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

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



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

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 3 LỚP:43DLTT
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DO NHÀ MÁY DIESEL
SÔNG CÔNG SẢN XUẤT.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 9 LỚP:43DLTT

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

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


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

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 11 LỚP:43DLTT

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

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang
C
f
C
X
C
fe o
d
gct
/ d
j
d
ct
/ d
j
j

c
f

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

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

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

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

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

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

2
1
và OO ®
2
2
1

NN ®
2
2
1222
22 OHOH +®

22
2
1
OH OOH +®

COOHHCO +®+
222

NOHNOH +®+
222
2
1

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

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

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

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

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

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

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


Phßng THÝ

nghiÖm ph©n

TÝCH KHÝ th¶i

®éng c¬ xe

m¸y

Phßng §IÒU

kiÓn chung

(control

room)

Phßng THÝ

nghiÖm
®éng c¬ mét

xy lanh

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

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 20 LỚP:43DLTT

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

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

bảng điều
khi
ểnk57

điều hoà nhiệt
độ nước l
àm mát
AVL553FEM
CABLE
BOOM

Đi
ều ho
à nhi
ệt độ
nhiên liệu AVL 753

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

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

SVTH:Nguyễn Văn Quỳnh Trang 24 LỚP:43DLTT Hình 2.9: Sơ đồ mặt cắt ngang của phanh.
1.Mặt bên ; 2.Stator ; 3.Rotor ; 4.Nắp ; 5.Quạt thông gió
6.Giảm chấm ; 7.Mặt bích đế lắp thiết bị Calib ; 8. Đế

+ Thông kỹ thuật và đặc tính của phanh điện APA 204/E/0934.
APA 204/E/0934 được điều khiển tự động qua hệ thống máy tính của bệ
thử và có khả năng giữ tốc độ ( hoặc mô men xoắn ) rất ổn định tuỳ theo yêu cầu
của quá trình thử nghiệm. Ngoài ra, một chức năng nổi bật của phanh APA
204/E/0934 là khả năng mô phỏng cản tác động lên động cơ như khi đang lắp trên
xe, thông qua phần mềm ISAC của hãng AVL, các thông số cơ bản của phanh APA
204/E/0934 được liệt kê trong bảng 2.1. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Đề tài tốt nghiệp GVHD:T.S Lê Bá Khang