Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1 TC trên xe tải ISUZU – QKR 2011

Sau quá trình học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ cuối cùng để sinh viên hoàn thành khi ra trường. Việc làm đồ án giúp sinh viên tổng hợp và khái quát lại những kiến thức cơ sở ngành cũng như chuyên ngành. Qua quá trình làm đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế của một kỹ sư tương lai.

LỜI NÓI ĐẦU

Sau quá trình học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ cuối cùng để sinh viên hoàn thành khi ra trường Việc làm đồ án giúp sinh viên tổng hợp và khái quát lại những kiến thức cơ sở ngành cũng như chuyên ngành Qua quá trình làm đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế của một kỹ sư tương lai

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời gian qua động cơ đốt

trong cũng không ngừng được cải tiến để nâng cao công suất Một trong những phương pháp nâng cao công suất hiệu quả hiện nay là sử dụng hệ thống tăng áp cho động cơ Tuy nhiên, vì điệu kiện thời gian học tập trên lớp sinh viên chưa được nghiên cứu và tìm hiểu nhiều sâu về hệ thống này Chính vì vậy mà chúng em chọn

đề tài “Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1- TC trên xe tải ISUZU –

QKR-2011” để làm đề tài tốt nghiệp Qua đề tài này chúng em muốn hiểu rõ hơn bản chất

cũng như các quá trình làm việc của động cơ khi có hệ thống tăng áp, đồng thời đưa

ra phương pháp tăng áp tốt nhất để nâng cao công suất động cơ và có cách khắc phục các nhược điểm của nó

Cuối cùng! Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô giáo trong Bộ Môn Máy Thủy Khí Đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, dạy dỗ, góp ý cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này Nhưng do trình độ của chúng em có hạn, tài liệu tham khảo khó khăn, thời gian ngắn nên trong quá trình thực hiện sẽ không tránh khỏi những sai sót Kính mong được sự góp ý của qu ý Thầy Cô để chúng em ngày một hoàn thiện hơn

Đà Nẵng, ngày11 tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Trần Quang Trung Võ Xuân Hoanh

1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Với xu thế hội nhâp hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam nói chung và ngành

cơ khí Động lực nói riêng đang đứng trước những cơ hội và thách thức Đặc biệt với

sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng truyền thống đã ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển của nền kinh tế Nó tác động trực tiếp đến sự phát triển của nền khoa học

kỹ thuật, trong đó ngành cơ khí động lực chịu ảnh hưởng trực tiếp Cùng với những yêu cầu ngày càng cao của nhu cầu cuộc sống, nó đòi hỏi sự cải tiến lớn trong tất cả các lĩnh vực khoa học nói chung và đối với ngành Động lực nói riêng cũng không nằm ngoài quy luật phát triển đó Yêu cầu đặc ra cho các ngành kinh tế là phải làm sao để tiết kiệm hơn nữa nguồn năng lượng truyền thống mà không làm thay đổi cở bản nền khoa học công nghệ truyền thống

Để cải tiến và hoàn thiện hơn cho động cơ đốt trong, ngành Động lực đã nghiên cứu và chế tạo ra nhiều những loại động cơ với tính năng ưu việt nhất, tiết kiệm nhiên liệu nhất, bằng cách cải tiến và hoàn thiện những hệ thống trên động cơ như: Hệ thống nhiên liệu (phun xăng điện tử, phun dầu điện tử), hệ thống đánh lửa điện tử, sử dụng hệ thống tăng áp v v Và một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để nâng cao công suất cho động cơ diezel được sử dụng rộng rãi ngày nay đó chính là sử dụng hệ thống tăng áp bằng tuốc bin chạy bằng năng lượng khí thải của chính động cơ để góp phần tiết kiệm nhiên liệu

Trong thời gian thực tập vưa qua tại Công ty ô tô ISUZU em đã lựa chọn nghiên cứu đề tài này và làm Đồ Án Tốt Nghiệp cho mình sau thời gian được học tập tại Khoa Cơ Khí Giao Thông của Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Tên đề tài chính thức mà nhóm em thực hiện đó là: Thiết kế hệ thống tăng áp bằng tuốc bin khí xả trên động cơ 4JB1-TC lắp trên xe tải QKR sản xuất năm 2011

Các biện pháp cường hoá đối với động cơ diesel được thực hiện theo hai cách: Thứ nhất là tăng số vòng quay n của động cơ, phát triển động cơ cao tốc, thứ hai là tăng áp suất và giảm nhiệt độ môi chất mới trước khi nạp vào xy lanh động cơ, phát triển động cơ tăng áp có làm mát trung gian cho không khí nén

Việc nâng cao số vòng quay n của động cơ bị hạn chế bởi nhiều yếu tố liên quan đến việc tổ chức chu trình, vật liệu và công nghệ chế tạo Sử dụng hệ thống tăng áp trên cơ sở không thay đổi số vòng quay n mà chỉ là tăng mật độ môi chất qua đó làm tăng khối lượng môi chất mới nạp vào xylanh trong mỗi chu trình Ngày

nay sử dụng rộng rãi biện pháp tăng áp bằng tuốc bin khí xả nhằm tránh dùng công suất có ích để dẫn động máy nén khí, nhờ đó tiết kiệm năng lượng của động cơ

Xã hội ngày càng phát triển, nhưng theo cùng với sự phát triển này là những nguy cơ đe dọa đến sự tồn tại của nơi chúng ta đang sống đó chính là Trái Đất Và một trong những nguy cơ đó xuất phát từ sự ô nhiễm môi trường mà do chính chúng

ta đã tạo ra Vì vậy để tạo ra một sự phát triển bền vững cho xã hội, mỗi chúng ta đều phải có những hành động cụ thể để góp phần bảo vệ sự phát triển bền vững đó

Sử dụng hệ thống tăng áp bằng tuốc bin khí xả cho động cơ là một trong những biện pháp vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao nhờ tiết kiệm năng lượng nhưng đồng thời cũng mang một ý nghĩa xã hội rất to lớn chính nhờ vào việc hạn chế ô nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ gây ra Để hạn chế mức độ ô nhiễm do khí thải của động cơ trên ôtô là một trong những tiêu chuẩn không thể thiếu ở các quốc gia, và các tiêu chuẩn này ngày càng khắc khe hơn Chính những yêu cầu khắt khe này đòi hỏi nhà sản xuất phải có những biện pháp cải tiến thiết thực cho những động cơ đang và sẽ được sản xuất mới, và một trong những biện pháp đó chính là sử dụng hệ thống tăng áp bằng tuốc bin khí xả

1.2 Lịch sử phát triển của tăng áp cho động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong có những bước phát triển thăng trầm do nhiều nguyên nhân

khác nhau như người ta hy vọng vào một nguồn động lực khác có các đặc tính tốt hơn, hoặc lo sợ về sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu, vấn đề ô nhiễm môi trường do

nó gây ra đối với môi trường và sức khỏe con người Với những bước phát triển kỳ diệu, vượt bậc trong nghiên cứu, chế tạo động cơ xăng cũng như động cơ diesel đã đánh bại mọi nghi ngờ về sự tồn tại và phát triển của nó.Với những ưu điểm vượt trội về nhiều mặt, đặc biệt là hiệu suất cao trong phạm vi công suất rộng, nhỏ gọn nên ĐCĐT hiện nay chiếm ưu thế tuyệt đối trong một số lĩnh vực như vận tải đường

bộ, đường thủy, phát điện dự phòng…Lịch sử phát triển của hệ thống tăng áp luôn gắn liền với lịch sử phát triển của ĐCĐT

1.2.1 Lịch sử phát triển tăng áp cho động cơ xăng

Năm 1885 Gottlieb Deimler đã có đăng ký phát minh số DRP 34.926 về tăng

áp cho động cơ đốt cháy cưỡng bức Trong thời kỳ này, hộp trục khuỷu được dùng như một máy nén, quá trình nạp vào xy lanh lúc này chia thành 3 giai đoạn :

- Cuối quá trình giãn nở, khí ở hộp trục khuỷu tràn vào xy lanh và đẩy khí cháy ra ngoài

- Quá trình nạp bình thường

- Quá trình nạp thêm vào xylanh ở cuối hành trình nạp

Với nguyên lý tăng áp tương tự, Wilhelm Maybach đã thiết kế cho động cơ chữ V, nhưng công suất tăng lên không đáng kể nên hãng Deimler đã loại bỏ phương án này

Sau chiến tranh thế giới thứ nhất, hãng Deimler khôi phục những thí nghiệm

và phát triển hệ thống tăng áp cho động cơ máy bay, xe đua và xe thể thao Ngày nay các động cơ xăng đều sử dụng tăng áp không có máy nén như tăng áp dao động

và cộng hưởng, tăng áp sóng áp suất…hoặc kết hợp các tăng áp này với tăng áp tuốc bin khí

1.2.2 Lịch sử phát triển tăng áp cho động cơ diesel

Năm 1896 Rudolf Diesel đã đăng ký phát minh số 67207 về tăng áp cho động

cơ tự bốc cháy thực hiện quá trình nén nhiều cấp trong động cơ một xylanh bằng cách bố trí thêm một bơm nén trước đường nạp, phát minh này được đăng ký dưới tên DRP 95.680 ngày 06/03/1896

Cuối năm 1896 Rudoif Diesel đã chế tạo thành công động cơ dùng thể tích phía dưới piston để nén khí nạp vào trong một bình phụ, đế hành trình nạp, khí có

áp suất cao từ bình nén vào xylanh Qua phân tích các kết quả có từ thí nghiệm thì phát minh này không được ứng dụng vì tổn thất lớn

Năm 1929 hãng Werkspoor cho ra đời động cơ tăng áp bằng hộp trục khuỷu lắp trên tàu chở dầu Megava của tập đoàn dầu mỏ Anglo Saxon Thành tựu phát triển tăng cho động cơ diesel được phát triển từ đây và là thành tựu tăng áp đáng kể nhất cho ĐCĐT

1.2.3.Tăng áp cho động cơ máy bay

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 không khí giảm rất nhiều khi tăng độ cao

Năm 1910 chiếc máy bay tăng áp dẫn động bằng cơ khí đầu tiên xuất hiện và đạt độ cao 5,2km

Năm 1917 hãng Rateau của Pháp chế tạo và thử nghiệm động cơ xăng tăng áp bằng tuốc bin khí đầu tiên nhưng chưa được sử dụng vào thời điểm đó được, và mãi đến chiến tranh thế giới lần thứ II mới được hoàn chỉnh

Năm 1939 hãng Junkers chế tạo và đưa vào bay thử động cơ 2 kỳ tăng áp bằng tuốc bin cho máy bay

1.2.4.Tăng áp bằng tuốc bin khí

Ngày 16/11/1905 kỹ sư Alfred Buchi người Thụy Sỹ đăng ký phát minh số DRP 204630 về liên hợp máy bao gồm: Máy nén chiều nhiều tầng, một động cơ diesel và một máy nén nhiều cấp tất cả đều nối chung trên một trục dẫn động bằng

Năm 1926 Alfred Buchi đã thực hiện thí nghiệm tăng áp trên nhà máy đầu tàu hỏa tại Winterthur Thụy Sỹ và thu được nhiều thành tựu rực rỡ

2 GIỚI THIỆU CHUNG CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TẢI QKR

VÀ ĐỘNG CƠ 4JB1-TC

2.1 Giới thiệu chung về xe tải ISUZU-QKR 2011

Tập đoàn ISUZU MOTORS Nhật Bản được thành lập năm 1937, là tập đoàn

có lịch sử lâu đời nhất trong ngành sản xuất ôtô tại Nhật Bản Trải qua nhiều thập

kỷ, ISUZU luôn là một trong những nhà sản xuất hàng đầu thế giới về các loại xe tải ( bao gồm xe tải nhẹ, tải trung bình và xe tải nặng), xe Bus, xe khách và động cơ Diezel dùng trong công nghiệp

Sau gần 10 năm thành lập, ISUZU Việt Nam đã khẳng định vị trí và đẳng cấp sản phẩm tiết kiệm nhiên liệu nhất Động cơ ISUZU nổi tiếng với công nghệ tiên tiến, hiện đại, bền bỉ, thân thiện với môi trường Ở thị trường Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung thì xe tải ISUZU luôn là lựa chọn hàng đầu của khách hàng để đáp ứng bài toán kinh tế, tiết kiệm và lâu dài

Nhằm mang đến những sự lựa chọn đa dạng hơn cho việc vận chuyển hàng hóa, sản phẩm của khách hàng, ISUZU Việt Nam vừa ra mắt hai loại xe tải mới:

- Xe tải ISUZU QKR55F

- Xe tải ISUZU QKR55H

Giới thiệu tổng quan về xe QKR 55F và những ký hiệu của xe: Xe tải ISUZU

55F tải trọng 1,4 tấn, động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp, Công suất lớn nhất: 67kw/3400( v/ph ), mômen xoắn cực đại 196 Nm / 2900 rpm, chiều dài toàn bộ chiếc xe OAL = 5085, chiều rộng xe OW = 1806, chiều cao tính từ mặt đường tới sát xi của xe là EH = 770, chiều dài cơ sở của xe WB= 2750, khoảng sáng gầm xe HH = 190, chiều dài sát xi lắp thùng là CE = 3545 Xe sử dụng hộp số 5 cấp với 5 số tiến và 1 số lùi Tốc độ tối đa của xe là 101 km / h, khả năng leo dốc tối đa 44,6 %, lốp 7.0015R ( cỡ vỏ 700- 15 ), động cơ sử dụng máy phát điện xoay chiều

có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho acquy Nguồn điện luôn đảm bảo một điện áp ổn định ( 12 V – 50 A ) ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc, máy phát điện có công suất và độ tin cậy làm việc cao ( chịu đựng được sự rung lắc, bụi bẩn, hơi dầu máy, hơi nhiên liệu và do ảnh hưởng bởi nhiệt độ khá cao của động cơ ), bên cạnh đó máy phát còn có kích thước nhỏ gọn đặc biệt có giá thành rẻ, việc chăm sóc và bảo dưỡng trong quá trình

Điều hòa không khí: Hệ thống điều hòa không khí làm nhiệm vụ duy trì nhiệt

độ và độ ẩm thích hợp, cung cấp một lượng không khí đã được lọc sạch lưu thông qua trong khoang hành khách của ôtô Khi thời tiết nóng, hệ thống điều hòa nhiệt độ

có nhiệm vụ giảm nhiệt độ còn khi thời tiết lạnh thì hệ thống cung cấp khí nóng để tăng nhiệt độ trong khoang hành khách Không khí trong ôtô thích hợp nhất là khi

sự trao đổi nhiệt giữa người trong xe với môi trường xung quanh thực hiện ở điều kiện cường độ cực tiểu của hệ thống tự điều chỉnh thân nhiệt của con người Để tạo vùng vi khí hậu trong xe thích hợp với con người và độc lập với ngoài xe, trên ôtô hiện nay thường dùng hệ thống điều hòa không khí

Hình 2 - 1 Sơ đồ Tổng thể chiếc xe QKR 2011

Hệ thống gạt nước kính chắn gió: Để an toàn lái xe lúc trời mưa, luật giao thông bắt buộc ôtô phải trang bị máy gạt nước kính chắn gió ở phía trước của xe Nhiệm vụ của nó là phải trang bị của nó là phải gạt nước trong một khung khá rộng giúp người lái xe thấy rõ mặt đường phía trước khi trời mưa

Hệ thống nâng hạ kính: Cửa kính của xe được nâng – hạ (đóng – mở ) bằng tay quay và bằng điện nếu có Một động cơ điện bố trí trong xe và một cơ cấu truyền lực dùng thanh răng – bánh răng làm nhiệm vụ và nâng hạ kính xe bằng công tắc riêng dành cho từng cửa bố trí ngay thành cửa của xe

Máy rửa kính: Máy rửa kính là một bộ phận trong hệ thống gạt nước kính chắn gió Khi người lái xe ấn nút rửa kính sẽ có những tia nước xịt lên mặt kính, đồng thời hệ thống gạt nước sẽ làm việc lau sạch bụi và các chất gây bẩn khác bám vào kính chắn gió trong quá trình xe chạy

Đầu đọc CD/MP3: Hệ thống âm thanh là một thiết bị để tạo ra môi trường làm việc thoải mái cho người lái giống như điều hòa không khí Các bản nhạc từ CD hoặc chương trình phát thanh âm nhạc từ hệ thống âm thanh sẽ làm cho người lái

750

1806

1528 1945 2660

1480

được thoải mái Bên cạnh đó, người lái cũng cần có các thông tin về tình trạng hệ thống giao thông cũng như thông tin về thời sự Ở hệ thống âm thanh của ôtô người

ta trang bị đầu đọc đĩa CD và chức năng thu sóng radio, cấu tạo của hệ thống âm thanh của xe gồm:

Radio: Ăng ten thu sóng radio được truyền đi từ đài phát thanh và chuyển thành tín hiệu âm thanh rồi gửi tới bộ khuyếch đại Radio trên xe ISUZU có bộ thu sóng AM/FM:

Đầu đọc CD: Dùng để đọc tín hiệu số trên đĩa quang rồi thực hiện sự chuyển đổi D – A ( số/ Analog ) và gửi âm thanh tới bộ khuyếch đại

Bộ khuyếch đại: Dùng để khuyếch đại tín hiệu từ radio, đĩa CD và gửi tín hiệu này tới các loa

Loa: Loa được dùng để chuyển tín hiệu điện đã được khuyếch đại thành dao động âm thanh trong không khí Để nghe được tín hiệu âm thanh stereo nhất thiết phải có 2 loa

Xe cũng được trang bị hệ thống chiếu sáng dạng đèn thuộc hệ Châu Âu, với loại bóng đèn có dây tóc ánh sáng gần (đèn cốt) gồm có dạng thẳng được bố trí phía trước tiêu cự, hơi cao hơn trục quang học, bên dưới có miếng phản chiếu nhỏ ngăn không cho các chùm ánh sáng phản chiếu làm lóa mắt người đi xe ngược chiều Dây tóc ánh sáng gần có công suất nhỏ hơn dây tóc ánh sáng xa khoảng 30 – 40 % Hiện nay miếng phản chiếu nhỏ bị cắt phần bên trái một góc 0

150 , nên phía phải của đường được chiếu sáng rộng và xa hơn phía trái Hình dạng đèn thuộc hệ Châu Âu thường có hình tròn , hình chữ nhật hoặc có 4 cạn, và xe tải ISUZU QKR đã xử dụng loại đèn có hình dạng 4 cạnh này:

Do nơi nhu nhu cầu tải trọng và vận chuyển, ôtô ngày nay được chế tạo càng ngày càng lớn, càng nặng thêm, công suất động cơ động cơ càng khỏe thêm, nhiều ôtô dùng bánh xe có hông rộng hơn (đặc biệt là xe tải) Với những thay đổi tính năng này của ôtô, hệ thống lái xe cơ khí thông thường bằng tay gặp phải nhiều bất lợi Để giải quyết vấn đề này thì người ta thiết kế bộ lái trợ lực Bộ này cung cấp một lực đẩy phụ với lái xe để lái hai bánh xe hướng dẫn Động cơ 4JB1 – TC trên

xe tải ISUZU - QKR dùng bộ trợ lực thủy lực, so với các bộ trợ lực khác như (như trợ lực khí nén, trợ lực điện, trợ lực điện thủy lực) thì trợ lực thủy lực có ưu điểm cấu tạo đơn giản, tác động nhanh hiệu suất trợ lực cao Với công nghệ chế tạo hiện đại cho phép thiết kế được những bộ trợ lực thủy lực có kết cấu nhỏ gọn nên nó được sử dụng trên hầu hết trên các loại xe ôtô, trong đó xe tải hầu hết sử dụng loại trợ lực này:

Chúng ta biết rằng ma sát là đặc tính để kháng cự lại sự di động giữa hai vật thể trượt lên nhau, thắng ôtô được chế tạo dựa trên đặc tính ma sát Trong hệ thống phanh của xe có trọng tải nhỏ và vừa thì hầu hết sử dụng phanh thủy lực loại dùng tambua ( Brake drums – trống thắng ) Hệ thống phanh của xe tải ISUZU QKR sử dụng loại phanh tang trống, cấu tạo gồm: Xylanh cái, xylanh con ở các bánh xe, các ống dẫn từ xylanh cái tới xylanh con, cơ cấu tác động phanh nơi mỗi bánh xe

Xylanh cái: Trong hệ thống phanh thủy lực, xylanh cái được xem như bơm thủy lực chính có công dụng tạo ra áp suất thủy lực truyền xuống các xylanh con để tác động hãm xe Trong đầu xylanh cái có bố trí một van liên hợp, đây là van hai chiều (van này gồm một đế cao su được lò xo ấn sát xylanh, trên đế cao su có van một chiều cho dầu bơm đi Bình dầu xylanh có thể được kết cấu dính liền với xylanh cái hoặc

Cầu xe là cụm chi tiết được đặt dưới gầm xe, hai phần đầu của cầu để tỳ lên moayơ của bánh xe do đó cầu xe được làm giá đỡ cho hệ thống treo để toàn bộ tải trọng của xe đặt lên khung gầm thông qua hệ thống treo truyền tới được phân bố đều trên các bánh xe Xe sử dụng cầu sau làm cầu chủ động với kết cấu kiên cố và vật liệu tốt, thông thường vỏ cầu chủ động được kết cấu do nhiều phần làm bằng thép lá dày hàn dính vào nhau Phần giữa của vỏ cầu được chế tạo bằng thép đúc làm nơi gắn bộ vi sai

Hệ thống treo ôtô là hệ thống liên kết đàn hồi giữa bánh xe và khung xe hoặc

vỏ xe Xe sử dụng hệ thống treo phụ thuộc với bộ phận đàn hồi là nhíp, vì nhíp có

ưu điểm: kết cấu đơn giản, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, nhíp làm nhiệm vụ đàn hồi và dẫn hướng bên cạnh đó thì nhíp cũng có khả năng giảm chấn

2.2 Giới thiệu chung về động cơ 4JB1-TC

Động cơ 4JB1-TC là động cơ 4 xylanh thẳng hàng, được thiết kế để lắp đặt trên các model xe tải nhẹ của hãng ISUZU như model NHR, NLR, và nay được lắp trên dòng xe QKR

Động cơ 4JB1-TC được thiết kế đạt tiêu chuẩn khí thải UERO 2 Được trang

bị hệ thống tăng áp Turbo Charge Hệ thống nhiên liệu được cung cấp bởi bơm cao

áp VE Đặc điểm cấu tạo của động cơ 4JB1-TC: Mỗi xylanh có 2 xupap một xupap hút và một xupap thải, được điều khiển bởi một dàn cò mổ và đũa đẩy

2.2.1.Thông số kỹ thuật của động cơ 4JB1-TC

Bảng 2 - 1 Các thông số kỹ thuật của động cơ 4JB1-TC

2

Giai đoan 2: 270 kg/cm2

Loại truyền động Bánh răng

Nhiệt độ mở van hằng nhiệt 82 oC, mở hoàn toàn 95 oC

2.3 Các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ 4JB1- TC

a Kết cấu trục khuỷu

Trục khuỷu được làm từ thép cacbon, gồm năm cổ trục và tám khối lượng cân bằng đặt trên nó Có một loại vật liệu đặc biệt được phủ lên bề mặt của trục khuỷu

để tăng cường độ cứng chống ăn mòn do ma sát sinh ra

Hình 2 - 1 Kết cấu trục khuỷu động cơ 4JB1-TC 1- Cổ khuỷu; 2, 3- Nút ren; 4- Chốt khuỷu; 5- Đường dầu bôi trơn

+ Đầu trục khuỷu:

Trên đầu trục có lắp đai ốc khởi động trong trường hợp acquy gặp sự cố không cung cấp điện được cho hệ thống khởi động, mặt khác nó còn bố trí puly dẫn động quạt gió và bơm nước cho hệ thống làm mát, ngoài ra nó còn lắp bánh răng dẫn động trục cam

+ Cổ trục khuỷu:

Do điều kiện làm việc của trục khuỷu động cơ 4JB1-TC là luôn tiếp nhận tải trọng lớn nên nó được thiết kế với 5 cổ trục chính Trong cổ trục chính có khoan đường dầu bôi trơn để dầu đi bôi trơn các cổ biên

- Cân bằng các lực và mômen của lực quán tính chưa được cân bằng như lực quán tính ly tâm, mômen của lực quán tính ly tâm

- Giảm mômen uốn cổ trục

Ở động cơ 4JB1-TC, đối trọng được đúc liền với trục khuỷu

+ Đuôi trục khuỷu:

Đuôi trục khuỷu là nơi truyền công suất của động cơ ra ngoài Ở đuôi trục khuỷu có lắp bánh đà nhằm duy trì và cân bằng mômen cho động cơ, ngoài ra nó còn lắp ổ bi đỡ trục khuỷu và phớt chắn dầu không cho dầu rò rỉ ra bên ngoài

b Nhóm piston, thanh truyền

+ Nhóm piston:

Piston động cơ 4JB1-TC được chế tạo bằng hợp kim nhôm và bên ngoài được tráng một lớp nhựa hợp kim để gia tăng độ cứng và chống ăn mòn hóa học Piston được chế tạo lệch tâm để không những giảm ứng suất va đập mà còn giảm

Đầu piston có 3 rãnh để lắp xécmăng, hai rãnh xécmăng khí ở phía trên và 1 rãnh xécmăng dầu ở phía dưới

Ø93

Hình 2 – 2 Kết cấu piston động cơ 4JB1-TC

- Xécmăng khí được lắp trên đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống cacte Trong động cơ, khí cháy có thể

lọt xuống cacte theo ba đường: Qua khe hở giữa mặt xylanh và mặt công tác (mặt lưng xécmăng); qua khe hở giữa xécmăng và rãnh xécmăng; qua khe hở phần miệng sécmăng Xécmăng dầu có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn sục lên buồng cháy, và gạt dầu bám trên vách xylanh trở về cacte, ngoài ra khi gạt dầu xécmăng dầu cũng phân

bố đều trên bề mặt xylanh một lớp dầu mỏng

Điều kiện làm việc của xécmăng rất khắc nghiệt, chịu nhiệt độ và áp suất cao,

ma sát mài mòn nhiều và chịu ăn mòn hoá học của khí cháy và dầu bôi trơn Xéc măng của động cơ 4JB1-TC được chế tạo từ gang xám

A - A a)

B - B b)

Hình 2 – 3 Kết cấu xécmăng của động cơ 4JB1-TC

a – xécmăng dầu; b – xécmăng khí

- Chốt piston là chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền lực khí thể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu

Trong quá trình làm việc chốt piston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theo chu kỳ và có tính chất va đập mạnh Chốt piston được lắp với piston và đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu lắp tự do Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền, trên đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt piston có lỗ để đưa dầu vào bôi trơn chốt piston

Chốt piston động cơ 4JB1-TC được chế tạo từ thép 15XA có mặt cắt ngang

dạng hình trụ tròn rỗng

Hình 2 – 4 Kết cấu chốt piston + Nhóm thanh truyền:

Thanh truyền được làm từ thép các bon, loại có hình dáng đặc biệt Đầu nhỏ của thanh truyền được chế tạo thon nhỏ để tăng cường khả năng cứng vững và

chịu lực tốt hơn

Hình 2 – 5 Kết cấu thanh truyền

1- Thân thanh truyền; 2- Bu lông thanh truyền; 3- Bạc lót thanh truyền;

4- Đầu to thanh truyền

- Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

Khi làm việc thanh truyền chịu tác dụng của: Lực khí thể trong xylanh, lực quán tính của nhóm piston và lực quán tính của bản thân thanh truyền Thanh truyền động cơ 4JB1-TC được chế tạo từ thép C45 và gia công bằng phương pháp rèn khuôn

- Thân thanh truyền dạng hình chữ I, có gân gia cố nhằm tăng độ cứng vững cho thanh truyền Ngoài ra trên thân thanh truyền gần đầu nhỏ có dấu của hãng ISUZU

- Đầu nhỏ thanh truyền có khoan lỗ để hứng dầu bôi trơn

- Đầu to thanh truyền động cơ 4JB1-TC gồm hai nửa và chúng được nối với nhau bằng bulông thanh truyền Để chống lại sự mài mòn nhanh của chốt khuỷu thì giữa đầu to và chốt khuỷu người ta có thêm bạc lót, bạc lót đầu to thanh truyền được chế tạo từ hợp kim babit nên có tính chịu mòn cao, độ bám với thép tốt, có độ cứng HB = 25  30 nên dễ rà khít với bề mặt trục

c Hệ thống nhiên liệu động cơ 4JB1-TC

Hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống, sử dụng hệ thống bơm phun phân phối kiểu VE Các bộ phận chính trong hệ thống nhiên liệu bao gồm :

Hình 2 – 6 Hệ thống nhiên liệu động cơ 4JB1-TC

Thùng nhiên liệu, đường ống dẫn, lọc tách nước, lọc nhiên liệu, bơm cao áp

VE, kim phun nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp VE với công

nghệ chế tạo bơm cao áp bằng một bộ piston vừa quay vừa chuyển động tịnh tiến bên trong một xylanh Áp suất cao áp của nhiên liệu sẽ chuyển đến từng kim phun thông qua bộ chia dầu và đường ống dẫn dầu độc lập cho từng kim phun Với dầu

có áp suất cao sẽ thắng được lực lò xo bên trong kim phun và nhiên liệu được phun

ra ngoài

Để đảm bảo nhiên liệu được phun đúng thời điểm ta cần cân bơm và cân cam đúng tài liệu sửa chữa

+ Bơm cung cấp nhiên liệu:

Là loại bơm bánh răng được dẫn động từ trục cam làm quay đĩa cam, chốt được gắn vào đĩa cam đồng thời ngàm chặt piston làm cho piston quay cùng đĩa cam

Hình 2 - 7 Bơm cung cấp nhiên liệu động cơ 4JB1-TC

Để piston chuyển động tịnh tiến, đĩa cam có các vấu cam được bố trí đều nhau quanh chu vi đĩa cam Các đĩa cam luôn tiếp xúc với các con lăn bởi vì piston cũng luôn tỳ lên các con lăn này Do đó khi đĩa cam quay sẽ làm cho piston quay theo và nhờ các vấu cam piston cũng có thể chuyển động tịnh tiến một cách đồng thời Vì piston vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay nên có thể hút nhiên liệu vào buồng áp suất, tạo áp suất trong đó và phân phối đến các xylanh

+ Bộ điều tốc:

Bộ điều tốc được đặt ở phần trên của bơm cao áp, bốn quả văng và một vành của bộ điều tốc được gắn trên trục của bộ điều tốc

Van phân phối

Hình 2 – 8 Bộ điều tốc Cụm giữ, quả văng quay và tăng tốc được là nhờ bánh răng trục cam bơm thông qua khớp nối cao su Cụm cần điều tốc được đỡ bởi bu lông vỏ bơm và chốt cầu ở dưới gài vào vành điều khiển đồng thời trượt trên vành ngoài của piston

Phía trên cùng cụm điều tốc được nối với lò xo điều tốc bằng một chốt chặn, còn đầu kia của lò xo được nối với bộ điều khiển

Trục cần điều khiển được gài với vỏ của bộ điều tốc và trục cần điều khiển được gắn trên trục Bàn đạp ga được gắn trực tiếp với trục điều khiển bằng dây cáp

và lò xo bộ điều tốc sẽ thay đổi tùy thuộc vào vị trí bàn đạp ga

Lượng phun nhiên liệu được tiết nhờ 2 lực đối kháng nhau, lực ly tâm quả văng và lực ly tâm bộ điều tốc

Lực ly tâm của quả văng thay đổi theo tốc độ động cơ và tác động lên cần của

bộ điều tốc qua vành của bộ điều tốc

Lực lò xo bộ điều tốc tùy thuộc vào vị trí bàn đạp ga, sẽ tác động lên cần bộ điều tốc qua chốt chặn

+ Bộ điều khiển phun sớm:

Ở phía buồng áp thấp có lắp một lò xo định sẵn lực ép, áp suất nhiên liệu buồng bơm tác dụng lên phía đối diện

Bộ điều khiển phun sớm được bố trí phía dước bơm cao áp, trong đó có một piston

Vị trí piston của bộ phun sớm phụ thuộc vào lực tạo ra từ hai bộ áp suất này,

nó tác động lên giá đỡ và con lăn Khi piston nén lò xo thì thời điểm phun sẽ sớm lên và ngược lại

Hình 2 – 9 Bộ điều khiển phun sớm + Bơm tiếp vận nhiên liệu:

Bơm cung cấp nhiên liệu gồm rôto, các cánh gạt và nòng xylanh bơm

Hình 2 – 10 Sơ đồ bơm tiếp vận nhiên liệu Trục dẫn động bơm quay truyền qua then và kéo rôto quay theo Mặt trong của nòng xylanh được thiết kế lệch tâm với rôto Trên rôto có lắp bốn cánh gạt

Lực ly tâm sẽ làm văng cánh gạt ra trong khi quay và cánh sẽ tiếp xúc với mặt trong nòng xylanh để tạo ra bốn buồng nhiên liệu

Do đó, thể tích của bốn buồng này tăng lên nhờ việc quay này để hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu Ngược lại, khi thể tích bốn buồng này giảm đi thì nhiên liệu được nén lại và áp suất tăng lên

+ Van điều tiết:

Áp suất nhiên liệu ở bơm cung cấp tăng tỷ lệ thuận với tốc độ bơm Tuy nhiên tổng lượng nhiên liệu được sử dụng cho việc phun cần thiết cho động cơ ít hơn nhiều so với lượng nhiên liệu đến từ bơm cung cấp

Hình 2 – 11 Van điều tiết

Vì vậy, để tránh việc tăng nhiên liệu quá mức áp suất nhiên liệu ở buồng bơm

do thừa nhiên liệu và để điều chỉnh áp suất nhiên liệu ở buồng bơm luôn nằm trong một áp suất nhất định, ở gần đường ra bơm cung cấp có gắn một van điều tiết áp suất (van điều áp) Bộ điều khiển thời điểm phun hoạt động nhờ áp suất buồng bơm được điều tiết bằng van điều áp

+ Van điện từ ngắt nhiên liệu:

Van điện từ được ngắt và mở bởi một chìa khóa công tắc, công dụng là ngắt hoặc cho nhiên liệu đi vào buồng cao áp

Khi mở công tắc, dòng điện được cấp qua van điện, phần ứng ở tâm của van điện từ được hút lên và nhiên liệu được cho chảy vào piston bơm Khi ngắt dòng điện, dưới áp lực của lò xo sẽ đóng đường dầu vào piston và động cơ ngừng hoạt động

Hình 2–12 Van điện từ ngắt nhiên liệu

d Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngoài trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xylanh động cơ trong kỳ nạp Động

cơ 4JB1-TC có cơ cấu phân phối khí loại dùng xupáp treo, trục cam được bố trí trong thân máy, với cách bố trí này tạo cho buồng cháy có kích thước nhỏ gọn, giảm được tổn thất nhiệt, dễ dàng bố trí đường nạp và đường thải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải sạch và nạp đầy

Hiện nay trên động cơ diesel chỉ dùng phương án bố trí xupáp này Tuy vậy nhược điểm của phương pháp bố trí xupáp treo là dẫn động xupáp phức tạp, làm tăng chiều cao động cơ, và khi bố trí xupáp treo thì làm kết cấu của nắp xylanh phức tạp

Hình 2 – 13 Các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí Mỗi xylanh của động cơ được bố trí hai xupáp, một xupáp nạp và một xupáp

xả, các xupáp được đặt xen kẽ nhau Đường nạp và đường thải được bố trí về hai phía của động cơ, do đó giảm được sự sấy nóng không khí nạp

Trục cam được bố trí trong hộp trục khuỷu, được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng Xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy

và đòn bẩy

Xupáp là chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt Khi làm việc nấm xupáp chịu tải trọng động và tải trọng nhiệt rất lớn nên yêu cầu nấm xupáp phải có độ cứng vững cao, nên xupáp của động cơ 4JB1-TC được chế tạo từ thép hợp kim 40Cr

Động cơ 4JB1-TC dùng xupáp có đáy bằng, mặt làm việc quan trọng của xupáp là mặt côn, xupáp nạp có mặt côn này nghiêng một góc  = 300, còn xupáp thải thì có mặt côn nghiêng một góc  = 450 Mặt làm việc được gia công rất kỹ và được mài rà với đế xupáp

Khi làm việc thân xupáp trượt dọc theo ống dẫn hướng xupáp, ống dẫn hướng xupáp gắn chặt với nắp máy

Đuôi xupáp có một rãnh hãm hình trụ để lắp ghép với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp với xupáp bằng hai móng hãm hình côn, mặt trên của đuôi xupáp được tôi cứng để tránh mòn

Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xylanh khi chịu lực va đập của xupáp, người ta dùng đế xupáp ép vào họng đường thải và đường nạp

Đế xupáp là một vòng hình trụ, trên đó có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp, mặt côn trên đế xupáp thường lớn hơn mặt côn trên nấm xupáp khoảng (0,5  1)0, mặt ngoài của đế xupáp có dạng hình trụ trên có tiện rãnh đàn hồi

Ở động cơ 4JB1-TC dùng một lò xo trên xupáp nạp, và hai lò xo lồng vào nhau trên xupáp thải nhằm tránh cho xupáp không bị bật ra khi động cơ làm việc ở tốc độ cao

Trục cam là chi tiết quan trong nhất, nó dùng để dẫn động xupáp đóng mở theo quy luật nhất định Trục cam bao gồm các phần cam nạp, cam thải và các cổ trục, các cam được làm liền với trục

Với động cơ 4 kỳ 1 hàng xylanh, góc lệch 1 giữa hai đỉnh cam cùng tên của hai xylanh làm việc kế tiếp nhau bằng một nửa góc công tác k của hai xylanh đó

Ở động cơ 4JB1-TC thì vật liệu dùng để chế tạo trục cam là thép hợp kim thành phần các bon thấp 15X, cổ trục có độ cứng (52  65)HRC, độ thấm tôi từ (0,07  2)mm, độ cứng bên trong cổ từ (30  40)HRC

Vì vậy thường dùng loại thép hợp kim có thành phần các bon thấp rồi thấm than, nhiệt luyện các bề mặt cần có độ cứng cao

e Hệ thống bôi trơn

+ Sơ đồ hệ thống bôi trơn

Hình 2 – 14 Hệ thống bôi trơn + Nguyên lý làm việc

Bôi trơn bằng phương pháp bôi trơn cưỡng bức sử dụng bơm bánh răng ăn khớp trong Bơm được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thông qua bánh răng dẫn động trên trục bơm Dầu bôi trơn được hút từ cạcte thông qua lưới lọc, qua các đường dầu chính để đến các ổ trục khuỷu, ổ trục cam, bôi trơn ổ chốt (ổ đầu to thanh truyền) bôi trơn chốt piston (trên thanh truyền có bố trí đường dầu để dẫn dầu

đi bôi trơn chốt piston (đầu nhỏ thanh truyền), bôi trơn cơ cấu phân phối khí xupáp,

đòn bẩy, cò mỏ ) Đặc biệt, một lượng dầu được bơm liên tục để bôi trơn cho ổ trược trục tuốc bin của hệ thống tăng áp động cơ

Khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn 800C, làm giảm độ nhớt, van điều chỉnh sẽ

mở cho dầu đi qua két làm mát Van an toàn của bơm đảm bảo áp suất trên toàn hệ thống không đổi Trong trường hợp đường dầu bôi trơn bị kẹt vì một nguyên nhân nào đó, van an toàn sẽ mở cho dầu xả về lại cạcte

Mặt gương xylanh, piston, các chốt piston và các bánh răng được bôi trơn bằng phương pháp dầu vung toé

Sau khi bôi trơn bạc đầu to thanh truyền nhờ trục khuỷu đang quay với một tốc

độ lớn, dầu được vung toé và tạo thành một lớp sương mù trong không gian của cạcte bên dưới piston Những giọt dầu bám trên mặt gương xylanh, piston trên các vẫn làm nhiệm vụ bôi trơn những chi tiết này rồi rơi về cạtte

13 - Car Heater + Nguyên lý làm việc

Nước từ bình chứa nước, qua két làm mát, được dẫn vào bơm nước, đi vào làm mát động cơ Trong thời gian chạy ấm máy, nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ làm

việc của van hằng nhiệt (82o C) thì nước sẽ không qua két làm mát mà đi thẳng đến bơm nước rồi đi vào động cơ

Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt thì van sẽ

mở ra và cho nước từ động cơ qua két làm mát rồi đến bơm Như vậy, nước sẽ được tuần hoàn cưỡng bức trong quá trình làm việc của động cơ

Nắp két nước có một van áp suất để duy trì áp suất bên trong ở mức độ nhất định nhằm làm tăng hiệu quả của bơm nước Nắp két nước cũng có một van chân không để cân bằng với áp suất bên ngoài khi áp suất trong động cơ giảm khi động

cơ nguội để tránh trường hợp két nước bị móp méo

Bình nước phụ để tránh hao hụt nước làm mát và để điều khiển áp suất bên trong của kết nước, nhằm đảm bảo hiệu quả làm mát

Khi động cơ nóng, thể tích nước làm mát giãn nở khoảng 30% khi nhiệt độ lớn hơn 900C và lượng nước giãn nở này sẽ tràn ra vì vậy phần trên của két nước có kích thước thích hợp để đáp ứng sự giãn nở đó

Khi nhiệt độ giảm, áp suất nước trong két giảm nước được hút trở lại két nước Tránh được hao hụt nước làm mát và luôn giữ đủ nước cho két nước

Khi ngắt nút khởi động, cuộn W1, W2 mất nguồn tiếp điểm mở, động cơ dừng khởi động, cần điều khiển 5 dịch chuyển qua phải trả cơ cấu trở về vị trí ban đầu

Rãnh xoay một chiều 4 có tác dụng ngăn cản hiện tượng động cơ chính quay kéo quay động cơ khởi động quay làm hỏng thiết bị, nguyên lý như sau:

Khi động cơ chính đã được khởi động, tốc độ của trục khuỷu sẽ tăng lên và lớn hơn tốc độ quay của bánh răng khởi động 3, lúc này trên rãnh xoay một chiều 4 xuất hiện phản lực N tự động kéo cơ cấu dịch chuyển qua trái, thông qua đòn điều khiển 5, ngắt tiếp điểm 6 và động cơ khởi động tự động ngừng, lúc này vành răng

khởi động 3 cũng không còn ăn khớp với bánh răng trục khuỷu động cơ chính nữa

3 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ 4JB1- TC

Mục đích của việc tính toán nhiệt động cơ nhằm giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học trong môn nguyên lý động cơ đốt trong để tính toán các quá trình nhiệt trong động cơ, qua đó hiểu rõ các quan hệ giữa các thông số nhiệt động của chu trình, xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và kiểm tra các kích thước cơ bản của động cơ

Từ kết quả tính toán nhiệt sinh viên có thể xây dựng đồ thị công lý thuyết của động cơ Từ số liệu kết cấu và chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ cho trước, sinh viên lựa chọn các thông số khác đặc trưng cho điều kiện vận hành để xác định các thông số nhiệt động của từng quá trình

Các thông số chọn dựa trên cơ sở loại động cơ, đặc điểm kết cấu Các thông số được ký hiệu và trích dẫn từ tài liệu Nguyên lý động cơ đốt trong của GS Nguyễn Tất Tiến (NXB Giáo dục 2000)

3.1 Thông số kỹ thuật của động cơ 4JB1 – TC

Bảng 3 - 1 Thông số ban đầu [3]

Stt Tên thông số Kí hiệu Giá trị Thứ nguyên

Bảng 3 - 2 Các thông số chọn

hiệu

Khoảng giá trị

Giá trị chọn

Thứ nguyên

3.2 Tính toán các thông số của chu trình công tác

3.2.1 Quá trình nạp

1 Hệ số khí sót r ,[1]

m a

r t a

r r

k r

p p p

p T

T T

1

2 1

2

.

1

) (

104 , 0 (

95 , 0 1 , 1 07 , 1 1 , 18 (

126 , 0 750

1 104 , 0 30 298 95 , 0

5 , 1

r t k

a k

k

p

p p

p T T T

1

2 1

) (

) 1 (

r

a r r t k

1

p

p.T TT

0 1

) 104 , 0

126 , 0 (

750 018596 ,

0 1 , 1 30

1 5 , 1

O4

H12

C21,01

Trong đó: C, H, O thành phần trong 1kg nhiên liệu chọn theo thực nghiệm

32

004,04

126,012

87,021,0

104 , 0 95 , 0 1 , 1 07 , 1 1 , 18 14 , 0

126 , 0 ) 30 298 (

298 )

1 1 , 18 (

1

v



3.2.2 Quá trình nén

6 Tỷ nhiệt của không khí m C vkk(kJ/kmol.oK),[3]

84 , 22

2

00419 , 0 806 , 19



 (3.6) Nếu 0,71 thì: a"v 17 , 997  3 , 504 

36 , 184 38 , 427 2

1 7 , 1

634 , 1 867 , 19

"

Cm.Cm'C

r

v r v

01

828,20.018596,

0806,191

"

.'

a a a

0 1

10 58 , 53 018596 ,

0 00419 , 0 1

"

'

b b b

0824,19

9 Chỉ số nén đa biến trung bình n1 [3]

Tính gần đúng bằng phương trình nén đa biến:

.T.'b'a

314,81

n

1 n a v v

068 , 338 2

0042113 ,

0 8246 , 19

314 , 8 1

1 37 , 1 1

1.T

T    (3.9)

 1 , 3676 1

1 , 18 3 ,

126,0

8731,0

0 

15 Hệ số biến đổi phân tử thực tế, [3]

018596 ,

0 1

018596 ,

0 03758 , 1 1

0

1

11

7285 , 0 018596 ,

0 1

1 03758 , 1 1

17 Hệ số tỏa nhiệt xz tại z, [3]

8889 , 0 9 , 0

7285 , 0

z v

r z v vz

x M x

M

x M a x

M a a

1 '

"

"

1 0 2

1 0

z v

r z v

vz

x M x

M

x M b x

M b b

1

.

"

"

1 0 2

1 0

C

19 Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz , [3]

Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz được tính theo phương trình sau:

r 1

Trong đó: Đối với động cơ diesel các hệ số A, B,C được tính theo [3]

2

00511 , 0 02986 , 1 2

.

1

64 , 2183 7 , 1

02986 , 1 



c

z z

1,18

z b

412 , 13

64 , 2183

1 269 ,

b

24 Kiểm nghiệm lại trị số n2, [3]

Ta có đối với động cơ điesel thì n2 1,151,28 theo công thức :

Trị số n2 được kiểm nghiệm lại theo phương trình:

) (

2 )

.(

).

1 (

) ).(

(

314 , 8

H H z

T T M

Q Q n

Vậy chọn n2 = 1,269

25 Áp suất của quá trình giãn nở, [1]

412 , 13

24 , 11

2 

 n z b

p p

416847,

c

111n

11

11n

.1.1

p'

1 1

1 367 , 1

1 3495

, 1

1 1

1 269 , 1

3495 , 1 7 , 1 1 3495 , 1 7 , 1 1 1

k i 1 i

p Q

T.p.M.314,8





30048,014,0.88178,0.42530

298.7567,0.8415,0.314,8

.Q

3600000g



 (3.29)

30048,0.42530

3400.102,030

e p p

2067 , 0 7567 ,

55,0

p

p

 (3.32)  m  0 , 7268 %

33 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích, [3]

014,2727268,0

73,197

g g

34 Hiệu suất có ích của động cơ, [3]

30048 , 0 7268 , 0 

 m i

e  

31838 , 0

.30.NV

e

e h



3400.4.55,0

4.30.67

V.41000

69143 , 0 4 1000



t

D = 92,9267 mm D D t D  92 , 9267  93  0 , 07328 mm

3.5 Xây dựng đồ thị công

Để vẽ được đồ thị công cần phải xác định các điểm trung gian trên đường nén

và đường giãn nở

3.5.1 Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến n1

Phương trình đường nén p.V n1 const, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì

V V p p

i

p

n1 - là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

3.5.2 Xây đựng đường cong áp suất trên đường giãn nở

Phương trình của đường giãn nở đa biến p.V n2 const, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:

. z n gnx gnx n

V V p

i

p

n2 - là chỉ số giãn nở đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

Từ bảng giá trị dưới ta tiến hành vẽ đường nén và đường giãn nở, vẽ vòng tròn của

đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt Ta tiến hành lập bảng các giá trị đặc biệt Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính R = S/2 = 102/2 = 51 mm

Chọn tỷ lệ xích: s = 0,425 mm/mm

Giá trị biểu diễn của R là:

425 , 0

 mm

Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới một đoạn :

Ở đây:  - thông số kết cấu;  = 0,25

 6 , 375

2

25 , 0 51 2

25,0.512

s

R OO





mm

Bảng 3 - 3 Các giá trị trên đường nén và đường giãn nở

Giá trị biểudiễn [mm]

in1 1/in1 P c /in1 in2 1/in2 Pz.n2/in2 Vbd Pnbd Pgnbd 1.00 1.00 1.00 6.60 1.00 1.00 16.48 9.24 162.44

Hiệu chỉnh đồ thị công: Trên đoạn cy lấy điểm c” với c”c =1/3cy

Trên đoạn yz lấy điểm z” với yz” =1/2yz

Trên đoạn ba lấy điểm b” với bb” =1/2ba

a b

4 ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRONG THỰC TIỄN

4.1 Tăng áp cho động cơ lắp trên ôtô du lịch

Tăng áp cho động cơ lắp trên du lịch ngoài những đặc điểm chung đối với tăng áp cho động cơ đốt trong còn cần thỏa mãn một số yêu cầu sau:

- Mômen động cơ phát ra tăng khi số vòng quay giảm để có thể thắng được sức cản lớn hơn, ví dụ khi xe lên dốc mà không phải sang số hoặc tạo điều kiện để

có thể có điểm làm việc cố định ở số vòng quay thấp đối với xe có hộp số với biến

mô thủy lực

- Đáp ứng nhanh khi có yêu cầu về tăng công suất mà lực quán tính không đáng kể, tức là khả năng tạo ra sự tăng áp suất tăng áp nhanh nhất

- Làm việc ở phạm vi thay đổi số vòng quay lớn

- Cho khả năng thể tích, trọng lượng và giá thành nhỏ nhất

Tăng áp bằng tuốc bin máy nén cho xe du lịch cần đáp ứng được các điều kiện tiên quyết là tuốc bin, máy nén nhỏ và rẻ, có số vòng quay cao, hiệu suất đạt được tương đối cao ở lưu lượng nhỏ, đồng thời tuốc bin máy nén phải có độ bền nhiệt cao

4.2 Tăng áp cho động cơ xăng

Chúng ta đã biết ngay ở thời kỳ đầu của sự phát triển của động cơ đốt trong, tăng áp cho động cơ xăng đã được quan tâm thích đáng nhằm thỏa mãn cho động cơ dùng trong máy bay

Tăng áp cho động cơ xăng lắp trên máy bay có những ưu điểm sau:

Tỷ trọng không khí giảm khi chiều cao tăng vì vậy nếu có sử dụng tăng áp thì

sẽ bù đắp được tổn thất công suất do mật độ không khí giảm mà không tăng tải trọng cơ học do áp suất trong xylanh cao nếu như mức độ tăng áp tuyệt đối không vượt quá công suất đạt được khi động cơ trên mặt đất

Nhiệt độ của không khí lên cao giảm cho phép tránh được nhiệt độ cuối quá trình nén và của chu trình quá cao, cũng như tránh được khả năng gây ra kích nổ do tăng áp

Tăng áp làm tăng làm tăng khả năng kích nổ nhưng do số vòng quay của động

cơ cũng tăng nên hạn chế được hiện tượng này

Khả năng sử dụng các loại nhiên liệu có tính chống kích nổ cao (trị số ốc tan lớn) vì ở đây không chú ý nhiều đến giá cả nhiên liệu

Có khả năng ứng dụng loại nhiên liệu đặc biệt hoặc phun nước để đạt công suất cao trong thời gian ngắn khi cất cánh