intTypePromotion=1
ADSENSE

Giáo trình động cơ đốt trong 1 - Chương 10

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

181
lượt xem
77
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ Công suất có ích của động cơ Ne được tính theo biểu thức sau: N e = ?m N i = Pe .Vh .i.n (kW) 30? (10.1) Trong đó: ?m – hiệu suất cơ giới. Ni – công suất chỉ thị của động cơ (kW). Pe – áp suất có ích trung bình (MPa). Vh = ?.D 2 .S – thể tích công tác của xylanh (lít). 4 D, S – đường kính xylanh, hành trình của piston. ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình động cơ đốt trong 1 - Chương 10

  1. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Chöông 10 TAÊNG AÙP CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. CAÙC BIEÄN PHAÙP NAÂNG CAO COÂNG SUAÁT CUÛA ÑOÄNG CÔ Coâng suaát coù ích cuûa ñoäng cô Ne ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau: Pe .Vh .i.n (kW) (10.1) N e = ηm N i = 30τ Trong ñoù: ηm – hieäu suaát cô giôùi. Ni – coâng suaát chæ thò cuûa ñoäng cô (kW). Pe – aùp suaát coù ích trung bình (MPa). π.D 2 Vh = .S – theå tích coâng taùc cuûa xylanh (lít). 4 D, S – ñöôøng kính xylanh, haønh trình cuûa piston. i – soá xylanh ñoäng cô. n – toác ñoä ñoäng cô (voøng/phuùt). τ – soá kyø (ñoäng cô hai kyø τ = 2, ñoäng cô boán kyø τ = 4). Qua bieåu thöùc treân ta thaáy raèng: Ne laø haøm soá phuï thuoäc vaøo caùc thoâng soá aùp suaát coù ích trung bình Pe theå tích coâng taùc cuûa xylanh Vh, soá xylanh ñoäng cô i, toác ñoä ñoäng cô n vaø soá kyø cuûa ñoäng cô τ. Vì vaäy, ñeå taêng coâng suaát cuûa ñoäng cô ta phaûi duøng caùc giaûi phaùp veà maët keát caáu hay nguyeân lyù laøm vieäc ñeå giaûm giaù trò cuûa thoâng soá naèm ôû maãu soá cuûa bieåu thöùc (10.1) hoaëc taêng giaù trò cuûa caùc thoâng soá naèm treân töû soá cuûa bieåu thöùc naøy. I.1. Giaûm soá kyø (τ) Khi giöõ nguyeân giaù trò caùc thoâng soá ôû phaàn töû soá cuûa bieåu thöùc (10.1), neáu giaûm soá kyø thì veà maët lyù thuyeát coâng suaát cuûa ñoäng cô 2 kyø gaáp ñoâi coâng suaát cuûa ñoäng cô 4 kyø. Tuy nhieân treân thöïc teá chæ gaáp töø (1,6 ÷ 1,8) laàn, ñieàu naøy coù ñöôïc laø do treân ñoäng cô hai kyø coù xaûy ra toån thaát trong quaù trình thay ñoåi moâi chaát. Quaù trình thay ñoåi moâi chaát treân ñoäng cô boán kyø hoaøn haûo hôn treân ñoäng cô hai kyø. I.2. Taêng toác ñoä ñoäng cô (n) Khi taêng toác ñoä ñoäng cô seõ laøm taên g soá chu trình coâng taùc trong moät ñôn vò thôøi gian. Do ñoù, löôïng coâng taïo ra trong moät ñôn vò thôøi gian cuõng nhieàu hôn töø ñoù laøm taêng ñöôïc coâng suaát ñoäng cô. Tuy nhieân khi toác ñoä ñoäng cô n taêng vöôït quaù giaù trò giôùi haïn seõ laøm taêng löïc quaùn tính, taêng phuï taûi nhieät vaø taêng ñoä maøi moøn cuûa caùc chi tieát neân laøm ruùt ngaén tuoåi thoï cuûa ñoäng cô. Maëc khaùc, vôùi ñoäng cô xaêng do ñaëc ñieåm hình thaønh hoãn hôïp vaø tính chaát hoaù lyù cuûa nhieân lieäu neân cho pheùp taêng toác ñoä ñoäng cô ñeå naâng cao coâng suaát. Ñoái vôùi ñoäng cô Diesel, khi taêng toác ñoä ñoäng cô seõ aûnh höôûng ñeán hieäu suaát cuûa quaù trình chaùy neân toác ñoä cuûa ñoäng cô Diesel thöôøng nhoû hôn ñoäng cô xaêng. Hieän nay toác ñoä ñoäng cô Diesel cao toác khoaûng 4.000 voøng/phuùt, ñoäng cô xaêng cao toác khoaûng 8.000 voøng/phuùt. 212
  2. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng I.3. Taêng soá xylanh ñoäng cô (i) Taêng soá xylanh cuûa ñoäng cô seõ laøm taêng coâng suaát vaø tính caân baèng cuûa ñoäng cô. Hieän nay ñoäng cô moät haøng coù tôùi 12 xylanh, ñoäng cô cao toác chöõ V coù tôùi 16 vaø ñoäng cô hình sao coù töø 32 ÷ 56 xylanh. Tuy nhieân khi soá xylanh quaù lôùn nhieàu seõ laøm cho soá chi tieát cuûa ñoäng cô taêng leân quaù nhieàu (50.000 ÷ 100.000 chi tieát), laøm giaûm ñoä cöùng vöõng cuûa heä truïc khuyûu. Do ñoù, moät maët laøm giaûm ñoä tin caäy vaø ñoä an toaøn trong quaù trình laøm vieäc, maët khaùc laøm cho vieäc baûo döôõng vaø söû duïng ñoäng cô theâm phöùc taïp. I.4. Taêng theå tích coâng taùc cuûa ñoäng cô (Vh) Khi taêng kích thöôùc xylanh (ñöôøng kính D) vaø haønh trình cuûa piston (S) seõ laøm taêng theå tích coâng taùc, töø ñoù laøm taêng coâng suaát cuûa ñoäng cô. Tuy nhieân , khi kích thöôùc xylanh vaø haønh trình piston caøng lôùn seõ laøm taêng kích thöôùc beân ngoaøi vaø chieàu cao cuûa ñoäng cô. Neáu tieáp tuïc taêng ñöôøng kính cuûa xylanh D vaø haønh trình cuûa piston S seõ gaây nhieàu khoù khaên caû veà maët coâng ngheä laãn vaät lieäu cheá taïo cho caùc chi tieát cuûa ñoäng cô. I.5. Taêng aùp cho ñoäng cô Ngoaøi caùc bieän phaùp keå treân, khi duøng caùc bieän phaùp caûi tieán thieát keá vaø ñieàu chænh chính xaùc caùc thoâng soá laøm vieäc cuûa ñoäng cô cuõng laøm taêng hieäu suaát coù ích ηe, töø ñoù laøm taêng coâng suaát cuûa ñoäng cô Ne. Tuy nhieân bieän phaùp naøy laøm taêng Ne khoâng ñaùng keå. Taêng aùp cho ñoäng cô ñeå laøm taêng maät ñoä ρ cuûa moâi chaát naïp. Qua ñoù laøm taêng khoái löôïng khoâng khí naïp ñi vaøo xylanh trong moãi chu trình, laøm taêng Pe vì vaäy laøm taêng coâng suaát ñoäng cô. Taêng aùp ñoái vôùi khoâng khí ñöa vaøo xylanh ñoäng cô coù theå laøm taêng ñaùng keå coâng suaát ñoäng cô. Neáu aùp suaát coù ích trung bình Pe cuûa ñoäng cô Diesel khoâng taêng aùp töø 0,7 ÷ 0,9 MPa thì ñoäng cô Diesel taêng aùp raát deã ñaït 1,0 ÷ 1,2 MPa. Tröôøng hôïp naâng cao aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp Pk vaø laøm maùt trung gian, coù theå naâng cao aùp suaát coù ích trung bình Pe lôùn hôn 3 MPa. Tuy nhieân caøng naâng cao möùc ñoä taêng aùp seõ laøm taêng Pe, töø ñoù laøm taêng phuï taûi cô khí cuõng nhö phuï taûi nhieät cuûa ñoäng cô. Do ñoù khi taêng aùp phaûi ñoøi hoûi nhöõng chi tieát piston, xylanh,... phaûi coù ñoä beàn vaø khaû naêng chòu taûi toát. Do taêng aùp laø moät trong nhöõng bieän phaùp toát nhaát ñeå laøm taêng coâng suaát cuûa ñoäng cô, neân hieän nay haàu heát caùc loaïi ñoäng co Diesel côõ lôùn, ñaëc bieät laø ñoäng cô Diesel phaùt ñieän vaø ñoäng cô duøng treân taøu thuyû söû duïng ñoäng cô taêng aùp raát nhieàu. II. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TAÊN G AÙP CHUÛ YEÁU Döïa vaøo nguoàn naêng löôïng vaø phöông phaùp neùn khoâng khí tröôùc khi ñöa vaøo ñoäng cô, ngöôøi ta chia taêng aùp thaønh boán nhoùm sau: - Taêng aùp daãn ñoäng baèng cô khí. - Taêng aùp nhôø naêng löôïng khí thaûi - Taêng aùp hoãn hôïp. - Taêng aùp nhôø hieäu öùng ñoäng cuûa dao ñoäng aùp suaát. Ngoaøi caùc phöông aùn treân, coøn coù caùc heä thoáng taêng aùp toå hôïp khaùc tuyø theo töøng nhu caàu söû duïng ñoäng cô. 213
  3. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng II.1. Taêng aùp daãn ñoäng baèng cô khí (supercharger) II.1.1. Sô ñoà heä thoáng Pk Ñoäng cô ñoát N trong P0 1 Sô ñoà nguyeân lyù taêng aùp truyeàn ñoäng cô khí. 2 3 Hình 10.1. Taêng aùp daãn ñoäng baèng cô khí. 1 – Maùy neùn; 2 – truïc khuyûu ñoäng cô. 3 – heä thoáng truyeàn ñoäng II.1.2. Nguyeân lyù laøm vieäc Maùy neùn trong thieát bò taêng aùp truyeàn ñoäng cô khí thöôøng laø maùy neùn piston, maùy neùn roâto, maùy neùn ly taâm hoaëc maùy neùn chieàu truïc ñöôïc daãn ñoäng töø truïc khuyûu cuûa ñoäng cô thoâng qua caùc baùnh raêng, xích hoaëc caùc cô caáu truyeàn ñoäng khaùc (hình 10.1). Khi truïc khuyûu ñoäng cô quay, coâng suaát töø truïc khuyûu seõ daãn ñoäng cho maùy neùn laøm vieäc. Maùy neùn huùt khoâng khí ngoaøi trôøi vôùi aùp suaát po, sau khi qua maùy neùn aùp suaát cuûa khoâng khí taêng leân Pk > po qua ñöôøng oáng naïp vaø naïp vaøo xylanh ñoäng cô. II.1.3. Phaïm vi öùng duïng Khi nghieân cöùu caùc chu trình lyù töôûng cuûa ñoäng cô taêng aùp chuùng ta ñaõ bieát hieäu quaû taêng aùp cuûa phöông phaùp truyeàn ñoäng cô giôùi keùm hôn so vôùi phöông phaùp taêng aùp tuabin khí, vì vaäy phaïm vi söû duïng phöông phaùp taêng aùp naøy chæ giôùi haïn cho nhöõng ñoäng cô maø aùp suaát taêng aùp khoâng vöïôt quaù 0,15 ÷ 0,16 MN/m2. Neáu aùp suaát taêng aùp lôùn hôn nöõa thì coâng suaát tieâu thuï cho maùy neùn seõ raát lôùùn (vöôït quaù 10%Ni) vaø hieäu suaát cuûa ñoäng cô seõ giaûm. Trong caùc loaïi ñoäng cô hai kyø, piston cuûa ñoäng cô ñoùng vai troø nhö moät van tröôït ñieàu kieån ñoùng môû cöûa queùt vaø cuûa thaûi coøn söû duïng khoâng gian beân döôùi piston laøm maùy neùn taêng aùp. Tröôøng hôïp ñoäng cô taêng aùp coù cuøng moät giaù trò aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp Pk, neáu coâng tieâu hao cho maùy neùn Nk caøng lôùn thì coâng suaát coù ít cuûa ñoäng cô Ne seõ caøng nhoû. Vì vaäy khi choïn loaïi maùy neùn cho ñoäng cô taêng aùp truyeàn ñoäng cô khí caàn chuù yù tôùi aùp suaát taêng aùp vaø coâng ñeå daãn ñoäng taêng aùp ñeå khoâng aûnh höôûng ñeán coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa ñoäng cô. 214
  4. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng II.2. Taêng aùp baèng tuabin khí (turbocharger) Trong t ng s n ng löôïng caáp cho ñoäng cô khoâng taêng aùp, chæ coù khoaûng 30 ÷ 40% ñöôïc chuyeån thaønh coâng coù ích. Nhieät löôïng cuûa khí thaûi ra ngoaøi khoûi ñoäng cô chieám khoaûng 40 ÷ 50%. Neáu duøng tua bin khí ñeå soá khí thaûi treân tieáp tuïc giaõn nôû sinh coâng, tröôùc khi thaûi ra moâi tröôøng vaø duøng coâng aáy ñeå daãn ñoäng maùy neùn taêng aùp (khoâng duøng coâng coù ích laáy töø truïc khuyûu cuûa ñoäng cô) seõ naâng cao coâng suaát coù ích ñoàng thôøi caûi thieän tính naêng kinh teá cuûa ñoäng cô. 5 4 Hình 10.2. Sô ñoà ñoäng cô taêng aùp duøng tuabin khí. 1 – tuabin khí; 2 – tuabin; 3 – khí thaûi ñoäng cô. 4 – maùy neùn ; 5 – khoâng khí töø moâi tröôøng vaøo tuabin. Taêng aùp tua bin khí thöïc hieän ñöôïc bôûi moät thieát bò thu hoài naêng löôïng cuûa khí thaûi, soá naêng löôïng thu hoài naøy chieám tôùi 5 ÷ 10% toaøn boä naêng löôïng nhieät caáp cho ñoäng cô. Treân hình 10.2 giôùi thieäu sô ñoà cuûa ñoäng cô taêng aùp duøng tuabin khí. II.2.1. Sô ñoà heä thoáng Pth Pk N T Ñoäng cô ñoát trong Po P’th Hình 10.3. Sô ñoà nguyeân lyù ñoäng cô taêng aùp tuabin khí, daãn ñoäng baèng naêng löôïng khí thaûi. II.2.2. Nguyeân lyù laøm vieäc Taêng aùp tuabin khí laø bieän phaùp toát nhaát ñeå laøm taêng coâng suaát vaø naâng cao caùc chæ tieâu kinh teá kyõ thuaät cuûa ñoäng cô, vì vaäy bieän phaùp naøy ñaõ ñöôïc söû duïng raát roäng raõi trong caùc loaïi ñoäng cô 215
  5. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Diesel hieän ñaïi. Treân (hình 10.3) giôùi thieäu sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô taêng aùp tuabin khí, naêng löôïng ñeå daãn ñoäng tuabin ñöôïc laáy töø naêng löôïng cuûa khí xaû ñoäng cô. Maùy neùn N ñöôïc daãn ñoäng bôûi truïc cuûa tuabin khí T, hoaït ñoäng nhôø naêng löôïng khí thaûi ñoäng cô. Khí thaûi cuûa ñoäng cô ñi vaøo tuabin khí sinh coâng quay maùy neùn roài sau ñoù ñöôïc thaûi ra moâi tröôøng, ñoàng thôøi maùy neùn N huùt khoâng khí ngoaøi trôøi coù aùp suaát po neùn ñeán aùp suaát Pk roài ñöa vaøo ñoäng cô. Löôïng khoâng khí neùn cung caáp cho ñoäng cô ñöôïc bieán ñoåi töï ñoäng theo coâng suaát cuûa ñoäng cô. Coâng suaát cuûa ñoäng cô caøng cao thì naêng löôïng chöùa trong khí thaûi caøng lôùn, ñaûm baûo quay maùy neùn cung caáp cho ñoäng cô vôùi löôïng khoâng khí neùn caøng nhieàu . II.2.3. Phaïm vi öùng duïng Do taêng aùp baèng tuabin khí ñöôïc daãn ñoäng baèng naêng löôïng khí thaûi, khoâng phaûi tieâu thuï coâng suaát töø truïc khuyûu cuûa ñoäng cô nhö taêng aùp daãn ñoäng baèng cô khí, neân coù theå laøm taêng tính kinh teá cuûa ñoäng cô. Phöông phaùp naøy coù theå giaûm suaát tieâu hao nhieân lieäu khoaûng 3 ÷ 10%. Trong caùc ñoäng cô taêng aùp cao, thöôøng laép keùt laøm maùt trung gian tröôùc khi khoâng khí ñi vaøo ñoäng cô nhaèm giaûm nhieät ñoä, qua ñoù naâng cao maät ñoä khoâng khí taêng aùp vaøo ñoäng cô. Vì vaäy, naâng cao ñöôïc coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa ñoäng cô. Maëc khaùc khi taêng aùp baèng tuabin khí coøn taïo ñieàu kieän giaûm tieáng oàn neân loaïi naøy ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát hieän nay. Tuøy theo aùp suaát khí tröôùc tuabin, taêng aùp baèng tuabin khí coù hai loaïi sau: - Taêng aùp baèng tuabin bieán aùp: khi supap thaûi môû, saûn vaät chaùy ñöôïc daãn tröïc tieáp tôùi caùnh tuabin. AÙp suaát vaø ñoäng naêng cuûa doøng khí thaûi taùc duïng vaøo caùc caùnh tuabin thay ñoåi theo quy luaät giaûm daàn. Ñeå giaûm toån thaát naêng löôïng cuûa doøng khí thaûi, ngöôøi ta thöôøng boá trí tuabin raát gaàn xylanh. - Taêng aùp baèng tuabin ñaúng aùp: khí thaûi töø xylanh ñoäng cô ñöôïc daãn vaøo bình chöùa, sau ñoù ñöôïc caáp vaøo tröôùc caùnh tuabin theo moät quy luaät nhaát ñònh. II.3. Taêng aùp hoãn hôïp II.3.1. Sô ñoà heä thoáng Taêng aùp hoãn hôïp laø bieän phaùp söû duïng cuøng moät luùc caû maùy neùn tuabin khí (duøng naêng löôïng khí xaû) vaø maùy neùn truyeàn ñoäng cô khí (duøng naêng löôïng töø truïc khuyûu). Coù hai phöông phaùp taêng aùp hoãn hôïp: - Hai taàng laép noái tieáp. - Hai taàng laép song song. II.3.2. Nguyeân lyù laøm vieäc Trong heä thoáng hai taàng laép noái tieáp thuaän (10.4a), taàng thöù nhaát laø boä “maùy neùn tuabin khí” quay töï do vaø taàng thöù hai laø maùy neùn truyeàn ñoäng cô khí. Duøng heä thoáng taêng aùp hai taàng laép noái tieáp thuaän moät maët coù theå taän duïng naêng löôïng cuûa khí thaûi, maët khaùc coù theå naâng cao aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp Pk, töø ñoù naâng cao maät ñoä khí naïp. Heä thoáng taêng aùp coù taàng thöù nhaát laø moät maùy neùn theå tích hoaëc maùy neùn ly taâm do truïc khuyûu daãn ñoäng vaø taàng thöù hai laø “maùy neùn tuabin khí” quay töï do ñöôïc goïi laø heä thoáng taêng aùp hai taàng noái tieáp ngöôïc (hình 10.4b). Trong heä thoáng taêng aùp hai taàng noái tieáp ngöôïc khoâng theå naøo tieán haønh cöôøng hoaù ñoäng cô baèng bieän phaùp laøm taêng löôïng khí naïp ñöa vaøo xylanh vì khoái löôïng khoâng khí cung caáp cho xylanh trong moãi chu trình thay ñoåi raát ít. 216
  6. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Trong heä thoáng taêng aùp hai taàng laép song song, maùy neùn N1 ñöôïc daãn ñoäng töø truïc khuyûu ñoäng cô cung caáp vaøo bình laøm maùt LM cuøng vôùi maùy neùn N2 ñöôïc daãn ñoäng töø naêng löôïng khí thaûi bôûi tuabin T. Po Po T N2 T N2 T N2 Pth Pth Pth Pk LM Pk LM LM Ñoäng cô Ñoäng cô Ñoäng cô N1 N1 N1 ñoát trong ñoát trong ñoát trong Pk 1 1 Po Po a) b) c) Hình 10.4. Sô ñoà nguyeân lyù ñoäng cô taêng aùp hoãn hôïp hai taàng laép noái tieáp. a) hai taàng noái tieáp thuaän; b) hai taàng noái tieáp ngöôïc; c) hai taàng laép song song. T – Tuabin; N – Maùy neùn; LM – Thieát bò laøm maùt trung gian khoâng khí neùn; II.3.3. Phaïm vi öùng duïng Trong heä thoáng taêng aùp hai taàng noái tieáp, do coù maùy neùn truyeàn ñoäng cô giôùi neân coù theå thay ñoåi tyû soá taêng aùp cuûa ñoäng cô, caûi thieän tính naêng taêng toác vaø chaát löôïng coâng taùc trong moïi cheá ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô. Ñaëc ñieåm aáy raát quan troïng ñoái vôùi ñoäng cô hai kyø. Trong ñoäng cô taêng aùp hoãn hôïp, laép song song (hình 10.4c) ngöôøi ta duøng moät maùy neùn daãn ñoäng cô giôùi hoaëc duøng khoâng gian beân döôùi cuûa xylanh laøm maùy neùn (ñoäng cô hai kyø) cung caáp khoâng khí taêng aùp cho ñoäng cô, song song vôùi boä “maùy tuoâc bin khí” quay töï do. Nhö vaäy moãi maùy neùn trong heä thoáng chæ caàn cung caáp moät phaàn khoâng khí neùn vaøo bình chöùa chung. Öu ñieåm chuû yeáu cuûa heä thoáng taêng aùp laép song song laø löu löôïng khoâng khí, qua moãi maùy neùn ñieàu nhoû do ñoù kích thöôùc cuûa moãi maùy neùn ñieàu nhoû hôn so vôùi heä thoáng taêng aùp laép noái tieáp . Veà maët caáu taïo thì heä thoáng taêng aùp hoãn hôïp phöùc taïp hôn nhieàu so vôùi caùc heä thoáng taêng aùp truyeàn ñoäng cô giôùi vaø taêng aùp tuabin khí, vì trong thieát bò taêng aùp coù hai maùy neùn. Maët khaùc bình chöùa khoâng khí neùn chung cuõng phöùc taïp hôn. Vì vaäy chæ trong caùc tröôøng hôïp ñaëc bieät ví duï caàn ñaït ñöôïc Pk töông ñoái lôùn, caàn coù tính naêng taêng toác toát trong moïi cheá ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô, hoaëc nhöõng yeâu caàu ñaëc bieät naøo ñoù ngöôøi ta môùi duøng heä thoáng taêng aùp hoãn hôïp. III. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CAÀN LÖU YÙ KHI TAÊNG AÙP CHO ÑOÄNG CÔ Trong ñoäng cô taêng aùp, phuï taûi cô nhieät vaø phuï taûi cô hoïc ñeàu lôùn hôn ñoäng cô chöa taêng aùp. Vì vaäy phaûi löïa choïn caùc thoâng soá caáu taïo vaø caùc thoâng soá nhieät ñoäng cuõng nhö caùc ñaëc ñieåm veà keát caáu, veà vaät lieäu cheá taïo nhaèm baûo ñaûm tính naêng laøm vieäc vaø tuoåi thoï cuûa ñoäng cô. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy, treân ñoäng cô taêng aùp phaûi chuù yù caùc ñaëc ñieån sau: 217
  7. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng III.1. Tyû soá neùn ε Trong ñoäng cô taêng aùp, khi möùc taêng aùp caøng cao thì aùp suaát cöïc ñaïi trong quaù trình chaùy Pz caøng lôùn. Chính vì vaäy, haàu heát caùc ñoäng cô taêng aùp ñeàu phaûi giaûm tyû soá neùn ε ñeå haïn cheá aùp suaát cöïc ñaïi. Tuy nhieân khi giaûm Pz seõ laøm giaûm khaû naêng khôûi ñoäng vaø coâng suaát ñoäng cô. Thoâng thöôøng khi choïn tyû soá neùn cho ñoäng cô taêng aùp, phaûi ñaûm baûo ñöôïc yeâu caàu khôûi ñoäng toát khi ñoäng cô laïnh vaø laøm vieäc oån ñònh ôû cheá ñoä taûi nhoû. Vôùi caùc ñoäng cô Diesel taêng aùp thöôøng coù tyû soá neùn ε = 12 ÷ 14. Sau khi taêng aùp, maëc duø ñaõ giaûm bôùt tyû soá neùn ñeå giaûm aùp suaát cöïc ñaïi nhöng aùp suaát cuoái quaù trình neùn Pc vaø aùp suaát cöïc ñaïi Pz v aãn coøn lôùn hôn nhieàu so vôùi ñoäng cô khi chöa taêng aùp. Bôûi vì khi taêng aùp ñaõ laøm taêng aùp suaát cuûa moâi chaát ôû ñaàu quaù trình neùn. Tuy nhieân khi haï thaáp tyû soá neùn phaûi chuù yù ñeán söï phoái hôïp vôùi hình daïng buoàng chaùy vaø ñaëc ñieåm cuûa tia nhieân lieäu ñeå khoâng aûnh höôûng ñeán vieäc khôûi ñoäng laïnh, suaát tieâu hao nhieân lieäu vaø tính naêng laøm vieäc cuûa ñoäng cô. Ñoái vôùi ñoäng cô xaêng, khi taêng aùp seõ khieán ñoäng cô deã sinh ra hieän töôïng kích noå. Ñeå traùnh ñöôïc hieän töôïng kích noå xaûy ra treân ñoäng cô xaêng khi taêng aùp ngöôøi ta ñaõ duøng nhieàu bieän phaùp nhö: thay ñoåi caáu taïo buoàng chaùy, duøng nhieân lieäu coù tính choáng kích noå toát, thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm,...Tröôøng hôïp khi khoâng thay ñoåi chæ soá octan cuûa nhieân lieäu thì tyû soá neùn cho pheùp sau khi taêng aùp εk, phuï thuoäc vaøo aùp suaát Pk theo coâng thöùc gaàn ñuùng sau. ε (10.2) εk = Pk po Trong ñoù: ε – tyû soá neùn ñoäng cô chöa taêng aùp. εk – tyû soá neùn ñoäng cô sau khi ñaõ taêng aùp. Pk – aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp. po – aùp suaát khí trôøi. III.2. Pha phaân phoái khí Khi piston ôû laân caän vò trí ÑCT, vaøo cuoái quaù trình thaûi ñaàu quaù trình naïp cuûa hai supap naïp vaø supap xaû ñeàu môû. Trong ñoäng cô taêng aùp, aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp Pk lôùn hôn aùp suaát trong loøng loøng xylanh PT. Nhôø coù cheânh leäch aùp suaát naøy maø saûn vaät chaùy ñöôïc queùt saïch ra khoûi xylanh. Ñieàu naøy giaûi quyeát cuøng luùc hai vaán ñeà: moät maët queùt saïch saûn vaät chaùy laøm taêng löôïng khí naïp môùi maët khaùc coøn laøm maùt caùc chi tieát quanh buoàng chaùy, nhôø ñoù ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñoäng cô taêng aùp ñöôïc caûi thieän roõ reät. Muoán laøm ñöôïc ñieàu naøy, bieân daïng cam cuûa ñoäng cô taêng aùp phaûi khaùc hôn so vôùi ñoäng cô khoâng taêng aùp ôû choã coù theå ñieàu khieån ñoùng supap thaûi muoän hôn hoaëc môû supap naïp sôùm hôn. Ngoaøi ra, supap thaûi cuûa ñoäng cô Diesel taêng aùp thöôøng môû sôùm hôn ñoäng cô khoâng taêng aùp ñeå taêng theâm naêng löôïng cho tuabin. Tuy nhieân, khi toác ñoä cuûa ñoäng cô caøn g cao, goùc môû sôùm toát nhaát cuûa supap thaûi caøng lôùn, luùc aáy nhieät ñoä vaø aùp suaát trong xylanh ñeàu cao laøm cho supap deã bò quaù nhieät. Goùc truøn g ñieäp cuûa supap thöôøng naèm trong phaïm vi töø 30 ÷ 40o, töông öùng vôùi goùc quay truïc khuyûu. Ñoäng cô Diesel taêng aùp treân oâ toâ, do phaûi hoaït ñoäng trong ñieàu kieän thay ñoåi taûi vaø toác ñoä raát roän g. Ñeå ngaên ngöøa doøng chaûy ngöôïc ôû caùc cheá ñoä toác ñoä thaáp vaø taûi nhoû, thöôøng choïn goùc truøn g ñieäp töông ñoái nhoû. Xu theá phaùt trieån cuûa ñoäng cô Diesel taêng aùp hieän nay laép treân oâ toâ laø duøng goùc truøng ñieäp nhoû, vì vaäy vôùi möùc ñoä taêng aùp thaáp coù theå duøng truïc cam cuûa ñoäng cô khoâng taêng aùp 218
  8. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng (khoaûng 15 ÷ 40o, töông öùng vôùi goùc quay truïc khuyûu ñoäng cô). III.3. Heä thoáng cung caáp nhieân lieäu Sau khi taêng aùp, ñeå ñaït coâng suaát theo yeâu caàu thì löôïng moâi chaát naïp vaøo xylanh trong moãi chu trình phaûi taêng. Neáu vaãn giöõ nguyeân heä thoáng nhieân lieäu cuûa ñoäng cô chöa taêng aùp seõ phaûi theâm thôøi gian caáp nhieân lieäu cho chu trình. Tuy nhieân, caùch laøm naøy seõ taêng phaàn nhieân lieäu chaùy rôùt vaø giaûm hieäu suaát chæ thò ηi. Caùc giaûi phaùp chính ñeå ruùt ngaén thôøi gian chaùy rôùt laø taêng ñöôøng kính piston bôm cao aùp, thay ñoåi bieân daïng cam,...qua ñoù laøm taêng toác ñoä caáp nhieân lieäu. Sau khi taêng aùp do maät ñoä khoâng khí trong buoàng chaùy taêng cao, ñeå cho tia phun coù ñaëc ñieåm toát nhaát nhaèm taïo xoaùy loác cuûa khoâng khí trong buoàng chaùy caàn phaûi taêng aùp suaát phun vaø tieát dieän cuûa caùc loã phun. Ñoái vôùi ñoäng cô Diesel coù buoàng chaùy thoáng nhaát, neáu cöôøng ñoä xoaùy loác khoâng khí ñuû lôùn , chæ caàn taêng ñöôøng kính loã phun maø khoâng caàn taêng theâm soá loã phun. III.4. OÁng naïp vaø oáng thaûi Kích thöôùc cuûa oáng naïp caàn phaûi löïa choïn hôïp lyù. Neáu dung tích oáng naïp quaù nhoû, dao ñoäng aùp suaát seõ lôùn laøm giaûm heä soá naïp. Khi taêng dung tích oáng naïp coù theå caûi thieän tính naêng cuûa ñoäng cô, nhöng laïi aûnh höôûng ñeán vieäc boá trí, gaù laép ñoäng cô treân xe. OÁng naïp cuûa ñoäng cô Diesel taêng aùp treân oâ toâ neáu quaù lôùn seõ aûnh höôûng ñeán tính naêng taêng toác, vì vaäy oáng naïp treân ñoäng cô Diesel thöôøng nhoû. Ñoäng cô Diesel taêng aùp hoaït ñoäng ôû cheá ñoä oån ñònh thöôøng duøng oáng naïp lôùn. Dung tích nhaùnh oáng naïp noái vôùi xylanh thöôøng baèng theå tích coâng taùc cuûa xylanh. Ñöôøng oáng thaûi cuûa ñoäng cô Diesel taêng aùp thöôøng tieáp xuùc vôùi saûn vaät chaùy coù nhieät ñoä raát cao tôùi 400 ÷ 600oC, phuï taûi nhieät cuûa oáng raát lôùn thöôøng gaây nöùt oáng vaø roø khí. Vì vaäy caàn coù giaûi phaùp veà caáu taïo vaø vaät lieäu ñeå laøm oáng thaûi. Ngoaøi caùc bieän phaùp treân, moät soá ñoäng cô Diesel taêng aùp coøn duøng caùc khaâu buø giaõn nôû nhieät hoaëc laøm maùt cho ñöôøng oáng thaûi. III.5. Laøm maùt trung gian cho khoâng khí taêng aùp Sau khi qua maùy neùn taêng aùp, aùp suaát treân ñöôøng oáng naïp Pk vaø nhieät ñoä treân ñöôøng oáng naïp Tk ñeàu taêng cao. Caùc giaù trò naøy phuï thuoäc vaøo hieäu suaát maùy neùn vaø toån thaát do taûn nhieät cuûa maùy neùn. Nhieät ñoä trung bình cuûa chu trình laøm vieäc treân ñoäng cô Diesel phuï thuoäc nhieàu vaøo nhieät ñoä moâi chaát ñaàu quaù trình neùn, vì vaäy phuï taûi nhieät cuûa ñoäng cô phuï thuoäc nhieàu vaøo nhieät ñoä cuûa moâi chaát treân ñöôøng oáng naïp Tk. Neáu treân ñöôøng oáng naïp coù laép theâm boä laøm maùt trung gian thì nhieät ñoä moâi chaát ñi vaøo ñoäng cô seõ giaûm nhôø ñoù naâng cao ñöôïc coâng suaát cuûa ñoäng cô. Ñaây laø moät bieän phaùp naâng cao coâng suaát ñoäng cô coù hieäu quaû nhaát vaø ñôn giaûn nhaát. Ñoän g cô tónh taïi vaø ñoäng cô taøu thuûy thöôøng duøng boä laøm maùt daïng oáng coù nhieàu laù ñeå taûn nhieät cho nöôùc laøm maùt. Do nhieät ñoä nöôùc thaáp neân sau khi ñi qua boä laøm maùt, nhieät ñoä moâi chaát treân ñöôøng oáng naïp Tk vaøo khoaûng 40 ÷ 50oC. Ñoäng cô Diesel taêng aùp treân oâ toâ coøn duøng khoâng khí ngoaøi trôøi ñeå laøm maùt khoâng khí taêng aùp, coù theå duøng quaït gioù cuûa heä thoáng laøm maùt ñoäng cô hoaëc quaït gioù rieân g thoåi khoâng khí qua boä laøm maùt, luùc naøy nhieät ñoä treân ñöôøng oáng naïp Tk vaøo khoaûn g 50 ÷ 60oC. Thöïc nghieäm cho thaáy, neáu giöõ aùp suaát khoâng ñoåi, khi giaûm bôùt nhieät ñoä khoâng khí xuoáng o 10 C thì maät ñoä khoâng khí seõ taêng leân 3% vaø hieäu suaát coù ích taêng 0,5%. Nhö vaäy neáu cöù giaûm nhieät ñoä khoâng khí xuoáng 10oC vaø giöõ nguyeân heä soá dö löôïng khoâng khí thì coâng suaát ñoäng cô taêng 3,5%. 219
  9. Giaùo trình Ñoäng cô ñoát trong 1 Bieân soaïn: ThS. Nguyeãn Vaên Traïng Neáu giöõ khoâng ñoåi phuï taûi nhieät so vôùi tröôøng hôïp khoâng laøm maùt trung gian thì coâng suaát cuûa ñoäng cô coøn taêng nhieàu hôn do nhieät ñoä khoâng khí vaøo ñoäng cô giaûm. Vò trí ñaët boä laøm maùt trung gian phuï thuoäc vaøo caáu taïo cuûa ñoäng cô, tuy nhieân caàn löu yù caùc ñieåm sau: - Ñöôøng daãn töø maùy neùn ñeán boä laøm maùt caøng ngaén caøng toát, thöôøng laø oáng loe daàn. Traùnh thay ñoåi ñoät ngoät tieát dieän vaø höôùng cuûa doøng chaûy. - Khoâng ñeå doøng chaûy ñi nghieâng vaøo boä laøm maùt, vì seõ laøm giaûm tieát dieän löu thoâng vaø hieäu quaû laøm maùt. III.6. Laøm maùt piston Ngoaøi caùc bieän phaùp treân coøn phaûi chuù yù ñeán vieäc laøm maùt piston, vì phuï taûi nhieät cuûa ñoäng cô taêng aùp lôùn hôn ñoäng cô khoâng taêng aùp nhaát laø piston, naép xylanh. Vì vaäy ngoaøi heä thoáng laøm maùt thoâng thöôøng coøn phaûi chuù yù ñeán vieäc taän duïng daàu trong heä thoáng boâi trôn ñeå laøm maùt piston. ------------------------ 220
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2