Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 4DX22 110

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ

4DX22-110

SVTH
Lớp
GVHD
GVD

: Hồ Đăng Hùng
: 05C4B
: PGS.TS. Trần Thanh Hải Tùng
: TS. Phùng Xuân Thọ

Đà Nẵng, 2010


NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1. Mục đích và ý nghĩa đề tài
2. Giới thiệu chung về động cơ tăng áp
3. Giới thiệu chung về động cơ 4DX22-110
4. Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ
4DX22-110
5. Tính toán kiểm nghiệm bộ Turbo JP60C
6. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục

7. Kết luận


1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
* Mục đích kinh tế.
- Giảm thể tích tổng thể của động cơ trên 1 đơn vị công
suất.
- Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ động cơ ứng với 1 đơn
vị công suất.
- Giảm giá thành sản xuất ứng với một đơn vị công suất.
* Ý nghĩa về mặc kỹ thuật.
- Tăng công suất cho động cơ.
- Tăng hiệu suất có ích của động cơ do đó giảm suất tiêu hao
nhiên liệu.
- Giảm mức độ gây ồn của động cơ.
* Ý nghĩa về mặc xã hội.
- Giảm lượng khí thải độc hại hạn chế mức độ gây ô nhiễm
môi trường


2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP
TĂNG ÁP

CÓ MÁY NÉN

DẪN
ĐỘNG
CƠ
GIỚI

CÓ
LIÊN
HỆ
CƠ
KHÍ

DẪN
ĐỘNG
TUABIN
KHÍ

CHỈ
LIÊN
HỆ
KHÍ
THỂ

CÓ
LIÊN
HỆ
THUỶ
LỰC

KHÔNG CÓ MÁY NÉN

DAO
ĐỘNG
VÀ
CỘNG
HƯỞNG

DẪN
ĐỘNG
HỖN
HỢP

MẮC
SONG
SONG

MẮC
NỐI
TIẾP

SÓNG
ÁP
SUẤT

TỐC
ĐỘ


SƠ ĐỒ TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN
7

7

PT

PK

PT

PK

1
4

5

6

PT'

P0

1

Liên hệ cơ khí

PK
8
5

2

PT'

P0

6

PT
1

5
9 PT' P0,T0

Liên hệ khí thể

Liên hệ thủy lực

Sơ đồ nguyên lý tăng áp bằng tuabin
P0,T0

PT
PT'

PK

1

2

3

1

2
P0

Không tận dụng năng
lượng khí xả

PT

PK

P0

5 6
PT'
4

1

PK

5

7

PT
2

PT'
4

6

PK

7

P0,T0

Ghép nối

Ghép nối

lượng khí xả

tiếp thuận

tiếp nghịch

PT'
4

1

Có tận dụng năng

Sơ đồ nguyên lý tăng áp
truyền động bằng cơ khí

PT

2

1

7

5

7

PK

6
P0,T0
2
P0,T0

Ghép
song song

Sơ đồ nguyên lý tăng áp hỗn hợp

10


SƠ ĐỒ TĂNG ÁP KHÔNG CÓ MÁY NÉN
13

13

12
14

12

11
11

Sơ đồ nguyên lý tăng áp dao động và cộng hưởng
u
VII

1

F

VI

D

17

16

V
IV
2

18

III

G

C

II
I

A

1

B

19

15

Sơ đồ tăng áp bằng sóng khí

E

Đồ thị khai triển quá trình sóng áp suất
trong bộ tăng áp bằng sóng khí đơn giản

Sơ đồ nguyên lý tăng áp bằng sóng áp suất


3. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 4DX22-110
HÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ 4DX22-110

MẶT CẮT CỦA ĐỘNG CƠ 4DX22-110
MẶT CẮT NGANG ĐỘNG CƠ 4DX22-110


CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ 4DX22-110

Công suất

81

Tỷ số nén

17

Số xilanh

4

Thứ tự làm việc

[KW]

1-3-4-2

Đường kính xilanh

102

[mm]

Hành trình piston

118

[mm]

324/3200

[N.m]

220

[g/KW.h]

Dung tích xylanh

3,855

[lít]

Tiêu chuẩn khí xả

EURO II

Mômen cực đại/Số vòng quay định
mức
Suất tiêu hao nhiên liệu

4. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22110
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22-110


KẾT CẤU CỤM TUABIN – MÁY NÉN


CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA TUABIN

Vành miệng phun
Bánh công tác

Vỏ TB

Trục quay


CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY NÉN

+ Vỏ xoắn ốc
+ Đường ống vào
+ Ống tăng áp

+ Bánh công tác


KẾT CẤU BẦU ÁP SUẤT

Sơ đồ kết cấu van xả

Kết cấu bầu áp suất


SƠ ĐỒ BỐ TRÍ KÉT LÀM MÁT KHÍ NẠP
TRÊN ĐỘNG CƠ

Kết cấu kết làm mát


5. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỘ TURBO JP60C
THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CỤM TURBO JP60C

Số hiệu turbo
Đường kính ngoài bánh công tác

JP60C
63

[mm]

0,01-0,18

[kg/s]

Áp suất không khí sau máy nén

2,5

[kg/cm2]

Nhiệt độ khí xả vào tuabin

650

[0C]

196-392

[kPa]

50-80

[0C]

150000

[Vòng/phút]

Lưu lượng khối lượng của máy nén

Áp suất dầu bôi trơn ổ trược trục tuabinmáy nén
Nhiệt độ dầu bôi trơn
Tốc độ quay cực đại trục tuabin-máy nén


BẢNG CÁC THÔNG SỐ CHỌN

Thông số

Ký

hiệu

Nhiệt độ khí tăng áp

TK

Áp suất tăng áp

Đơn vị

Khoảng
thường gặp

Giá trị
chọn

K

298

PK

MN/m2

0,17

Áp suất trên đường thải

Pth

MN/m2

Áp suất môi trường ngoài

P0

MN/m2

Nhiệt độ môi trường

T0

Hệ số dư lượng không khí

α

Áp suất khí sót

Pr

Nhiệt độ khí sót

Tr

Áp suất cuối qúa trình nạp

Pa

Hệ số quét khí

φk

0

(1,02÷1,04)P0

1,04.P0
0,1
298

1,5÷1,8

1,7

MN/m2

>Pth

0,118

K

(700÷900)0K

700

MN/m2

(0,8÷0,9)Pk

0,85.Pk

≥1

1,05

0


TNH TON CC THễNG S CA MY NẫN
S TNH TON MY NẫN TNG P
5(c)

5(c)
4
3
4

4 b1
2

1

a

2

3 b2

2

b3

3

T0
P0

1

T2

T1

T3

T4=TK

P3

P4=PK

P2

P
1

C2
C1

C

3

C0

2

3

K

Vaỡo voớ
xoừ
n ọỳ
c
Ra khoới
maùy neùn

1

Vaỡo
baùnh caùnh
Vaỡo ọỳ
ng
giaớm tọỳ
c

B

Vaỡo
maùy neùn

a

D3
D4

D2
D0

D1m

D1

0

C4=CK


BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN MÁY NÉN

Đường kính trong của miệng vào bánh công tác: D0

9,25[mm]

Đường kính ngoài của miệng vào bánh công tác: D1

37 [mm]

Đường kính trung bình của miệng vào bánh công tác:
D1m

27 [mm]

Đường kính ngoài của miệng ra bánh công tác: D2

63 [mm]

Đường kính trong vành tăng áp: D3

88 [mm]

Chiều rộng miệng ra của bánh công tác: b2

6 [mm]

Chiều rộng miệng vào của vành tăng áp: b3

9,6 [mm]

Mức độ tăng áp suất trong máy nén : πk

2,092

Hiệu suất của máy nén: ηk

0,862

Công suất dẫn động máy nén: NK

13,97 [KW]


TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA TUABIN
SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN TUABIN TĂNG ÁP
I
II

bn

0
∆r

0

IV

III

n
b1
1

1

n

D2m

D1
D01
D02

D2

2

D0

2

C1

α1

u1

β1

W1

C2

ω

α2
u2

β2

W2


BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TUABIN

Lưu lượng khí qua tuabin: GT
Góc mà dòng khí ra khỏi miệng phun: α1

0,153 [kg/s]
22 [độ]

Góc vào của dòng ở cánh của bánh công tác: β1

77 010’ [độ]

Góc ra của khí từ bánh công tác: α2

38 056’ [độ]

Góc ra của dòng khí từ bánh công tác trong chuyển
động tương đối: β2

22 057’ [độ]

Hiệu suất có ích của tuabin: ηT

0,725

Công suất có ích của tuabin: NT

13,084 [KW]

∆N

6,3%


6. NHỮNG NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC
PHỤC

BIỂU
HIỆN

NGUYÊN NHÂN

BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

Động cơ
khó tăng
tốc, giảm
công suất
hoặc tiêu
hao nhiên
liệu nhiều

- Do áp suất tăng áp quá
thấp.
- Tắc hệ thống nạp khí.
- Rò rĩ trong hệ thống

nạp khí.
- Tắc hệ thống thải.
- Sai lệch điều kiện vận
hành của TB-MN.

- Dùng đồng hồ đo áp suất khí tăng áp.
- Kiểm tra hệ thống nạp khí.
- Kiểm tra hệ thống thải khí.
- Kiểm tra sự vận hành của cánh máy
nén.

Có tiếng
ồn bất
thường

- Có hiện tượng cộng
hưởng của các chi tiết
lắp ghép với cụm TBMN hoặc với bản thân
cụm TB-MN.

- Kiểm tra các bulông lắp ghép của
cụm TB-MN
- Kiểm tra sự biến dạng của ống xả.
- Kiểm tra các khe hở dọc trục và khe
hở hướng tâm của cánh máy nén (0,18


Tiêu hao
nhiên liệu
lớn và có

khói xanh

- Ống xả bị rò hoặc rung
động do nới lỏng các
bulông cố định.
- Sai lệch điều kiện vận
hành của TB-MN.

mm), kiểm tra trục TB-MN cũng như
kiểm tra các ổ đỡ.
- Kiểm tra xem có vật lạ rơi vào hệ
thống không.

- Do hư hỏng các đầu
nối với cụm TB-MN
hoặc do mòn bạc lắp
trên trục cụm TB-MN.

- Kiểm tra sự thất thoát dầu của hệ
thống thải: tháo ống nối đầu vào của
TB xem có sự tích tụ mụi than trên
cánh TB. Sự tích tụ mụi than ở đây là
do cháy dầu gây ra.
- Kiểm tra sự rò rỉ dầu của hệ thống
nạp: kiểm tra các khe hở dọc trục và
khe hở kính của cánh máy nén, kiểm
tra sự có mặt của dầu bôi trơn trong
ống hút của máy nén.

7. KẾT LUẬN

• Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu để thực
hiện hiện đồ án , em thấy hệ thống tăng áp trên
động cơ 4DX22-110 phù hợp với những tính
năng ngày nay
• Thông qua đề tài đã giúp em nâng cao được kiến
thức chuyên ngành động cơ .
• Tìm hiểu sâu sắc hơn về các hệ thống tăng áp
của động cơ đốt trong. Đặc biệt là hệ thống tăng
áp trên động cơ 4DX22-110