Tính toán lựa chọn bộ tăng áp tuabin khí lắp cho động cơ AMZ 237

Nhằm mục đích tăng công suất cho động cơ đốt trong người ta phải tìm cáchtăng khối lượng nhiên liệu cháy ở một đơn vị dung tích xi lanh trong một đơn vị thờigian, tức là tăng khối lượng

 Đề Tài: Tính toán lựa chọn bộ tăng áp tuabin khí lắp cho động cơ AMZ 236 Giáo viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện :

Lớp :

, ngày tháng năm

LỜI NÓI ĐẦU

Đề tài đồ án tốt nghiệp được giao là công việc cuối cùng trong chuyên ngành đào

tạo kỹ sư của trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng mà mọi sinh viên trước khi bước

vào thực tế công việc phải thực hiện Nó giúp cho sinh viên tổng hợp và khái quát lại

kiến thức từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành Qua quá trình thực hiện đồ

án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công

việc thực tế của một kỹ sư tương lai

Ngành động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển hàng trăm năm Để hiểu rõ hơn

về lịch sử phát triển của các quá trình tăng áp cho tới các biện pháp tăng áp và cuốicùng là những hư hỏng thông thường cũng như việc tính toán kiểm nghiệm bộ tuabintăng áp Trong đó, tăng áp tuabin khí là một loại tăng áp phổ biến hiện nay Do vậy,việc nghiên cứu tìm hiểu một cách toàn diện về vấn đề tăng áp cho động cơ đốt trongnói chung và cho một hệ thống tăng áp tuabin khí cụ thể của một động cơ nói riêng

là rất cần thiết Chính vì vậy, em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “TÍNH TOÁN

LỰA CHỌN BỘ TĂNG ÁP TUABIN KHÍ LẮP CHO ĐỘNG CƠ AMZ 236”.

Tuy nhiên do những hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tiễn, kiến thức cũngnhư tài liệu tham khảo, nên trong phạm vi đồ án này em không thể trình bày đượchết các vấn đề liên quan cũng như tìm hiểu sâu hơn mối quan hệ giữa hệ thống nàyvới hệ thống khác Vì thế chắc chắn không tránh khỏi những sai sót trong vấn đềthực hiện Rất mong có được sự quan tâm chỉ bảo hơn nữa của các thấy cô cùng cácbạn

Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo DƯƠNG VIỆT DŨNG; cùng

đỡ, chỉ dẫn, góp ý kiến cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện

Đặng Văn Đông

1.MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Động cơ đốt trong có những bước phát triển thăng trầm do nhiều nguyên nhânkhác nhau Ví dụ người ta hy vọng vào một nguồn động lực khác có các đặc tínhkhác tốt hơn hoặc lo sợ về sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu được biểu hiện ở cuộckhủng hoảng vào những năm 70 của thế kỷ XX Thêm vào đó là vấn đề ô nhiễm do

nó gây ra đối với môi trường và sức khỏe của con người

Tuy nhiên, những bước phát triển kỳ diệu, vượt bật trong nghiên cứu chế tạođộng cơ xăng cũng như động cơ diesel đã đánh bại mọi nghi ngờ về sự tồn tại vàphát triển của nó Nhờ những ưu điểm vượt trội về nhiều mặt, đặc biệt là hiệu suấtcao trong phạm vi công suất rộng, nhỏ gọn nên động cơ đốt trong ngày nay chiếm ưuthế tuyệt đối trong mọi lĩnh vực như vận tải đường bộ, đường thuỷ, phát điện dựphòng,

Lịch sử phát triển ngành động cơ đốt trong luôn gắn liền với lịch sử phát triển

hệ thống tăng áp của nó

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

Động cơ diesel ngày nay có nhu cầu tăng áp rất lớn và được áp dụng với hầuhết các hình thức tăng áp cũng như tổ hợp của nhiều hình thức tăng áp Thành tựutăng áp cho động cơ diesel là thành tựu tăng áp đáng kể nhất cho động cơ đốt trong

Nhằm mục đích tăng công suất cho động cơ đốt trong người ta phải tìm cáchtăng khối lượng nhiên liệu cháy ở một đơn vị dung tích xi lanh trong một đơn vị thờigian, tức là tăng khối lượng nhiệt phát ra trong một không gian và thời gian chotrước.Vậy muốn tăng công suất người ta phải tăng khối lượng nhiên liệu đốt cháytrong một đơn vị thời gian bằng cách thay đổi các thông số còn lại như sau:

Tăng số chu trình trong một đơn vị thời gian bằng cách tăng số vòng quay ncủa động cơ Hiện nay, giới hạn số vòng quay lớn nhất của động cơ đốt trong ởkhoảng 11000 vg/ph đến 12000 vg/ph, những giá trị số vòng quay thích hợp nhất chỉ

ở khoảng 5000 vg/ph đến 7000 vg/ph Khi tăng số vòng quay của động cơ đốt trong

sẽ gây khó khăn cho việc thực hiện các quá trình, đặc biệt là quá trình cháy Tác hạihơn nữa là làm cho tốc độ trượt trung bình của piston tăng dẫn đến làm tăng tổn thất

ma sát, mài mòn các chi tiết của nó và tăng lực quán tính

Thay đổi số kỳ từ 4 kỳ thành 2 kỳ Nhờ tỉ số của kỳ sinh công so với vòngquay của động cơ 2 kỳ gấp đôi của động cơ 4 kỳ nên có thể tăng nhiệt lượng giảiphóng trong một đơn vị thời gian, nhưng thực tế công suất động cơ hai kỳ lớn hơnđộng cơ 4 kỳ khoảng 50% đến 70%, song cho đến nay quá trình thay đổi khí củađộng cơ hai kỳ chưa hoàn chỉnh nên sinh ra tổn thất lớn và ô nhiễm tăng Hiện nay,động cơ 2 kỳ được sử dụng chủ yếu là động cơ diesel và động cơ xăng công suất nhỏhoặc công suất rất lớn Tuy vậy, trong xu thế phát triển nhằm hoàn thiện quá trìnhquét thải, phun xăng trực tiếp, động cơ 2 kỳ có tiềm năng phát triển lớn

Tăng dung tích công tác Vh hoặc số xi lanh i sẽ kéo theo kích thước, thể tích,trọng lượng của động cơ tăng Hiện nay, động cơ một hàng xi lanh có tới 12 xi lanh,động cơ cao tốc chử V có tới 16 xi lanh và động cơ hình sao có tới 32 đến 56 xi lanh.Nếu tăng số xi lanh nhiều hơn nữa sẽ làm cho số chi tiết của động cơ tăng lên quá

nhiều (50.000 đến 100.000 chi tiết) làm giảm độ cứng vững của hệ trục khuỷu Do

đó, một mặt làm giảm độ tin cậy và độ an toàn trong quá trình làm việc của động cơ.Mặt khác, việc bảo dưỡng, sửa chữa và sử dụng thêm phức tạp

Việc dùng các biện pháp cải tiến và điều chỉnh chính xác các thông số cấu tạo

và thông số điều chỉnh động cơ nhằm tăng hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ giới và hệ

số nạp cũng chỉ có thể làm cho công suất có ích của động cơ tăng lên rất ít

riêng của không khí Muốn vậy phải tiến hành nén môi chất nạp trước khi đưa vào

xi lanh, tức là tăng áp suất của môi chất nạp Do khối lượng nạp vào xi lanh tăng nênngười ta có thể tăng thêm nhiên liệu để đốt cháy trong dung tích đó Như vậy, cho takhả năng tăng lượng nhiệt phát ra trong dung tích cho trước Biện pháp làm tăngkhối lượng riêng của môi chất trước khi nạp vào động cơ bằng cách tăng áp suất của

nó được gọi là tăng áp cho động cơ

Mục đích cơ bản của tăng áp cho động cơ đốt trong là làm cho công suất của

nó tăng lên Nhưng đồng thời tăng áp cho phép cải thiện một số chỉ tiêu sau:

+ Giảm thể tích toàn bộ của ĐCĐT ứng với một đơn vị công suất.+ Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ ĐC ứng với một đơn vị côngsuất

+ Giảm giá thành sản xuất ứng với một đơn vị công suất

+ Hiệu suất của đông cơ tăng, đặc biệt là tăng áp bằng tua bin khí và

do đó suất tiêu hao nhiên liệu giảm

+ Có thể làm giảm lượng khí thải độc hại

+ Giảm độ ồn của động cơ

K



Với bộ tăng áp tuabin khí tận dụng năng lượng khí xả để dẫn động máy néntăng áp thì hiệu suất của động cơ tăng áp cao, nâng cao công suất và giảm ô nhiễmmôi trường Do vậy với loại tăng áp này thì hiện nay dùng rất phổ biến trên các loạiphương tiện giao thông vận tải.

2.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ AMZ 236

2.1.Các đặc điểm và thông số kỹ thuật của động cơ

Động cơ AMZ 236 là loại động cơ có 6 xylanh thuộc họ động cơ diesel bốn

kỳ do nhà máy ôtô IAROX LAP sản xuất Động cơ này được lắp trên xe ôtô tảiMAZ – 500 là loại ôtô hai trục, trục chủ động nằm phía sau, trọng tải 7,5 tấn dùng đểvận chuyển những hàng thông dụng và những hàng khối lớn trên các đường mặtcứng Trọng tải tổng cộng của rơ moóc xe kéo theo là 12 tấn Tốc độ lớn nhất của xechạy trên đường bằng khi chở hết trọng tải và không kéo theo rơ moóc là 75 km/h

Ôtô MAZ – 500 là kiểu gốc được chế tạo ở nhà máy ôtô Minxcơ từ năm

1963 Trên cơ sở ôtô gốc MAZ – 500, nhà máy đã chế tạo các kiểu ôtô khác nhưMAZ – 503, MAZ – 504 cũng như sử dụng loại động cơ AMZ 236 Các thông số kỹthuật của động cơ AMZ 236 được giới thiệu ở bảng 1-1

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật động cơ AMZ 236

Tần số quay củatrục khuỷu khi chạykhông tải

páp nạpGóc đóng muộn xu

Góc mở sớm xu

Góc đóng muộn xupáp xả

Hình 2-1 Mặt cắt ngang động cơ.

1-Các te; 2- Máy phát; 3,16 - Thanh truyền; 4-Pittông; 5-Xylanh; 6- Cổ góp thải; Vòi phun; 8- Bơm cao áp; 9- Bầu lọc; 10- Đường ống nạp; 11- Cổ góp hút; 12-Xupáp; 13- Bulông ; 14-Thân máy; 15-Trục Cam; 17- Trục khuỷu

7-*Mặt cắt dọc của động cơ AMZ 236

9-Bánh đà; 14-Thân máy; 15-Má khuỷu;16- Bulông xả dầu

2.2.Đặc điểm các cụm chi tiết chính của động cơ AMZ 236

2.2.1.Nhóm pittông

Trong nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston và vòng hãm chốtpiston Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xilanh và nắp xy lanhtạo thành buồng cháy Điều kiện làm việc của piston là rất khắc nghiệt, trong quá

15

14 12 11 10 9

8 7 6 5 4

3 2 1

13

16

trình làm việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, chịu áp suất và nhiệt độ rất cao và

Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền

để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trình thải

và hút khí nạp mới trong quá trình nạp

Hình2-3 Nhómpiston1,3-Xylanh; 2-Thân máy; 4-Xéc măng; 5-PittôngĐỉnhpittông códạng lõm kiểu ômêga, đỉnh này tạo ra buồng cháy tốt tạo ra xoáy lốc mạnh để hìnhthành khí hỗn hợp, để giúp cho sự lan truyền sóng lửa khiến cho hỗn hợp nhiên liệu

– không khí cháy được hoàn hảo và đạt chỉ tiêu kinh tế cao Đỉnh này còn ưu điểm:tránh va chạm với xupáp, giảm trọng lượng pittông và tăng thể tích buồng cháy.

Đầu pittông có bán kính góc lượn lớn giữa đỉnh và phần đầu lớn tạo điều kiệnthuận lợi để nhiệt dễ truyền dẫn từ đỉnh xuống vành đai xéc măng Ở giữa có khoétlõm để phối hợp với kết cấu đầu nhỏ thanh truyền đưa dầu làm mát đầu đỉnh pittông.Đầu pittông được lắp 3 xéc măng khí và 1 xéc măng dầu thực hiện việc bao kínbuồng cháy tốt

Thân pittông có chiều dày khá lớn để giảm áp suất do lực ngang N gây ra,thân có dạng ô van có phương trục nhỏ (ngắn) trùng với phương đường tâm chốt đểkhi pittông bị biến dạng không bị bó kẹt vào xy lanh Trên thân có lắp 1 xéc măngdầu để ngăn dầu sục vào buồng cháy

Chân piston có dạng vành đai để tăng độ cứng vững cho piston Trên chânpiston người ta cắt bỏ một phần khối lượng nhằm giảm lực quán tính cho pistonnhưng không ảnh hưởng đến độ cứng vững của nó

Chốt pittông là chi tiết dùng để nối pittông với đầu nhỏ thanh truyền, nótruyền lực khí thể từ pittông qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu Trong quátrình làm việc chốt pittông chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thayđổi theo chu kỳ và có tính chất va đập mạnh Chốt pittông được lắp với pittông vàđầu nhỏ thanh truyền theo kiểu lắp tự do Khi làm việc chốt pittông có thể xoay tự dotrong bệ chốt pittông và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt có lỗ để dầuvào bôi trơn chốt pittông

Xécmăng khí được lắp trên đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngănkhông cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống cacte Trong động cơ, khí cháy có thểlọt xuống cacte theo ba đường: Qua khe hở giữa mặt xilanh và mặt công tác (mặt

lưng xécmăng); qua khe hở giữa xécmăng và rãnh xécmăng; qua khe hở phần miệngxécmăng Xécmăng dầu có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn sục lên buồng cháy, và gạtdầu bám trên vách xilanh trở về cacte, ngoài ra khi gạt dầu xécmăng dầu cũng phân

bố đều trên bề mặt xilanh một lớp dầu mỏng Điều kiện làm việc của xécmăng rấtkhắc nghiệt, chịu nhiệt độ và áp suất cao, ma sát mài mòn nhiều và chịu ăn mòn hoáhọc của khí cháy và dầu nhờn

thanh truyền chịu tác dụng của: Lực khí thể trong xilanh, lực quán tính của nhómpiston và lực quán

tính của bản thân thanh truyền Thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân

nhẹ Đầu to thanh truyền được cắt nghiêng dưới một góc Hai nửa đầu to thanhtruyền được định vị bằng bulông Trên bề mặt lắp ghép người ta gia công các răngcưa để tránh lực cắt bulông

2.2.3.Trục khuỷu

Trục khuỷu có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanhtruyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục đểđưa công suất ra ngoài trong chu trình sinh công của động cơ và nhận năng lượng từbánh đà sau đó truyền qua thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng nhưtrao đổi khí

Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lựcquán tính, các lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ Các lực tác dụng gây

ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và daođộng xoắn, làm động cơ rung động, mất cân bằng



Kết cấu của một trục khuỷu gồm có: Cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu,đối trọng Ngoài ra trên trục khuỷu còn có đường ống dẫn dầu bôi trơn, chốt định vị,các bánh răng dẫn động trục cam, bơm dầu bôi trơn và puly dẫn động quạt gió, máynén khí.

Hình 2-5Trụckhuỷuđộng cơAMZ236

Đầu trục khuỷu được lắp bộ giảm dao động xoắn và các bánh răng dẫn độngbơm dầu bôi trơn, bơm cao áp và puly dẫn động các cơ cấu phụ như quạt gió, máynén Bộ giảm dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do các mômen kíchthích trong hệ trục khuỷu do đó dập tắt dao động gây ra bởi các mômen đó

Chốt khuỷu được làm rỗng để chứa dầu bôi trơn Các đối trọng được chế tạoriêng rồi lắp trên má bằng bulông Do động cơ chữ V có góc giữa 2 hàng xy lanh là

có chốt định vị để lắp bánh đà, có vành chắn dầu và đệm chắn di động dọc trụckhuỷu

2.2.4.Bánh đà

Bánh đà có công dụng là đảm bảo tốc độ quay của trục khuỷu đồng đều.Trong quá trình làm việc của động cơ, bánh đà tích trữ năng lượng sinh ra trong hành

trình sinh công để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu haocông làm cho trục khuỷu quay đều hơn, qua đó giúp động cơ làm việc ổn định hơn.

Ngoài ra bánh đà còn có tác dụng là nơi đặt vành răng khởi động Vành răngnày được gắn chặt lên vành nối bánh đà Khi khởi động vành răng này ăn khớp vớibánh răng của máy khởi động Bánh đà còn là bề mặt làm việc không thể thiếu đượccủa bộ ly hợp

2.3.Các hệ thống chính của động cơ

2.3.1.Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có những nhiệm vụ sau:

+ Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong mộtkhoảng thời gian được qui định

+ Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu

+ Lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làmviệc của động cơ

+ Cung cấp nhiên liệu vào xylanh động cơ đúng thời điểm, đúng theo một quyluật đã định

+ Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh theo trình tự làm việc qui địnhcủa động cơ

Yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel:

+ Hoạt động lâu bền và có độ tin cậy cao

+ Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa

+ Dễ chế tạo, giá thành hạ

Hệ thống nhiên liệu của động cơ AMZ 236 là hệ thống nhiên liệu kiểu phânchia được, gồm bơm cao áp có lắp bộ điều tốc, bơm chuyển nhiên liệu, khớp phun

sớm, vòi phun, các bầu lọc thô và tinh nhiên liệu, các ống dẫn áp và thấp áp 6) Các ống dẫn nhiên liệu cao áp, được làm bằng thép và có chiều dài như nhau đốivới tất cả các xy lanh động cơ Nhiên liệu thừa và không khí lọt vào nơi có áp suấtthấp được dẫn qua van hồi nhiên liệu của bơm chuyển nhiên liệu và đến thùng chứa.Nhiên liệu đã chảy vào khoang lò xo của vòi phun qua khe hở giữa kim phun vàmiệng phun cũng được dẫn vào đó.

(hình1-Hình 2-6 Sơ đồ

hệ thống nhiênliệu động cơAMZ 236.1-Thùng chứa nhiên liệu; 2,5,7,8,10,12,13-Ống dẫn nhiên liệu;3-Bầu lọc thô; 4-Bơm

chuyển nhiên liệu; 6-Bầu lọc tinh; 9-Bơm cao áp;11-Vòi phun

Bơm chuyển nhiên liệu 4 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1 qua bầu lọc thô 3, sau

đó đẩy tới bầu lọc tinh 6 thông qua đường ống 5 Tại bầu lọc tinh, nhiên liệu đượclọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu theo đường ống tới bơm cao áp 9 Bơm cao áptạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn theo đường ống cao áp 10 đến vòi phun 11cung cấp cho xylanh động cơ

Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổbơm cao áp được theo đường ống dẫn 12 và 13 trở về thùng chứa

Nhiên liệu đi vào trong xilanh bơm cao áp không được lẫn không khí vìkhông khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làmgián đoạn quá trình cấp nhiên liệu

2.3.2.Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát, làmgiảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hởgiữa piston với xilanh, giữa xecmăng với piston

26-Ống nhựa; 27-Đường ống dẫn dầu về cát te

Hệ thống bôi trơn của động cơ AMZ 236 bôi trơn theo phương pháp hỗn hợptức là kiểu bôi trơn vừa cưỡng bức vừa vung té, có các te kín Nguyên lý làm việcnhư sau:

Dầu được hút từ các te qua phao lọc và ống hút bằng bơm bánh răng Bơmnày gồm 2 bộ phận: Bộ phận cấp dầu chính 19 và bộ phận cấp dầu tản nhiệt 25 Bộphận cấp dầu chính của bơm dầu đưa vào hệ thống qua bầu lọc thô 20 Khi nào độchênh áp suất trước khi vào và sau khi ra khỏi bầu lớn (1,8÷2,3 KG/cm2) thì van tựđộng mở ra và một phần dầu được lọc thô chảy vào đường dầu chính từ đó theo cácđường trong vỏ động cơ đến trục khuỷu, trục cam và trục con đội Từ đó theo đườngcủa con đội, đũa đẩy và đòn gánh chảy đến tất cả các khớp ma sát của cơ cấu dẫnđộng xu páp Theo các đường ống ngoài dầu được đưa đến để bôi trơn bơm cao áp

và bộ điều tốc Các bánh răng của toàn bộ cơ cấu dẫn động, các cam, các ổ lăn, sơ mi

xy lanh được bôi trơn bằng phương pháp vung té

Khi nhiệt độ dầu lên cao quá 80 [oC], độ nhớt của dầu giảm sút, van két làmmát dầu sẽ mở cho dầu đi qua két làm mát Khi bầu lọc dầu bị tắc thì van an toàn sẽ

mở để cho dầu đi thẳng vào đường dầu chính Trên đường dầu chính người ta mắc 1van làm việc ở áp suất 4,6 [bar], van này có tác dụng đảm bảo cho áp suất của dầubôi trơn trong hệ thống có trị số không đổi

2.3.3.Hệ thống phân phối khí:

Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải rangoài trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xilanh động cơ trong kỳ nạp Cơ cấuphân phối khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đóng mở đúng thời gian quy định

mổ; 3-Bu lông hãm;4-Chén chận; 5-Đũa đẩy; 6-Trục cam; 7-Trục con đội; 8-Má

kẹp; 9-Đĩa lo xo trên; 10-Lò xo xu páp; 11-Ống dẫn hướng xu páp

-Đũa đẩy là một thanh thép nhỏ hình trụ dùng để truyền lực từ con đội đếnđòn bẩy Hai đầu tiếp xúc với con đội và cò mổ

-Cò mổ nhận lực từ đũa đẩy và truyền đến xupap Đầu tiếp xúc với đũa đẩy cóvít để điều chỉnh khe hở nhiệt cho xupap

-Xu páp là chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt Khi làm việc nấm xupapchịu tải trọng động và tải trọng nhiệt rất lớn nên yêu cầu nấm xupap phải có độ cứngvững cao

-Trục cam đặt giữa hai hàng xy lanh để dẫn động tất cả các xu páp

-Con đội ở cơ cấu phân phối khí AMZ 236 dùng con đội con lăn

Động cơ AMZ 236 là động cơ

diezel có thể buồng cháy V=11,15 (lít) và tỉ số nén cao nên cơ cấu phân phối khídùng xu páp được bố trí theo phương án xu páp treo, tạo điều kiện thuận lợi cho việc

bố trí đường nạp và đường thải một cách thanh thoát khiến sức cản khí động giảmnhỏ

Đường kính xy lanh 130 mm nên việc dùng hai xu páp cho một xy lanh (mộtnạp, một thải) thuận tiện cho việc bố trí vòi phun Các xu páp nạp và thải được bố trícùng một dãy nên dẫn động của cơ cấu phân phối khí đơn giản hơn Các xu páp nạpdùng chung đường nạp nên đường nạp có kết cấu đơn giản Đường nạp và đườngthải được bố trí về hai phía để giảm sự sấy nóng không khí nạp do đó nâng cao được

hệ số nạp

5 , 16





Trục cam được bố trí ở thân máy dẫn động xu páp gián tiếp qua hệ thống conđội, đũa đẩy và đòn bẩy Nó được đặt giữa hai hàng xy lanh để dẫn động toàn bộ xupáp Cách bố trí này làm cho động cơ rất gọn Xu páp bố trí song song với đườngtâm xy lanh nên kích thước của nấm xu páp có thể tăng tăng lên bằng cách khoét lõmmột phần ở nắp xy lanh để tăng đường kính nấm xu páp, tăng thể buồng cháy

Trục cam bố trí bố trí trên thân máy gần với trục khuỷu nên chỉ dùng một cặpbánh răng để dẫn động Với phương án này có ưu điểm là kết cấu đơn giản do cặpbánh răng phân phối khí là bánh răng trụ răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền

Các bánh răng phân phối khí được lắp ở phía đẩu trục khuỷu Tuy lắp kiểunày khiến cho hệ thống dẫn động cơ cấu phân phối khí chịu ảnh hương của dao độngxoắn trục khuỷu làm sai lệch pha phân phối khí và chịu tải trọng phụ do dao độngxoắn gây ra nhưng nếu lắp bánh răng dẫn động ở phía đuôi trục khuỷu sẽ làm cho kếtcấu trục khuỷu và bánh răng dẫn động trở nên phức tạp so với khi lắp bánh răng dẫnđộng ở đầu trục khuỷu

3.TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ AMZ 236

3.1.Các thông số cho trước của động cơ:

Bảng 3-1 Thông số chọn của động cơ

a

r r

k r

p p p

p T

T T

1 2

1

2

.

1

) (

r t k

a k

k

p

p p

p T T T

1 2 1

) (

) 1 (

1



) 1 (

1

r

m m

r

a r r t k

a

p

p T T

T T

1

O H C M

vkk

C m

T

b a C

v vkk .





634 , 1 867 , 19

v

a

5 // 427 , 38 184,36 10 

r

v r vkk v

C m C

m C m

/

(kJ/kmol.K)

Trong đó:

3.2.2.4.Tính chỉ số nén đa biến trung bình n1 :

Chọn trước n1, thế vào phương trình sau, giải bằng phương mò nghiệm

3.2.3.1.Tính số kmol môi chất thay đổi khi cháy ∆M:

(kmol/kg nhiên liệu)

(3.9)3.2.3.2.Tính số mol sản phẩm cháy M2 (kmol/kg nhiên liệu):

v

2

/ / /





r

v r v v

a a

//

/

r

v r v v

b b

// /

) 1 (

2

314 , 8 1

1

/ / 1

v b T a

O H

(3.12)3.2.3.5.Hệ số biến đổi phân tử tại z :

(3.15)(3.16)

(3.17)

3.2.3.9.Nhiệt độ cực đại

của chu trình Tz (K):

(3.18)Với QH -

b

z r z

vz

T b a C

) 1 (

) 1 (

.

1 0

2

1 / 0 2

//

//

z

r z

z v

r z v

vz

x M x

M

x M a x

M a a

)1(

1 0

2

1 / 0 2

//

//

z

r z

z v

r z v

vz

x M x

M

x M b x

M b b

v v r

H z

vz z

vz z

T T

b a M

Q C

a B

b A

314 , 8 2

)

1 (

) 314 , 8 ( 2

/ / 1





3.2.4.Quá trình giãn nở

3.2.4.1.Tỷ số giản nở sớm :

3.2.4.2.Tỷ số giản nở sau:

3.2.4.3.Kiểm nghiệm lại trị số n2:

Ta có đối với động cơ điesel thì theo công thức :

(3.20)3.2.4.4.Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb (0K) :

(0K)

(3.21)3.2.4.5.Áp suất cuối quá trình giản nở pb (MN/m2):

n

).(

2)

.(

)

1(

)).(

(

314,8

z vz b z r

H H

z

T T M

Q Q



2

n

z b

p p





m m

b

r b rtinh

p

p T T

/

1 2

11.1

11

1.1

.)1(

c i

n n

p p

(MN/m2)

(3.25)3.3.1.3.Hiệu suất chỉ thị:

(MN/m2)

(3.29)3.3.2.3.Hiệu suất cơ giới:

d i



k v H

k i

i Q p

T p M

.

314 ,



i H i

m i

g g





m i

N V

e

e h

.

30

3.5.1.Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén.

Phương trình đường nén đa biến : p.Vn1 = const

Do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :

(3.34) Đặt:

Khi đó, áp suất tại điểm bất kỳ x:

(MN/m2)

(3.35)

3.5.2.Xây dựng đường cong áp suất trên đường giản nỡ

Phương trình đường nén đa biến : p.Vn2 = const

Do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :

1

nx nx

n c

V V p p

1

n

c nx

i p

p 

(3.36) Đặt ;

Khi đó, áp suất tại điểm bất kỳ x:

(MN/

3.5.3.Lập bảng tính:

Từ công thức (3.34) và (3.36), kết hợp với việc chọn các thể tích Vnx và Vgnx,

ta tìm được các giá trị áp suất pnx, pgnx Việc tính các giá trị pnx, pgnx được thực hiện trong bảng sau:

Bảng 3-3 Giá trị pnx,, pgnx của động cơ AMZ 236

gnx

n z

gnx

V V pz p p

n

n z gnx

i

p



9Vc 9

20.20244

Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, sẽ được đồ thị công lý thuyết.

Dùng đồ thị Brick xác định các điểm:

Phun sớm c’ với s =180

Mở sớm (r’), đóng muộn (a’’) xupáp nạp với 1 = 200, 2 = 460

Mở sớm (b’), đóng muộn (r’’) xupáp thải với 3 = 660, 4 = 200

Hiệu chỉnh đồ thị công:

Xác định các điểm trung gian

Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 1/3 cy

Trên đoạn yz lấy điểm z’’ với yz’’ = 1/2 yz

Trên đoạn ba lấy điểm b’’ với bb’’ = 1/2 ba

Nối các điểm c’c’’z’’ và đường giãn nở thành đường cong liên tục tại ĐCT và ĐCD và tiếp xúc với đường thải, ta sẽ nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh

Hình 3-1 Đồ thị công của

động cơ AMZ 236

3.6.Xây dựng đặc tính ngoài của động cơ AMZ 236

Theo Lây-Dec-Man ta có phương trình sau:

(3.38)

O' O

c

b r

16.5 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3

(

e N

Trong đó:

a,b,c-Hằng số thực nghiệm của Lây-Dec-Man

)

(

e N

Hình 3-2 Đặc tính ngoài của động cơ AMZ 236 chưa tăng áp

4.PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT BỘ TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ AMZ 236

4.1.Giới thiệu chung các hệ thống tăng áp trên động cơ

4.1.1.Phân loại tăng áp

Đặc tính ngoài của động cơ AMZ 236 chưa tăng áp

Tất cả câc biện phâp nhằm tăng âp suất của không khí nạp văo trong xi lanhđộng cơ ở cuối quâ trình nạp lúc đóng xupâp nạp, qua đó lăm tăng lượng khí nạpmới văo trong động cơ, được gọi lă tăng âp cho động cơ.

Dựa văo nguồn năng lượng để nĩn không khí trước khi đưa văo động cơ,người ta chia tăng âp cho động cơ thănh tăng âp có mây nĩn vă tăng âp không cómây nĩn theo sơ đồ sau (Hình 4-1)

Hình 4-1Câc phươngphâp tăng

âp trínđộng cơ đốttrong

4.1.2.Biện phâp tăng âp nhờ mây nĩn

Nếu môi chất được nĩn nhờ mây nĩn được dẫn động từ trục khuỷu động cơthì tổ hợp động cơ đốt trong- mây nĩn được gọi lă động cơ tăng âp cơ khí (hoặc cơgiới) Nếu mây nĩn được dẫn động nhờ tuabin tận dụng năng lượng khí thải củađộng cơ đốt trong thì tổ hợp động cơ đốt trong- tua bin - mây nĩn được gọi lă động

cơ tăng âp tua bin khí

a) Tăng âp cơ khí

Câc loại mây nĩn được sử dụng trong phương phâp tăng âp cơ khí có thể lă:mây nĩn kiểu piston, quạt root, trục xoắn, quạt li tđm, hoặc quạt hướng trục được dẫnđộng từ trục khuỷu của động cơ Câc sơ đồ tăng âp cơ giới (Hình 4-2)

DAO DỘ NG VÀ CỘ NG HƯỞNG

CÓ MÁY NÉN

LIÊN HỆ THỦY LỰ C

DẪ N ĐỘ NG

CƠ GIỚI

LIÊN HỆ

CƠ KHÍ

LIÊN HỆ KHÍ THỂ

TUA BIN KHÍ

MẮ C SONG SONG

MẮ C NỐ I TIẾ P

HỖ N HỢ P

TĂNG ÁP

KHÔNG CÓ MÁY NÉN

SÓNG ÁP SUẤ T

TỐ C ĐỘ

Hình 4-2 Sơ

đồ tăng áp cơ giớia- Sơ đồ tăng áp cơgiới không tậndụng năng lượngkhí xả; b- Sơ đồ tăng áp cơ giới có tận dụng khí xả; c- Sơ đồ tăng áp cơ khí sử dụng

ly hợp lắp giữa động cơ và máy nén; MN- máy nén; TB- Tuabin; ĐC- Động cơ; làm mát; KN- Khớp nối; P0- áp suất môi trường; Pk- áp suất khí tăng áp; PT- Áp suất

LM-khí thải ra môi trường

Phương pháp dẫn động máy nén rất phong phú, trong nhiều trường hợp giữamáy nén và trục khuỷu của động cơ có bố trí ly hợp nhằm cho phép điều khiển phạm

vi hoạt động của máy nén dẫn động cơ khí cho phù hợp với chế độ làm việc củađộng cơ đốt trong

Máy nén thể tích đáp ứng tốt nhất đối với động cơ làm việc theo đường đặctính tải, còn máy nén ly tâm đối với động cơ làm việc theo đường đặc tính chongchóng Đối với động cơ hai kỳ có đầu chữ thập thường dùng hốc dưới xi lanh để nénkhí bổ sung

Công suất của động cơ đốt trong được xác định theo công thức sau:

MN

P0 LM

PT

Công suất dẫn động máy nén chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của nó, vì vậynếu động cơ làm việc ở chế độ tải nhỏ thì số phần trăm công suất tổn thất cho việcdẫn động máy nén tăng lên làm giảm mạnh hiệu suất tổng của động cơ đốt trong.

Vì vậy, khi sử dụng tăng áp dẫn động cơ khí làm cho hiệu suất động cơ giảm khi ápsuất tăng áp tăng Chính vì vậy, phương pháp tăng áp dẫn động cơ khí chỉ được áp

kG/cm2, nếu pk lớn hơn 1,6 kG/cm2 thì Nk sẽ lớn hơn 10%Ne [1]

Với phương pháp tăng áp cơ giới, chất lượng khởi động và tăng tốc động cơtốt vì lượng không khí cấp cho động cơ trong một chu trình phụ thuộc vào vòng quaytrục khuỷu mà không phụ thuộc vào nhiệt độ khí thải Tuy nhiên, đối với tăng áp cơgiới, năng lượng tiêu hao để dẫn động máy nén tăng lên nên làm giảm hiệu suất cơgiới, làm giảm tính kinh tế của động cơ

b) Động cơ tăng áp bằng tuabin khí

Tăng áp bằng tuabin khí là phương pháp tăng áp dùng tuabin (TB) làm việcnhờ năng lượng khí xả của động cơ đốt trong (ĐCĐT) để dẫn động máy nén (MN).Khí xả của ĐCĐT có nhiệt độ và áp suất rất cao nên nhiệt năng của nó tương đốilớn Muốn khí thải sinh công, nó phải được giãn nở trong một thiết bị để tạo ra công

cơ học Nếu để nó giãn nở trong xi lanh của ĐCĐT thì dung tích của xilanh sẽ rấtlớn, làm cho kích thước của ĐCĐT quá lớn, nặng nề Điều này mặc dù làm tăng hiệusuất nhiệt nhưng tính hiệu quả được đánh giá bằng giá trị áp suất trung bình sẽ rấtnhỏ Để tận dụng tốt năng lượng khí xả, người ta cho nó giãn nở đến áp suất môitrường và sinh công trong các cánh của tua bin (TB)

Ta lần lượt xem xét các phương án kết nối đó:

 Tăng áp bằng TB khí liên hệ cơ khí

Trong phương án này trục tuabin, động cơ đốt trong và máy nén được nối liềnnhau (Hình 4-3) giới thiệu kết cấu và sơ đồ nguyên lý của phương án này

Hình 4-3 Kết cấu

và sơ đồ nguyên lýcủa tăng áp tuabin 1-Động cơ; 2-Khớpnối; 3-Máy nén; 4-Tuabin; 5-Làm mát

theo Buchi cho rằng công do giãn nở không hoàn hảo của sản vật cháy trong xy lanhcủa ĐCĐT sẽ được thu hồi trong TB Song phương án này gặp phải các hạn chế sau:

-Công xả của khí xả ĐCĐT tăng lên quá cao

-Khí xót trong xy lanh rất lớn làm cho lượng khí mới nạp vào xy lanh giảm

Do các nguyên nhân trên mà phương án này không được tồn tại trong thực tế

 Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể

Sơ đồ nguyên lý của tăng áp này thể hiện trên Hình 4-4 Theo phương án này,tuabin và máy nén được nối đồng trục với nhau Khí xả được giãn nở trong cánhtuabin sẽ làm tuabin quay và dẫn động máy nén nén không khí tới áp suất tăng áp vàđưa vào động cơ

PT ' P0 5 3 2

Hình 4-4 Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể1-Động cơ; 2-Thiết bị làm mát; 3-Máy nén; 4-Tuabin; 5-Bình xả.

Phương pháp tăng áp TB khí có liên hệ khí thể cho phép lợi dụng tối đa nănglượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT ở mọi lĩnh vực

sử dụng

 Tăng áp bằng TB khí liên hệ thuỷ lực

Các phương án kết nối giữa động cơ đốt trong và cụm tuabin, máy nén cũngrất phong phú Hình 4-5 trình bày các phương pháp kết nối này Trong đó, Hình 4-5a

là cách ghép nối thông dụng nhất, nó cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp theo chế độlàm việc của động cơ đốt trong Ngoài ra, còn có các phương pháp kết nối nhằm tậndụng năng lượng khí xả như Hình 4-5b,c Ở đây, ngoài cụm TB.MN dùng tăng ápcho động cơ còn có TB tận dụng năng lượng còn thừa của khí xả cung cấp cho thiết

bị công tác Loại kết cấu này được sử dụng nhiều trong động cơ 2 kỳ tốc độ thấpcũng như động cơ 4 kỳ tốc độ trung bình và ngay cả động cơ sử dụng trên xe tải

Hình 4-5 Tăng áp TB khí

có liên hệ thuỷ lực

a) Cơ cấu nối có liên hệ

thuỷ lực; b) Cơ cấu nối

có liên hệ thuỷ lực và tua

bin tận dụng năng lượng khí xả; c) Cơ cấu nối qua hộp số có tua bin tận dụng nănglượng khí xả dẫn động máy phát điện; 1 Động cơ; 2 Khớp thuỷ lực; 3,4 Cụm

1

4

3

2 1

4 3

3

4 2

Tuỳ thuộc vào vị trí của máy nén người ta có hai dạng ghép nối: Lắp nối tiếp(Hình 4-6a,b) và lắp song song (Hình 4-6c).

Hình 4-6 Sơ đồ hệ thống tăng áp hỗn hợp cho động cơ

a Tăng áp hỗn hợp 2 tầng lắp nối tiếp thuận; b- Tăng áp hỗn hợp 2 tầng lắpnối tiếp nghịch; c- Tăng áp hỗn hợp 2 tầng lắp song song

1- Động cơ; 2- Khớp nối; 3- Tuabin; 4- Máy nén ; 5- Bộ làm mát; 6-Máy nén

dẫn động cơ khí; 7-Bình nạp chungTrong hệ thống hai tầng lắp nối tiếp thuận (Hình 4-6a), tầng thứ nhất là bộ

"máy nén tuabin" quay tự do và tầng thứ hai là máy nén truyền động cơ giới