Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL 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 cuối cùng là những hư hỏng thông thường cũng như việc tính toán kiểm nghiệm bộ tuabin tăng 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 trong nói 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: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 490ZL” Tuy nhiên do những hạn chế về thời giạn, kinh nghiệm thực tiễn, kiến thức 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 hệ thống này với hệ thống khác. Vì thế chắc chắn không tránh khỏi những sai sót trong vấn đề thực hiện. Rất mong có được sự quan tâm chỉ bảo hơn nữa của các thấy cô cùng các bạn. Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo DƯƠNG VIỆT DŨNG cùng toàn thể thầy cô khoa cơ khí giao thông và các bạn, những người đã trực tiếp giúp đỡ chỉ dẫn, góp ý kiến cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này. Đà Nẵng, ngày 26 tháng 2 năm 2009 Sinh viên thực hiện. Nguyễn Đức Hùng 1 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL MỤC LỤC 2 MỤC LỤC 2 Hình 4 - 5 Sơ đồ nguyên lý làm việc bộ tuabin tăng áp 40 1- Vỏ máy nén ; 2- Vỏ tuabin ; 3- Cánh tuabin ; 4- Cánh máy nén 40 2 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL 1. MỤC ĐÍCH, Ý GHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ngành động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển hơn một trăm năm, trong quá trình phát triển đã trải qua nhiều thăng trầm do nhiều nguyên nhân khác nhau. Ví dụ người ta hy vọng vào một nguồn tài nguyên khác có đặc tính khác tốt hơn hoặc do lo sợ về sự cạn kiệt của nguồn nguyên liệu được biểu hiện ở cuộc khủng hoảng 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 con người. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, động cơ đốt trong đă có những bước phát triển kỳ diệu, vượt bậc trong nguyên cứu chế tạo động cơ xăng cũng như động cơ diesel đời mới có tính năng kinh tế, kỹ thuật vượt trội ra đời đã đánh bại mọi sự nghi ngờ về sự phát triển của nó. Nhờ những ưu điểm vượt trội về nhiều mặt, đặc biệt là hiệu suất cao trong phạm vi công suất rộng, nhỏ gọn, nên động cơ đốt trong ngày nay chíêm ưu thế tuyệt đối trong mọi lĩnh vực như vận tải đường bộ, đường thủy, đường sắt, hàng không, phát điện dự phòng,… 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 áp không có máy nén như: tăng áp dao động và cộng hưởng, tăng áp sóng áp suất, 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 hầu hết các hình thức tăng áp cũng như tổ hợp của nhiều hình thức tăng áp. Thành tựu tăng 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 cách tăng khối lượng không khí và nhiên liệu cháy ở một dung tích xilanh trong một đơn vị thời gian, tức là tăng khối lượng nhiệt nhiên liệu phát ra trong một không gian và thời gian cho trước. Mục đích cơ bản của tăng áp động cơ 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 động cơ đốt trong ứng với một đơn vị công suất. + Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ động cơ ứng với một đơn vị công suất. + giảm giá thành sản suất ứng với một đơn vị công suất. 3 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL + Hiệu suất động 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 hạ + Giảm độ ồn của động cơ. Để hiểu rõ hơn về vấn đề tăng áp cho động cơ đốt trong nói chung và tăng áp bằng tuabin khí nói riêng em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống tăng áp động cơ 490ZL” 2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 490ZL Động cơ 490ZL do hãng JIANGSU SIDA của Trung Quốc sản xuất được lắp trên xe THAICO FOTON tải 2 tấn. Động cơ gồm 4 xylanh thẳng, hàng thứ tự làm việc là 1- 3- 4 -2. Động cơ sử dụng nhiên liệu diesel và được phun gián tiếp vào buồng cháy. Buồng cháy trên động cơ 490ZL là loại buồng cháy ngăn cách kiểu xoáy lốc. Không gian buồng cháy được chia làm hai phần: Buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy chính, được nối với nhau bằng đường thông lớn. Đỉnh pittông được khoét lõm.Trên mỗi xylanh gồm có 1 xupáp nạp và một xupáp thải. Chính những đặc điểm đó đảm bảo cải thiện quá trình cháy của động cơ. Nhờ vào đặc tính của buồng cháy xoáy lốc mà quá trính cháy vẫn kết thúc kịp thời và động cơ có thể chạy ở tốc độ cao kể cả trường hợp phun nhiên liệu rất trễ, hạn chế tốc độ cháy, tốc độ tăng áp khi cháy và động cơ làm việc ít ồn hơn. Tuy nhiên động cơ 490ZL cũng có những nhược điểm: hiệu suất không cao, gây ra tiếng ồn ở chế độ không tải và ít tải. Kích thước động cơ 490ZL nhỏ gọn nhưng công suất động cơ đạt được vẫn lớn nhờ hệ thống nạp sử dụng tuabin tăng áp. 4 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL Hình 2-1 Hình mô phỏng động cơ 490ZL 2.1 Các đặc điểm và thông số kỹ thuật của động cơ 490ZL 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 7 6 4 3 1 5 2 8 672 89.5 692 Hình 2-2 Mặt cắt dọc động cơ 490ZL 1-Van hằng nhiệt ; 2- Trục cò mổ ; 3- Nắp xy lanh ; 4- Xu páp nạp ; 5- Xu páp xả 6- Đũa đẩy ; 7- Con đội ; 8- Lót xy lanh ; 9-Trục cam ; 10- Lỗ dầu bôi trơn 11- Vỏ bánh đà ; 12- Bánh đà ; 13- Lưới lọc dầu bôi trơn ; 14- Đai ốc xả dầu 15- Vòng chặn chốt pittông ; 16- Chốt pittông ; 17- Pittông ; 18- Pu ly 5 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL 1 7 10 13 15 18 2 3 4 5 6 8 9 11 12 14 16 17 Hình 2-3 Mặt cắt ngang của động cơ 490ZL 1- Thân máy ; 2- Trục khuỷa ; 3- Bộ điều tốc ; 4- Thanh truyền ; 5- Đường nạp không khí ; 6- Vòi phun ; 7- Lò xo xu páp ; 8- Trục cò mổ ; 9- Đường thải ; 10- Xu páp ; 11- Đũa đẩy ; 12- Pittông ; 13- Con đội ; 14- Trục cam;15- Đối trọng ; 16- Chân máy ; 17- Bầu lọc dầu ; 18- Cát te 6 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL Bảng 2-4 thông số kỹ thuật chính của động cơ 490ZL 7 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL 8 Thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị Công suất có ích định mức Ne kW 60 Tỷ số nén ε 17 Số vòng quay định mức n vòng/phút 3200 Đường kính xylanh D mm 89.5 Hành trình pittông S mm 89.5 Số xilanh i 4 Số kì τ 4 Góc mở sớm xupáp nạp Φ 1 Độ 12 Góc đóng muộn xupáp nạp Φ 2 Độ 38 Góc mở sớm xupáp thải Φ 3 Độ 50 Góc đóng muộn xupáp thải Φ 4 Độ 14 Buồng cháy ngăn cách Động cơ tăng áp Dung tích xi lanh Lít 2.545 Thứ tự nổ của động cơ 1-3-4-2 Momen cực đại của động cơ Me max N.m 205 Dài x Rộng x Cao LxWxH Mm 692x566x672 Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất g e g/kw.h 220 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL 2.2. Đặc điểm các cụm chi tiết,cơ cấu và hệ thống của động cơ 490ZL 2.2.1. Đặc điểm các cụm chi tiết, cơ cấu trên động cơ 490ZL 2.2.1.1. Nhóm Pittông Nhóm pittông gồm: pittông, chốt pittông, xéc măng khí, xéc măng dầu và các chi tiết hãm chốt pittông. Pittông là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xy lanh và nắp máy tạo thành buồng cháy. Điều kiện làm việc của pittông rất khắc nghiệt: chịu lực tác dụng rất lớn, chịu nhiệt độ và áp suất cao, chịu mài mòn lớn. Trong quá trình làm việc, nhóm pittông có nhiệm vụ chính sau: - Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho không khí cháy lọt xuống các te và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy; - Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏi xy lanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp. 2 3 1 4 5 Ø89.5 Hình 2 – 5 Nhóm pittông 1-Chốt pittông ; 2- Vòng hãm chốt pittông ; 3- Xéc măng dầu; 4- xéc măng khí ; 5- xéc măng khí 2.2.1.2. Nhóm thanh truyền. 9 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL Nhóm thanh truyền bao gồm: thanh truyền, bulông thanh truyền và bạc. -Thanh truyền là chi tiết dùng để nối pittông với trục khuỷu. Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên pittông xuống trục khuỷu để làm quay trục khuỷu.Trong quá trình làm việc, thanh truyền chịu tác dụng của lực khí thể trong xy lanh, lực quán tính của thanh truyền, lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pittông. - Đầu nhỏ thanh truyền (đầu lắp với chốt pittông) bị biến dạng dưới tác dụng của lực quán tính chuyển động tịnh tiến(không kể lực quán tính do khối lượng đầu nhỏ gây ra ) . Đầu to thanh truyền (đầu lắp với chốt khuỷa ) chịu tác dụng của lực quán tính của nhóm pitttông và thanh truyền .Thân thanh truyền chịu nén dưới tác dụng của lực khí thể và chịu uốn trong mặc phẳng lắc của thanh truyền dưới tác dụng của lực quán tính . - Khi động cơ làm việc , lực khí thể và lực quán tính thay đổi theo chu kỳ về trị sồ và hướng.Do đó tải trọng tác dụng trên thanh truyền là tải trọng thay đổi và có tính chất va đập . 3 4 5 6 7 1 2 Ø171 Ø29 Ø59 Hình 2 – 6 Kết cấu thanh truyền động cơ 490ZL 1-Lỗ hứng dầu; 2-Đầu nhỏ; 3-Rãnh dầu; 4-Bulông thanh truyền; 5-Bạc lót đầu to; 6-Đầu to;7-Thân thanh truyền. 2.2.1.3. Trục khuỷu 10 [...]... ca vic tng ỏp cho CT 33 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL T=1 T=1,5 T=1,4 A3 A2 19000 0C A1 40 45 0 0C C A4 50 T=1,3 Tg =5 50 C 2 P1 P0 ,4 T=1,6 1,5 T=1,2 17500 12000 1,0 1,0 nt=9000 vg/ph 15000 mk 0 -3 P0 10 Hỡnh 3 - 15 c tớnh ca cm tuabin mỏy nộn 4 KHO ST H THNG TNG P TRấN NG C 490ZL 4.1 H thng np, thi ca ng c 490ZL H thng np thi ca ng c 490ZL bao gm : Bu lc khụng khớ , b tuabin tng ỏp , kột... tuabin) nộn vo xy lanh 34 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL 5 4 3 2 8 1 7 6 Hỡnh 4 1 S h thng np thi 1- Bu lc khụng khớ ; 2- Cỏnh mỏy nộn ; 3- Cỏnh tuabin ; 4- Bỡnh tiờu õm 5- ng ng thi ; 6- ng c ; 7- ng ng np ; 8- B lm mỏt trung gian 4.2 H thng np ng c 490ZL 4.2.1 Nguyờn lý lm vic ca h thng np ng c 490ZL 35 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL 120 éCT 380éCD Hỡnh 4 2 S pha phi khớ k np Khi... mun xupap np 380 S pha phõn phi khớ k np ca ng c 490ZL c biu din trờn hỡnh 4-3 4.2.2 c im kt cu cỏc b phn trong h thng np Bu lc khụng khớ: ng c 490ZL s dng loi bu lc bng giy (lc khụ) Khụng khớ t mụi trng ngoi i qua bu lc Nhng cht bn c gi li, khụng khớ sch i vo mỏy nộn c nộn n mt ỏp sut cn thit ri c a vo xy lanh ng c Mỏy nộn khớ np: B tuabin tng ỏp ng c 490ZL s dng mỏy nộn ly tõm, bỏnh cụng tỏc ca mỏy... qu xu, nh: lm gim bn, tui th ca chi tit mỏy, gim nht du bụi trn, tng tn tht do ma sỏt H thng 12 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL lm mỏt cú nhim v thc hin quỏ trỡnh truyn nhit t khớ chỏy qua thnh bung chỏy ri truyn n mụi cht lm mỏt m bo nhit lm vic ca ng c ng c 490ZL cú h thng lm mỏt bng nc, tun hon cng bc, gm: kột nc, ỏo nc, bm nc, van hng nhit, qut giú, np mỏy v cỏc ng ng dn Bm nc kiu ly... bụi trn cú nhim v a du n bụi trn cỏc b mt ma sỏt, lm gim tn tht ma sỏt, lm mỏt trc, ty ra cỏc b mt ma sỏt 13 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL H thng bụi trn gm cú: bm du loi bỏnh rng, lc du, cỏcte, ng ng dn du, kột lm mỏt du v van an ton H thng bụi trn ng c 490ZL kiu cng bc cỏcte t v vung toộ, dựng a du i bụi trn cỏc b mt ma sỏt v lm mỏt cỏc chi tit 4 5 6 7 8 9 10 11 3 2 1 Hỡnh 2 10 S khi h thng... tinh;10-ng du chớnh ; 11-Trc khua 14 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL bụi trn b mt lm vic gia mt cam v cũ m, trong thõn trc cam cú khoan mt ng ng du v t ng du ny s cú cỏc ng du nh bụi trn tng tng mt cam nh trờn hỡnh v 1 2 3 4 5 Hỡnh 2-11 Trc cam v cỏch b trớ ng du bụi trn 1-Bc ; 2- ng du; 3- Bulụng; 4- Cam; 5- C trc Ngoi ra, ng c 490ZL cú s dng tubin tng ỏp, nờn trờn ng du chớnh ca h thng bụi trn... vic ca ng c Cung cp nhiờn liu vo xy lanh ỳng thi im theo quy lut ó nh Cung cp nhiờn liu ng u vo xy lanh theo trỡnh t lm vic ca ng c 15 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL 3 1 2 5 4 6 7 8 13 9 10 11 12 Hỡnh 2 12 S h thng nhiờn liu ng c 490ZL 1-Bu lụng x khớ; 2-Bu lc nhiờn liu; 3,5,6,11-ng dn nhiờn liu; 4-Vũi phun;7-Van trn; 8-Bm cao ỏp; 9- Bm chuyn; 12-Thựng cha nhiờn liu ;13- Bu lụng x nc Nguyờn lý... khuu, mỏ khuu v uụi trc khuu Trc khuu ca ng c 490ZL c ỳc lin thnh mt khi bng thộp hp kim, bao gm 5 c khuu v 4 cht khuu bờn trong trc khuu cú khoang cỏc ng du bụi trn cỏc b mt ma sỏt nh cht khuu, mỏ khuu u trc khuu cú hai rnh then lp bỏnh rng dn ng bm cao ỏp, puly dn ng bm nc v mỏy phỏt Bỏnh c lp ui trc khuu bng cỏc bulụng Hỡnh 7-2 Kt cu trc khuu ng c 490ZL 1-u trc khuu; 2-C trc;3-ng du bụi trn;... tng ỏp , kột lm mỏt khụng khớ , ng ng np , ng ng thi H thng np , thi ca ng c 490ZL s dng nng lng khớ thi ca ng c dn ng tua bin tng ỏp Khụng khớ mi sau khi qua bu lc, c lc sch, c hỳt vo mỏy nộn Lỳc ny nhit v ỏp sut khớ np tng lờn, c dn qua b lm mỏt khớ np, i vo ng gúp, ri c phõn phi vo cỏc xy lanh theo th t lm vic ca ng c ng c 490ZL s dng b tuabin tng ỏp nhm tn dng nng lng khớ thi ca ng c nõng cao hiu... ng c lm vic c liờn tc C cu phõn phi khớ cn m bo cỏc yờu cu sau: - úng m ỳng thi gian quy nh; 11 Kho sỏt h thng tng ỏp trờn ng c 490ZL - m ln dũng khớ d lu thụng; - Khi úng phi úng kớn, xu pap thi khụng t m trong quỏ trỡnh np; - t mũn, ting kờu bộ; - D iu chnh v sa cha ng c 490ZL cú c cu phõn phi khớ dựng xupap treo Cỏch b trớ ny to cho bung chỏy cú kớch thc nh gn, gim c tn tht nhit, gim sc cn khớ ng, . thước động cơ 490ZL nhỏ gọn nhưng công suất động cơ đạt được vẫn lớn nhờ hệ thống nạp sử dụng tuabin tăng áp. 4 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL Hình 2-1 Hình mô phỏng động cơ 490ZL. 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: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 490ZL Tuy. 18- Cát te 6 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL Bảng 2-4 thông số kỹ thuật chính của động cơ 490ZL 7 Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 490ZL 8 Thông số Ký hiệu Thứ nguyên