Đề Tài: Tính toán lựa chọn bộ
tăng áp tuabin khí lắp cho
động cơ AMZ 236
Giáo viên hướng dẫn
Giáo viên hướng dẫn
:
:
Sinh viên thực hiện
Sinh viên thực hiện
:
:
Lớp
Lớp
:
:
, ngày tháng năm
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.
1
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: “TÍNH TOÁN
LỰA CHỌN BỘ TĂNG ÁP TUABIN KHÍ LẮP CHO ĐỘNG CƠ AMZ 236”.
Tuy nhiên do những hạn chế về thời gian, 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 tháng năm
Sinh viên thực hiện.
Đặng Văn Đông
2
1.MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Động cơ đốt trong có những bước phát triển thăng trầm do nhiều nguyên nhân
khác nhau. Ví dụ người ta hy vọng vào một nguồn động lực khác có các đặc tính
khác tốt hơn hoặc lo sợ về sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu được biểu hiện ở cuộc
khủng hoảng vào 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 của con người.
Tuy nhiên, những bước phát triển kỳ diệu, vượt bật trong nghiên cứu chế tạo
động cơ xăng cũng như động cơ diesel đã đánh bại mọi nghi ngờ về sự tồn tại và
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 chiếm ưu
thế tuyệt đối trong mọi lĩnh vực như vận tải đường bộ, đường thuỷ, 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.
3
Nhằm mục đích tăng công suất cho động cơ đốt trong người ta phải tìm cách
tăng khối lượng nhiên liệu cháy ở một đơn vị dung tích xi lanh trong một đơn vị thời
gian, tức là tăng khối lượng nhiệt phát ra trong một không gian và thời gian cho
trước.Vậy muốn tăng công suất người ta phải tăng khối lượng nhiên liệu đốt cháy
trong một đơn vị thời gian bằng cách thay đổi các thông số còn lại như sau:
Tăng số chu trình trong một đơn vị thời gian bằng cách tăng số vòng quay n
của động cơ. Hiện nay, giới hạn số vòng quay lớn nhất của động cơ đốt trong ở
khoảng 11000 vg/ph đến 12000 vg/ph, những giá trị số vòng quay thích hợp nhất chỉ
ở khoảng 5000 vg/ph đến 7000 vg/ph. Khi tăng số vòng quay của động cơ đốt trong
sẽ gây khó khăn cho việc thực hiện các quá trình, đặc biệt là quá trình cháy. Tác hại
hơn nữa là làm cho tốc độ trượt trung bình của piston tăng dẫn đến làm tăng tổn thất
ma sát, mài mòn các chi tiết của nó và tăng lực quán tính.
Thay đổi số kỳ từ 4 kỳ thành 2 kỳ. Nhờ tỉ số của kỳ sinh công so với vòng
quay của động cơ 2 kỳ gấp đôi của động cơ 4 kỳ nên có thể tăng nhiệt lượng giải
phóng trong một đơn vị thời gian, nhưng thực tế công suất động cơ hai kỳ lớn hơn
động cơ 4 kỳ khoảng 50% đến 70%, song cho đến nay quá trình thay đổi khí của
động cơ hai kỳ chưa hoàn chỉnh nên sinh ra tổn thất lớn và ô nhiễm tăng. Hiện nay,
động cơ 2 kỳ được sử dụng chủ yếu là động cơ diesel và động cơ xăng công suất nhỏ
hoặc công suất rất lớn. Tuy vậy, trong xu thế phát triển nhằm hoàn thiện quá trình
quét thải, phun xăng trực tiếp, động cơ 2 kỳ có tiềm năng phát triển lớn.
Tăng dung tích công tác V
h
hoặc số xi lanh i sẽ kéo theo kích thước, thể tích,
trọng lượng của động cơ tăng. Hiện nay, động cơ một hàng xi lanh có tới 12 xi lanh,
động cơ cao tốc chử V có tới 16 xi lanh và động cơ hình sao có tới 32 đến 56 xi lanh.
Nếu tăng số xi lanh nhiều hơn nữa sẽ làm cho số chi tiết của động cơ tăng lên quá
4
nhiều (50.000 đến 100.000 chi tiết) làm giảm độ cứng vững của hệ trục khuỷu. Do
đó, một mặt làm giảm độ tin cậy và độ an toàn trong quá trình làm việc của động cơ.
Mặt khác, việc bảo dưỡng, sửa chữa và sử dụng thêm phức tạp.
Việc dùng các biện pháp cải tiến và điều chỉnh chính xác các thông số cấu tạo
và thông số điều chỉnh động cơ nhằm tăng hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ giới và hệ
số nạp cũng chỉ có thể làm cho công suất có ích của động cơ tăng lên rất ít.
Tăng khối lượng không khí nạp vào xi lanh bằng cách tăng khối lượng
riêng của không khí . Muốn vậy phải tiến hành nén môi chất nạp trước khi đưa vào
xi lanh, tức là tăng áp suất của môi chất nạp. Do khối lượng nạp vào xi lanh tăng nên
người ta có thể tăng thêm nhiên liệu để đốt cháy trong dung tích đó. Như vậy, cho ta
khả năng tăng lượng nhiệt phát ra trong dung tích cho trước. Biện pháp làm tăng
khối lượng riêng của môi chất trước khi nạp vào động cơ bằng cách tăng áp suất của
nó được gọi là tăng áp cho động cơ.
Mục đích cơ bản của tăng áp cho động cơ đốt trong 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 ĐCĐT ứng với một đơn vị công suất.
+ Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ ĐC ứng với một đơn vị công
suất.
+ Giảm giá thành sản xuất ứng với một đơn vị công suất.
+ Hiệu suất của đông 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 hại.
+ Giảm độ ồn của động cơ.
5
K
ρ
Với bộ tăng áp tuabin khí tận dụng năng lượng khí xả để dẫn động máy nén
tăng áp thì hiệu suất của động cơ tăng áp cao, nâng cao công suất và giảm ô nhiễm
môi trường. Do vậy với loại tăng áp này thì hiện nay dùng rất phổ biến trên các loại
phương tiện giao thông vận tải.
2.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ AMZ 236
2.1.Các đặc điểm và thông số kỹ thuật của động cơ
Động cơ AMZ 236 là loại động cơ có 6 xylanh thuộc họ động cơ diesel bốn
kỳ do nhà máy ôtô IAROX LAP sản xuất. Động cơ này được lắp trên xe ôtô tải
MAZ – 500 là loại ôtô hai trục, trục chủ động nằm phía sau, trọng tải 7,5 tấn dùng để
vận chuyển những hàng thông dụng và những hàng khối lớn trên các đường mặt
cứng. Trọng tải tổng cộng của rơ moóc xe kéo theo là 12 tấn. Tốc độ lớn nhất của xe
chạy trên đường bằng khi chở hết trọng tải và không kéo theo rơ moóc là 75 km/h.
Ôtô MAZ – 500 là kiểu gốc được chế tạo ở nhà máy ôtô Minxcơ từ năm
1963. Trên cơ sở ôtô gốc MAZ – 500, nhà máy đã chế tạo các kiểu ôtô khác như
MAZ – 503, MAZ – 504 cũng như sử dụng loại động cơ AMZ 236. Các thông số kỹ
thuật của động cơ AMZ 236 được giới thiệu ở bảng 1-1.
Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật động cơ AMZ 236
STT Thông số Số liệu kỹ thuật Đơn vị
1 Loại động cơ Diesel
2 Số kỳ 4
3 Số xylanh 6
4 Sự bố trí xylanh Hình chữ V góc 90
0
5 Thứ tự làm việc 1-4-2-5-3-6
6 Đường kinh xylanh 130 mm
6
7 Hành trình pittông 140 mm
8 Tỷ số nén 16,5
9 Thể tích làm việc 11,15 lít
10 Công suất định mức 132 kW
11
Tần số quay của
trục khuỷu ứng với
công suất định mức
2100 Vòng/phút
12
Mômen xoắn lớn
nhất
667 N.m
STT Thông số Số liệu kỹ thuật Đơn vị
13
Tần số quay của
trục khuỷu ở
mômen xoắn lớn
nhất
1600 Vòng/phút
14
Tần số quay của
trục khuỷu khi chạy
không tải
Min 550.650 Vòng/phút
Max 2275 Vòng/phút
15
Suất tiêu hao nhiên
liệu
219 g/(kW.h)
16
Phương pháp tạo
hỗn hợp
Phun trực tiếp
17 Pha phân phối khí
Góc mở sớm xu 20 Độ
7
páp nạp
Góc đóng muộn xu
páp nạp
46 Độ
Góc mở sớm xu
páp xả
66 Độ
Góc đóng muộn xu
páp xả
20 Độ
18 Góc phun sớm 18 Độ
19
Khối lượng động cơ
khi chưa có hộp số
895 kg
*Mặt cắt ngang của động cơ AMZ 236
8
Hình 2-1 Mặt cắt ngang động cơ.
1-Các te; 2- Máy phát; 3,16 - Thanh truyền; 4-Pittông; 5-Xylanh; 6- Cổ góp thải; 7-
Vòi phun; 8- Bơm cao áp; 9- Bầu lọc; 10- Đường ống nạp; 11- Cổ góp hút; 12-
Xupáp; 13- Bulông ; 14-Thân máy; 15-Trục Cam; 17- Trục khuỷu
9
*Mặt cắt dọc của động cơ AMZ 236
Hình
2-2 Mặt cắt
dọc động
cơ.
1-Bầu lọc
tinh; 2-Bộ
điều chỉnh
góc phun
sớm; 3-Puli
quạt gió; 4-
Trục con đội; 5- Quạt gó; 6-Puli trục khuỷu; 7-Đối trọng; 8- Bơm dầu bôi trơn; 9-
Bầu lọc không khí;10- Bộ điếu tốc; 11- Bơm chuyển nhiên liệu; 12- Trục cam; 13-
Bánh đà; 14-Thân máy; 15-Má khuỷu;16- Bulông xả dầu.
2.2.Đặc điểm các cụm chi tiết chính của động cơ AMZ 236
2.2.1.Nhóm pittông
Trong nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston và vòng hãm chốt
piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xilanh và nắp xy lanh
tạo thành buồng cháy. Điều kiện làm việc của piston là rất khắc nghiệt, trong quá
10
15
14
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
16
trình làm việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, chịu áp suất và nhiệt độ rất cao và
ma sát mài mòn lớn.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhóm piston có các nhiệm vụ chính
sau:
Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy
không lọt xuống cacte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng
cháy.
Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền
để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trình thải
và hút khí nạp mới trong quá trình nạp.
Hình
2-3 Nhóm
piston
1,3-
Xylanh; 2-
Thân máy; 4-
Xéc măng; 5-
Pittông
Đỉnh
pittông có
dạng lõm kiểu ômêga, đỉnh này tạo ra buồng cháy tốt tạo ra xoáy lốc mạnh để hình
thành khí hỗn hợp, để giúp cho sự lan truyền sóng lửa khiến cho hỗn hợp nhiên liệu
11
– không khí cháy được hoàn hảo và đạt chỉ tiêu kinh tế cao. Đỉnh này còn ưu điểm:
tránh va chạm với xupáp, giảm trọng lượng pittông và tăng thể tích buồng cháy.
Đầu pittông có bán kính góc lượn lớn giữa đỉnh và phần đầu lớn tạo điều kiện
thuận lợi để nhiệt dễ truyền dẫn từ đỉnh xuống vành đai xéc măng. Ở giữa có khoét
lõm để phối hợp với kết cấu đầu nhỏ thanh truyền đưa dầu làm mát đầu đỉnh pittông.
Đầu pittông được lắp 3 xéc măng khí và 1 xéc măng dầu thực hiện việc bao kín
buồng cháy tốt.
Thân pittông có chiều dày khá lớn để giảm áp suất do lực ngang N gây ra,
thân có dạng ô van có phương trục nhỏ (ngắn) trùng với phương đường tâm chốt để
khi pittông bị biến dạng không bị bó kẹt vào xy lanh. Trên thân có lắp 1 xéc măng
dầu để ngăn dầu sục vào buồng cháy.
Chân piston có dạng vành đai để tăng độ cứng vững cho piston. Trên chân
piston người ta cắt bỏ một phần khối lượng nhằm giảm lực quán tính cho piston
nhưng không ảnh hưởng đến độ cứng vững của nó.
Chốt pittông là chi tiết dùng để nối pittông với đầu nhỏ thanh truyền, nó
truyền lực khí thể từ pittông qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu. Trong quá
trình làm việc chốt pittông chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay
đổi theo chu kỳ và có tính chất va đập mạnh. Chốt pittông được lắp với pittông và
đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu lắp tự do. Khi làm việc chốt pittông có thể xoay tự do
trong bệ chốt pittông và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt có lỗ để dầu
vào bôi trơn chốt pittông.
Xécmăng khí được lắp trên đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngăn
không cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống cacte. Trong động cơ, khí cháy có thể
lọt xuống cacte theo ba đường: Qua khe hở giữa mặt xilanh và mặt công tác (mặt
12
lưng xécmăng); qua khe hở giữa xécmăng và rãnh xécmăng; qua khe hở phần miệng
xécmăng. Xécmăng dầu có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn sục lên buồng cháy, và gạt
dầu bám trên vách xilanh trở về cacte, ngoài ra khi gạt dầu xécmăng dầu cũng phân
bố đều trên bề mặt xilanh một lớp dầu mỏng. Điều kiện làm việc của xécmăng rất
khắc nghiệt, chịu nhiệt độ và áp suất cao, ma sát mài mòn nhiều và chịu ăn mòn hoá
học của khí cháy và dầu nhờn.
Hình 2-4 Kết cấu nhóm pittông – thanh truyền
1-Thân máy; 2,4-Đệm cao su; 3-Xy lanh; 5-Xéc líp; 6-Chốt pittông; 7-Xéc măng
dầu; 8-Xéc măng khí; 9-Đầu nhỏ thanh truyền; 10-Pittông; 11-Thân thanh truyền;
12-Bạc lót đầu to thanh truyền; 14-Bulông thanh truyền.
2.2.2.Thanh truyền
13
Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển
động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Khi làm việc
thanh truyền chịu tác dụng của: Lực khí thể trong xilanh, lực quán tính của nhóm
piston và lực quán
tính của bản thân thanh truyền. Thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân
và đầu to.
Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, trên
đầu nhỏ có rãnh hứng dầu để bôi trơn bạc lót và chốt piston.
Thân thanh truyền có tiết diện chữ I. Chiều rộng của thân thanh truyền tăng
dần từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán
tính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc.
Động cơ AMZ 236 là động cơ chữ V nên kích thước đầu to phải gọn
nhẹ. Đầu to thanh truyền được cắt nghiêng dưới một góc . Hai nửa đầu to thanh
truyền được định vị bằng bulông. Trên bề mặt lắp ghép người ta gia công các răng
cưa để tránh lực cắt bulông.
2.2.3.Trục khuỷu
Trục khuỷu có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh
truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để
đưa công suất ra ngoài trong chu trình sinh công của động cơ và nhận năng lượng từ
bánh đà sau đó truyền qua thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như
trao đổi khí.
Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực
quán tính, các lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ. Các lực tác dụng gây
14
β
ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao
động xoắn, làm động cơ rung động, mất cân bằng.
Kết cấu của một trục khuỷu gồm có: Cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu,
đối trọng. Ngoài ra trên trục khuỷu còn có đường ống dẫn dầu bôi trơn, chốt định vị,
các bánh răng dẫn động trục cam, bơm dầu bôi trơn và puly dẫn động quạt gió, máy
nén khí.
Hình 2-5 Trục khuỷu động cơ AMZ 236.
Đầu trục khuỷu được lắp bộ giảm dao động xoắn và các bánh răng dẫn động
bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp và puly dẫn động các cơ cấu phụ như quạt gió, máy
nén. Bộ giảm dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do các mômen kích
thích trong hệ trục khuỷu do đó dập tắt dao động gây ra bởi các mômen đó.
Chốt khuỷu được làm rỗng để chứa dầu bôi trơn. Các đối trọng được chế tạo
riêng rồi lắp trên má bằng bulông. Do động cơ chữ V có góc giữa 2 hàng xy lanh là
90
0
nên cân bằng được lực quán tính chuyển động tịnh tuyến cấp 1. Đuôi trục khuỷu
có chốt định vị để lắp bánh đà, có vành chắn dầu và đệm chắn di động dọc trục
khuỷu.
2.2.4.Bánh đà
15
Bánh đà có công dụng là đảm bảo tốc độ quay của trục khuỷu đồng đều.
Trong quá trình làm việc của động cơ, bánh đà tích trữ năng lượng sinh ra trong
hành trình sinh công để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu
hao công làm cho trục khuỷu quay đều hơn, qua đó giúp động cơ làm việc ổn định
hơn.
Ngoài ra bánh đà còn có tác dụng là nơi đặt vành răng khởi động. Vành răng
này được gắn chặt lên vành nối bánh đà. Khi khởi động vành răng này ăn khớp với
bánh răng của máy khởi động. Bánh đà còn là bề mặt làm việc không thể thiếu được
của bộ ly hợp.
2.3.Các hệ thống chính của động cơ
2.3.1.Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có những nhiệm vụ sau:
+ Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một
khoảng thời gian được qui định.
+ Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu.
+ Lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm
việc của động cơ.
+ Cung cấp nhiên liệu vào xylanh động cơ đúng thời điểm, đúng theo một quy
luật đã định.
+ Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh theo trình tự làm việc qui định
của động cơ.
Yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel:
+ Hoạt động lâu bền và có độ tin cậy cao.
+ Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa.
16
+ Dễ chế tạo, giá thành hạ
Hệ thống nhiên liệu của động cơ AMZ 236 là hệ thống nhiên liệu kiểu phân
chia được, gồm bơm cao áp có lắp bộ điều tốc, bơm chuyển nhiên liệu, khớp phun
sớm, vòi phun, các bầu lọc thô và tinh nhiên liệu, các ống dẫn áp và thấp áp (hình1-
6). Các ống dẫn nhiên liệu cao áp, được làm bằng thép và có chiều dài như nhau đối
với tất cả các xy lanh động cơ. Nhiên liệu thừa và không khí lọt vào nơi có áp suất
thấp được dẫn qua van hồi nhiên liệu của bơm chuyển nhiên liệu và đến thùng chứa.
Nhiên liệu đã chảy vào khoang lò xo của vòi phun qua khe hở giữa kim phun và
miệng phun cũng được dẫn vào đó.
Hình 2-6 Sơ đồ
hệ thống nhiên
liệu động cơ
AMZ 236.
1-Thùng chứa
nhiên liệu; 2,5,7,8,10,12,13-Ống dẫn nhiên liệu;3-Bầu lọc thô; 4-Bơm chuyển nhiên
liệu; 6-Bầu lọc tinh; 9-Bơm cao áp;11-Vòi phun.
Bơm chuyển nhiên liệu 4 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1 qua bầu lọc thô 3, sau
đó đẩy tới bầu lọc tinh 6 thông qua đường ống 5. Tại bầu lọc tinh, nhiên liệu được
lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu theo đường ống tới bơm cao áp 9. Bơm cao áp
tạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn theo đường ống cao áp 10 đến vòi phun 11
cung cấp cho xylanh động cơ.
Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ
bơm cao áp được theo đường ống dẫn 12 và 13 trở về thùng chứa.
17
Nhiên liệu đi vào trong xilanh bơm cao áp không được lẫn không khí vì
không khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làm
gián đoạn quá trình cấp nhiên liệu.
2.3.2.Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu 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 và bao kín khe hở
giữa piston với xilanh, giữa xecmăng với piston.
Hình 2-7 Sơ đồ
hệ thống bôi trơn
1-Chốt; 2-Má
kẹp; 3-Bình dầu; 4-Cò
mổ; 5-Đũa đẩy; 6-Thanh truyền; 7-Trục cam; 9-Đầu to thanh truyền; 10-Van khống
chế dầu qua két làm mát; 13-Phao hút dầu; 14,15-Van an toàn; 16,17-Bơm bánh
răng; 19-Đường dẫn dầu chính; 20-Bầu lọc thô; 21-Bầu lọc li tâm; 22-Van giảm áp;
23-Đồng hồ đo áp suất; 24-Két làm mát; 25- Đường ống dẫn dầu đến két làm mát;
26-Ống nhựa; 27-Đường ống dẫn dầu về cát te.
Hệ thống bôi trơn của động cơ AMZ 236 bôi trơn theo phương pháp hỗn hợp
tức là kiểu bôi trơn vừa cưỡng bức vừa vung té, có các te kín. Nguyên lý làm việc
như sau:
Dầu được hút từ các te qua phao lọc và ống hút bằng bơm bánh răng. Bơm
này gồm 2 bộ phận: Bộ phận cấp dầu chính 19 và bộ phận cấp dầu tản nhiệt 25. Bộ
phận cấp dầu chính của bơm dầu đưa vào hệ thống qua bầu lọc thô 20. Khi nào độ
chênh áp suất trước khi vào và sau khi ra khỏi bầu lớn (1,8÷2,3 KG/cm
2
) thì van tự
18
động mở ra và một phần dầu được lọc thô chảy vào đường dầu chính từ đó theo các
đường trong vỏ động cơ đến trục khuỷu, trục cam và trục con đội. Từ đó theo đường
của con đội, đũa đẩy và đòn gánh chảy đến tất cả các khớp ma sát của cơ cấu dẫn
động xu páp. Theo các đường ống ngoài dầu được đưa đến để bôi trơn bơm cao áp
và bộ điều tốc. Các bánh răng của toàn bộ cơ cấu dẫn động, các cam, các ổ lăn, sơ mi
xy lanh được bôi trơn bằng phương pháp vung té.
Khi nhiệt độ dầu lên cao quá 80 [
o
C], độ nhớt của dầu giảm sút, van két làm
mát dầu sẽ mở cho dầu đi qua két làm mát. Khi bầu lọc dầu bị tắc thì van an toàn sẽ
mở để cho dầu đi thẳng vào đường dầu chính. Trên đường dầu chính người ta mắc 1
van làm việc ở áp suất 4,6 [bar], van này có tác dụng đảm bảo cho áp suất của dầu
bôi trơn trong hệ thống có trị số không đổi.
2.3.3.Hệ thống phân phối khí:
Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra
ngoài trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xilanh động cơ trong kỳ nạp. Cơ cấu
phân phối khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đóng mở đúng thời gian quy định.
+ Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông.
+ Khi đóng phải đóng kín, xupap thải không tự mở trong quá trình nạp.
+ Ít mòn, tiếng kêu bé.
+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa.
19
Hình 2-8 Hệ
thống phân
phối khí
AMZ 236
1,12-Xu
páp; 2-Cò
mổ; 3-Bu
lông hãm;4-Chén chận; 5-Đũa đẩy; 6-Trục cam; 7-Trục con đội; 8-Má kẹp; 9-Đĩa lo
xo trên; 10-Lò xo xu páp; 11-Ống dẫn hướng xu páp.
Các chi tiết chính trong hệ thống phân phối khí:
-Đũa đẩy là một thanh thép nhỏ hình trụ dùng để truyền lực từ con đội đến
đòn bẩy. Hai đầu tiếp xúc với con đội và cò mổ.
-Cò mổ nhận lực từ đũa đẩy và truyền đến xupap. Đầu tiếp xúc với đũa đẩy có
vít để điều chỉnh khe hở nhiệt cho xupap.
-Xu páp là chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt. Khi làm việc nấm xupap
chịu tải trọng động và tải trọng nhiệt rất lớn nên yêu cầu nấm xupap phải có độ cứng
vững cao.
-Trục cam đặt giữa hai hàng xy lanh để dẫn động tất cả các xu páp
-Con đội ở cơ cấu phân phối khí AMZ 236 dùng con đội con lăn
Phương án bố trí xu páp và trục cam:
Động cơ AMZ 236 là động cơ diezel có thể buồng cháy V=11,15
(lít) và tỉ số nén cao nên cơ cấu phân phối khí dùng xu páp được bố trí theo phương
20
5,16=
ε
án xu páp treo, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí đường nạp và đường thải một
cách thanh thoát khiến sức cản khí động giảm nhỏ.
Đường kính xy lanh 130 mm nên việc dùng hai xu páp cho một xy lanh (một
nạp, một thải) thuận tiện cho việc bố trí vòi phun. Các xu páp nạp và thải được bố trí
cùng một dãy nên dẫn động của cơ cấu phân phối khí đơn giản hơn. Các xu páp nạp
dùng chung đường nạp nên đường nạp có kết cấu đơn giản. Đường nạp và đường
thải được bố trí về hai phía để giảm sự sấy nóng không khí nạp do đó nâng cao được
hệ số nạp.
Trục cam được bố trí ở thân máy dẫn động xu páp gián tiếp qua hệ thống con
đội, đũa đẩy và đòn bẩy. Nó được đặt giữa hai hàng xy lanh để dẫn động toàn bộ xu
páp. Cách bố trí này làm cho động cơ rất gọn. Xu páp bố trí song song với đường
tâm xy lanh nên kích thước của nấm xu páp có thể tăng tăng lên bằng cách khoét lõm
một phần ở nắp xy lanh để tăng đường kính nấm xu páp, tăng thể buồng cháy.
Phương án dẫn động trục cam:
Trục cam bố trí bố trí trên thân máy gần với trục khuỷu nên chỉ dùng một cặp
bánh răng để dẫn động. Với phương án này có ưu điểm là kết cấu đơn giản do cặp
bánh răng phân phối khí là bánh răng trụ răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền.
Các bánh răng phân phối khí được lắp ở phía đẩu trục khuỷu. Tuy lắp kiểu
này khiến cho hệ thống dẫn động cơ cấu phân phối khí chịu ảnh hương của dao động
xoắn trục khuỷu làm sai lệch pha phân phối khí và chịu tải trọng phụ do dao động
xoắn gây ra nhưng nếu lắp bánh răng dẫn động ở phía đuôi trục khuỷu sẽ làm cho kết
cấu trục khuỷu và bánh răng dẫn động trở nên phức tạp so với khi lắp bánh răng dẫn
động ở đầu trục khuỷu.
3.TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ AMZ 236
21
3.1.Các thông số cho trước của động cơ:
Công suất định mức có ích của động cơ: N
e
= 132 kW
Số vòng quay định mức: n = 2100 vòng/phút
Tỷ số nén: ε = 16,5
Suất tiêu hao nhiên liệu: g
e
= 280 g/kW.h
Đường kính xi lanh: D = 130 mm
Hành trình pittông: S = 140 mm
Số xylanh: i = 6
Số kỳ: = 4
Pha phối khí động cơ 4 kỳ:
+ Góc mở sớm xupap nạp:
1
= 20
0
+ Góc đóng muộn xupap nạp:
2
= 46
0
+ Góc mở sớm xupap thải:
3
= 66
0
+ Góc đóng muộn xupap thải:
4
= 20
0
+ Góc phun sớm:
s
= 18
0
Bảng 3-1 Thông số chọn của động cơ
Thông số chọn Thứ nguyên Không tăng áp
p
0
MN/m2 0,1
T
0
0
K 297
T
k
0
K 297
p
k
MN/m2 0,1
α
- 1,74
ξ
Z
- 0,85
ξ
b
- 0,75
p
r
MN/m2 0,105
T
r
0
K 800
m - 1,5
p
a
MN/m2 0,09
∆T
0
K 20
λ
- 1,75
22
τ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
λ
2
- 0,92
λ
t
- 1,14
- 0,95
3.2.Tính toán các thông số của chu trình công tác
3.2.1.Quá trình nạp
3.2.1.1.Tính hệ số khí sót γ
r
:
(3.1)
3.2.1.2.Tính hệ số nạp
:
(3.2)
3.2.1.3.Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
(K) :
(3.3)
3.2.1.4.Tính số mol không
khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M
0
(kmol KK/kg nl):
(kmol KK/kg nl)
3.2.1.5.Tính số mol khí nạp
mới M
1
(kmol/kg nhiên liệu):
M
1
= α.M
0
3.2.2.Quá trình nén
3.2.2.1.Tỷ nhiệt của không khí (kJ/kmol.K)
23
d
ϕ
m
a
r
t
a
r
r
k
r
p
p
p
p
T
TT
1
21
2
1
).(
−
∆+
=
λλελ
λ
γ
−
∆+−
=
m
a
r
t
k
a
k
k
p
p
p
p
TT
T
1
21V
)(
.
)1(
1
η
λλελ
ε
)1(
.
1
r
m
m
r
a
rrtk
a
p
p
TTT
T
γ
γλ
+
+∆+
=
−
++=
3241221,0
1
0
nl
O
HC
M
vkk
Cm
(kJ/kmol.K)
(3.4)
3.2.2.2.Tỷ nhiệt mol của sản phẩm cháy (kJ/kmol.K):
Vì α 1 thì :
3.2.2.3.Tỷ số của hỗn hợp
cháy (kJ/kmol.K) :
(3.5)
Có thể viết dưới dạng:
(kJ/kmol.K)
Trong đó:
3.2.2.4.Tính chỉ số nén đa biến trung bình n
1
:
Chọn trước n
1
, thế vào phương trình sau, giải bằng phương mò nghiệm.
(3.6)
3.2.2.5.Tính nhiệt độ cuối kỳ nén T
c
(K):
T
c
= T
a
.
(3.7)
3.2.2.6.Tính áp suất cuối kỳ nén p
c
(MN/m
2
) :
p
c
= p
a
.= 0,09.16,5
1,368
= 4,1664 (MN/m
2
) (3.8)
24
T
b
aCm
v
vvkk
.
2
+=
//
v
Cm
≥
α
634,1
867,19
//
+=
v
a
5//
10.
36,184
38,427
−
+=
α
v
b
/
v
Cm
r
vrvkk
v
CmCm
Cm
γ
γ
+
+
=
1
.
//
/
T
b
aCm
v
vv
.
2
.
/
//
+=
r
vrv
v
aa
a
γ
γ
+
+
=
1
.
//
/
r
vrv
v
bb
b
γ
γ
+
+
=
1
.
//
/
)1(.
2
314,8
1
1
/
/
1
1
++
+=
−n
v
v
T
b
a
n
ε
1
1
−n
ε
1
n
ε
3.2.3.Quá trình cháy
3.2.3.1.Tính số kmol môi chất thay đổi khi cháy ∆M:
(kmol/kg nhiên
liệu)
(3.9)
3.2.3.2.Tính số mol sản phẩm cháy M
2
(kmol/kg nhiên liệu):
M
2
= M
1
+ (kmol/kg nhiên liệu)
(3.10)
3.2.3.3.Hệ số đổi phân tử lý thuyết:
β
0
= (3.11)
3.2.3.4.Hệ số biến đổi phân tử thực tế :
(3.12)
3.2.3.5.Hệ số biến đổi phân tử tại z :
(3.13)
3.2.3.6.Tính hệ số toả nhiệt x
z
tại z:
(3.14)
3.2.3.7.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn :
>1 thì (động cơ diesel)
3.2.3.8.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z :
(3.15)
25
324
OH
M +=∆⇒
M∆
1
2
M
M
r
r
γ
γβ
β
+
+
=
1
0
b
z
r
z
ξ
ξ
γ
β
β
.
1
1
1
0
+
−
+=
b
z
z
x
ξ
ξ
=
α
0=∆
H
Q
2
.
//
////
zvz
vzvz
Tb
aCm +=
