Tài liệu Tăng áp động cơ đốt trong võ nghĩa, lê anh tuấn

  • Số trang: 228 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 56 |
  • Lượt tải: 0
quocphongnguyen

Tham gia: 21/04/2015

Mô tả:

T H Ư ٧IỆ N í)ẠIIl(٠)C'm٧VSẢN ƯỜNG DẠI BÁCH KHOA HÀ NỘI ٠ HỌC ٠ ٠ 6 2 1 .4 3 Ѵ 400 N gh J i ‫ اء‬٠ . THU VIEN DAI HOC THUY SAN ‫ب‬ ;1‫خ‬ ‫ا؛>ا‬٠‫؛‬ ‫اا‬. ٠і ١4ч 2000003961 ٦ ề ‫ي;ﻏﻖ‬ -!‫؟؛ﺟﺎ‬ ‫ﻖ‬ ‫ﻳ‬٠"،:■.! ‫ؤد‬ ‫ﺀﺀ‬ v‫ق‬ r ‫ﺀاﺀ‬ ; ١٠ ‫ﺀ‬ ‫ﻘ ؟‬٠ ‫ب‬ ،‫ل‬ ‫ﻋﺎ‬١‫أ‬ .‫م‬ ‫داي‬ ễ l Ί ) ‫ ط؛ة ﺀ‬. .;|‫اﺀﻟﻤﺎ؟؛؛؛‬ ٠ y > \i ‫؟‬ ‫ ا ' ا‬٠‫ا‬ ‫اااااا‬ T R Ư Ờ N G ĐẠ! HỌC BÁCH KHOA HÀ NÒ! P(í،s. TS. ν Ο Ν Γ ιΗ ΪΑ ï'h S . L Ê A N H T Ư Â N TĂNG ÁP DỘNG C ơ DỐT TRONG NHÀ х и л т BAN Κ Η ()Α Н(.)С VA KỸ T H Ư Ậ T HẢ N(')I LOINOI ί)Λ ٧ Ngtmli ĐộiiR cơ cU')t troiig clu CO lich ١ ‫أذ‬١phut tricn liciiiH ‫اا‬٠ ‫ اااة‬ulum^ aăm .Tron ١ ١ uum ‫ﻻ‬ ٠ ‫ أاق‬cltiw ‫اا‬١ ‫ ﻳﺈااا‬٠ i siCpliut tricn cua klioa()V ‫(اا‬.)‫ 'ا‬cơ clot kv tluiiit, độu ٠ ٠ ١٤ ‫ا‬٠ 0‫اا‬٩tit^ klioiiH tltu \١đổi ‫ا‬٤ ‫ ااﺟﺎاا‬VC mạt II‫ ؛‬١ U\CI\ 1‫اﻻ‬،١ ‫ا‬١ ‫ أ‬vi‫ ؛‬c C(١ ' ‫)ا‬،‫ااا أا؛‬١ ‫آاا؛ا‬٠ ‫(اا ﻟم‬١ỈUỎH cltt'، .)'c ‫اا‬0 ‫ اااة‬tliĩựn vCt pltclt tricH. Nhicu ‫ا‬00 ‫ ا‬dộng C(y dc)١ ٩‫ ا')'(اأا‬cỏ tíiili ‫اااااا‬٩k kiiili tc ١ ‫؟‬١‫ أأ(ااااأ‬tr()ỉ١ g vifo.t tcội cld ra clơ't٠ cld clộttg Cíí tang ứp dong ỈUỘÍ ١ '0 ‫ إ‬.trc) rà.t dang kế Ngc١ ١ ^!tt Động cơ clí')t trottg dtt't٠ )'٠ c ta đơa()c cdc tnf(mg dc.ù liọc cda nu٠١ ١ c١ to cliii٠ ơng t‫ا‬-‫ ااااأ‬đCio tc.{، ) ‫اا‬0'‫ اا‬ncini, nliìcu gido 40 ‫ااأااآا‬ ١ cluivcn ngcinh đd dii'(٠ )٠ c xiicít bchi.Tiiv ‫اااة؛اااا‬ ntcTi debt ttdttt 1994 , ‫اآا‬t‫ا‬١ tg co'Itt()to d!t vtfc tdttg dp c١ (١ '١ g!ttent ct't'n gtcittg dctv، i dtíí.rc dita veto ١ t، .)c. Đê p (Vbậc ca() Itoc rồi sait đb Ici bộc dctt‫ا‬١ t .tnc vtt c'!to vịệc gicittg clctx(٠ )c tộp, ، tg!tieat cdtt Wtoa ‫(اا‬.)‫ع‬ ٠vet t!tattt Wtdo đn'ợc te‫؛‬t vd cb Itĩệii íỊiiei ‫اا‬0'‫اا‬١c!ttbtg tbi biCnt soụn gido trítt!t .áp dộng cơd(A)ĩ trong nciv Gieto tt'í، t!t ttdv dtíí.ỹc c!t‫؛‬ao gồttt cetc vettt dể tfí(a Idttt 9 c!tn'ơ١ ig .Ĩro ١ tgđb ١ ١‫ اا'ؤاا‬sử p!tett triCtt cda (!‫ا‬٤ ‫ئ‬trltt١ t tdttg dp elto t(١ 'i cdc b ‫'( ؛‬١ t p١ tdp tdttg etp vd cttổi cttttg ١ et tdtd'ttg lui. ١ t(‫ ؛‬ttg t!tbítg t!nt'(t'jtg cditg nluc t '٤ tt!t todtt hệ t!tổ، tg tdttg dp. Gido trbt!t dd trìtt!t bet١ ١rett k ‫؟‬ ltt'(٦ 'c tetttg dp ỉ)ung tt٤ a'ttg vc !t١ ، t!tt t!t٤ ٠ ٤ !)'một t k!tỉ٠ ،٤‫ا‬0‫ إﻟﻣﺎ‬tetttg dp rdt p!tb btebt !tiệỉt ttav, trojtg Jt()i elttttc p!tdi !t(.)'p girtei tited^itt db ١ , ‫ا‬١ ‫اا‬٤ ‫ﻹ‬.ttCnt vd d()ttg co' deít trottg ebt'(.,'c đặc biệt elth trpttg Ben cettt!t việc p!td، t ttelt e٤ t، d trl‫ ؛‬١ t hí.íp, gtdo trltt!t ttdv cbtt đn'a ra cdc \ốu tb ebt!t)t١ ỉ p!t ٠ ttnt ‫'؛‬١ tg debt ‫ اا)اأأ‬ttdítg tdttg dp ‫اا^ا‬٤cdc biệỉt p ١ te١ p cd tttdt kití tdttg dp ١ ‫ ؛‬nt ttit!t ttdttg)t!t٤ giỉỉ te)c vet dộc ĩỉttlt tttotttctt cba dộỉtg cơ vebt tdi tdttg dp ١ )J٠ t - nutv tteni.v.v...(ồttg ttta١ r(tp gido trì‫؛‬١ ti gihp't!t tetttg dp dộttg cơ ttetv WtOttg e ‫ﻋﺄ‬ ١ ‫ اا‬c!tơ v‫ ؛‬e‫ ؛‬١ tợc \‫ﺀ؛اا‬cư diesel Ngay trong thời kỳ hoiln thl^ii piiáí minh ve dộng cơ tự hốc ch٤ 'iy (dộng cơ diesel) RndoJf I^lesel đã dé cập đến v٤ 'ln đề tàng áp clio nỏ. Nairn 18% ơng diì cho bO sung vào đãng ký phát niinh số 67207 vổ khả nang thực hiện quá trình nén nhlCn c٤ ١ 'p tiOi^g dộng cơ 1 xtlanh bằng cách bO Irí ‫أ‬1‫ ﻵﻟﺠﺄ‬I bơm nén trước dường nạp, phht minh này dược đhitg ký dướ‫ ؛‬tên DRP 95.680 ngày 06/()3/ỉ 896. ٧ào cuố‫ ؛‬nảm 1896 Rudolt' Diesel da chè' tgo thhnh cOng dộng cơ dùng thể tích phía dưới piston dế nén khi ngp vho trong một binh phti, dến hhnh trinh nạp. khi có áp stiâ't cao từ blnlì dược nén vào xilanh (hlnh 1.2) \'à dưa\ ào tlìí nghiệm. Diesel dạt hy vọng vào việc dạt dược một dộng cơ có hiệu suiĩl cao va giilnt tiẻu hao I)hièn 1ÍỘU. Kết quả thi nghiệm của Rudolf Die.sel đtrợc trìnli bhy ờ bhng 1.1, dồ thị còng và dồ thị p٧ của bơm tăng áp dược trinh bày trCn hình thế hiện ngtiyên bản kê't quả thử nghiệm của ông (Itlnh 1.3). Qua phân tích các kê't quh có dượ'c thl mọi hy vọng mà Rudolf Disel dều khOng dạt dược, Ong cho rằng dảy là con dường sai lẩm và khOng bao giờ quay trở lại. b) a) \ \ \ \١ ١ \ \.1 ٠ Phuong án tồng áp của Riuiolj.Diesel: a) Dộng cơ thi nglìiậiv، có: dường kinh xiíanh D = 250 inm. hìinh trinh piston s = 400 mm; phía dươi dộng cơ là mẩy nén khi (tăng áp hộp trục khu‫ ؛‬Li). b) Cơ cấu diều khiển van ap suất ctla dộng cơ till ngltiệin. \Ѵл\л‫\ ؟‬Л. Kèt quíì thi nghiệm ciitt Rudolf diesel ١ Áp suất ch‫ ؛‬thl Pí Hiệu suất chỉ th ‫؛‬ η ‫؛‬ Hlệư suất cơ glớl η ,١ ١ Hiệu suấlcóích По Suất tiêu hao nhiêu hệu có ích go Áp suất có ích Cỏ b(ơni tang áp K ltỏ iig tíiiig á p 9 ,6 ‫ ؛‬kG/cnr 10,6 6,5 ‫ ؛‬7kG/cm2 2 1 % 31 % 6 5 ‫؟‬/٥ 1S ١b ٠/c 15.7% 24,2 % 396 g/ml.h 258 g/m!.h 6,25 kG/cm2 4,9 ‫ ؛‬kG/cm2 5,3 H.«، г p٠tum:/í Ịểị ‫ وﻫﻞ‬٠ Zeil: ۶ ‫ ﺳﻤﻠﻂ‬I Н ٠г<гЫяс٠ Fabril· A.gsbargr. N" í / ، T FedcT: ί ٠ /٥ ٠‫ ل‬кв. V'cr‫؟‬aèmotúr 2 \ і / к г ‫ ا ﻫ ﺎ‬١‫ س‬٠٠/ ‫ا أ | ﻷ‬ 485‫ع‬ ‫ ﺗﻢ ﻧﺴﺪ‬hj І.І 4.І Η1η!ι 1.3. Đồ thị cong của động cơ có trang hi boni táng áp và đổ thị p - V ciìa boiìi tcìììg áp C ĩ i a động CƠCÓD/S = 250/400: a) Đổ thị chl thị p - ٧ của dộiig cơ tlií !Ighlệ !i i . b j Dồ thị chi thị p - V cha bơm lihig dp. 10 Với động cơ tăng áp kiểu này cho thấy, ứng với mỗi một chu trình làm việc của động cơ (hìnlì 1.2) không gian bẽn dưới piston thực hiện hai hành trình nén vào bình chứa Klìi táng áp. Hành trinh nén thứ I khi mà xiipáp nạp của không gian ben trên piston đóng (hành trình cháy & giãn nở) không gian phía dưới nạp vào bình chứa với áp suất cực đại lên dến 2,1 kG/cm' (hình 1.3 b). Hành trình nén ihứ II của khống gian phía dưới piston được thực hiện khi XLipáp nạp mở (hành trình nạp của động cơ) áp suất trong bình chứa chi ở 1,1 kG/cm^ (hình l,3b). Như vậy áp suất nạp vào xilanh động cơ 4 kỳ chi là 1,1 kG/cm". Đỏ thị i.3a cho thấy áp suất chi thị động cơ là 9,6 kG/cm^١còn trong hình l.3b thì cho thấy công nén cho tăng áp là 1,094 kG/cm’ + 0,902 kG/cm“ - 1,996 kG/cm٦. Vậy tổn thất cho bơm tảng áp là quá lớn. Trong quá trình thử nghiệm người ta đã tìm cách giảm còng tổn thất cho bơm nén bằng cách nén khí vào bình chứa lớn hơn (giảm áp suất tăng áp, giảm tổn hao khí) và van ở bơm tăng áp lớn hơn. Nhờ kết quả này mà năm 1929 lại xuất hiện động cơ tăng áp bằng hộp trục khuỷu khác của hãng Werkspoor lắp trên tàu chở dầu “Megava١ ١của Tập đoàn Dầu mỏ Anglo Saxon. Động cơ diesel ngày này có nhu cầu tăng áp rất lớn và được áp dụng với hầu hết các hlnh thức tăng áp cũng như tổ hợp của nhiều hlnh thức tảng áp. Thành tựu tăng áp cho động cơ diesel 'là thành tựu tãng áp đáng kế nhất cho ĐCĐT. 1.1.3 Tăng áp cho động cơ máy bav Động cơ đốt trong được sử dụng cho máy bay thì tăng áp cho nó đóng một vai trò rất quan trọng vì mật độ của không khí giảm rất nhiều khi lăng độ cao. Nếu ở độ cao 5km so với mặt đất. khối lượng riêng cua không khí chí còn 60%, còn khi ở độ cao lOkm - chì còn 33% so với mặt dất. Do vây, khi máy bay càng lên cao công suất sẽ giảm rất nhiều. Chiếc máy bay tãng áp xuất hiện đầu tiên vào nãm 1910 đạt được độ cao 5,2 km. Trong thế chiến thứ nhất hàng loạt hãng đã chế tạo động cơ tăng áp dẫn động cơ khí dùng cho máy bay. Động cơ xáng tăng áp bằng tuabin khí đẩu tiẻn dược hãng Rateau của Pháp chế tạo và thử nghiệm vào năm 1917 song chưa thê ứng dụng vào thực tế tại thời điểm đó được. Trong lúc đó động cơ tăng áp bằng máy nén ly tâm dẫn động cơ khí qua hộp số nhiều cấp thậm chí là vố cấp được thiết kế tương đối hoàn hảo. Tăng áp bằng tuabin khí cho động cơ xăng mãi đến chiến tranh thế giới lần thứ II mới được hoàn chỉnh. Động cơ máy bay 2 kỳ tăng áp bảng tuabin do hàng Junkers chế lạo được đưa vào bay thử vào năm 1939. 11 1.1.4 Tảng áp bằng tuabin khí Sự phát triển lăng áp được dẫn động bằng Uiabìn khí cho dộng cơ diesel gắn liền với sự nghiệp của kỹ sư người Thuỵ Si Alfred Buchi. Ngày 16/11/1905 Alfred Buchi có đảng kv phát minh DRP số 20 4630 về một liên hợp máy bao gồm: một máy nén chiều trục nhiều tầng, một động cơ diesel và 1 tuabin hướng trục nhiều cấp, tất cả đều nối chung trên 1 trục (tảng áp bằng TB khí dẫn động cơ giới). Không khí được máy nén hút từ môi trường và nén tới áp suất 3 -^ 4 kG/cm^١khí xả sau khi ra khỏi động cơ ở áp suất khoảng 16 kG/cm" dược gian nở tiếp và sinh công trong tuabin. Với kết cấu này Alfred Buchi hy vọng là công tổn thất do giãn nở không hoàn toàn trong xilanh của động cơ sẽ được thu hổi trong tuabỉn. Tuy vậy, điều hy vọng của Alfred Buchi bị tan vỡ bởi 2 lý do: thứ nhất íà do công cho quá trình xả quá cao trong khi cồng sinh ra bởi tuabin lại bị tiêu phí; thứ hai là do áp suất trên đường thải quá lớn nên làm cho lượng khí sót trong xilanh quá lớn dẫn đến giảm lượng khí nạp. Từ 1911 đến 1914 Alfred Buchi đã xây dựng thiết bị và thực hiện hàng loạt thí nghiệm ở hãng Sulzer tại Winterthur đẻ’ tìm ra các nhân tố khác nhau ảnh hưởng đến đặc tính của dộng cơ đốt trong được tăng áp. ở các thí nghiệm này, Alfred Buchi đã bố trí dẫn động máy nén từ thiết bị bên ngoài và khí xả của động cơ được đưa đến sinh cỏng trong tuabin. ở đây các giá trị như áp suất lăng áp, lượng khí tăng áp, nhiệt dộ được điều khiển dộc lập, lừ đó thấy rỏ ánh hường của chúng đến công suất và hiệu suất của dộng cơ. Qua kết quả của thừ nghiệm trên Alfred Buchi đã đưa ra nhận định là để tạo điều kiện cho việc quét sạch buồng cháy, áp suất khí tăng áp phải lớn hơn áp suất khí xả vào tuabin và phải sử dụng góc trùng điệp xupáp của động cơ đốt trong hợp lý. Với kết luận trên Alfred Buchi dã dãng ký phát minh tại Đức số 454107, song vì gập phải Chiến tranh thế giới lần thứ nhất nen mọi dự định của ông không dược thực hiện. Năm 1923, Bộ Giao thông Đức dã đưa 2 hợp đồng để đóng tàu vận lái khách, mỗi tàu được trang bị 2 động cơ 4 kỳ 10 xilanh theo mẫu của MAN. Nhờ thực hiện lãng áp theo nguyên lý của Buchi cho phép tăng còng suất lừ 1750 mã lực (ml) lên 2500 ml. Một đặc điểm khác được thực hiện ở đây là trên ống xả có lắp bướm chuyển dòng để có thể không cho khí xả đi qua tuabin. Vậy là động cơ có thể làm việc với tăng áp hoặc không tăng áp. Đây là thành công đầu tiên về lãng áp bằng tuabin khí. 12 Với dộng cơ Uìng áp ờ ti.ên, í\p ^‫ ا'ا؛!ا‬chi thi ‫ أااأﺀ‬dược Ị 1 kCì/cnv công suất lãng íên 40%, sơỉìg kết ،juả lớn nl)٤ ١ ١1‫ ؛ا‬Iigudi la thu nhạn dược c‫أ؛‬c kiến tliức cơ hiin về tang ap, dậc biệt la có thể điểu chinh tuabin tang ap. Mặc dù kết ٩uả da d^t dược la I٠ ất lớn song chng còn ٢ất nhiều kliO khãn١dặc biệt là sự chênh lệch giữa áp suit lăng áp \'à áp suất trên dương xả líim cho lượng khi sót còn rctl lớn nhả't la khi h‫؛‬ộu suất của tuabin khOng cao. Tại Thuy Sĩ, ngày 30/11/1923, Btichi cho dang ký phát ininli số 122664 về một liệ thống tang ٤ íp gọi la sOng áp suit đirợc biểu diễn ở hlnh 1.4 mà ngày nay gọi la tang ap bằng tuabin biến ap hay luabin xtnig. \V\w\١ \ ٠4.Ngu>١ên 1‫ ﻹ‬tang áp cho động co 4 k6 ,‫ ؛‬xilauh ci'، a Bachi. Nảm 1926 Buchi da thực hiện cac thi nghiệm về tang ííp theo phát minh trên ở nhà máy dẩu tàu hoả tạl Winterthur, Thuy Sĩ. Hệ thống tang tip này dược hang Baden thiơt kế và chế tgo bito gồm có 1 ttiabin hướng trục và 1 n٦áy nén ly tam 2 ca.p. cac ihí nghỉệti٦irCn da thanh cOng một ctícli ri.rc rỡ١cOng suit dộng cơ tăỉig lên 50% một cách đổ dàng và trong thời gian ngan có thể tang lên 100%. Kết quả trẻn da dược ứng di.iitg ỏ hàng loạt hang sản xuất động cơ, OtO của 6٦ hau Âu và trong quá trinh phat triến người ta càng làm cho ống xả khOng chi hep hơn ma còn ngắn hơn, do đó bộ tang áp lắp ngày càng gẩn dộng cơ hơn. 1.2 MỤC BÍCH CỦA TANG ÁP Nhằm mục dích tang cOng suất clìo dộng cơ dốt trong người ta phai tim cách làng khối lượng nhiên liệu cháy ở một dơn vl dung tích xilanh trong một dơn vị thời gian, tức la tang khối lượns nhiệt phát ra trong một kliOtig gian và thời gian cho trước. Troiíg nguyên ly dộng cơ da cho quan hệ giữa cOng suat có ích ١'à cac thOng sổ khác như satt: 13 n N,=V,,11١ ,P, Q M„ 30 t '" a ( 1. 1 ) ١٦ trong đó: V|. - dung tích của một xilanh; r|١ ,~ h ệ số nạp; Pi - khối lượng riêng của khí nạp mới; Qh- nhiệt trị thấp của nhiên liệu; M(J - lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị nhiên liệu; n - số vòng quay của động cơ; X- số kỳ của động cơ; i - số xilanh của động cơ. Chúng ta biết rằng Q h١M(. phụ thuộc vào loại nhiên liệu nên thay đổi không nhiều. Trong nghiên cứu và phát triển hiệu suất chi thị cũng như cơ giới luôn đạt cực đại, không thể đạt cao hơn được. Vậy muốn tãng công suất người ta phải tăng khối lượng nhiên liệu đốt cháy trong một đơn vị thời gian bằng cách thay đổi các thống số còn lại như sau: Tãng số chu trình trong 1 đơn vị thời gian bàng cách tăng số vòng quay n của động cơ. Hiện nay giới hạn số vòng quay lớn nhất của ĐCĐT ở khoảng 11.000 vg/ph đến 12.000 vg/ph١ những giá trị vòng quay thích hợp nhất chi ở khoang 5000 vg/ph đến 7000 vg/ph. Khi tâng sô' vòng quay của ĐCĐT sẽ gây khó khán 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 lang lổn thất ma sát, mài mòn các chi tiết của nó và lãng lực quán tính. Thay đổi số kỳ từ 4 kỳ thành 2 kỳ. Nhờ tỷ số của kỳ sinh còng 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, song cho đến nay quá trình thay đổi khí của động cơ 2 kỳ chưa hoàn chỉnh nên sinh ra tổn thất lớn và ô nhiễm tăng. Hiện nay dộng 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. ٠ Táng dung tích công tác lượng của động cơ tăng. 14 hoặc số xilanh i sẽ kéo theo kích thước, thể lích, trọng ٠ Tăng khối lượng khống khí nạp vào xilanh bằng cách tãng khối lượng riêng của không khí Muỗn vậy, phái tien hanh nén mòi chat nạp li ước khi dưa vào xilanh, tức là lăng áp suất cũa mói chất nạp. Do khối lượng klìòng khí dược nạp vào xilanh tăng nên người ta có thể tăng them nhièn liệu để dốt cháy trong dung tích dó. Như vậy, cho ta khả năng tãng lượng nhiệt phát ra trong dung tích cho trước. Biện pháp làm tăng khối lượng riêng của mòi chất trước khi nạp vào động cơ bằng cách tăng áp suất của nó được gọi là TÀNG ÁP. Mục đích cơ bản của tăng áp cho ĐCĐT là làm cho công suất ciìa nó tăng lên nhưng đồng thời tang áp cho phép cải thiện một số chí tiêu sau: ♦ Giảm thể tích loàn bộ cùa ĐCĐT ứng với 1 đơn vị cóng suất. ♦ Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ dộng cơ ứng với 1 đơn vị công suất. ♦ Giảm giá thành sản xuất ứng với 1 đơn vị công suất. ♦ Hiệu suất của động cơ tăng, đặc biệt ơ tăng áp bằng TB khí và do đó suất tiêu hao nhiên liệu giảm. ♦ Có thể làm giảm lượng khí thải dộc hại. ♦ Giảm độ ồn của động cơ. Bảng 1.2 cho ví dụ so sánh giữa hai dộng cơ 4 kỳ tang áp và không tãng áp có cùng các thòng số kết cấu như hành trình piston s, dường kính xilanh D và tốc độ vòng quay n. BảìiịỊ 1.2. Bảng so sánh các thông so ctia động cơ 4 kỳ có tăng áp và không có táng áp Các íliỏiig sò Động cơ tflng áp Động cư klìòiìg tăng áp 1200ml (882 kW) 600ml (441 kW) 3,35 kg/ml (4,56 kg/kW) 6,03 kg/ml (8,20 kg/kW) Thể tích trên 1 đơn vị công suất 2,88 dnrVml (3,91 dm١ /kW) 5,25 dnrVml (7,11 dmVkW) Thể tích lắp đặt trẽn 1 dơn vị công suất 3,25 dnrVml (4,42 dnrVkW) 6,51 dm Vml (8,85 dmVkW) Còng suất ở n = 1500 vg/ph Trọng lượng trên 1 đơn vị công suất (động cơ trần, khô) Qua xem xét và so sánh những động cơ tăng áp và không tăng áp ở cùng 1 hãng sản xuất ta rút ra những ưu việt-sau đây của động cơ tãng áp khi có cùng công suất. ♦ Thể tích của động cơ nhò hơn. 15 ٠ Trọng iượng động cơ nhỏ hơn. ٠ Nếu díing tuabin khi tận dt.ing nang !tr(.)'ng khi xa dể dẫn dộng máy nén tang áp llìì hJệu suất của dộng cơ tang ap cao hơn hán. ٠ Lượng nhiệt mất cho môi tiường !ànì mat it hơn, cơ câu !àm mat nhỏ hơn. ٠ Giá thành của dộng cơ nhỏ hơn. ٠ Tuabln dặt trên dường thải nẻn bản than nó !à bộ phận giảm àm tốt cho ĐCĐT. ٠ Còng suất cùa dộng cơ tang ap bằng tuabln khi bl giảm ít hơn khi mặt độ (khcíi !ượng riêng) khOng khi của mOl tiương giam. ٠ Giảm lượng khi xả dộc hại. 1.3 m l G HẠN CHẾ CỦA TẢNG ÁP Hạn chế cơ bản của khả năng tảng áp cho dộng cơ dốt troitg là sự tang ứng suất cơ và ứng suất nhiệt dược thể hiện qua ap suất, nhiệt độ cíia chu trinh. 1.3.1 Áp suất của chu trìuh Về mật ly thuyết có thể xem quá trinh diễn ra trong tnay nén là đoạn nhiệt, Itìc này quajt hệ giữa nhiệt độ và áp suâ't mOi trường với nhiệt độ và áp suất sau may nén sẽ là: Рі_Ѵ о P.) Vi / ! Pl ١k ! 'T [ ]к~\ ١ ‫آ ﻧ ﻢ‬ ( 1. 2) ، P(1‫ر‬ trong dó: ρ ‫؛‬١P j١v‫ ؛‬và Tj la ap suất, khối lượng riêng, tliổ tích và nhiệt độ sau máy nén; Po, p((, v(( và T() là áp suat, khối lượng riẽng, thể tích và nhiệt độ của môi trường trước máy nén; k là chỉ số nén đoạn nhiệt. Nhiệt độ và áp suất trong xilanh ĐCĐT sẽ có quait hệ: trong dó: (6 Pc = Pa- ε" (1-3) 1 = 1 . ε"·ι (1.4) p١ - áp suất và nhiệt độ của mối chất ti.onu xilanh ở cuối quá trình nén; n là chi số nen da biến trung bình.; E- tỷ số nén của dộng cơ; p‫؛‬،. T‫؛‬. - áp suất và nhiệt dộ cuối quá trình n،،p: Báng 1.3 thế hiện một cách tống quát quan hệ trẽn. 1.3. Nhiệt độ CC)j áp suất (kGỉcnr) và khối Ỉiỉợng riẽnp ịkphìi^) của khi táng áp và của niôi chất trong xilanh ỏ ciiổi quá trinh nén phụ thuộc vào áp suất tăng áp và tỷ số nén của động cư Tỷ sò nén của động cư, 8 T, Cl ٧1 Po T٥ T„ 'í‫؟‬ C C ĨJ 8 Pl Pc 1 9 T. R 10 T,. Pc T,. 17 Pc T. 19 18 Pc T,. Pc T,. l 1 20 l 18,4 401 21,7 432 25.1 462 52.8 637 57.2 658 61.7 678 CJD i,33 C ■٠ · 1.64 1.5 1,12 ٠ ٦ ٠ ٦ 1٠.٩6 27,4 480 32.5 516 37.6 550 79.2 746 85.8 769 92.5 792 2.0 1,22 84 1.91 36,4 547 43.4 586 50.2 624 105.6 835 1,92 2..٩ 1,30 108 2,24 46 602 54,2 644 62,7 684 132 2.19 2,0 1,37 129 2,55 5.‘٦,2 650 65,1 75,3 737 158.4 975 695 910 114.4 861 123.4 886 143 934 1.54,2 964 171.6 1004 185,1 1032 Có thể biểu diễn quan hộ này bàng đồ thị trên hình 1.5١trong đó: Pi١Tj là áp suất vỉ nhiệt độ khí tăng áp; P^.١T, là áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén. 2٠rAĐCĐ'I' 17 Quan hệ giữa áp sLU.it CLIỐI qiiíí trìiìli ncn phụ thuộc vào tỷ số tang áp và tỷ số nén của động cơ đirợc biểu d‫؛‬ễn trên hình 1.6. Hinh Ι.6. Quan ìĩệ gitìa áp suat ciuíi qucí trinh nén vói tỷ soíàng áp νά tỷ số nén, Sự tang áp suất CUỐI quá trinh nén do tang i‫؛‬p dản dẻ'n sự tăng cùa áp suât và nhiệt độ của cả chu trinh cOng tác cùa động cơ. Song tỷ lệ tang của chUng ở dộng cơ dốt cháy cưỡng bức khác với dộng cơ tự bốc cháy. Trong dộng cơ dốt chíiy cưỡng bức١do qu‫'؛‬i trinh tạo hỗn hợp bên ngoài dộng cơ nên về mặt ly thuyết sự tang của mật độ hỗn líỢp cháy dẫn dê'n sự tang cíta ap suât chti trinh. Tỷ lệ tăi١g cuta áp suất ờ mọi điểm của chu trinh bàng nhau, cutng như tỷ số‫ ؛‬P/, Pi (tỷ số giữa áp suất circ dại của chut trinh với áp suiat chỉ thl trung binh) !uOn khOng dổi. Thutc ra tỷ số tăng áp suat còn lớn hơn, vì ở dộng cơ tăng áp quá trinh quét dược thực hiện hoàn hảo hơn làm khi sót giảm, dẫn đến lâng số lượng hỗn hợp mới nạp vào xilanh. 18 'I roii‫ ؟‬dộng cơ diesel, do tăng áp nliiệl dỏ và áp suất cuối quá trình nén lăng làm rút ngãn thời gian cháy tré T،, áp suất cực dại cua quá trinh cháy p٠ ,,٦ ١ ‫؛‬٠ ١tang và lãng kỉiỏiig cùng tỷ lệ VỚI sự lang cúa áp suất cuối nén. Tuy vặy, tromỉ dông cơ diesel, người la có thế kết họ٠ p việc tăng tý số lang áp Po với việc giảm tỷ số nén của ĐCĐT đến mức chi bảo dàm khởi động lạnh. Với ٠ sự phối hợp như vậy ngoài việc cho phép giảm thời gian cháy trỗ T، còn làm cho khoảng cách giữa và p, là khổng đổi khi thay đổi tỷ số tảng áp. Như vậy sự tăng áp suất chu trình có thể được bù trừ và giải quyết ổn ihoả. 1J.2 Nhiệt độ cua chu trình Tinh trạng chịu nhiệt trong động cơ tãng áp còn đáng lo ngại hơn. Gíc nghiên cứu đã chí ra rằng nếu áp suất chí thị trung binh tăng gấp đôi thì dòng nhiệt truyền qua thành vách (nhiệt lượng truyền cho dầu và nước làm mát) chí tảng khoảng 60% (hình 1.7a và 1.7b). Như vậy, nếu nhiệt độ khí xả khống đổi, 40% lượng nhiệt còn lại sẽ làm cho các chi tiết của động cơ nóng lên. Hình 1.7a. Quơn hệ giữa việc táng công suất vói lượng nhiệt truyền cho nước làm mát và dầu. 19 Hình 1.7b. Lượng nhiệt truyền qua đính piston phụ thuộc vào áp suất có ích p^ởcác nhiệt độ khác nhau của đính piston. Hình 1.8. Sự thay đổi nhiệt độ khí xả khi nhiệt độ khí nạp thay đổi 20
- Xem thêm -