Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ yuchai YZ485ZLQ

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

YUCHAI YZ485ZLQ LẮP TRÊN XE FOTON
TẢI 1,25 TẤN
SVTH
Lớp
GVHD
GVD

: Hoàng Minh Cảnh
: 04C4B
: TS. Phùng Xuân Thọ
: TS. Dương Việt Dũng

Đà Nẵng, 2009


NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. Mục đích – ý nghĩa đề tài
2. Giới thiệu chung về động cơ Yuchai YZ485ZLQ
- Các thông số cơ bản của động cơ
- Các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ
3. Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ Yuchai YZ485ZLQ
- Các thông số cơ bản của cụm Turbo tăng áp
- Kết cấu của hệ thống
* Kết cấu cụm turbo

* Kết cấu bầu áp suất và van xả
4. Tính toán kiểm nghiệm bộ Turbo SJ60
5. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục
6. Kết luận


1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

- 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 với một đơn vị công suất.
- 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.
- Giảm lượng khí thải độc hại hạn chế mức độ gây ô nhiễm môi trường


2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ YUCHAI YZ485ZLQ
MẶT CẮT NGANG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO DEO8TIS
10
9
11

8
7
6

12

5
4
3

13

2
14

1

15


CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ

Công suất

46

Tỷ số nén

17,5:1

Số xilanh

4

Thứ tự làm việc

[KW]

1-3-4-2

Đường kính xilanh

85

[mm]

Hành trình piston

92

[mm]

165/3200

[N.m]

215

[g/KW.h]

Dung tích xylanh

2,088

[lít]

Tiêu chuẩn khí xả

EURO II

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


Hệ thống nhiên liệu diezel, dùng
bơm cao áp dạng Bosh
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức sử dụng
bơm bánh răng ăn khớp trong
Hệ thống làm mát bằng nước theo
chu trình kín, dùng bơm kiểu ly tâm
được dẫn động từ trục khuỷu
Hệ thống khởi động bằng điện, với
điện áp máy khởi động/Công suất

12/2,5

V/KW

205

[kg]

14/500

[A/W]

820x556x660

[mm]

Hệ thống tăng áp bằng turbo khí xả
lọai SJ60
Trọng lượng khô của động cơ
Dùng máy phát loại JFWB15C3, với
dòng điện/Công suất khuyếch đại
Kích thước tổng thể động cơ


3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ
YUCHAI YZ485ZLQ
SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ YUCHAI YZ485ZLQ
1

15

2

14 13 12 11

3

4

5

6

7

8 9

10


ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ
YUCHAI YZ485ZLQ
5
6

4
3

7
2
8

1

Động cơ Yuchai YZ485ZLQ sử dụng
hệ thống tăng áp bằng turbo khí xả do
Công ty Weifan Fuyan Turbochargers
của Trung Quốc sản xuất.


TỔNG THỂ CỤM TURBO TĂNG ÁP

ø61.81

A

90.
00

D

44.25

90.00

30.53

61.50
51.45
31.00

B

133.00
5-M8X18

10.00
7.00

1.00

24.91

56.98
100.00

ø60.00

46.75

44.25

44.25

MAÏY NEÏN

72.00

C

TUABIN - MAÏY NEÏN

- Đường kính ngoài bánh công tác máy nén 48[mm]
- Số cánh bánh công tác máy nén 10
- Chiều dài toàn bộ cụm turbo 190[mm]


KẾT CẤU CỤM TUABIN – MÁY NÉN

Cấu tạo bộ tăng áp :
- Một TB hướng

gồm: vỏ TB và bánh
công tác của TB;
- Một MN ly tâm
gồm: vỏ máy nén, mặt
9 bích trung gian và bánh
tăng áp;
B
- Bạc đỡ trục và vỏ
giữa.

10

1
2
3

A

4

5

8

6 7

C


CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA TUABIN

Các bộ tuabin tăng áp lưu lượng nhỏ đều dùng loại tuabin hướng kính vì lưu
lượng nhỏ tạo được hiệu suất cao hơn tuabin hướng trục, ngoài ra nó còn có ưu
điểm: quán tính nhỏ, tính tăng tốc tốt, dung tích bé, cấu tạo đơn giản. Do đó
một tuabin hướng kính gồm:
A

+ Vỏ TB

+ Vành miệng phun

A-A
A


1

40°

10°

+ Bánh công tác
2

+ Trục quay

40

5

Ø14

Ø8,2

Ø15

48
15,4

+ Bạc

Ø8

45


CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY NÉN

Máy nén sử dụng trong bộ tăng áp là MN ly tâm bởi nó có những ưu điểm: kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước
nhỏ; chăm sóc và bảo dưỡng dể dàng; làm việc với số vòng quay lớn nên cho lưu lượng lớn và được cung cấp liên tục;
quá trình bôi trơn và làm mát đơn giản. Vì vậy, một MN ly tâm bao gồm:

4
3

0,8

+ Vỏ;
+ Đường ống vào;
+ Bánh công tác;

+ Ống tăng áp;
+ Vỏ xoắn ốc.

1

2

5

15°
50°


ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN VÀ MÁY NÉN

Từ thực nghiệm để xây dựng đặc tính của cum TB-MN cần xem xét sự liên
hệ giữa các thông số dòng chảy với nhau và chú trọng nhất là các thông số sau:
+ Lưu lượng khối lượng của khí nạp, mk ;
+ Tỷ số tăng áp của máy nén, πk ;
+ Nhiệt độ khí xả đi qua TB, Tg ;
+ Tỷ số giãn nở của TB, бT ;
+ Số vòng quay của TB và MN, nT.
Trong đó, đại lượng quan trọng nhất là lưu lượng khối lượng khí tăng áp mk,
đây là đại lượng phản ánh đầy đủ mục đích của việc tăng áp cho ĐCĐT


Đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng khối lượng máy nén với tỷ số
tăng áp tại các tốc độ quay khác nhau khi nhiệt độ khí xả và tỷ số giãn nở không
đổi.

 T=1,4
 T=1,3

1,5

T=1

 T=1,5

 T=1,2

A 4 A3

Tg
=5
50
C
50
0C
45
0C
40
0C

2

P1
P0

A2

19000
A1
17500

12000

1,0
1,0

,4

 T=1,6

nt=9000 vg/ph

15000

mk 0 -3
10
P0


PHƯƠNG ÁN XẢ BỚT KHÍ THẢI
1

2

3

4

5

6

7

8 910 11 12

13

18

17 16 15 14


ge

b
Me a

c
Nmax

Cộng dụng :
Việc xả bớt khí được điều chỉnh bởi áp suất khí nạp, nhằm cải thiện tính năng
gia tốc và đặc tính momen của động cơ. Tuy nó làm giảm hiệu suất tổng thể của bộ
TB – MN nhưng việc thực hiện này sẽ tránh được hiện tượng quá tải của động cơ.

Ne
Me

ge

M max
k= M
n
Với động cơ diêzel không có phun đậm đặc :
k= 1,1 ÷ 1,15

Nn
Mn

Từ đường đặc tính tốc độ ngoài của động việc xả bớt khí thải nhằm đưu
động cơ hoạt động theo hệ số thích ứng của động cơ theo momen xoắn k.
Với :

M max

Ne

nM

nN

nn nck

ne

Đường đặc tính tốc độ ngoài của động
cơ diêzel


S B TR KẫT LM MT KH NP
TRấN NG C
ứ50
Vai trũ :
Cho phộp tng khi lng khớ nộn, t ú cú th tng ỏp sut cú ớch pe nhm
tng cụng sut ng c.

8

9

630

190

350

10

1

260

70

60

7

6

365

2

3

4

350
50

45

57

Ngoi tỏc dng tng cụng sut ng c, lm mỏt khớ np cũn cú tỏc dng :
+ Gim tn tht nhit ;
+ Ci thin hiu sut c gi ;
+ pe tng m khụng lm tng ỏp sut chu trỡnh ;
+ Gim cụng tiờu th ca MN cho 1kg khớ tng ỏp
Vỡ vy, lm mỏt khớ tng ỏp khụng nhng cho phộp tng ỏp sut cú ớch m cho phộp gim sut tiờu hao nhiờn liu.

285

500

KEẽT LAèM MAẽT KHấNA
P

5 41


4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỘ TURBO SJ60
TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC TRONG TUABIN VÀ MÁY NÉN

Ở một chế độ làm việc ổn định, khi tính toán các thông số làm việc của TB-MN phải thỏa mãn các điều kiện sau :
+ Cân bằng công suất: NK=NT ;
+ Cân bằng số vòng quay: nk=nT ;
+ Cân bằng lưu lượng khí qua tuabin và máy nén:
GT = G K+Gnl-Ghh.
Vì vậy các thông số cần được tính toán :
+ Lưu lượng không khí vào máy nén Gk ;
+ Lưu lượng khí qua tuabin GT ;
+ Nhiệt độ khí thải ra khỏi động cơ khi chưa tính đến sự hoà lẫn của khí quét TP’ ;
+ Nhiệt độ khí thải ra khỏi động cơ khi tính đến thành phần khí quét hoà lẫn trong khí xả Tp ;
+ Tỉ số tăng áp ;
+ Tỉ số giản nỡ của tuabin ;
+ Số vòng quay của tuabin và máy nén.


THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CỤM TURBO TĂNG ÁP

Số hiệu turbo
Đường kính ngoài bánh công tác

SJ60

48

[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

0,22

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



Áp suất khí sót

Pr

Nhiệt độ khí sót

Tr

Áp suất cuối qúa trình nạp

Pa

Hệ số quét khí

φk

0

1,03.P0

[2]

0,1

[2]

298

[2]

1,5÷1,8

1,7

[2]

MN/m2

>Pth

0,15

[2]

K

(700÷900)0K

850

[2]

MN/m2

(0,9÷0,96)Pk

0,91.Pk

[2]

≥1

1,05

[2]

0

(1,02÷1,04)P0

TLT
K


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

8,25[mm]

Đường kính ngoài của miệng vào bánh công tác: D1

33 [mm]

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

24 [mm]

Đường kính ngoài của miệng ra bánh công tác: D2

60 [mm]

Đường kính trong vành tăng áp: D3

84 [mm]

Chiều rộng miệng ra của bánh công tác: b2

2,7 [mm]

Chiều rộng miệng vào của vành tăng áp: b3

7,2 [mm]

Mức độ tăng áp suất trong máy nén : πk
Hiệu suất của máy nén: ηk
Thông số
0

1
2
Công suất dẫn động máy nén: NK
C
50
80
243,69
T
298
296
357,54
P
0,1
0,096
0,186

2,827
3
25,64
423,273
0,278

0,822
4
Đơn vị
8,813 [KW]
25,65
[m/s]
423,273
[oK]

0,279
[MN/m2]


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



u1

2

1
W1

D2m

D1
D01
D02

D2m

C1

D0

2


C2



u2

2

W2


BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TUABIN

Lưu lượng khí qua tuabin: GT

0,073 [kg/s]

Góc mà dòng khí ra khỏi miệng phun: α1

22 [độ]

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

69 [độ]

Góc ra của khí từ bánh công tác: α2

86 [độ]

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

7 [độ]

Hiệu suất có ích của tuabin: ηT

0,64

Công suất có ích của tuabin: NT

8,429 [KW]

∆N

4,357%