CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ DIESEL

5.1 Hệ thống nhiên liệu

5.1.1 Chức năng của hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu có các chức năng cơ bản bao gồm:

- Nhận (đo và xác định lượng nhiên liệu) và bảo quản nhiên liệu dự trữ theo

yêu cầu khai thác.

- Xử lí để đảm bảo chất lượng nhiên liệu trước khí đưa vào động cơ.

- Cung cấp nhiên liệu trong quá trình hoạt động của động cơ để đảm bảo

việc nhận và bảo quản dầu, ngoài hệ thống van ống thông thường, tất cả các két dầu

trên tàu đều được thiết kế để có thể đo và tính toán lượng dầu trong két. Nhiên liệu

từ các két dự trữ trước khi đưa vào sử dụng cho động cơ được xử lí bằng các hình

thức như: pha hoá chất, lọc, hâm, nhũ tương hoá...

Hệ thống nhiên liệu còn phải đảm bảo chức năng cung cấp nhiên liệu cho

động cơ, với những yêu cầu sau đây:

- Cung cấp lượng nhiên liệu chính xác phù hợp với chế độ khai thác

động cơ (có khả năng điều chỉnh khi thay đổi chế độ khai thác động cơ).

- Phải đảm bảo chất lượng phun sương ở áp suất phun đã quy định.

- Phải được cấp vào xilanh động cơ đúng thời điểm quy định, trong một giai

đoạn nhất định.

- Đối với động cơ có nhiều xilanh, lượng và quy luật cấp nhiên liệu cho các

xilanh phải đều nhau.

- Phải đảm bảo ổn định cho động cơ hoạt động ở chế độ vòng quay nhỏ

nhất đã quy định.

- Làm việc tin cậy, ổn định với các chế độ khai thác động cơ, tuổi

thọ cao, giá thành rẻ.

5.1.2 Phân loại hệ thống nhiên liệu

Dựa vào phương pháp cung cấp nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu có thể phân

thành hai loại: hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp và hệ thống phun nhiên liệu gián

tiếp.

- Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp: là hệ thống dùng phổ biến hơn cả cho

động cơ diesel tàu thủy. Đây là hệ thống mà nhiên liệu được cung cấp đến bơm cao

áp do động cơ truyền động cơ khí, từ đó cấp đến vòi phun để được phun trực tiếp

váo buồng đốt động cơ. Đối với động cơ có nhiều xilanh, hệ thống này có bơm cao

áp và vòi phun riêng cho từng xilanh. Ưu điểm của hệ thống là kết cấu tương đối

đơn giản, làm việc tin cậy. Nhược điểm là ở chế độ vòng quay thấp và phụ tải nhỏ,

chất lượng cung cấp nhiên liệu không cao, khi đó khả năng làm việc của động cơ

bị hạn chế.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 83 - Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp: dùng bơm cao áp cấp nhiên liệu đến một

bình chứa áp suất cao để từ đó qua một bộ phận phân phối đặc biệt sẽ cấp đến vòi

phun và phun vào buồng đốt của xilanh động cơ. Đối với hệ thống có thể tích bình

tích tụ lớn, áp suất phun được giữ ổn định trong toàn bộ quá trình phun nhiên liệu

và một khoảng rộng về chế độ khai thác của động cơ. Nhược điểm chủ yếu của hệ

thống này là kết cấu phức tạp.

Dựa vào loại nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu có thể phân thành: hệ thống nhiên

liệu nặng và hệ thống phun nhiên liệu nhẹ.

- Hệ thống nhiên liệu nhẹ sử dầu DO, có tỉ trọng nhỏ (dưới 0,92), độ nhớt

thấp (dưới 30 cSt ở 50o

C). Đây là loại nhiên liệu có các thành phần tạp chất nhỏ

(nước, lưu huỳnh, tro, xỉ...)

- Hệ thống nhiên liệu nặng sử dụng dầu FO, có tỉ trọng lớn (trên 0,98), độ

nhớt cao (trên 30 cSt ở 50o

C). Hệ thống cần thêm các thiết bị như thiết bị hâm, thiết bị

lọc (máy lọc li tâm).

5.1.3 Hệ thống nhiên liệu :

Sau đây là một hệ thống nhiên liệu điển hình phục vụ động cơ diesel tàu thủy

Hình 5.1 Hệ thống nhiên liệu trên tàu

Hệ thống này bao gồm có hệ thống nhiên liệu nhẹ để sử dụng cho động cơ khi tàu

chạy luồng (manơ) hoặc chuẩn bị ra vào cảng và hệ thống nhiên liệu nặng để sử

dụng khi động cơ đã làm việc ổn định (khi tàu hành trình biển). Hệ thống bao gồm

các thiết bị chính như sau:

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 84 - Các két chứa, bao gồm: két dự trữ đạt ở đáy đôi của tàu (double bottom

tank), két lắng (settling tank), két trực nhật dầu nặng (H.F.O daily service tank), két

trực nhật dầu nhẹ (D.O daily service tank), két hòa trộn (mixing tank).

- Các thiết bị làm sạch bao gồm: các máy lọc li tâm (centrifuge), các phin

lọc (filter).

- Các thiết bị hâm sấy (heater).

- Các bơm bao gồm: bơm chuyển dầu (transfer pump), bơm cấp dầu đến

bơm cao áp hay bơm mồi (booster pump).

- Các thiết bị cung cấp nhiên liệu (vào buồng đốt động cơ), bao gồm bơm

cao áp (fuel pump), vòi phun (ejector).

- Các thiết bị phụ, bao gồm nhiệt kế, áp kế, các đường ống hơi hâm

(prewarming bypass), bộ điều chỉnh nhớt (viscosity regulator), lưu lượng kế

(flowmeter), các van chặn, van điều chỉnh áp suất dầu trước bơm cao áp (pressure

regulating valve), van chuyển dầu FO-DO (three-way valve), các đường xả đáy két

(drain), các đường xả khí (air vent)...

Nguyên lí làm việc của hệ thống như sau: nhiên liệu từ két chứa (dự trữ) được

bơm chuyển nhiên liệu tới két lắng. tại két lắng, các tạp chất bẩn và nước sẽ được

lắng xuống đáy két rồi được xả ra ngoài van xả. nhiên liệu từ két lắng tiếp tục đến bầu

hâm rồi đến máy lọc li tâm nhờ các bơm lắp trong máy lọc. Sau khi qua máy lọc li

tâm, nhiên liệu tiếp tục được đưa về két trực nhật. từ đó nhiên liệu chảy về két hòa

trộn rồi tiếp tục được bơm cấp dầu đẩy qua bầu hâm đưa tới bơm cao áp. trước khi

đưa tới bơm cao áp, nhiên liệu tiếp tục được hâm tại bầu hâm để đảm bảo độ nhớt

của nhiên liệu đúng giá trị quy định trước khi vào bơm cao áp. Hệ thống thường

dùng cho các động cơ diesel trung tốc, thấp tốc công suất lớn. đặc điểm của hệ

thống này là sử dụng loại nhiên liệu có tỉ trọng cao, nhiệt độ đông đặc cao, dộ nhớt

lớn, nhiệt trị thấp nhỏ (9600 ÷ 9800 Kcal/kg). Lượng nhiên liệu thừa ở bơm cao

áp sẽ trở về két hòa trộn. van điều chỉnh áp suất được bố trí để duy trì áp suất ở cửa

thoát của bơm cao áp.

Để phục vụ cho động cơ khi manơ, khởi động hoặc chuẩn bị ra vào cảng thì cần

thiết phải bố trí thêm một hệ thống nhiên liệu nhẹ. Két trực nhật nhiên liệu nhẹ đặt

song song với két trực nhật nhiên liệu nặng. Trước khi động cơ cần hoạt động ở

chế độ manơ điều động từ 20 ÷ 30 phút cần chuyển sử dụng nhiên liệu nặng sang

nhiên liệu nhẹ bằng van chuyển ba ngã, có tác dụng làm nhiệt độ của nhiên liệu

thay đổi từ từ khi chuyển đổi loại nhiên liệu nhằm tránh hiện tượng kẹt piston

plunger của bơm cao áp.

Hiện nay, một xu hướng rất phổ biến trong trang bị hệ thống nhiên liệu cho

Diesel tàu thủy là nhiên liệu được tuần hòan trong hệ thông qua bơm cao áp và vòi

phun. Điền này cho phép động cơ sử dụng dầu nặng ngay khi động cơ làm việc ở

các chế độ điều động. Kết cấu bơm cao áp và vòi phun của hệ thống này như đã

trình bày ở phần động cơ thấp tốc.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 85

Hình 5.1 Hệ thống nhiên liệu cókhả năng tuần hòan nhiên liệu qua BCA và vòi phun

5.2 Hệ thống bôi trơn

5.2.1 Dầu bôi trơn và các chức năng của hệ thống bôi trơn

Dầu bôi trơn có các chức năng cơ bản sau:

- Đảm bảo bôi trơn giảm ma sát hay duy trì ma sát ướt đối với tất cả các chi

tiết chuyển động tương đối với nhau.

- Làm mát, giảm nhiệt độ do ma sát của tất cả các chi tiết khi chuyển động

tương đối với nhau.

- Rửa sạch các tạp bẩn trên các bề mặt ma sát khi chuyển động, giảm tối

thiểu mức độ mài mòn.

- Bao kín bề mặt cần bôi trơn, bảo quản các bề mặt này khỏi các tác

động của môi trường.

- Trung hòa các thành phần hóa học tác động có hại lên bề mặt cần bôi trơn

trong quá trình hoạt động của động cơ.

Hệ thống bôi trơn có chức năng cung cấp đầy đủ dầu bôi trơn với thông số theo

yêu cầu đến tất cả các vị trí cần bôi trơn đã được lựa chọn, thiết kế.

5.2.2 Phân loại hệ thống bôi trơn:

Dựa trên các đặc điểm, hệ thống bôi trơn được phân loại như sau:

1.Theo phương pháp cấp dầu bôi trơn đến bề mặt ma sát, hệ thống bôi trơn có

các loại:

a.Hệ thống bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức áp suất thấp

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 86 Tất cảc các động cơ diesel đều có hệ thống bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức áp

suất thấp với áp suất trong hệ thống nằm trong khoảng 1,5 - 8 kg/cm2

. Hệ thống này

cung cấp dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát như: ổ trục chính, ổ khuỷu, ổ

trục đầu nhỏ biên, ổ trục phân phối...(hình 5.2).

Hình 5.2 Bôi trơn các cơ cấu chuyển động trong động cơ diesel

1- Các te, 2- Trục ca, 3- Lỗ đo dầu, 4- Bơm dầu nhờn, 5- Đường ống cấp dầu chính, 6- Phin

lọc hút, 7- Xupáp, 8 Đường dầu thừa, 9- Đường phân phối dầu, 10- Bánh răng truyền

động, 11- Sinh hàn dầu.

Hệ thống bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức áp suất thấp đặc trưng bằng sự phân

nhánh của đường ống dẫn dầu tuần hoàn cung cấp dầu bôi trơn, đồng thời tới

nhiều điểm bôi trơn và sự tuần hoàn của một lượng dầu duy nhất trong động cơ.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 87 Lượng dầu này luôn được lọc sạch (bằng các bầu lọc, hoặc thiết bị lọc li tâm), và được

làm mát (trong các bầu sinh hàn) để đảm bảo nhiệt độ yêu cầu.

b. Hệ thống bôi trơn áp suất cao

Các động cơ diesel có công suất lớn, hành trinh piston dài, thường được bố trí

hệ thống bôi trơn cưỡng bức áp suất cao để bôi trơn cho sơ mi xilanh. Hệ thống này có

nhiệm vụ cung cấp định lượng và đúng thời điểm dầu bôi trơn cho mặt gương sơ

mi xilanh nhờ các bơm dầu kiểu piston, mỗi điểm bôi trơn có một bơm piston riêng

(hình 5.3).

Hình 5.3 Bơm dầu bôi trơn xilanh động cơ diesel

Dầu bôi trơn xong, một phần bị hoá hơi và cháy trong sơ mi xilanh, một phần

bị khí xả ra ngoài, phần còn lại chảy xuống bộ phận chứa dầu bố trí trên các bộ làm

kín cán piston, ngăn cách xilanh và hộp trục khuỷu. Do đó, có thể dùng hai loại dầu

bôi trơn riêng để bôi trơn cho nhóm sơ mi xilanh - piston, nhất là đối với những

động cơ sử dung nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao, nhằm giảm hao mòn sơ

mi xilanh và các vòng xéc măng.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 88 Dầu được đưa qua các van một chiều, ngăn không cho dầu hoặc khí xâm

nhập lại đường ống khi áp suất trong xilanh quá cao (hình 5.4)

Hình 5.4 Vòi phun dầu bôi trơn xilanh

Dầu cung cấp cho bề mặt sơ mo xilanh phải được phân bố đều đến toàn bộ chu

vi với nhiều điểm bôi trơn (từ 4 -12 điểm) phụ thuộc vào đường kính xilanh.

Để phân bố đều dầu bôi trơn trên toàn bộ bề mặt ma sát của sơ mi xilanh, người

ta dùng các rãnh riêng nối các đểim bôi trơn hình lượn sóng. Vị trí các điểm cung

cấp dầu bôi trơn phụ thuộc kích thướt và loại động cơ. Các động cơ hai kỳ cỡ lớn,

người ta thường bố trí các điểm bôi trơn ở phần trên xilanh để đảm bảo bôi trơn ở

chỗ có hao mòn lớn nhất, tránh cho dầu bôi trơn xilanh khỏi bị khí quét mang ra

ngoài. Để cung cấp dầu đúng lúc khi xéc măng đầu tiên đè lên chỗ cấp dầu bôi trơn

và kết thúc khi xéc măng cuối cùng vượt qua lỗ cấp dầu bôi trơn, người ta thường

làm đồng bộ thời điểm cung cấp.

c. Bôi trơn bằng phương pháp vung tóe

Động cơ diesel có công suất nhỏ, hành trình piston ngắn, xilanh có thể được bôi

trơn bằng phương pháp vung tóe dầu, hoặc bằng hơi dầu co trong các te. Một lượng

dầu sau khi bôi trơn cho cổ khuỷu sẽ tràn ra hai bên mép và do chuyển động quay

của trục khuỷu, sẽ vung lên bôi trơn cho xilanh. Cường độ vung tóe dầu sẽ tăng

lên nếu tăng tốc độ quay của trục khuỷu và áp suất dầu trong hệ thống. Tuy nhiên,

do bề mặt oxy hoá cao của các giọt dầu bị vung toé qua lớn, do dầu bẩn (có chứa cả

nhiên liệu và sản phẩm cháy) chảy từ xilanh xuống các te, nên trong trường hợp này,

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 89 quá trình oxy hóa và quá trình làm bẩn dầu tăng lên rất nhanh, yêu cầu phải thay dầu

sau một khoảng sử dụng ngắn hơn so với các phương pháp khác.

2. Dựa vào vị trí chứa dầu bôi trơn, hệ thống bôi trơn có thể phân loại

thành:

a. Hệ thống bôi trơn các te ướt

Trong hệ thống này, dầu bôi trơn chứa trong hộp các te, được bơm đẩy đến

bầu lọc, qua sinh hàn và van điều tiết nhiệt độ.V này có tác dụng cảm ứng nhiệt độ

để điều chỉnh lượng dầu qua sinh hàn, nhằm duy trì nhiệt độ của dầu nhờn ổn định

trước khi vào bôi trơn cho động cơ. Hệ thống còn được bố trí van điều chỉnh áp suất

dầu trong hệ thống. Để cung cấp dầu bôi trơn trước khí khởi động hoặc trong trường

hợp động cơ làm việc ở chế độ vòng quay nhỏ, cần tăng thêm áp lực của dầu đến

giá trị định mức, người ta dùng bơm độc lập (được truyền động bằng điện với

động cơ diesel cỡ lớn và dùng bơm tay với động cơ diesel cỡ nhỏ). Dùng hệ thống

bôi trơn các te ướt cho các động cơ diesel tàu thủy, tính tin cậy, an toàn trong khai

thác không được đảm bảo. Vì khi tàu nghiêng, lắc, miệng hút dầu có thể bị nhô lên

khỏi mặt thoáng của dầu, làm cho việc cung cấp dầu không ổn định hoặc bị gián

đoạn.

b. Hệ thống bôi trơn các te khô

Hệ thống này bao gồm két chứa dầu được bố trí phía dưới của các te, bơm dầu

cho chính động cơ lai, phin lọc kép, sinh hàn dầu và máy lọc li tâm. Bơm dầu nhờn

cung cấp dầu đến các điểm bôi trơn của động cơ và dầu sau khi bôi trơn được gom

trở lại các te, sau đó tự trở về két chứa. Máy lọc ki tâm thamj gia vào việc lọc tuần

hoàn dầu nhờn để duy trì chất lượng dầu nhờn.

Một thông số rất quan trọng ảnh hưởng tới thời gian sử dụng dầu, đó là bội số tuần

hoàn K, là số chu kì công tác của dầu trong một giờ. Nếu lượng dầu trong két càng

nhỏ thì bội số tuần hoàn của dầu càng lớn, trong hệ thống bôi trơn các te ướt, bội

số tuần hoàn K= 30 ÷ 40. Trong hệ thống bôi trơn các te khô, bội số tuần hoàn K

giảm từ 4 ÷ 8 lần đối với các động cơ diesel có piston được làm mát bằng dầu nhờn.

5.2.3 Hệ thống dầu bôi trơn động cơ diesel

1. Các thiết bị cơ bản của hệ thống bôi trơn

Các thiết bị cơ bản của hệ thống bôi trơn động cơ diesel tàu thủy, bao gồm bơm

tuần hoàn, sinh hàn dầu nhờn, hệ thống các van à đường ống.

- Bơm tuần hoàn dầu bôi trơn (hình 5.5), thường sử dụng loại bơm thể

tích kiểu bơm bánh răng hoặc bơm trục vít. Các bơm có van an toàn, bảo vệ áp suất

công tác của bơm không vượt quá áp suất quy định. Đối với động cơ đảo chiều, bơm

do động cơ lai phải được trang bị bộ van một chiều cho phép thay đổi chiều quay

trục bơm trong khi chiều hút và chiều đẩy dầu bôi trơn không thay đổi.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 90

Hình 5.5 Bơm tuần hoàn dầu bôi trơn

- Sinh hàn dầu nhờn (hình 5.6), thường dùng công chất làm mát là nước

biển, trong đó, nước biển đi trong ống, dâu nhờn đi ngoài ống. Mục đích bố trí

nước biển được bố trí đi trong ống nhằm mục đích dễ dàng vệ sinh ống sau một thời

gian khai thác.Dầu nhờn đi ngoài ống, trong đó bố trí các vách ngăn để tạo dòng

tuần hoàn tương đối nhằm tăng cường khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị.

Hình 5.6 Sinh hàn dầu bôi trơn

2. Hệ thống bôi trơn

Hình 5.7 miêu tả hệ thống bôi trơn động cơ diesel phổ biến trrên tảu thủy. Với

mục đích tuần hoàn bôi trơn, các thiết bị chính của hệ thống bao gồm: két chứa

dầu tuần hoàn (L.O drain tank), các bơm dầu (bơm độc lập và bơm động cơ

diesel lai), các phin lọc, sinh hàn dầu nhờn, các đường phân phối dầu đến các

điểm cần bôi trơn. Két chứa dầu tuần hoàn được bố trí riêng đối với các hệ

thống bôi trơn các te khó, trong đó các te có nhiệm vụ thu gom dầu ra khỏi các vị

trí bôi trơn. Đối với hệ thống các te ứơt, chính các te sẽ làm nhiệm vụ két chứa dầu

tuần hoàn.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 91

Hình 5.7 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn xilanh được bố trí hoàn toàn riêng biệt và sử dụng loại dầu

riêng vào mục đích bôi trơn nhóm piston xilanh. Hệ thống bao gồm két chứa dầu

xilanh, két trực (Cyl.oil service tank), hộp bơm dầu bôi trơn. Két trực nhật dầu

xilanh thường có kết cấu cho phép xác định được lượng dầu tiêu thụ trong một giờ

hoặc một ngày.

5.3 Hệ thống làm mát

5.3.1 Chức năng của hệ thống làm mát.

Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình hoạt động của động cơ, làm tăng nhiệt độ của

các chi tiết. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ duy trì trạng thái nhiệt, không cho nhiệt

độ của các chi tiết tăng quá giá trị cho phép, đảm bảo an toàn quá trình hoạt động

của động cơ.

5.3.2 Các hệ thống làm mát của động cơ diesel tàu thủy

Động cơ diesel có thể được trang bị các hệ thống làm mát sau đây:

- Hệ thống làm mát sơ mi xilanh và nắp xilanh, thường có ở tất cả các động cơ

diesel tàu thủy với công chất sử dụng phổ biến nhất là nước ngọt tuần hoàn hoặc nước

ngoài mạn tàu. Với công chất là nước ngọt, để làm mát nước ngọt, người ta

thường dùng hệ thống nước ngoài mạn tàu (không tuần hoàn).

- Hệ thống làm mát piston (hình 5.8), thường có ở động cơ diesel tàu thủy cỡ

lớn, hoạt động với mức độ cường tải cao, công chất sử dụng phổ biến nhất là

nước ngọt hoặc dầu bôi trơn tuần hoàn.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 92 Với công chất là nước ngọt, người ta thường dùng chung với hệ thống nước

ngọt làm mát động cơ.

- Hệ thống làm mát vòi phun, thường có ở các động cơ diesel tàu thủy dùng

nhiên liệu nặng cần phải hâm nóng ở nhiệt độ cao. Công chất sử dụng phổ biến nhất

là nước ngọt hoặc dầu đốt (dầu nhẹ - DO). Trong trường hợp dùng công chất là

nước ngọt, người ta có thể dùng chung với hệ thống nước ngọt làm mát động cơ

hoặc bố trí một hệ thống riêng.

5.3.3 Các thiết bị cơ bản của hệ thống làm mát.

Thiết bị cơ bản nhất của hệ thống làm mát là các bơm nước (có thể là bơm độc

lập hoặc bơm do chính động cơ diesel lai), sinh hàn nước, các van và hệ thống

đường ống.

Bơm nước trng hệ thống làm mát thường dùng loại bơm li tâm, trong đó đối với

bơm do động cơ diesel có đảo chiều lai dẫn thường dùng kiểu bơm li tâm cánh thẳng

để phù hợp với cả hai chiều quay của động cơ.

Sinh hàn dùng trong hệ thống có thể là sinh hàn ống và cũng có thể là sinh

hàn tấm.Sinh hàn tấm có uư điểm là kích thước rất nhỏ gọn.

5.3.4 Hệ thống nước tuần hoàn làm mát.

Hình 5.10 Hệ thống nước ngọt tuần hoàn làm mát động cơ diesel tàu thủy

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 93 Hệ thống tuần hoàn nước ngọt làm mát động cơ diesel cỡ lớn dùng trên tàu

thủy được miêu tả trên hình 5.10. Vòng tuần hoàn nước ngọt làm mát động cơ

bao gồm các bơm tuần hoàn, cấp nước ngọt từ sinh hàn vào làm mát sơ mi

xilanh, sau đó vào nắp xilanh, sao đó vào nắp xi lanh, tua bin tăng áp rồi trở về

sinh hàn nước ngọt. Trong hệ thống két dãn nở đặt trên cao có chức năng bổ

xung nước ngọt, duy trì khả năng tuần hoàn liên tục của công chất trong hệ thống.

Đối với động cơ cỡ lớn, vòng tuần hoàn nước làm mát piston được trang bị riêng,

bao gồm các bơm, sinh hàn và két tuần hoàn.

5.3.5 Hệ thống nước biển làm mát.

Hình 5.11 Hệ thống nước biển (nước ngoài mạn) làm mát động cơ diesel tàu thủy

Hệ thống nước biển (nước ngoài mạn) nhằm mục đích làm mát nước ngọt,

nước làm mát piston và dầu nhờn cho động cơ diesel tàu thủy, được miêu tả trên

hình 5.11. Nước ngoài mạn tàu, qua các van thông mạn hoặc thông đáy (high sea

chest or low sea chest), được bơm cầp vào các sinh hàn làm mát nước ngọt, nước

làm mát piston, dầu nhờn và sinh hàn gió tăng áp.

5.4 Hệ thống khởi động và đảo chiều

Động cơ diesel là loại động cơ không tự đảo chiều được, hoạt động của động cơ

phải được trợ giúp bằng hệ thống khởi động. Có các phương pháp khởi động động

cơ, bao gồm: khởi động bằng tay (người khai thác khởi động), khởi động bằng điện,

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 94 khởi động bằng máy phụ, khởi động bằng gió nén...Trong đó phổ biến nhất đối

với động cơ diesel tàu thủy là khởi động bằng gió nén.

Đối với động cơ cỡ nhỏ, để đảo chiều quay có thể dùng hộp số. Đối với động

cơ cỡ lớn, người ta trang bị cho động cơ hệ thống thay đổi các cơ cấu phân phối khí

và nhiên liệu nhằm mục đích đảo hciều quay của động cơ .

5.4.1 Các thiết bị chính của hệ thống khởi động bằng gió nén

a. Khởi động động cơ bằng gió nén

Nguyên tắc của khởi động bằng máy nén là dùng năng lượng gió nén thay

thế cho quá trình cháy trong xilanh động cơ, làm piston chuyển động, làm quay

trục khuỷ động cơ, với mục đích đó, gió nén phải được cấp vào buồng dốt động cơ

tương ứng với hành trình cháy giãn nở của piston .

Hệ thống khởi động bằng gió nén chỉ thích hợp đối với động cơ nhiều xilanh.

Quy luật cung cấp gió nén là cấp lần lượt vào các xilanh,trùng với thứ tự nổ của

động cơ. Về lý thuyết, hành trình dãn nở được giới hạn bởi điểm chết trên và điểm

chết dưới của piston nhưng do góc mở sớm (của xupáp xả hoặccửa xả ), giai đoạn

cấp gió khởi động thực tế sẽ phải kết thúc trước khi xupáp ( hoặc cửa xả) mở. Bộ

chia gió khởi động do trục phaân phối lai dẫn với tỷ số truyền là 2:1 cho động cơ

bốn kỳ và 1;1 cho động cơ hai kỳ. Động cơ diesel bốn kỳ có 6 xilanh và hai kỳ

có 4 xilanh luôn đảm bảo điều kiện ở bất kỳ vị trí nào cũng sẵn sàng có xilanh đủ

điều kiện để cấp gió khởi động. Nói khác đi đó là động cơ có thể khởi động bằng gió

nén từ vị trí dừng bất kỳ.

b. Bộ chia gió khởi động

Hình 5.12 mô tả nguyên lý bộ chia gió khởi động. Trên hình vẽ, đĩa

quay do trục phân phối lai dẫn, có một cửa nhận gió khởi động từ chai gió.

Trên đĩa cố định có các cửa nhận gió với số lượng tương ứng với số xilanh cần

cấp gió khởi động. Các cửa lần lượt được nối với các xilanh theo đúng thứ tự nổ.

Hình 5.12 Bộ chia gió khởi động kiểu đĩa quay

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 95 Khi cửa trên đĩa quay trùng với cửa trên đĩa cố định, gió khởi động sẽ đi qua bộ

phân phối và được cấp đến van khởi động trên các xilanh động cơ để mở van khởi

động hoặc để cấp vào xilanh.

Hình 5.13 miêu tả bộ nguyên lý chia gió khởi động kiểu trục cam, trong đó

bao gồm van trượt phân phối với một cửa nhận gió nén và cửa còn lại để cấp gió

nén phục vụ khởi động động cơ.

Hình 5.13 Bộ chia gió khởi động kiểu trục cam

Trong trạng thái tự do, van trượt phân phối được lò so nâng lên khỏi bề mặt cam

phân phối. Khi gió nén cấp vào cửa trên, van trượt sẽ được nén xuống tiếp xúc với

bề mặt cam phía dưới. Nếu gặp bề mặt lồi của cam, gió nén không đi qua được cam

phân phối. Nếu gặp bề mặt lõm của cam, gió nén không đi qua được van phân phối.

c. Van khởi động chính

Hình 5.14 miêu tả nguyên lý của một loại van khởi động chính trong hệ thống

khởi động. Hình vẽ bên trái hình 5.14, gió nén được cấp vào chờ sẵn trong van khởi

động chính.

Hình 5.14 Van khởi động chính

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 96

Khi có tín hiệu mở van cấp vào phía trên piston trượt, van khởi động chính sẽ

mở ra cấp gió vào hệ thống khởi động chính ( Hình bên phải hình 5.14). Khi không

còn tín hiệu mở van, van khởi động chính tự động đóng lại nhờ lò so bên dưới. Sự

cần thiết phải trang bị van khởi động chính là ở chỗ, nó có thể khởi động rất nhanh

cho phép tiết kiệm gió khởi động và có thể đóng mở từ xa. Ngoài ra do tín hiệu mở

van có thể là tín hiệu cơ, điện, thuỷ lực hoặc khí...van khởi động chính còn cần thiết

cho hệ thống khởi động tự động, khởi động từ xa... Hình 5.15 miêu tả kết cấu một

van khởi động chính.

Hình 5.15 Kết cấu van khởi động chính

d.Van khởi động trên xilanh động cơ

Hình 5.16 miêu tả nguyên lý một loại van khởi động trên xilanh động cơ trong

hệ thống khởi động. Trên hình vẽ gió khởi động sẽ được cấp vào để làm quay động

cơ khi khởi động đang được túc trực trong van khởi động. Tín hiệu bằng gió nén cấp

vào phìa trên van trượt điều khiển được cấp từ bộ phân phối gió khởi động sẽ mở

van và cấp gió khởi động vào xilanh động cơ. Kết thúc khởi động, van khởi động sẽ

đóng lại.

Nếu gió nén từ bộ chia gió đến van khởi động trên xilanh chỉ làm nhiệm vụ

mở van, hệ thống khởi động được xem là hệ thống khởi động gián tiếp. Trong trường

hợp gió từ bộ chia gió, thông qua van này, trực tiếp đi vào xilanh động cơ hệ thống

khởi động được xem là hệ thống khởi động trực tiếp.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 97

Hình 5.16 Van khởi động trên xilanh (Cylinder starting valve)

e. Tay khởi động ( control handle)

Hình 5.17 Tay khởi động dùng gió nén

Hình 5.17 Miêu tả nguyên lý một loại tay khởi động dùng gió nén kiểu

van trượt. Khi ở vị trí dừng, van trượt đóng cửa ra để không tạo tín hiệu khởi động.

Khi chuyển sang vị trí khởi động, gió nén túc trực sẵn sẽ được nối thông với cửa ra.,

tạo tín hiệu khởi động cho van khởi động chính. Tay khởi động có rất nhiều loại với

kết cấu phong phú, tuỳ thuộc loại tín hiệu mà nó tạo ra, có thể là tín hiệu cơ, tín hiệu

điện, gió hoặc thuỷ lực.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 98 5.4.2 Hệ thống khởi động dùng gió nén

Hình 5.18 miêu tả về nguyên lý, sự kết nối các thiết bị cơ bản nhất để tạo thành

hệ thống khởi động dùng gió nén.

Hình 5.18 Hệ thống khởi động dùng gió nén

Trên hình vẽ, gió nén từ chai gió được cấp đến tay khởi động và van khởi động

chính. Khi đưa tay khởi động từ vị trí dừng sang vị trí khởi động, gió tín hiệu từ tay

khởi động được đưa đến mở van khởi động chính và tiếp tục đưa đến đĩa chia gió và

van khởi động trên nắp xilanh. Tại bộ chia gió, do kết cấu đồng bộ giữa trục khuỷu và

trục cam, bộ chia gió có khả năng " chọn" được xilanh mà piston đang ở hàng trình dãn

nở để cấp gió khởi động. Sự chuyển động của piston làm quay trục khuỷu, cũng đồng

thời làm quay trục cam sẽ điều khiển bộ chia gió kết thúc cấp gió khởi động cho

xilanh này để chuyển sang xilanh khác.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 99

Hình 5.19 Hệ thống gió nén khởi động và điều khiển động cơ S50MC

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 100

5.4.3 Hệ thống đảo chiều

Nguyên tắc đảo chiều quay động cơ diesel là sự thay đổi các cơ cấu phân phối,

bao gồm cơ cấu phân phối nhiên liệu và phân phối khí. Như vậy, động cơ diesel có

thể đảo chiều được là động cơ đã được thiết kế và kết cấu có thể đảm bảo các

chức năng đó. Thông thường, động cơ diesel tàu thuỷ thường dùng hai phương

pháp đảo chiều: phương pháp dịch trục cam và phương pháp quay trục cam.

Hình 5.21 Cơ cấu đảo chiều bằng cách dịch trục cam

Hình 5.21 miêu tả cơ cấu đảo chiều được bằng phương pháp dịch trục cam của

động cơ diesel có thể.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2007 101