BOC
TONG CONG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Số 2 Triệu Quốc Đạt - Hà Nội
Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ DIESEL
LOẠI 3 ~ 4 XI LANH CÔNG SUẤT 30-45ML VÀ NGHIÊN CỨU
Trang 2MỤC LỤC Trang bia Mục lục Đanh sách những người thực hiện "Tóm tất để tài 1 Lồi nói đầu 1, Nội dung chính
TL1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ở nước ngoài vẻ động cơ diesel
1L2 Chọn lựa Phương pháp luận cho nghiên cứu, thiết kế động cơ và chọn mẫu
động cơ của Để lài
A.3.Những nội dụng thực hiện
11.3.1 Các vấn để cơ bản và quan điểm thiết kế cấu tạo của dong co 3DN88
11.3.1.1 Hiệu suất nhiệt
113.1.2 Hiệu suất cơ giới
11.3.2 Thiết kế các chủ tiết chính của động cơ 3DN88 1.3.2.1 Thân máy 1.3.2.2, Qui lat 1.3.2.3 Đường ống nạp, thải IL IL 1L3.3.1 He phuong trình về điều kiện cân bằng động cơ 3 xỉ lanh 4 Pitông và buông cháy Động học, động lực học,cân bằng động cơ 3DN§8
11.3.3.2 Tính tốn kiểm nghiệm thiết kế động cơ 3DN88 bằng phần mềm Boost &Tycon cia hing AVL (Austria)
1.3.4, Chỉnh định động cơ, thử nghiệm thiết kế, thử nghiệm độ bền và độ tin cậy 1.3.4.1 Chính đị
động cơ, khảo nghiệm độ bền, độ tin cậy 11.3.4.2 Thử nghiệm độ bên và độ tin cậy
Trang 3
1.3.5.4 Chế tạo trục cam 3DN§8
1I.3.5.5 Chế tạo pittông của động cơ 3DN88
Chế tạo sơ mi động cơ 3DN§8
Trang 4DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TAL KC.05.02
nhiệt luyện lye và máy nông nghiệp
Trl Họ vàtên —_ Trình đó chuyên môn _ Chức vụ công tác
2 Cé vin Tổng giám đốc
1 Chủ nhiêm: Tiến sĩ Kinh tế « Ơng ty ae eet a
Đỗ Hoàng Thịnh : Kỹ sư chế tạo máy l ly máy động lực và máy nông nghiệp — — Thó phòng Kỹ thuật và đầu từ, 2 Hoàng Minh Đức Kỹ sư động cơ đốt trong ( Tổng công ty máy động lực và
máy nông nghiệp
Chuyên viên phòng kỹ thuật
3 Nguyễn Văn Khanh Kỹ sư động cơ đốt trong | đầu tư Tổng công ty máy động,
_ Ì _ le va máy nông nghiệp
} Chuyên viên phòng kỹ thuật
4 Phạm Ngọc Ngoan Kỹ sư động cơ đốt trong | đầu tư Tổng công ty máy động,
lực và máy nông nghiệp
Chuyên viên phòng kỹ thuật
5 Lê Trí Hùng Kỹ sư Ơtơ đầu tư Tổng công ty máy dong
lực và máy nông nghiệp
+o = SỐ liên
6 Nguyễn Văn Khôi Kỹ sư chế tạo máy Guarda on 'y Diesel Song ng 2 Nguyễn vin itis Kỹ sư chế tạomáy | Phố cân cm ty Diesel |
7 ae 2 Phd Gidm đốc công ty cơ khí
8 ; Trần Văn Bội Ry Kỹ sử đúc - ÿ sử đúc ~ luyện kim NigiNHấ 2 |
9 Phùng Văn Toàn i Kỹ sư động cơ đốt trong + rưởng phòng thiết kế Công ty : i Diesel Song Cong
s „ ` Chuyên viên phòng kỹ thuật
4 Xỹ sử Kin loại h
Trang 5TOM TẮT ĐỀ TÀI KC05.02
Tên Để tài “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo động cơ Diesel loại 3 - 4 xi lanh, công
suất 30 — 45 Mã lực và sẵn xuất phụ ting dong co Diesel cong suất 400 ~600 Mã lực”
Mã số Đề tài: KC05.02
Thuộc chương trình “Nghiên cứu khoa học và pl giai đoạn 2001 - 2005” Mã số KC/05
tắt triển công nghệ chế tạo máy
Thời gian thực hiện Để tài: 24 tháng từ tháng 10.2001
Kinh phí dự toán: 2100 triệu đồng, trone đó từ NSKH 1.000 triệu đồng
+ Mục tiêu của Để tài:
1- Thiết kế, chế tạo động cơ Diesel 3DN88
3- Chế tạo phụ tùng (bộ hai, 8 loại chí iết) của động cơ Điesel Yanmar 6RAL, + Sản phẩm của Để rài KC05.02
A Thiết kế, chế tạo Š động cơ diesel 3DN48
R Chế tạo 12 bộ phụ tầng của 8 loại chí tiết thuộc bộ hơi của động cơ diesel YANMAR ORAL € Bộ lài liệu thiết kế động cơ 3DMS8 và 8 loại chỉ tiết của động cơ YANMARORAL Ð Qui trình công nghệ, khuôn, gã lắp dể chế tạo các chỉ tiết chính của động cơ 3DN88 và VANMAR.6RAL,
E Dây chuyển công nghệ chế tạo thử nghiệm các chỉ tiết chính của động cơ
SDN88 va 8 loui chỉ tiết động cơ YANMAR 6RAL (trên cơ sở các đây chuyển thiết bị dã có củu Công ry Diescl Sông Công bổ xung thêm)
Trang 6Biên bản kết quả đánh giá, khảo nghiệm động cơ 3DN88 của Để tài sau 300h chạy, kéo tải (xem phụ lục), cho nhận xét là Để tài KC05.02 đã thực hiện được việc thiết kế chế tạo động cơ 3 xi lanh 3DN88 đạt vượt mức các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đã đăng ký Để tài K.05.02 đăng ký tháng 10.2001 với các chỉ tiêu chính của động cơ 03 xí lanh là công
xuất 30ML/2600vph, suất tiêu hao nhiên liện 180g/ML.h
+ Phụ tùng động cơ Dicsel YANMAR.6RAL (công suất 200 ~ 420ML/1200vph) gồm 8 loại chi tiết: Phiông, Sơ mí, Séc măng, Suppáp nạp, Suppáp xả, ống đẫn suppáp nạp, ống dẫn suppáp xá và Chốt (axe) pitông thuộc bộ hơi của động cơ 6RAL.HT trong diy dong co Diesel 6 xi lanh 6RAL.HT YANMAR Nhật Bản sản xuất, được sử dụng
nhiều trên các tàu vận tải biển Việt Nam và nhiều nước Đông Nam A
Theo đăng ký Để tài ban đầu là phụ tùng động cơ Diesol 400 — 600ML, Để tài K05.02 điều tra khảo sát cụ thể vẻ động cơ dùng cho tầu biển Việt Nam ở dái công suất 200 ~ 600ML có báo cáo kết luận: 80% động cơ điesel trong dai công suất này tập trung ở vùng 280 — 400ML/900 — 1200vph Để lài đã xin phép được thay đổi và được ban chủ
nhiệm chương trình KC.05 và Bộ Khoa hoc và Công nghệ đồng ý cho phép thay đổi sang
dải động cơ công suất 280 — 400ML theo công van CV.1255/13BKHCNMT-CN (14/05/2002)
Bộ hơi của động cơ YANMAR seri€ 6RAL có yêu cầu kỹ thuật cao, độ bến cao (8000 —10000h), trong nước chưa có nơi nào chế tạo được loại phụ tùng này, hoàn oàn phải nhập ngoại với giá rất đất và không dễ tìm mua được Bộ phụ tùng YANMAR.6RAL, gầm 8 loại chỉ tiết đã được Để tài KC05.02 thiết kế theo mẫu hiện vật và các yêu cầu kỹ thuật, chất lượng, theo Catalogue của YANMAR, Diesel co Các biên bản xác nhận (trong phụ lục của báo cáo này) cho phép đánh giá được là Đề tài đã thực hiện được vượt mức các chí tiêu kinh tế kỹ thuật đã đăng ký trong nhiệm vụ nghiên cứu chế tạo bộ hơi động cơ Diesel 400 600 ML
Các công việc thực hiện
+ Chọn mẫu sân phẩm động cơ diesel 03 xi tanh c6 trình độ cao, có hướng phát triển tiếp của sản phẩm và phù hợp với khả năng thực hiện
Đổ tài đã tiến hành khảo sát chọn các mẫu động cơ 3 xì lanh đương thời trên thế giới để đi đến 2 mẫu chính YANMAR.3TNE.88 (Nhật Bản), chất lượng cao, kết cấu hiện dai va dong co NB385B (Xinchang —
Trang 7
khí, hệ phối khí và bộ nhiên liệu, thiết kế theo lý thuyết cấu hình kiểu YANMAR 3TNEB8, Các bộ phận còn lại được thiết kế theo kết cấu của NB385B Xinchang ~Trung Quốc Động cơ 3DNB8 có tổng số 891 chỉ tiết thuộc 290 loại khác nhau, trong đó có 191 thuộc loại tiêu chuẩn hoá của ngành động lực Để tài KC05.02 đã chế tạo 34 loại chỉ tiết gồm hấu hết ci Ahi tiết chủ yếu trong động cơ như: Thân máy, Qui lát, Trục khuỷu, Trục cam, Bộ hơi, Cổ ống xả nạp, Bánh răng, bộ phối khí, chiếm 60% giá trị động cơ; 2 loại
chỉ tiết có yêu cầu rất cao (Để tài đánh giá là các cơ sở Trung Quốc làm không đạt) phải nhập khẩu từ Nhật Bản (Nippon Denso) là vòi phun và bộ séc măng 3TNE88 Các chỉ tiết cồn lại (xấp xi 40% giá tị động cơ) nhập khẩu từ Công ty Xinchang Trung Quốc 05 động cơ 3DN&8 của Đề tài m xuất ra với kết cấu trên, kiểm nghiệm đều đạt yêu cầu thiết
kế, công suất 31 + 3SMIL/2600vph và 34-39ML/3000vph Suất tiêu hao nhiên liệu 171- 179g/MLh, so với đăng ký của Để tài lúc đầu là 30ML/2600vph và 180g/MLh Kết quả này chứng tô thiết kế là hợp lý, có độ tin cậy tốt, công nghệ chế tạo đảm bảo yêu cầu thiết kế,
+ Phụ tùng bộ hơi dong co YANMAR diy 6RAL
chọn 8 loại chỉ tiết trong bộ hơi của động cơ YANMAR.6RAL là những loại chỉ tiết có yêu cầu kỹ thuật cao trong nước chưa nơi nào sản xuất được, làm sản phẩm nghiên cứu mở đường cho sẵn xuất các loại phụ tùng tương tự của động cơ chạy trên tàu biển yêu cầu có giám định của tổ chức đãng kiểm hàng hải quốc gia và quốc tế, độ bên sử dụng cao (8000-100001) ở động cơ Y ANMAR.6RAL
Để thực hiện phần nhiệm vụ này, Để tài KO05.02 đã phải triển khai 2 Để tài nhánh; 1-chế tạo pitrông đường kính trên 170mm, có vành đai bằng gang hợp kim ở phẩn đấu pittông, đúc chính xác trong khuôn kìm loại, 2-Nghiên cứu nâng cao độ bển của bộ đôi Sơ mi — Séc mãng,
Kết quả nghiên cứu đã được dùng cho sản phẩm Sơ mì - Séc măng của Đề tài này và đã đưa vào áp dụng trong sản xuất của Công ty Phụ tùng máy số L từ năm 2003
+ Khảo nghiệm, chỉnh đỉnh, đánh giá động cơ nhiễu xị lạnh, Qua việc làm động cơ 3 DN88, Để tài đã xác lập qui trình công nghệ điển hình cho việc khảo nghiệm thực tế,
chỉnh định động cơ về trạng thái tối ưu, để có thể đánh giá được động cơ được lấp ráp,
chỉnh định đúng
Trang 8- Chỉnh định cân bằng giữa các xỉ lanh trong động cơ
- Đo các thông số động cơ, lập các đường đặc tính
- Hình thành số liệu vẻ các chỉ tiêu đánh giá động cơ nhiều xi lanh
+ Nghiên cứu các dạng buồng đốt, để tìm ra giải pháp tối tu cho động cơ 3DNS8 Để tài đã thiết kế chế tạo 4 dạng buồng cháy, 2 loại qui lất (có liên quan đến vòi phun, đường nạp/ xã khí) và 03 loại vồi phun khác nhau (áp phun 230KG/em”)
Qua nghiên cứu này, nhóm Kỹ sư của Để tài trang bị thêm những kiến thức mới và kinh nghiệm thực tế về buồng cháy trực tiếp, hệ số nạp khí trong động cơ Diesel phun cao áp, là những yếu tố quan trọng để có dược dộng cơ Dé thi 3DN88 có hiệu suất cao hơn và suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn động cơ mẫu Xinchang NB385B Trung Quốc
+ Nghiên cứu thiết kế, chế tao truc khuỷu 3 xi lạnh gạng cầu,
“Thiết kế, tính toán bên và căn bằng (ĩnh và động) chọn vật liệu gang câu phù hợp, công nghệ đúc phù hợp, gia công cơ khí đâm bảo độ chính xác, đảm bảo cân bảng động trong dung sai cho phép (nhỏ hơn 100sr cm) cùng các giải pháp tăng cường độ bền chịu mỗi (giảm thiểu ảnh hưởng của ứng suất tập trung) đều đã được nghiên cứu áp dụng trong quá trình chế tạo trục khuỷu của Để tài (trình bảy chỉ tiết ở phần sau của Báo cáo, mục 4.2.3)
Lần đầu tiên Tổng công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp qua thực hiện Để tài KC.05.02 đã sử dụng các phân mêm hỗ trợ thiết kế: 3D Solid modeling, Working Model 4WD và Solid Works 2001, tự làm công nghệ chế tạo các chỉ tiết chính đãc thù (khó chế tạo) của động cơ Diesel 3 x¡ lanh với các Irang thiết bị của ba công ty: Diesel Song Cong, Công ty phụ tùng máy số 2 (tham gia chế tao picn 3DN§8 và 6RAL) Công ty cơ khí Việt Nhật VIE (ham gia đúc các phôi đúc thân máy, qui lát và trục khuyu động cơ 3DN88) Thời gian chuẩn bị công nghệ và thực sự làm chế tạo các chỉ tiết này chỉ có 12 tháng, các chỉ tiết trên dễu dược làm thành công đạt các yêu cẩu theo thiết kế, và yêu cầu lắp lẫn Đây là những thành công quan trạng cho việc thực hiện Để tài KC05 2, thể hiện được triển vọng cho sự phát triển khả năng đi vào sẵn xuất các loại động cơ diesel 3 và 4
Trang 91 LỠI NÓI ĐẦU
Dé dnb gid tim quan trọng chiến lược của chế tạo máy động lực có thể trích dẫn
Quyết định của Thủ tướng Chính phủ 186/2002/TTg-QD ngày 26/12/2002, phê duyệt
chiến lược phát triển ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010 và tắm nhìn 2020 về định
hướng chiến hược phát triển một số chuyên ngành và nhóm sản phẩm cơ khí quan trọng,
sau day:
4a, Thiét bj toan bo
“b, May dong lye
*Phát triển ngành chế tạo máy động lực trở thành lĩnh vực mạnh của Việt Nam,
“thong qua các chương trình, dự án đầu tư chiều sâu, hiện đại hố thiết bị và cơng nghệ, “nâng cao năng lực chế tạo máy động lực, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm, đến
"năm 2010 đáp ứng 60 - 70% nhu cầu trong nước vẻ máy động lực cỡ trung và cỡ nhỏ,
“sin xuất được động cơ thuỷ 400 ML, trở lên với tỷ lệ nội địa hoá 35 - 40%”
*e, Máy kéo và Máy nông nghiệp
“Đâu tư sân xuất đáp ứng nhu cầu trong nước vẻ máy kéo hài bánh công suất
“6,8,12 ML, sản xuất máy kếo 4 bánh công suất 18 - 20, 25 ML từng bước sản xuất máy “kéo 4 bánh đến 50 ML, đến năm 2010 sản xuất được máy kéo cỡ trung công suất 50 - 80
“mã lực”
**h- Cơ khí Ơtơ và cơ khí giao thông vận tải
“Phát triển ngành công nghiệp Ơtơ Việt Nam trên cơ sở tiếp thu và sử dụng cộng “nghệ tiên tiến của thế giới Kết hợp với khai thác và từng bước nâng cao công nghệ và “thiết bị hiện có, đáp ứng phần lớn như cầu thị trường Ơtơ trong nước, hướng tối xuất
“khẩn Ôtô và phụ tùng, Về loại xe thông dụng: đáp ứng 40 - 50 % nhu câu trong nước về
“số lượng và đạt tỷ lệ nội địa hoá đến 40% vào năm 2003, đáp ứng trên 80% nhu cầu “trong nước vẻ số lượng và đạt tỉ lệ nội địa hoá 60% vào năm 2010 (riêng động cơ, phấn “đầu đạt tĨ lệ nội địa hoá 50% và hop 56 dat 90%)"
Mục tiêu của ngành chế tạo máy động lực đã được Chính phủ Việt Nam xác định trong quyết định 186/2002 đến năm 2010 cẩn sản xuất các loại máy động lực cỡ nhỏ và
cỡ trung (động cơ nổ công suất đến 300 mã h
+) dùng trang các ngành kinh tế Đặc biệt là
Trang 10trên 308 vẻ tỷ lệ sân xuất nội địa hoá với chất lượng đạt tiêu chuẩn quốc tế khu vực, có sức cạnh tranh (rong nước và xuất khẩu
Việt Nam 2003 chỉ có 4 nhà máy (công ty) thuộc Tổng công ty mấy động lực và máy nông nghiệp Việt Nam là có sản xuất động cơ diescl các cỡ từ 6 - 80 mã lực, sắn lượng 20.000 chiếc/năm, chủ yếu là động cơ đùng cho sản xuất nông nghiệp và vận tải thuỷ nhỏ với các loại động co diesel 1 xi lanh tốc độ trung bình thấp 2000 ~2400 vòng phút (dưới §m/sec) chưa có cơ sở sản xuất các loại động cơ diesel, tốc đỘ cao và trung bình cao (trên 10m/sec) loại 2, 3, 4, 6 xỉ lanh
Để thực hiện quyết định 186/2002/QĐTTg việc nghiên cứu chọn mẫu thiết kế, chế là đã tạo, đưa vào sản xuất các loại động cơ trên lúc này là rất cần thiết, nếu không nị muộn Đề tài KC.05.02 bất đầu từ một loại động cơ nổ trong dãy động cơ trên và là loại
động cơ có nhu câu nhiều lại gắn với khả năng chế tạo đang có ở nội địa, động cơ diesel buông cháy trực tiếp 3 xi lanh, 88x100mm, công suất định mức 22kw (30MIL/2600vph)
công xuất cực đại (23,6kw) 32ML/3000vph thích hợp dùng trên máy kếo 4 bánh, O16 tai
nhỏ và thuyền cá ven bờ,
Động cơ 3DN&8 sán phẩm của Để tài sẽ phát triển thành các loại: 4DN88 bốn xì
lanh đồng gam, công suất đến 48ML/3000vph dùng cho các loại máy kéo lớn, máy công
trình và tâu thuyền đang có nhu cầu ngày một nhiều ở Việt Nam
Động cơ 3 DN88 thuộc loại động cơ tốc độ trung bình cao (3000vph, >lÔm/sec) có mục tiêu chính là dùng cho máy kéo, máy phát điện, ðtô nông dụng, động cơ cần có kết cấu, tính năng sử dụng và chất lượng chế tạo đạt được tiêu chuẩn quốc tế khu vực về động cơ diesel, với mức chế tạo nội địa hố khơng dưới 509 với các chỉ tiết chủ yếu trong động cơ như thân máy, qui lát, trục Khuỷu, trục cam, tay biên, bộ hoi.v.v
Để xác lập mẫu thiết kế động cơ của Đề tài KC05.02, Tổng công ty máy động lực và máy nông nghiệp Việt Nam đã tổ chức khảo sát các loại động cơ diesel 3 xi lanh của nhiều nước trên thế giới (động cơ 3 xi lanh đùng cho xe tải nhỏ và máy kéo có tốc độ đến 45km/h) chọn được hai mẫu điển hình sau đây, động cơ 3TNE8§ Yanmar (Nhật Bản) và
NB385B Xinchang - Trung Quốc
Động cơ 3TNE88 của hãng Yanmar Nhật Bắn mỗi năm sắn xuất 150.000 cái trong đó đến 100.000 động cơ bán xuất khẩu cho hãng Iohn.kere Hoa Ky dé Bim máy kéo 4 bánh Động cơ 3TNE88 ba xi lanh đường kính ¿88 (dung tích công tác 1642em”) công
Trang 11xuất 23kW/31,5ML/2600vph công suất tối đa 27kW/36ML/3000vph trọng lượng 155kG có thể cơi tà loại tiên tiến trên thế giới biện nay, giá bán rất cao (21008D)
Động cơ NB38513 của công ty Xinchang, Liễu Châu Trung Quốc, là động cơ 3 xỉ lanh $85x100mm = 1702cm` công xuất định mức 22kW/30ML/2600vph công suất tối da 23,6kw/32ML/3000vph, trọng lượng khô 180kG chuyên dùng cho máy kéo 4 bánh có tốc
độ đến 45km/h và cho xe ôtô lải (1,5Iấn) của Trung Quốc hiện nay, giá bán 840 USD
Hai loại động cơ này: 3TNE88 (Nhật Bản) và NB385B (Trung quốc) có kết cấu gần nhau, cùng chế độ tốc độ, cùng tỷ số nén 18:1 nhưng hệ thống nhiên liệu, hệ thống cháy, hệ nạp/xả khí, hệ phối khí hoàn toàn khác nhau, áp suất phun nhiên liện của động
cơ 3INE8E thuộc hệ điesel hiện đại có áp suất 230kKG/cm” so với 190kG/cm” ở NB385 và
nhiều loại động cơ dicsel Trong Quốc đang sân xuất hiện nay Hệ truyền động và thân vô,
của động cơ 3TNE8§ được chế tạo tỉnh xảo, gọn nhẹ hơn Các kết quả khảo chứng tại
Tổng công ty MĐL&MNN cho thấy hiệu suất cháy và hiệu suất cơ học của ŸTNE§8 đều cao hơn NB385B tir 5 -15%
Để tài KC05.02 quyết định chọn kết cấu của động cơ Để tài 3DN88: 3 xi lanh đường kính x¡ lanh 88mm hành trình pitông 100mm đung tích hoạt động 1824 em* tỷ số nén 18:1, hệ nhiên liệu, hệ phối khí, bộ hơi thiết kế theo dạng #TNH88 với áp suất phun 230kG/cm”, Thân máy, trục khuỷu và hệ truyền động sẽ thì
kế tưởng tự như của NB385H Những chỉ tiết không chế tạo nội địa ở giai đoạn đầu sẽ nhập khẩu từ Trung quốc, trên cơ sở động cơ NB385B Xin Chang,
Đây là lần đâu tiên tại Việt nam tự thiết kế chế tạo động cơ 3 xỉ lanh, tốc độ cao, Rất nhiều lĩnh vực và vấn để về khoa học kỹ thuật cả về thiết kế lẫn chế tạo động cơ và các chỉ tiết chính của động cơ như trục khuỷu động cơ 3 xi lanh bằng gang cầu, qui lát liển khối 3 xi lanh, thân máy, trục cam, bộ hơi của động cơ cao tốc, hiệu suất động cơ,
cân bằng động động cơ 3 xi lanh, độ bền và độ tin cậy, đặt ra cho Để tài phải nghiên cứu
giải quyết
Phụ tùng động cơ dieset 400-600 ML:
Sau khi làm khảo sát điều tra, nhiều cơ sở có sử dụng động cơ diesel 180 - 600ML, làm việc trên các tàu vận tải biển, giàn khoan, tàu đánh cá xa bờ Để tài KCO5.02 đã chọn bộ hơt củ:
ông cơ YANMIAR.6RAL với các loại phụ tùng dang có nhu cầu nhiền
à pittông, sơ mi, sec măng, suppap Xả/nạp, ống dẫn suppap xả/nạp, ắc pittông
Trang 12Động cơ YANMAR,6RAL thuộc dãy động cơ YANMAR DIESEL Engine serie
6RT-170 gồm 8 kiểu động cơ, 6 xilanh, đường kính xi lanh DI70 hành tình 205 mm công guất từ I80- 420 ML, vòng quay 900 - 1200 vịph, đây là loại động cơ rất được ưa chuộng ở nhiều nước Chau A tir những nấm 1977 Hiện nay ở Việt nam, nhiều cơ sử vẫn đang tiếp tục sử dụng các loại động cơ này, nhưng gặp khó khăn vẻ phụ tùng, đặc biệt là bộ hơi cẩn được thay thế sau mỗi kỳ bảo đưỡng lớn (8000 - 10000h theo tiêu chuẩn của 'YANMAR DI về giá rất đất (Pittong: 14 triệu đồng/1 quả; Sơmi: 14,3 triệu đồng /1quả.) va không dễ tìm ENGINE co Iapan.) Trong nước chưa nơi nào làm được, nhập ngoại mua được
- Để tài KC05.02 chọn bộ hơi YANMAR 6RAL để đáp ứng nhu cầu nóng trong nước về phụ tùng diesel lớn đồng thời cũng là một nghiên cứu về chế tạo phụ tùng động
eơ có yêu cầu kỹ thuật cao, có khả năng ứng dụng (ứng dụng các thành công vẻ công
nghệ chế tạo) cho chế tạo phụ tùng của nhiều loại động cơ diesel tương tự
- Bộ hơi động cơ YANMAR 6RAL đã được Bộ Khoa học và Công nghệ và Ban Chủ nhiệm chương trình KC.05 đồng ý cho phép làm 08 sản phẩm của Để tài theo công, văn 1255/BKHCN-MT ngày 14/05/2002
Chỗ dựa chính cho khả năng thực hiện Đề tài KC05.02:
Về thiết kế và chọn mẫu thiết kế:
Dựa trên nghiên cứu phân tích các công trình nghiên cứu về dong co diesel công
Đồng i trực tiếp làm khảo sát phân tích kết cấu các loại dong co diesel
bố trong những năm gần đây của các trung tâm nghiên cứu có uy tin trên thế gì
thời với việc nhóm Đẻ 3 xỉ lanh được sẵn xu g loạt hiện nay trên Thế để có được những nhận định đáng tín cậy và oó hiện vật đối chứng sö sánh, Kiến thức và kinh nghiệm của đội ngũ kỹ
sư, kỹ thuật viên của Tổng Công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp trong nghiên cứu
thiết kế, trong công nghệ chế tạo động cơ trên 20 năm và sự cộng tác chật chế với trung tâm nghiên cứu Vật liệu học và Bộ môn Động cơ đốt trong của Trường đại học Bách Khoa Hà nội trong các phân tích, khảo sát, tính toán, đánh giá và kiểm nghiệm, là chỗ dua dang tin cậy để tạo dựng được thiết kế hợp lý, khả thi cho Để bài,
Về chế tự
Để tài có chỗ dựa quan trọng là Công ty phụ tùng 2 chuyên sẵn xuất pitông Công ty diescl Sông Công đã từng sảo xuất động cơ dicscl hơn 20 năm nay và công 1y cơ khí
Trang 13Viet-Nhat (VLE) dang sử đụng công nghệ Đúc của Nhật Bán (công ty Ynhagi Foundry Nhật bản là liên doanh trong V.J,E) được coi là cơ sở đúc chỉ tiết máy có chất lượng cao tốt nhất trong nước hiện nay
Mục tiêu đặt ra cho Để tài (theo đăng ký ban đầu tháng 10/2001)
"Thiết kế, chế tạo động cơ điesel 3 xi lanh công suất 30ML/2600vph, suất tiêu hao nhiên liệu <180g/MI.h và phụ tùng bộ hơi cho động cơ diesel công suất từ 400 đến 600,
họ cao hơn 3000h
mã lực, có tr
Nội dung nghiên cứu:
- Chọn mẫu động cơ 3 xi lan 30 ML/2600 v/ph
"` „ Nghiên cứu thiết kế các chí tiết đặc thù của động cơ, các chỉ tiết cố độ phức tạp cao như thân mấy, qui lát, trục khuỷu, trục cam, sơ ni, píttông, sóc măng
- Ứng dụng công nghệ tiên tiến trong thiết kế động cơ: phần mềm trợ giúp thiết kế
3D, công nghệ mô hình hoá trong các chu trình cơng tác, tính tốn động lực học, tính bên bằng phương pháp phẩn từ hữu hạn Sử dụng các phản mềm hỗ trợ thiết kế AutoCAD2000, Solidwords 2000, Sap 2000, Working Model 4WD, Meshsoft SKD
~ Nghiên cứu công nghệ chế tạo các chỉ tiết như: thân máy, qui lát, trục khuu, trục cam, sơ mi, pitông của động cơ Diesel tốc độ cao Nghiên cứu chế tạo phôi trục khuỷu bằng gang cẩu, đúc chính xác, cân bằng động có độ bên mồi cao
- Nghiên cứu chế tạo phụ tùng động cơ điesel công suất lớn 400- 600 ML: pittông,
so mi, xéc măng, xu páp, ắc pitông — cỡ đường kính xilanh 145- 200mm đạt tuổi thọ
trung bình 3000h, theo bướng tạo phôi có cấu trúc vật liệu tốt và hoá bên bể mặt
- Xây dựng qui tình khảo nghiệm, đánh giá động cơ, đánh giá từng cụm, hệ thống của máy đến toàn bộ máy cho động cơ Để tài 3DNB8
Bảng: Tiên độ thực hiện theo đăng ký Để tài (tháng 10.2001)
T) TỊ Nội dung thực hiện : i Sản phẩm phải đạt dấu/kết thúc :
i | - Chọn mẫu động cơ 30 MŨ, -Mô hình kết cấu động cơ 3DN8E 10/2001-
! 11/2001
- Phụ từng động eơ dicsel 400 '- Phụ tùng động cơ diosel, xi lanh — | 10/2001-
Trang 14
-Tập bản vẽ thiết kế các chỉ tiết [ “Bản vẽ thiếtkế 34 chìtiế chữ sẽ | 12/2001
động cơ 3DN88 chế tạo của 3DN88
-Bắn vẽ thiết kế phụ tùng động | - Sơ mi, sếc măng, supap, pitông, | 3/2002
co 400-600 ML ắc pittông, ống đẫn supap
| Lap qui trình công nghệ thiết kế | -Qui trình cơng nghệ | 172002 ¬] Í khuôn gá, dụng cụ cho chế tạo _ | “Thiết kế khuôn, gá, dụng cụ đặc
các chỉ tiết của động cơ 3DNäS | biệt 10/2002
¡ và phụ tùng động cơ 400- 600ML
Ì Chế tạo thử nghiệm, điều chỉnh | Các sản phẩm đạt yêu cầu thiết kế [3/2002 1
thiết kế các cụm và chỉ tiết của động cơ 3DN88và phụ tùng
chính của động cơ 3DN88 và | động cơ 400-600ML 12/2002 phụ tùng động cơ 400-600ML, Khảo nghiệm các cụm may Biên bản đánh giá khảo nghiệm 1/2003 chính của động cơ 3DNBB và các chỉ tiết của phụ tùng động, © 4/2003 cơ 400-600ML
Hồn thiện hơ sơ thiết kế và tài ¡ Hoàn thành bộ bản vẽ thiết kế động | 6/2003
liệu công nghệ cho các chỉ tiết _ | cơ3DN88 an chính của động cơ
¡ 3DNB8 - Bản vẽ thiết kế 6 loại chỉ tiết bộ _ | 09/2003 Bản vẽ thiết kế phụ tùng động hơi động cơ 400-600ML
cơ 400-600 MU (6 loạt chỉ tiết) |
Thay khảo nghiệm, nghiệm thư | -Biền bản kết luận nội bộ 9/2008 Để li
-Lập tài liệu kết quả nghiệm _ | -Động cơ 3DN8S 10/2003 thu (nội bộ ) động cơ 3DN88
Biên bản xác nhận lắp chạy phụ | Biên bản xác nhận vẻ phụ tùng động tùng (bộ hơi) động cơ 400- cơ 400-600ML
600MI, Tu
Í Nghiệm thu Để tài cấp cơ sở và _| Báo cáo tổng kết Để tài 102003” |
_| nhà nước
Trang 15Bảng 2: Yêu câu kỹ thuật chỉ tiết, chất lượng dối vôi sẵn phẩm rạo ra của Để tài “Mức chất lượng Số lượng ¡
TT Ì Tên số a chi fi i Ì — Mẫu tương tự sia
TH ha | Pay | can đạt | TOME | the gist | kiến MEE ade ay nước 1 ‘A | Động cơ 3 xỉ lanh 30 ~~ 05 ML/2600vịph oo} ee oe - 1 | Suất tiêu hao nhiên lieu 1 g/Mich | 180 | 200 165-190 1 riêng | 2 | Tien hao đầu nhờn #MLh | 18 | 2-4 2Q) 3 | Ting én (Decibell) dB | 98 | 100-110] 98(TQ@) | 4 | Trọng lượng riêng 7 KG/ML | 6 75 Ỉ Tổ vụ 7]
5 | Độ tin cậy Theo TCVN 1772-1991
B | Phy ting dong co diesel ~ 112 bộ cho
400-600MI, l2 |
Sơmi - xilanh | giờ |3000 | 1006 4000 |12cái
Pitrông, ắc pittong ] giờ |2000 | 1000 4000 12bộ
Suppáp + ống đẫn hướng giờ |3000 | 1000 | 3000-4000 |l2bệ Ì
Séc mãng, giv [1500 | 1000 | 1500-4000 | 12 bo
Bộ tải liệu thiết kế động cơ |” ”^” ¬
€ | 3 xỉ lanh vẽ bằng máy vì Bộ Được nhà sẵn xuất chấp nhận i ih công nghệ bản vẽ | ` x | khuôn mẫu, gá lắp để chế D | tạo các chỉ tiết chính của ue 1 Bộ Được nhà sản xuất chấp nhận | động cơ 3DN8S Hình thành đây chuyển 2 | ~
ae Bổ xung vào dây công nghệ chế tạo các chị Sản xuất được động cơ
~_ „| Dây _ | chuyển chế tạo động
E | tiết của động cø3DNS8 và chuyên | | 3DN§và bộ hơi của
Trang 16Phương thức bàn giao kết quả nghiên cứu:
Các công việc vẻ chế tạo chỉ tiết, lắp ráp, chạy rà, thử nghiệm đều được thực biện
tại công ty Diesel Sông công - gá lắp, đụng eụ, khuôn mẫu cũng tập trung tại đây Kết quá nghiên cứu được chuyển giao trực tiếp, từng bước cho công Ly Diesel Sông công - Nhà sản
xuất chính ngay từ lúc bắt đầu thực hiện chế thừ
“Tác động của kết quả nghiền cứu của Đề tài KC08.02
1 Lần dâu tiên ở Việt Nam nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ 3 xi lanh buồng đối trực tiếp, tốc độ cao, hiệu suất cao, kết cấu hiện đại
2 Đào tạo đội ngũ làm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo động cot diese! nhiéu xilanh
Trước dây chỉ quen làm động cơ L xí lanh và một số chỉ tiết của động cơ nhiều xỉ lanh
theo thiết kế có sẵn hoặc thiết kế chép mẫu của nước ngoài
3 Tao ra | mẫu sẵn phẩm động cơ 3 xilanh tốc độ trung bình cao, kết cẩn biện dại,
hiệu suất cao đâu tiên cho ngành chế tạo ruáy động lực Việt Nam
4 Chế tạo được bộ hơi ( pìHÔng, sơ mí, séc măng, suppáp) cho động co Diesel đường kính si lanb 170mm 5, Một số kỹ sử thiết kế và công nghệ nông nghiệp Việt Nam nắm được và tự tìn có thể làm được ví
thiết kế mới, thiết kế cải
tiến và chế tạo được các loại động cơ I3iese] 3, 4 xi lanh kết cấu theo nguyên lý hiện đại
đương thời
6 Một số thành công đáng kế trong khoa học kỹ thuật chế tạo Máy động lực của
quá trình thực hiện Để tài
- Nghiên cứu về hệ thống cháy, đặc biệt là c
dang buồng cháy trực tiếp với vòi phun nhiên liệu áp suất cao
- Nghiên cứu về cân bằng động lực học trong động cơ Diesel, cân bằng hệ biên —
trục khuỷu, cân bằng giữa các xi lanh trong động cơ nhiều xỉ lanh
- Nghiên cứu chế tạo trục khuỷu bằng gang graphít cẩu, gia công chính xác cùng các biện pháp đảm bảo cán bằng động (cho trục khuỷu 3 xi lanh, là loại khó làm) đảm
bảo độ bên môi (chống ứng suất lập trung)
¬ Nghiên cứu chế tạo bộ đôi Sơ mí ~ séc mãng trong động cơ có độ bên cao (đã đưa vào ấp dụng trong sản xuất ở nhà máy Phụ tùng máy số 1 và Diesel Sông Công từ năm 2003)
Trang 171L NỘI DƯNG CHÍNH CỦA BẢO CÁO
IL] Téng quan tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới
Công nghiệp ôtô mới ra đời từ đầu thế kỷ 20, nhưng đã phát triển nhanh chóng trở thành ngành công nghiệp quan trọng hàng đẩu của nhân loại Động cơ nổ nổi chung, trong đó có động cơ dioscl là động lực của ôtô, máy kéo, là bộ phận chính quyết định đến chất lượng, giá thành của ôtô, và cũng là bộ phận được tập trung nghiên cứu, nhiều tiến bộ Khoa học kỹ thuật nhất trong ðtô Động cơ cũng là tác nhân chính tạo ra khí thải của ôtô,
máy kéo - mối quan tâm lớn nhất của nhân loại ngày nay về ô nhiễm mỗi trường
Dong co diesel di đạt được những tiến bộ nhanh chóng trong hai chục năm qua, trước hết là do các kết quả nghiên cứu về thiết kế cấu trúc động cơ và các bộ phận chính
của động cơ, tiếp đến là khả năng chế tạo máy với thiết bị công nghệ điều khiển theo
chương trình số, có thể chế tạo dễ dàng hơn, chính xác hơn cho các chỉ tiết phức tạp trone động cơ Các thành tựu tiến bộ về hoa học vật liệu và sản xuất vật liệu cho ngành chế tạo
máy, và gần đây là việc phát triển áp dụng các cơ cấu điện, điện tử vào động cơ đã làm
cho ngành chế tạo động cơ diesel có bước tiến dài từ những năm 1980 đến nay
Ở thời kỳ 1980, các chỉ số, tính năng, độ bền chủ yếu của động cơ diesel cỡ nhỏ và
cỡ trung bình nhỏ (công suất động cơ dưới 100 mnã lực) thường chỉ đạt tới tức: - _ 8uất tiêu hào nhiên liệu g,= 200 - 220 gr/MLh
- _ Tỷ trọng công suất: 7 - 12 kG/ML
~_ Khí xả theo mức giới hạn của tiêu chuẩn EURO - O và EURO - 1
~ Độ bến sử đụng động cơ đến kỳ sửa chữa lớn lần đầu: 3000 ~ 3000h Ngày nay (2003) phổ biến các
gng cc diesel nhỗ và trung bình đạt được: - Suất tiên hao nhiên liệu g, = 165 - 200 g/MIh
- Tỷ trọng công suất 5 - 8 kG/ML
~_ Khí xã theo tiêu chuẩn EURO - I và EURO - 2 ~ Độ bền 8000 - 10.000
© Viet nam dén 2003 chỉ có các nhà máy (công ty thành viên) thuộc Tổng công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp Việt Nam là có sản xuất động cơ diesel, Các loại dong co diesel một xi lanh công suất 6 - 30 mã lực, tốc độ đưới 2400 vòng/phút, sẵn xuất
Trang 18mỗi năm 20.000 động cơ, trong đồ có 7000 đến 10.000 động cơ xuất khẩu, Các loại động,
cơ 2, 3, 4 xỉ lanh tốc độ cao trên 2400 vòng/phút chưa hẻ được nghiên cứu chế tạo
Để tài KC 05.02 với mục đích tạo ra được một mẫu sản phẩm mở đẩu của dòng máy diesel nhiều xilanh, đa năng, tốc độ trung bình cao theo hợp đồng nghiên cứu khoa học đã ký kết là động cơ 3 xilanh công suất 30 mã lực, vòng quay định mức 2600 v/ph với các chỉ số, tính năng, kết cấu đạt trình độ trung bình tiên tiến trong khu vực:
~'ÿ trọng công suất 6 kG/ML
- Suất tiêu hao nhiên liệu ạ; = 180 g/ML
- Độ bên và độ tin cậy đạt TCVN hiện banb vé déng co diesel
Đề tài KC 05.02 còn có một nhiệm vụ nữa là nghiên cứu chế tạo phụ tùng động cơ diesel công suất 400-600 ML, Sau quá trình khảo sát nhiều cơ sở (chủ yếu ở các ngành đánh cá xa bờ, vận tải biển, khai thác biển có dùng động cơ dịesel 200-600 mã lực) để tìm lấy loại động cơ có nhu cầu nhiêu về phụ tùng sửa chữa duy trì máy Hiện nay, đa số các động cơ đang hoạt động thuộc dòng động cơ diesel hiện đại Để tài đã chọn bộ hơi (pittong, ắc phưông, so mi, xéc máng, xu pap, ống dẫn hướng xu pap) của dấy động cơ YANMAR.6RAL-170 cong sust 200- 420 mã lực làm sản phẩm nghiên cứu chế tạo của Để tài, đã được Bộ Khoa hoc và Cộng nghệ và Ban chủ nhiệm chương trình KC.05.02 đồng ý
* Một số thành tựu khoa học về động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong, trong đó có động cơ đicsel là một loại máy biến đối năng lượng từ hoá năng của nhiên liệu qua nhiệt năng chuyển boá thành cơ năng, Thực hiện liên tiếp hai quá trình chuyển hoá năng lượng:
Hoá năng ———*_ Nhiệtnng _————*_ Cơnäng
Hiệu suất Hiệu xuất cơ ‘
cháy học
Tình 1 Sơ đả chuyển heấ năng lượng rong động cơ đỉeseL
Trình độ, chất lượng của động cơ nẻ, được thể hiện chủ yếu vào hiệu suất chung của động cơ với hai cấu thành tổng hợp là hiệu suất cháy và hiệu suất cơ học, Các dặc trưng vẻ khí xã của động cơ nổ là đẫn xuất của quá trình cháy Các nghiên cứu cải tiến động cơ đều xoay quanh hai vấn để này, ngoài ra cũng cẩn đến các nghiên cứu cải tiến cả
Trang 19về nguyên lý, kết cấu lân vật liệu của các cụm, hệ, chí tiết, các bộ phận quan trọng trong
động cơ thuộc cả hệ thống cháy iẫn hệ thống truyền động cơ học
A Tham khảo eác tài liệu nước ngồi
Những cơng trình nghiên cứu thành công trong dộng cơ diesel hiện đại của các
trường Đại học, các Trung tâm nghiên cứu và các nhà sản xuất cổ uy tín trên thế giới
trong ngành máy Động lực đã được công bố trong các tập kỷ yếu 1997 và 1908 ở hội nghị quốc tế về động cơ đốt trong do hiệp hội các kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ tổ chức 1997 và 1998 “the proceeding of the 19° annual fall technical conference of the ASMI internal
combustion Engine Division 1997;1998 ” Dé ti đã dịch sang Việt ngữ 8 công trình sau
đây để làm tài liệu tham khảo và đã được vận dụng thực hiện trong một số nghiên cứu thực hiện Đề tài:
1 Phân tích chắn đoán động cơ Điesel,
{Diesel engine Analysis Review)
(Gary.A Hunt Sargent, Lundy-Project engineering department - Chicago-USA) Giới thiệu các kỹ thuật chẩn đoán phân tích hoạt động của động cơ diesel làm với phương tiện xách lay, hoặc với phòng thí nghiệm động cơ:
- Chẩn đoán, phân tích theo các áp suất đo được với các xi lanh của động cơ
~ Chẩn đoán, phân tích vẻ rung động ở các pha của động cơ ở các vị trí quan tâm
~ Phân tích chẩn đoán động cơ bằng siêu am
- Phân tích chẩn đoán tổng hợp
2, Cấu trúc các tia phun nhiên liệu và các quá trình cháy trong động cơ diesel (The structure of the fuel sprays and the combustion processes in Diesel engines) (Hiro Hiroyasu - Bai hoc Kinki — Hiroshima, Nhat Bén}:
Đốt nhiên liệu trong dong co diesel được quyết định chủ yếu với sự phun nhiên liệu vào buồng đốt như thế nào
- Quá trình cháy với cấu trúc của các đạn chùm tia phun
- Cơ chế của dow
phun vào vách buồng đốt, độ tơi, độ hạt nhiên liệu
tía phun từ miệng lỗ phun, các gốc tia phun, sự và đập của tia
Trang 203 "Khảo sát,mơ hình hố, hiện tượng mòn dính xéc mãng-sơ mĩ”
(Investigation and simulation of the Piston-Ring- Cylinder liner Scuffing phenomenon)
Mark.M Shuster, Thomas-Stong Dana Corporation (USA)
- Xéc măng, đặc biệt với cde xée mang lisa fam việc ở tốc độ cao, nhiệt độ cao, bôi trơn hạn chế, sẽ bị mòn khốc liệt khi xuất hiện mòn dính
~ Sự tương đồng về cơ chế mòn dính xéc mãng - sơ mì của động cơ dicscl thực tế được nghiên cứu của tập đoàn DANA Corp, làm trên bệ thử mòn LS.9 ở chế độ tăng tốc,
Đôi trơn rất hạn chế trong môi trường 250” C và làm trong giờ
- Các kết luận về xéc măng với các lớp mạ, phủ bẻ mặt lưng khác nhau 4, Các dạng va độ
diesel
của tia phụn nhiên
vào vách buông đốt của động cơ
{Wall impingement behavior of a diesel spray with split injection)
Hirofumi Imanishi - Siburu Research Center - Mitaka - Japan
Takuo Yishizaki Tring dai học Hiroshima- Nhật Bản
Takaiki Sato cong ry Denso.co, Kariya- Japan,
- Giới thiệu kết quả nghiên cưú và các nhận xét về các dạng tia phun va dang
buồng cháy trong phun nhiên liệu trực tiếp
5 Những phương hướng hoàn thiện một thế hệ động cơ mới cho xe ôtô chở
người
(Pathways to achiving a new generation of engines for personal transportation)
Gary Borman - Truéng dai hoc Wisconsin (USA)
Xác định phương pháp Inan vé cle thiél ké ti uu hod di được khai phá theo cách có hệ thống: Xác định c
: yếu tố và chọn các yếu tố chủ yếu để xác định thiết kế tối ưu Các nghiên cứu và nhận định rút ra từ khảo sát hệ cháy và quá trình cháy nhiên liệu trong dong cu diesel
Khảo sát về dòng chảy trong vòi phun động cơ điesol Tung cháy và chất thải
Trang 216, Xéc măng tiên tiến của động cơ diesel tương lai
{Avanced piston ring development for future diesel engines )
Đan E, Richarson, Freiduan lemegan, Gary Frodsdem thuộc tập đoàn sản xuất động cơ CUMMINS ENGINE, Company Carolina - USA
Giới thiệu các cách thử nghiệm mòn trong sơ mí - xée mang va tìm đến cơ chế, cá trúc xéc măng có độ bên cao trong tương Hi
Những kết luận cơ bản
- Xéc măng bằng thép hợp kim có độ bên mỗi ở nhiệt độ cao sẽ có tuổi bên sử
dụng cao hơn nhiều sơ với xéc mãng bằng gang đúc
- Với các xéc mãng thép, cần giảm bớt tiết diện xéc mang để giữ được độ kín khít
của lưng xéc măng với vách sơ mi xỉ lanh, giảm thiển ma sắt và giảm hớt tiêu hao nhiên
liệu Lớp phủ mặt mg xéc măng có tác dụng quyết định đến ma sát và độ bên xóc mang 7 Đánh giá Sơ mi - xéc măng kim loại bột của động cơ díesel (evaluation o£
powder metal liners for use in diesel engines)
Dan.E.Rechardson — CUMMINS, ENGINE Co Carolina - USD,
- C6 thé giim mOn sée mang — sơ mì với sơ mí kim loại bột và séc măng có lớp phủ mật lưng
- Cơ chế mòn sơ mï có hai quá trình: ăn mòn hoá học và mài mòn cơ học
8 Cộng hưởng áp suất khí nạp và các đặc tính tổng quát về hiệu suất thể tích
~ tốc độ ở động cơ nhiều xỉ lanh
(intuke pressure resonance and general volumetric effeiency-speed of multi-
cytinder engine) ,
Jing Ping Liu, Lin xin Peng - Dai học Hồ Nam Trưng Quốc
~ Dao động áp suất xuất hiện ở đường nạp khí có tắc dụng trực tiếp đến áp suất ở cửa nạp và làm biến dối biên dạng của hiệu suất áp suät thể tích của đông cơ nhiều xi lanh
- Biên dạng tổng quát của giản đồ hiệu suất thể tích của hệ nạp khí trong động cơ nhiều xì lanh chía làm 3 vùng: “vùng điều chỉnh hoàn toàn, vùng chuyển tiếp và vùng diều chỉnh hoàn lại của đường nạp khf°
Trang 22- Biên đạng của hiệu suất thể tích nạp khí của động cơ có quan hệ với các kích
thước của đường nạp khí, và có sự cộng hưởng giữa độ dài của đường nạp khí với số lượng xi lanh cặp đôi trong động cơ
ee,
B, DE TAL KC05.02 DA SU DUNG CAC PHAN MEM HO TRG THIẾT KẾ
TINH TOAN VA KIEM NGHIEM DONG CO DIESEL DE THUC HIEN Dé TAL
+ Auto CAD 2000, - Solid works 2001
- Working Model 4WD
- Các phần mềm của AVL (Austria) về tính toán kiểm nghiêm động cơ điesel (của
bộ môn động cơ đốt trong trường Đại học Bách Khoa Việt Nam)
AAS
C ĐỀ TÀI TỰ TỔ CHỨC KHAO SAT NGHIEN CUU THUC TE
1- Các mẫu động cơ 3 xi lanh cùng các hệ thống kết cấu chính của động cơ phục động cơ 3DN88 và khảo nghiệm
vụ cho thiết
2- Các loại pittông (buổng cháy trực tiếp) và vòi phun của động cơ điesel công suất nhỏ của các hãng YANMAR, KOBUTA (Nhật Bản), FORD (USA), IVECO (Italy), HUYNDAI, ĐAEWOO (Korea), UYEU (Võ tích Trung Quốc) Phục vụ cho thiết kế và khảo nghiệm hệ thống cháy của động cơ Để tài 3DN88 ‘
3- Phối hợp với Trung tâm vật liệu học trường Đại học Bách Khoa khảo sát các mau So mi va Séc mang cha cde hing sin xuấ: YANMAR, ROBUTA, IVECO, DEAWOO, PHI YEN, CHINH NGHỊ (Trung Quốc), Phụ tùng máy số 1 vA Diesel Song Công Việt Nam
4 Nghiên cứu vẻ chế tạo trục khuỷu gang cầu
- Tìm chọn mác gang cẩu phù hợp với trục khuýu 3DN88, công nghệ đúc chính xác trục khuỷu 3DNR8,
Chế tạo cơ khí trục khuỷu 3DN88 đảm bảo độ chính xác gia công, cân bằng động và áp dụng các biện pháp nâng cao độ bền mồi
so
Trang 23
MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC
'NGHIỆM THÀNH CÔNG CỦA ĐỀ TÀI
1 Nghiên cứu về buồng cháy của đơng cơ 3DN§E
2 Nghiên cứu về hệ động lực học trong dong co 3DN88
3 Công nghệ đúc các chỉ tiết bằng gang xám, có hình dáng phức tạp, vách mỏng
bằng khuôn cát cứng nhanh (cứng nguội) với chất kết dính bằng furane đã vào sẵn xuất ổn
định ở nhà máy V,J.E đúc các chỉ tiết thân máy, qui lát của Để tài
4 Công nghệ đúc gang cầu 100.70.03 ASTM trong khuôn cát furane, đúc chính xác trục khuýu gang cầu 3 xilanh, đúc trục khuỷu động cơ 3DINS8
5 Công nghệ gia công cơ khí chính xác trong sản xuất thử nghiệm với máy phay doa vạn năng có lắp thêm bộ thước do toa độ NC và máy đoa toa độ (cũ) của công ty Diesej Sông công, Kiến thức và kinh nghiệm của các nhà máy chuyên sản xuất động cơ
diesel va chi tiết động cơ đã tham gia thực hiện Đề tài KC05.02
6 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo trục khuỷu 3 xi lanh đạt độ bền mỗi, đạt yêu cầu về cân bằng động cho động cơ diesel 3DNB8
7 Nghiên cứu khảo sát vật liệu làm các chỉ tiết đặc thù của động cơ
Hop tic tích cực của khoa cơ khí và trung lâm kìm loại học & vật liệu Trường ĐIHBK Hà nội với những phương tiện và trì thức mới được trang bị giúp cho việc phân tích, tính toán kiểm nghiệm và đánh giá kết quả của Để tài
ek
Vẽ động cơ diesel 3 xi lanh cỡ công suất 30-45 mã lực, động cơ Y ANMAR(Nhật
Bản) 3TNE88 có thể coi là thuộc loại đạt trình độ cao trên thế giới xuất khẩu chủ yếu
sang Mỹ, lắp đặt vào máy kéo 4 bánh John Deere và máy phát điện
ính năng và kết cấu của động cơ 3TNE88 có thể coi là
tự được nhiều xu hướng tiến bộ trên thế giới về
động cơ diesct đa năng nhiều xì lanh cỡ nhỏ tốc độ trung bình cao, áp xuất phưn nhiên
liệu cao, hiệu suất cao
Động cơ 3TNE88 dạt được các chỉ số hiệu suất như sau; hiệu suất cơ học 76%, hiệu suất chỉ thị 0,51, trong đó phản góp của hiệu suất nạp khí của hệ nạp khí loại không có tưa- bô tăng áp đạt được mức giới hạn vẻ khí thải theo tiêu chuẩn EURO -1, suất tiêu hao nhiên liệu thấp (g = 2308/KW.h~169g/ML.M), tỷ trọng công suất 4.8 kG/mãlực YANMAR cũng sản xuất các loại động cơ 4TNE88 công suất 48ML/3000x/ph và các loại
Trang 24
động cơ 4[NE106(106x 125 mm), SOML/2500v/ph va 4TNEIO6T (có tua-bô tăng áp công suất 112,9MIL/2500v/ph
Động cơ diesel buồng cháy trực tiếp, với tua-bô tăng áp có làm mất khí sau tăng áp có thể làm công suất động cơ tãng 15-30% so với động cơ cùng loại không có tua- bô tang dp Các động cơ diesel cong xuất nhỏ dưới 30kw_ thường không có tua bộ tăng áp
Động cơ Xinchang (Trang Quốc) NB385B được thiết kế theo kết cấu động cơ phun trực tiếp, hiệu suất khá, gọn nhẹ ở mức trung bình, nhưng đễ chế tạo hơn và giá thành thấp Sự khác nhau cơ bản vẻ kết cấu là hệ thống cháy, đường nạp khí, hệ phối khí, và áp xuất phun nhiên liệu ở động cơ YANMAR 3TNE88, áp phun là 220 - 230kG/er?, khí thải đạt tiên chuẩn EURO ~ 1 còn ở NB385 là I80 - 200kG/cm”, khí thải gần đạt EURO.1
1Y.2.Chọn lựa phương pháp luận chơ nghiên cứu thiết kế động cơ và chọn mẫu
động cơ của Đề tài KC05.02
Động cơ là sản phẩm công nghiệp được nhiêu hãng sản xuất trên thế giới sản xuất
và cải tiến liên tục suốt một thế kỷ vừa qua , đại bé phan c:
c động cơ được thiết kế thơo phương pháp nghiên cứu khảo sát các mẫu sẵn phẩm đã có, cỗi tiến bổ sung thêm các yêu cẩu về công năng của máy, và các ý
tưởng mới của nhà sản xuất, để xây dung
1a thiết kế của động cơ Đông cơ nào mới thiết kế ra cũng trải qua quá trình chế thử khảo nghiệm đánh giá, hiệu chỉnh, mới đi đến xác định được bản vẽ thiết kế
chính của động cơ để đi vào sắn xuất
Đề lài KC05.02 cũng bất đầu
công việc thiết kế động cơ sản phẩm của
Đề tài bằng cách khảo sát các loại động, co diesel 3 xí lanh công suất 30-45 mã
lực đang được sản xuất thành công trên
thế giới, để làm mẫu (ham khảo và nghiên cứu lình cát dọc động cơ 3 xĩ h 3DNBH
hãng sản xuất trên thế
Sau khi tìm hiểu nhiều mẫu động cơ khác nhau của nhỉ:
siới Để tài KC05.02 đã đi đến việc lựa chọn 2 mẫu động cơ 3 xí lanh công suất 30, 32 mã
Trang 25lực ở số vòng quay 2600 v/ph làm mẫu khảo sát cho động cơ được thiết kế chế tạo của Để
tài,
- Dong co 3TNE88-YANMAR diesel engine co do Nhat bin san xuất (dãy động cơTNE- YANMAR sản xuất 300.000 động cơ mỗi năm, xuất khẩu khắp thế giới)
- Động cơ NB385B -Xinchang.dicselengine.co, Liễu châu - Trung quốc
Hai loại động cơ này đều là động cơ điesel 3 xỉ lanh buông cháy trực tiếp rất gan nhau về mặt công suất và kết cấu, nhưng lại kháe xa về giá cả và uy tín (giá nhập khẩu CIF Hải phòng: 3TNE88- 2100 USD; NB385B - 840 USD ) Động cơ 3 xi lanh buồng cháy trực tiếp 3TNE88 NH383B | Đường kính x hành tìnhữnm) — | 88.00 | 85x00 | Í Dung tích hoại động (cm) 18,2 | 709 | Tỷ số nén ist | lấn |
ấp suất hiệu dụng bình quận (Mpa) ˆ —— | 0% | 069
Công suất ð vồng quay định mức 2600 vph (kw) 2 22 Trọng lượng khô(kO SSS 155 180 i Suất tiêu hao nhiên liệu g/kwh (g/MLh) — 230(169) 245180) Khí thai | EURO-L co NB385B
~ Dong co 3TNESS YANMAR cé hiéu suất cao hơn và kết cấu gọn nhẹ hơn động
- Động cơ 3TNE88 có cấu hình buồng cháy và đường nạp khí khác với NB385
¬ Động cơ 3TNERS sử dụng áp suất phun (230 kG/cm?) cao hơn của động cơ
'NB385 (190 kG/cm?)
- Kết cấu của hệ thống cháy và nạp khí trong bai loại động cơ khác nhau và ở 3TNE88 sit dung áp suất phun cao hơn, hệ số nạp khí cao hơn, hiệu suất cháy cao hơn,
- Các chị tiết trong động cơ 3TNE88 được chế tạo nhỏ gọn và tỉnh xảo hơn so với các chí tiết của động cơ NB385B, do sử dụng vật liệu và công nghệ chế tạo phối, đặc biệt
là phôi đúc các chỉ tiết chính như thân máy, qui lất, trục khuỷu, bơm cao áp
- Động cơ 3TNE88 sử dụng séc mãng mồng (2mm) và chỉ có 3 vòng séc măng
giảm ma vất tối
Trang 26- Động cơ NB38513 được sản xuất khá rộng rãi ở Trung quốc và được dùng chủ yếu làm động lực cho xe ôtô tải nông dụng cỡ 1,5 T và máy kéo 4 bánh, giá bán là 840 USI2 (2003)
Đề tài được thực hiện trong năm 2002, 2003 và phải nghĩ đến giá thành sản xuất sau này để có thể tiêu thụ được sản phẩm động cơ Xét khả năng chế tạo máy có thể đạt tới, Để tài đã chọn phương án: kết cấu động cơ 3DN88 của Để lài với qui lát, bộ phối khí,
Độ hơi theo cấu hình của 3TNE88 Trục khuỷu hệ truyền động và
c hệ còn lại lấy tương tự máy NB385B Trung quốc với hy vọng có thể nhập khẩu các chỉ tiết từ Trung quốc mà Đổ tài không tự chế tạo hoặc mua trong nước được
Riêng các chỉ tiết đặc thầ, có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng và độ bên của động cơ mà trong nước cũng chưa tự làm được đạt yêu cầu như: vòi phun và xéc mãng nhập trực tiếp từ YANMAR Bơm cao áp tốt nhất là mua bơm cao áp của YANMAR
3TNE88 nhưng giá cao quá (480 USD so với 92 USD của Trung quốc) nền nhập bơm cao
áp Trung quốc như của động cơ NB385B Xinchang
Các chỉ tiết chủ yếu của động cơ (5C): thân máy (cylinder bloc), qui lát (cylinder head), trục khuỷu (crankshaft), trục cam (camshaft), biên (eonnecting-rod), bộ phối khí và bộ hơi (không kể xéc măng) sẽ làm theo thiết kế cải tiến riêng của Đề tài, ước tính chiếm
60% giá thành của máy, phân cồn lại sẽ nhập từ thị trường nội dịa như vòng bi, ốc, vít, và
nhập từ Trung quốc (để có được giá thành thấp cho Đề tài)
Để lài dã tiến hành hợp đồng với công ty cơ khí Trần Hưng Đạo dùng bệ thử công suất T-200 của công ty để khảo sát các máy mẫu: 3TNE88 Yanmat (Nhật Bán) và NB385B Xinchang (Trung Quốc), Lập các biên bản khảo sát mẫu động cơ sau đây:
* Ngày 25/1/2002: “Báo cáo kết quả khảo sắt các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của động cơ diesel NB385B do XinchangTrung quốc sản xuất”
* Ngày 8/4/2002: “Báo cáo kết quả khảo sát các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ 3TNE88 do YANMAR Nhật bản sắn xuất”,
Hai mẫu được khảo
át này đã giúp cho Để tài đi đến quyết định lựa chọn kết cấu động cơ 3DN88 của Để tài và xác lập các thông số thiết kế cơ bản của động cơ 3ĐNEE
Ngay sau khí xác định được kết cấu và các (hông số thiết kế chính của động cơ Để tài 3DN§8, Đẻ tài đã hợp đồng với Bộ môn 'Động cơ đốt trong —Khoa cơ khí trường Đại học Bách khoa Hà nội sử dụng phản mềm TYCON và BOOST cia hing AVL ~ (Cơng
Trang 27hồ áo) để tính toán kiểm nghiệm, mơ hình hố, các thơng số thiết kế của Đ tài sau đó
tìm các thông số tối ưu đựa trên mõ bình mới lập
Kết quả như biến bản được xác lập của Bộ môn động cơ Đốt trong ĐHBK Hà nội
“ding phần mềm BOOST, TYCON tính toán động cơ 3DN88 của Để tài KC05.02” đi đến kết luận:
Kết cấu động cơ và các thông số thiết kế chọn đạt được yêu cầu +3 tài đặt ra
Đến đây, mới chỉ là chẩn đoán xác định theo lý thuyết kết cấu và kích thước cơ bản của động cơ với quá trình nhiệt động học là có tính khá thi
Động cơ Để tài 3DN88 đã được chế tạo ra với các thông số chính sau đây, và so
sánh với động cơ 3TNE88 Yanmar Nhật Bản và NB385B Xiachang Trung Quốc theo các
kết quả kiểm tra trên bệ thử ở các công ty DISOCO, Trân Hưng Đạo ngày 25-1-2002
Riêng về buồng cháy và vòi phun Để tài xây dựng 4 phương án vẻ buồng cháy với
các dung tích khác nhau từ loại 25cm", đến loại 29,5em" và 3 phương án vẻ vòi phun để
lựa chọn tìm phương án tối ưu là: phương án sử dụng vồi phua ED 150P.24.4 và buồng
cháy 29,5cm', d=50mm, b= 16,5mm (biên bản kiếm định ngày 26/9/2003 tại Cong ty
Trang 28
Bom cao ấp kiểu pitông tác dụng| BHEIS0Z25 7 BHE.I80ZZ8 SK2I-
đơn, 1đấy 3 xí lanh 2A11D042
Voi phun LucasI40PN ( LAI545428 | BD.I50P244 ED.150P26.4 „ ED.150224.4 Ấp suất phun (kG/cm”) 230 | 190 Bo [Öóephunsớm (độ — ——” 36 ĩ 26 OF Géc mo s6m xu pap nap (dd) 16 12 Gốc đồng muộn xu páp nạp (độ) “48 38 Góc mởsớm xu pap thai(dd) 32 50 ¬ | Góc đóng muộn xu pip thai (độ) lá 14 Tỉ Đường nạp khí tạo xoáy lốc ˆ Kiểu Yanmar kiểu Xinchang Kiểu Yanmar ˆ
Ống cộng hưởng Không có Không )40x370mm
C6 vấu Lạo vồng xoáy ngược trong Có Không có qui lát ở sát vùng tần xu páp nạp | J Hệ số nạp khí 08 "08 1,0 Đường kính tấn } suppap nap(mm) 30 33 +) | Đường kính tán 6 suppáp xã(mm) 34 39 3 [ Ì Độ năng cam (mm) 5 6 $ Công suất định mức ML/vph 33/2600 30/2600 31,5/2600 Công suất max 31/5/2000 32/3000 36/3000 Mô men lớn nhất (Nm/vph) 103/210 92/2100 102/180
‘Suit tiéu hao nhiên liệu g/Mi-h 13 T80 169
“Võng quay Không tải thấp nhất 500 800 500 |
Hiệu suất cơ giới ” 0.74 m2 0,76
Trang 29Các số liệu để lập bâng lấy theo các biên bản khảo nghiệm động cơ thực tế, trên bệ
thi dong co cia Cong ty Diesel Song Cong va Công ty Cơ khí Trần Hưng Đạo có đối chứng với Bản lý lịch động cơ YANMAR 3TNE88 Xinchang NB385B,
Động cơ Để tài 3DN88 được thiết kế với kết cấu gồm 9 cụm hệ : Qui lát, thân máy, khuỷu - biên , trục cam và bộ phối khí, bộ truyền động bánh răng, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu, hệ bôi trơn, và hệ điện
Tổng số 891 chỉ tiết thuộc 290 loại trong đó có 191 chí tiết thuộc loại chỉ tiết đã
được tiêu chuẩn hoá của ngành động cơ đốt trong
Các chí tiết đặc thù, không qui chế của động cơ 3DNR8 được Đề tài thiết kế và chế
tạo trong quá trình thực hiện như: thân mấy, trục khuỷu, qui lát, cổ góp nạp khí, cổ góp xá
khí, trục cam, gu pap, cò mổ, pittông, sơ mi, chốt pitông, ống dẫn hướng xu pap, bánh đà, bánh răng, chiếm khoảng 60% giá trị của động cơ (chưa kể các chỉ tiết đã tiêu chuẩn hoá:
vòng bị, ốc, vít, có thể tìm mua được trong nước chiếm tới 20% giá trị của động cơ)
Động cơ 3DN88 của Để tài lần đầu tien được thiết kế và chế tạo thử nghiệm ở Việt
nam Để tài thực hiện cách tiếp cận: khảo sát phân tích để chọn mẫu cho động cơ và cho
những bộ phận (bệ thống) quan trọng của động cơ có tính đến khả năng đưa vào sản xuất
và tiêu thụ được sản phẩm sau dự án Cụ thể là đã chọn kết cấn phần thân máy và truyền
động theo NB385B (khơng gọn nhẹ như 3TNE§8), nhưng đễ chế tạo và rẻ tiên hơn) Hệ nhiên liệu, hệ cháy, hệ phối khí và bộ hơi, khác nhau đáng kể giữa động cơ 3TNE8B với NB385B, Để tài đã chọn hướng thiết kế phông theo 3TNE88 hy vọng đạt tới các trị số tính năng trội hơn NB385 trong đó có các chỉ tiết đặc thù của động cơ như vời phun, xéc máng sẽ nhập trực tiếp từ Nhật bản của Yanmar (3TNE88)
Ổ Việt nam, đã có sin xual dong eo diesel từ ba mươi năm trước, nhưng chưa hê làm các loại động cơ diesel có tốc độ cao trên 2400 víph và các loại động cơ lắp trên xe
ôtô Các chỉ tiết trong động cơ ô tô có có những yêu cẩu riêng, nói chung là cẩn có kết
cấu gọn nhẹ hơn và bển hơn so với động cơ diesel dùng trong máy kéo và máy nông nghiệp Vì vậy ngoài các phức tạp vẻ thiết kế thì những vấn đẻ về vật liệu, và công nghệ chế tạo cho những chỉ tiết chính của động cơ 3I2N8S cũng là những nội dung của Để tài phải nghiên cứu giải quyết khi thực hiện Đẻ tài KC05.02 Chúng tôi sẽ trình bầy một số sự kiện này trong phần 4.2.3: các nội dung đã thực hiện
Trang 30IL3 NHONG NOI DUNG THỰC HIỆI
113.1 Các vấn đẻ co bản và quan điểm thiết kế kết cấu của động cơ 3DN88 Các vấn để cơ bản của động cơ đối trong
Động cơ đốt trong (trong đó có động cơ sử dụng nhiên liệu diesel) là một thiết bị
biến đổi năng lượng từ hoá năng (nhiên liệu) thành nhiệt năng (cháy) và cơ năng: truyền chuyển động cho thiết bị công tác Vấn để cơ bản của động cơ đốt trong là hiệu suất nhiệt và hiện suất cơ giới 11.3.1.1 Hiệu suất nhỉ ' Hiệu suất nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ta hãy xết cân bằng nang lượng trong động cơ đốt trong: Quy = Qe + Qua + Quái + Qà, + Quá + Qà “Trong đó:
Q, : Tổng số nhiệt cấp cho động cơ
Q : Nhiệt lượng tương đương với công có ích của động cơ, Q,„„¿ Nhiệt lượng đem theo nước làm mát
Q.„ : Nhiệt lượng mất mái theo nhiên liệu chưa cháy
Quu¿ Nhiệt lượng đem theo đâu bôi trơn Qa: Phan con
lại của các tổn thất &2 \ AN \ Ne nhiệt chưa tính đến gồm bức xạ từ động
cơ cho mỗi trường,
nhiệt lượng tương
Trang 31‘Néu tính theo phần trăm ta có:
Ge + ava + Quá # đọ Ê Quy + đại = 100%
Bảng 4: Các thành phân năng lượng như sau: Loại động cơ =n aya) dan & | 4 | -Độngcơxăn — | 21-33 | 1227 | 30350 | 05 | 310 - Động cơ diesel 2647 | 1535 | 2540 | 05 | 23 | -Độngcøkhiaa | 23-35 | 20-25 | 35-45 os | 210 |
ˆ Hiệu suất có ích các loại động cơ cụ thể:
Động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp, tốc độ cao, hiệu suất có ích có thé đạt
đến: 43,
Động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp, tôi nặng, hiệu suất có ích có thể đạt đến:
46%
Dong co diesel tdi nang, lắp tua ho ting 4p, hiệu suất có ích có thể đạt đến: 54%
HỆ BUỒNG CHÁY (COMBUSTION SYSTEM):
Trong động cơ đốt trong, hệ buồng cháy đóng vai trò quyết định đến hiệu suất
nhiệt, công suất, momen, suất tiêu bạo nhiên liệu và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác của
động cơ, Hệ thống cháy phải đảm bảo 2 chức năng:
- Đảm bảo nạp đẩy không khí và thải sạch sắn phẩm cháy trong suốt phạm vi hoạt
động của động cơ
~ Đảm bảo cho quá trình hình thành hỗn bợp nhiên liệu và không khí, để quá trình
cháy điển ra nhanh (nàng cao hiệu suất nhiệt) nhưng không quá thô bạo để ảnh hướng đến
tuổi thọ, tiếng ồn và khí thải của dộng cơ “Trong quá trình phát triển của ngành chế tạo động cơ đốt trong nói chung và động cơ điesel nói riêng, xuất hiện nhiêu hệ buổng cháy, ngày càng được nghiên cứu hoàn hệ thống cơ bản sau: thiện, tựu chung lại có cá
a) Phun nhiên liệu trực tiếp vào buông chảy chính - Buống cháy thống nhất: dang dia nông, dạng œ nông
- Buồng cháy khoét lõm sta trén dinh piston (bán thống nhất): dạng cầu, dạng @, dang tom sâu
Trang 32b) Phun nhién liệu giản tiếp vào buông cháy chính: Buồng chấy ngăn cánh: kiểu xoáy lốc, kiểu dự bị
1 Buồng cháy thống nhất: trong đó thể tích buồng
cháy là một khối thống nhất các quá tình hình thành hỗn hợp và quá trình cháy thực biện ở đây
2 Buéng chay ban (hống nhất : tương tự như buồng cháy thống nhất nhưng có vùng chèn khí lớn hơn và phối hợp tia phun với đồng xoáy lốc để hình thành hỗn hợp,
3 Buồng cháy MAN: Hình 5: Budng cháy bán thống nhất
4 Buổng chấy xoáy lốc : chia làm 2 phẩn: buồng cháy chính và buồng cháy xoáy lốc Nhiên liệu
được phun vào buồng cháy xoáy lốc kết hợp với dòng xốy hình thành hồ Khí, sao dó nhiên liệu bốc cháy tạo ra chênh áp và được phun vào buồng cháy chính để tiếp tục hình thành hỗn hợp và kết thúc quá trình cháy
Trang 335 Buông cháy dự bị : chia làm 2 phẩn: buồng
cháy chính và buồng chấy dự bị Nhiên liệu được phun vào buồng cháy dự bị hình thành hỗn hợp và bốc cháy, nhờ chênh áp phun vào buồng cháy chính
để tiếp tục hình thành hôn hợp và kết thúc cháy
- Bố trí lỗ thông giữa buồng chấy dự bị và
buồng cháy chính khơng nhằm tạo xốy như buồng cháy xoấy lốc mà làm cho dòng cÌ y đi ra từ buồng
cháy dự bị được phân hố đều và hoà chộn nhanh với không khí trong buổng cháy chính Bảng 5:So sánh các hệ buông cháy trong động cơ diesel Buông cháy thống | Buống chấy dựbị | Buổng cháy i nhất xody lốc [Pen MPa) 0,78 075-08 | 08-085 le (WH) fg/ML hb] Khoảng 220° |‘ Khoang 246 Khoảng 240 i 1162] Us (1771
“Tốc độ động cơ thấp 7” hơi cáo — “SS
P,u„ (MPA) 7 68 “se 7” 3-7
Tiếng gõ | Rất lớn “Rat thap Hơi cao
+ Ấp suất nâng kim phun 18-25 6,5-15 10- 14
(MPa)
tous CO) 650 (thấp) T0 (cao) 750 (eao)
| Hệ số đư lượng không 125- 14 ; 11 Li
khí œ
Tỷ sốngnE `” "T4- I7 ghấp) TẾ - 22 (cao) L7 - 20 (cao)
“Tến thất nhiệt cho nước Nhề nhất Tin Via”
¡ làm mát
Đặc tính õ nhiễm † Nhiêu NO,, dong cơ itNO, [ itNO,
¡— nhônhiênHC
Tính khởi động lạnh T iL Kém nhất _ Kếm
"Tổn thất cơ giới ` T Írnhấ Lớn Vừa
Tiếngồn khichấy — Ì Lãn(ữquátình Nho Via
M) : Ệ
Trang 34
Xu hướng ngày nay, ngày càng sử dụng nhiều hệ thống buống cháy bán thống nhất vì cố suất tiêu bao nhiên liệu thấp, và nghiên cứu hệ thống cháy này hoạt động tốt ở số vòng quay cao (4.000 v/ph - động cơ Ford 2,5 1í), vì những ưu điểm của hệ thống buồng cháy này so với hệ thống buồng cháy ngăn cách là:
1 Có sự tổn thất năng lượng khi nén không khí từ buồng cháy chính vào buẩng chấy dự bị hoặc xoáy lốc, và phun hỗn hợp cháy lừ buồng cháy này vào buồng chúy chính
2 Tỉ số điện tích buồng cháy/ thể tích buồng cháy lớn gây tên thất nhiệt lớn do
truyền nhiệt qua vách buồng cháy vào nước làm mát
3 Buồng cháy ngân cách có tỉ số nén cao(20 -25:1) sơ với buồng cháy bán thống nhất (14 - 18:1) để dễ khởi động lạnh, do đó làm tăng tốn thất bơm (quá trình nạp và thải)
và tổn thất ma sất (piston vã Séc mãng), tồn thất quá trình nén và dãn nở (nhiệt truyền qua
vách tăng)
TIỆ PHUN NHIÊN LIỆU (FUEL INIECTION SYSTEM):
Hệ phun nhiên liệu có vai trò quan trọng đối với quá trình cháy của động cơ Hệ
nhiên liệu phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Tinh kinh tế nhiên liệu thấp
~ Tiếng ôn của quá trình cháy thấp, và ít ð nhiêm môi trường, TIệ nhiên bao gồm các phần tử cơ bản: vồi phun, bơm cao áp
Trang 351.1 Hệ bơm đấy ( in line pump):
Bơm cao áp là bơm xỉ lanh, piston , các bơm rày được lắp trong cụm bơm cao áp 12 Hệ bơm roto (Rorary pumps): Buo gồm bơm hướng trục và bơm hướng kính 2 Hệ Common rail (CR) va cum bơm vời phun điện tử (eleetronic unit
injector - BUD}
Hệ nhiên liệu CR và EUI được phát triển trong
Hình 10: Hệ bơm nhiệu liệu Ro to
những năm gần đây,
Đặc điểm của hệ thống này là tạo ra áp suất cao và không có đường ống cao áp nên
loại bỗ được hiện tượng sóng áp suất trong đường ống cao áp, gây hiện tượng phun tới
2.1 Hệ cụm bơm vời phun điển tử (Eleetrolic unit injectors - UL)
Trang 36tử thông qua bộ điều chỉnh Bộ điều chỉnh là một quận dây diện từ cố độ nhậy cao ( thời
gian phun có thể đến 1 ms), điều khiển áp suất rất cao ( đến 1600 bar hoặc hơn nữa ) „3, Hệ phun Common rail (Common rai] fuel injection system - CR):
Hệ CR bất đầu xuất hiện từ đầu những năm 1990, va ngày càng dược sử đựng rộng
rãi vì dễ dàng điều khiển bằng điện từ Hệ CR bao géin:
a) Born cao dp
b Bình tích áp với cảm biến áp suất
e) Vài phun được điều khiển bằng điện tử
d) He điều khiển động cơ ( Engine Management Sysfem - EM®) RAILPRESGURE SENSOR ELEEMONICALLY COMTHOLLED AL 2ECTORS L ucas RETO CONTROL UAT D iesel = Common Nã Hạn Ind Hệ nhiền liệu CR
Hệ phun nhiên liệu được tiên chuẩn hoá cao, và thuộc loại sản phẩm công nghệ cao, giá thành của nó có thể đến 40% giá thành của toàn bộ động cơ, giá thấp nhất là hệ bơm roto (chỉ dùng cho động cơ có thể tích công tác đến !1í/ xì lanh) Việc lựa chọn bệ nhiên liệu nào cân phải xem xét đến yêu cầu sử dụng để tránh lăng phí, trong đó bệ bơm diy (in line) được sử dụng phổ biến và giá thành thấp và đáp ứng các yêu cầu về khí xả
T.-3.1.2 hiệu suất cơ giới:
'Tên thất ma sát bên trong động cơ là không tránh khỏi Bằng cách dẫn động động, cơ và tháo lần lượt các bộ phận, có thể xác định dược các thành phần tổn thất ma sắt Kết quá chưa thật chính xác tuyệt đối, vì chưa tính đến ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ
Trang 37cháy trong động cơ, nhưng cho chúng ra một hình ảnh tổng quát về các thành phần tổn hao cơ giới Tổn thất ma sát tăng đáng kể cùng với việc tăng tốc độ động cơ Các thành phần tổn thất ma sắt (rong hình H PUMPING POWER VALVE GEAR POWER,
PISTON RING FRICTION #RICTION POWER (kw) PISTON AND CONNECTING 80D FRICTION ‘OL PUMPING 1500 2000 2500 3000 9600 4000 «500 CRANKSHAFT FRICTION Mình 13: Các thành phần tên thất ma sát trong động cơ | Tổn thất công suất của toàn bộ động cơ
2 Tổn thất công suất đã tháo đũa đẩy
3, Tổn thất công suất đã nâng quí lát và tháo đũa đầy
4 Tổn thất công suất như trường hợp 3 nhưng lắp đầu đầy
lồn thất công suất như trường hợp 3 nhưng tháo xéc măng lửa
6 Tổn thất công suất như trường hợp 5 nhưng tháo thêm xéc măng thứ 2
7 Tổn thất công suất như trường hợp 6 nhưng tháo thêm xéc măng dầu
8 Tén thất công suất như trường hợp 3 nhưng thé
ất cả các piston và tay biên 9 Tổn thất công suất chỉ lắp trục khuỷu,
Như trên hình vẽ I13, hai phần ba tổn thất ma sát xuất hiện ở cập xéc măng,
piston ; hai phần ba trong số này là tổn thất của xéc mãng Liên quan đến giảm thiểu tổn thất ma sát có 2 vấn để,
a Thiết kế các chỉ tiết: xéc măng, piston, sơ mí
Trang 38b Cơ chế bôi trơn và đầu bôi trơn sử dung
a/ Thiết kế các chỉ tiết:
1 Xóc măng: để giảm tổn thất ma sắt xéc măng, các xu hướng thiết
kế tiến đến việc giảm thiểu bề mật tiếp
xúc của xéc mãng: giảm thiểu số lượng xéc măng, và diện tích tiếp xúc mật cạnh a, Bộ xéc măng động cơ tốc độ cao b Bộ xéc măng cho động cơ tốc độ trung bình
Như trên đã trình bây, xéc mãng trên cùng (séc măng lửa) có vai trò quyết định đến tổn hao ma sát của bộ xéc mang Gdn đây thép khong gi AIST 440B được chọn làm xéc mảng lửa để thay thể vật liệu bằng gang dẻo [7|, với
tất nhiều ưu điểm: ~ Vẻ mặt vật liệu; + Thép không rỉ AlSI 440B có độ bến mỗi ở nhiệt độ cao cao hơn gang déo = ip q3 — Tình 14:Bộ xéc mạng 1970, 1980 + Vật liệu dùng làm rãnh piston bing gang Niken cao có đặc tính chống mài mòn tốt nhất,
- Tiết diện ngang của séc mãng thép:
Vì thếp có moduyn đàn hồi cao, nên có thể giảm hớt tiết điện của xéc măng Do
giảm tiết diện ngang, nên đem lại một số ưu điểm:
+ Làm tầng tính bất khít của xéc măng vào vách sơ mi, làm giảm tiêu hao dấu
nhờn vì việc gạt đầu được cải thiện
Trang 39
+ Thiết kế giảm tiết diện ngang thích hợp, cho phép giảm mặt bên và mặt cạnh xéc
mang
- Vé lớp vật liệu phủ:
Rất nhiều dạng vật liệu phủ được sử dụng như: mạ crôm, phun phủ czôm, phun phủ
Mô luýp đen, Vonfram trong đó phổ biến nhất vẫn đùng mạ crôm có hệ số ma sắt thấp,
chịu ma sát mài mồn tối, và khả năng chống bám dính cao
Bộ xéc măng Yanrnar 3TNE88 gồm 3 xéc măng có tiết điện ngang nhỏ (chiều dày =2 mưn, so với xéc máng Trung Quốc = 2,5 mm), xéc màng lửa được làm bằng thớp chịu nhiệt với hàm lượng crôm 17,5% đáp ứng các yêu cẩu của bộ xéc măng tiền Ligh, nên
được chọn dùng trong động cơ 3DN88 của Để t 2 Sơ mỉ:
Kích thước, hình dạng và bể mặt sơ mi đều ảnh hưởng đến khả năng giữ đầu bôi trơn, độ mài mòn và khả náng chống bám dính
'Yêu cầu đối với bề mật sơ mủ:
+ Vết đan chéo, khi mài bỗ sơ mi để lại, tạo ch
thành lưới các lỗ nhỏ chứa chất bôi trơn khi sơ mi làm + việc + Độ nhấn bể mặt (cho sơ mi đường kính đến 300mm): Ra = 0,4 - 0,81m + Độ bằng phẳng phải chiếm từ 50 - 70% điện tích bể mật Bore axie
Figura 12.25 Cross hatch angle
Để đạt được yêu cẩu này thường phải thực hiện
Hib 15: Vết gia công trên bẻ
mai doa (Honning) 18 sơ mi hai giai đoạn: siai đoạn thứ Men nhất sử dụng đá mài hạt thô: giai đoạn thứ hai dùng đá
mai hat min
3 Piston: Thiét k¢ bien dang piston, vật liệu làm rãnh xéc măng, cũng làm giảm
tổn hao ma sát và giảm độ mòn,
b Dầu bôi trơn:
Cải thiện hiệu suất cơ học của động cơ bằng cách giảm độ nhớt của đâu bôi trơn
bị hạn chế vì độ nhớt của dấu thấp có thể dẫn đến các vấn để như: tiêu hao đầu nhòn và
hao mòn động cơ cao Ngày nay đầu nhớt đa cấp được sử dụng để đáp ứng yêu cầu trên bằng cách them vào các phụ gia polyme (làm cải thiện chỉ số độ nhớu Hệ số ma sát giữa
Trang 40các chỉ tiết được cắi thiên nếu thiết kế chế độ bôi trơn thuỷ động lực học, đặc biết chế do có thể đạt đến 0,001) có màng đầu mỏng ( hệ số ma s
quan điểm thiết kế, lựa chọn các hệ thống, phần tủ, thông số cơ bắn:
"Thiết kế chế tạo động cơ phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau;
- Tính kinh tế nhiêu liệu tốt ( thấp hơn 180 g/ML.h ở chế độ định mức) - Công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn :
- Momen lớn,
- Độ ồn chấp nhận được ~ Độ bên và độ tin cậy - Chỉ phí bảo đưỡng thấp
- Có giá thành được người tiêu dùng chấp nhân
Động cơ 3DN88 được thiết kế theo quan điểm có mức phát thải ô nhiễm thấp (NO, và bụi cứng) Nhằm giám thiểu phát thải õ nhiễm khí xả và nâng cao tính kinh tế
nhiên liệu Hệ buồng cháy động cơ có đặc điểm sau:
- Tỷ lệ không khí nhiên liệu cao ~ Nhiệt độ không khí nạp thấp
- Tỷ số nền tương đối cao
- Bố iri vòi phun ở giữa hoặc đặt lệch so với tâm xi lanh ít - Hồ trộn khơng khí/ nhiên liệu trong buổng cháy tốt
Dé dap ứng các yêu cầu trên, các giải pháp cụ thể đối với động cơ 3DN88 như sau:
1 Lựa chọn hệ buồng cháy bán thống nhất để dat tính kinh tế nhiên liệu cao nhất 2 Thiết kế hệ phối khí, đường ống nạp có hệ số nạp khí cao theo kiểu YANMAR 3TNE88, hệ số
lạp khí rị, = 0,9 (thông thường động cơ 3 xì lanh, rị,=0,85) 3 Chọn tỷ số nén ¿ = 18
4 Lựa chọn vồi phun có đường kính thân vài phun nhỏ để giảm thiểu khoảng cách giữa tâm xi lanh và vị trí vòi phun, áp suất phun xuất phát: 230kG/cmẺ
5 Hệ buồng cháy, đường ống nạp được thiết kế thích hợp đổ có sự trộn khí xoáy, rối trong buồng cháy tối ưu Đường kính lỗ vòi phưn được lựa chọn nhỏ nhất có thể để tăng cường hồ trộn khơng khí/nhiên liệu ở mức cao (đẩy nhanh tốc độ chấy, nâng cao hiệu suất nhiệt)