mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ cấu tạo cơ bản của động cơ Diesel 4 kỳ. Phân tích được nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ, phân tích được trên đồ thị công. - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung: 19 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung chính: 1 Các chi tiết cơ bản của động cơ Diesel 4 kỳ 1.1 Các chi tiết ở phía ngoài động cơ Các chi tiết cố định gồm: bệ, khung, khối xi lanh, nắp và các chi tiết liên kết chúng với nhau.
Bệ động cơ được bắt chặt với khung bệ trong buồng máy. Trục khuỷu được đặt trên các ổ đỡ, các ổ đỡ trục khuỷu được bố trí trên khung bệ động cơ. Đối với động cơ nhỏ ổ đỡ trục khuỷu được đúc rời từng chiếc gọi là ổ đỡ treo, với động cơ lớn ổ đỡ được chế tạo bằng cách hàn hoặc đúc ngay trên bệ đỡ. Với khung kín thì phần dưới của ổ đỡ nó có bố trí máng lót.
Phần dưới các máng lót có bố trí các lỗ cấp dầu bôi trơn. Với các khung hở máng lót được chế tạo rời bằng thép tấm và lắp ghép với phần dưới khung bằng các guzông. Phần dưới của khung bệ dùng làm thùng góp dầu chảy từ các chi tiết chuyển động xuống (gọi là các te). Khung thân đặt trên khung bệ được chế tạo bằng cách đúc từ gang hoặc thép, có thể hàn từ các tấm thép.
Khung thân động cơ thấp tốc được chế tạo thành các khối riêng và được lắp ghép lại với nhau theo dạng chữ A hoặc dạng khối. Xi lanh được bố trí trong khung thân. Khoảng giữa các khung thân được che kín bằng các nắp thép, đối với động cơ lớn trên các nắp có bố trí cửa kiểm tra và van an toàn tránh áp suất cao trong các te. Các te là phần không gian phía dưới của khung bệ và khung thân thường dùng để chứa dầu bôi trơn tuần hoàn.
Với các kết cấu hiện đại khung thân được chế tạo thành khối hoặc một khối để nâng cao độ vững chắc của các te. Xi lanh gồm vỏ bọc phía ngoài và ống lót phía trong. Ông lót xi lanh được ép vào sơ mi xi lanh, giữa chúng là khoang trống cho nước tuần hoàn. Ông lót thường được chế tạo từ gang kết cấu Peclít hay gang có mạ Crôm và Niken.
Xi lanh được chế tạo riêng biệt hoặc đúc thành khối (phụ thuộc vào loại động cơ). 20 Xi lanh, thân và bệ được liên kết với nhau bằng các bu lông dài. Do áp lực khí lên buồng cháy nên khung động cơ chịu kéo, dùng bu lông liên kết nối xi lanh, thân, bệ cho phép giảm lực kéo của chúng. Các bu lông liên kết siết chặt với lực lớn hơn so với lực phát sinh của khí cháy sinh ra trong xi lanh, do đó khối xi lanh và khung thân chịu nén.
Nắp xi lanh dùng để đóng kín thể tích công tác, nắp xi lanh có bố trí xupáp nạp, xả, khởi động, an toàn, vòi phun nhiên liệu, van chỉ thị. Nắp xi lanh có kết cấu phức tạp, có các khoang trống để nước tuần hoàn, các gân tăng độ bền và các lỗ để lắp với các đường ống khác. Nắp chịu ứng suất nhiệt và cơ lớn, bởi thế vật liệu để chế tạo nó cần phải có giới hạn bền và hệ số dẫn nhiệt cao, hệ số giản dài nhỏ, chịu nhiệt tốt.2 Các chi tiết ở phía trong động cơ Các chi tiết chuyển động chủ yếu gồm: piston và các chi tiết lắp trên nó, thanh nối, đầu chữ thập, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà, với động cơ hình thùng không có thanh nối và đầu chữ thập. Piston là chi tiết tiếp nhận lực khí cháy và truyền lực đến thanh truyền, trục khuỷu.
Piston làm việc trong điều kiện chịu lực nặng nề, chịu nhiệt cao. Thể tích công tác được bao bởi đáy nắp xi lanh, đỉnh piston và phần bề mặt làm việc của xi lanh khi piston ở điểm chết trên gọi là buồng cháy nhiên liệu. Về mặt kết cấu và công nghệ chế tạo thì piston là chi tiết phức tạp, kim loại dùng để chế tạo piston cần phải đảm bảo cơ tính khi nhiệt độ cao truyền nhiệt và chịu mòn tốt. Piston gồm phần đầu và phần dẫn hướng.
Đỉnh và bề mặt bên bố trí tại phần đầu piston. Trên bề mặt bên bố trí các rãnh xéc măng khí và xéc măng dầu. Với động cơ thấp tốc tải lớn phần đầu piston thường được chế tạo từ thép chịu nhiệt, phần dẫn hướng thường được chế tạo từ gang hoặc hợp kim nhôm. Xéc măng khí đảm bảo làm kín và truyền nhiệt từ đầu piston đến bề mặt ống lót xi lanh.
Để đảm bảo kín khí phụ thuộc vào loại động cơ thường bố trí từ 2-7 xéc măng phía trên cùng, phần còn lại bố trí xéc măng dầu dùng để gạt dầu bôi trơn và tăng tính tin cậy làm việc của nhóm piston. Piston các động cơ thấp tốc và một số động cơ trung tốc được làm mát bằng nước hoặc dầu tuần hoàn. Thanh truyền được chế tạo từ thép các bon dùng để nối piston với đầu chữ thập, lực khí cháy từ piston truyền đến cơ cấu thanh truyền khuỷu thông qua thanh truyền. Đầu chữ thập nối cán với đầu nhỏ thanh truyền tiếp nhận lực đẩy ngang và truyền nó cho bệ trượt.
Đầu chữ thập đảm bảo chuyển động thẳng đứng của piston, nên làm giảm độ mài mòn ống lót xi lanh. Thanh truyền được chế tạo từ thép các bon hoặc thép hợp kim, biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, truyền lực từ piston đến trục khuỷu, nối liền với cổ thanh truyền thông qua bạc đỡ. Trục khuỷu là một trong các chi tiết quan trọng nhất, đắt tiền và chế tạo phức tạp. Công suất có ích do động cơ sinh ra được đo trên mặt bích ra của trục khuỷu.
Mô 21 men quay truyền cho chong chóng thông qua hệ trục hay thiết bị nhận lực khác. Trục khuỷu chịu lực uốn, xoắn lớn, các lực này luôn luôn thay đổi về dấu và trị số, vì thế để chế tạo trục khuỷu người ta dùng thép và gang chất lượng cao. Trục khuỷu động cơ thấp tốc công suất lớn được tính toán để suốt thời gian làm việc không phải sưả chữa lớn, khoảng 60:80 nghìn giờ và hơn, nghĩa là trong suốt thời gian làm việc của tàu. Bánh đà được lắp ráp ở phần cuối trục khuỷu, có khối lượng lớn, dùng để duy trì mức độ không đồng đều đã cho của trục khuỷu và hệ trục, tích luỹ công dư trong hành trình sinh công của piston và giải phóng cho hệ trục trong các hành trình tiêu tốn công.
Với các động cơ tàu thuỷ thấp tốc nhiều xi lanh thì bánh răng lắp ráp trên trục có công dụng như bánh đà. Các chi tiết của cơ cấu phối khí. Trục phối khí được trục khuỷu dẫn động thông qua hệ thống bánh răng hay xích truyền động, trên trục phối khí có bố trí cam phối khí và cam nhiên liệu đảm bảo điều khiển xupáp nạp, xả, phun nhiên liệu đúng thời điểm và theo thứ tự đã xác định trong hành trình tiến cũng như lùi. Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 4 kỳ 2.1 Sơ đồ nguyên lý Hút Nén Nổ Xả Hình 1.
Sơ đồ nguyên lý động cơ diesel 4 kỳ 2.2 Nguyên lý làm việc Động cơ diesel 4 kỳ là loại động cơ diesel hoàn thành một chu trình công tác phải dùng 4 hành trình piston tương ứng với hai vòng quay tức 720 o góc quay trục khuỷu. Chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ gồm 4 quá trình: nạp, nén, nổ (cháy giãn nở) sinh công, xả. Quá trình nạp khí Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Xupáp hút mở, xupáp xả đóng.
Thể tích trong xilanh (phía trên piston) tăng lên làm áp suất trong xilanh giảm xuống. 22 Nhờ sự chênh lệch áp suất mà không khí từ bên ngoài được hút vào xilanh (thông qua bầu lọc khí, ống hút và miệng xilanh). Khi piston xuống đến điểm chết dưới thì xupáp hút đóng lại hoàn toàn kết thúc quá trình nạp khí. Quá trình nén Các xupáp hút và xupáp xả đều đóng kín.
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Không khí trong xilanh bị nén lại rất nhanh do thể tích của xilanh giảm dần (khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT thì thể tích trong xilanh chỉ bằng 1/15 - 1/22 thể tích ban đầu) nên áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên rất cao. Cuối quá trình nén, áp suất khí nén có thể lên tới 40 - 50Kg/cm2 kèm theo việc tăng nhiệt độ không khí lên tới 500-700 o c, cao hơn nhiều so với nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu. Quá trình nén không khí được biểu thị trên đồ thức bằng đường ac.
Về mặt lý thuyết thì khi piston lên đến ĐCT, nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt dưới dạng sương mù kết thúc quá trình nén khí. Việc nạp không khí vào xilanh biểu diễn trên đồ thức chỉ thị bằng đường ba. Hành trình này của piston gọi là thì hút. Quá trình cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ) Các xupáp vẫn đóng kín.
Piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vào buồng đốt gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Quá trình cháy khoảng 40% nhiên liệu gần như là quá trình đẳng tích và được biểu diễn bằng đường cz'. Số 60% nhiên liệu còn lại cháy ở trong điều kiện gần như là đẳng áp (đường z'z).