Bộ giao thông vận tải trờng cao đẳng giao thông vận tải Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động bổ sung khí cho động cơ diesel tăng áp bằng tua bin khí xả Chủ nhiệm đề tài: ts . vũ ngọc khiêm 6877 14/4/2008 hà nội - 2008 mở đầu 1. Tính thời sự của đề tài Khi thiết kế chế tạo động cơ điezen, chế độ đợc lựa chọn để thiết kế là chế độ làm việc định mức ứng với một chế độ khai thác thờng xuyên của động cơ.Trong quá trình khai thác thực tế thì lại không phải nh vậy, do chất lợng mặt đờng hoặc các chế độ khai thác đối với các phơng tiện cơ giới và vận tải luôn luôn thay đổi làm cho tải ngoài của động cơ cũng luôn luôn thay đổi và động cơ phải làm việc ngoài chế độ định mức. Nếu chế độ công tác của động cơ thay đổi theo tải và nằm ngoài chế độ định mức thì chất lợng hoà trộn và cháy hỗn hợp xấu đi làm thay đổi các thông số công tác của động cơ. Mức độ thay đổi các thông số công tác phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật của động cơ và chế độ phụ tải. Khi hoạt động ở các chế độ này các thông số công tác của động cơ thay đổi theo chiều hớng xấu đi làm giảm các chỉ tiêu kinh tế, giảm tính tin cậy, tuổi thọ của động cơ, đồng thời làm cho các thành phần độc tố trong khí xả tăng lên gây ô nhiễm môi trờng. Sau đây chúng ta xét đến ảnh hởng của động cơ đến môi trờng và tính kinh tế, tính làm việc ổn định của động cơ trong quá trình khai thác. ảnh hởng của quá trình khai thác động cơ đến môi trờng Tất cả các động cơ đốt trong nói chung và đối với động cơ điezen nói riêng đều gây tiếng ồn và làm bẩn môi trờng, đặc biệt là khí xả làm ô nhiễm môi trờng không khí. Trong quá trình hoạt động động cơ thực hiện trao đổi nhiệt không ngừng với môi trờng xung quanh. Không khí sạch nạp vào xi lanh động cơ, tham gia quá trình hoà trộn với nhiên liệu, cháy và sau đó xả khí thải ra môi trờng. Theo các công trình nghiên cứu, trong thành phần của khí xả gồm có các chất không tham gia vào quá trình cháy, sản phẩm cháy hoàn toàn và không hoàn toàn nhiên liệu và ô xít nitơ. Hàm lợng theo % thể tích của chúng nh sau [4] : Nitơ ôxy Hơi nớc Khí cac bonic Khí sunfurơ Hidrô 76 78 2- 15 0,5 6 1 14 0,003 0,1 0 0,1 ôxít các bon Anđêhit Cacbuahyđrô Muội (g/m3) ôxít nitơ 0,01 0,5 0,001 0,05 0,009 0,05 0,01 1,1 0,002 0,5 2 Độc tố trong khí thải đợc xác định bằng hàm lợng có trong khí thải các chất ôxit nitơ, ôxit cacbon, anđêhit, hyđrô cacbon mạch hở, hyđrô cacbon mạch vòng, khí sufurơ và khói. Trong đó ôxit nitơ và ôxit cacbon là hai loại độc tố nguy hiểm nhất. Ôxit nitơ hình thành ở nhiệt độ cao do phản ứng giữa ôxy và nitơ. Ôxit cacbon hình thành trong động cơ điezen khi cháy ở điều kiện không đủ ôxy. Do tính độc cao của ôxit nitơ và ôxit cacbon nên hàm lợng của chúng trong khí xả phải hạn chế. Tại một số nớc phát triển nh Mỹ hoặc các nớc châu Âu đã có giới hạn cho phép về nồng độ chất thải của động cơ ra môi trờng. Tại Việt Nam cần phải có biện pháp kiểm soát chặt chẽ mức độ ô nhiễm và tiêu chuẩn hoá chất độc hại xả ra môi trờng. Đối với các động cơ thờng xuyên làm việc ở các chế độ không ổn định thì vùng làm việc hầu nh nằm ngoài chế độ định mức. Khi làm việc ở các chế độ không ổn định thì trong thời gian chuyển tiếp do không cân bằng về mô men quay và mô men cản làm cho tỉ số giữa lợng nhiên liệu và lợng không khí cấp vào động cơ không tơng ứng. Điều đó dẫn đến làm xấu chất lợng quá trình cháy, hiệu suất chỉ thị giảm rõ rệt so với chế độ ổn định tơng ứng. Điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất là chế độ đóng tải đột ngột, đặc biệt đối với động cơ có tăng áp tua bin khí xả. Khi làm việc ở chế độ này lợng nhiên liệu cấp cho chu trình tăng lên đạt giới hạn trên, trong khi đó lợng không khí cấp tăng lên không nhiều do quán tính của rô to tua bin máy nén, nên hệ số d lợng không khí giảm nhanh, chất lợng cháy hỗn hợp xấu đi rõ rệt. Phần nhiên liệu phun vào xilanh quá lớn so với lợng không khí nạp làm cho quá trình cháy nhiên liệu không hoàn toàn, phần nhiên liệu không kịp cháy xả ra làm ô nhiễm môi trờng. Kết quả nghiên cứu trên động cơ điezen 6CH16/22.5 khi làm việc ở chế độ tăng tốc (thay đổi tải kết hợp với thay đổi tay ga nhiên liệu) đã cho thấy độ khói khi thanh răng nằm ở ng ỡng cấp nhiên liệu cực đại đạt 900 mg/m 3 tức là vợt 80% so với giá trị định mức. Oxit nitơ ở chế độ này cũng đạt tới giá trị 18g/Kwh, tức là vợt 20% so với chế độ định mức. Nh vậy, chế độ tăng tốc đã chỉ ra rằng bên cạnh sự tăng độ khói khi tăng tốc còn xảy ra sự tăng ôxit nitơ [17]. Nguyên nhân của việc tăng sự thải NOx là ở chỗ trong thời gian đầu của chế độ chuyển tiếp, chu kỳ duy trì tự bốc lửa rất lớn, còn nguyên nhân tăng sự 3 thải muội là do áp suất không khí tăng áp và số vòng quay của động cơ bé hơn giá trị tơng ứng với lợng nhiên liệu đợc phun vào, phần nhiên liệu rơi vào thành buồng cháy cũng tăng lên, quá trình cháy kéo dài trên đờng giãn nở. Một thí nghiệm khác [17] trên động cơ điezen 8H25/34 lai máy phát điện PA500/500 phục vụ cần cẩu nổi kiểu ngoạm sức nâng 16 tấn lấy cát từ đáy sông cho thấy trong chế độ không ổn định độ khói tăng khoảng 10 lần, nồng độ CO tăng khoảng 3 lần, còn CH tăng khoảng 4 lần so với chế độ định mức. ảnh hởng của chế độ thay đổi tải đến độ mài mòn các chi tiết làm việc của động cơ Nguyên nhân làm thay đổi chất lợng quá trình công tác trong xi lanh động cơ và các h hỏng khác đối với động cơ khai thác ở chế độ thay đổi tải đột ngột là sự không cân bằng mô men quay và mô men cản dẫn đến không ổn định vòng quay. Sự thay đổi các thông số trong quá trình cấp nhiên liệu, nạp không khí và nhiệt độ các chi tiết vợt ra khỏi giới hạn so với chế độ ổn định sẽ làm tăng khói, giảm thời gian khai thác giữa các lần sửa chữa và các hiện tợng không mong muốn khác. Các hiện tợng trên làm xấu chất lợng khai thác. Khi đóng tải, chất lợng cháy kém, khói và hiện tợng cốc hoá hệ thống nạp thải, cánh tua bin tăng lên và giảm công suất động cơ. Khi đánh giá các chế độ không ổn định của động cơ đến mài mòn các chi tiết và tuổi thọ động cơ thờng phải nghiên cứu toàn bộ các vấn đề liên quan đến chế độ làm việc của động cơ khi khởi động ở trạng thái nguội, sấy nóng và các chế độ không ổn định khác vì khi đó chế độ tải và cơ cấu điều khiển luôn thay đổi. Động cơ làm việc ở các chế độ trên sẽ bị tăng độ mài mòn và giảm tuổi thọ, tăng tiêu hao nhiên liệu và giảm tính kinh tế khi khai thác động cơ. Các nguyên nhân có thể làm gia tăng sự mài mòn chi tiết của động cơ khi làm việc ở các chế độ thay đổi tải là quán tính nhiệt của các chi tiết, sự phá vỡ chế độ bôi trơn, tăng lực của khí cháy và lực quán tính các chi tiết cơ cấu biên khuỷu, tăng độ mài mòn ổ đỡ, nhóm piston xilanh, tăng ứng suất nhiệt lên vách nắp xilanh, đỉnh piston Kết quả thí nghiệm trên các động cơ lai cần cẩu nổi khi làm việc ở chế độ tăng phụ tải và vòng quay cho thấy độ mài mòn ổ đỡ tăng lên 1,4 lần so với chế 4 độ ổn định [16]. Một thí nghiệm khác trên động cơ 412/14 có công suất định mức 45,5 kW khi thử trên bệ cho thấy khi tải thay đổi độ mài mòn mặt gơng xilanh tăng lên khoảng 2-2,5 lần, đồng thời suất tiêu hao dầu nhờn do cháy tăng lên 1,48 đến 1,8 lần so với chế độ định mức, độ mài mòn tăng tỉ lệ thuận với độ tăng biên độ thay đổi vòng quay và lợng nhiên liệu cấp cho chu trình. Độ mài mòn và ứng suất nhiệt các chi tiết làm việc của động cơ gia tăng trong chế độ thay đổi tải đột ngột là nguyên nhân góp phần làm giảm tính tin cậy, giảm các chỉ tiêu kinh tế và tuổi thọ của động cơ, tăng độc tố trong khí xả thải ra môi trờng. Tình hình khai thác sử dụng động cơ điezen ở Việt Nam Ngày nay, cùng với sự phát triển vợt bậc của tiến bộ khoa học kỹ thuật, động cơ điezen không ngừng đợc cải tiến và hoàn thiện và ngày càng khẳng định vị trí số một của mình trong số các thiết bị động lực đợc sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực kinh tế: giao thông vận tải (đờng bộ, đờng sắt, đờng thuỷ ), công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng và quốc phòng v.v Cho đến nay tại Việt Nam cha có một thống kê chính xác số lợng các loại động cơ điezen đợc sử dụng trong tất cả các lĩnh vực. Tuy nhiên do quá trình quét sạch khí thải và nạp khí mới ở động cơ bốn kỳ tiến hành tơng đối hoàn hảo hơn so với động cơ hai kỳ, đồng thời bằng phơng pháp tăng áp có thể tăng công suất của động cơ bốn kỳ một cách dễ dàng vì ứng suất nhiệt của xilanh nhỏ hơn và hệ thống tăng áp của nó cũng đơn giản hơn so với động cơ hai kỳ, vì vậy động cơ điezen bốn kỳ tăng áp bằng tua bin khí xả rất đợc sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân [3]. Khi khai thác loại động cơ này do tải ngoài của động cơ thờng xuyên thay đổi nên động cơ phải thờng xuyên làm việc ở các chế độ nằm ngoài chế độ định mức làm cho các thông số công tác của động cơ thay đổi theo chiều h ớng xấu đi. Hậu quả còn lớn hơn đối với động cơ khi làm việc ở các chế độ thay đổi tải đột ngột. Chẳng hạn khi đóng tải, mô men cản tăng lên làm tốc độ của động cơ giảm xuống, thông qua bộ điều tốc đẩy thanh răng tăng nhanh lợng nhiên liệu cấp cho chu trình. Trong khi đó do tính trễ của tua bin máy nén nên tua bin máy nén cha kịp tăng tốc cấp thêm không khí cho động cơ. Kết quả là hoà khí quá đậm làm giảm chất lợng chu trình công tác, giảm 5 tính tin cậy, giảm các chỉ tiêu kinh tế và tuổi thọ của động cơ, tăng độc tố trong khí xả thải ra môi trờng. Các nhà chế tạo và khai thác mong muốn cải thiện các thông số công tác của động cơ khi khai thác ở những chế độ này. Hiện nay nhờ sự phát triển vợt bậc của tiến bộ khoa học kỹ thuật mà động cơ điezen thế hệ mới đã phần nào khắc phục đợc những nhợc điểm nói trên [23]. Tuy nhiên với loại động cơ này tại Việt Nam cũng nh một số nớc phát triển khác, do nguồn kinh phí có hạn nên không có nhiều doanh nghiệp mạnh dạn đầu t. Trong khi đó thế hệ động cơ đời thấp, cũ tính năng hoạt động kém hơn nhng giá rẻ phù hợp với điều kiện của nhiều doanh nghiệp nên đợc dùng rất nhiều, chiếm tỉ trọng lớn. Khi khai thác loại động cơ này nếu không có biện pháp cải thiện sẽ làm giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và tính năng tin cậy khi làm việc của động cơ, đồng thời làm tăng độc tố trong khí xả, gây ô nhiễm môi trờng. 2. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài ở nớc ngoài vấn đề này đợc nghiên cứu tại các viện, các trung tâm nghiên cứu khoa học, ngay cả các nhà máy chế tạo động cơ cũng thành lập các trung tâm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm. Nh vậy, vấn đề đề tài đặt ra đã đợc nghiên cứu và đa vào ứng dụng, tuy nhiên với các tài liệu đã xuất bản chỉ trình bày cơ sở lý luận và phơng pháp chung. ở trong nớc, vấn đề này cha đợc quan tâm đầy đủ. Vì vậy nghiên cứu và khai thác chế độ chuyển tiếp nói chung và chế tạo hệ thống tự động cấp khí bổ sung cho động cơ để cải thiện chế độ chuyển tiếp của động cơ là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tế. 3. Mục tiêu nghiên cứu Cải thiện các thông số công tác của động cơ điezel tăng áp tua bin khí xả bằng phơng pháp tự động cấp khí bổ sung. 4. Phơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm 6 Chơng 1 Các phơng pháp tăng công suất cho động cơ điezen và các chế độ công tác của động cơ điezen tăng áp lai phụ tải 1.1. Các phơng pháp tăng công suất cho động cơ điezen Trong tính toán nhiệt động lực học động cơ đốt trong, ngời ta sử dụng các biểu thức tính toán các thông số có ích của động cơ để phân tích các phơng pháp chủ yếu tăng công suất động cơ. Có thể sử dụng các công thức sau: i n M Q VN m i H kvhe 30 0 = ip n SDN mie 2 18,26= ipc DN em e 2 4,785= Trong đó: N e - công suất có ích của động cơ; kW Q H - nhiệt trị thấp nhiên liệu; MJ/kg V h - thể tích công tác của xilanh; lít M 0 - lợng không khí lý thuyết cần thiết đốt cháy 1 kg nhiên liệu; kmolkhông khí/kg nhiên liệu i , v , m - hiệu suất chỉ thị, hệ số nạp , hiệu suất cơ giới; D - đờng kính xilanh, m S - Hành trình piston, m P e , P i - áp suất có ích trung bình, áp suất chỉ thị trung bình; MN/m 2 - số kỳ k - khối lợng riêng của không khí đa vào động cơ; kg/m 3 - hệ số d lợng không khí C m = S.n/30- tốc độ trung bình của piston; m/s 7 Qua các biểu thức xác định công ssuất của động cơ ta thấy muốn tăng công suất của động cơ ta có thể dùng các biện pháp nh thay đổi các thông số kết cấu của động cơ (, D, S, i), tăng số vòng quay nhoặc tăng tốc độ trung bình của piston, tăng áp suất có ích trung bình p e . Khi phân tích các biện pháp tăng công suất cho động cơ ta thấy rằng: - Nếu dùng động cơ 2 kỳ thay cho động cơ 4 kỳ ( giảm đi hai lần), trên lý thuyết có thể làm cho công suất động cơ tăng lên 2 lần. Chính vì vậy hầu hết các loại động cơ điezen cỡ lớn đều dùng động cơ 2 kỳ. - Tăng số xilanh i sẽ làm tăng công suất của động cơ. Tuy nhiên nếu tăng quá nhiều sẽ làm số chi tiết của động cơ tăng lên quá nhiều và làm giảm độ cứng vững của hệ trục khuỷu, giảm độ tin cậy và độ an toàn trong quá trình làm việc của động cơ. - Kích thớc xilanh D và S hiện nay đã đạt tới trị số khá lớn. Kích thớc xilanh càng lớn thì kích thớc bên ngoài của độngcơ cũng càng lớn. Đờng kính xilanh đạt tới 1,1 mét, hành trình piston đạt tới 2 mét còn chiều cao của động cơ ngày nay đã đạt tới hơn 12 mét, chiều cao xu pap tới 1,5 mét. Nếu tiếp tục tăng D và s sẽ gây nhiều khó khăn về công nghệ và vật liệu chế tạo các chi tiết. - Tăng số vòng quay n và tốc độ trung bình của piston c m cũng chỉ hạn chế trong một phạm vi rất nhỏ. Hiện nay c m đạt tới 12-18m/s và n tới 3000 vg/ph với động cơ điezen, 8000 vg/ph với động cơ xăng. Vợt quá phạm vi trên sẽ tăng độ mài mòn, tăng phụ tải nhiệt, phụ tải cơ và rút ngắn tuổi thọ của các chi tiết. - Dùng các biện pháp cải tiết thiết kế và điều chỉnh chính xác các thông số cấu tạo và thông số điều chỉnh động cơ nhằm giảm hệ số d lợng không khí, tăng hiệu suất chỉ thị hịu suất cơ giới và hệ số nạp cũng chỉ có thể làm cho công suất của động cơ tăng lên rất ít vì trong thực tế lắp ráp và điều chỉnh động cơ, bao giờ ngời ta cũng cố gắng điều chỉnh để những thông số trên đạt tới giá trị tốt nhất. - Tăng áp cho động cơ tức là làm tăng áp suất p k và khối lợng riêng k của không khí nạp nhằm làm tăng khối lợng không khí nạp đi vào động cơ trong mỗi chu trình là biện pháp tốt nhất làm tăng công suất động cơ. Biện pháp này không những không gây ảnh hởng xấu mà trong một số trờng hợp còn làm cho các thông số của biểu thức N e đợc cải thiện tốt hơn. Nếu các thông số khác trong biểu thức tính N e giữ 8 nguyên không đổi thì công suất N e của động cơ tỉ lệ thuận với áp suất p k hoặc khối lợng riêng k của không khí nạp. Muốn tăng áp cho động cơ cần phải có máy nén dùng để nén không khí từ áp suất khí trời tới áp suất tăng áp p k rồi mới đa vào động cơ. Dựa vào phơng pháp dẫn động máy nén của động cơ tăng áp ngời ta chia các phơng pháp tăng áp chủ yếu làm 3 nhóm: tăng áp truyền động cơ giới, tăng áp tua bin khí và tăng áp hỗn hợp. Hình 1.1. Sơ đồ động cơ tăng áp TBKX Trên hình vẽ giới thiệu sơ đồ động cơ tăng áp tua bin khí có liên hệ khí thể giữa động cơ Đ vơí máy nén N và tua bin khí T. Tua bin khí thải T và máy nén khí N đợc lắp trên cùng một trục không có liên hệ truyền động cơ giới với động cơ. Khí thải của động cơ đi vào tua bin khí sinh công quay máy nén rồi đợc thải ra ngoài trời, cũng trong thời gian ấy máy nén Nhút không khí ngoài trời nén từ áp suất p 0 lên p k rồi đa vào động cơ. Sô lợng không khí nén cung cấp cho động cơ đợc biến đổi tự động theo công suất của động cơ. Công suất của động cơ càng cao thì năng lợng chứa trong khí thải càng lớn, đảm bảo quay máy nén cung cấp cho động cơ càng nhiều không klhí nén. Đây chính là u điểm lớn làm cho phơng pháp tăng áp tua bin khí xả trở thành biện pháp tốt nhất để làm tăng công suất và nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ. Vì vậy biện pháp này đã đợc sử dụng rất rộng rãi trong các loại động cơ điezen hiện đại. 1.2. Phân tích các chế độ công tác của động cơ điezen tăng áp lai phụ tải Đ p th p k p 0 T 9 Sự khác nhau giữa động cơ diezen không tăng áp và tăng áp không những ở các thông số nh tỉ số nén, lợng cấp nhiên liệu, pha phối khí, áp suất nhiệt độ của chu trình công tác mà còn phải lu tâm đến lợng khí xả phải luôn đủ đảm bảo cho tua bin làm việc để quay máy nén cung cấp không khí nạp cho động cơ điezen có tăng áp [4, 9, 32, 34]. Thí dụ, để đảm bảo tăng suất tiêu hao không khí và khí xả qua xu páp nạp, xả trong động cơ tăng áp cần phải tăng góc mở sớm và đóng muộn các xu páp, tăng góc trùng điệp (Trong khi góc trùng điệp của động cơ không tăng áp khoảng 25-50 0 góc quay trục khuỷu thì ở động cơ có tăng áp bằng tua bin khí xả góc trùng điệp có thể lên tới 100-160 0 góc quay trục khuỷu để đảm bảo quét khí). Mặt khác, trong quá trình làm việc của động cơ điezen tăng áp bằng TBKX khi động cơ làm việc ở chế độ định mức TBMN thờng xuyên đảm bảo cân bằng giữa công suất do TB sinh ra và công suất tiêu dùng cho MN (N t = N k ). TBMN có rô to không liên hệ cơ học với trục khuỷu, ở tất cả các chế độ làm việc của động cơ tua bin và máy nén đều tự điều chỉnh công suất. Công suất máy nén khi tính toán dựa vào suất tiêu hao không khí và áp suất tăng áp. Tuy nhiên vấn đề phức tạp khi tăng áp cho động cơ điezen là phải đảm bảo sự làm việc ổn định đồng thời của TBMN với động cơ trong khoảng tải và vòng quay rộng. Thật vậy, do đặc tính lu động khí của TB-MN và động cơ đốt trong là khác nhau nên để có sự làm việc hài hoà giữa 3 cụm phải có sự phối hợp chặt chẽ các đặc tính của chúng, tức là phải phối hợp đặc tính của TB với đặc tính của MN, phối hợp đặc tính của cụm TB-MN với động cơ đốt trong. Bởi vậy, động cơ 4 kỳ tăng áp tua bin khí xả có các đặc tính khác với động cơ không tăng áp. Để giải quyết đợc vấn đề này, các đặc tính khí động học máy nén li tâm cần phải phù hợp hoàn toàn với đặc tính tiêu thụ không khí của động cơ điezen. Đặc tính động học hệ thống máy nén tăng áp tua bin khí xả là đặc tính khí động học học máy nén li tâm, trên đó xây dựng các đờng chế độ làm việc của máy nén khi động cơ điezen làm việc theo đặc tính ngoài, đặc tính tải và đặc tính chân vịt. Chúng đợc gọi là đặc tính chế độ làm việc của TBMN. Đặc tính chế độ làm việc của TBMN thu đợc từ thực nghiệm [4, 9, 21, 32 ]. Nh vậy để có cơ sở tính toán các thông số công tác của động cơ hay tính toán hoạt động phối hợp của hệ thống động cơ - tua bin máy nén - tải khi thay đổi [...]... động cơ ở chế độ thay đổi tải Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp bằng TBKX, đặc biệt ở động cơ trung tốc, quá trình trao đổi khí ảnh hởng lớn đến chế độ công tác động cơ khi thay đổi tải ở chế độ định mức áp suất tăng áp thờng lớn hơn áp suất khí thải trớc tua bin Pk>Pkx do vậy khí nạp quét sạch xi lanh , lợng khí sót nhỏ, nhờ vậy tăng đợc lợng không khí nạp nên quá trình cháy tốt ở chế độ nhỏ tải (các chế. .. ống xả về ống nạp trong giai đoạn đầu của quá trình tăng tải đột ngột cho động cơ Hệ số d lợng không khí 1 và áp suất có ích trung bình cũng có thể tăng lên bằng cách điều chỉnh tua bin máy nén [2; 23] Để điều chỉnh có thể xả khí vòng qua tua bin, xả khí nén trong máy nén ra môi trờng xung quanh, xả khí nén từ cửa ra máy nén vào tua bin, hãm rô to tua bin máy nén bằng cách truyền công suất d của tua bin. .. khí xả, nên tua bin sẽ có khả năng phản ứng nhanh với sự thay đổi chế độ công tác của động cơ, bảo đảm tính tăng tốc tốt hơn khi động cơ nhận tải so với khi động cơ sử dụng tua bin đẳng áp Ngoài ra nhờ đặc điểm của hệ thống khí xả khi lắp tua bin biến áp mà có sự giảm nhanh của áp suất ở những đoạn ống xả trong thời kỳ quét, việc quét khí của các xi lanh cũng tốt hơn và giảm đáng kể hiện tợng khí xả. .. thông số trao đổi khí: Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp bằng TBKX, đặc biệt ở động cơ trung tốc, quá trình trao đổi khí ảnh hởng lớn đến chế độ công tác động cơ khi thay đổi tải ở chế độ định mức áp suất tăng áp thờng lớn hơn áp suất khí thải trớc tua bin Pk>Pkx do vậy khí nạp quét sạch xi lanh , lợng khí sót nhỏ, nhờ vậy tăng đợc lợng không khí nạp nên quá trình cháy tốt ở chế độ nhỏ tải (các chế độ nhỏ hơn... nhợc điểm của tăng áp biến áp là dẫn cục bộ dòng khí đến tua bin, áp suất dòng khí xả không đều nên hiệu suất giảm Tuy nhiên sử dụng tăng áp biến áp sẽ làm tăng áp suất tăng áp pk, đồng thời làm giảm pkx tại thời điểm quét sạch xilanh, nhờ vậy tổn thất bơm giảm xuống 1.3.2 Giảm mô men quán tính rô to tua bin máy nén: Tốc độ tăng tốc tua bin máy nén là yếu tố quyết định khi tăng tốc động cơ cũng nh sự... Entanpi khí xả của tăng áp biến áp cao hơn 20-30% so với tăng áp đẳng áp Trong khi đó với tăng 30 áp đẳng áp khí xả ra khỏi xilanh bị đẩy ra 2 phía của đờng ống xả có thể tích lớn nên động năng bị tổn thất Khi động cơ làm việc với tải và vòng quay nhỏ thì rò lọt ngợc khí xả tăng lên do tăng độ chênh áp suất pkx - pk Đặc biệt là tại thời điểm đóng tải, thanh răng dịch chuyển nhanh đến chốt tì tăng lợng... chốt tì tăng lợng cấp nhiên liệu cho chu trình, lúc đó vòng quay giảm nhanh nên thời gian trùng điệp tăng lên Do vậy hệ số khí sót tăng lên, hệ số nạp giảm, khói và thời gian quá trình chuyển tiếp cũng tăng lên Với hệ thống tăng áp biến áp năng lợng bổ sung cho tua bin tăng lên do tăng động năng dòng khí ra khỏi xilanh bằng cách phân ra các ống xả khác nhau Mỗi ống xả đều có tiết diện bé và đợc nối... độ này Các phơng pháp cải thiện có thể đợc tập trung theo hớng hoàn thiện hệ thống nạp thải khí, hoàn thiện bộ điều tốc hoặc hoàn thiện hệ thống cấp nhiên liệu [ ]: 1.3.1 Sử dụng tăng áp biến áp: Tăng áp biến áp có u điểm so với tăng áp đẳng áp khi tỉ số tăng áp k đạt đến giá trị 2 Khi k > 2 tính u việt của nó giảm đi Khi tăng áp biến áp, do tiết diện đờng ống xả nhỏ nên phần khí xả ra khỏi xilanh vẫn... của tua bin các phơng pháp điều chỉnh tua bin máy nén tăng áp đảm bảo pk, pe cao khi vòng quay động cơ nhỏ không chỉ tăng hệ số d lợng không khí, mà còn giữ đợc vòng quay rô to tua bin máy nén cao khi vòng quay động cơ thấp Nhờ vậy quá trình tăng tốc đợc bắt đầu khi vòng quay rô to tua bin máy nén cao nên rút ngắn đợc thời gian tăng tốc 1.3.5 Cấp khí bổ sung: Để cải thiện các thông số công tác của động. .. trình cháy thiếu không khí sẽ làm cho chất lợng giảm xuống làm xấu các thông số chỉ thị và có ích của động cơ Việc cấp khí bổ sung cho động cơ vào thời điểm này có thể cải thiện chất lợng làm việc cũng nh các thông số công tác của động cơ khi hoạt động ở các chế độ này Với phơng án cấp khí bổ sung bằng tay, để đảm bảo đủ không khí cho động cơ trong quá trình động cơ làm việc ở chế độ thay đổi tải, ngời . Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động bổ sung khí cho động cơ diesel tăng áp bằng tua bin khí xả Chủ nhiệm đề tài: ts . vũ ngọc khiêm. 3. Mục tiêu nghiên cứu Cải thiện các thông số công tác của động cơ điezel tăng áp tua bin khí xả bằng phơng pháp tự động cấp khí bổ sung. 4. Phơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết. động cơ tăng áp ngời ta chia các phơng pháp tăng áp chủ yếu làm 3 nhóm: tăng áp truyền động cơ giới, tăng áp tua bin khí và tăng áp hỗn hợp. Hình 1.1. Sơ đồ động cơ tăng áp TBKX