- i -
MỤC LỤC
CHƯƠNG I...............................................................................................................................................................2
- 1 -
LỜI NÓI ĐẦU
Nhằm nâng cao kiến thức và áp dụng khoa học vào lĩnh vực nghiên cứu, nằm
trong mục tiêu đào tạo cho sinh viên ngành cơ khí Động lực tàu thuyền của trường
đại học Nha Trang và góp phần làm phong phú thêm các bài giảng về động cơ nhất là
động cơ diesel trang bị trên tàu thuỷ. Trên cơ sở đó em chọn đề tài:
Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm cấu tạo, quy trình tháo lắp,
kiểm tra, điều chỉnh BCA-VP trên động cơ thuỷ Cummins.
Nội dung:
1. Tổng hợp kiến thức về hệ thống nhiên liệu phục vụ động cơ.
2. Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ thuỷ Cummins.
3. Mô phỏng đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình tháo
lắp, kiểm tra, điều chỉnh BCA-VP trên động cơ thuỷ Cummins.
Với kiến thức với thời gian có hạn nên đề tài của em còn nhiều sai sót, kính
mong sự chỉ dẫn của quý thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để cho đề tài của em
được hoàn thiện hơn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: T.S. Lê Bá Khang, Đại lý
độc quyền DICFH TECHNOLOGY và các thầy trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em
để hoàn thành đề tài này.
Nha trang, tháng 10 / 2007
Sinh Viên thực hiện
Võ Chí Dũng
- 2 -
Chương I
TỔNG HỢP KIẾN THỨC VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ
1. Tổng quan về động cơ đốt trong
Căn cứ vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta phân chia động cơ nhiệt thành hai:
- Động cơ tăng áp
Đặc điểm kết cấu
- Động cơ một hàng xylanh
- Động cơ hình sao, hình chữ V, W, H…
- Động cơ có một hàng xylanh thẳng đứng, ngang,
nghiêng.
Theo tính năng
- Động cơ thấp tốc, trung tốc và cao tốc
- Động cơ công suất nhỏ, vừa và lớn
Theo công dụng
- Động cơ cơ giới đường bộ
- Động cơ thủy
- Động cơ máy bay
- Động cơ tĩnh tại
Động cơ phát hỏa bằng tia lửa – loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên
lý: nhiên liệu được phát hỏa bằng tia lửa được sinh ra từ nguồn nhiệt bên ngoài
không gian công tác của xylanh. Chúng ta có thể gặp những kiểu động cơ phát hỏa
bằng tia lửa với các tên gọi khác như: động cơ Ôtô, động cơ carburetor, động cơ
phun xăng, động cơ đốt trong cưỡng bức, động cơ hình thành hỗn hợp cháy từ bên
ngoài, động cơ xăng, động cơ gas...Nhiên liệu dùng cho động cơ phát hỏa bằng tia
lửa thường là nhiên liệu lỏng dể bay hơi như: xăng, cồn, benzol, khí hóa lỏng…
Trong các loại nhiên liệu kể trên thì nhiên liệu xăng là sử dụng phổ biến nhất từ thời
kỳ đầu phát triển động cơ cho đến nay.
Động cơ diesel – là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu
tự phát hỏa khi được phun vào buồng đốt chứa khí nén có áp suất và nhiệt độ cao.
Động cơ 4 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành
sau 4 hành trình của piston.
Động cơ 2 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành
sau 2 hành trình của piston.
1.2.Tổng quan hệ thống phục vụ động cơ
các bộ phận có chuyển động tương đối với nhau. Tại bề mặt liên kết của chúng sẽ
- 5 -
nẩy sinh ma sát và hao mòn. Người ta đưa chất bôi trơn vào những chỗ ma sát ấy, tạo
ra môi trường có lợi cho ma sát và hao mòn. Các chất bôi trơn thường dùng trong
máy đốt trong là dầu mở, graphit…nó đóng vai trò môi trường. Nó cho phép thay đổi
loại ma sát và dạng hao mòn. Như vậy,chức năng của bôi trơn là điều khiển ma sát
và hao mòn của máy.
Nhiệm vụ: HTBT có nhiệm vụ làm giảm ma sát và hao mòn của máy. Do vậy nó
làm tăng hiệu suất, tuổi thọ, tính tin cậy của máy khi làm việc.
Ngoài ra, bôi trơn kết hợp với nhiệm vụ khác như: làm mát, làm sạch, làm kín,
giảm tiếng ồn, rung động…
Tuy nhiên khi làm mát cho mối ghép, bôi trơn đã tăng bền và chống dính, chống
tróc cho bề mặt làm việc… đã tác động có lợi cho ma sát và hao mòn. Như vậy phân
ra nhiệm vụ chính, phụ chỉ là tương đối.
Yêu cầu:
1- Chất bôi trơn phải phù hợp với từng loại động cơ (2 kỳ hay 4 kỳ, tăng áp
hay không tăng áp, tốc độ cao hay thấp…), phù hợp với chế độ, điều kiện, nhiệm vụ
của cơ cấu, hệ thống mối ghép… , và nó phải bôi trơn. Phải dễ kiếm có lượng đủ
dùng, giá thành có thể chấp nhận được, lại không độc hại. Bền vững về tính chất bôi
trơn, không hoặc ít tạo cấn , tạo bột: không hoặc ít bị phân giải (trừ trường hợp chủ
ý); không gây cháy, nổ…
2- Chất bôi trơn phải phải được đưa tới chỗ cần bôi trơn một cách liên tục, đều
đặn với lưu lượng, trạng thái (áp suất, nhiệt độ) tính chính xác và có thể kiểm tra,
điều chỉnh và điều khiển được.
3- Các thiết bị, bộ phận… của HTBT phải đơn giản dễ sử dụng, tháo lắp, kiểm
tra, điều chỉnh… có khả năng tự động hoá cao, nhưng giá thành vừa phải.
- 6 -
2. Phân loại:
1- Theo cách đưa dầu tới bề mặt bôi trơn, người ta chia HTBT ra làm các loại
sau đây:
ông cũng là người giữ vị trí qian trọng trong một vùng của thủ đô. người phát minh ra
động cơ Cummins đó là một người lái xe và bảo dưỡng máy móc cho ông Irwind tên
là Clessis Lyle Cummins, ông phát minh ra động cơ Cummins bằng cách tự học hỏi.
sau khi biết được tài năng của ông , ông Irwind đã đưa ông vào lĩnh vực kinh doanh
của mình. Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, Clessis đã mở ra cửa hiệu động cơ với
sự cộng tác của chính phủ. Sau đó ông chuẩn đoán được những hạn chế trong phát
minh của Rudoph Diesel năm 1980 (trong khi vẫn chưa được công bố trên thị
trường), ông đã khắc phục được hạn chế của hệ thống nhiên liệu và tuổi bền của
động cơ. cuối cùng đi vào kinh doanh, Cummins được công nhận đăng ký bản quyền
sản xuất từ Ducth Disesel và đăng ký tên Hvid.
Động cơ Hvid đầu tiên của hãng Cummins được sản xuất năm 1919, có công
suất 6 mã lục, 4 kỳ công suất phát ra không đổi, giống như các loại động cơ Diesel
khác, Cummins tìm thấy những công nghệ còn yếu kém và nguyên nhân cơ bản.
nhưng với sự giúp đỡ của kỹ sư H.L.Knudsen từ mô hình Hvid tạo ra mô hình mới
nổi trội hơn và Clessie bắt tay vào công việc thiết kế. ông sớm trở thành người tiên
phong sử dụng hệ thống phun nhiên liệu độc lập.
- 8 -
Mặc dù việc cải tiến công nghệ rất thuận lợi nhưng vẫn còn sự tồn tại công
nghệ cũ và sau đó động cơ Cummins được bán đến những vùng đất khô hạn cho
người nông dân sủ dụng như những thử nghiệm. Vào năm 1924, một sự kiện lớn xẩy
ra đã làm sụp đổ kỷ nguyên phát triển của công ty, làm lui lại sự tiến bước của công
ty trên thị trường máy thủy.
Động cơ Cummins trên thị trường
Clessie đã trang bị một máy Diesel trên một xe hòm sang trọng vào ngày
giáng sinh năm 1929, W.G. Irrwwi lái chiếc xe Diesel đầu tiên tại Mỹ. Đây là một sự
đánh cược của công ty với khuynh hướng mới, Clessie đã xác định được sự phổ biến
của xe hơi sử dụng dầu Diesel. Ông ta đã cho xe chạy thử dọc bờ biển Daytona và đo
thấy chỉ tốn có 11,22 đô la chi phí nhiên liệu. Năm 1931 ông đã thành công khi thử
một động cơ Cummins với sức tải và khả năng chống phá hỏng đường dài 13.535
dặm tại Indianapolis. Năm 1933 Cummins đã cho ra đời kiểu mẫu mới, là dòng sản
ty đã hoàn tất việc di chuyển các bộ phận ra quốc tế với các nơi tập trung sản xuất
như: Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ. Công ty động cơ Cummins đã tạo ra sự thay đổi
phi thường trong lịch sử lâu dài. Ngày nay với sự cạnh tranh toàn cầu Cummins đáp
ứng hầu hết các tiêu chuẩn về công nghệ để phục vụ khách hàng và dĩ nhiên
Cummins vẫn giữ vị trí là người tiên phong trong những năm tới.
2.1.2. Cummins tại thị trường Việt Nam:
Từ mục tiêu xâm nhập toàn cầu, Cummins đã không ngừng đi tìm thị trường
thế giới. Năm 1994 Cummins một lần nữa trở lại châu Á và không ngần ngại bước
vào Việt Nam một nước đang phát triển cũng là một thị trường đầy tiềm năng. Đến
nay Cummins đã có 3 văn phòng đại diện và 3 đại lý độc quyền trên 3 miền đất nước
tại Việt Nam.
- Tại Hà Nội
Văn phòng đại diện tại tầng trệt MACHINOIMPORT BLDG, số 8 - đường
Tràng Thi- quận Hoàng Kiếm - Thủ Đô Hà Nội, điện thoại (84-4)8260332-8255394
Đại lý độc quyền có tên DICFH TECHNOLOGY, số 94 – đường Trần Quốc
Toản - quận Hoàn Kiếm - Thủ đô Hà Nội, điện thoại (84-4)9424725.
- 10 -
- Tại Đà Nẵng:
Văn phòng đại diện số 85- đường Quang Trung- Thành phố Đà Nẵng, điện
thoại (84-511)835457.
Đại lý độc quyền có tên DICFH TECHNOLOGY, số 167 - đường Trần Phú
- quận Hải Châu – thành phố Đà Nẵng, điện thoại (84-511)887212.
- Tại thành phố Thành Phố Hồ Chí Minh:
Văn phòng đại diện ở tầng 3 IBC BUILDING, số 1A - đường Mê Linh -
quận 1- Thành phố Hồ Chí Minh, điện thoại (84-8)8294102-8294103.
Đại lý độc quyền DICFH TECHNOLOGY, số 189 - đường Điện Biên Phủ -
Phường 15 - quận Bình Thạnh – Thành phố Hồ Chí Minh, điện thoại (84-8)5121334.
2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS.
2.2.1. MỘT SỐ ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS
Động cơ Cummins có rất nhiều loại từ loại công suất nhỏ vài chục mã lực
7 Chiều dài 1539 mm
8 Chiều rộng 965 mm
9 Chiều cao 1928 mm
10 Vận tốc trung bình của piston 9.5 m/s
11 Thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4
12 Tỷ số nén 15.5::1
13 Công suất định mức 448 Hp
14 Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ 62.8 Lít/h
Động cơ Cummins NTA855M
+ Các thông số kỹ thuật của động cơ Cummins NTA885M
Bảng 2.2: Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Cummins
NTA855M
TT TÊN GỌI SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ
1 Số xylanh, số kỳ 6,4
2 Đường kính xylanh 140 mm
3 Hành trình piston 152 mm
4 Tổng dung tích xylanh 14 Lít
5 Tốc độ quay định mức 1800 v/ph
6 Trọng lượng khô 3600 Kg
7 Chiều dài 1503 mm
8 Chiều rộng 965 mm
9 Chiều cao 1695 mm
- 12 -
10 Vận tốc trung bình của piston 10.7 m/s
11 Thứ tự nổ 1- 5- 3- 6- 2- 4
12 Tỷ số nén 14.5: 1
13 Công suất định mức, công suất lớn nhất 350,400 Hp
14 Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ 79.1 Lít/h
Động cơ Cummins KTA38M2
Động cơ KTA38M2 là động cơ Diesel thuỷ cao tốc (vận tốc trung bình của
NTA855M có tính năng kỹ thuật và điều kiện làm việc thích hợp với điều kiện làm
việc thích hợp với điều kiện khắc nghiệt (nhiệt đới) ở nước ta. Mặc khác công suất
động cơ lại phù hợp dể lắp ráp trên tàu đánh cá xa bờ cộng với giá mua không quá
cao, chi phí nhiên liệu vừa phải nên em chọn động cơ Cummins NTA855M làm
động cơ nghiên cứu cho đề tài.
+ Cụ thể: ngoài một số thông số kỹ thuật trên bảng 2.2, động cơ Cummins còn có
một số đặc điểm sau: Hệ thống làm mát gián tiếp, hai vòng tuần hoàn, nước ngọt làm
mát trực tiếp động cơ và nước bơm từ ngoài tàu vào làm mát cho nước ngọt. Hệ
thống bôi trơn cacte ướt, bôi trơn cưỡng bức bằng bơm bánh răng. Hệ thống nạp có
sử dụng tuabin tăng áp, dòng khí nạp sau tuabin tăng áp có áp suất 1143 mmHg và
được làm mát bằng hệ thống làm mát khí nạp. Nạp, xả bằng xupap. Hệ thống nhiên
liệu có bơm vận chuyển nhiên liệu không sử dụng bơm cao áp, vòi phun sử dụng là
vòi phun bơm cao áp liên hợp dẫn động cơ khí, áp suất trên đường dầu cao áp là 1109
Kpa. Tốc độ quay lớn nhất khi máy hoạt động không mang tải là 2289 v/ph – 2475
v/ph, tốc độ quay nhỏ nhất mà máy có thể hoạt động được khi không mang tải là 575
– 675 v/ph.
K: Ký hiệu đời động cơ (máy Cummins đời thứ K)
T: Động cơ có sử dụng tuabin tăng áp.
A: Động cơ có sử dụng hệ thống làm mát khí nạp
Tổng dung tích xylanh là: 14 lít.
2.3.ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS NTA855M
2.3.1. Cấu tạo tổng thể
- 14 -
Hình 2.1. Hình chiếu đứng phía trước động cơ Cummins NTA855M
- 15 -
1- Nắp két nước giản nỡ.
2- Kính xem mực nước.
3- Ống nối lối ra bình làm mát.
4- Đường ống cung cấp nước cho bình
làm mát khí nạp.
34- Tấm chắn bảo vệ dây curoa.
35- Nút tráng kẽm.
36- Bình làm mát nước- nước
37- Máy phát.
38- Két giản nỡ.
- 16 -
Hình 2.2: Hình chiếu đứng phía sau động cơ Cummins NTA855M
1- Ống cấp khí nạp.
2- Ống cấp dầu tuabin tăng áp.
3- Ống dẫn khí nạp.
4- Tuabin tăng áp.
5- Chỗ nối ống xả khí.
6- Ống cấp nước cho bộ làm mát khí nạp.
7- Van hằng nhiệt.
8- Chỗ nối với lối ra nước ngoài tàu.
9- Két giản nỡ.
10- Nắp két giản nỡ.
11- Bình làm mát nước- nước.
12- Nút tráng kẽm.
13- Bình chống ăn mòn hoá học.
14- Ống góp khí nạp.
15- Bình làm mát dầu bôi trơn.
16- Bộ phận giảm rung.
17- Bơm nước (vòng ngoài).
18- Chỗ nối ống cấp nước.
19- Bệ đỡ phía sau máy.
20- Lọc dầu bôi trơn.
21- Máng dầu cacte.
22- Que thăm dầu cacte.
23- Vị trí lắp bộ đo nhiệt độ dầu cacte.
11- Máy phát.
12- Bệ đỡ phía sau máy.
13- Vỏ bảo vệ dây curoa.
14- Kính xem mực nước.
15- Két giản nỡ.
16- Nắp két giản nỡ.
17- Chỗ nối với lối ra
18- Van hằng nhiệt.
19- Chỗ nối ống xả khí.
20- Ống góp nước.
21- Tuabinh tăng áp.
22- Ống góp khí xả.
23- Ống cấp khí nạp.
24- Lọc không khí.
25- Van điều tiết dầu hồi.
- 18 -
Hình 2.4: Hình chiếu cạnh của động cơ Cummins NTA855M
1- Nắp bình lọc không khí.
2- Bình lọc không khí.
3- Ống cấp nước cho bộ làm mát khí
nạp.
4- Kính xem mực nước.
5- Bình làm mát khí nạp.
6- Ống góp khí nạp.
14- Bơm nước vòng ngoài.
15- Chỗ nối ống cấp nước.
16- Bơm nước làm mát máy.
17- Ống cấp nước cho bình làm mát
nước- nước.
7- NÚT TRÁNG KẼM.
mở. khí thải trong xylanh bị piston đẩy ra ngoài qua xupap xả. Thực tế xupap xả mở
trước một góc (góc xả sớm) trước khi piston đến DCD và đóng muộn (góc xả muộn)
sau khi piston đến DCT.
Bảng tóm tắc chu trình công tác của động cơ Diesel 4 kỳ.
Hành trình Nạp Nén Sinh công Xả
Chuyển vị của
piston
DCT→ DCD DCD→DCT DCT→ DCD DCD→DCT
Xupap nạp Mở Đóng Đóng Đóng
Xupap xả Mở Mở Mở Mở
Khí mới đi vào
xylanh
Không khí - - -
- 20 -
Vòi phun nhiên liệu Đóng Mở tại Cph Đóng Đóng
Môi chất công tác KK+ Khí sót KK+ Khí sót Hỗn hợp Khí thải
Góc quay trục khuỷu
0→180 º 180 º→ 360 º 360 º→540 º 540 º→720 º
+ Góc nạp sớm (ns) là góc quay trục khuỷu tính từ điểm xupap nạp bắt đầu
mở đến DCT trong hành trình xả.
+ Góc nạp muộn (nm) là góc quay trục khuỷu tính từ DCD đến khi xupap
đóng hoàn toàn trong hành trình nén.
+ Góc xả sớm (xs) là góc quay trục khuỷu tính từ điểm xupap xả bắt đầu
mở đến DCD trong hành trình cháy và sinh công.
+ Góc xả muộn (xm)) là góc quay trục khuỷu tính từ DCT đến khi xupap xả
đóng hoàn toàn trong hành trình nạp.
2.2.3. Các bộ phận, hệ thống của động cơ Cummins NTA855M.
2.3.3.1. Bộ khung động cơ.
1. Nắp xylanh.
động cơ và hơi bị rò ra ngoài giảm công suất động cơ. Nhìn chung nắp xylanh động
cơ Cumminss NTA855M rất phức tạp.
2. Khối thân động cơ Cummins NTA855M
- 22 -
Hình 2.6: Khối thân động cơ Cummins NTA855M.
+ Đặc điểm cấu tạo:
Thân động cơ Cummins NTA855M được đúc liền thành khối bằng
thép rất chắc chắn, trên thân máy có khoét các lỗ để lắp khối xylanh, lắp các đường
ống khí xả, nạp và khoan các lỗ có ren bên trên để lắp nắp xylanh của động cơ bằng
bulong. Ngoài ra trên thân máy còn khoan các lỗ tròn để dẫn nước làm mát và khoét
các khoang chứa nước để làm mát khối xylanh, hai bên thân máy có khoan các lỗ có
ren để bắt các chi tiết của máy bằng bulong như: bệ đỡ máy, ống dẫn dầu, lọc dầu…
phía dưới thân máy có một nửa bệ đỡ chính của máy được chế tạo liền với thân máy,
một nửa còn lại của bệ đỡ chính được chế tạo rời và lắp với nhau bằng bulong.
2.3.3.2.Cơ cấu piston- thanh truyền- trục khuỷu, trục cam.
Hình 2.7: Thanh truyền, trục khuỷu, trục cam.
1. Cơ cấu piston- thanh truyền- trục khuỷu.
Nhiệm vụ: cơ cấu piston- thanh truyền - trục khuỷu có nhiệm vụ biến
chuyển động tịnh tiến của piston- xylanh thành chuyển động quay của trục khuỷu và
ngược lại. Hay nói cách khác có nhiệm vụ biến nhiệt năng (nhiệt của khí cháy tác
dụng lên đầu piston) thành cơ năng (momen quay của trục khuỷu).
+ Nhóm piston
- 23 -
Nhóm piston nằm trong thân sơ mi xylanh bao gồm: piston, chốt
piston, vòng hãm chốt piston, xéc măng khí, xác măng dầu.
- Đặc điểm cấu tạo:
Động cơ Cummins NTA855M là động cơ cao tốc, piston của nó làm bằng hợp kim
nhôm vừa đảm bảo tính gọn nhẹ, giảm được lực quán tính trong quá trình hoạt động
vừa truyền nhiệt, tản nhiệt nhanh và đảm bảo kết cấu vững chắc. Piston được làm hai
Copyright: Tài liệu đại học ©