Khảo sát hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo1.1 Đặc điểm hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL TurboĐộng cơ Mazda WL Turbo do hang Mazda của Nhật Bản sản xuất là dòng động cơ tăng áp dun
Khảo sát hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
Đặc điểm hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
Động cơ Mazda WL Turbo do hang Mazda của Nhật Bản sản xuất là dòng động cơ tăng áp dung tuabin khí xả, có bộ làm mát trung gian khí nạp.
Về cơ bản hệ thống tăng áp của động cơ bao gồm: bầu lọc không khí, bộ tuabin khí, bộ phận chấp hành, van giảm áp, bộ bù tuabin tăng áp
Bộ tuabin khí: Tuabin tăng áp sử năng lượng khí xả để dẫn động tuabin, máy nén được gắn đồng trục với tuabin nên quay theo Không khí từ bầu lọc không khí qua cánh nén và được tăng áp đến áp suất Pk > Po vì thế tăng được lưu lượng khí nạp.
Bộ tuabin tăng áp gồm có van giảm áp để điều khiển áp suất của khí nạp
Bộ làm mát trung gian để giảm nhiệt độ khí nạp
1- Động cơ 2- Bộ phận chấp hành 3- Van giảm áp 4- Máy nén
5- Bộ bù tuabin tăng áp 6- Bầu lọc không khí 7- Bộ làm mát trung gian 8- Khoang nạp khí
Hinh 1 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
Van giảm áp và bộ chấp hành: Van giảm áp được gắn vào vỏ tuabin Khi động cơ làm việc ở tải cao, áp suất khí xả rất lớn vì thế cánh tuabin làm việc với tốc độ cao làm tăng cao áp suất không khí nạp, nạp vào động cơ Bộ chấp hành làm nhiệm vụ điều khiển van giảm áp xả bớt khí thải động cơ từ trước cửa vào tuabin ra trực tiếp ống xả.
Bộ bù tuabin tăng áp: Sau khi tăng áp, lượng môi chất nạp vào xilanh trong mỗi chu trình sẽ tăng Vì vậy, cần phải tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Bộ bù tuabin tăng áp sử dụng độ chênh áp giữa đường nạp và khí trời để điều khiển thanh răng cung cấp nhiên liệu cho phù hợp từng chu trình.
Hệ thống nạp của động cơ Mazda WL Turbo
Hệ thống nạp của động cơ ảnh hưởng rất lớn đến hệ số nạp của động cơ
1- Bầu lọc 2- Máy nén 3- Khoang nạp chung 4- Động cơ
Hinh 1 2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp của động cơ
Nguyên lý làm việc: Khi động cơ làm việc không khí ở môi trường có áp suất P0, nhiệt độ T0, tốc độ C0, được hút vào máy nén 2.Trước khi đi vào máy nén, không khí được lọc sạch ở bầu lọc 1 Khí nạp khi ra khỏi bầu lọc có (P1, T1, C1) trước khi đi vào máy nén Qua máy nén, không khí được nén lên (P2, T2, C2) Sau đó, không khí nén được đưa vào khoang nạp chung của động cơ, để cấp vào mỗi xi lanh động cơ với áp suất (Pk, Tk, Ck). Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống nạp của động cơ Mazda WL Turbo
Bầu lọc không khí: Động cơ Mazda sử dụng loại bầu lọc bằng giấy (lọc khô) Không khí từ môi trường ngoài đi qua bầu lọc Những chất bẩn được giữ lại, không khí sạch đi vào máy nén được nén đến một áp suất cần thiết rồi được đưa vào xy lanh động cơ.
Máy nén khí nạp: Bộ tuabin tăng áp động cơ MAZDA WL TURBO sử dụng máy nén ly tâm, bánh công tác của máy nén được lắp đồng trục với trục bánh công tác của tuabin khí xả và được tuabin khí dẫn động. Đường ống nạp: Có ảnh hưởng rất lớn đến sức cản chuyển động của dòng khí và ảnh hưởng đến hiệu quả tăng áp.Vì vậy đường ống nạp có hình dáng, kích thước, kết cấu phù hợp để trở lực của đường ống nhỏ nhất đảm bảo cho động cơ làm việc tốt, hiệu quả tăng áp cao.
Xupap nạp: Trong hệ thống nạp của động cơ được bố trí hai xupap nạp trên một xy lanh Tại nấm xupap nạp có mặt làm việc quan trọng là mặt côn Nó ảnh hưởng đến tiết diện lưu thông dòng không khí nạp và đồng thời việc chọn góc côn còn phải đảm bảo độ cứng vững của mặt nấm Vì vậy mặt nấm xu pap được chế tạo với góc α= 30° Tăng đường kính xupap nạp sẽ mở rộng được tiết diện lưu thông qua xupap, nhưng lại bị hạn chế bởi vị trí và cấu tạo của xupap và kích thước của xilanh, kích thước của xupap nạp của động cơ Mazda WL Turbo lớn hơn kích thước của xupap xả, vì trong biểu thức tính hệ số nạp thì ảnh hưởng của áp suất đầu kỳ nạp lớn hơn ảnh hưởng của áp suất cuối kỳ thải.
Hệ thống thải động cơ Mazda WL Turbo
Năng lượng khí xả của động cơ được tận dụng để dẫn động bộ tuabin tăng áp nên trong hệ thống thải của động cơ có lắp tuabin khí nối thông với ống thải chung, bộ hồi lưu khí thải rồi đến bộ tiêu âm, sau đó thải ra môi trường
1- Động cơ 2- Ống thải chung 3- Tuabin khí
Hinh 1 3 Sơ đồ hệ thống thải của động cơ
Nguyên lý làm việc: Ở cuối quá trình giãn nở, xupap thải mở sớm, sản vật cháy được thải ra ngoài qua xupap xả, theo đường ống thải chung đi vào miệng phun của tuabin khí Tại đây khí xả có nhiệt độ TT, áp suất PT và tốc độ CT giãn nở sinh công làm quay rôto tuabin khí để dẫn động máy nén Khí thải sau khi truyền năng lượng cho cánh dẫn tuabin khí xong thì tiếp tục đi qua bộ tiêu âm sau đó được thải ra ngoài Nhờ vậy, giảm đựơc tiếng ồn cho động cơ. Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống thải của động cơ Mazda WL
Xupap thải: Trong hệ thống thải, mặt nấm xupap thải chịu phụ tải động và phụ tải nhiệt rất lớn Mặt nấm xu pap luôn luôn chịu va đập mạnh với đế xupap nên rất dễ biến dạng Do xupap trực tiếp tiếp xúc với khí cháy nên xupap chịu nhiệt độ rất cao Ngoài ra do trong khí cháy có tạo thành axit nên gây ra ăn mòn mặt nấm xupáp Vì vậy đòi hỏi vật liệu làm xupáp phải có độ bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt, chống được ăn mòn hóa học và hiện tượng xâm thực của khí thải ở nhiệt độ cao. Để đảm bảo độ bền của xupáp và tiết diện lưu thông của dòng khí thải góc côn trên mặt nấm αE°.
Tuabin tăng áp hướng kính: Tận dụng năng lượng của khí xả để làm quay tuabin dẫn động máy nén ly tâm làm tăng lượng khí nạp cung cấp cho động cơ, nhờ vậy làm tăng được công suất có ích của động cơ và cải thiện tính kinh tế của động cơ.
Bộ tiêu âm: Để hạn chế tiếng ồn của động cơ, bộ tiêu âm được lắp trên đường ra của tuabin khí, vì vậy gây thêm lực cản trên đường thải Động cơ sử dụng TB- MN tăng áp nhằm giảm thành phần độc hại trong khí xả, tăng công suất động cơ nhờ hoàn thiện được hệ thống nạp - thải, tức là hoàn thiện được chu trình làm việc của động cơ.
Bộ hồi lưu khí xả: Nhằm giảm lượng NOx , HC, CO trong khí thải và giảm mức độ ô nhiễm môi trường với điều kiện phải đảm bảo thành phần hoà khí là chuẩn. Đường thải trong hệ thống mạch động phải thõa mãn các yêu cầu sau: Cấu tạo đường ống thải đơn giản, thống nhất không gây ra các đường ngoặt đột ngột không có chỗ thắt hoặc phình đột ngột, bán kính chuyển hướng của dòng chảy phải lớn, tìm mọi cách rút ngắn đường thải
Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
Bộ Tuabin tăng áp
a) Giới thiệu Turbo TKP-8.5 trên động cơ Mazda
TURBO TKP-8.5 là một hệ thống bao gồm tuabin khí hướng kính và máy nén ly tâm , được lắp trên động cơ.
Phần máy nén khí nạp thông qua đường nạp, còn phần tuabin khí thì nạp thông qua đường thải Cả hai phần này được lắp đồng trục với nhau.
Vỏ máy nén được đúc từ hợp kim nhôm và có bánh công tác lắp đồng trục với bánh công tác của tuabin khí Bánh công tác được bắt chặt vào trục rôto của tuabin khí bằng êcu.
Vỏ tuabin được đúc bằng gang chịu nhiệt do tiếp xúc với khí xả có nhiệt độ cao và các tạp chất ăn mòn Tuabin tăng áp bao gồm các thành phần như vỏ tuabin, vỏ cánh nén, vỏ giữa, cánh nén, cánh tuabin, bạc lót, van giảm áp và bộ chấp hành.
Cánh tuabin và cánh nén được chế tạo từ hợp kim siêu bền nhiệt để đảm bảo độ bền nhiệt, chịu được dao động, ăn mòn và lực.
Các bạc lót được lắp theo kiểu lắp lỏng hoàn toàn để hấp thụ rung động từ trục và được bôi trơn bằng dầu động cơ để tránh kẹt ở tốc độ cao.
Vỏ giữa có chức năng đỡ cánh tuabin và cánh nén thông qua trục và các ổ đỡ, cũng như chứa nước làm mát và dầu bôi trơn để làm mát và bôi trơn cho tuabin.
1- Khoang nước làm mát 2- Cánh tuabin 3- Ổ đở
6- Bạc7- Cánh nénD- Đường dầu vàoE- Đường dầu hồi Hình 2 1 Kết cấu vỏ giữa
1- Vỏ tuabin 2- Cánh tuabin 3- Ổ đỡ
6- Vỏ máy nén 7- Cánh nén
A- Đường dẫn khí thải ra khỏi tuabin B- Khí nạp vào C- Khí thải vào tuabin D- Dầu bôi trơn vào
Hình 2 2 Kết cấu của bộ tuabin tăng áp
Nguyên lý làm việc của bộ tuabin:
Khí thải động cơ qua đường ống vào vỏ tuabin, vành miệng phun thổi vào cánh của tuabin cao tốc, sau khi giãn nở tới áp suất khí trời thì thoát qua cửa thải của tuabin và ngoài trời Máy nén do tuabin dẫn động được quay cùng tốc độ của tuabin nhờ vào trục tuabin, hút không khí từ ngoài môi trường xung quanh qua bầu lọc, vào máy nén qua của nạp Lúc dòng khí đi tới miệng ra của bánh công tắc, dưới tác dụng của lực ly tâm của chuyển động quay, dòng khí đi ra miệng của bánh với tốc độ lớn, đồng thời tạo nên hiện tượng chân không cục bộ tại của vào gấy ra tác dụng hút khong khí phía trước cửa di vào bánh tạo ra dòng chảy liên tục trong rãnh cánh Sau đó dòng khí được dẫn qua vành tang áp Tại đây động năng của không khí được chuyển thành áp năng, làm cho áp suất của không khí tang lên và tốc độ giảm xuống nên sau khi đi qua bộ tuabin tang áp, không khí đã được nén sơ bộ trước khi đi vào xylanh động cơ. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐỀ TÀI
BẢNG PHÂN CHIA NHIỆM VỤ
1 Khảo sát hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
1.1 Đặc điểm hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
Hinh 1 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
1.2 Hệ thống nạp của động cơ Mazda WL Turbo
Hinh 1 2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp của động cơ Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống nạp của động cơ Mazda WL Turbo 1.3 Hệ thống thải động cơ Mazda WL Turbo Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống thải của động cơ Mazda WL Turbo
2 Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp động cơ Mazda WL Turbo
2.1 Bộ Tuabin tăng áp a) Giới thiệu Turbo TKP-8.5 trên động cơ Mazda
Nguyên lý làm việc của bộ tuabin: b) Ưu, nhược điểm của Turbo TKP-8.5 lắp trên động cơ Mazda WL Turbo
Nguyên lý làm việc của máy nén: Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong máy nén: d) Tuabin khí TKP-8.5 của động cơ Mazda WL Turbo
Hình 2 5 Sơ đồ hoạt động của tuabin hướng kính và tam giác tốc độ Đặc điểm kết cấu của các bộ phận trong tuabin:
Van giảm áp và bộ phần chấp hành
Hình 2 6 Sơ đồ van giảm áp và bộ chấp hành
Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát trong bộ tuabin
Hình 2 8 Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát tuabin
Bộ bù tuabin tăng áp
Hình 2 9 Cấu tạo của bộ bù tuabin tăng áp
3 Hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
3.1 Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn
3.2 Có tiếng ồn bất thường