Động cơ diesel là một kiểu của động cơ đốt trong kiểu piston. Trong quá trình động cơ diesel làm việc, piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xilanh nhưng nó có hai vị trí giới hạn, đó là “Điểm chết trên” và “Điểm chết dưới”.
– Điểm chết trên (viết tắt là ĐCT) là vị trí của đỉnh piston trong xilanh khi khoảng cách giữa piston đến đường tâm của trục khuỷu là lớn nhất.
– Điểm chết dưới (viết tắt là ĐCD) là vị trí của đỉnh piston trong xilanh khi khoảng cách giữa piston đến đường tâm của trục khuỷu là nhỏ nhất.
– Hành trình piston (ký hiệu bằng chữ S) là khoảng cách giức ĐCT và ĐCD. Khi piston dịch chuyển được một khoảng cách S thì trục khuỷu quay được một góc 1800.
– Thể tích buồng đốt của xilanh (ký hiệu VD) là khoảng không gian trong xilanh giới hạn bởi nắp xilanh và đỉnh piston ở ĐCT.
– Thể tích làm việc của xilanh (ký hiệu VLV) là dung tích của xilanh giữa hai “điểm chết” của piston.
– Thể tích toàn phần của xilanh (ký hiệu VTP) là tổng thể tích buồng đốt và thể tích làm việc của xilanh: VTP= VD + VLV
– Tỷ số nén của động cơ (ký hiệu là e) là tỉ số của thể tích toàn phần và thể tích buồng đốt: e = VTP/VD = (VD + VLV)/ VD. Tỷ số nén của động cơ cho ta thấy thể tích toàn phần của xilanh đã giảm bao nhiêu lần, tức là bị ép nhỏ bao nhiêu lần khi piston đi từ ĐCD đến ĐCT. Thông thường đối với động cơ diesel thì tỷ số nén e = 12-21.
– Hỗn hợp đốt: Là hỗn hợp dầu diesel trộn đều với không khí theo một tỷ lệ nhất định, được tạo thành ngay trong lòng xilanh động cơ.
2. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel cho máy phát điện
Động cơ diesel 4 kỳ dùng trong máy phát điện hoạt động với nguyên lý của động cơ diesel 4 kỳ nói chung. Động cơ diesel muốn làm việc được liên tục phải có các quá trình sau đây xảy ra theo một trình tự nhất định ở trong xilanh động cơ:
– Nạp đầy không khí vào xilanh.
– Nén không khí nạp trong xilanh và đốt cháy hỗn hợp.
– Dãn khí cháy trong xilanh (sinh công)
– Xả sạch khí đã làm việc ra khỏi xilanh
Toàn bộ quá trình đó gọi là chu trình làm việc của động cơ. Trong mỗi chu trình làm việc của động cơ diesel, piston sẽ thực hiện 4 lần chuyển động tịnh tiến qua lại, tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu.
(Sơ đồ chu trình làm việc của động cơ diesel 4 kỳ))
2.1. Quá trình nạp (còn gọi là quá trình hút)
Piston chuyển động từ ĐCT đến ĐCD, tương ứng với trục khuỷu quay một góc từ 0-1800. Thể tích trong xilanh tăng lên và áp suất giảm từ từ, đến mức nhỏ hơn áp suất khí quyển P0 (khoảng 7.4-8.5 N/cm2). Xupap nạp dưới tác động của cơ cấu phân phối khí sẽ mở ra (xupap xả vẫn đóng). Do áp suất bên trong xilanh động cơ nhỏ hơn áp suất bên ngoài nên không khí được nạp vào xilanh.
2.2. Quá trình nén cháy
Piston chuyển động từ ĐCD đến ĐCT, tương ứng với trục khuỷu quay một góc 1800-3600. Xupap nạp và xả lúc này đã được đóng lại, không khí trong xilanh bắt đầu bị nén lại. Thể tích trong xilanh giảm và áp suất bắt đầu tăng dần lên.
Khi piston cách ĐCT tương ứng góc quay trục khuỷu khoảng 15-300 thì vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào dưới dạng sương mù, trộn đều với khống khí nén, tạo thành hỗn hợp đốt và tự bốc cháy dưới áp suất và nhiệt độ cao. Khi hỗn hợp đốt cháy, áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng vọt lên: Áp suất khoảng 500-800 N/cm2, nhiệt độ khoảng 1.600-1.9000C.
2.3. Quá trình dãn (còn gọi là quá trình sinh công)
Dưới tác dụng của áp suất cao do hỗn hợp làm việc bị đốt cháy, piston bị đẩy tư ĐCT đến ĐCD và nhờ cơ cấu biên tay quay, chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, tương ứng góc quay 360-5400.
Trong quá trình này, năng lượng nhiệt biến thành năng lượng cơ học nên gọi là quá trình sinh công. Áp suất của kì cuối quá trình sinh công giảm xuống còn 25-30 N/cm2. Nhiệt độ trong động cơ vào khoảng 800-9000C.
2.4. Quá trình xả (còn gọi là quá trình thoát)
Piston chuyển động từ ĐCD đến ĐCT, tương ứng với trục khuỷu quay một góc 540-7200. Ở quá trình này xupap nạp vẫn đóng nhưng xupap xả mở ra, piston đẩy khí đã làm việc ra ngoài. Cuối quá trình xả, áp suất giảm xuống còn 11-12.5 N/cm2 và nhiệt độ vào khoảng 600-7000C.
Sau quá trình xả, piston lại chuyển động tờ ĐCT đến ĐCD, khi đó xupap nạp lại mở và quá trình nạp lại tiếp tục thực hiện cho chu trình tiếp theo.
Nói chung trong bốn quá trình: Nạp, nén cháy, sinh công, xả – của động cơ diesel, chỉ có quá trình sinh công là quá trình có ích (tạo ra năng lượng cơ học), còn lại ba quá trình khác là các quá trình cản, được thực hiện nhờ động năng của bánh đà và của các chi tiết quay khác, hoặc nhờ công của các xilanh khác trong động cơ.
Đánh giá
Chưa có đánh giá nào.