Khao sat he thong tang ap tren dong co 490zl llirprcrmi 20130110103047 4

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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 cơng 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 thơng thường cũng như việc tính tốn 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 tồn 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 khơng 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 cơ khoa cơ khí giao thơng 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

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

MỤC LỤC

Lời nói đầu .......................................................................................................................1
MỤC LỤC .......................................................................................................................2
1. MỤC ĐÍCH, Ý GHĨA CỦA ĐỀ TÀI ..........................................................................5
2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 490ZL ..........................................................................6
2.1 Các đặc điểm và thông số kỹ thuật của động cơ 490ZL ...........................................7
2.2. Đặc điểm các cụm chi tiết,cơ cấu và hệ thống của động cơ 490ZL .......................10
2.2.1. Đặc điểm các cụm chi tiết, cơ cấu trên động cơ 490ZL ......................................10
2.2.2. Đặc điểm các hệ thống trên động cơ 490ZL .......................................................14
3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP ..............................................18
3.1. Định nghĩa tăng áp..................................................................................................18
3.2. Mục đích của tăng áp ..............................................................................................18
3.3. Phân loại tăng áp ....................................................................................................18
3.3.1. Biện pháp tăng áp nhờ máy nén ..........................................................................19
3.3.2. Biện pháp tăng áp khơng có máy nén ..................................................................24
3.4. Tăng áp cho động cơ diesel ....................................................................................29
3.4.1. Tăng áp cho động cơ diesel bốn kỳ .....................................................................29
3.4.2.Tăng áp cho động cơ diesel hai kỳ .......................................................................30
3.5. Tăng áp cho động cơ xăng và động cơ ga ..............................................................31
3.5.1. Tăng áp cho động cơ xăng ...................................................................................31
3.5.2. Tăng áp cho động cơ ga. ......................................................................................32
3.6.2. Đặc tính của tuabin. .............................................................................................34
4. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 490ZL .............................36
4.1. Hệ thống nạp, thải của động cơ 490ZL ..................................................................36
2

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

4.2. Hệ thống nạp động cơ 490ZL .................................................................................37
4.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống nạp động cơ 490ZL........................................37
4.2.2. Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống nạp ..............................................38
4.3. Hệ thống thải động cơ 490ZL.................................................................................38
4.3.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống thải động cơ 490ZL .......................................38
4.3.2. Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống thải động cơ 490ZL ....................39
4.4. Đặc điểm hệ thống tăng áp động cơ 490ZL ..........................................................40
4.4.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp động cơ 490ZL ............................................42
4.4.2. Nguyên lý làm việc máy nén khí trong TURBO GA 1088K .............................49
4.4.3 Nguyên lý làm việc của tuabin khí trong turbo tăng áp GA 1088K .....................51
4.4.4. Hệ thống bôi trơn và làm mát trong bộ tuabin ....................................................52
4.4.5. Phối hợp giữa tuabin- máy nén với động cơ đốt trong ........................................53
5. TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM BỘ TUABIN TĂNG ÁP ........................................54
5.1. Các số liệu cho trước và các thông số chọn ...........................................................54
5.2. Tính tốn các thơng số làm việc tuabin-máy nén ...................................................56
5.3. Tính tốn bộ tuabin tăng áp ....................................................................................59
5.3.1. Tính tốn máy nén. ..............................................................................................59
5.3.2. Tính tốn tuabin. ..................................................................................................65
6.1. Xác định các hư hỏng và biện pháp khắc phục ......................................................68
6.1.1. Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn ......................69
6.1.2. Có tiếng ồn bất thường. .......................................................................................70
6.1.3. Tiêu hao dầu lớn và khói xanh. ...........................................................................70
6.2. Hệ quả các hư hỏng và biện pháp khắc phục .........................................................70
6.2.1. Thiếu dầu .............................................................................................................70
6.2.2. Vật lạ rơi vào TB .................................................................................................71
6.2.3. Dầu bẩn ................................................................................................................71

6.3.2. Kiểm tra hệ thống thải ........................................................................................71
6.4. Các chú ý khi sử dụng hệ thống tăng áp .................................................................72
3


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

6.5. Tháo và lắp cụm tuabin - máy nén .........................................................................73
6.5.1. Các chú ý khi tháo lắp .........................................................................................73
6.5.2. Các chú ý khi bảo dưỡng, sửa chữa .....................................................................74
6.5.3. Kiểm tra tuabin tăng áp .......................................................................................75
Kết luận..........................................................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................77

4


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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 ngun 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 khơng, phát điện dự
phịng,…
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 khơng 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 cơng suất cho động cơ đốt trong, người ta phải tìm cách tăng
khối lượng khơng 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 cơng suất của nó tăng lên. Nhưng
đồng thời tăng áp cho phép cải thiện một số chỉ tiêu sau.
+ Giảm thể tích tồn 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.

5


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

+ 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 xốy lốc.
Khơng gian buồng cháy được chia làm hai phần: Buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy
chính, được nối với nhau bằng đường thơng lớn. Đỉnh pittơng được kht lõm.Trên
mỗi xylanh gồm có 1 xupáp nạp và một xupáp thải. Chính những đặc điểm đó đảm bảo
cải thiện q trình cháy của động cơ. Nhờ vào đặc tính của buồng cháy xốy lốc mà
q 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 khơng 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.

6


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Hình 2-1 Hình mơ phỏng động cơ 490ZL

2.1 Các đặc điểm và thông số kỹ thuật của động cơ 490ZL

7

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1

2

4

3

5
6

7

8

9

10

672

89.5

11

12

18

17

16

15

14
692

Hình 2-2

13

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- Vịng chặn chốt pittơng ; 16- Chốt pittông ; 17- Pittông ; 18- Pu ly

8


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
7

8

6
9

10

5

11

12

13

4

14
3

2

15

16
1

17

18

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 khơng khí ; 6- Vịi 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

9


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Bảng 2-4 thơng số kỹ thuật chính của động cơ 490ZL
Thơng số
Cơng suất có ích định mức
Tỷ số nén
Số vịng quay định mức
Đường kính xylanh
Hành trình pittơng
Số xilanh
Số kì
Góc mở sớm xupáp nạp
Góc đóng muộn xupáp nạp

Ký hiệu
Ne
ε
n
D
S
i

Góc mở sớm xupáp thải
Góc đóng muộn xupáp thải
Buồng cháy ngăn cách
Động cơ tăng áp
Dung tích xi lanh
Thứ tự nổ của động cơ
Momen cực đại của động cơ
Dài x Rộng x Cao
Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ
nhất

Thứ nguyên
kW


Φ1
Φ2
Φ3

Độ
Độ

Giá trị
60
17
3200
89.5
89.5
4
4

12
38

Độ

50

Φ4

Độ

14

Lít

vịng/phút
mm
mm

Me max
LxWxH

N.m
Mm

2.545
1-3-4-2
205
692x566x672

ge

g/kw.h

220

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 Pittơng
Nhóm pittơng gồm: pittơng, chốt pittơng, 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 mịn lớn.
Trong q trình làm việc, nhóm pittơng có nhiệm vụ chính sau:
- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ khơng cho khơng khí cháy lọt xuống các te
và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy;
10


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

- Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền để làm quay trục
khuỷu, nén khí trong q trình nén, đẩy khí thải ra khỏi xy lanh trong quá trình thải và
hút khí nạp mới vào buồng cháy trong q trình nạp.
Ø89.5

5
4
3
2

1

Hình 2 – 5 Nhóm
pittơng
1-Chốt pittơng ; 2- Vịng hãm chốt pittơng ; 3- Xéc măng dầu;
4- xéc măng khí ; 5- xéc măng khí
2.2.1.2. Nhóm thanh truyền.
Nhóm thanh truyền bao gồm: thanh truyền, bulông thanh truyền và bạc.
-Thanh truyền là chi tiết dùng để nối pittơng với trục khuỷu. Nó có tác dụng
truyền lực tác dụng trên pittơng 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
pittơng.
- Đầu nhỏ thanh truyền (đầu lắp với chốt pittông) bị biến dạng dưới tác dụng
của lực qn tính chuyển động tịnh tiến(khơng kể lực qn tính do khối lượng
đầu nhỏ gây ra ) . Đầu to thanh truyền (đầu lắp với chốt khuỷa ) chịu tác dụng
của lực qn tính của nhóm pitttơng 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 .

11


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

- 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 .
1
2

Ø29

Ø171

7

3
6
5
4

Ø59

Hình 2 – 6 Kết cấu thanh truyền động cơ 490ZL
1-Lỗ hứng dầu; 2-Đầu nhỏ; 3-Rãnh dầu; 4-Bulơng thanh truyền;
5-Bạc lót đầu to; 6-Đầu to;7-Thân thanh truyền.
2.2.1.3. Trục khuỷu
Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất. Nó tiếp nhận lực
tác dụng trên pittông truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của
pittông thành chuyển động quay của trục để đưa cơng suất ra ngồi. Trong q trình
làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực qn tính. Những lực này có
trị số rất lớn và thay đổi theo chu kì nhất định nên có tính chất va đập mạnh, gây ra
ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động
xoắn làm rung động cơ, gây mất cân bằng. Để đảm bảo cân bằng cho động cơ trong
q trình làm việc người ta bố trí hai trục cân bằng.
Kết cấu trục khuỷu gồm các phần: đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, chốt khuỷu,
má khuỷu và đuôi trục khuỷu.
Trục khuỷu của động cơ 490ZL được đúc liền thành một khối bằng thép hợp
kim, bao gồm 5 cổ khuỷu và 4 chốt khuỷu. bên trong trục khuỷu có khoang các đường
12

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

dầu để bơi trơn các bề mặt ma sát như chốt khuỷu, má khuỷu... đầu trục khuỷu có hai
rảnh then để lắp bánh răng dẩn động bơm cao áp, puly dẩn động bơm nước và máy
phát. Bánh đà được lắp ở đui trục khuỷu bằng các bulơng.

Hình 7-2

Kết cấu trục khuỷu động cơ 490ZL

1-Đầu trục khuỷu; 2-Cổ trục;3-Đường dầu bôi trơn; 4-Chốt khuỷa;
5-Má khuỷa ;6-Đuôi trục khuỷu.
2.2.1.4. Cơ cấu phân phối khí
Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện q trình thay đổi khí: thải sạch khí thải ra
khỏi xy lanh và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc khơng khí mới vào xy lanh để động cơ làm
việc được liên tục. Cơ cấu phân phối khí cần đảm bảo các u cầu sau:
- Đóng mở đúng thời gian quy định;
- Độ mở lớn để dịng khí dễ lưu thơng;
- Khi đóng phải đóng kín, xu pap thải khơng tự mở trong q trình nạp;
- Ít mòn, tiếng kêu bé;
- Dễ điều chỉnh và sửa chữa
Động cơ 490ZL có cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo. Cách bố trí này tạo cho
buồng cháy có kích thước nhỏ gọn, giảm được tổn thất nhiệt, giảm sức cản khí động,
tạo điều kiện thận lợi cho việc thải sạch và nạp đầy. Động cơ sử dụng 8 xupáp, gồm 4
xupáp thải và 4 xupáp nạp, xupáp được bố trí hợp lý làm tăng tiết diện lưu thơng của
dịng khí. Tuy nhiên nó vẫn tồn tại một số nhược điểm là việc dẫn động xupáp phức
tạp và làm tăng chiều cao động cơ, kết cấu nắp xy lanh phức tạp hơn và rất khó đúc.

13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Trên mỗi xy lanh được bố trí một xupáp nạp và một xupáp thải. Xupáp nạp
được bố trí về một phía. Đường thải và đường nạp được bố trí về hai phía để giảm sự
sấy nóng khí nạp, do đó nâng cao hệ số nạp.
Trục cam được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng. Xupap
được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy và địn bẩy.

Hình 2-8 Cơ cấu phân phối khí của động cơ 490ZL
2.2.2. Đặc điểm các hệ thống trên động cơ 490ZL
2.2.2.1. Hệ thống làm mát
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với
khí cháy, như: pittơng, xécmăng, xupap, nắp xy lanh, thành xy lanh chiếm khoảng
25÷35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt
nóng, nhiệt độ của chúng rất cao, gây ra những hậu quả xấu, như: làm giảm độ bền,
tuổi thọ của chi tiết máy, giảm độ nhớt dầu bôi trơn, tăng tổn thất do ma sát. Hệ thống
làm mát có nhiệm vụ thực hiện q trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng
cháy rồi truyền đến môi chất làm mát để đảm bảo nhiệt độ làm việc của động cơ.
Động cơ 490ZL có hệ thống làm mát bằng nước, tuần hoàn cưỡng bức, gồm:
két nước, áo nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, nắp máy và các đường ống
dẫn.
Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu
Nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt là (800 ÷ 840).
Két làm mát lắp trên phía đầu xe. Két làm mát có đường nước vào từ van hằng
nhiệt và có đường nước ra đến bơm, trên két nước có các dàn ống dẫn nước gắn cánh
tản nhiệt.
14

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1

2

3

4

5
8
6

7

Hình 2 – 9 Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ 490ZL
1- Van hằng nhiệt ; 2,4- Ống dẫn hơi nước 3-Bơm nước;
5-Ống phân phối hơi nước; 6- Van xả nước; 7-Quạt gió; 8-Két làm mát
Nguyên lý hoạt động: Nước từ bình chứa nước, qua két làm mát, được dẫn vào bơm
nước, đi vào làm mát động cơ. Trong thời gian chạy ấm máy, nhiệt độ động cơ nhỏ
hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt (80o ÷ 84o) thì nước sẽ không qua két làm
mát mà đi thẳng đến bơm nước rồi đi vào động cơ. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt
độ làm việc của van hằng nhiệt thì van sẽ mở ra và cho nước từ động cơ qua két làm
mát rồi đến bơm. Như vậy nước sẽ được tuần hồn cưỡng bức trong q trình làm việc
của động cơ.
2.2.2.2. Hệ thống bơi trơn.
Hệ thống bơi trơn có nhiệm vụ đưa dầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát, làm

giảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát.
Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu loại bánh răng, lọc dầu, cácte, đường ống
dẫn dầu, két làm mát dầu và van an tồn.
Hệ thống bơi trơn động cơ 490ZL kiểu cưỡng bức cácte ướt và vung toé, dùng
để đưa dầu đi bôi trơn các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết.

15


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

4

5

6

7

8

9
10
11

3

2

1

Hình 2 – 10 Sơ đồ khối hệ thống bơi trơ
1-Cát te; 2-Bơm dầu; 3-Bình lọc dầu thô; 4-Đồng hồ đo áp suất dầu;
5-Đũa đẩy; 6-Giàn cị mổ; 7-Xupap ; 8- Trục cam;
9- Bình lọc dầu tinh;10-Đường dầu chính ; 11-Trục khuỷa.
Để bơi trơn bề mặt làm việc giữa mặt cam và cò mổ, trong thân trục cam có khoan
một đường ống dầu và từ đường dầu này sẽ có các đường dầu nhỏ để bơi trơn từng
từng mặt cam như trên hình vẽ.

1

2

3

4

5

Hình 2-11. Trục cam và cách bố trí đường dầu bơi trơn.
1-Bạc ; 2- Đường dầu; 3- Bulông; 4- Cam; 5- Cổ trục.
Ngồi ra, động cơ 490ZL có sử dụng tubin tăng áp, nên trên đường dầu chính của hệ
16


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

thống bơi trơn có đường dầu đến bộ tuabin để bôi trơn ổ trục tuabin.
2.2.2.3. Hệ thống nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có nhiệm vụ chính sau:

Chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một
khoảng thời gian quy định.
Lọc sạch nước và tạp chất bẩn trong nhiên liệu.
Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phù hợp với chế độ làm việc của động
cơ.
Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh đúng thời điểm theo quy luật đã định.
Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào xy lanh theo trình tự làm việc của động cơ.

3

1 2

5

4

6
7

8

13

9

10

11
12
Hình 2 – 12 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 490ZL

1-Bu lơng xả khí; 2-Bầu lọc nhiên liệu; 3,5,6,11-Ống dẫn nhiên liệu;
4-Vòi phun;7-Van tràn; 8-Bơm cao áp; 9- Bơm chuyển;
12-Thùng chứa nhiên liệu ;13- Bu lông xả nước
Nguyên lý làm việc : Bơm chuyển nhiên liệu 9 hút nhiên liệu từ thùng chứa 12 ,
sau đó đẩy tới bầu lọc tinh 2 .Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất , sau đó
nhiên liệu theo đường ống 3 tới bơm cao áp 8 . Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp
suất đủ lớn theo đường ống cao áp 6 đến vòi 4 cung cấp cho xi lanh động cơ, nhiên
liệu rò qua khe hở trong kim phun xả trong các tổ bơm cao áp theo đường ống dẫn 5
17


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

và 11 trở về thùng chứa . Nhiên liệu đi vào trong xi lanh bơm cao áp khơng được lẫn
khơng khí vì khơng khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định thậm chí
có thể làm gián đoạn q trình cấp nhiên liệu
3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP
3.1. Định nghĩa tăng áp
- Tăng áp là biện pháp làm tăng áp suất khơng khí nạp, qua đó làm tăng mật độ
khơng khí và lượng nhiên liệu nạp vào xy lanh động cơ trong mỗi chu trình, do đó
cơng suất động cơ sẽ được tăng lên.
3.2. Mục đích của tăng áp
Tăng áp làm cho công suất động cơ diesel tăng lên, đồng thời cho phép cải thiện một
số chỉ tiêu:
- Giảm thể tích tồn bộ của ĐCĐT ứng với một đơn vị công suất;
- Giảm trọng lượng riêng của tồn bộ động cơ ứng với một đơn vị cơng suất;
- Giảm gía thành sản xuất ứng với một đơn vị công suất;
- Hiệu suất của động cơ tăng đặc biệt là khi tăng áp tuabin khí, do đó suất tiêu hao
nhiên liệu giảm;
- Có thể làm giảm lượng khí thải độc hại;

- Giảm độ ồn của động cơ.
3.3. Phân loại tăng áp
Dựa vào nguồn năng lượng để nén không khí trước khi đưa vào động cơ, người
ta chia tăng áp cho động cơ thành hai nhóm: Tăng áp có máy nén và tăng áp khơng có
máy nén, theo sơ đồ sau:

18


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

TÀNG ẠP
KHÄNG CỌMẠY NẸN

CỌMẠY NẸN
DÁÙ
N
ÂÄÜ
NG
CÅ
GIÅÏI
CỌ
LIÃN
HÃÛ
CÅ
KHÊ

DÁÙ
N
ÂÄÜ

NG
HÄÙ
N
HÅÜ
P

DÁÙ
N
ÂÄÜ
NG
TUABIN
KHÊ
CHÈ
LIÃN
HÃÛ
KHÊ
THÃØ

CỌ
LIÃN
HÃÛ
THY
LỈÛ
C

MÀÕ
C
SONG
SONG

DAO
ÂÄÜ
NG
V
CÄÜ
NG
HỈÅÍNG

SỌNG
ẠP
SÚ
T

TÄÚ
C
ÂÄÜ

MÀÕ
C
NÄÚ
I
TIÃÚ
P

Hình 3 -1 Sơ đồ phân loaị và các phương pháp tăng áp trên động cơ đốt trong.
3.3.1. Biện pháp tăng áp nhờ máy nén
3.3.1.1. Tăng áp cơ giới
4
5

3
1

2

Po,To

Hình 3 - 2 Sơ đồ nguyên lý tăng áp cơ khí
1-Động cơ đốt trong; 2-Bánh răng truyền động;
3-Máy nén; 4-Đường nạp; 5-Thiết bị làm mát.
Các loại máy nén được sử dụng trong phương pháp tăng áp cơ khí có thể là máy
nén kiểu piston, quạt root, trục xoắn, quạt li tâm, hoặc quạt hướng trục, được dẫn động
từ trục khuỷu của động cơ.
Công suất của động cơ đốt trong được xác định theo công thức sau:
Ne = N i - N m - N k
Trong đó:
Ne: Cơng suất có ích được lấy từ trục khuỷu động cơ
19


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Ni: Cơng suất chỉ thị
Nm: Công suất tổn thất cơ giới của bản thân động cơ
Nk: Công suất để dẫn động máy nén.
Công suất dẫn động máy nén chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của nó, vì vậy
nếu động cơ làm việc ở chế độ tải nhỏ thì số phần trăm cơng suất tổn thất cho việc dẫn
động máy nén tăng lên, làm giảm mạnh hiệu suất tổng của động cơ đốt trong.
Công suất dẫn động máy nén tăng nhanh hơn mức độ tăng áp suất chỉ thị p i, vì
vậy khi sử dụng tăng áp dẫn động cơ khí sẽ làm cho hiệu suất động cơ giảm khi áp

suất tăng áp tăng. Chính vì vậy, phương pháp tăng áp dẫn động cơ khí chỉ được áp
dụng ở những mục đích cần thiết và áp suất tăng áp pk nhỏ hơn hoặc bằng 1,6 KG/cm2,
nếu pk lớn hơn 1,6 KG/cm2 thì Nk sẽ lớn hơn 10%Ne
Với phương pháp tăng áp cơ giới, chất lượng khởi động và tăng tốc động cơ tốt,
vì lượng khơng khí cấp cho động cơ trong một chu trình phụ thuộc vào tốc độ trục
khuỷu mà không phụ thuộc vào nhiệt độ khí thải. Tuy nhiên, đối với tăng áp cơ giới,
năng lượng tiêu hao để dẫn động máy nén tăng lên, nên làm giảm hiệu suất, làm giảm
tính kinh tế của động cơ.
3.3.1.2. Động cơ tăng áp bằng tuabin khí
Tăng áp bằng tuabin khí: là biện pháp tăng áp mà máy nén được dẫn động nhờ
tuabin tận dụng năng lượng khí thải của động cơ đốt trong.
Khí xả của ĐCĐT có nhiệt độ và áp suất cao, nên nhiệt năng của nó tương đối
lớn. Muốn khí thải sinh cơng, nó phải được giãn nở trong một thiết bị để tạo ra cơng
cơ học. Nếu để nó giãn nở trong xi lanh của ĐCĐT thì dung tích của xilanh sẽ rất lớn,
làm cho kích thước của ĐCĐT quá lớn, nặng nề. Điều này mặc dù làm tăng hiệu suất
nhiệt nhưng tính hiệu quả được đánh giá bằng giá trị áp suất trung bình sẽ rất nhỏ. Để
tận dụng tốt năng lượng khí xả, người ta cho nó giãn nở đến áp suất môi trường và
sinh công trong các cánh của tua bin (TB).
a). Tăng áp bằng tuabin khí có liên hệ cơ khí
Trong phương án này, trục tuabin, động cơ đốt trong và máy nén được nối liền
nhau. Kết cấu này bao gồm máy nén hướng trục nhiều cấp, động cơ diesel 4 kỳ và
tuabin hướng trục nhiều cấp được nối đồng trục. Áp suất của khí nạp vào xi lanh động
cơ đạt 3÷4 kG/cm2, khí xả sau khi ra khỏi xi lanh động cơ đốt trong trước khi vào
tuabin đạt áp suất 16 kG/cm2. Tuy nhiên phương án này gặp phải các hạn chế :
- Cơng xả của khí xả ĐCĐT tăng lên q cao;
- Khí sót trong xilanh rất lớn làm cho lượng khí mới nạp vào xilanh giảm.
b) Tăng áp bằng tuabin khí liên hệ khí thể
20

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Theo phương án này, tuabin và máy nén được nối đồng trục với nhau. Khí xả
được giãn nở trong cánh tuabin sẽ làm tuabin quay và dẫn động máy nén, nén khơng
khí tới áp suất tăng áp và đưa vào động cơ. Phương án này cho phép tận dụng tối đa
năng lượng khí thải, tạo ra hiệu suất cao cho động cơ.

5

1

2

4

3

Hình 3 - 3 Sơ đồ nguyên lý tăng áp bằng tuabin khí chỉ liên hệ khí thể
1-Máy nén; 2-Thiết bị làm mát; 3-Động cơ; 4-Bình xả; 5-Tuabin.

c). Tăng áp bằng tuabin khí có liên hệ thuỷ lực.

1

4

3

2
3

4

2
5

1

a)

b)

21


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

4

3

6

5

2

1
7

8

c)
Hình 3 - 4 Tăng áp tuabin khí có liên hệ thuỷ lực
1-Động cơ; 2-Khớp thuỷ lực; 3,4-Cụm tuabin-máy nén dẫn động khí thể;5-TB
tận dụng; 6-Hộp số; 7-Máy phát điện; 8-Hộp tốc độ
a) Cơ cấu nối có liên hệ thuỷ lực;
b) Cơ cấu nốicó liên hệ thuỷ lực và tua bin tận dụng năng lượng khí xả;
c) Cơ cấu nối qua hộp số có tuabin tận dụng năng lượng khí xả dẫn động máy
phát điện.
Các phương án kết nối giữa động cơ đốt trong và cụm tuabin - máy nén cũng
rất phong phú. Hình 3 - 4 trình bày các phương pháp kết nối này. Trong đó, hình 3 - 4
a là cách ghép nối thơng dụng nhất, nó cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp theo chế độ
làm việc của động cơ đốt trong. Ngồi ra, cịn có các phương pháp kết nối khác nhằm
tận dụng năng lượng khí xả, như hình 3 - 4 b,c.
3.3.1.3. Tăng áp hỗn hợp
Trong tăng áp hỗn hợp, người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khác nhau, một
được dẫn động bằng tuabin khí và một được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ.
Tuỳ thuộc vào vị trí của máy nén người ta có hai dạng ghép nối: Lắp nối tiếp và
lắp song song
Po,To
2
2

3

3

6

6

5
1

5
4

1

4

Po,To

a)

6

b)

6

22


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2

3

Po,To
6
5
1

4

Po,To

c)
Hình 3 - 5 Sơ đồ nguyên lý phương án tăng áp hỗn hợp cho động cơ
a- Tăng áp hỗn hợp lắp nối tiếp thuận.
b- Tăng áp hỗn hợp lắp nối tiếp nghịch.
c- Tăng áp hỗn hợp 2 tầng lắp song song.
1-Động cơ; 2-Tuabin; 3-Máy nén; 4-Máy nén dẫn động cơ khí; 5-Khớp nối 6-Thiết bị
làm mát trong sơ đồ a, b và bình nạp chung trong sơ đồ (c)
Trong các phương án lắp ghép này máy nén dẫn động cơ khí có thể sử dụng
máy nén ly tâm, hướng trục, trục vít, quạt Root hoạt động hoàn toàn độc lập với máy
nén dẫn động bởi tuabin khí.
Đối với phương án lắp thuận: Máy nén dẫn động cơ khí đứng sau máy nén dẫn
động bằng tuabin khí. Khí tăng áp được máy nén dẫn động bằng tuabin khí hút từ mơi
trường, sau đó dẫn tới máy nén dẫn động cơ khí và đi vào ĐCĐT. Lưu lượng khí nạp
phụ thuộc vào lưu lượng qua cụm tuabin-máy nén.
Đối với phương án lắp nghịch: Máy nén dẫn động cơ khí đứng trước, lưu lượng
khí nạp vào ĐCĐT phụ thuộc vào lưu lượng máy nén dẫn động cơ khí, vì thế phụ
thuộc vào chế độ tốc độ động cơ và lưu lượng cung cấp cho một chu trình là không
đổi.
Trong động cơ tăng áp hỗn hợp lắp song song người ta dùng một máy nén dẫn
động cơ giới hoặc dùng không gian bên dưới của xi lanh làm máy nén (trường hợp

động cơ có guốc trượt) cung cấp khơng 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 khơng khí nén vào bình chứa chung.

23


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Ưu điểm chủ yếu của hệ thống tăng áp lắp song song là khí tăng áp nạp vào
động cơ được cung cấp đồng thời nhờ hai máy nén, lưu lượng khơng khí qua mỗi máy
nén đều nhỏ. Do đó kích thước của mỗi máy nén đều nhỏ so với hệ thống tăng áp lắp
nối tiếp.
3.3.2. Biện pháp tăng áp khơng có máy nén
Sau đây là các phương pháp làm cho áp suất nạp vào động cơ đốt trong lớn hơn
giá trị thông thường mà không cần dùng đến máy nén cũng như một số phương pháp
tăng áp cao đang phổ biến trong thực tế.
3.3.2.1. Tăng áp dao động và cộng hưởng
Người ta sử dụng sự dao động của dịng khí và tính cộng hưởng của dao động
để tăng áp suất của môi chất trong xi lanh lúc đóng xupap nạp.Q trình đóng và mở
một cách có chu kì của các xupap kích thích sự dao động của dịng khí. Sự dao động
của áp suất tại mỗi vị trí trên đường chuyển động của khí thay đổi theo thời gian , sự
thay đổi phụ thuộc vào pha và tần số của ĐCĐT cũng như thời gian đóng mở của
xupap . Do vậy , sự dao động này có thể làm tăng hoặc giảm lượng mơi chất nạp vào
xilanh theo pha và tần số của ĐCĐT
Theo phương pháp tăng áp này, công nạp của piston được chuyển hóa thành
năng lượng động lực học của cột khí và chính năng lượng này sẽ chuyển hóa thành
cơng nén làm tăng áp suất trong xi lanh cuối quá trình nạp.
3
3

2
4

2

1
1

a)
b)
Hình 3 - 6 Sơ đồ hệ thống tăng áp dao động và cộng hưởng
a-Tăng áp dao động: 1-Hộp phân phối; 2-Ống dao động; 3-Xilanh
b-Tăng áp cộng hưởng: 1-Bình ổn áp; 2-Ống cộng hưởng; 3-Xi lanh;4-Bình cộng
hưởng
a) Tăng áp dao động:
Quá trình diễn biến của áp suất trên đường ống trong quá trình nạp, thải nếu
xem xét theo lý thuyết truyền sóng thì đó là q trình dịch chuyển của sóng nén và
24


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

sóng giãn nở. Do có sự dao động của áp suất trên đường nạp, thải của động cơ mà ở đó
xuất hiện q trình truyền sóng (sóng áp suất và sóng tốc độ). Ở trạng thái tĩnh, tốc độ
truyền sóng a được xác định như sau:
a  k.R.T

Trong đó: k-Chỉ số nén đoạn nhiệt; R- Hằng số chất khí; T-Nhiệt độ tuyệt đối.
Sự biến thiên của áp suất và tốc độ phụ thuộc vào thời gian và vị trí, theo quan

hệ:
p  f ( x, t ))

;

V= ƒ(x, t)

Sóng áp suất và sóng tốc độ cùng xuất hiện và cùng được truyền với tốc độ
truyền sóng a . Nếu tốc độ của các phần tử chuyển động cùng chiều với tốc độ truyền
sóng và khi sóng truyền tới sẽ làm tăng áp suất thì sóng đó là sóng đó là sóng nén.Nếu
chiều truyền sóng ngược lại với chiều của các phần tử chuyển động , khi sóng truyền
tới sẽ làm giảm áp suất , sóng đó là sóng giãn nở
Sự dao động của áp suất môi chất trong đường ống nạp thực tế không phải do
một sóng đơn giản tạo ra mà do hai họ sóng truyền theo chiều ngược nhau, nó là kết
quả của việc tương giao và hợp thành của sóng phát sinh ở đầu này tạo nên sóng phản
xạ ở đầu kia.Sóng khí thể cũng vậy, ln tồn tại tính chồng chất và thường xuyên gặp
nhau Khi gặp nhau, biên độ sóng bằng tổng biên độ của hai sóng.Sau khi xun qua,
tính chất và biên độ của sóng khơng thay đổi, sóng nén vẫn là sóng nén và sóng giãn
nở vẫn là sóng giãn nở.
Sóng áp dương

a)

Sóng áp âm

Sóng áp dương Sóng áp âm

b)
c)
Hình 3 - 7 Tương giao của sóng

a-Tương giao của sóng dương, b-Tương giao của sóng âm
c-Tương giao của sóng dương và sóng âm.
25