khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ sa6d140e-3

Chính vì lẽ đó, nên em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3” Tuy nhiên do hạn chế về thời gian, về kiến thức, về kinh nghiệm thực tiễn c

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế đồ án tốt nghiệp là công việc được giao cuối cùng cho sinh viên trường Đại Học Bách Khoa Việc làm này giúp cho sinh viên nắm vững và hiểu sâu hơn một vấn đề cụ thể trong ngành Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp sinh viên tự tổng hợp lại kiến thức từ cơ sở đến chuyên ngành đã học Trên cơ sở đó sinh viên sẽ tìm ra các phương pháp để giải quyết một vấn đề trong ngành một cách tối ưu

Ngành động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển hàng trăm năm Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, động cơ đốt trong tuy không thay đổi nhiều về mặt nguyên lý làm việc cơ bản nhưng nó đã luôn được hoàn thiện Nhiều loại động cơ đời mới có tính năng kinh tế, kỹ thuật vượt trội đã ra đời, trong đó động cơ tăng áp đóng một vai trò đáng kể

Để tăng tính kinh tế làm việc của động cơ và giảm thiểu các chất độc hại có trong khí thải, động cơ ngày nay đều có lắp bộ tăng áp Do vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu sâu về vấn đề tăng áp cho động cơ nói chung cũng như khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp cho một động cơ cụ thể nói riêng là một việc làm rất cần thiết Chính vì lẽ đó, nên em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3”

Tuy nhiên do hạn chế về thời gian, về kiến thức, về kinh nghiệm thực tiễn cũng như tài liệu tham khảo, nên trong phạm vi đồ án này em không thể trình bày được hết các vấn đề liên quan cũng như tìm hiểu sâu hơn mối quan hệ giữa máy nén, tuabin và động cơ Vì thế trong nội dung đồ án này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót Do vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy,

Cô giáo và các bạn

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô trong khoa cơ khí giao thông đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt những năm học qua, các cán bộ kỹ thuật trong xí nghiệp cosevco12 Quãng Bình, đã tạo điều kiện cho em tiếp xúc với kết cấu thực tế Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: TS DƯƠNG VIẾT DŨNG đã quan tâm cung cấp tài liệu và tận tình hướng dẫn cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.

Đà Nẵng, ngày 22 tháng 12 năm 2006

Sinh viên thực hiện

Cao Văn Quyết

MỤC LỤC

Trang CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG

CƠ 7

1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 7

1.1 CÁC THÔNG SỐ CÓ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ VÀ BIỆN PHÁP CẢI THIỆN 7 1.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ 9

1.2.1 Áp suất chu rình 9

1.2.2 Nhiệt độ chu trình 9

1.2.2 Khả năng hình thành hổn hợp 10

2 PHẠM VI SỬ DỤNGCỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 10

2.1 TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ DIEZEL 10

2.1.1 Tăng áp cho động cơ diesel 4 kỳ 10

2.1.2 Tăng áp cho động cơ diezel 2 kỳ 11

2.2 TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ GA 11

2.2.1 Tăng áp cho động cơ xăng 11

2.2.2 Tăng áp cho động cơ Ga 13

3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .14

3.1 TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN 13

3.1.1 Tăng áp dẫn động cơ giới 13

3.1.2 Động cơ tăng áp bằng tuabin khí 13

3.1.3 Tăng áp hổn hợp 17

3.2 TĂNG ÁP KHÔNG CÓ MÁY NÉN 18

3.2.1 Tăng áp dao động và cộng hưởng 18

3.2.3 Tăng áp cao 21

4 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NHIỆM VỤ CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN 22

4.1 MÁY NÉN 22

4.1.1 Máy nén ly tâm 22

4.1.2 Máy nén thể tích 25

4.2 TUABIN TĂNG ÁP 27

4.2.1 Tuabin hướng kính 28

4.2.2 Tuabin hươmngs trục 29

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT CÁC CƠ CẤU CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 30

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỶ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 30

2.2 GIỚI THIỆU CHUNG 31

2.3 CÁC CƠ CẤU VÀ HỆ THỐNG TRONG ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 33

2.3.1 Hệ thống làm mát 33

2.3.2 Hệ thống nhiên liệu 34

3.3.3 Hệ thống bôi trơn 39

3.3.4 Cơ cấu phối khí 40

2.3.5 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 42

2.4 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 42

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 46

3.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TĂNG ÁP 56

3.2 HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 48

3.2.1 Hệ thống thải 50

3.3 BỘ TURBÔ TĂNG ÁP 51

3.3.1.Máy nén ly tâm 52

3.3.2 Tua bin 54

3.4 Ổ ĐỠ, BAO KÍN TRONG TURBÔ 56

3.4.1 Ổ đỡ 56

3.4.2 Bao kín 56

3.4.3 Van giảm áp và bộ phận chấp hành 56

3.4.4 Hệ thống bôi trơn 58

3.4.5 Bộ bù tuabin tăng áp 58

3.5 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC TRONG TUABIN VÀ MÁY NÉN 59

3.6 TÍNH TOÁN MÁY NÉN 59

3.7 TÍNH TOÁN TUABIN 78

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA BỘ TURBÔ 89

4.1 XÁC ĐỊNH CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA BỘ TURBÔ 89

4.1.1 Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn 89

4.1.2 Có tiếng ồn bất thường 90

4.1.3 Tiêu hao dầu lớn và khói xanh 91

4.2 PHÂN TÍCH CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 91

4.2.1 Thiếu dầu 91

4.2.2 Vật lạ rơi vào tuabin 91

4.3 KIỂM TRA HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ 92

4.3.1 Kiểm tra hệ thống nạp không khí 92

4.3.2 Kiểm tra hệ thống thải 92

4.4 CHẨN ĐOÁN VÀ KIỂM TRA BỘ TURBÔ LẮP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 92

4.5 CÁC CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG TĂNG ÁP 93

KẾT LUẬN CHUNG 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN

ĐỘNG CƠ

1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP

1.1 CÁC THÔNG SỐ CÓ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ VÀ BIỆN PHÁP CẢI THIỆN

Công suất có ích Ne:

ωτ

i m m i

.30

i n M

Q V

o

H k h

.30

1

α

ητξ

=Aïp suất có ích trung bình Pe:

h

e e

V i

M P

τπ

pe M

e e

g Q Q G

Sự tăng hiệu quả của động cơ thực hiện theo hai khuynh hướng:

• Tăng công suất có ích trong điều kiện không thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp Giải pháp này với mục đích tăng tính kinh tế nhiên liệu của động cơ

• Tăng công suất có ích trong điều kiện tăng lượng nhiên liệu cung cấp với mục đích chính là tăng công suất của động cơ

Để tăng công suất có ích của động cơ, có thể có nhiều giải pháp thể hiện qua sự thay đổi các thông số trong biểu thức xác định công suất có ích

Trong các nhân tố đó thì:

• Sự ảnh hưởng của các nhân tố

o

H

M

Q

không thể thay đổi nhiều

• ηi,ηm,V h,i: khả năng tăng có giới hạn nhất định

Như vậy các biện pháp khả dĩ là: tăng số vòng quay, thay đổi số kỳ của động

cơ, tăng mật độ không khí nạp vào xi lanh động cơ

Tăng số vòng quay n: khả năng này bị giới hạn do khi tăng số vòng quay của động cơ đốt trong (ĐCĐT) sẽ gây khó khăn cho việc thực hiện các quá trình đặc biệt là quá trình cháy Tác hại hơn nữa là làm cho tốc độ trung bình của piston tăng, dẫn đến làm tăng tổn thất ma sát, mài mòn các chi tiết của nó và lực quán tính

Nếu tăng số xi lanh của động cơ sẽ làm tăng Ne Hiện nay, số lượng xilanh lớn nhất là 56 Nếu tăng số xi lanh nhiều hơn nữa sẽ làm tăng số chi tiết dần đến giảm độ cứng vững của động cơ, làm giảm độ tin cậy khi làm việc Mặt khác, trong quá trình sử dụng việc bảo dưỡng sữa chữa phức tạp và giá thành cao Nên khả năng này cũng bị hạn chế

Nếu tăng đường kính xi lanh: Khi đó kích thước và trọng lượng của động cơ sẽ tăng lên gây khó khăn cho việc chế tạo và lắp đặt

Tăng mật độ không khí nạp ξk: tăng mật độ không khí nạp chính là tăng lượng không khí nạp vào xi lanh động cơ Giải pháp này gọi là tăng áp động cơ Đây là biện pháp hữu hiệu nhất.

Khi tăng mật độ không khí nạp, tức là tăng áp suất không khí nạp, tăng áp suất trung bình của chu trình Nhờ đó có thể:

Cải thiện các thông số của chu trình để nâng cao tính kinh tế của động cơ Tăng lượng nhiên liệu chu trình và sẽ tăng công suất động cơ

Như vậy, tăng áp có một ý nghĩa rất lớn Khi cùng công suất thì động cơ tăng áp có ưu điểm:

Thể tích công tác nhỏ hơn, trọng lượng động cơ nhỏ hơn Giảm mất mát năng lượng do tổn thất nhiệt Sự ảnh hưởng môi trường vận hành đối với công suất động

cơ ít hơn Giảm thành phần các chất độc hại có trong khí xả

Từ các ưu điểm trên nên hầu hết các động cơ ngày nay đều lắp tăng áp

1.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ

Hạn chế cơ bản của tăng áp là tăng tải trọng cơ và nhiệt đối với các chi tiết trong động cơ Các vần đề cơ bản phải đề cập trong khi tăng áp động cơ là áp suất, nhiệt độ và sự hình thành hỗn hợp của chu trình

1.2.1 Áp suất chu trình

Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức, sự tăng mật độ của hỗn hợp cháy kéo theo sự tăng cùng tỷ lệ của tỷ số áp suất trong mọi thời điểm của chu trình với tỷ số

Nhiệt độ đầu quá trình nén tăng và năng lượng cung cấp cho chu trình trong một đơn vị thời gian tăng trong cùng một thể tích như khi không tăng áp nên nhiệt độ các chi tiết tăng.

Khi cùng đạt được áp suất chỉ thị như nhau thì khi tỷ số tăng áp suất càng cao, nhiệt độ các chi tiết càng thấp do lượng không khí nạp vào nhiều

1.2.3 Khả năng hình thành hỗn hợp

Tăng áp làm giảm không gian vật lý để bay hơi nhiên liệu Tăng áp đồng thời với việc tăng lượng nhiên liệu phun và thường được xử lý kéo dài thời gian phun Như vậy, tăng áp làm cho quá trình hình thành hỗn hợp chaúy trong động cơ diesel phức tạp hơn

Để tăng áp suất động cơ có hiệu quả thì phải có sự phối hợp của 3 yếu tố:Tăng khối lượng không khí trong điều kiện giảm nhiệt độ khí nạp thấp nhất có thể Tỷ số nén ε của động cơ phải hợp lý để có khả năng dể dàng khởi động trong mọi trường hợp Nhiệt độ cuối quá trình nén của động cơ phải đủ lớn để giảm cháy trễ và giữ cho nhiệt độ chu trình không quá cao

2 PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP

2.1 TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ DIEZEL

2.1.1 Tăng áp cho động cơ diezel 4 kỳ

Đối với động cơ diezel vì để đáp ứng được nhu cầu về nâng cao công suất cho động cơ nên hầu hết trên các động cơ diezel cỡ lớn của tàu thủy, động cơ diesel trên máy xe lửa và trên máy phát điện đều dùng hệ thống tăng áp Vấn đề nạp khí ở các chế độ khởi động và tải nhỏ, đảm bảo độ chênh áp suất đủ để nạp khí vào xi lanh ở các chế độ đối với động cơ 4 kỳ đơn giản hơn động cơ 2 kỳ nhờ có hành trình thải và tiêu thụ không khí quét ít Để chuyển từ động cơ 4 kỳ sang tăng áp bằng

Tuabin khí xả không chỉ đơn giản đặt lên động cơ cụm Tuabin- Máy nén (TB- MN) và nối đường ống dẫn của nó với bình chứa không khí tăng áp và ống góp khí xả mà còn các quá trình công tác khi làm việc đồng thời của động cơ với tuabin- máy nén yêu cầu thay đổi về lượng cấp nhiên liệu, cơ cấu phối khí, đường ống xả và các chi tiết nhóm Piston Xi lanh Bởi thế, động cơ 4 kỳ tăng áp tuabin khí xả có khác với động cơ không tăng áp:

Tăng suất tiêu hao không khí và khí xả qua các xupáp nạp, xả Có độ chênh áp giữa áp suất không khí tăng áp Ps và áp suất trên đường ống xả Px Dẫn khí xả tới tuabin theo đường ống xả riêng

Nguyên tắc nối ống xả của các xi lanh với đường ống xả chính là nối các ống xả của các xi lanh làm việc cách nhau theo thứ tự làm việc của xi lanh

2.1.2 Tăng áp cho động cơ Diezel 2 kỳ

Động cơ hai kỳ muốn thực hiện tăng áp thì cần quan tâm đến các vấn đề sau:Độ chênh giữa áp suất không khí tăng áp trong bình chứa và áp suất khí xả trong đường xả trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ Chất lượng trao đổi khí trong xi lanh động cơ hai kỳ Tăng áp động cơ hai kỳ làm tăng ứng suất nhiệt và ứng suất cơ

Như vậy, tăng công suất động cơ hai kỳ bằng cách sử dụng tuabin khí xả phức tạp hơn so với động cơ bốn kỳ vì công suất Tuabin nhỏ nhưng hệ thống tăng áp cần phải cấp lượng không khí lớn hơn, có áp suất cao hơn và yêu cầu cao về vấn đề làm mát khí nạp

2.2 TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ GA

2.2.1 Tăng áp cho động cơ Xăng

Do trên động cơ xăng khác với động cơ diezel là khí nạp đi vào động cơ không chỉ có riêng không khí mà là hỗn hợp hòa khí giữa xăng và không khí, mặt khác

động cơ xăng lại dễ sinh kích nổ Vì thế, đã tạo ra không ít khó khăn trong việc tăng áp cho động cơ xăng.

Khi lắp tăng áp cho động cơ xăng thì xảy ra các vấn đề sau:

• Nếu lắp thêm máy nén tuabin khí sẽ làm giảm tính năng gia tốc của động cơ

• Tăng áp cho động cơ xăng dễ gây ra kích nổ vì sẽ làm tăng áp suất và nhiệt độ đầu và cuối quá trình nén (Pa, Ta, Pc, Tc) Tuy nhiên, không phải vì vậy mà động cơ xăng không được tăng áp Để tránh xảy ra kích nổ người ta đã dùng nhiều biện pháp như: Thay đổi cấu tạo của buồng cháy, dùng nhiên liệu chống kích nổ tốt, thay đổi thành phần khí hỗn hợp, thay đổi góc đánh lửa sớm, làm mát trung gian cho khí hỗn hợp ở sau máy nén tăng áp, giảm tỷ số máy nén của động cơ v.v

Thường người ta chỉ sử dụng động cơ xăng tăng áp trong những điều kiện sử dụng đặc biệt như: động cơ phải làm việc trên núi cao, động cơ luôn luôn chạy ở chế độ toàn tải và đặc biệt là dùng tăng áp cho động cơ máy bay

Tăng áp cho động cơ xăng có thể thực hiện theo 2 phương án: Đặt Máy nén ở sau bộ chế hòa khí và đặt Máy nén trước bộ chế hòa khí Sơ đồ có dạng như hình 2.2

a Đặt máy nén sau bộ chế hoà khí; b Đặt máy nén trước bộ chế hoà khí.ĐC- Động cơ; MN- Máy nén; TB- Tuabin; BCHK- Bộ chế hoà khí,

Po- Aïp suất khí trời; Po- Aïp suất khí thải ra khỏi tuabin;

Pk- Aïp suất khí nạp; Pt- Aïp suất khí thải

Ngày nay, hầu hết các động cơ xăng hiện đại đều sử dụng các loại tăng áp không có Máy nén như: tăng áp dao động và cộng hưởng, tăng áp sóng khí hoặc kết hợp các tăng áp này với tăng áp Tuabin khí

2.2.2 Tăng áp cho động cơ Ga

Tăng áp cho động cơ ga tương tự như tăng áp cho động cơ xăng, cũng gồm 2 phương án: Máy nén đặt ở sau lò ga và ở trước bộ hỗn hợp (tức thiết bị hòa trộn giữa khí ga và không khí) và máy nén đặt trước lò ga

Hiện nay, tăng áp cho động cơ ga có thể đưa áp suất có ích trung bình của động cơ ga

Pe = 0,8÷ 1,1 MN/m2 (các loại động cơ ga không tăng áp chỉ đạt Pe = 0,7÷ 0,55 MN/m2) Tuy nhiên, ôtô chạy bằng động cơ ga không được áp dụng rộng rãi và còn vấp phải nhiều vấn đề phức tạp

3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Hệ thống tăng áp cho động cơ đốt trong có nhiều loại khác nhau và sơ đồ phân loại được biểu diễn như hình 3.1

Tăng áp

Dẫn động

cơ giới

Tua bin khí

Hỗn hợp

Dao động và cộng hưởng

Sóng áp suất

Tốc độ

Liên hệ

cơ khí

Liên hệ khí thể

Liên hệ thủy lực

Mắc song song

Mắc nối tiếp

Hình 3.1 Sơ đồ các phương pháp tăng áp

3.1 TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN

3.1.1 Tăng áp dẫn động cơ giới

Các loại máy nén được sử dụng trong phương án này có thể là máy nén kiểu piston, quạy rôto, trục xoắn, quạt ly tâm hoặc quạt hướng trục được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ đốt trong (hình 3.2)

5 4

3 p1, T1

p2, T2

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý tăng áp cơ khí

1- Động cơ đốt trong; 2- Bánh răng truyền động; 3- Máy nén; 4- Đường nạp;

5- Thiết bị làm mát

Không khí ngoài trời được hút vào và nén dưới áp suất cao Nhiệt độ không khí lúc này tăng ảnh hưởng không tốt đến quá trình nạp của động cơ, do đó ta phải hạ thấp nhiệt độ của hỗn hợp khí đến mức thấp có thể bằng cách cho không khí đi qua thiết bị làm mát 5 trước khi vào xi lanh động cơ.

3.1.2 Động cơ tăng áp bằng tuabin khí

Tăng áp bằng tuabin khí là phương án tăng áp dùng tuabin làm việc nhờ năng lượng khí xả của động cơ đốt trong (ĐCĐT) để dẫn động máy nén Khí xả của động

cơ đốt trong có áp suất và nhiệt độ rất cao nên nhiệt năng của nó tương đối lớn Khí xả của ĐCĐT ở tất cả mọi chế độ sử dụng trong thực tế đảm bảo các điều kiện sau:

• Năng lượng đủ cao để có thể sử dụng một phần cho giản nở trong tuabin và sinh công cơ khí

• Nhiệt độ không quá cao nên có thể tránh được việc hư hỏng các chi tiết của tuabin

• Tuabin khí có thể dẫn động máy nén ly tâm hoặc máy nén chiều trục mà không tạo ra sức cản quá lớn trên đường xả Trong động cơ Diesel, khoảng 30 đến 40% năng lượng của nhiên liệu phát ra bị mất do theo khí thải ra bên ngoài Trong khi đó người ta có thể tận dụng một phần của nguồn năng lượng này, vì rằng:

 Nếu giả thiết chu trình xảy ra trong động cơ là chu trình cacno thì một phần của nguồn năng lượng khí xả đựơc thải ra cho môi trường xung quanh Nếu coi năng lượng khí xả mang ra khỏi động

cơ chiếm 40% tổng năng lượng do nhiên liệu phát ra thì phần năng lượng thải ra môi trường là 20%

 Khoảng 10% nguồn năng lượng do khí thải mang đi bị mất mát

do ma sát, tiết lưu vì không thể thải khí ra ngoài với áp suất và

Như vậy, có thể tận dụng được khoảng 10% năng lượng của nhiên liệu phát

ra có trong khí xả Năng lượng cần thiết để nén môi chất nạp chỉ nằm trong khoảng 1- 3% số năng lượng do nhiên liệu phát ra Dòng năng lượng khí xả sau khi trừ đi mọi tổn thất như tiết lưu, ma sát thì vẫn còn đủ để cung cấp cho việc nén khí nạp thực hiện việc tăng áp cho ĐCĐT Vì thế, hầu hết các động cơ Diesel ngày nay đều dùng tăng áp bằng Tuabin khí Chẳng hạn như động cơ SA6D140E-3

3.1.2.1 Tăng áp bằng Tuabin khí liên hệ cơ khí

Trong phương án này trục tuabin, ĐCĐT và MN được nối liền với nhau Những nhược điểm của phương án này: công xả của khí xả ĐCĐT tăng lên quá cao, khí sót trong xilanh lớn làm cho lượng khí mới nạp vào xilanh giảm Do vậy, mà phương án này không được dùng trong thực tế

3.1.2.2 Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể

Sơ đồ nguyên lý tăng áp thể hiện trên hình 3.3 Theo phương án này, TB và

MN được nối đồng trục với nhau Khí xả giản nở trong cánh tuabin và làm quay cánh TB và dẫn động máy nén không khí tới áp suất tăng áp và đưa vào động cơ

Hình 3.3 Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể

I- Máy nén; II- Thiết bị làm mát; III- Động cơ; IV- Bình xả; V- Tuabin; 1- Trước máy nén; 2- Sau máy nén; 3- Trước tuabin; 4- Sau tuabin.Phương án này cho phép lợi dung tối đa năng lượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT ở mọi lĩnh vực sử dụng

Phương án này cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp theo chế độ làm việc của động cơ Ngoài ra, còn có các phương án khác kết nối nhằm tận dụng năng lượng khí xả như hình 3.4b và 3.4c Ở đây, ngoài cụm TB- MN dùng tăng áp cho động

cơ còn có TB tận dụng nhằm tận dụng năng lượng còn thừa của khí xả cung cấp cho thiết bị công tác Lọai kết cấu này thường được sử dụng cho động cơ hai kỳ tốc độ thấp cũng như động cơ 4 kỳ tốc độ trung bình và ngay cả động cơ sử dụng trên xe tải Các dạng tăng áp bằng TB khí có liên hệ thủy lực thể hiện qua hình 3.4

7 8 2 c 1 4 3

5 2 b

1

1

Hình 3.4 Tăng áp TB khí có liên hệ thủy lực

a- Cơ cấu nối có liên hệ thủy lực; b- Cơ cấu nối có liên hệ thủy lực và TB tận dụng năng lượng khí xả; c- Cơ cấu nối qua hộp số có TB tận dụng năng lượng khí xả dẫn động máy phát điện; 1- Động cơ; 2- Khớp nối thủy lực; 3,4- Cụm TB- MN dẫn động

khí thể; 5- TB tận dụng; 6- Hộp số; 7- Máy phát điện; 8- Hộp tốc độ

po, To

5 4 6

6 4

5 po, To1

b

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý của phương án tăng áp hỗn hợp ghép nối tiếp.

a- Ghép nối tiếp thuận; b- Ghép nối tiếp nghịch

1- Động cơ; 2- Tuabin; 3- Máy nén; 4- Máy nén dẫn động cơ khí; 5- Khớp nối;

6-Thiết bị làm mát

b

1

po, To 5 6

Ưu điểm của phương pháp lắp hỗn hợp

Ở phạm vi tốc độ thấp thì năng lượng khí xả còn thấp chưa đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho máy nén để nén môi chất vào động cơ với áp suất và lưu lượng mong muốn thì môi chất tăng áp chủ yếu được cung cấp bởi MN dẫn động cơ khí và chỉ có cụm tăng áp bằng TB- MN hoạt động mà thôi

Phương pháp lắp nối tiếp được sử dụng nhiều trong trường hợp tăng áp có áp suất tăng áp cao, đặc biệt là khi ở tải nhỏ

Phương án lắp song song, khí tăng áp khí nạp vào động cơ được cung cấp đồng thời nhờ hai máy nén Hình thức này rất phù hợp cho động cơ tăng áp có áp suất trung bình nhất là đối với động cơ vận tải

3.2 TĂNG ÁP KHÔNG CÓ MÁY NÉN

3.2.1 Tăng áp dao động và cộng hưởng

Hệ thống nạp tăng áp cộng hưởng gồm một hệ thống bình và ống có khả năng gây ra dao động trong đường nạp được nối với nhiều xilanh Nguyên tắc bố trí các nhánh ống đến xilanh là làm cho quá trình có tính chu kỳ của các xilanh phù hợp với tần số của hệ thống đường ống nạp Khi đó các xilanh được nối với nhau ở số vòng quay cộng hưởng sẽ nhận được áp suất nạp tăng áp.

Sự dao động của sóng áp suất khí nạp trong đường ống nạp phù hợp với sự chuyển động của piston Chuyển động của piston trong mỗi xilanh sinh ra dao động sóng áp suất và sóng này có thể truyền đến đường nạp của các xilanh khác Như vậy để ngăn không cho dao động của xilanh này ảnh hưởng đến xilanh khác, ta phải bố trí sao cho các xilanh chung đường ống nạp phải có các kỳ trùng tên xa nhất có thể được Ví dụ, động cơ 4 xilanh có thứ tự nổ là 1-3-4-2 thì để tạo hệ thống nạp cộng hưởng, phải có hai nhánh ống nạp cho hai nhóm xilanh: nhóm các xilanh 1 và 4, nhóm các xilanh 2 và 3 Khi đó trong một nhánh ống, nếu xilanh này đang ở kỳ nạp thì xupáp ở xilanh kia đang đóng kín, sóng áp suất của chúng không ảnh hưởng đến nhau

Thuật Viên đã đưa ra kết cấu cho phép thay đổi vô cấp chiều dài đường ống nạp, hình 3.8.

Hình 3.8 Nguyên lý của đường ống nạp có chiều dài thay đổi vô cấp

1- Động cơ; 2- Ôúng nạp hình xuyến; 3- Mặt ngoài cố định; 4- Mặt tang trống; 5-

Cửa trên mặt tang trống; 6- Tấm dẫn hướng

3.2.2 Tăng áp trao đổi sóng áp suất

Trong phương án này, người ta sử dụng năng lượng động học của khí xả để nén không khí nạp Sự tăng hay giảm áp suất được truyền với cùng tốc độ của các xung nén hình thành từ phía có áp suất cao lên phía có áp suất thấp Dòng khối

lượng và xung của sóng áp suất tác dụng trực tiếp lên phía có áp suất thấp chuyển động với tốc độ âm thanh trong môi trường xem xét Trong lúc đó, dòng năng lượng lại chuyển động với tốc độ chậm hơn, nên tránh được hiện tượng trộn lẫn giữa khí xả và khí nạp

Sơ đồ nguyên lý tăng áp bằng sóng áp suất được biểu diễn trên hình 3.9

4 6 5

7 1 3

2

Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng sóng khí1- Không khí thấp áp; 2- Dây đai; 3- Không khí cao áp; 4- Độngü cơ; 5- Khí thải cao

áp; 6- Khí thải thấp áp; 7- Rôto

3.2.3 Tăng áp cao

Để đạt được tăng áp cao và tránh được một số hạn chế do tăng áp gây ra thì người ta dùng các phương pháp tăng áp sau: tăng áp hai cấp, tăng áp Miler, tăng áp siêu cao, tăng áp chuyển dòng

• Tăng áp hai cấp

Sơ đồ nguyên lý tăng áp hai cấp được biểu diễn trên hình 3.10

Sơ đồ có hai cụm tuabin máy nén một áp suất cao và một áp suất thấp

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý tăng áp hai cấp

K- Máy nén; T- Tuabin

Tăng áp Miller Trong phương pháp tăng áp Miller, trạng thái của môi chất

ở đầu quá trình nén được thay đổi nhờ có sự thay đổi thời gian đóng của xupáp nạp theo chế độ công tác của ĐCĐT Khi tải của ĐCĐT càng tăng, tỉ số tăng áp càng tăng do năng lượng cấp cho TB- MN tăng, xupáp nạp luôn có xu hướng đóng sớm hơn, thậm chí đóng trước cả ĐCD Cuối hành trình, khi xupáp nạp đóng, xi lanh được nạp đầy hoàn toàn bởi khí nạp mới với áp suất tăng áp rất cao Như vậy, trong một số trường hợp, khí nạp mới trong xi lanh giãn nở tiếp trong hành trình còn lại,

nhờ đó mà nhiệt độ và áp suất của môi chất ở đầu quá trình nén (p1, T1) giảm - giảm tải trọng nhiệt và tải trọng cơ của ĐCĐT.

Tăng áp siêu cao Biện pháp này được thực hiện cho động cơ Diesel nhằm đáp ứng yêu cầu đạt pe trong phạm vi số vòng quay rộng Sơ đồ nguyên lý thể hiện trên hình 3.11

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý tăng áp siêu cao

1- Động cơ khởi động; 2- Làm mát khí tăng áp; 3- Ống vòng; 4- Bơm nhiên liệu; 5-

Bộ điều chỉnh; 6- Ống xả; 7- Buồng đốt; 8- Bộ đánh lửa

4 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NHIỆM VỤ CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN

4.1 MÁY NÉN

Máy nén dùng để tăng áp cho động cơ Máy nén thường hay sử dụng là: máy nén ly tâm, máy nén rôto, máy nén pittông, máy nén kiểu phiến gạt Kết cấu và nguyên lý làm việc của các loại máy trên như sau

4.1.1.Máy nén ly tâm:

Máy nén ly tâm là một thiết bị cơ khí dùng để chuyển năng lượng cơ khí thành năng lượng của dòng chảy

Sơ đồ nguyên lý và sự thay đổi các thông số không khí tại cửa vào và cửa ra máy nén ly tâm được biểu diễn trên hình 4.1.

B

A B C E G

Hình 4.1 Sơ đồ kết cấu máy nén ly tâm

A- Ôúng dẫn không khí vào; B- Cánh hướng không khí vào; C- Bánh cánh công tác; G- Ống giảm tốc không cánh; D- Ôúng giảm tốc có cánh; E- Vỏ xoắn ốc; Dv- Đường kính ngoài của miệng vào bánh công tác; Do- Đường kính trong của miệng vào bánh công tác; D1- Đường kính trung bình của miệng vào bánh công tác; D2- Đường kính ngoài của miệng ra bánh công

tác; D3- Đường kính của vành tăng áp

Đặc điểm cấu tạo của máy nén ly tâm

a) Đường ống cửa vào: dùng để dẫn hướng không khí đi vào bánh công tác, đảm bảo dòng khí phân bố đều ít bị cản, thường dùng hai loại: Ống hướng trục và ống hướng kính

b) Bánh công tác là chi tiết quan trọng nhất của máy nén gồm hai phần: bánh dẫn hướng và bánh lắp các cánh Bánh dẫn hướng chuyển dòng khí từ hướng trục sang hướng kính, vào trong bánh lắp các cánh, dòng chảy đi từ trong ra ngoài Công dẫn động máy nén, được truyền cho không khí trong các rảnh cánh làm tăng áp suất, nhiệt độ và tốc độ dòng khí tại đây Mặt tạo hình của bánh công tác có hai loại: Bánh công tác kiểu kín và bánh công tác nửa hở

Hình dạng các cánh trên cánh công tác có ảnh hưởng lớn tới hình thức và số năng lượng từ các cánh truyền cho khí nén, tới đặc điểm và tính năng của máy nén

Hiện nay, người ta thường dùng cánh hướng kính uốn sau, nghiêng trước (β2 < 90o

Hình 4.2 Cánh uốn sau, nghiêng trước trong bánh công tác máy nén ly tâm

β2- Góc uốn sau; γ2- Góc nghiêng trước

Các cánh hướng kính tạo khí nén Các cánh uốn sau cấp năng lượng cho khí nén chủ yếu ở dạng áp năng Các cánh uốn phía trước có tác dụng làm tăng độ cứng và sức bền của cánh, cải thiện tính năng lưu động của dòng chảy

c) Vành tăng áp được chia làm hai loại: loại có cánh và loại không có cánh

+ Vành tăng áp không có cánh Có cấu tạo đơn giản, dễ thích nghi khi thay đổi chế độ làm việc, nhưng hiệu suất thấp khoảng 0,6÷ 0,8, thường dùng trong máy nén loại nhỏ

+ Loại vành tăng áp có cánh (hình 4.3), các cánh có tác dụng dẫn hướng cho dòng khí nén từ bánh công tác đi ra Giữa bánh công tác và vành tăng áp có một khe hở gọi là đoạn tăng áp không cánh, khe hở này rất cần để giảm cường độ âm thanh và tạo ra không gian chuyển tiếp của dòng khí từ bánh công tác đến vành tăng áp có cánh giúp dòng khí đi vào vành tăng áp đều và ổn định Vành tăng áp có cánh có khả năng chuyển hoá tốt từ động

năng sang áp năng, hiệu suất khá lớn khoảng 0,75÷ 0,85 Nhưng có cấu tạo phức tạp, kém thích ứng khi thay đổi chế độ Thường dùng trên bộ tua bin tăng áp cỡ lớn Hình dạng các cánh thường là cánh thẳng, cánh cong hoặc dạng cánh máy bay

Hình 4.3 Cánh của vành tăng áp

1- Mặt cắt cánh tại đoạn đường kính; 2- Họng của vành tăng áp

d) Vỏ xoắn ốc là nơi tập trung khí nén, có hai loại là: tiết diện thay đổi và tiết diện không thay đổi Tiết diện ngang của vỏ xoắn ốc thường là hình tròn, hình chữ nhật, hình thang hoặc hình quả lê như ở hình 4.4, thường dùng nhất là tiết diện hình tròn

b1 b1 b1

b

? c) d)

?

q

b) b b

b1

a)

Hình 4.4 Tiết diện ngang vỏ xoắn ốc

a- Tròn; b- Chữ nhật; c- Hình thang; d- Hình quả lê

∗ Ưu điểm của máy nén ly tâm: có cấu tạo đơn giản, thuận lợi vận hành vững chắc khi làm việc, kích thức và khối lượng nhỏ, máy cân bằng, không có lực quán tính, bệ nhỏ và có khả năng nối trực tiếp với động cơ quay nhanh Không khí truyền liên tục và đều, khí nén không bị bẩn vĩ dầu bôi trơn

∗ Nhược điểm: hiệu suất thấp hơn so với máy nén pittông

4.1.2 Máy nén thể tích.

Bộ tăng áp trong hệ thống tăng áp cơ khí thường sử dụng máy nén thể tích Máy nén thể tích gồm có: máy nén root, máy nén kiểu phiến gạt, máy nén kiểu vít

vô tận (hình 4.5)

a) b) c)

Hình 4.5 Một số loại máy nén thể tích

a- Máy nén Root; b- Máy nén kiểu phiến gạt; c- Máy nén kiểu vít vô tận.Cấu tạo của máy nén root gồm hai roto ba cánh rỗng xoắn với nhau Roto chủ động được dẫn động từ bánh răng trục khủyu qua các bánh răng trung gian đến bánh răng nối với trục của máy nén Khi rôto chủ động quay sẽ dẫn theo rôto bị động quay Tốc độ hai rôto bằng nhau và ngược chiều

Trong khi quay, các rôto không được đụng vào nhau do đó giữa chúng có một khe hở nhất định Khe hở giữa các rôto và rôto với bơm phải được đảm bảo theo

quy định Máy nén root có cấu tạo như hình 4.6

Hình 4.6 Cấu tạo máy nén root.

1- Trục dẫn động; 2- Khớp nối; 3- Bánh răng chủ động; 4- Trục rôto; 5- Ổ bi; 6- Bulông; 7- Mặt bích lắp ghép; 8- Lổ bu lông; 9- Ổ bi đũa; 10- Qủa văng; 11- Bộ điều tốc; 12- Ổ bi; 13- Ống bơm nước; 14- Bơm nước; 15- Nắp trước; 16- Tấm trước; 17- Khớp nối; 18- Vỏ bơm; 19- Roto trên; 20- Roto dưới; 21- Tấm sau; 22- Nắp sau; 23- Chạc chuyển động bơm nhiên liệu; 24- Bơm nhiên liệu

Ưu điểm của máy nén root là không có sự tiếp xúc giữa roto và vỏ cũng như giữa các roto nên không cần dầu bôi trơn Aïp suất pk càng lớn, rò khí qua khe hở càng nhiều Do đó làm giảm hiệu suất dung tích và hiệu suất máy nén Đối với máy nén kiểu phiến gạt và kiểu vít vô tận thì hiệu suất cao hơn, tiếng ồn ít hơn nhưng cấu tạo phức tạp hơn

So với máy nén ly tâm, máy nén thể tích không bị hạn chế tốc độ của động cơ Mặt khác, không khí tỉ lệ thuận với tốc độ Cho nên loại này phạm vi sử dụng rộng

4.2 TUA BIN TĂNG ÁP:

Tuabin khí là một thiết bị biến đổi nội năng và thế năng của chất khí thành cơ năng Quá trình này được thực hiện nhờ sự tác động tương hỗ giữa dòng khí và cánh tuabin Có hai loại tuabin: tuabin hướng trục và tuabin hướng kính

4.2.1 Tuabin hướng kính

Tuabin hướng kính gồm có các thành phần chính là: vỏ tuabin, vành miệng phun bánh công tác và trục quay theo hình 4.7

Hình 4.7 Sơ đồ hoạt động của tuabin hướng kính

A- Vỏ tuabin; B- Vành miệng phun; C- Bánh công tác; D- Đường kính bánh

công tác; b- Chiều cao cánh

Vành miệng phun của tuabin hướng kính và do các cánh phẳng, cánh hình chêm đối xứng hoặc hình cánh máy bay (hình 4.11) lắp trên vành phẳng, tạo ra các đường thông đều và nhỏ dần Do vành miệng phun có ảnh hưởng lớn đến tính năng hoạt động của tuabin nên có yêu cầu đối với thiết kế cũng như chế tạo

Ngoài các yêu cầu cao về độ bóng bề mặt, các đường thông còn đòi hỏi rất chặt về góc lắp đặt các cánh và diện tích đầu ra của miệng phun Dạng cánh máy bay có tính năng lưu động tốt, ít tổn thất nhưng chế tạo phức tạp, loại bản phẳng

hoặc hình chêm đối xứng cũng có tính năng lưu động tốt, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ, nên phần lớn đều dùng hai loại này Sơ đồ các dạng cánh như hình 4.8.

Hình 4.8 Sơ đồ dạng cánh của vành miệng phun

a- Bản phẳng, b- Hình chân đối xứng, c- Hình cánh máy bay

Bánh công tác

Hình 4.9 Sơ đồ bánh công tác của tuabin hướng kính

a- Dạng nửa hở; b- Dạng hình sao

Bánh công tác là chi tiết rất quan trọng, hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, tốc độ lớn, liên tục nhận lực xung của sản vật cháy có tính ăn mòn mạnh nên bánh công tác là chi tiết chịu tác dụng lớn nhất về lực, nhiệt, dao động và ăn mòn trong tua bin

Thường người ta dùng bánh công tác nữa hở và bánh công tác hình sao Bánh công tác hình sao được sử dụng nhiều nhất vì chịu lực tốt, khối lượng và quán tính quay nhỏ, tăng tốc nhanh, cánh được lắp vuông góc với mặt đĩa và hơi uốn ra phía sau nhằm nâng cao tần số cộng hưởng và giảm quán tính quay của bánh công tác

4.2.2 Tuabin hướng trục

Khí cháy đi vào tuabin có thế năng cao Khí đi vào cánh hướng của tuabin sẽ được giản nở và làm cho vận tốc khí tăng lên, hướng chuyển động dòng khí thay

đổi Dòng khí được gia tốc và tác dụng lên cánh tuabin sinh ra công cơ học làm quay tuabin Trong tuabin hướng trục thì dòng khí đi vào song song với trục còn đối với tuabin hướng kính thì dòng khí đi vào vuông góc với trục.

Các bộ phận trong tuabin tăng áp hướng trục cũng tương tự như trong tuabin tăng áp hướng kính Đặc điểm chính của tuabin tăng áp hướng trục: lưu lượng lớn, hiệu suất cao Thường dùng cho động cơ Diesel cở lớn và vừa

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT CÁC CƠ CẤU CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ

SA6D140E-3

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ

Khối lượng

Aïp suất đi trên đất với khối lượng tổng thể 1.22 (kG/cm2)

Kích thước

Chiều rộng của guốc xích 0.61 (m)Khe hở tối thiểu với mặt đất 0.51 (m)

Số xi lanh, đường kính x khoảng chạy 6_140_165

Dung tích làm việc của pittông 15,24 (lít)

Số lượng ổ đỡ chính của trục khuỷu 7

Tốc độ không tải tối thiểu 700 (v/ph)Mức tiêu hao nhiên liệu tối thiểu 215 (g/kWh)

- Hệ thống truyền công suất:

Lực kéo chuyển đổi: 3 thành phần, 1 cấp, 1 pha

Truyền động:kiểu bánh răng hành tinh, ly hợp nhiều đĩa, dẫn động thuỷ lực(điện), hoạt động bởi bơm bánh răng, có 3 tốc độ tiến và 3 tốc độ lùi vân hành bằng điện

Trục bánh răng côn: bánh răng côn xoắn bôi trơn bằng cách tóe dầu

Ly hợp lái : ướt, nhiều đĩa dẫn động thuỷ lực vận hành bằng tay kết hợp với phanh lái

Phanh lái: ướt, nhiều đĩa, khuếch đại bằng lò xo xoắn dẫn động thuỷ lực vận hành bằng tay và chân kiểu cơ cấu đòn bẩy

Dẫn động cuối: bánh răng sắt 1 cấp , bánh răng hành tinh 1 cấp, bánh răng côn xoắn bôi trơn kiểu toé dầu.

2.2 GIỚI THIỆU CHUNG

Máy dùng để ủi, di chuyển và san phẳng đất gọi là máy ủi Theo phương pháp truyền động máy ủi được phân ra làm 2 loại

Loại truyền động cơ khí: sự truyền động được truyền trực tiếp từ động cơ chính đến tất cả các cơ cấu nhờ các trục, bánh răng, cặp bánh trục vít, xích và các cơ cấu truyền động cơ khí khác

Loại truyền động thuỷ lực: sự truyền động đươc thực hiện bằng bơm thuỷ lực (một hoặc nhiều bơm), ống dẫn và động cơ thuỷ lực (môtơ thuỷ lực hoặc xylanh thuỷ lực) Chất lỏng công tác lưu thông tuần hoàn trong ống dẫn, truyền năng lượng từ bơm đến các động cơ thuỷ lực làm chuyển động các cơ cấu công tác

Ngoài sự phân loại theo đặc điểm trên máy ủi của mỗi loại trong các nhóm đó còn khác nhau về chức năng, kích thước và công suất

Hình 2.2 Sơ đồ kí́t cđ́u của động cơ SA6D140E-3.

2.3 CÁC CƠ CẤU VÀ HỆ THỐNG TRONG ĐỘNG CƠ SA6D140E-3

2.3.1 Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho các chi tiết không bị quá nóng nhưng cũng như không bị quá nguội Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ SA6D140E-3.có dạng như hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống làm mát

1- Bộ tản nhiệt; 2- Nhiệt kế; 3- Làm mát nước sau khi làm lạnh; 4- Làm mát dầu bôi trơn; 5- Bơm nước; 6- Máy nén; 7- Điện trở chống ăn mòn; 8-Làm mát quạt; A-

Đường dầu vào; B- Đường dầu ra

Nước sử dụng trong hệ thống làm mát có chứa môi chất làm mát tên gọi là Motorcraft Super Plus 2000, nước này có màu cam Nước tuần hoàn nhờ bơm 5 qua ống phân phối vào các khoang chứa của các xi lanh Nước chứa dung dịch làm mát từ thân động cơ lên nắp xi lanh đi đến van hằng nhiệt Nước từ van hằng nhiệt được chia ra thành hai dòng: một đi qua két làm mát và một dòng đi trở vào động cơ Sự phân chia lưu lượng qua các dòng này phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát và

do van hằng nhiệt tự động điều chỉnh

Thông số kỹ thuật hoá chất chống đông

Dung môi làm mát là Motorcraft Super Plus 2000 WSS M97 44-D Tỷ lệ ước lượng hoá chất chống đông ( theo dung tích 40 %) Nước làm mát đông đặc tại -30oC

2.3.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ SA6D140E-3

Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ:

Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của động cơ Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của động cơ Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng lúc theo đúng quy luật Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu trong thể tích môi chất trong buồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với

hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buồng cháy.

Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ SA6D140E-3.có dạng như hình 2.4

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu1- Thùng dầu; 2- Bơm cao áp; 2B- Bơm cao áp; 2C- Bơm tay; 2D- Bơm chuyển; 2E- Van một chiều; 2F- Cảm biến; 2A- Nhánh bơm cao áp; 3- Lọc dầu; 4- Van an toàn; 5- Van phân phối nhiên liệu; 6- Ống dầu hối + Van an toàn; 7- Đường dâu cao áp; 8- Vòi phun; 9- Bộ phận làm mát dầu; 10- Hệ thống điều khiển; 11Cảm biến.Trong hệ thống nhiên liệu gồm có các bộ phận chính sau: Thùng chứa nhiên liệu, bơm cao áp kiểu phân phối, vòi phun, các cảm biến và bộ xử lý trung tâm

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ trên

Nhiên liệu được bơm hút từ thùng chứa qua bầu lọc tinh đến cung cấp cho bơm cao áp kiểu phân phối Nhiên liệu sau khi đi qua bơm cao áp là nhiên liệu cao áp Từ đầu ra của bơm phân phối đến cung cấp nhiên liệu cho vòi phun của động cơ theo thứ tự nổ là 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4

Để đảm bảo cho thành phần nhiên liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ Trong hệ thống người ta có lắp thêm các cảm biến: áp suất khí nạp, tốc

chuyển về bộ xử lý trung tâm Bộ xử lý trung tâm có nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ các cảm biến gởi về và sẽ phát ra tín hiệu điều khiển bơm cao áp Các tín hiệu này sẽ quyết định lượng nhiên liệu mà bơm sẽ cung cấp cho các vòi phun.

Đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp

Đây là một loại bơm hoàn toàn được điều khiển bằng điện tử, thuộc thế hệ thứ 4 của bơm phân phối vòi phun Bơm đảm bảo những chức năng sau:

Điều khiển vòi khởi động và thời gian phun Điều khiển chế độ không tải Điều khiển chế độ chạy ổn định Điều khiển chế độ toàn tải Chẩn đoán trạng thái của bản thân Truyền thông tin chính xác, rõ ràng

Trong động cơ, khi mở khoá điện hệ thống quản lý động cơ sẽ chuyển năng lượng ( tín hiệu) qua EDC và rơ-le năng lượng mở

Trong khi động cơ tắt khoá điện thì EDC đóng và dừng động cơ, bởi van đóng ngắt điện lúc này bị mất năng lượng điện (tín hiệu) sẽ cắt rơ-le điện từ nhờ EDC

Trong khi động cơ chạy thì EDC tiếp tục nhận những tín hiệu về trạng thái thực tế của động cơ và bơm từ các cảm biến và khoá điện

Các tần số tượng tự và tín hiệu từ khoá cho biết quá trình tiến triển của động

cơ và EDC sẽ so sánh đối chiếu với lập trình cho sẵn, và những tín hiệu riêng biệt để đưa ra sự chênh lệch Từ những giá trị này để đưa ra những giá trị thích hợp để điều khiển động cơ

Đặc điểm kết cấu của vòi phun

Thân vòi phun: Trên thân vòi phun có ống dầu đến ống dầu về Trong thân vòi phun có lò xo, đũa đẩy đè lên kim phun để đóng kín van kim Áp suất dầu điều chỉnh được nhờ thay đổi được lực ép của lò xo

Đầu vòi phun: Chứa van kim, thông với mạch dầu đến thân vòi phun nhờ rãnh tròn Phần dưới đầu có năm lỗ phun đường kính nhỏ và phân bố đều trên đầu vòi phun Đầu vòi phun được lắp chặt vào thân vòi phun bằng răng ăn khớp với nhau Vòi phun nhiên liệu được gắn chặt vào nắp động cơ bằng tấm kẹp Đầu vòi phun có dạng như hình 2.5

Hình 25 Kết cấu đầu vòi phun kín có kim

1- Kim phun; 2- Thân kim phun; 3- Lỗ phun (5 lỗ)

Phần dưới van kim có đoạn hình côn Đoạn côn này dùng để đóng kín van kim nhờ mặt tựa của van kim tì lên đế van trong thân kim phun

Kim phun: Nơi đầu kim phun có dạng hình kim dài và tì sát vào mặt côn tạo

ra ngăn cách giữa hai khoang nhằm tránh hiện tượng nhỏ giọt khi động cơ hoạt động, nhờ vậy các lỗ phun dầu ít bị nghẹt Ngoài ra, đầu vòi phun với năm lỗ phun nên nhiên liệu được phun đều khắp không gian buồng cháy

Kim phun tự động mở bởi nhiên liệu cao áp được bơm đến từ bơm cao áp phân phối, áp suất này đạt đến 270 [bar] Những lò xo của vòi phun bị nén lại bởi nhiên liệu cao áp Do đó sau một thời gian sử dụng độ căng của lò xo và độ mở của nhiên liệu cao áp giảm sút dưới giá trị xác định Khi đó vòi phun cần phải thay mới

Khi mức nhiên liệu tụt xuống còn 2% của thùng nhiên liệu thì tín hiệu từ cảm biến báo mức nhiên liệu sẽ gởi về bộ điều khiển PCM, nó sẽ làm cho động cơ làm việc không bình thường

Hệ thống nhiên liệu của động cơ SA6D140E-3 có lắp bộ điều khiển động cơ EEC- V Công việc chuẩn đoán được thực hiện bởi máy chuẩn đoán FDS 2000 hoặc WDS Phun trực tiếp là tiêu chí cơ bản về chỉ tiêu kinh tế đối với động cơ Diesel Hơn nữa bằng cách phun này cacbon dioxide trong khí xả giảm đến mức thấp nhất 2.3.3 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu đến các bề mặt ma sát, đồng thời lọc sạch những tạp chất có lẫn trong dầu nhờn khi dầu tẩy rửa các bề mặt ma sát này

Động cơ được trang bị một hệ thống bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức, với bầu lọc và làm mát dầu toàn phần Sơ đồ hệ thống bôi trơn có dạng như hình 2.6

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống bôi trơn1- Hộp các te; 2- Lưới lọc; 3- Bơm dầu; 4- Van an toàn; 5-Bộ dầu làm nhờn; 6- Van hằng nhiệt; 7- Lọc dầu; 8- Van an toàn; 9Trục khuỷu; 10-Ống phun dầu làm mát piston; 11- Piston; 12- Trục cam; 13- Con đội; 14- Dàn cầu mổ; 15- Xupap; 16- Hệ

bánh răng phân phối; 17- Tuabin tăng áp; 18- Bơm cao áp

Nguyên lý làm việc của sơ đồ hệ thống trên như sau:

Dầu từ cacte 1 được bơm 3 hút cung cấp cho hệ thống Dầu sau khi qua bơm

3 sẽ đi vào hai dòng Một dòng đi vào két làm mát dầu sau đó trở về cacte Một dòng đi vào bầu lọc thô rồi cung cấp cho mạch dầu chính Từ mạch dầu chính này sẽ có các mạch dầu phụ đi đến bôi trơn các cổ trục khuỷu, đầu to, chốt piston và hai trục cam dẫn động cò mổ của cơ cấu phân phối khí Để bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền và làm mát piston người ta dùng ống phun dầu cưỡng bức Dầu sau khi đi bôi trơn các chi tiết trên một phần rơi xuống cacte, phần còn lại đi đến bầu lọc tinh 7 Sau đó quay về cacte

Két làm mát có nhiệm vụ làm mát dầu khi nhiệt độ của dầu vượt quá nhiệt độ cần thiết Sự điều khiển này làm việc tự động nhờ van nhiệt 6

2.3.4 Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí Thải sạch khí thải ra khỏi xi lanh và nạp đầy không khí mới vào xi lanh

Cơ cấu phối khí của động cơ SA6D140E-3 sử dụng phương án bố trí xupáp treo Động cơ sử dụng 24 xupáp, gồm 12 xupáp thải và 12 xupáp nạp để điều khiển việc nạp và thải Để dẫn động các xupáp, động cơ dùng hai trục cam bố trí trên thân máy được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bộ truyền xích Các xupáp được bố trí thành hai dãy dọc theo thân máy, xupáp được dẫn động từ trục cam thông qua cò mổ Vị trí bố trí cò mổ và xupáp như hình 2.7

10 9 8 7 6 5 4

3

2 1

Hình 2.7 Sơ đồ vị trí bố trí cò mổ và xu páp

1- Cam; 2- Con đội; 3- Đũa đẩy; 4- Trục cam; 5- Vít điều chỉnh; 6- Cò mổ; 7- vít điều chỉnh khe hở nhiệt; 8- Chén chặn; 9- Xu páp; 10- Ống dẫn hướng

Trục cam bao gồm 7 cổ trục để lắp vào nắp xylanh Bên trong trục cam có đường dầu để bôi trơn, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát trong cơ cấu phân phối khí Từ đường dầu chính trong trục cam có các đường dầu nhỏ để phân phối dầu bôi trơn đến mặt cam Hình 2.8 giới thiệu kết cấu của trục cam và bố trí đường dầu bôi trơn cấu phân phối khí

918

Hình 2.8 Sơ đồ kết cấu của trục cam

2.3.5 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ

Trục khuỷu của động cơ SA6D140E-3 được chế tạo một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặt làm việc gia công đạt độ bóng cao Thứ tự