Đồ án Thiết kế hệ thống tăng áp của động cơ MTU 12V-396TC14

Qua quá trình làm đồ án sinhviên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việcthực tế của một kỹ sư tương lai Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3

3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ VÀ CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRONG ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14 5

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14 5

3.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRONG ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14 10

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 17

4.1.BIỆN PHÁP TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN 17

4.2 BIỆN PHÁP TĂNG ÁP KHÔNG CÓ MÁY NÉN 22

5.TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14 27

5.1.THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14 27

5.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHU TRÌNH CÔNG TÁC 29

5.3 CÁC THÔNG SỐ CHỈ THỊ 33

5.4 CÁC THÔNG SỐ CÓ ÍCH 34

5.5 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 35

6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14 39

6.1 CHỌN TUA BIN KHÍ 40

6.2 CHỌN MÁY NÉN KHÍ 42

6.3.LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ MTU 47

6.4.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC TRONG TB-MN 49

6.5 TÍNH CHỌN MÁY NÉN LY TÂM 52

6.6.TÍNH CHỌN TUABIN HƯỚNG TRỤC 68

7 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG TĂNG ÁP 78

7.1 XÁC ĐỊNH CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 78

7.2 PHÂN TÍCH CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 80

7.3 PHƯƠNG PHÁP THÁO LẮP VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ 80

7.4 QUY TRÌNH KIỂM TRA BỘ TUABIN TĂNG ÁP LẮP TRÊN ĐỘNG CƠ MTU12V-396TC14 81

7.5 CÁC CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG TĂNG ÁP 81

8 KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

LỜI NÓI ĐẦU

Sau 5 năm học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ cuốicùng trong chuyên ngành đào tạo kỹ sư của mỗi trường đại học kỹ thuật mà mọi sinhviên trước khi bước vào công việc thực tế phải thực hiện Nó giúp sinh viên tổng hợp

và khái quát lại kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành Qua quá trình làm đồ án sinhviên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việcthực tế của một kỹ sư tương lai

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời gian qua động cơ đốt trong

cũng không ngừng được cải tiến để nâng cao công suất.Một trong những phương phápnâng cao công suất hiệu quả hiện nay là sử dụng hệ thống tăng áp cho động cơ Tuynhiên vì điệu kiện thời gian nên trên lớp sinh viên chưa được nghiên cứu nhiều về hệ

thống này, chính vì vậy mà em chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ MTU 12V-396TC14” để làm đề tài tốt nghiệp Qua đề tài này em

muốn hiểu rõ hơn bản chất cũng như các qua trình làm việc của động cơ khi có hệ

thống tăng áp, đồng thời đưa ra phương pháp tăng áp tốt nhất để nâng cao công suất

động cơ và có cách khắc phục các nhược điểm của nó

Tuy nhiên, do những hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như tài liệu tham khảo nêntrong phạm vi đồ án này em không thể trình bày được hết các vấn đề liên quan cũngnhư tìm hiểu sâu hơn mối quan hệ giữa hệ thống này với hệ thống khác Vì thế khôngtránh khỏi những sai sót trong vấn đề thực hiện Rất mong được sự quan tâm chỉ bảohơn nữa của các thầy cô và các bạn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Văn Nam, các cô chú trongphòng kỹ thuật của xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng, các thầy cô trong khoa cơ khí giaothông và các bạn, những người đã trực tiếp giúp đỡ, chỉ dẫn và góp ý cho em trongsuốt thời gian thực hiện đồ án này

Đà Nẵng ngày 2 tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện :

Kiều Thanh Khang

1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời gian qua động cơ đốt trongcũng không ngừng được cải tiến và hoàn thiện Nhờ những ưu điểm vượt trội về nhiềumặt, đặc biệt là hiệu suất cao trong phạm vi công suất rộng, nhỏ gọn nên động cơ đốttrong ngày nay chiếm ưu thế tuyệt đối trong mọi lĩnh vực như vận tải đường bộ, đườngthuỷ, phát điện dự phòng, Với các cải thiện về mặt kỹ thuật cũng như kết cấu đã làmcho công suất động cơ không ngừng tăng lên Tuy nhiên, khi thiết kế động cơ người taphải cân nhắc giữa một bên là công suất lớn và một bên là kích thước, trọng lượng nhỏgọn Có một cách thoả mãn hai yêu cầu trên là sử dụng tua bin tăng áp hay máy néntăng áp Nó cho phép đốt cháy một lượng lớn hơn nhiên liệu bằng một lượng khôngkhí lớn hơn được nén vào, kết quả là tạo ra một công suất lớn hơn cho động cơ có kíchthước xác định

Nhờ có bộ tua bin tăng áp làm tăng lượng không khí nạp cho một chu trình của động

cơ nên có thể :

- Tăng áp đối với không khí đưa vào xilanh có thể làm tăng công suất động cơ

- Tăng tính năng động lực học của động cơ

- Giảm tiêu hao nhiên liệu cho động cơ, giảm được chất độc hại trong khí xả nhờ hoànthiện hơn quá trình cháy

Với động cơ không tăng áp thì áp suất có ích trung bình pe < 0,7÷0,9 Mpa nhưng nếu

sử dụng hệ thống tăng áp có thể nâng áp suất có ích trung bình lên đến 1 ÷1,2 Mpa (Nếu làm lạnh trung gian cho không khí phía sau máy nén có thể đưa áp suất có ích trung bình pe= 4 Mpa

* Tuy nhiên việc sử dụng hệ thống tăng áp cũng có những nhược điểm sau:

-Làm tăng phụ tải cơ khí cũng như phụ tải nhiệt của động cơ do đó phải đặt ra yêucầu khắt khe hơn khi chế tạo các chi tiết của nhóm piston, bạc trục, xupap…

- Phải tạo ra hệ thống nhiên liệu mới với quy luật cấp nhiên liệu khắt khe hơn, vòiphun có áp suất phun cao hơn,….

Vì vậy,khi nghiên cứu về đề tài này chúng ta có thể đưa ra lựa chọn phương pháp tăng

áp tốt nhất để nâng cao công suất động cơ đồng thời có cách khắc phục các nhượcđiểm của nó

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Nhằm mục đích tăng công suất cho động cơ đốt trong người ta phải tìm cách tăngkhối lượng nhiên liệu cháy ở một đơn vị dung tích xilanh trong một đơn vị thời gian,tức là tăng khối lượng nhiệt phát ra trong một không gian và thời gian cho trước Vậy

muốn tăng công suất người ta phải tăng khối lượng nhiên liệu đốt cháy trong một đơn

vị thời gian

Công suất động cơ được tính:

30

V n i p

V h 

Trong đó: Pe : Áp suất có áp trung bình ( .2

m

N M

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 khókhăn cho việc thực hiện các quá trình, đặc biệt là quá trình cháy Tác hại hơn nữa làlàm cho tốc độ trượt trung bình của piston tăng dẫn đến làm tăng tổn thất ma sát, màimòn 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 vòng quay củađộng cơ 2 kỳ gấp đôi của động cơ 4 kỳ nên có thể tăng nhiệt lượng giải phóng trongmột đơn vị thời gian, nhưng thực tế công suất động cơ hai kỳ lớn hơn động cơ 4 kỳkhoảng 50% đến 70%, song cho đến nay quá trình thay đổi khí của động cơ hai kỳchưa hoàn chỉnh nên sinh ra tổn thất lớn và ô nhiễm tăng

+ Tăng dung tích công tác Vh hoặc số xi lanh i sẽ kéo theo kích thước, thể tích, trọnglượng của động cơ tăng Hiện nay, động cơ một hàng xi lanh có tới 12 xi lanh, động cơcao 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 (50.000đến 100.000 chi tiết) làm giảm độ cứng vững của hệ trục khuỷu Do đó, một mặt làmgiảm độ tin cậy và độ an toàn trong quá trình làm việc của động cơ Mặt khác, việc bảodưỡng, 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 vàthông số điều chỉnh động cơ nhằm tăng hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ giới và hệ số nạpcũng chỉ có thể làm cho công suất có ích của động cơ tăng lên rất ít.

- Phương pháp tăng áp

+ Tăng khối lượng không khí nạp vào xi lanh bằng cách tăng khối lượng riêng củakhông khí K 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 nên người ta

có thể tăng thêm nhiên liệu để đốt cháy trong dung tích đó Như vậy, cho ta khả năngtăng lượng nhiệt phát ra trong dung tích cho trước Biện pháp làm tăng khối lượngriêng của môi chất trước khi nạp vào động cơ bằng cách tăng áp suất của nó được gọi

là tăng áp cho động cơ

3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ VÀ CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRONG ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14

Động cơ MTU12V-396TC14 là động cơ dùng cho ngành đường sắt của hãngMessrs Motoren Und Turbinen Union (MTU)

Động cơ được kí hiệu : 12V-396-TC14 Trong đó :

12 : Số xy lanh động cơ

V : Động cơ chữ V

396 : Số sêri động cơ

T : Tăng áp khí nạp bằng tuabin khí xả

C : Bộ làm mát khí nạp bên trong bằng nước làm mát động cơ

1 : Động cơ dùng cho đường sắt

4 : Số ký hiệu thiết kế

1 2 3 4 5 7 9 10

15 16 18 20 21 22 23 12

25

Hình 3-1 Mặt cắt ngang động cơ MTU 12V-396-TC141-Lưới lọc dầu bôi trơn ; 2 - Máy đề ; 3 - Trục khuỷu ; 4 - Thanh truyền ;

5 - Trục cam ; 6 - Con đội con lăn dẫn động cò mổ ; 7 - Ống dẫn khí xã

8 - Lò xo xupap ; 9 - Xupap xả ; 10 - Xupap nạp ; 11- Cò mổ

12 - Bộ khởi động lạnh ; 13 - Bơm cao áp ; 14 - Ống đẫn dầu cao áp

15 - Vòi phun ; 16 - Bọng nước làm mát nắp máy ; 17 - Chốt định vị

18 - Xéc măng ; 19 - Piston ; 20 - Chốt piston ; 21 - Đường nước làm mát xilanh

22- Bộ trao đổi nhiệt dầu ; 23 - Bầu lọc dầu bôi trơn ;

24 - Bơm dầu bôi trơn ; 25 - Vỏ hộp cácte

Trục khuỷu được lắp cùng với 7 bộ bạc trục và 1 vòng bi phía đối diện bánh đà trongblốc động cơ.

Hình 3-3 Trục khuỷu.

1- Bánh răng trục khuỷu; 2- Cổ khuỷu; 3- Đối trọng; 4- Cổ trục.

b) Thanh truyền (biên)

khuỷu Bạc đầu nhỏ thanh truyền được ép vào đầu nhỏ thanh truyền Nắp đầu to thanh truyền và thân thanh truyền được liên kết bằng bulông chịu lực gọi là bulông thanh truyền

c) Piston

Hình 3-5 Piston.

1- Thân piston; 2- Đỉnh piston; 3- Bulông chịu lực; 4- Êcu sau cạnh; 5;6- Séc măng khí; 7- Séc măng dầu; 8- Chốt piston; 9- Vòng đệm; 10- Vòng chặn; 11- Chốt định vị; 12- Ống lót chốt định vị.

Piston tiếp nhận lực sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền qua chốtpiston

Piston được làm mát bằng dầu động cơ và gồm hai phần: Đỉnh và thân piston

Thân piston được chế tạo từ hợp kim nhẹ và có lỗ chốt piston Giữa thân và đỉnhpiston có lắp một séc măng dầu Trên thân piston có các lỗ khoan và đường dẫn dầuđến và đi để làm mát đỉnh piston

Đỉnh piston được chế tạo từ thép và được lắp ghép với thân piston bằng nhữngbulông chịu lực Trong thân piston có bắt những êcu đặc biệt để nâng cao độ cứngvững cho cho mối ghép này Trên đầu piston có 2 rãnh để lắp séc măng khí làm kínkhoang buồng cháy

Động cơ có các mặt quy lát đơn lẻ riêng biệt được đúc từ gang đặc biệt Mặt quy látđược bắt chặt với blốc động cơ bằng bulông và êcu chịu lực và đậy phía trên khoangxylanh Giữa blốc động cơ và nắp máy có một roăng làm kín bề mặt lắp ghép Mỗi mặtquy lát có hai xupap nạp và hai xupap thải, chúng được bố trí đối xứng xung quanh vòiphun Roăng làm kín xupap nạp có nhiệm vụ không cho dầu bôi trơn chảy xuốngbuồng cháy Các xupap có bộ phận xoay xupap

Các xupap được lắp trong ống lót dẫn hướng và mỗi xupap có hai lò xo Các xupap

xả có thân ngắn hơn xupap nạp Đĩa van xupap nạp lớn hơn xupap xả

Vòi phun được lắp từ phía trên của mặt quy lát và có roăng làm kín để ngăncách khoang dầu bôi trơn trong mặt quy lát

e) Cơ cấu phối khí

Mỗi dãy xylanh có một trục cam riêng và được bố trí trong khoang chữ V của blốcđộng cơ Trục cam được định vị bởi các gối cam bắt chặt với blốc động cơ và bánhrăng dẫn động ở phía ngược chiều bánh đà Trục cam được dẫn động từ trục khuỷuthông qua hệ thống bánh răng truyền động và tác động lên con đội, đũa đẩy, cò mổ tới

truyền chuyển động từ con đội đến cò mổ Mỗi cò mổ có hai nhánh và xoay được nhờbạc trượt Cò mổ dài cho xupap xả, cò mổ ngắn cho xupap nạp.

Bulông điều chỉnh khe hở nhiệt cho phép điều chỉnh khe hở nhiệt của các xupap Bôi trơn trục cam bằng dầu từ các lỗ khoan trên blốc máy Đối với giàn cò mổ dầubôi trơn được phân nhánh từ các vị trí ắc cò mổ và các gối trục cam Dầu chảy từ giàn

cò mổ về đũa đẩy sẽ bôi trơn cho con đội Qua các lỗ khoan ở khoang trục cam dầuchảy tự do về cacte động cơ Dầu từ bạc cò mổ chảy ra mặt quy lát sẽ qua các lỗ khoantrong mặt quy lát trở về cacte

Hình 3-7 Cơ cấu phối khí.

1- Con đội; 2- Chốt định vị; 3- Tấm ghép chốt định vị; 4- Bánh răng truyền động; 5- Trục cam; 6- Đũa đẩy; 7- Chốt đũa đẩy; 8- Ắc giàn cò mổ; 9- Cò mổ xupap nạp; 10- Cò mổ xupap thải; 11- Bulông điều chỉnh khe hở nhiệt

3.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRONG ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14

Trong mặt quy lát, các chi tiết đáy mặt quy lát, ống dẫn hướng xupap, vòi phun vàđường dẫn khí xả được làm mát.

Nước ra khỏi mặt quy lát được tập hợp lại tại ống tập hợp nước làm mát Nước từống tập hợp được chia thành hai hướng Đường nước hướng về phía ngược với bánh

đà qua bộ hạn chế lưu lượng chảy vào ống về hai bên sườn động cơ Đường nướchướng về phía bánh đà sẽ kết hợp nước từ két làm mát khí nạp vào làm mát vỏ tăng áp

và ống xả Nước từ vỏ tăng áp và ống xả và từ ống tập hợp nước về sẽ được dẫn tớivan hằng nhiệt

Trên mỗi đường ống dẫn nước về từ vỏ ống xả đều có lắp một bộ lọc để kiểm trahỗn hợp nước làm mát thường xuyên Để tránh áp lực thấp ở đầu vào của bơm và tránhtrường hợp cánh bơm quay không có nước, trên đường ống hút có lắp một bộ phận đểnâng áp lực nước Bộ phận này nối liền với thùng chứa nước làm mát và dẫn nước làmmát từ thùng chứa tới bơm bằng một đường ống riêng Ở thùng chứa nước làm mát cólắp một van đóng kín Van này mở ra khi áp lực nước cao hoặc thấp

Hình 3-8 Sơ đồ hệ thống làm mát

1- Ống thông hơi xả khí; 2- Ống tập hợp khí nạp và nước làm mát; 3- Vị trí kiểm tra;4- Ống tập hợp nước; 5- Tới két nước làm mát; 6- Lưới lọc; 7- Ống tập hợp khí xả; 8- Từ két làm mát nước; 9- Bơm; 10- Ống nối; 11- Bơm nước; 12- Mặt quy lát; 13-

Bộ trao đổi nhiệt dầu; 14- Xylanh; 15- Tới dãy xylanh trái; 16- Két làm mát khí nạp; E- Khóa xả nước; M- Vị trí đo

3.2.2 Hệ thống bôi trơn.

Hình 3-9 Hệ thống bôi trơn động cơ

1- Tăng áp; 2- Đường dẫn dầu bôi trơn xupap; 3- Đường dẫn dầu đến tăng áp phía phải; 4- Điều tốc; 5- Điều khiển động cơ; 6- Đường dầu chính; 7- Truyền động tới bơm cao áp; 8- Van; 9- Bơm cao áp; 10- Van điện từ ; 11- Khóa tắt máy; 12- Vị trí đo;13- Vị trí lấy dầu thử nghiệm; 14- Bầu lọc ly tâm; 15- Van khóa; 16- Bơm dầu; 17- Bầu lọc dầu; 18- Bộ trao đổi nhiệt; 19- Van an toàn (15 bar); 20- Đường dẫn dầu; 21- Van xả dầu; 22- Ổ bi; 23- Vòi phun; 24- Vị trí nối rắc co

Bơm dầu động cơ hút dầu qua bộ lọc, từ thùng dầu và dẫn dầu vào bộ trao đổi nhiệtdầu phía bên phải động cơ Một van an toàn bảo vệ bơm dầu động cơ

Dầu được cấp cho mỗi cổ trục khuỷu và từ đó qua đường dầu nằm trong trục khuỷutới cổ biên để bôi trơn các bạc biên

Từ bộ trao đổi nhiệt dầu, dầu chảy vào bầu lọc dầu và sau dó chảy về đường dầuchính Từ các đường dầu chính này dầu chảy đến từng điểm bôi trơn riêng và bộ phận

phân phối dầu.

Dầu cũng được cấp cho từng bạc của trục khuỷu và từ đó qua các đường dẫn tớitừng nắp xylanh để bôi trơn cho bạc của cò mổ và các khớp cầu, dầu sẽ đi ra khỏi có

mổ chảy tự do về đũa đẩy bôi trơn con đội xupap

Dầu được dẫn về vòi phun làm mát piston Những vòi phun này phun tia dầu vàopiston

Dầu cấp cho bộ dẫn động bơm cao áp được dẫn qua một rãnh hình vành khuyên vàcác lỗ trong trục dẫn động của bộ điều chỉnh góc phun sớm, khớp nối then bơm cao áp

và tiếp tục tới bộ điều chỉnh góc phun sớm

Dầu được dẫn đến cụm đo và hệ thống cô lập xylanh, từ nắp cuối của hộp số Dầuđược dẫn từ cụm đo này đến bôi trơn bơm phun nhiên liệu và bộ dẫn động máy phátxoay chiều

Từ bộ phân phối dầu, dầu được cung cấp tới bộ tăng áp và tới bơm dầu để bôi trơn cửa đóng của van Dầu thừa quay về thùng dầu qua các đường dầu và ống dẫn dầu

3.2.3.Hệ thống nhiên liệu.

-Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu.

Bơm chuyển nhiên liệu (5) được dẫn động bằng trục cam bên trái của động cơ Nóhút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô (3) và đẩy nhiên liệu qua ống cung cấpvào bầu lọc kép (7) Nhiên liệu theo ống dẫn đến bơm cao áp (10)

Bầu lọc kép được thông khí thường xuyên Nhiên liệu lẫn không khí nếu có sẽ bịdẫn quay trở lại đường hồi nhiên liệu qua van một chiều được điều chỉnh mở ở áp lực0,5 bar đến bộ hạn chế lưu lượng (bộ tập hợp nhiên liệu) Bầu lọc kép có thể thay thếlõi lọc ngay cả khi động cơ đang hoạt động nhờ một van ba ngả được lắp trên bầu lọc Bơm cao áp cung cấp một lượng nhiên liệu định trước qua đường ống cao áp đếnvòi phun (16), vòi phun phun nhiên liệu trực tiếp vào xylanh động cơ theo chế độ làmviệc của động cơ

Đường hồi nhiên liệu từ bơm cao áp dẫn nhiên liệu thừa về thùng nhiên liệu Trênđường hồi nhiên liệu này có lắp van một chiều (mở tại áp lực 2 bar) để đảm bảo duy trìthường xuyên áp suất cấp nhiên liệu nhỏ nhất và để bơm cao áp làm việc hiệu quả Nhiên liệu thừa cùng với nhiên liệu rò rỉ từ các vòi phun cũng được dẫn về thùngnhiên liệu Trên mỗi đường hồi dầu từ vòi phun đều có lắp 1 van một chiều (mở tại áplực 0,5 bar)

Hình 3-10 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ MTU 12V.

1- Đường dầu về thùng chứa; 2- Dầu từ thùng chứa lên; 3- Lọc thô nhiên liệu;

4- Van một chiều; 5- Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Chổ nối ống xả không khí bầu lọc; 7- Bầu lọc kép nhiên liệu; 8- Van tam thông; 9- Đường dầu tới bơm cao áp;

10- Trục dẫn động; 11- Thanh răng nhiên liệu;12- Đầu nối ống cao áp;

13- Đường dầu về từ vòi phun; 14- Đường dầu cao áp tới vòi phun;

15- Đường dầu về từ bơm cao áp; 16- Hộp tập hợp nhiên liệu; 17- Vòi phun;

18- Đầu nối ống dầu về hộp góp; 19- Bơm xả không khí nhiên liệu; 20- Van an toàn.

Ngoài bơm chuyển nhiên liệu chính trên hệ thống còn lắp một bơm xả không khí nhiênliệu dự phòng đặc biệt dẫn động bằng điện để bơm mồi và thông khí cho hệ thống khiđộng cơ không hoạt động hay chưa hoạt động Nó hút nhiên liệu từ thùng chứa nhiênliệu và đẩy qua van một chiều vào đường cấp của bơm chuyển nhiên liệu chính, vanmột chiều này giữ cho nhiên liệu không bị chảy ngược trở về khi động cơ đang hoạt

16

1 2 3 4

5 6

7 8

19 20 12

Trong quá trình bơm mồi và thông khí hệ thống nhiên liệu được bảo vệ bởi một van

an toàn (mở tại áp lực 4 bar)

Hệ thống nhiên liệu cũng được bảo vệ nhờ một van một chiều (mở tại áp lực 6,5bar) được lắp trong bơm chuyển nhiên liệu chính

Ngoài ra để đề phòng trở ngại trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống nhiênliệu động cơ MTU 12V còn trang bị một bơm tay Nó dùng để xả khí trong đường ốngnhiên liệu khi bảo dưỡng và sửa chữa

3.2.4 Hệ thống khởi động.

Hình 4-11 Sơ đồ hệ thống khởi động 1- Êcu ép; 2- Khớp nối; 3- Vòng đệm; 4- Đĩa lò xo; 5- Rô to; 6- Chổi than; 7- Giá đỡ chổi than; 8- Lò xo đóng bánh răng; 9- Rơle điều khiển; 10- Rơle đóng bánh răng; 11- Lò xo mở khớp nối; 12- Cổ góp; 13- Cuộn dây kích từ; 14- Lỏi sắt; 15- Then nghiên; 16- Cuộn dây hãm; 17- Cuộn dây từ chính; 18- Chốt khóa; 19- Rơle đóng; 20- Công tắc điện; 21- Rơle điều khiển; 22- Rô to; E- Cuộn dây hút; G- Cuộn dây đẩy; H- Cuộn dây giữ.

Máy đề gồm có một mô tơ điện, bánh răng cùng một khớp nối Máy đề có nhiệm vụtạo ra một mômen lớn cần thiết để làm khởi động động cơ và đưa động cơ vào làmviệc

Bánh răng của máy đề, khi khởi động sẽ ăn khớp với bánh răng lớn của trục khuỷuđộng cơ Tỷ lệ truyền giữa hai bánh răng này phải đảm bảo phù hợp được mômentruyền cần thiết cho động cơ và tính chất kinh tế, hiệu quả và kích thước của máy đề

Thời gian cấp điện cho mô tơ điện là 10 giây, trong khoảng thời gian đó nó thực hiệnchức năng khởi động.

3.2.5 Hệ thống nạp thải

- Hệ thống nạp: Động cơ có hai tăng áp và một két làm mát khí nạp.Ở nắp đầu ra của

két làm mát có lắp khoá ngắt khí nạp Khi động cơ bị siêu tốc thì khí nạp bị đóng lại và

động cơ bị tắt máy Ống dẫn khí nạp đồng thời là ống tập hợp khí nạp và ống làm mát

Hình 3-12.Hệ thống nạp khí.

1:Tăng áp,2:Két làm mát khí nạp 3:Khoá ngắt khí nạp,4:Ống tập hợp khí nạp

-Hệ thống khí thải: Khí xả của động cơ được dẫn qua ống xả có lớp vỏ làm mát được

bố trí bên ngoài động cơ, để tới tăng áp khí xả từ tăng áp sẽ qua ống tập hợp khí xả lên

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Hệ thống tăng áp cho động cơ đốt trong có nhiều loại khác nhau và sơ đồ phân loạiđược biểu diễn như hình 4-1

Hình 4-1 Sơ đồ các phương pháp tăng áp

4.1.Biện pháp tăng áp có máy nén

Nếu môi chất được nén nhờ máy nén được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thì tổ

hợp động cơ đốt trong- máy nén được gọi là động cơ tăng áp cơ khí (hoặc cơ giới).Nếu máy nén được dẫn động nhờ tua bin tận dụng năng lượng khí thải của động cơ đốttrong thì tổ hợp động cơ đốt trong- tua bin - máy nén được gọi là động cơ tăng áp tuabin khí

Dao động và cộng hưởng

Liên

hệ khí thể

Lắp nối tiếp

Lắp song song

Máy nén thể tích đáp ứng tốt nhất đối với động cơ làm việc theo đường đặc tính tải,còn máy nén ly tâm đối với động cơ làm việc theo đường đặc tính chong chóng Đốivới động cơ hai kỳ có đầu chữ thập thường dùng hốc dưới xi lanh để nén khí bổ sung Công suất của động cơ đốt trong được xác định theo công thức sau:

NeT = NiT NmT Nk Công suất có ích được lấy từ trục khuỷu động cơ NeT có được từ công suất chỉ thị NiTsau khi bị khấu trừ đi tổn thất cơ giới của bản thân động cơ NmT và công suất Nk để dẫnđộng máy nén

 Nhận xét :

- Ưu điểm :Vì máy nén được đẫn động trực tiếp từ trục khuỷu của động cơnên chất lượng khởi động và tăng tốc động cơ tốt vì lượng không khí cấpcho động cơ trong một chu trình phụ thuộc vào vòng quay trục khuỷu mà

- Nhược điểm : Máy nén được đẫn động trực tiếp từ trục khuỷu của động cơnên công suất dẫn động máy nén chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của nó, vìvậy nếu động cơ làm việc ở chế độ tải nhỏ thì số phần trăm công suất tổnthất cho việc dẫn động máy nén tăng lên làm giảm mạnh hiệu suất tổng củađộng cơ đốt trong.

b) Động cơ tăng áp bằng tua bin khí

Tăng áp bằng tua bin khí là phương pháp tăng áp dùng tua bin (TB) làm việc nhờnăng lượng khí xả của động cơ đốt trong (ĐCĐT) để dẫn động máy nén (MN) Khí xảcủa ĐCĐT có nhiệt độ và áp suất rất cao nên nhiệt năng của nó tương đối lớn Muốnkhí 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 rất lớn, làm cho kíchthước của ĐCĐT quá lớn, nặng nề Điều này mặc dù làm tăng hiệu suất nhiệt nhưngtính hiệu quả được đánh giá bằng giá trị áp suất trung bình sẽ rất nhỏ Để tận dụng tốtnăng lượng khí xả, người ta cho nó giãn nở đến áp suất môi trường và sinh công trongcác cánh của tua bin (TB) Ta lần lượt xem xét các phương án kết nối đó:

b.1.Tăng áp bằng TB khí liên hệ cơ khí

Trong phương án này trục tua bin, động cơ đốt trong và máy nén được nối liềnnhau (Hình 5.3) giới thiệu kết cấu và sơ đồ nguyên lý của phương án này

- Nhược điểm : + Công xả của khí xả ĐCĐT tăng lên quá cao

+ Khí xót trong xy lanh rất lớn làm cho lượng khí mới nạpvào xy lanh giảm

Phạm vi sử dụng : Do các nhược điểm trên mà phương án này không được sử dụngtrong thực tế

b.2 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, tua

bin và máy nén được nối đồng trục với nhau Khí xả được giãn nở trong cánh tua bin

sẽ làm tua bin quay và dẫn động máy nén nén không khí tới áp suất tăng áp và đưa vàođộng cơ

Ưu điểm : Cho phép lợi dụng tối đa năng lượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũngnhư tính hiệu quả cao cho ĐCĐT

Phạm vi sử dụng : Được sử dụng rộng rãi trong thực tế

b.3 Tăng áp bằng TB khí liên hệ thuỷ lực

Các phương án kết nối giữa động cơ đốt trong và cụm tua bin, máy nén cũng rấtphong phú Hình 4-5 trình bày các phương pháp kết nối này :

-Hình 4-5a là cách ghép nối thông dụng nhất, nó cho phép điều chỉnh chế độ tăng áptheo chế độ làm việc của động cơ đốt trong

-Hình 5-5b, c là các phương pháp kết nối nhằm tận dụng năng lượng khí xả Ở đây,ngoài cụm TB-MN dùng tăng áp cho động cơ còn có TB tận dụng năng lượng còn thừacủa khí xả cung cấp cho thiết bị công tác

Loại kết cấu này được sử dụng nhiều trong động cơ 2 kỳ tốc độ thấp cũng như động

cơ 4 kỳ tốc độ trung bình và ngay cả động cơ sử dụng trên xe tải

4

3

2 1

4 3

3

4 2

Hình 4-5 Tăng áp TB khí có liên hệ thuỷ lựca) Cơ cấu nối có liên hệ thuỷ lực; b) Cơ cấu nối có liên hệ thuỷ lực và tua bin tận dụngnăng lượng khí xả; c) Cơ cấu nối qua hộp số có tua bin tận dụng năng lượng khí xả dẫnđộng máy phát điện; 1 Động cơ; 2 Khớp thuỷ 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

c) Tăng áp hỗn hợp

Trong tăng áp hỗn hợp người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khác nhau, một đượcdẫn động bằng tua bin khí và một được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ

Tuỳ thuộc vào vị trí của máy nén người ta có các dạng ghép nối:

- Lắp nối tiếp thuận (Hình 4-6a): Tầng thứ nhất là bộ "máy nén tua bin" quay tự do vàtầng thứ hai là máy nén truyền động cơ giới

- Hệ thống tăng áp hai tầng nối tiếp ngược (Hình 4-6b): Tầng thứ nhất là một máy nénthể tích hoặc máy nén ly tâm do trục khuỷu dẫn động và tầng thứ hai là "máy nén tuabin khí" quay tự do

- Lắp song song (Hình 4-6c): Người ta dùng một máy nén dẫn động cơ giới hoặc dùngkhông gian bên dưới của xi lanh làm máy nén (trường hợp động cơ có guốc trượt)cung cấp không khí cho động cơ, song song với bộ "máy nén tuốc bin khí" quay tự do.Như vậy, mỗi máy nén trong hệ thống chỉ cần cung cấp một phần không khí nén vàobình chứa chung

Ưu điểm chủ yếu của hệ thống tăng âp lắp song song lă khí tăng âp nạp văo động cơđược cung cấp đồng thời nhờ hai mây nĩn, lưu lượng không khí qua mỗi mây nĩn đềunhỏ Do đó, kích thước của mỗi mây nĩn đều nhỏ so với hệ thống tăng âp lắp nối tiếp.

GHÉP NỐ I TIẾ P THUẬ N

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

a Tăng âp hỗn hợp 2 tầng lắp nối tiếp thuận; b- Tăng âp hỗn hợp 2 tầng lắp nối

tiếp nghịch; c- Tăng âp hỗn hợp 2 tầng lắp song song1- Động cơ; 2- Khớp nối; 3- Tua bin; 4- Mây nĩn ; 5- Bộ lăm mât; 6-Mây nĩn

4.2 Biện phâp tăng âp không có mây nĩn

Phương phâp lăm cho âp suất nạp văo động cơ đốt trong lớn hơn giâ trị thông

thường mă không cần dùng đến mây nĩn cũng như một số phương phâp tăng âp caođang phổ biến trong thực tế

a)Tăng áp dao động và cộng hưởng

Hình 2-7 Sơ đồ nguyên lý tăng áp cộng hưởng

1- Bình ổn áp; 2- Ống cộng hưởng; 3- Xi lanh; 4- Bình 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 nhánhống đến xilanh là làm cho quá trình có tính chu kỳ của các xilanh phù hợp với tần sốcủa hệ thống đường ống nạp Khi đó các xilanh được nối với nhau ở số vòng quaycộng 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 chuyểnđộng của piston Chuyển động của piston trong mỗi xilanh sinh ra dao động sóng ápsuất và sóng này có thể truyền đến đường nạp của các xilanh khác Như vậy để ngănkhông cho dao động của xilanh này ảnh hưởng đến xilanh khác, ta phải bố trí sao chocác 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 cóhai 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 kiađang đóng kín, sóng áp suất của chúng không ảnh hưởng đến nhau

Phạm vi sử dụng : Chỉ được sử dụng trên động cơ đời mới vì khi tăng áp cho động cơbằng phương pháp cộng hưởng thì kết cấu đường ống nạp sẽ rất phức tạp, giá thànhcao

b) Tăng áp trao đổi sóng áp suất

Giới thiệu sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ tăng áp bằng sóng khíđược biểu diễn ở Hình 5-8

Hình 5-8 Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng sóng khí

1 Không khí thấp áp; 2- Dây đai; 3- Không khí cao áp ;4- Động cơ;

5- Khí thải cao áp; 6- Khí thải thấp áp; 7- Rôto

c)Tăng áp tốc độ

Trong các động cơ đặt trên máy bay hoặc trên ôtô đua còn có thể sử dụng dòngkhông khí ngược với chiều chuyển động của máy bay và ôtô để làm tăng khối lượngmôi chất nạp vào động cơ Phương pháp này được gọi là phương pháp tăng áp tốc độ.Hiện nay, phương án này ít được sử dụng nên chỉ giới thiệu sơ lược như trên

d)Tăng áp cao

Để đạt được tăng áp cao và tránh được một số hạn chế do tăng áp gây ra, người ta

thực hiện các phương pháp tăng áp sau:

- Tăng áp hai cấp

Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tăng áp hai cấp được biểu diễn trên Hình 5.9 Ởđây có hai cụm TB-MN một áp suất cao, một áp suất thấp Với cách bố trí này có thểđạt được ưu điểm sau:

+ Sử dụng được cụm TB-MN thông thường

+ Cho phép tận dụng tốt hơn năng lượng khí xả nên khi cùng áp suất tăng áp, hiệu suất

sẽ cao hơn so với tăng áp TB khí thông thường

+ Khoảng làm việc TB rộng hơn, ít xảy ra trường hợp rơi vào vùng làm việc không ổnđịnh của cụm TB-MN

Nhược điểm cơ bản của tăng áp hai cấp là chiếm không gian lớn và gia tốc kém Vìtăng áp cao nên đòi hỏi phải có hệ thống phụ để giải quyết chế độ khởi động và làmviệc không tải

f)Tăng áp siêu cao

Biện pháp tăng áp này được thực hiện cho động cơ diesel nhằm đáp ứng yêu cầu đạt

pe cao trong phạm vi rộng của số vòng quay trong khi vẫn cho khả năng gia tốc tốt Sơ

đồ nguyên lý được thể hiện trên Hình 5-10

Đối với loại tăng áp siêu cao, phía trước TB có bố trí buồng đốt 7 phụ thuộc vào chế

độ làm việc của động cơ, một lượng nhiên liệu và không khí được đưa thêm vào buồngđốt cùng với khí xả Không khí đưa thêm được trích từ máy nén, được điều chỉnh để

có số lượng thích hợp, đi qua một ống nhánh sau đó trộn với khí xả và đi vào buồngđốt Phương pháp này có thể được sử dụng trong động cơ diesel có tỉ số nén rất thấp(có thể ~7) và tỉ số tăng áp rất cao

Hình 5-10 : Sơ đồ nguyên lý của biện pháp tăng áp siêu cao1- 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 Phạm vi sử dụng : Vì giá thành của hệ thống cao và tiêu hao nhiên liệu lớn, nên nóchỉ sử dụng ở nơi mà cần trọng lượng nhỏ, kích thước nhỏ mà khả năng tăng tốc lớn

g)Tăng áp chuyển dòng

Khi áp suất tăng áp cao người ta thường sử dụng TB đẳng áp vì nó có hiệu suấtcao ở chế độ làm việc định mức, nhưng ở các chế độ tải khác nó có nhiều nhược điểm,nhất là chế độ tải nhỏ của ĐCĐT Để khắc phục nhược điểm này, người ta bố trí nhiều

bộ tăng áp nhỏ làm việc theo chế độ lắp song song mà phạm vi hoạt động của chúngphụ thuộc vào chế độ tải của động cơ Tăng áp chuyển dòng có thể là tăng áp một cấphoặc hai cấp Việc đóng hoặc mở TB phụ thuộc vào tải và số vòng quay của động cơđược điều khiển từ bên ngoài

KẾT LUẬN : Qua các phân tích trên ta thấy hệ thống tăng áp có máy nén dùng

tuabin khí liên hệ khí thể có nhiều ưu điểm nhất vì nó cho phép lợi dụng tối đa nănglượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT, thích hợp chocác động cơ cỡ lớn Chính vì vậy mà hệ thống tăng áp này rất thích hợp để lắp trênđộng cơ MTU

5.TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14

5.1.THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ MTU 12V-396-TC14

Thông số ban đầu

Stt Tên thông số Kí hiệu Giá trị Thứ nguyên

22 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z z 0,65÷0,85 0,85

23 Hệ số lợi dụng nhiệt tại b b 0,8 ÷ 0,9 0,9

r 2 t 1 a r

k r 2

p

p

p.T

T.p

033 , 0 )

216 , 0

25 , 0 (

85 , 0 1 1 03 , 1 5 , 13 (

216 , 0 750

318 25 , 0 85 , 0

45 , 1

a

r 2 t 1 k

a k

k

p

p

.p

p.TT

216.0

25,0.85,0.1,103,1.5,13.24,0

216,0.)30318(

318

)15,13(1

r

a r r t k

1

p

p.T TT

) 25 , 0

216 , 0 (

750 033 , 0 1 , 1 30 318

0

45 , 1 1 45 , 1

H12

C21,0

1

(2-4)Trong đó:

C, H, O: Thành phần trong 1kg nhiên liệu chọn theo thực nghiệm

32

004,04

126,012

87,021,0

12

634,1867,19

"

Cm.Cm'C

v r

v r v

684,20.035,0806,191

"

a.a'

a

r

v r v v

10.52.035,000419,

01

"

b.b'

r

v r v v

9 Chỉ số nén đa biến trung bình n1

Tính gần đúng bằng phương trình nén đa biến:

a' b' T  1

314,81

a v v

Ta có:

314,81

n

1 3685 , 1

1 

0215,1M

M1

2

0 

 (2-14) 01,0319

15 Hệ số biến đổi phân tử thực tế

035,00319,1

r 0

16 Hệ số biến đổi phân tử tại z

b

z r

0

1

11

85 , 0 033 , 0 1

1 0319 , 1

17 Hệ số tỏa nhiệt xz tại z

94 , 0 9 , 0

85 , 0

r z 2

z 1 v 0

r z 2 v vz

x1.Mx

.M

x1M.'ax

M

r z 2

z 1

v 0

r z 2 vz vz

x1.Mx

.M

x1.M

"

bx

.M

"

C

19 Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz:

Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz được tính theo phương trình sau:

r 1

"

b

.M

Q

20 Áp suất cực đại của chu trình lý thuyết pz:

pz pc.7,608.1,4511,033[MN/m2] (2-20)5.2.4 Quá trình giãn nở

21.Tỷ số giãn nở sớm:

6,1918.45,1

03,1T

T.c

22 Tỷ số giãn nở sau:

45,1

5,13

32,9

6,1918

Tb 1,281  [0K]

24 Kiểm nghiệm lại trị số n2:

Trị số n2 được kiểm nghiệm lại theo phương trình:

vz vz b

z r 1

H z b

2

TT.2

"

b

"

aTT.1 M

Q

314,81

n2Vậy chọn n2 = 1,28

25 Áp suất của quá trình giãn nở:

b nz 1,28

32,9

033,11p

c

111n

11

11n

.1.1

p'

11

13685,1

132

,9

11

128,1

45,1.45,1145,1.45,115

k i 1

i Q p

T.p.M.314,8

318 725 , 1 99 , 0 314 , 8





i

 28)

(2-29 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:

i H

i Q

3600000g



 (2-29)

52,0.42530

n.S

525 , 1





m

 (2-32)

185 [ ]

88 , 0

78 , 162

h Kw

g g

35 Thể tích công tác của động cơ:

n.i

p

.30.NV

e

e h



V h 1,525900.12.30.1500.4 35)

Vh=3,9498[dm3]

36 Kiểm nghiệm đường kính xylanh:

S

V.41000

9498,3.41000

DDt D 164,917 1650,083[mm]

5.5 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG.

5.5.1 Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến n 1

Phương trình đường nén p.Vn 1 const

 , do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đườngnén thì

1 n 1

nx nx

n c

p  (2-37)

Rút ra: n 1

c nx c nx

VV

1pp

p

p  Với n1 là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính nhiệt

5.5.2 Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở.

Phương trình của đường giãn nở đa biến p.Vn 2 const

 , do đó nếu gọi x là điểm bất

kỳ trên đường giãn nở thì:

2 n 2

gnx gnx

n z

p  (2-38)

n 2

z gnx gnx

VV

1p

i

.p

Với n2 là chỉ số giãn nở đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

5.5.3 Lập bảng xác định đường nén và đường giãn nở.

Bảng 2.1 Đường nén và đường giãn nở

Vx i in1 1/in1 Pc/in1 in2 1/in2 pzn2/in2

Vc 1 1,000 1,000 7,608 1,000 1,000 11,0331,45Vc 1,45 1,662 0,602 4,577 1,609 0,622 11,033

15,13

96,31

Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt sẽđược đồ thị công lý thuyết

Dùng đồ thị Brick xác định các điểm

 Phun sớm (c’)

 Mở sớm xupap nạp (r’), đóng muộn xupap nạp (a’)

 Mở sớm xupap thải (b’), đóng muộn xupap thải (r”)

5.5.5 Hiệu chỉnh đồ thị công.

Xác định các điểm trung gian:

 Trên đoạn cy lấy điểm c” với c”c = 1/3cy

 Trên đoạn yz lấy điểm z” với yz” = 1/2yz

 Trên đoạn ba lấy điểm b” với bb” =1/2ba.

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

* Xây dựng đồ thị Brick:

Đồ thị brick được xây dựng theo các bước sau:

- Vẽ 1/2 vòng tròn tâm O bán kính R.Chọn tỷ lệ xích R sao cho đường kính AB

của 1/2 vòng tròn bằng đoạn

v h

V

 trên đồ thị công Do đó AB = 2R, điểm A ứng vớikhi góc quay  = 00(vị trí điểm chết trên) và điểm B ứng với góc quay  = 1800 ( ( vịtrí điểm chết dưới)

Chọn

v h

, 3

25 , 0 5 , 92

+Góc đóng muộn xupap thải (r’’) ) 4= 280

Ta có đồ thị công của động cơ MTU như sau :

11,03

r''r'

P (MN/m )

b'' a'' Vc

170 160 150 140 130 120 110 90 70 60 50 40 30 20

10 18

b''

z''

c'' c 7,61

y z

b a r

13 V(l)

12 10 9 7 5 3 1,45 1

O'

Hình 5-11 Đồ thị công của động cơ MTU 12V-396TC14

6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ MTU

12V-Bộ tua bin tăng áp gồm có hai phần chính là máy nén và tua bin khí cùng các cơcấu phụ như bạc đỡ trục, thiết bị bao kín, các bộ phận bôi trơn và làm mát…

19

17

15 14 13

12 10

9 8

Hình 6-1 Kết cấu của bộ tuabin tăng áp

1-Bánh công tác máy nén ;2- Ống lót ; 3- ÊCU tự khóa ; 4-Trục quay ; 5-XÉC LÍP ;6- Vòng chặn ; 7- Vỏ máy nén ; 8-Ổ đỡ ; 9-Vỏ tua bin ; 10- Bulông ; 11-Vành miệngphun ; 12-Vòng bao kín ;13-Bánh công tác tua bin ; 14-Ổ đỡ ; 15-Vòng chặn ;

16-Võ giữa ; 17-Bạc hướng trục;18-Roăng làm kín ; 19-Vòng chặn

Nguyên lý hoạt động: Khí thải của động cơ qua đường ống 9, vành miệng phun 11

được dẫn vào cánh 13 của tua bin, sau khi giãn nỡ tới áp suất khí trời thì thoát qua cửathải của tua bin ra ngoài trời.Máy nén do tua bin dẫn động được quay cùng tốc độ củatuabin nhờ trục 4, tăng áp suất và tăng tốc độ của không khí đi trong bánh công tác 1của máy nén, sau đó một phần động năng của dòng khí qua vành tăng áp được chuyển