nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành

 VIN I HC NGUYN TIN HÁN NGHIÊN CU KH   LUN ÁN TIN S K THUNG LC Hà Ni - 2014  VIN I HC NGUYN TIN HÁN NGHIÊN CU KH   Chuyên ngành: K thung lc Mã s: 62520116 LUN ÁN TIN S K THUNG LC NG DN KHOA HC: 1. GS. TS Phm Minh Tun 2. PGS. TS Khng Hà Ni 2014 -i- LỜI CAM ĐOAN  tài nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu kt qu nêu trong lun án là trung th tc ai công b trong các công trình nào khác! Hà Ni, tháng 10 4 Nghiên cu sinh Nguyn Tin Hán -ii- LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành ci hc Bách khoa Hà Ni, Vii hc, Ving lc và B c hin lun án ti i hc Bách khoa Hà Ni. Xin ci hc và Vi ng lc v s h tr  trong sut quá trình tôi làm lun án. Tôi xin chân thành cm Minh Tun và PGS.TS Khng  ng dn tôi ht sc t m tôi có th thc hin và hoàn thành lun án. Tôi xin chân thành biy, cô B môn và Phòng thí nghit trong - i hc Bách khoa Hà N và dành cho tôi nhu kin ht sc thun l hoàn thành lun án này. Tôi xin chân thành cu kin  thc hin ch to và th nghi hoàn thành lun án này. Tôi xin ci hc Công nghip Hà Ni, Ban ch nhim Khoa Công ngh Ôtô và các thu thung viên tôi trong sut quá trình nghiên cu hc tp. Tôi xin bày t lòng bin các thy phn bin, các thy trong hng chm luc duyt và góp các ý ki tôi có th hoàn chnh lun ng nghiên cu trong t Cui cùng, tôi xin gi li cn bè, nh ng viên khuyn khích tôi trong sut thi gian tôi tham gia nghiên cu và thc hin công trình này. Nghiên cứu sinh Nguyn Tin Hán -iii- MỤC LỤC L i LI CM N ii DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT v DANH MC CÁC BNG BIU vii DANH MC CÁC HÌNH V  TH viii M U 1 i. Mi tng và phm vi nghiên cu c tài 1 ii. Phng pháp nghiên cu 2 c và thc tin 2 iv. Các n tài 3 CHNG 1: TNG QUAN V NGHIÊN CU 4 1.1. Xu hng phát tring c t trong 4 1.2. Thành qu c trong công ngh phát tring c t trong 4 1.2.1. Ci tin kt cng c 4 1.2.2. ng dng công ngh u khin t ng c t trong 5 1.2.3. S dng nhiên liu thay th 7 ng c t trong 8 1.3.1. Xu hng phát trin và các bing c 8 1.3.2. Tình hình nghiên cng c u hành 15 1.4. Kt lun chng 1 19 CHNG 2: C S CI TI        NG C T TRONG 20 u ki thc hing TB-MN cho ng c 20 m ci ti 20 u ki thc hi 20 2.1.3. Xây dng quy trình thc hiáp bng TB-ng c u hành 21 2.2. C s lý thuynh kh  23 2.2.1. C s lý thuyt mô phng trên phn mm AVL-Boost 23 2.2.2. C s lý thuyt mô phng trên phn mm AVL-Excite Designer 30 nh t s  34 2.3. C s tính toán la chn cm TB-MN 36 nh các thông s u vào cho cm TB-MN 36 2.3.2. Tính toán la chn cm TB-MN 36 2.4. C s tính toán, ci tin các h thng khi thc hi 38 2.4.1. La chn t s nén phù hng c ng áp 38 2.4.2. Ci tin c cu phân phi khí 39 2.4.3. Ci tin h thng cung cp nhiên liu 40 2.4.4. Thit k h thng np và thi 42 2.4.5. Ci tin h thng làm mát 46 2.4.6. Ci tin h thng bôi trn 47 2.5. Tính toán kim nghim bn các chi tit 47 -iv- 2.6. Kt lun chng 2 48 CHNG 3: TÍNH TOÁN, CI TING C D243 50 i tng thc hin ci ti 50 3.2. Xây d 50 3.2.1. Thông s k thut cng c D243 51  52   55 3.3. Tính toán kh ng c D243 55 3.3.1. Tính toán chu trình nhing cng c ng phn mm AVL-Boost 55 3.3.2. Tính toán kh n cng c ng phn mm AVL-Excite Designer 59 3.4. La chn TB-ng c  64 c cng c  66 , k thut và phát thi c  66  làm vi 69 3.6. Tính toán ci tin các h thng c D243 khi thc hi 71 3.6.1. Tính toán hiu chnh h thng nhiên ling c D243 khi thc hi 71 3.6.2. Tính toán ci ting np và thng c D243 khi thc hi 73 3.6.3. Tính toán ci ting c D243 khi thc hi 79 3.6.4. Tính toán ci ting c D243 khi thc hi 85 3.7. Kim nghim bn chi tit piston, thanh truyn và nng c  91 3.7.1. Gii thiu chung 91 3.7.2. Xây dng mô hình 91  93 3.8. Kt lun chng 3 101 CHNG 4: NGHIÊN CU THC NGHI 103 4.1. Mc tiêu và phm vi th nghim 103 4.2. Trang thit b th nghim 103 ng c th nghim 103  ng c 103 4.2.3. Thit b i 104 4.2.4. Các thit b khác 106 u kin th nghim 107 4.4. B trí lt và hiu chng c  108 4.5. Kt qu th nghim và tho lun 109  và k thut cng c tr 109  làm vic cng c tr 110  khói tr 112 t qu mô phng và thc nghim 112 4.7. Kt lun chng 4 114 KT LUN CHUNG VÀ PHNG HNG PHÁT TRIN 115 Kt lun chung 115 Phng hng phát trin 116 TÀI LIU THAM KHO 117 -v- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT       D  ECU  i-VTEC pha  AVTEC  VANOS  VTEC  VTEC-E  VVT-i  VVTL-i  HCCI  EGR L EFI  GDI P CR Common Rail HC Hydrocacbone NG Khí thiên nhiên CNG Khí thiên nhiên nén CTL  GTL  LNG  LPG  BTL Sinh  DME Dimethyl Ether HVO  FAME D AVL-Boost   AVL-Excite Designer  CFD  Gambit  Fluent  FDM  FVM  FEM  -vi- Catia  Ansys  GTVT  HTBT  HTLM  HTNL  BCA  PSA   PTN  ETB  APA  MP  TN  TB Tuabin MN Máy nén TB-MN  WG  THA 100  PUMA  EMCON  -vii- DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bng 2.1. Các h s ca phi nhit ti ca np và thi 28 Bng 3.1. Các thông s k thut cng c D243 51  Kt qu th nghi D243 55 Bng 3.3. Các phn t xây dng c D243 56 Bng 3.4. D liu khin chung mng c D243 nguyên bn 56 Bng 3.5. Bng so sánh ky mô phng (MP) và thc nghim (TN) 57 Bng 3.6. Các phn t xây dng c  58 Bng 3.7. Các thông s chung mô hình 59 Bng 3.8. Kt qu tính toán bn trc khuu ti t s  k = 1,5 64 m TB-MN GT2554R 66 Bng 3.10. Thông s -Boost cng c i ch  nh mc 77  Kt qu tính h thng bôi tr  84 Bng 3.12. Pht lưng chuyn hóa trư 86 Bng 3.13. Kt qu tính h th  90 Bng 3.14. Thông s vt liu np máy 94 Bng 3.15. Thông s u vào mô hình tính toán np máy 95 Bng 3.16. Thông s chia li np máy 96 Bng 3.17. Thông s vt liu thanh truyn 97 Bng 3.18. Thông s chia li thanh truyn 98 Bng 3.19. Thông s vt liu piston 99 Bng 3.20. Thông s u vào mô hình piston 100 Bng 3.21. Thông s chia li piston 100 Bng 4.1. Thông s k thut thit b -1 106 Bng 4.2. Thông s k thut cm bin nhi TM-902C 107 Bng 4.3. Kt qu th nghing c D243 nguyên bn 109 Bng 4.4. Kt qu th nghing c  109 Bng 4.5. Kt qu so sánh công sut và sut tiêu hao nhiên liu gia mô phng và thc nghim ca ng c  112 Bng 4.6. Kt qu so sánh t s   s d lng không khí gia mô phng và thc nghim cng c  113 -viii- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. S  h thng nhiên liu tích áp 7 Hình 1.2. Phân loi các loi nhiên liu thay th  7 Hình 1.3. S   khí 9 Hình 1.4. S  nguyên lý tng TB khí liên h khí th 10 Hình 1.5. S  nguyên lý phn hng c 11 Hình 1.6. S  h thng 12 Hình 1.7. Nguyên lý cng ng np có chii vô cp 13 Hình 1.8. S  h thng hng 13 Hình 1.9. S  h thng sóng khí 14 Hình 1.10. S  khai trin th hin quá trình truyn sóng áp sut trong b ng sóng áp sut 15 Hình 2.1. Quy trình ci ting TB-ng c u hành 22 Hình 2.2. Mô hình cân bng trong xylanh 25 Hình 2.3. Cu trúc b phn mm CFD Fluent 43 Hình 2.4. ng dng CFD Fluent mô phng c t trong 44 Hình 3.1. ng c D243 50 Hình 3.2. S  b nghim 52 Hình 3.3. S  phòng th ng lc cao ETB 52 Hình 3.4. S  nguyên lý làm vic cn APA 100 53 Hình 3.5. S  nguyên lý ca thit b làm mát du bôi trn AVL 554 53 Hình 3.6. S  nguyên lý thit b làm mát nc AVL 553 54 Hình 3.7. S  nguyên lý hong ca thit b cân nhiên liu 733S 54 Hình 3.8. ng c D243 nguyên bn 56 Hình 3.9.a MP và TN 57 Hình 3.10. ng c  58 Hình 3.11. Din bin áp sut xylanh theo o TK 58 Hình 3.12. ng c D243 trên AVL-Excite Designer 59 Thông s kt cu c 60  60 Kt cu chi tit trc khuu 60 Hình 3.16. Thông s ca má khuu 60  60 Hình 3.18. ng sut un trên má khuu 61 Hình 3.19. ng sut xon trên má khuu 61 Hình 3.20. Phân b lc tác dng trên cht khuu ti t 2200 v/ph 62 Hình 3.21. Phân b lc tác dng trên cht khuu ti t 1400 v/ph 62 Hình 3.22. Phân b lc tác dng trên c khuu ti t 1400 v/ph 62 Hình 3.23. Phân b lc tác dng trên c khuu ti t 2200 v/ph 62 Hình 3.24. Phân b ng sut ti các góc ln ca cht khuu 63 Hình 3.25. Phân b ng sut ti các góc ln ca c khuu 63 Hình 3.26. c tính MN cung cp bi hãng Garrett 64 [...]... lượng để nén không khí trước khi đưa vào động cơ, tăng áp được chia thành các nhóm như: tăng áp cơ khí, tăng áp TB khí thải, tăng áp dao động, cộng hưởng… 4 5 1.3.1.1 Tăng áp cơ khí Tăng áp cơ khí là bộ tăng áp sử dụng MN do động cơ dẫn động qua bánh răng, đai 3 hoặc xích với tỷ số truyền là cố định Các loại MN được sử dụng trong phương pháp tăng áp 1 2 Po,To cơ khí có thể là MN kiểu piston, trục xoắn,... ra của đề tài này là nghiên cứu một cách đầy đủ, bài bản các vấn đề khi tiến hành cường hóa động cơ đang lưu hành bằng phương pháp tăng áp TB khí thải Trên cơ sở quy trình cải tiến này, có thể áp dụng trên bất kỳ động cơ diesel chưa tăng áp nếu th a bền Đề tài tập trung giải quyết tổng thể bài toán cải tiến tăng áp cho động cơ diesel đang lưu hành theo hướng: lựa chọn tỷ số tăng áp phù hợp thông qua... lĩnh vực nghiên cứu chế tạo tuabin (TB) và máy nén (MN) nên phạm vi sử dụng tăng áp cho động cơ ngày càng rộng, áp suất tăng áp ngày một nâng cao Nếu áp suất có ích trung bình pe của động cơ diesel không tăng áp thường không quá 0,7 ÷ 0,9 MPa thì đối với động cơ tăng áp thấp đã có thể đạt 1, đến 1,2 MPa Nhìn chung, tăng áp là biện pháp hiệu quả để nâng cao công suất của động cơ diesel, tăng áp cho phép... động cơ này bằng tăng áp tuabin khí thải Việc thực hiện tăng áp bằng tuabin khí thải trên động cơ diesel thế hệ cũ đã và đang được các nhà nghiên cứu tiến hành và mang lại kết quả nhất định Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu, bài bản về quy trình cải tiến tăng áp tuabin khí thải cho động cơ diesel đang lưu hành được thực hiện Do vậy, việc xây dựng quy trình cải tiến động cơ không tăng áp. .. phương pháp luận trong quy trình cải tiến động cơ diesel không tăng áp thành tăng áp tuabin khí thải ở điều kiện Việt Nam -2- Kết quả nghiên cứu góp phần định hướng giải quyết nhu cầu nâng cao tính năng vận hành của các loại động cơ diesel thế hệ cũ, đặc biệt là động cơ diesel tính năng vận hành thấp và dư th a về độ bền Quy trình cải tiến có thể áp dụng cho bất kỳ loại động cơ diesel không tăng áp nhưng... dựng quy trình thực hiện tăng áp bằng TB-MN cho động cơ diesel đang lƣu hành Trên cơ sở quan điểm và điều kiện để thực hiện tăng áp bằng TB-MN cho các động cơ diesel đang lưu hành như đã trình bày ở trên, quy trình thực hiện tăng áp đã được xây dựng như thể hiện trên hình 2.1 Trên hình 2.1 cho thấy quy trình thực hiện tăng áp bằng TB-MN cho động cơ diesel đang lưu hành được chia thành 3 phần chính, bao... Xô cũ sản xuất hiện còn đang được sử dụng rất nhiều, đặc biệt là các động cơ diesel không tăng áp Nhu cầu cấp thiết đặt ra là nâng cao tính năng kỹ thuật của động cơ để áp ứng yêu cầu về khả năng tải, khả năng cơ động và tính kinh tế nhiên liệu nhằm tận dụng tối đa khả năng khai thác những động cơ này Giải pháp hiệu quả, có tính khả thi cao, thường được các nhà nghiên cứu động cơ ở Việt Nam lựa chọn... khi áp suất tăng áp tăng Với phương pháp tăng áp cơ khí, chất lượng khởi động và tăng tốc động cơ tốt, vì lượng không khí cấp cho động cơ trong một chu trình phụ thuộc vào vòng quay trục khuỷu mà không phụ thuộc vào lưu lượng và nhiệt độ khí thải Đối với hệ thống tăng áp cơ khí, khả năng gia tốc áp ứng rất nhanh, tuy nhiên năng lượng tiêu hao để dẫn động MN khá lớn Chính vì vậy, phương pháp tăng áp. .. tiến động cơ không tăng áp thành động cơ tăng áp TB-MN đang trở nên cấp thiết trong bối cảnh thực trạng nhu cầu sử dụng, khai thác các loại động cơ này đang được quan tâm Đề tài Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành hướng tới góp phần giải quyết các yêu cầu trên đây của thực tiễn i Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài * Mục đích nghiên cứu Đưa ra các quy trình công... như: các hãng sản xuất động cơ diesel của Belarus đã thực hiện cải tiến tăng áp bằng TB-MN cho hầu hết các họ động cơ ЯМЗ và D do hãng sản suất, cụ thể như động cơ D243 cải tiến tăng áp thành động cơ D245 với công suất tăng t 59,6 kW lên 77 kW, động cơ ЯМЗ 24 cải tiến tăng áp thành động cơ ЯМЗ 24 H với công suất tăng t 268 kW lên 372,5 kW trong khi thể tích công tác của động cơ không đổi, các đặc tính .  áp  TB-MNnhu cu s dng, khai thác các loc quan tâm  Nghiên cứu khả năng tăng áp động.  Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành c tin. i. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài * Mu. Công Thái Nguyên. ii. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cu xut phát t nhu cu thc tin nâng cao hiu qu khai thác các long  h i pháp ci thic