - một chuyển động lên và một chuyển động xuống

1 Piston ở đỉnh cylinder trong thì nén Phần buồng đôt của cylinder chứa không khí bị nén với áp suất và nhiệt

độ cao Dầu diesel được phun vào và bốc cháy Piston bắt đầu đi xuống và sinh công Khi piston đi xuống, áp suất

và nhiệt độ trong cylinder giảm Khi piston đến gần cuối thì sinh công, valve

xả mở, khí cháy ra khỏi cylinder (Hình 1.6), hoàn toàn tương tự động cơ 4 thì.Khi piston tiếp tục đi xuống, để lộ

các lỗ, còn gọi là các cổng, ở vách cyl­

inder Bộ turbocharger thổi không khí nén thông qua các lỗ này, đẩy phần khí cháy còn lại ra ngoài và đưa không khí mới vào cylinder Piston đến ĐCD

và bắt đầu đi lên, valve xả đóng lại

2 Khi piston đi lên, sẽ chắn các cổng nạp không khí, giữ không khí trong cylinder, và nén không khí đó Khi piston đến đỉnh cylinder, nhiên liệu được phun vào và đốt cháy, chu trình lặp lại Động cơ thực hiện hai thì thay

vì bốn như động cơ 4 thì

Hình 1.6 Sự vận hành của động cơ diesel hai thì (Hãng Detroit)

Cylinder P ìs t.n C hốt p is t.n

T rụ khuỷU Tay quay V "Thanh truyền

Hinh 1.7 Đổi chuyền âộng hnh t؛ển thành chuyển động guay.

Do đó, động cơ 2 thì có hai thì sinh

công so với động cơ 4 thì Đối với động cơ

cùng kích thước, động cơ 2 thì có công

suất cao hơn 4 thì, do đó giám chi phí và

cải thiện tỷ số nén

Tuy nhiên, động cơ 2 thì có hiệu suất

nhiệt thấp hơn và tiêu thụ nhiên liệu cao

hơn động cơ 4 thì Tuổi thọ động cơ 2 thì

thường ngắn hơn động cơ 4 thì do tải động

cơ lớn hơn, khi vận hành có tiếng ồn lớn

hơn

Trục khuỷu

Chuyển động tịnh tiến của piston trong

cylinder được đổi thành chuyển động quay

để có thể sử dụng, điều này được thực hiện

bằng thanh truyền và trục khuỷu.

Trục khuỷu được đặt trên các ổ lăn ở

hai đầu động cơ Dưới từng cylinder, trục

khuỷu có chốt khuỷu và má khuỷu Thanh

truyền nối piston với phần chốt khuỷu

Các ổ trượt ở hai đầu thanh truyền cho

phép chốt khuỷu quay bên trong đầu to

của thanh truyền, còn piston được lắp với

chốt piston, dao động xung quanh đầu nhỏ

thanh truyền Piston chuyển động lên

xuống làm cho trục khuỷu quay (Hình 1.7)

Các valve và thời chuẩn

Sự vận hành hiệu quả động cơ 2 thì và

4 thì đòi hỏi phối hợp chính xác chuyển

động của piston với các thời điểm mở và

đóng valve, và thời điểm phun nhiên liệu

Điều này được gọi là thời chuẩn phun nhiên liệu và đóng/mở valve

Các valve được bố trí ở đầu cylinder

và đóng chặt bằng lò xo valve Đòn bẩy

được gọi là cò mổ hoạt động để mở valve

Cò mổ chuyển động lên xuống trực tiếp

hoặc gián tiếp thông qua trục cam, xoay ở

phía trên đầu cylinder (Hình 1.8)Dọc trục cam có các mấu hình ellipse,

được gọi là cam (mỗi valve một cam) Khi

trục cam quay, cam sẽ đẩy cò mổ lên xuống Một số trục cam được lắp trong đầu cylin­der có các cam tiếp xúc trực tiếp với cò

mổ được gọi là trục cam phía trèn Số khác

được lắp trong block máy, tác động gián

tiếp đến cò mổ thông qua thanh đẩy.

Bộ phận phun Thanh dẩy

Ổ dỡ chinh

Cam Trục cam

ﻞﺟ ١

\ﻝﺓ\

0 ﻵﺍ 0 ﺃ

Ống dẫn hướng,va! ٧ e Bạc ^ston Chốt piston

hanh truyền

dỡ dắu tay quay Nắp thanh truyền

ةإ Vỏ bao che tay quay Nắp ổ dỡ chinh

Bơm phun nhiên liệu

Bánh răng truyền động

Bơm dầu và các bánh răng

Hình 1.9 Các bánh răng thời chuẩn.

Bánh răng, lắp ở đầu trục khuỷu, quay

đồng bộ với trục này Bánh răng thứ hai

lắp ở đầu trục cam, được gọi là bánh răng

cam, quay cùng với trục cam Sự thời chuẩn

valve, đóng/mở valve, được phối hợp với

chuyển động của piston bằng cách nối hai

bánh răng đó thông qua bánh răng trung

gian, đai, hoặc xích, cho phép chúng quay

với nhau (Hình 1.9)

Trên động cơ 4 thì, các valve nạp và

xả lần lượt mở và đóng trong từng thì, do

dó bánh răng trên trục cam có kích thước

gấp đôi bánh răng trên trục khuỷu, làm

cho bánh răng trục cam quay với tốc độ

bánh răng trục khuỷu, các valve lần lượt

mở và đóng theo từng vòng bằng một nửa

vòng quay của động cơ

Động cơ 2 thì chỉ có các valve xả Valve

xả mở mỗi khi piston đi xuống, do đó bánh

răng trục cam có cùng kích thước với bánh

răng trục khuỷu Hai trục này quay cùng

xác bảo đảm hiệu suất tối ưu cho động cơ

Sự thời chuẩn phun nhiên liệu được

xác lập theo phương pháp tương tự Bánh

răng lắp ở đầu trục truyền động bơm phun

nhiên liệu được dẫn động bằng trục khuỷu

thông qua bánh răng trung gian, đai hoặc xích Sự thay đổi quan hệ các bánh răng này cho phép phun nhiên liệu ở vi trí bất

kỳ của hành trình piston Do sự phun xảy

ra theo từng cặp vòng quay trên động cơ 4 thì, bánh răng truyền động bơm có kích thước gấp đôi bánh răng trên trục khuỷu, bơm quay theo một nửa tốc độ dộng cơ Trên động cơ 2 thì, các bánh răng có cùng kích cỡ, sự phun nhiên liệu xảy ra một lần trong mỗi vòng quay

Động cơ và các bộ phận khác

Phần nặng nhất của động cơ !à block

máy (Hình 1.10) Trên tất cả các dộng cơ,

trừ loại được làm mát bằng không khí, đây là khối gang đúc chứa các đương dẫn không khí, nước làm mát, dầu, va các bộ phận khác của động cơ, kể cả trục cam và trục khuỷu

Có hai loại cylinder, hoặc ống tót (che-

mise-sơ mi), được dùng cho động cơ diesel

- loại khô và loại ướt Trong động cơ ống lót khô, các cylinder và block tiếp xúc sát nhau theo toàn bộ mặt ngoài ống lót Với loại ống lót ướt, block chỉ tiếp xúc với cyl­inder ở phần trên và dưới, nước làm nguội tuần hoàn xung quanh thân ống lót (Hình 1.11) Ông lót ướt có ưu điểm là dễ thay thế khi cần sửa chữa lớn, còn đối với ống lót khô phải đưa toàn bộ khối bbck vào xưởng

Piston có các vòng găng (bạc, segment),

được lắp vào rãnh trên chu vi pistcn Vòng găng ép lên vách cylinder để bảo dảm kín khí, Phần trên cylinder được che l١ín bằng

nắp máy, trong đó có bộ phận phuQ nhiên

liệu, valve, buồng đốt, đường dẫn nước,

Các valve được lắp trong ống dẫn hướng,

ống này có thể tháo dễ dàng

Khi động cơ bị mòn, các ống dấn valve được ép ra ngoài và thay mới Cíc động

cơ chất lượng cao có mặt tựa valvỉ có thể

thay thế dễ dàng Một tựa valve là phần valve tiếp xúc để làm kín buồng ĩốt Gia công lại mặt tựa valve, thay các ong dẫn valve, lắp các valve mới sẽ giúp dộng cơ trở lại trạng thái gần như mới

õng lót cylinder (tháo rời được)

Cò mổ Vòi phun Ống dẫn hướng valve Thanh đẩy

Vòng găng piston

■Trục cam Bơm phun nhiên liệu kiểu “co giặt"

Nắp ổ đỡ chính

Bơm dầu

Hình 1.12 Tiết diện động cơ diesel

(slu íơ in ẹ 2

CÁC CHI TIẾT VẬN HÀNH

PHẦN II: CUNG CẤP KHÔNG KHÍ

Động cơ diesel sinh công cơ học bằng

cách đốt nhiên liệu Động cơ đốt cháy càng

nhiều nhiên liệu, nhiệt phát sinh càng

lớn, công suất càng cao Sự tăng tỷ số công

suất, trọng lượng sẽ làm giảm chi phí Các

nhà sản xuất liên tục tìm kiếm các phương

pháp cải tiến quá trình cháy trong động

cơ

Tăng lượng nhiên liệu đưa vào động

cơ là tương đối dễ, chỉ cần tăng công suất

bơm và kích cỡ bộ phun nhiên liệu Tuy

nhiên, tăng hiệu suất cháy là vấn đề khó

Sự cháy không hết sẽ làm giảm hiệu quả

sử dụng nhiên liệu và làm tăng chất thải

ô nhiễm Để cháy hiệu quả cần bảo đảm

ba yếu tô':

1 Cung cấp đủ oxi

2 Tạo sương nhiên liệu phun tối đa

3 Hòa trộn đều sương nhiên liệu và oxi

trong cylinder

Trước hết cần xét quá trình cung cấp

oxi

Cung câp oxi

Điều thực tế xảy ra khi cháy nhiên

liệu là phản ứng giữa oxi trong không khí

với hydro và carbon trong nhiên liệu die-

sel Phản ứng này khởi đầu ở nhiệt độ

khoảng 750٠F (400.C), oxi phản ứng với

hydro tạo thành nước và với carbon tạo

thành CO؛ (và c o khi cháy không hết)

Trong quá trình hóa học này, nhiệt năng

được giải phóng

Không khí chỉ chứa 23% oxi theo trọng

lượng (21% theo thể tích); phần còn lại

chủ yếu là nitơ cộng với vài loại khí khác không tham gia vào quá trình cháy

Để cháy hết 1 pound nhiên liệu diesel cần khoảng 3 1/3 pound oxy Do không khí chỉ chứa 23% oxi theo trọng lượng, để cháy 1 gallon nhiên liệu diesel ở áp suất khí quyển cần 1500 feet khối không khí

có nhiệt độ 60٥F Khả năng đưa đủ không khí vào động cơ để cháy toàn bộ nhiên liệu là yếu tố giới hạn lượng nhiên liệu động cơ có thể đốt cháy

Hiệu suât thể tích

Các kỹ sư liên tục cải tiến để tránh cản trở dòng không khí đi vào động cơ Các bộ lọc không khí được chế tạo lớn đến mức tối đa có thể được Các bộ góp nạp được chế tạo sao cho không khí đi vào bị cản trở ít nhất (ma sát thấp nhất) Các valve được chế tạo lớn tối đa trong đầu cylinder (trên động cơ diesel 2 thì các cổng nạp có diện tích lớn nhất có thể đạt được) Các tổn thất không thể tránh do

ma sát trong các đường dẫn khí (kể cả

khí xả) được gọi là tổn thất bơm.

Mức độ động cơ điền đầy không khí

trong các cylinder được gọi là hiệu suất

thể tích Piston chuyển động từ đầu đến

cuối hành trình chiếm thể tích xác định,

được gọi là thể tích quét Nếu động cơ có

khả năng hút đủ không khí trong thì nạp điền đầy thể tích quét với áp suất khí quyển, hiệu suất thể tỉch là 100% Do đó, hiệu suất thể tích là tỷ số giữa thể tích không khí được hút vào cylinder và thể tích quét ở áp suất khí quyển

Dộng cơ hút khi tự nhiên

Bộng cơ hút không khi vào cylinder

thông qua hoạt dộng của piston dược gọi

\à hiit khi tự nhiên.

Trên dộng co 4 thi tiêu chuẩn, chuyển

dộng di xuống của piston trong thi nạp

làm giảm áp suất trong cylinder và kéo

không khi vào cylinder (Nói một cách

chinh xác, áp suất giảm trong cylinder

làm cho áp suất khi quyển bên ngoài cao

hon, do dó không khi di vào cylinder)

Ma sát trong bộ lọc khi và ống dẫn

không khi nạp (bộ góp nạp) cản trở dOng

không khi di vào cylinder Do dó, khi pis-

ton dến DCD, áp suất bên trong cylinder

chỉ hoi thấp hon áp suất khi quyển Diều

này có nghĩa là cylinder không thể điền

dầy không khi chỉ với áp suất khi quyển

Khi di vào cylinder, không khi có dộng

năng Khi piston của dộng co 4 thi dến

cuối thi nạp và bắt dầu chuyển dộng di

lên, không khi tiếp tục di vào cylinder

trong thOi gian ngắn Dể tận dụng diều

này, valve nạp dược xác lập dể dOng lại

sau khi piston bắt dầu thi nén

Valve nạp mỏ

Phần này không hiển thị

sự chồng Chập valve do các valve mở vào các thi

khác nhau

Điểm chếtdưởi

Valve nạp dược xác lập dể mở ngay trước khi piston dạt dến DCT ở thi xả, trước khi valve xả hoàn toàn dOng kin

Diều này dược gọi la khoảng chồng chập

valve, hai valve cUng mở trong thời điểm

dó, bảo dảm valve nạp mở rộng vào thOi điểm piston bắt dầu thi nạp, hUt không khi vào cylinder Các biện pháp này có thể tăng hiệu suất thể tích dến 80 - 90% (Hình2T) '

Nạp không khi cưỡng bức

Hiệu suất thể tích và công suất cUa dộng co diesel hút khi tự nhiên có thể tăng rõ rệt bằng cách dUng áp suất dưa không khi vào cylinder một các cưỡng bức

Dây la nguyên ly của siêu nạp (super- charge) và nạp turbine (turbocharger)

Bộ siêu nạp (supercharger) bom không khi vào bộ góp nạp bằng quạt, dược truyền dộng từ dộng co thông qua dai, xích, hoặc bánh răng Bộ nạp turbine (turbocharger)

có turbine lắp trong bộ góp xả của dộng

co và nối với bánh đà của máy nén trong

bộ góp nạp Khi khi xả thoát ra ngoài sẽ làm quay turbine Turbine quay bdnh dà máy nén, bom không khi vào bộ góp nạp

Bộ turbocharger không cần truyền dộng

c u a d a u ^ #

n é n

؟\ﻑ،\# ٢ ﺓ ١١1

Hình 2.1 Thờỉ chuẩn âộng cơ 4 th ١١

Dầu trở về

, ‘ ^١،

cổ góp

khi xả

Quạt gió

Hình 2.3 "Sự quét khí" trong động cơ 2 thì:

Điều này làm cho turbine và bánh đà máy

nén quay nhanh hơn, tăng lượng không

khí đi vào động cơ Bộ turbocharger rất

nhạy với sự thay đổi tải, làm tăng công

suất động cơ khi tải tăng lên

Bộ turbocharger nói chung không dùng

trên động cơ 2 thì, tuy có thể kết hợp với

bộ supercharger, do khi các cổng nạp mở

do piston đi xuống, động cơ 2 thì phụ thuộc

vào nguồn cung cấp không khí nén để đẩy

khí xả ra ngoài cylinder và nạp không

khí mới Quá trình này được gọi là sự quét

khí Do trong quá trình khởi động, động

cơ chưa có khí xả để quay bộ turbocharger,

cần phải có quạt được được truyền động

bằng cơ học (bộ supercharger) để bơm

không khí vào cylinder (Hình 2.3)

Hiệu suất đưa không khí vào động cơ

2 thì được gọi là hiệu suất quét khí, tương

tự khái niệm hiệu suất thể tích của động

cơ 4 thì Nếu không khí nạp đẩy toàn bộ

khí xả ra ngoài và điền đầy không khí

vào cylinder ở áp suất khí quyển, động cơ

có hiệu suất quét 100%

Bộ làm nguội trung gian và

làm nguội sau

Không khí được nén từ bộ turbocharger

hoặc supercharger sẽ nóng lên Do không

khí nóng dãn nở, sẽ chứa ít oxy hơn trong một đơn vị thể tích Để giải quyết tổn thất hiệu suất do sự tăng nhiệt độ, không khí phải được làm nguội Hầu hết các dộng

cơ có trang bị turbocharger hoặc super­charger đều có bộ trao đổi nhiệt, được gọi

là bộ làm nguội trung gian, hoặc làm nguội

sau, lắp trong bộ góp nạp giữa bộ super­

charger hoặc turbocharger và block động

cơ (Bộ làm nguội trung gian được lắp giữa turbocharger và supercharger, còn bộ làm nguội sau được lắp giữa turbocharger hoặc supercharger và block động cơ) Nước làm nguội tuần hoàn qua các thiết bị này, tương

tự bộ giải nhiệt trên xe hơi, làm giởm nhiệt độ không khí đi vào động cơ

Một số bộ làm nguội sau được nối với mạch làm mát động cơ, nhận nước nóng

do đã tuần hoàn qua động cơ Loại thứ hai nối trực tiếp với nguồn nước riêng, có nhiệt

độ thấp hơn, do đó đạt hiệu suất cao hơn Các nhà chế tạo phân biệt ba định mức công suất của cùng một loại động cơ: (1) Hút khí tự nhiên; (2) Turbocharger và làm nguội sau sử dụng mạch nước làm mát động cơ; (3) Turbocharger và làm nguội sau sử dụng mạch nước riêng

Supercharger và turbocharger thường làm tàng hiệu suất thể tích đến 150% hoặc cao hơn, áp suất không khí trong cylinder

ở cuối thì nạp cao hơn áp suất khí quyển, công suất cao hơn khoảng 50% so với hút khí tự nhiên

Sự cải thiện hiệu suất này làm cho động

cơ phức tạp hơn và có giá thành cao hơn, nhưng giảm chi phí/mã lực Ngoài ra, su­percharger và turbocharger làm cho động

cơ bị mòn nhanh hơn và chi phí bảo trì cao hơn, nhưng đồng thời làm tăng tỷ số

công suấưđộng cơ, thích hợp hơĩL·cL· 0 r:iàxi'

biển

PHẦN II: Sự CHÁY

Khi nhiên liệu diesel được phun vào' cylinder chứa không khí nén với áp suất

và nhiệt độ cao, nhiên liệu không nổ mà

tự bốc cháy Sự cháy tương đối chậm của nhiên liệu diesel làm cho áp suất và nhiệt

độ trong cylinder tăng cao hơn so với xăng,

tác dụng lực đều hơn trên piston Đây là

ưu điểm so với xăng, do đó, động cơ diesel

có moment quay ổn định hơn, đặc biệt ở

các tốc độ thấp

Tầm quan trọng của sự cuộn xoáy

Vào thời điểm phun áp suất trong cyl­

inder có thể đạt đến 700 psi, nhiệt độ

đến 1000.F (540.C) Bộ phun phun nhiên

liệu vào không khí nén dưới dạng một hoặc

nhiều dòng hạt (nhiên liệu) rất nhỏ Chỉ

khoảng hơn 20% không khí là oxi Khi

hạt nhiên liệu gặp phân tử oxi, sẽ tự bốc

cháy và tiêu thụ oxi trong quá trình cháy

Sự cháy hoàn hảo đòi hỏi nhiên liệu tiếp

xúc đều với oxi, nhưng trong tiến trình

cháy, số lượng phân tử oxi trong cylinder

giảm dần, làm giảm cường độ cháy Phần

nhiên liệu diesel chưa cháy hết bị đẩy ra

ngoài qua hệ thống xả dưới dạng khói đen,

làm tăng tổn th ấ t nhiên liệu, tăng ô

nhiễm, và giảm công suất động cơ

Các bộ phun chỉ có thể phun nhiên

liệu theo đường thẳng, ớ gần đầu bộ phun

các hạt nhiên liệu tập trung cao tiếp xúc

với nhiều phân tử oxi, nhưng càng xa đầu

phun, dòng nhiên liệu càng trải rộng, khả

năng gặp phân tử oxi càng giảm (Hình

2.4) Do đó yếu tố quan trọng là hòa trộn

nhiên liệu với không khí

Sự hòa trộn giữa các h ạt nhiên liệu và

không khí phụ thuộc nhiều yếu tố, dòng

phun nhiên liệu, cỡ hạt nhiên liệu, và sự cuộn xoáy không khí bên trong cylinder

Các kiểu phun của

bộ phun nhiên liệu

Dạng phun nhiên liệu được xác định bằng kích cỡ và hình dạng lỗ phun trong

bộ phun, gồm 2 kiểu cơ bản:

• Đầu phun kiểu lỗ đẩy nhiên liệu qua

một hoặc nhiều lỗ phun nhỏ Sự thay dổi kích cỡ lỗ sẽ tạo sương cho nhiên liệu theo các hình dạng khác nhau Thay đổi số lượng và góc của các lỗ cho phép đưa nhiên liệu vào nhiều vùng trong buồng đô١ (Hình 2.5)

Nhiều lỗ (kiểu ống ngắn) /■ ٠٠ ^

Nhiều lỗ (kiểu ống dài)

Vùng ít phân tử oxi khả dụng

Hình 2.4 Sử dụng oxy.

Hình 2.5 Các kiểu đầu phun nhiên liệu.

• Đầu phun kiểu kim phun nhiên liệu có

dạng hình nón từ lỗ tâm tỏa ra xung quanh Kiểu này không thể phun sương nhiên liệu với cùng cấp độ như đầu phun kiểu lỗ Thay đổi góc thoát sẽ thu hẹp hoặc mở١fộng góc côn

Ngoài ra còn có các loại đầu phun lai ghép giữa hai kiểu nêu trên, chẳng hạn

loại Lucas CAV Pintaux có kim phun và

lỗ phụ

Đầu phun kiểu kim có ưu điểm cơ bản

so với kiểu lỗ, dòng nhiên liệu chạy dọc kim phun giữ cho kim luôn luôn sạch, còn các lỗ nhỏ trong đầu phun kiểu lỗ có thể

bị kẹt do các hạt rắn nhỏ lẫn vào nhiên liêu

Buổng đốt mở Buồng đốt trước

Hình 2.6 Các kiểu buồng đốt.

Phương pháp tạo cuộn xoáy

Để hòa trộn các hạt nhiên liệu phun

với oxi trong cylinder, nhà chế tạo thiết

kế piston và buồng đốt sao cho có thể tạo

ra mức độ cuộn xoáy không khí cao hơn

trong cylinder Hầu hết các động cơ die­

sel hiện nay đều áp dụng một trong các

thiết kế dưới đây

hoặc trực tiếp thực tế không lớn hơn thể

tích ở trên cylinder khi piston đạt đến

điểm chết trên Thể tích này còn có thể

tính thêm phần cong ở mặt piston hoặc

đầu cylinder (Hình 2.6) Đây là kiểu buồng

đốt đơn giản nhất và có nhiều ưu điểm

Diện tích bề mặt, tương đối so với thể

tích buồng đốt, nhỏ hơn so với mọi kiểu

buồng đốt khác Điều này có nghĩa là tổn

thất nhiệt qua các bề mặt động cơ thấp

hơn, do đó, hiệu suất nhiệt cao hơn Buồng

đốt này còn cho phép khởi động dễ hơn,

do nhiệt ở thì nén bị tổn thất ít hơn trong

khi động cơ còn nguội Đặc tính này cho

phép tỷ số nén thấp hơn sơ với các kiểu

buồng đốt khác (thường là 16:1 so với 20:1

hoặc cao hơn), do đó giảm ứng suất tác

dụng lên động cơ và làm tăng tuổi thọ

động cơ

Trong các kiểu buồng đốt khác, một

phần không khí được đẩy vào và ra thông

qua các lỗ nhỏ, thường được gọi là công

được thực hiện bằng không khí Quá trình

này luôn luôn phát sinh ma sát, tiêu thụ

năng lượng và góp phần vào sự tổn thất

Buồng đốt xoáy Buồng không khí

áp suất nén Trong tất cả các thiết kế buồng đốt loại trực tiếp có công thực hiện bằng không khí thấp nhất, nhưng cũng còn vài nhược điểm

Buồng đốt trực tiếp tạo ra sự cuộn xoáy thấp hơn mọi kiểu buồng đốt khác, do đó

sử dụng ít oxi hơn trong cylinder Đối với kích cỡ cylinder cho trứơc, buồng đốt trực tiếp tạo rà٠٠công suất thấp hơn Để giải quyết vấn đề này, các valve nạp và mặt tựa valve được tạo hình và bố trí sao cho

có thể tạo ra chuyển động xoáy đối với không khí nạp khi đi vào cylinder Hơn nữa, phần lõm trên mặt piston thường có

dạng cong kép (được gọi là dạng lõm tor­

oid, Hình 2.7), để tăng sự cuộn xoáy không

khí Hiện nay, nghiên cứu dang tập trung vào khả năng tăng hiệu suất của buồng đốt trực tiếp

Hình 2.7 Phun nhiên liệu trực tiếp với piston

lõm toroid

Các động cơ với buồng đốt trực tiếp

hầu như chỉ sử dụng đầu phun nhiên liệu

kiểu lỗ, tạo ra các hạt nhiên liệu nhỏ hơn

đầu phun kiểu kim, nhằm tăng cường quá

trình cháy

Buồng đ ố t trước Các nhà chê tạo

thường dùng các buồng đốt trước riêng rẽ

ở đầu cylinder Các buồng đốt này chiếm

khoảng 25 - 40% tổng thể tích nén của

cylinder Khi nhiên liệu được phun vào

buồng đốt trước và bắt đầu cháy, làm cho

nhiệt độ và áp suất lớn hơn so với trong

buồng đốt chính Điều này buộc sự cân

bằng chưa cháy của hỗn hợp không khí -

nhiên liệu phải đi qua lỗ tương dối nhỏ

của buồng đốt trước để vào buồng đốt

chính, làm tăng mức độ cuộn xoáy và hòa

trộn nhiên liệu với không khí

Kiểu động cơ này thường sử dụng bộ

phun nhiên liệu kiểu kim phun, do dạng

hình nón cho phép nhiên liệu phân bố

đều trong buồng đốt trước Sự cuộn xoáy

mạnh trong buồng đốt chínl>-bù cho độ

tạo sương (nhiên liệu) thấp của bộ phun

nhiên liệu kiểu kim phun

Buồng đốt trước tận dụng oxi tốt hơn buồng đốt trực tiếp, do đó có công suất cao hơn từ cùng kích cỡ cylinder Tuy nhiên, công tiêu tốn cho không khí lớn hơn, diện tích bề mặt của 2 buồng đốt cao hơn, làm giảm hiệu suất nhiệt Động cơ khởi động khó hơn do tổn thất nhiệt cao hơn Vì thế, tỷ số nén thường cao hơn (từ

20:1 đến 23:1) và các thanh nhiệt (xem

Chương 4) được lắp trong buồng đốt trước

để hỗ trợ sự khởi động nguội (Hình 2.8)

B uồng xoáy Buồng xoáy tương tự

buồng đốt nhưng có thể tích gần bằng buồng đốt chính Độ cuộn xoáy rất cao tác động lên không khí nạp khi đi vào buồng xoáy Bộ phun kim phun nhiên liệu và khối không khí cuộn xoáy, quá trình cháy xảy ra tốt hơn nhưng tổn th ất do không khí cũng cao hơn Hiệu suất nhiệt bị giảm nhiều do đó cần có tỷ số nén cao và các thanh nhiệt để khởi động nguội

Các k iể u buồng đ ố t khác Có 3 kiểu

phối hợp đầu phun/ buồng đốt được dùng cho các động cơ diesel với vài biến thể Ví

dụ, buồng không khí được bố trí đối diện

Ông dẫn

hướng valve

Thanh nhiệt

(dùng để khởi động

quá trinh làm nguội) ٠

Áo làm nguội bằng nước

của buồng đốt trước

Ống lót cyllnder ướt

Hình 2.8 Tiết diện cylinder có buồng đốt trước.

với đáu phun, nhiên liệu được phun qua

đĩnh piston đi vào buồng không khí

Dù có nhiều kiểu buồng đốt và đầu phun

được sử dụng, nhiên liệu vẫn không thể

hòa trộn và cháy hết 100% Vì lý do này,

động cơ diesel được thiết kế để nạp không

khí nhiều hơn so với yêu cầu cháy của

lượng nhiên liệu tương ứng Sự cháy càng

hoàn hảo, hiệu suất nhiên liệu càng tăng

và ô nhiễm càng giảm Sự hòa trộn nhiên

liệu và không khí càng đều, lượng không

khí dư càng thấp, do đó công suất động cơ

càng tăng

Cơ sở để xử lý sự cố một cách hiệu quả

là hiểu rõ sự vận hành của động cơ Chẳng

hạn, khi động cơ ngày càng khó khởi động,

xả nhiều khói đen, và bị nóng quá mức,

cần xác định nguyên nhân gây ra các hiện

tượng đó Nếu hệ thống làm nguội hoạt

động bình thường, dầu bôi trơn đầy đủ và

áp suất dầu là bình thường, bạn cần biết

loại buồng đốt (trực tiếp, đốt trước, buồng

xoáy) và kiểu đầu phun nhiên liệu

Nếu động cơ có buồng đốt trực tiếp với

các bộ phun kiểu lỗ, một hoặc vài bộ phun

nhiên liệu có thể hoạt động không chuẩn,

làm giảm sự tạo sương Điều này có thể

làm cho động cơ khó khởi động, nhiên

liệu cháy không hết, xả ra nhiều khói đen

Nhiên liệu lỏng trong cylinder sẽ rửa trôi

màng dầu bôi trơn trên vách cylinder, làm

tăng ma sát với piston Cylinder và pis­

ton bị quá nhiệt dẫn đến bị biến dạng

Các động cơ với buồng đốt trước và buồng

đốt cuộn xoáy ít bị các hiện tượng này

Đây chỉ là một trong các khả năng,

minh họa sự cần thiết về các kiến thức

động cơ khi bạn chẩn đoán sự cố và tìm

biện pháp giải quyết

PHẦN III: PHUN NHIÊN LIỆU

Hai phần đầu chương này trình bày

các quá trình xảy ra trong cylinder khi

nhiên liệu được phun vào và cháy hoàn

hảo Phần này khảo sát hệ thống phun

nhiên liệu Ngày nay, nhờ các tiến bộ công

nghệ, động cơ diesel ngày càng nhỏ hơn,

nhẹ hơn và mạnh hơn với các cải tiến trong hệ thống phun nhiên liệu

Xét động cơ 4 thì, 4 cylinder, chạy với tốc độ 3000v/ph, tiêu thụ 2 gallon dầu DO/

h Trong từng thì nén, hệ thống nhiên liệu sẽ phun 0.000005 gallon nhiên liệu Tùy theo loại đầu phun, áp suất phun trong khoảng 1500 - 5000 psi do đó nhiên liệu cũng phải đạt đến áp suất này

Mỗi thì piston chạy với tốc độ này chỉ với 1/100 giây Trong thời gian rất ngắn

đó, hệ thông phun phải khởi động quá trình phun, duy trì chế độ phun ổn định,

và dừng chính xác Nếu phun quá nhanh,

sự cháy sẽ tăng tốc, làm tăng nhiệt độ và

áp suất trong cylinder, động cơ sẽ có tiếng

gõ lớn Nếu phun quá chậm, sự cháy bị trễ, làm giảm công suất, nhiên liệu cháy không hết, gây ra khói đen và ô nhiễm Nhiên liệu phải được phun sương đều, không làm nghẹt đầu phun, kể cả trước

và sau xung phun

Điểm bắt đầu phun thực tế phải được thời chuẩn với độ chính xác đến 0.00006 giây Cuối cùng, các cylinder phải nhận được lượng nhiên liệu như nhau và ổn định trong từng vòng quay để giảm rung động

và tránh tải không đều giữa các cylinder, sao cho không bị quá nhiệt cục bộ và pis­ton không bị biến dạng

Các yếu tố nêu trên cho thấy hệ thống

phun nhiên liệu động cơ diesel là phần kỹ thuật có độ chính xác rất cao, cần xử lý một cách cẩn thận và tỉ mỉ.

Hầu hết các động cơ diesel đều sử dụng một trong các hệ thống nhiên liệu sau:

hơm nâng; bơm phân phối và hệ thống đường dẫn chung.

Bơm nâng

Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu dùng bơm nâng được nêu trên Hình 2.9 Bơm cung cấp lấy nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu đi qua bộ lọc nhiên liệu chính, đẩy nhiên liệu với áp suất thấp qua bộ lọc thứ hai đến bơm nâng

Bơm nâng có piston chuyển động lên

tràn vê thùng chứa

Bơm phân phối

Chảy r tràrvve thúng chứa

Bộ ỉọc

sơ bộ

Bơm nâng da cấp

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm

nâng và bơm ụhân phối,

xuống trong cylinder bơm thông qua trục

cam ở cuối thì piston, nhiên liệu đi vào

cylinder bơm Khi piston đi lên sẽ đẩy

Ngõ ra nhiên \\ệlịỊ ٧ ^ ١٧ ® Bộ Khoang a p su a tca ^ J L p؛l ٥ ؛ ؛ phận bơm nhiên liệu

Cam Trục cam Thanh điề u khiển

Hình 2.10 Sự bô' trí các piston và cyliinder bơm

trong hệ thống bơm nâng thẳng hàng

nhiên liệú qua valve phân phối đến đầu

phun (Hình 2.10) Áp suất bơm sẽ mở valve trong đầu phun, khởi động quá trình phun.Tốc độ động cơ được điều tiết bằng cách điều khiển lượng nhiên liệu phun vào cyl­inder động cơ Để thực hiện điều này, pis­

ton bơm có một rãnh cong xuống Lỗ khoan

từ đỉnh piston bơm đi đến rãnh cong đế nhiên liệu trong cylinder bơm có thể đi qua (Hình 2.11) Lỗ thứ hai, được gọi là

cửa thoát, ờ phần cylinder bơm.

Khi rãnh cong trùng khớp với cửa

^ — Cylinder Piston

Bộ phận bơm

Hình 2.11 Cấu tạo bơm nâng

thoát, nhiên liệu trong cylinder bơm sẽ

chảy ra ngoài, áp suất giảm, sự phun dừng

lại Bằng cách quay piston hoặc cylinder

bơm, rãnh và cổng trùng khớp với nhau

vào thời điểm bất kỳ trong hành trình

piston bơm, cho phép thay đổi lượng nhiên

liệu phun

Bánh răng lắp vào piston hoặc cylin-

der bơm được truyền động bằng thanh

răng, được gọi là thanh răng nhiên liệu

Van tiết lưu nôì với thanh này, sự thay

đổi vị trí tiết lưu sẽ điều chỉnh dòng nhiên

liệu đi đến các bộ phun, cho phép điều

khiển công suất động cơ

Mỗi cylinder có một bơm riêng, tất cả các bơm nâng đều được đặt chung trong một hộp và được truyền động bằng trục cam, mỗi cam một bơm Kiểu bế trí này

được gọi là dây bơm nâng thẳng hàng

(HÌnh 2.12)

Để động cơ vận hành ổn định, từng bơm phải cung cấp cùng lượng nhiên liệu một cách chính xác đến phần triệu lít Piston bơm không có các vòng găng (bạc, segment) để làm kín với cylinder, chỉ dựa vào độ chính xác giữa piston và cylinder bơm Ngày nay, độ hở giữa chúng không quá 0.004", bề mặt piston và cylinder được gia công chính xác với độ bóng rất cao

Bơm phân phối

Các Hình 2.13 và 2.14 minh họa hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm phân phối Nói chung, hệ thống này tương tự kiểu

Hình 2.13 Hệ thống phun nhiên liệu dùng bơm

phân phối

Hình 2.14 Phun nhiên liệu

kiểu bơm phân phối.

Các ống n

Nhỉên líệu vào

n liệu ChOt d!nh lượng

bơm nâng, nhưng có thêm ống thoát, dẫn

nhiên liệu từ bơm phun trở về thUng nhiên

liệu Hai hệ thống này vận hành như nhau,

sử dụng cUng loại dầu phun Sự.khác biệt

cơ bản giữa chUng chỉ là các bơm phun

Hệ thống bơm nâng có bơm riêng cho

từng cylinder cồn bơm phân phối sử dụng

một bơm chung và dầu quay dể dưa nhiên

liệu dến từng cylinder Điều này dược thực

hiện tương tự bộ phân phối trong dộng cơ

xăng cung cấp sự đánh lửa cho từng bougie,

do dó dược gọi là hơm phan phối Do chỉ

dUng một bơm cung cấp cho tất cả các cylin-

der, từng bộ phun nhận dược những lượng

nhiên liệu như nhau, bảo dảm tải dộng cơ

phân bố dều, cho phép vận hành ổn định

các tốc độ không tải Valve định lượng ở

cửa vào bơm dược nối với ống tiết Ì ẳ , diều

khiển lượng nhiên liệu bơm (Hình 2.15)

Hệ thống dường dẫn chung

lỉệ thống đường dẫn chung có bơm lấy

nhiên liệu từ thUng nhiên h.ệu qua bộ lọc

chinh, bộ lọc phụ và dưa vào đường dẫn

chung trong dầu cylinder Bường dẫn này

cấp nhiên liệu cho các bộ phun (Hình 2.16)

cuối dường dẫn duy trinh áp suất trong

hệ thống theo giá trị xác định và dưa nhiên

liệu dư trở về thUng nhiên liệu Nhiên

liệu tuần hoàn liên tục qua toàn bộ hệ

thống, kể cả các bộ phun, duy tri sự bôi

trơn và nhiệt độ Ổn dinh

Bộ lọc nhiên liệu chinh

Bộ phun nhiên liệu

Khi hoạt động, bơm phun đưa nhiên liệu với áp suất cao đến đầu phun Bơm nâng và bơm phân phôi đưa nhiên liệu từ

bơm phun qua ống cung cấp đến bộ phun

Hệ thống đường dẫn chung chỉ đưa nhiên

ò xo nén

— Valve đầu ptun

Hình 2.17 Bộ phun nhiên liệu Nhiên liéu phun

trong bộ phun qua các đường dẫn trong thán và đầu phun đến buồng riêng bao quanh van phun

Lò xo giữ valve đóng cho đến khi áp suất nhiên liệu từ thì phun vượt quá lực lò xo và nârg valve lên, cho phép nhiên liệu với áp suất cao đ i qua các lỗ phun Điều này xảy ra hầu như tìc thời,

ở cuối quá trình phun, áp suất nhiên liệu giảm nhanh, lò xo đóng valve lại, kết thúc dcnp dầu nhiên liệu vào buồng đốt.

liệu đến đầu phun của bộ phận bơmA)ộ

phun kết hợp (được gọi là bộ phun dơn vị).

Bên trong bộ phun, một lò xo mạnh

giử value kim tựa vào đầu phun Valve kim

được thiết kế để có thể chuyến động, cho

phép nhiên liệu đi vào động cơ, khi áp

suất trong bộ phun đạt đến giá trị xác

định (Hình 2.17) Trên bơm nâng và bơm

cao áp, một lượng nhỏ dầu diesel đi qua

thân valve kim để bôi trơn bộ phun Nhiên

liệu dư trở về thùng nhiên liệu qua ống

thoát Nhiên liệu liên tục tuần hoàn qua

thân bộ phun trong hệ thông đường dẫn

chung

Bơm chuyển tải

Mọi hệ thống nhiên liệu đều sử dụng

bơm chuyển tải để đưa dầu diesel từ thùng

nhiên liệu đến bơm phun Hệ thống đường

dẫn chung cần có bơm bánh răng được

thiết kế đặc biệt cho hệ thông này Các

hệ thống khác chỉ cần bơm áp suất thấp

thích hợp với dầu diesel Một số động cơ

sử dụng bơm điện kiểu màng, nhưng hầu

hết các hệ thống phun đều sử dụng bơm

màng vận hành bằng lực cơ học lắp trong

khới cylinder hoặc bên cạnh bơm phun

Công suất của động cơ diesel được điều

khiển thông qua lượng nhiên liệu được

phun vào các cylinder Trong máy thủy

thường yêu cầu động cơ chạy với tốc độ

xác định, bất kể tải tác động lên động cơ

Điều này không thể thực hiện nếu chỉ dùng

valve tiết lưu mỗi khi tải tăng hoặc giảm,

động cơ tăng tốc hoặc giảm tốc độ Sự vận

hành với tốc độ ổn định có thể đạt được

bằng cách nối thanh điều khiển nhiên liệu

trên bơm phun với bộ điều tốc.

Bộ điều tốc đơn giản

Bộ điều tốc cơ bản gồm hai khối thép

nặng, được gọi là bánh đà, gắn vào các

đầu của hai thanh có khớp xoay và lò xo

(Hình 2.18) Trục truyền động của bộ điều

tốc được động cơ truyền động, các bánh

đà quay quanh trục này, bị đẩy ra xa do

Đai ốc điều chỉnh tốc độ (xác lập tốc độ lý tưởng)

Điểm chốt xoay Giá quay

Ông điều khiển được nối đến thanh điều khiển nhiên liệu của bơm phun thông

qua các thanh khớp nhỏ, khi ống diều

khiển chuyển động lên phía trên trục truyền động của bộ điều tốc, sẽ làm giảm

sự phun dầu của bơm Điều này làm giảm tốc độ động cơ đến giá trị xác định trước.Động cơ có thể chạy ở tốc độ xác lập bất kỳ bằng cách điều chỉnh lực lò xo tô"c

độ thông qua thanh điều chỉnh tốc độ Áp suất tác dụng lên lò xo càng cao, các bánh

đà càng hướng vào trong, nhiên liệu phun càng tăng, động cơ chạy càng nhanh Giảm

áp suất tác dụng lên lò xo tốc độ làm cho các bánh đà di chuyển ra xa, lượng nhiên liệu phun giảm, động cơ chạy chậm dần.Trên các động cơ lớn, bộ điều tốc cơ học đơn giản nêu trên được thay bằng bộ

có điều tốc thủy lực phức tạp hơn, nhưng nguyên lý không thay đổi Một số động cơ thủy cỡ nhỏ có bộ điều tốc lắp trong khối động cơ, nhưng nói chung bộ điều tốc

thường được đặt ở phía sau bơm, phun

nhiên liệu Bộ diều tốc ít khi bị hư hỏng,

khi sử dụng dộng cơ bạn có thể chỉ cần

diều chỉnh lực căng của 10 xo tốc độ dể

xác lập tốc độ không tải của dộng cơ

Bộ dìều tốc chân không

Sôi khi bạn có thể gặp bộ diều tốc kiểu

chân không Bộ này gồm valve bướm (la

kim loại) dược lắp ở cửa vào bộ góp khOng

khi nạp Ông chân không nối giữa bộ góp

không khi nạp và hộp nhỏ phía sau bơm

'phun Bên trong hộp này là màng nối với

thanh diều khiển nhiên liệu của bơm phun

Bộ tiết 1ﺍΛ ﻝ vận hành valve bướm, khi

valve tiết lưu dOng, valve bướm chặn dOng

khOng khi di vào dộng cơ Tác dụng bơm

của các piston kéo không khi vào tạo ra

chân khOng trong bộ góp nạp Chân khOng

này dược truyền cho phần trên bơm phun

nhiên liệu thOng qua ống chân không, kéo

màng về phía 10 xo Màng này kéo thanh

diều khiển của bơm phun về vị tri dOng

Nếu tải tãng, dộng cơ giảm tốc độ, độ

chân khOng sẽ giảm, 10 xo trong bơm phun

nhiên liệu dẩy màng chắn, tác dộng dến

thanh diều khiển nhiên liệu, lượng nhiên

liệu phun tăng lên Bộng cơ tăng tốc độ

Nếu tải giảm, tốc độ dộng cơ tăng và chân

khOng cUng tăng, kéo màng về phía dóng,

làm giảm tốc độ dộng cơ

chuyển dộng do lực của 10 xo, thanh răng diều khiển diều khiển nhiên liệu tăng lượng nhiên liệu cung cấp, dộng cơ tăng tốc độ dến giá trị mới xác lập

Hệ thống này ít bị hư hỏng, vài sự cố thường gặp là Ống chân không bị rO rỉ, hộp chứa màng bị rạn nứt, và màng bị nứt Tốc độ không tải của dộng cơ dược xác lập với vít diều chinh' vị tri dOng tối thiểu của valve bướm

PHẦN V: HỆ THỐNG LÀM NGUỘI

Đ p n g l i e s e l vận hành với lượng nhiệt lớn, chi một phần ba lượng nhiệt này dược chuyển thành công hữu ích Hai phần ba cOn lại phải được giải phOng ra xung quanh dể nhiệt độ trong dộng cơ không quá cao dến mức nguy hiểm Nhiệt

độ quá cao có thể phá hủy màng dầu bồi trơn, làm cho dộng cơ bị biến dạng, dầu cylinder bị rạn nứt Khoảng gần một nửa lượng nhiệt dư thoát ra ngoài theo khi thải, phần còn lại dược xử lý bằng hệ thống làm nguội

Có ba hệ thống làm nguội chinh dược dUng trong máy thủy: làm nguội bằng nước thô, sử dụng bộ trao dổi nhiệt, và bộ làm nguội ở dáy tàu thuyền

Làm nguộí bằng nước thô

Khi tiết lưu mở, valve bướm mở, chân Hệ thống làm nguội bằng nước thô trên không trong bộ góp nạp giảm, màng tàu thuyền lấy nước trực tiếp từ sông hoặc

biển Nước đi vào qua ống hút, đến bình

chứa, tuần hoàn qua các bộ làm nguội dầu,

làm nguội phía sau, và động cơ, sau đó

chảy ra ngoài Trên hầu hết các động cơ

diesel 4 thì, sau khi nước tuần hoàn qua

động cơ sẽ đi vào ống xả rồi xả ra ngoài

cùng với khí thải (Hình 2.19), được gọi là xả

ướt, còn xả khô chỉ có khí thải mà không

có nước

Hệ thống làm nguội bằng nước kiểu

này đơn giản và kinh tế, nhưng có nhiều

nhược điểm

Theo thời gian, cặn lắng tích tụ trong

động cơ và các bộ làm nguội, dần dần

làm nghẹt các đường dẫn làm nguội

Điều chỉnh nhiệt độ động cơ tương đối

khó Thứ nhất, nhiệt độ nước trong môi

trường thay đổi trong phạm vi rộng

quanh các thành và đầu cylinder Điều

này làm giảm hiệu suất làm nguội và

gây ra các điểm nóng cục bộ Tốc độ

hình thành muối phụ thuộc vào nhiệt

độ nước, tăng nhanh khi nhiệt độ nước

làm nguội cao hơn 70.C Do đó động cơ

làm nguội bằng nước biển hoạt động

với nhiệt độ thấp hơn so với các loại

động cơ khác (khoảng 60-70.C so với

85.C hoặc cao hơn) Điều này làm giảm

hiệu suất nhiệt của động cơ có thể làm

cho nước và các acid độc hại ngưng tụ

trong dầu động cơ

Sự kết hợp nhiệt, nước biển và các kim

loại, dễ dàng dẫn đến sự ăn mòn điện

hóa Động cơ sử dụng hệ thống làm

nguội này cần được chế tạo từ các vật

liệu tương thích về điện hóa (khối cyl­

inder bằng gang đúc phải có đầu cyl­

inder bằng gang, không được dùng hợp

kim nhôm) Các dương cực bằng kẽm

(Zn) được lắp trong mạch làm nguội,

được kiểm tra và thay mới một cách

đều đặn để giảm tốc độ ăn mòn

Động cơ không sử dụng chất chống

Hình 2.20 Khối cylinder bị nứt trong động cơ

làm nguội bằng nước Động cơ này được lắp dưới đường mởn nước và không có ống xi-phong.

đông (chống đóng băng) trong điều kiện thời tiết giá lạnh (Hình 2.20), do đó nước làm nguội phải được xả hết sau mỗi lần sử dụng Toàn bộ đường ống

và các bơm phải không có điểm giảm

áp để dễ dàng xả nưởc ra ngoài sau khi sử dụng

Làm nguội bằng bộ trao đổi nhỉệt

Động cơ với bộ trao đổi nhiệt có hệ thống làm nguội khép kín Bơm làm nguội động cơ tuần hoàn chất làm nguội từ thùng chứa qua các bộ làm nguội dầu, bộ làm nguội sau, và động cơ Chất làm nguội đi qua bộ trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ và chất làm nguội tiếp tục tuần hoàn (Hình

2 21 )

Bộ trao đổi nhiệt gồm một hình trụ với các ống hợp kim Cu-Ni bên trong (Hình 2.22) Chất làm nguội động cơ nóng

đi qua ô"ng trụ Nước lạnh bên ngoài được bơm qua các ống hợp kim Cu-Ni Nước tải nhiệt từ chất làm nguội ra ngoài, được xả

27

Áo nước

Nước làm

nguội

Hai chiểu

Hình 2.22 Bộ trao đổi nhiệt.

ra một cách trực tiếp hoặc qua ô"ng xả ướt

chung với khí thải

Bộ trao đổi nhiệt tương đối đắt tiền,

đòi hỏi nhiều ống hơn so với hệ thống

làm nguội bằng nước thô Mặt khác, có

thể sử dụng chất đóng băng và các chất

chông ăn mòn trong dung dịch làm nguội

để bảo vệ động cơ, do đó sẽ không có cặn lắng và muối kết tinh trong các đường ống và đầu cylinder Động cơ có thể vận hành ở nhiệt độ cao hơn, làm tăng hiệu suất nhiệt Thùng dãn nở có nắp chịu áp suất như trên bộ tản nhiệt của xe ôtô Khi áp suất chất làm nguội tăng, điểm sôi cũng tăng Nếu áp suất tăng thêm 10 psi, nhiệt độ sôi tăng đến 116.C Áp suất tăng trong hệ thống làm nguội khép kín

sẽ giảm nguy cơ hình thành các túi hơi nước cục bộ và các điểm nóng trong động cơ

Phía nước thô (lấy từ sông, biển) của mạch trao đổi nhiệt có thể xảy ra các vấn

đề tương tự hệ thống làm nguội bằng nước thô, đặc biệt là cặn lắng tích tụ trong các ống trao đổi nhiệt, khả năng bị ăn mòn

và nước đóng băng Các điện cực bằng kẽm (Zn) được dùng trong các ống này để chống

ăn mòn điện hóa

Làm nguội ở đáy tàu thuyền

Sự làm nguội ở đáy tàu thuyền không cần sử dụng mạch nước thô Thay vì đặt

hệ thống trao đổi nhiệt trên tàu thuyền

và đưa nước thô vào, bộ trao đổi nhiệt được nhúng trực tiếp xuống nước sông biển (Hình 2.23) ở đáy tàu thuyền Điều này

Nước biển

Hình 2.23 Bộ làm nguội ở đáy tàu thuyền

thường được thực hiện bằng cách đặt đường

ống chạy dưới đáy và tuần hoàn chất làm

nguội qua ống đó, hoặc lắp đặt các ống

làm nguội ở phía ngoài sườn tàu thuyền

Tàu thuyền vỏ thép có các đường dẫn bằng

thép hàn ở ngoài tàu, hoặc loại ống có hai

lớp, nước sông biển chảy giữa ống, còn

chất làm nguội tuần hoàn giữa hai lớp đó

Hai kiểu hệ thống này ít được sử dụng do

chúng làm tăng trọng lượng và sự sửa chữa

có thể đòi hỏi chi phí cao khi đường ống

bị ân mòn

Bộ làm nguội ở đáy tàu thuyền có mọi

ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt, ngoài ra

còn có các ưu thế khác Bộ làm nguội này

không bị các vấn đề tích tụ cặn lắng, ăn

mòn, hoặc nước đóng băng trong mạch

làm nguội Nến động cơ có hệ thống xả

khô, bộ làm nguội không cần bơm hoặc

mạch dẫn nước thô Nếu động cơ dùng hệ

thống xả ướt, cần có bơm nước thô riêng

để cấp nước phun vào đường xả khí thải

Bơm này còn tuần hoàn nước qua bộ làm

nguội sau, và bộ làm nguội dầu bôi trơn

Bộ làm nguội đáy được chế tạo bằng đồng

thay với các ống bằng hợp kim Cu - Ni

{áp suất ngược) cản trở dòng khí thải và

làm giảm hiệu suất Dù ống xả thẳng có

đường kính lớn cho phép xả khí thải khá

tốt nhưng tiếng ồn quá cao, thường vượt

ngưỡng tiêu chuẩn

Tiếng ồn động cơ gồm nhiều yếu tố

phức tạp Một trong các yếu tố đó là tốc

Hình 2.24 Khí thải được làm nguội và giảm tiếng

ồn bàng nước.

độ khí xả thoát ra ngoài động cơ Thứ hai

là sự thay đổi áp suất đột ngột phát sinh khi từng cylinder xả khí thải Giảm thể tích khí thải hoặc đưa khí thải vào khu vực có thể tích lớn sẽ giảm tốc độ khí xả

Áp suất ngược với giá trị xác định trong

hệ thống xả có thể làm giảm các thay đổi

áp suất

Đó là các lý do để sử dụng hệ thống xả ướt (Hình 2.24) Nhiệt độ cao của khí thải làm cho một phần nước trong hệ thống này hóa hơi (sôi) Khi hóa hơi, nước hấp thụ nhiệt từ khí thải (nhiệt hóa hơi), làm giảm mạnh nhiệt độ Nhiệt độ giảm làm giảm tương ứng thể tích khí thải, do đó sẽ giảm tô"c độ Sự xả ướt làm nguội khí thải

và giảm thấp tiếng ồn động cơ mà không cần tăng áp suất ngược Hơn nữa, phía sau điểm phun nước có thể sử dụng ống cao su để làm ống xả ông cao su làm giảm tiếng ồn tốt hơn ống kim loại trong

hệ thống xả khô

Sự giảm tiếng ồn trong hệ thống xả ướt có thể được tiếp tục cải thiện bằng cách tăng áp suất ngược sử dụng bộ giảm

âm nước Sau khi nước được phun vào khí thải, nước và khí thải đi vào buồng dãn

nở vô cửa xả ở đáy Nước chưa hóa hơi tích tụ cho đến khi chặn kín cửa xả, khi

đó khí xả đẩy nước ra khỏi ống xả (Hình 2.25) Buồng dãn nở và áp suất ngược tương đối nhỏ kết hợp làm giảm sự thay đổi áp suất trong hệ thống xả, do đó làm giảm tiếng ồn

Hệ thống xả ướt rấ t hiệu quả và được

sử dụng ngày càng rộng rãi, nhưng cần chú ý đặc biệt khi lắp đặt do nước có thể

lọt vào động cơ, làm hư hỏng động cơ, đôi

khi rất nghiêm trọng

Động cơ 2 thì

Khí thải của động cơ 4 thì được đẩy ra

ngoài do piston ở thì xả (thì thứ tư) Áp

suất ngược cao không cản trợ sự xả khí

thải nhưng làm cho động cơ chạy nặng

hơn, nóng hơn, và tổn thất công suất lớn

hơn Khí xả của động cơ 2 thì, được đẩy ra

ngoài bằng áp suất không khí quét được

thổi vào cylinder Áp suất xả ngược đủ

cao sẽ chặn hoàn toàn dòng khí thải, làm cho động cơ không thể tiếp tục chạy

Vì lý do đó hầu hết các động cơ 2 thì đều có hệ thống xả khô một cách trực tiếp,

do đó có tiếng ồn cao hơn động cơ 4 thì Tiếng ồn này còn tăng thêm do chu kỳ xả tương đối ngắn, đòi hỏi các valve xả mở

và đóng nhanh để sử dụng bộ tiêu âm lắp

ở đường ống xả

Hệ thống xả khô nóng hơn nhiều so với xả ướt, đòi hỏi sự cách nhiệt tốt hơn đặc biệt ở phần đầu cylinder

Ck u€ơna 3

đ

Động cơ diesel có tuổi thọ lâu và độ

tin cậy cao Quy trình bảo trì tương đối

đơn giản, nhưng sự bảo trì định kỳ là

yêu cầu cơ bản Sự bất cẩn và không chú

ý đến các chi tiết có thể làm hư hại động

cơ một cách nghiêm trọng

Động cơ diesel yêu cầu không khí sạch,

nhiên liệu sạch, dầu bôi trơn sạch, và luôn

luôn được giữ gìn sạch sẽ Do đó, bạn cần

chú ý tầm quan trọng của độ sạch, thay

các bộ lọc không khí, nhiên liệu, và dầu

theo định kỳ để tăng độ tin cậy, kéo dài

tuổi thọ động cơ và duy trì công suất ổn

định

Không khí sạch

Như đã đề cập trong Chương 1, cần

khoảng 1500 fC không khí ở 15.6.C để

đốt cháy hoàn toàn một gallon dầu diesel

Nhưng trong thực tế, lượng không khí cần

dùng thường cao hơn Piston của động cơ

kiểu hút không khí tự nhiên, hút cùng một lượng không khí trong từng thì hút, bất kể tốc độ và tải động cơ (trong động

cơ siêu nạp hoặc nạp với áp suất, lượng không khí đi vào cylinder thay đổi theo tốc độ và tải) 0 các tốc độ và tải thấp, phun rất ít nhiên liệu, và oxi trong cylin­der chỉ cháy một phần Khi tải, tốc độ, hoặc cả hai đều tăng, lượng nhiên liệu phun tăng, cho đến khi đạt tải toàn phần, nhiên liệu phun đủ để đốt cháy toàn bộ oxi (kể cả không khí nén từ bộ siêu nạp) Khi động cơ tiêu thụ toàn bộ oxi sẽ đạt được công suất cực đại (Tuy nhiên, trong thực tế, sự phun nhiên liệu toàn phần thường chỉ giữ ở mức đốt cháy 70 - 80% oxi để bảo đảm cháy hoàn hảo và giảm khí xả độc hại)

Do vậy, ở các tải nhẹ, chỉ một phần nhỏ không khí đi vào động cơ được đốt cháy, ngay cả ơ tải toàn phần vẫn có một

Thể tích không khí cần dùng trong động cơ 4 thì nạp không khí tự nhiên với hiệu suất thể tích 83%

*CID: thể tích làm việc của cylinder (in( ؛ ١

Các sô được tính theo công thức:

-12x12x12

Hình 3.1 Bảng tiêu thụ không khi.

lượng không khí không cháy để bảo đảm

sự cháy hoàn toàn dầu diesel và chất xả ô

nhiễm ở mức tối thiểu Các động cơ nạp

không khí với áp suất (siêu nạp) sử dụng

lượng không khí gấp đôi so với nạp tự

nhiên, còn các động cơ 2 thì cần lượng

không khí đến gấp bốn Điều này làm tàng

sự tiêu thụ không khí (Hình 3.1)

Sự vận hành hiệu quả động cơ diesel

phụ thuộc chủ yếu vào sự duy trì áp suất

nén Ngay cả một lượng bụi rất nhỏ lọt

qua bộ lọc không khí hoặc bộ góp nạp cũng

làm tăng tốc độ mòn vòng găng (bạc, seg­

ment) và vách cylinder, đòi hỏi chi phí

sửa chữa khá cao Hơn nữa, khi bụi lọt

vào động cơ, bạn không thể loại bỏ chúng

Các hạt bụi nhỏ bám vào bề mặt tương

đối mềm của động cơ và ổ trượt, dầu bôi

trơn không thể loại bỏ chúng, do đó tốc độ

mài mòn tăng rõ rệt

Theo thời gian, bụi tích tụ ngày càng

nhiều có thể gây hư hại động cơ diesel

một cách nghiêm trọng

Dù bộ lọc không bị hư, trong quá trình

lọc không khí bụi vẫn tích tụ và cản trở

dòng không khí đi vào động cơ Điều này

hạn chế lượng oxi đi vào cylinder, làm

giảm sự cháy nhiên liệu đặc biệt khi tải

nặng Động cơ bị giảm công suất, khí xả

có khói đen do cháy không hết Các valve,

Khoảng thời gian thay bộ lọc tùy thuộc

vào các điều kiện vận hành Nói chung,

môi trường biển có không khí ít bị ô nhiễm

hơn so với môi trường sông và đất liền,

do đó đôi khi bộ lọc khí bị bỏ quên, việc

thay bộ lọc theo khoảng thời gian xác định,

dù bộ lọc đó còn sạch, vẫn tốt hơn là bỏ

quên

trong các động cơ diesel cỡ nhỏ thường sử

dụng giấy lọc dễ thay thế (Hình 3.2), loại

bộ lọc với bể dầu (Hình 3.3) ít thông dụng

hơn Kiểu bể dầu đẩy không khí đổi chiều

thế.

nhanh qua bể dầu Các hạt bụi bị đẩy ra ngoài bằng lực ly tâm và được giữ lại trong dầu Không khí sau đó đi qua lưới mịn, tùy theo lượng dầu hút từ bể dầu để bôi trơn

Theo thời gian, tuy dầu bề ngoài vẫn

có vẻ sạch, nhưng bể dầu liên tục tích tụ bụi, dầu trở nên đặc hơn, hiệu quả của bộ lọc giảm dần Bạn cần xả dầu cũ một cách định kỳ, làm sạch bể dầu bằng dầu hỏa hoặc xăng Khi thay dầu mới, cần chú ý,

không châm dầu quá mức, dầu dư có thể

lọt vào động cơ gây ra hiện tượng kích nổ

và ô nhiễm.

Nhiên liêu sach٠ ٠

Bơm phun nhiên liệu (heo dầu) là loại thiết bị rất chính xác, có thể bị hư hại do

nước hoặc bụi với cỡ hạt vi mô Đây còn là

bộ phần đắt tiền nhất trên động cơ Điều

đặc biệt quan trọng là giữ cho nhiên liệu

luôn luôn sạch Theo các nhà sản xuất

thiết bị phun nhiên liệu, 90% các vấn đề

của động cơ diesel la do nhiên liệu bị

nhiễm bẩn

Nhiên liệu bị nhiễm bẩn do bụi, nước

và vi khuẩn Ngay cả các h ạt bụi rấ t nhỏ

cUng có thể làm InOn piston của bơm phun

hoặc cả piston và cylinder Sự mòn của

bơm nâng làm cho nhiên liệu rO ri, sự

phân phối nhiên liệu trở nên không dều,

ảnh hưởng xấu dến hoạt dộng của từng

cylinder, tải không dều giữa các cylinder

làm giảm công suất dộng cơ Nếu bụi lợt

vào bộ phun, dầu phun sẽ bị nghẹt, gây ra

nhiều vấn dề nghiêm trọng

Nếu dộng cơ chạy không dều, các cyl-

inder chịu tải lớn hơn sẽ bị quắ nhiệt, gây

cháy các valve và piston, dầu cylinder bị

rạn nứt, khOi den do nhiên liệu cháy khOng

hết Trong một số trường hợp, dOng nhiên

liệu phun sương không ổn định sẽ rửa trôi

màng dầu bôi trơn ở vách cylinder, gây

hư hỏng piston và cylinder

Nước lẫn trong nhiên liệu là tác nhân

của nhiều sự cố nghiêm trọng Ngoài việc

gây ra sự bốc cháy nhiên liệu không chuẩn

và làm giảm hiệu suất, các giọt nước trong

bộ phun còn bị hóa hơi ở nhiệt độ cao

trong cylinder ở thi nén Biều này xảy ra

với lực rất lởn, có thể làm hư hại dầu phun

Nhiên liệu tràn vào cylinder, rửa trôi màng

dầu bôi trơn, dầu phun va dập với các valve

và piston Trong thời gian dộng cơ không

h,oạt dộng, nước trong hệ thống nhiên liệu

có thể ăn mòn nhiều bộ phận quan trọng

Vi khuẩn thậm chi có thể phát triển

trong dầu diesel bề ngoài có vẻ sạch, tạo ra

màng n h ơ làm nghẹt các bộ lọc, bơm và

bộ phun Vi khuẩn sống ở bề mặt nhiên

liệ á ư ớ c , cần có cả hai chất lỏng này dể

tồn tại và phát triển Môi trường sống tối

ﺎﻌﻟ của chUng là nơi tối, yên lặng, không có

cuộn xoáy, dặc biệt là thUng nhiên liệu

Hai loại thuốc chống vi sinh diíợc dùng dể

diệt các vi khuẩn này, thứ nhất là loại

hOa tan trong nước, thứ hai là hOa tan

trong diesel

Một số chất xử ly dầu diesel có thể chứa alcohol (dể hấp thu niíớc), gây ăn mOn cho các bộ phận phi kim loại trong

hệ thống nhiên liệu Thay vì xử lý nhiên ỉiệu sau khi gặp sự cố, bạn nên dự đoán trước các vấn dề từ gốc bằng cách áp dụng các biện pháp dưới dây:

٠ Bảo dảm tấ t cả các can chứa nhiên liệu dều sạch, không bị rỉ sét

٠ Khi lấy nhiên liệu từ thUng phuj^> triíớc hết bạ'h lắp một ống nhựa dến dáy thUng, chặn dầu ống bên ngoài bằng tay, sau dó rút nhanh ống ra ngoài và kiểm tra nhiên liệu trong ống xem có

bị nhiễm bẩn không

٠ Lọc toàn bộ nhiên liệu bằng phễu (quặng) với litới lọc mịn hoặc loại phễu lọc nhiều lớp Nếu phat hiện có ô nhiễm, bạn không nên sử dụng loại nhiên liệu dó

٠ Thưỉíng xuj^ên lấy mẫu ở dáy thUng nhiên liệu dể kiểm tra sự nhiễm bẩn Khi có dấu hiệu ô nhiễm, bạn hãy xả hết nhiên liệu ra ngoài cho' dến khi không còn ô nhiễm Nhiên liệu bị nhiễm bẩn cần phải 'loại bỏ, sau dó

nhiên liệu mới

٠ Khi không sử dụng tàu, thuỉ^ền trong thời gian dài (vài tuần hoặc vài tháng), bạn hãy đổ đầy nhiên liệu vào thUng, ngăn chặn không khi lọt vào thUng nhiên liệu, tránh hơi ẩm ngiíng t.ụ Bạn nên sử dụng chất chống vi sinh thích hợp cho nhiên liệu

diesel ditợc chế tạo rất chinh xác Dầu die- sel là chất bôi trơn, và do mọi bộ phận làm việc cUa hệ thống này dều diíợc ngâm hoàn toàn trong dầu diesel, hầu như không xảy ra sự mài mòn và ma sát Nếu hệ thống nhiên liệu dược cung cấp dều dặn nhiên liệu sạch, hệ thống sẽ hoạt dộng nhiều ngàn giờ hầu như không xảy ra sự

cố (Các dầu ống phun là ngoại lệ, do chUng phải dáp ứng các diều kiện vận hành khắc nghiệt trong buồng dốt Các bộ phun phải diíợc tháo ra và làm sạch theo định kỳ không quá 1000 giờ)

Bộ khử nước CAV Bộ chặn nước CAV

Hình 3.4 Càc bơm nhtên liệu ch؛nh Nhiên liệu vào đầu bộ lọc, phần còn lắng, qua khe hẹp giữa

phần còn lắng và íhân bộ lọc, sau đó ﻕ ﺍ vào giữa bộ lọc và ra ngoài ỗ phla trên qua càc nốl kết DOng lưu âỌng hướng tâm cho phép trọng lực tách nước và càc hạt rắn ra khOi nhiên líệu, nưốc và tạp chất lẳng xuống đáy bộ lọc Bộ lọc này hoàn toàn không cO bộ phận chuyền ơộng hhanh 0 ﺀ ﻝ ơlện tù ﺓ dảy bộ lọc chứa hal âlện cực, cOn bộ lọc la âiện cực thứ ba Khi mức nước tâng, sẽ làm mất cân bằng trong hệ thOng, ơưa tin hiệu dến bộ cẳnh bào, cho biết cần xà sạch dày bộ lọc Sự cảnh báocO thể/á đèn, ám thanh Bạn hãy tháo vit nhỏở phía dưới đểmở /ổ ^á Bộ lọc cO mạch

tự dộng, kich hoạt thiết bl cảnh bảo trong 2 - 4 giây.

Mọi dộng cơ máy thủy dều phải có hai

loại bộ lọc Bộ lọc thứ hai thường dược

dặt ngay phía trước bộ phun Nếu chỉ có

một bộ lọc, bộ dó phải dược lắp dặt giữa

thUng nhiên liệu và bơm cung cấp, không

dược dặt sau bơm dó, do nước trong nhiên

liệu có thể di qua bơm cung cấp phân tán

thành các giọt nhỏ rấ t khó lọc

Bộ lọc sơ cấp và bộ lọc thứ cấp có chức

nảng khác nhau Bộ lọc sơ cấp chỉ lọc nước

và các tạp chất nguy hiểm trong nhiên

liệu nhưng không lọc dược các hạt rắn và

các giọt nước có kích thước nhỏ (cỡ pm)

Bộ lọc thứ cấp có nhiệm vụ loại bỏ các

hạt nhỏ lọt qua, bộ lọc sơ cấp

Bộ lọc sơ cấp thường là kiểu bộ lắng

dược thiết kế dặc biệt dể tách nước ra

khỏi nhiên liệu Bộ lắng rất dơn giản, gồm

một bầu chứa và tấm lệch hướng Nhiên

liệu di dến và dập vào tấm lệch hướng,

lưu dộng quanh tấm dó, di xuống dưới tấm

lệch hướng và ra ngoài bộ lọc Các giọt

nước và'hạt rắn cỡ lớn lắng xuống và bị

dẩy ra ngoài bằng lực ly tâm (Hình 3.4)

Các bộ lọc chất lượng cao cOn cho nhiên

liệu di qua phần tử lọc thô, cỡ 10 - 30 pm (Hình3.5)

Bộ lọc sơ cấp có bầu lọc với dường xả

dể nước dễ dàng thoát ra ngoài, hoặc có ống xả cong dể có thể lấy mẫu kiểm tra theo định kỳ Ngoài ra, bộ lọc cOn có linh kiện cảm biến diện trở, kích hoạt bộ cảnh báo khi mực nước dạt dến giá trị xác định,

bộ phao nổi sẽ chặn dOng nhiên liệu di vào dộng cơ

Máy tàu thủy thường có hai hoặc nhiều

bộ lọc sơ cấp lắp liên tiếp nhau, cho phép dOng hoặc thay một bộ lọc mà không cần tắt dộng cơ (Hình 3.6) Theo cách này, nếu bạn gặp sự cố nhiên liệu bị nhiễm bẩn trong tinh huống tắ t dộng cơ có thể gây nguy hiểm, bạn có thể thay bộ lọc trong khi dộng cơ vẫn hoạt dộng Bạn có thể lắp áp kế chân không giữa các bộ lọc

sơ cấp và bơm cung cấp, khi bộ lọc bắt dầu bị nghẹt, kim áp kế sẽ dịch chuyển

và cảnh báo cho bạn

Bộ lọc thứ cấp hoặc thiết kế với lưới lọc rất mịn dể loại bỏ các hạt rắn và giọt

Phần tử lọc thay được

Phán tử lọc thay được

0

ﺓ ' 1

Ống xả

Htnh 3.5 Phối hợp 2 bộ ﺍ 0 ﺡ sO cấp và thử cấp

Htnh 3.6 Càc bộ ١ ọc sb cấp cố cấc vatve cho

phép thay mộ؛ bộ trong khi động cơ đang chạy.

nước rấ t nhỏ' Các bộ lọc này thường là

kiểu quay với phần tử lọc bằng giấy đặc

biệt Các giọt nước nhỏ vẫn quá lớn, không

thể đi qua lưới do dó chỉ bám trên mặt giấy lọc Khi nước tích tụ, các giọt nước lớn dần và lắng xuống dáy bộ lọc, tư dó sẽ dược xả ra theo định kỳ, lưới bộ lọc chỉ trong k.hoả.ng 7- 10 pm (Hình 3.7)

Bơm cung cấp thường có lưới mịn ở phía cửa vào dể lọc các hạt bụi lớn Nếu bạn phát hiện có sự nhiễm bẩn nghiêm trọng ở bộ lọc sơ cấp, bạn cần kiểm tra lưới lọc ở bơm cung cấp Trên các bơm kiểu màng do dộng cơ truyền dộng, bạn

có thể mở vít ở giữa nắp bơm (Hình 3.8)

dể tiếp cận lưới này

Thay bộ lọc nhiên, Uệu thương xuyên

la ưu tlèn hhng dầu trong llch bào tri dộng

cơ Nhiên liệu bị nhiễm bẩn có thể làm

hư hại các bộ lọc, bộ phun, piston, cylin- der, thậm chi chi phi sửa chữa dộng cơ còn lớn hơn chi phi mua dộng cơ mới, do dộng cơ sau khi sửa chữa cO thể tiêu thụ nhiến liệu cao hơn, công suất thấp hơn và kém an toàn hơn dộng cơ mới

N útx

Vòr ٦ g đêm kin

Hmh 3.7 Bộ ﺍ 0 ﺡ thứ cấp.

Dầu bôỉ trơn sạch

Dầu bôi trơn trong động cơ diesel làm

việc trong cấc điều kiện khó khăn hơn so

với dộng cơ xăng, phải chịu nhiệt độ cao

hơn và tải lớn hơn Diều này càng rO rệt

dối với dộng cơ diesel ngày nay, thường

có trọng lượng nhẹ, tốc độ cao, không khi

nạp'với áp suất cao, và thể tích dầu bôi

trơn nhỏ hơn nhiều so với các dộng cơ truyền thống

Hơn nữa, dầu diesel cOn chứa lưu huỳnh (dù rấ t ít), tạo thành acid sulfuric khi hOa trộn với nước, sản phẩm phụ của quá trinh cháy Muội than cũng là sản phẩm phụ không mong muốn của quá trinh này Muội than là nguyên nhân chinh làm cho dầu bôi trơn bị den chỉ sau vài giờ vận hành dộng cơ

Khi dộng cơ chạy với tải nhẹ hoặc không tải, hơi nước sẽ ngiíng tụ thành nước trong dộng cơ Nước tác dụng vơi lưu huỳnh trong nhiên liệu tạo thành acid,

ăn mòn cắc bề mặt dộng cơ Vận hành với tải nhẹ hoặc khbng tải còn làm tăng lượng muội than tích tụ Muội than tập trung ở các vOng găng (bạc segment), valve và thân valve gây tổn th ất áp suất nén và nhiều vấn dề khác

Dầu bôi trơn dộng cơ diesel có thành phần rất phức tạp, bảo d'ảm sự bôi trơn,

xử lý acid và các sản phẩm phụ dộc hại phát sinh từ quá trinh cháy Sử dụng dUng loại dầu nhớt trong dộng cơ diesel là rất quan trọng Nhiều loại dầu nhớt dUng tốt cho dộng cơ xăng nhưng không thích hợp với dộng cơ diesel Viện Dầu Mỏ Hoa Kỳ (API) sử dụng chữ c dể ký hiệu lọai dầu nhớt dUng cho dộng cơ diesel và chữ s cho

động cơ xăng Sau chữ c hoặc chữ s là ký

tự biểu thị mức độ phức tạp của các phụ

gia trong dầu nhớt, ký tự càng cách xa chữ

A trong thứ tự alphabet chất lượng dầu

nhớt càng cao Ví dụ; cc, CD, CE dùng

cho động cơ diesel, trong đó CE là tốt nhất,

từ năm 1994 loại CF bắt đầu được sử dụng

với chất lượng ngày càng cao

Khi dầu bôi trơn hoạt động, các chất

phụ gia và chất tẩy rửa dần dần bị tiêu

thụ, khả năng bôi trơn giảm dần Bạn cần

định kỳ thay dầu nhớt, khoảng thời gian

thay dầu thường ngắn hơn so với động cơ

xăng Mỗi khi thay dầu nhớt bạn nên lắp

bộ lọc mới (hoặc làm sạch bộ lọc đang

dùng) để giữ sạch dầu và động cơ

Nếu dầu nhớt không được thay theo

định kỳ, acid hình thành sẽ ăn mòn các

bề mặt động cơ Muội than làm xuống cấp

các chất tẩy rửa trong dầu nhớt, tạo thành

lớp đen nhão trong hộp cacte (hộp trục

khuỷu) và trong bộ lọc nhớt Muội than sẽ

làm nghẹt các đường dẫn dầu nhớt, dầu

lưu động chậm dần, một số bộ phận trong

động cơ sẽ không được bôi trơn hoặc bôi

trơn không đầy đủ Các nhà sản xuất ổ

trượt đã thống kê khoảng 58% hư hỏng ổ

trượt là do thiếu dầu bôi trơn hoặc do dầu

Thay dầu nhớt trên tàu thuyền đôi khi

hơi khó do ống xả nhớt thường ở nơi khuất

khó với tới, không đủ chỗ để đặt can chứa

dầu nhớt cũ Bạn có thể luồn một ống vào

lỗ (lắp cây thăm nhớt), dùng bơm tay để hút nhớt cũ ra ngoài bạn nên thay khi dầu nhớt cũ đang nóng, do dầu nóng có độ nhởt thấp, dễ bơm ra ngoài và dễ hút hết dầu nhớt cũ

Khi bơm dầu nhớt ra bạn chứa dầu cũ trong can hoặc thùng riêng, tuyệt đối không đổ xuống sông hoặc biển, vì điều

đó sẽ gây ô nhiễm môi trường

Thay bộ lọc

Việc thay bộ lọc tương đối đơn giản, nhưng bạn cần nhớ hầu hết các hệ thống nhiên liệu diesel đòi hỏi phải hút hết không khí bên trong sau khi thay bộ lọc mới Thứ nhất, thận trọng làm sạch bụi xung quanh bộ lọc cũ (Hình 3.10), sau đó dùng thau hoặc ca nhựa hứng dầu nhớt hoặc nhiên liệu còn ri Hầu hết các bộ lọc nhiên liệu sơ cấp (lọc thô) đều có bu lông

ở giữa, bạn tháo bu-lông này để tháo bầu

lọc Nếu bộ lọc có phần tử lọc có thể thay thế, bạn nên xem xét kỹ phần tử lọc cũ để xác định nguyên nhân gây ra nhiễm bẩn.Các bộ lọc dùng vít siết (cả dầu nhớt

và nhiên liệu, Hình 3.11), được tháo bằng chìa khóa (clé) chuyên dùng, bạn cần có chia khóa riêng cho bộ lọc nhiên liệu và

bộ lọc nhớt Nếu không có chìa khóa, bạn quấn đai V (dây curoa) quanh bộ lọc, siết chặt và tháo vít Nếu ren quá chặt, bạn có thể dùng búa gõ vào đầu cây vặn vít (turnevis) để tháo bộ lọc

Các bộ lọc nhiên liệu thường được châm đầy dầu diesel trước khi'lắp vào động cơ Điều này cho phép giảm thời gian đẩy hết không khí ra khỏi hệ thống nhiên liệu, nhưng có nguy cơ tạp chất nhiễm vào hệ

Hinh 3.10 ﺍ àm sạch bộ ١ ọc khù nưởc ĩrư ố c kh'١ bẳt đầu, bạn \àm sạch bụl bảm bên ngoài Nểu

bộ ١ ắng hoại d،'١ng theo nguyên lý trọng lực, hãy khOa nhlèn liệu trưởc khi thảo bộ này N0110 ng vit

ồ để, xả hẽt nước và cặn (1) ĩh ả o bulOng ố glOa, gio phần Oày â ể p h ầ n này khOng xoay trong khi thào bulOng (2) ^hảo Oày bộ lọc ra và giữ phần lấng Kiểm tra vOng làm kin ố giữa, thay vOng này nếu cần (3) Làm sạch ptìẩn đáy vá ngâm vào dầu diesel sạch (4) Làm sạch đẩu bộ lắng, kiểm tra vOng làm kin phia trên, (s) Bẳo oàm vOng làm kin 0 giữa dược dặt chinh xàc, dặt bộ lảng kiểu cồn lên dế (6) Bào dàm vOng làm kin phía trên dược lắp chinh xảc, lắp lạl phần đẽ (7) tấ p bulOng

0 giũa, chtnh lại chinh xàc, siết chặt bulOng (0 8 5 -١.1 kgm), khOng siết bulOng này quả chặt Siết lại vit 0 đẽ bằng tay.

Nếu bộ lọc mới có vOng làm kin riêng,

cần bảo dảm vOng cũ không bị kẹt trong

hộp bộ lọc Nếu bộ lọc mới không có vOng

làm kin, bạn có thể dùng lại vOng cũ Để

tránh diều này bạn nên có các bộ vOng

làm kin dự trữ Chú ý, một số loại vOng

làm kin có tiết diện vuông, bạn cần bảo

dảm khi lắp chUng không bị vặn xoắn

Các vOng làm kin trong bộ lọc lắp bằng

vit, cần dược bôi trơn nhẹ trước khi lắp

Các bộ lọc này chỉ cần lắp bằng tay sau

dó dUng chia khOa (clé) vặn thêm khoảng

% vOng

Nếu bộ lọc có dai ốc kiểu cánh, bạn cần kiểm tra sự rO rỉ xung quanh dai ốc sau khi lắp Dây cồn la nơi không khi có t.hể lọt vào hệ thống nhiên liệu, và là một trong các vị tri cần xem xét dầu tiên nếu

có vấn dề về vận hành nảy sinh sau khi thay bộ lọc

Chú ý, một số bộ nạp khOng khi vơi áp suất có bộ lọc nhớt riêng Bạn cần thay bộ này mỗi khi thay bộ lọc dầu nhớt dộng cơ.Việc thay bộ lọc và dầu nhớt chỉ tốn ít thời gian với chi phi thấp nhimg thương

bị bỏ quên Bạn cần nhớ, dây là yếu tô' rất quan trọng dối với dộng cơ

Hình 3.11 Thay phần tử lọc với phần tử lọc thay thế được (1) Làm sạch bụi bên ngoài bộ lọc Tháo vít ở đáy, xả hết nước và cặn (2) Tháo bulông ở giữa, dùng tay giữ cho đế không xoay (3) Tháo phần tủ lọc chung với đế bằng cách kéo phần tủ này xuống và xoay nhẹ để mở vòng chặn (4) Tháo và loại bỏ phần tử lọc cũ Tháo và kiểm tra vòng làm kín phía dưới Thay vòng chặn (o- ring) mới (5) Làm sạch đáy bộ lắng, sau đó ngâm bộ này vào dầu diesel sạch Làm sạch phần đầu, kiểm tra vòng làm kín phía trên và vòng chặn Thay mới nếu chúng bị hư (6) Chọn các vòng làm kín mới (7) Bảo đảm vòng làm kín phía trên và vòng chặn được lắp đúng vị trí, lắp phần tử lọc mới Xoay nhẹ phần tử lọc sau khi lắp, phần tử này phải trượt nhẹ nhàng qua vòng chặn Bảo đảm vòng làm kín phía dưới đưẹtc lắp đúng vị trí ở đáy, sau đó lắp lại phần đáy sao cho vành chu vi của phẩn đáy, phần đầu và phần tử lọc khớp với nhau Lắp và siết lại bulõng giữa, không siết quá chặt.

Động cơ sạch

Động cơ sạch hầu như chỉ là yếu tố

tâm lý Nếu bạn là người cẩn thận, thường

xuyên vệ sinh và giữ sạch phần ngoài của

động cơ, bạn cũng sẽ chăm sóc và bảo

dưỡng định kỳ phần bên trong động cơ

Để giảm chi phí, bảo đảm động cơ hoạt động Ổn định và lâu dài, bạn cần tuân thủ các qui trình bảo dưỡng, thay dầu nhớt, làm sạch các bộ lọc Các biện pháp này tuy đơn giản nhưng rất hữu ích

Q a iia 4

Cần phân biệt hai tinh huống xử lý

áộng cơ không khởi động, thứ nhất là động

cơ không quay, thứ hai là không cháy

nhiên liệu, dU dộng cơ quay vài vOng

PHẦN I:

Khi dộng cơ hoàn toàn khOng quay, vấn

dề hầu như luôn luôn là do hệ thống diện

Dôi khi do nước trong cylinder, do dộng cơ

hoặc hệ thống truyền dộng (hộp số) bị hư

Trước khi kiểm tra hệ thống diện, bạn

hãy thử quay dộng cơ bằng tay với tay

quay (nếu có), hoặc bằng cách dặt chia

khOa (clé) kích cỡ thích hợp trên dai-ốc

pulley trục khuỷu, và quay dộng cơ theo

chiều thuận Nếu dộng cơ có cần số tay,

bạn có thể gài số và quay dộng cơ với mỏ

lết ràng trên trục chân vịt, nhưng phải quấn

giẻ quanh trục này dể tránh hư hại trục

Nếu dộng cơ bị khOa chặt, có lẽ dộng

cơ bị hư hại nặng Nếu dộng cơ quay một

vài vOng và dừng lại, hoặc quay rất khó

có lẽ nước dã lọt vào các cylinder qua hệ thống xả làm nguội bằng nước Bạn hãy dùng'que thăm dể do mực dầu hhớt bôi trơn, nếu còn đủ dầu, hầu như chắc chắn nước dã lọt vào cylinder

Nước trong dộng cơ

Nước, dặc biệt là nước biển, có thể gây

hư hại nghiêm trọng các bề mặt ổ dỡ và cylinder, cần sửa chữa lớn cho dộng cơ Nếu phát hiện có nước, bạn có thể dễ dàng loại

bỏ nước, và dộng cơ sẽ tiếp tục vận hành

Bạn hãy dOng ttết lưu sao cho d,ộng cơ không khởi động Nếu dộng cơ có tay quay

và các cần gạt nén, bạn hãy quay tay quay và^lần Nếu không có, bạn hãy nhấp bộ khỡi dộng vài lần hoặc dUng mỏ lết trên dai ốc pulley trục khuỷu dể quay dộng cơ theo từng bước nhỏ Bạn cần thực hiện diều này một cách từ từ, tránh làm hư hại vOng găng (bạc, s e ^ e n t) và thanh truyền.Sau khi dộng cơ quay dU hai vOng, có

lẽ nước dã dược xả hết Bạn hãy quay thêm

Lưu đổ xử lý sự c ố 4.1

Đ ộng cơ k h ô n g quay

Chú ý: trước khỉ nối tắt các đầu dây solenoid, bạn hãy thông gió buóng động cơ Thử quay động cơ bằng cách dùng chìa kiióci (cié) vặn đai ốc pulley trục khuỷu Nếu động cơ không quay, có thể dc nước lọt vào cylinder hoặc các piston bị kẹt.

Thử bật vài đèn và quay động cơ Đèn sáng? 1^ ^ Nếu solenoid phát ra các “tiếng gồ” nhanh,

acquy có thể hết điện, cần thay acquy khác Nếu solenoid chỉ có một tiếng gõ, bộ khởi động bị kẹt hoặc ngắn mạch, kiểm tra bộ khởi động.

Khi động cơ quay, đèn mờ dần? 1^1^ Kiểm tra sự sụt áp ở các nối kết, dây điện có

thể quá nhỏ Thử quay động cơ trong vài giây, kiểm tra các dây và mối nối trong mạch

- các đầu dáy acquy, solenoid, nối mát acquy Nếu chúng hơi nóng, bạn cần làm sạch Bạn nên dùng đồng hồ VOM đo điện

áp 12V (Hình 4.10), kiểm tra khả năng mạch khởi động bị hở hoặc ngắn mạch.

Mạch công tác lửa bị hư?

Kiểm tra: dùng dây điện hoặc cây vặn vít

ọối tắt giữa acquy và các đầu dây còng

tắc lửa trên cuộn solenoid Nếu bộ khởi

động quay, mạch cống tắc lửa bị sự cố.

Thay công tắc lửa hoặc dây dẫn theo yêu cầu.

Cuộn solenoid bị hư?

Kiểm tra: dùng cây vặn vít nối tắt hai

đầu dây tải trên solenoid (điều này có

thể nguy hiểm, bạn cần tuân thủ các quy

định về an toàn điện) Nếu bộ khởi động

quay, cuộn solenoid bị hư.

" ٢ ؛ ٦ ay cuộn solenoid

Điện áp acquy chuẩn cung cấp cho mạch khởi

động?

Kiểm tra; Dùng đổng hổ VOM đo giữa

đẩu dương bộ khởi động và block động cơ

khí quay động cơ bằng tay.

Bộ khởi động bị ngắn mạch, cần kiểm tra kỹ Trước hết kiểm tra các chổi than xem có bị mòn hoặc bị kẹt trong giá đỡ chổi than không.

Công tắc acquy có thể bị hở hoặc ngắt!

hai vòng nữa nhiíng không khởi động máy

Bạn hãy kiểm tra hộp cácte xem có còn

nước ở đó không Khởi động máy, và cho

máy chạy trong vài phút để làm nóng máy,

tắ t máy, và thay dầu nhớt và bộ lọc Bạn

cho máy chạy để khử hết ẩm (hơi nước)

còn lại Sau 25 giờ vận hành bình thường,

hoặc khi có dấu hiệu nước lọt vào dầu nhớt,

bạn hãy thay dầu nhớt và bộ lọc.

Bạn hãy đặt ống thoát nước trong hệ thống xả và làm nguội (xem Chương 9)

Mạch điện bộ khởi động

Để xử lý các vấn đề về điện trước hết bạn cần hiểu mạch khởi động Bộ khởi động đòi hỏi cường độ dòng điện cao do

đó phải có các dây điện cỡ lớn Các công tắc lửa thường được bố trí hơi xa bộ acquy

Các cuộn dáy

Tư mát: Vỏ solenoid (solenoid

nối mát) hoặc cực âm của ắc

Đáí ốc /

ngoài Chén Cuộn dây Lò xo chăn

Đai ốc Bĩa Thanh

đẩy

Đệm kín

Hình 4.2 Sự vận hành solenoid Khi xoay cổng

tắc lửa đến vị trí khởi động, dòng điện nhỏ đi

qua nam châm điện của solenoid, kéo contactor

và đóng mạch điện từ acquy đến bộ khởi động

và động cơ Để tránh dòng điện lớn nối

với công tắc lửa, trong mạch khdi động

thường bố trí công tắc vận hành từ xa,

cuộn solenoid với các dây điện nhỏ (Hình

4.1)

Cuộn solenoid gồm lõi và nam châm

điện Khi công tắc lửa đóng, sẽ nạp điện

cho nam châm, lực từ tính hút thanh lõi,

đóng hai tiếp điểm lớn, do đó đóng mạch

điện khởi động (Hình 4.2)

Một số mạch khởi động sử dụng công

tắc khởi động trung hòa, solenoid, ngăn

chặn động cơ quay khi gài số Một số mạch

có solenoid thứ hai, cấp điện cho solenoid

thứ nhất, đóng các tiếp điểm trong mạch khởi động

Phía mát (âm tính) của mạch khởi động luôn luôn chạy từ block máy đến mát chung nối trực tiếp với cực âm của acqui Tuy nhiên, đôi khi bạn có thể gặp mạch khởi động có mát riêng, không nối với khối cylinder (block động cơ), mà nối trực tiếp đến acquy, cho phép loại bỏ khả năng ăn mòn điện hóa do dòng điện rò

Bộ khởi động quán tính và

bộ khởi động ăn khớp trước

Bộ khởi động gồm hai loại cơ bản: quán

tính và ăn khớp trước Cuộn solenoid của

bộ khởi động quán tính được lắp độc lập ở nơi thích hợp Bộ này truyền động hệ

thống bánh răng để quay động cơ - bánh

răng dẫn động - được lắp khớp với rãph

xoắn vào trục truyền động của bộ khởi động Khi cuộn solenoid có điện sẽ kích hoạt bộ khởi động Quán tính trong bộ bánh răng làm cho chúng quay dọc theo rãnh xoắn và tiếp xúc với bánh răng trên vành bánh đà động cơ diesel Khi cả hai

ăn khớp nhau, động cơ diesel bắt đầu quay

(Hình 1.3)

Đôi khi bánh răng dẫn động bị kẹt và không ăn khớp với bánh đà, khi đó bộ khởi động quay rất nặng nhưng không thể khởi động máy tàu Việc gõ nhẹ lên vỏ hộp bộ khởi động trong khi bộ này đang quay có thể tách rời bánh răng dẫn động (Tuy nhiên, bạn không nên lạm dụng điều này, do có thể làm hư hại các răng Chú ý: nếu bộ khởi động quay nhưng động cơ diesel không chạy, các răng có thể trượt khỏi bánh răng dẫn động hoặc các răng trên bánh đà) Đôi khi bánh răng dẫn động

bị kẹt với bánh đà và không nhả khớp Nếu điều này xảy ra, bạn hãy mở nắp sau của bộ khởi động và quay đầu trục tới, lui vài lần bằng chìa khóa (clé) để tách khỏi bánh răng dẫn động

Cuộn solenoid của bộ khởi động ăn

khớp trước luôn luôn ở trên bộ khởi động

(Hình 4.4) Khi cuộn này có điện, nam châm điện kéo đòn bẩy, đẩy bánh răng

Đầư dây

Chối than

Nắp bộ góp " " .

Bộ gOp diện

Hinh 4.5 Bộ khởi động kiểu quán tinh

Phần ứng T(kiểu ly hỢp ma sát)٢uyền dộng Bendlx Hộp truyền dộng

؛

Khớp nổi Cần gạt trục

Hộp cần gạt Nắp ngoài Nút chặn ống

١ ﺎﻃ

írưởng

ر

ểm tra

؛ k

Bộ góp Guốc Dệm kin

cực trpc

Chứa dầu

Ống 1ﺍﺓ thau

ty hdp tảl nặng

d

؛ en٥

؛ cuộn so

ểu ân khởp vở

؛ động k

M'،nh 4.4 Bộ khô

dẫn dộng vào vị tri ăn khớp với vành răng

bánh dà Các tiếp điểm solenoid chinh

dOng lại, dẫn dOng diện vào mạch khởi

dộng, làm quay dộng cơ diesel Theo cách

này, bộ khởi dộng ăn khớp bánh răng dẫn

dộng với bánh dà trước khi bộ khởi dộng

bắt dầu quay, cho phép giảm sự mài mOn

trên cổc bánh răng (Chu ý, nếu bộ khởi

dộng quay nhưng dộng cơ diesel không

khởi động, các răng bánh râng bị trượt,

không ăn khớp với nhau)

Kiểm tra binh acquy

kki tkực Kiện các kiểm tra dưới da.؛/, Do dộng cơ kKỏl dộng dựơc tKlết kế dề oận KdnK cKl trong tKờĩ gian ngdn oà kKOng tKaOng xuỵcn, kKOng trang bi quạt Koặc

Bạn hãy bật sáng vài đèn và thử quay