Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành (tt)

- 1 - M U  ng nhu cu v n hành cn giao thông, nhiu gii pháp hiu qu c áp d t gii pháp công ngh cho thy hiu qu rõ rt. Phn ln các lo h m c trang b h th áp tuabin khí thi. i vi Vit Nam, các loth h  hi  c s dng rt nhi c bi      u cp thi thut c ng yêu cu làm vic. Gii pháp hiu qu và có tính kh ng hóa nhng lo áp tuabin khí thi.  Nghiên cu kh   hànhc tin. i. Mng và phm vi nghiên cu c tài *) Mu    quy trình công ngh ci tin ng hóa   diesel không tuabin khí thi. ng và phm vi nghiên cu 243 c la chng nghiên c th h ,c s dng ph bin trên các máy nông nghip, vn tng b. Các ni dung nghiên cu c c thc hin ti Phòng thí nghit trong, Vi ng l i hc Bách khoa Hà Ni và ti nhà máy Diesel Sông Công Thái Nguyên. ii. Phng pháp nghiên cu    u lý thuyt kt hp vi thc nghim. Nghiên cu lý thuyt c thc hin trên các công c mô phng c a chn gii pháp k thut kh thi ci ti  khí thi cho  Thc nghim c tin hành trong phòng thí nghi  giá kh ng c n các thông s làm vic c - 2 - iii. Ý c và thc tin Nghiên cu  thut ckhông  bi. Quy trình có th áp dng cho bt k không  m bc tính khoa hc và kh thi trong thc tin.  quy trình ci tin ng hóang tuabin khí th NG QUAN V NGHIÊN CU ng phát trit trong Trt th kc phát tri u phát trin ng dng nhiu các công ngh  p, phc v cho nhu cu vn ti và phát trin ca công nghip th gii. ng các nghiên cu phát trin ch yng ti m   làm ngung ln hình là các mu c lp ráp trên n vn ti. Mt trong nhng gii pháp hiu qu có th áp du kin Vit Nam i tin các các loth h  nhm nâng cao hiu sut và tn dng hc làm vic cc khi b thay th bi. Vì hin nay  diesel th h n còn tn ti khá nhiu. 1.2. Thành qu c trong công ngh phát tring t trong  ng các ch tiêu v công sut, sut tiêu hao nhiên liu và m phát thi, các nhà ch tng ci tin, ti n phm ca mình. Mt s thành tn hình i tin kt cu khin t, s dng nhiên liu thay th  1.2.1.1. u phân phi khí thông minh Hin nay, i s dng các công ngh  VVT-i ca Toyota hay VTEC ca Honda. VVT-i (Variable Valve u phi khí thông minh ca hãng Toyota - 3 - n - thy lu này ti khí ca trc cam np tùy theo ch  làm vic c 1.2.1.2. H thng luân hi khí thi EGR EGR (Exhaust Gas Recirculation) là mt bin pháp hu hi gim s hình thành NO x trong bung cháy. Khí luân hi bao gm ch yu là CO 2 , N 2 c sau khi ra khs  li xy làm loãng môi cht, n O 2 và nhi trong bung cháy gim. cháy do nén hn hng nht HCCI Mô hình cháy HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition)  kt hm c   i di         n hp ngoài ng bi di t ca mô hình HCCI là hiu su v c tip, ki  phn phát thi NO X gi  khói gng không.   Nh  n thng ch yu s dng h thng nhiên liu ch  hòa trn c thay bng h th vic hòa trn nhiên lit hiu qu  khng ngay c trong thi tit lnh. i vdiesel, nhm c  c khc phc bng h thng nhiên liu tích áp CR (Common Rail).  Hin nay, s   n vn ti và các thit b ng lc s dng  chy bng nhiên liu             n kit ngun nhiên liu hóa thch. Chính vì vy, vic nghiên cu s dng nhiên liu thay th  gim ô nhip phn nhiên liu thiu ht là rt cn thit và có c tin. Các nhiên liu thay th u s dng là các loi nhiên liu có tr ng ln và có th s d   mà không ci nhiu v kt cu. ng các yêu cu này, có th s dng các loi nhiên liu sinh hc cn ethanol, biodiesel, hydro, LPG và khí thiên nhiên - 4 - t trong c tip hút khí np t ngoài tri, do hn ch v ng không khí hút vào xylanh nên kh  công sut cn. S dng mt bi c không khí r   c khng không khí np vào xylanh trong mi chu trình công tác, vì vy s có th t c c g               Nh nht tri v nhiu mt nên hin nay các i hu hc trang b h th Trên thc t     d c ng dng linh hot trong tng m   dng khác nhau. Da vào ngu                (TB) khí th ng cng ng  ng khí thi TB làm vic nh ng khí thi c dng máy nén (MN). Khí thi ct và nhi r ng ci ln, chim ti 30% tng cung cp .  tn dng khí thii ta cho giãn n và sinh công trong cánh TB. c nng trc vi nhau. Khí thi giãn n trong cánh TB s làm TB quay và d nén không khí ti áp su (Hình 1.2). 1.3.2            Cùng vng phát trin chung ca ngành công nghip ôtô th gii, các nhà nghiên cu ch to  Viu 1-Máy nén, 2-Thit b làm mát trung gian, 3--Bình x, 5-Tuabin Hình 1.2.  nguyên lý tng tuabin khí thi 3 2 4 1 5 - 5 -  cn v ng TB-MN . Hin nay, mt s ng lc khai thác và s dc nông nghip, vn tng sông, vn tng bn có xut x t c thuc Liên Xô () và Hàn Quc nên kh a bn khá cao. Tuy nhiên, không trang b h thng t và hiu sut cp, sut tiêu hao nhiên liu cao. Vì vy, nghiên cu trang b h th- a ln v mt khoa hc và có tính ng dng cao. Tình hình nghiên c  c v   ng  có mt s m ni b: a. Trên th gii:   h   to có kh u ti trt cao, d tr sc bn l  ng ca so vi công sut thit k t lên ti 50-60% vm bo ch  làm vic nh, lâu dài. Phn ln c     h m c trang b h th ci thi, k thut. Các h thng c tính toán và ci ti t các ch  làm vic c c: Nghiên cu ci tin nâng cao công sut cng TB khí thi là gii pháp hiu qu c la chn khá ph bin  Vit Nam. Lun án tin s k thut ca tác gi Nguyi hc Hàng H  u hoàn thin h thng np-thi khi thy hóa  i dung chính ca lun án tp trung vào xây dng mô hình mô t ng áp sung  c chiu dài tng ng trong phm vi làm ving xuyên cy hóa. Kt qu nghiên cu thc nghi       c 10% công sut và gim khong 8% sut tiêu hao nhiên liu. Lun án tin s k thut ca tác gi c vin K thut Quân s u  ng ca hình dáng hình hc h thng thn các ch tiêu kinh t -   bng tuabin biNi dung chính ca lun án là tính toán thit k ci tia vào kinh nghim ca các tác - 6 - gi  la chn t s t qu t c  th u phc tính toán ci tin li .  tài nghiên cc v ng TB khí thi ch yu tp trung gii quyt các v riêng r c  m TB-MN; thit k ci tin h thng np, thi; kim tra bn piston, thanh truyn, trc khuu; ci tin h thng nhiên li  tài nghiên cu nào gii quyt tng th các v liên quan khi thc hin ci tit long  t k. Vì vy, nhim v t ra c  tài này là nghiên cu m, bài bn các v khi ting TB khí thi.  quy trình ci tin này, có th áp dng trên bt k   1.4. Kt lun  Thông qua mt s phân tích nêu trên cho thy, vic tn dng khai thác tri  các lo       bng cách trang b thêm h thc nhu cu v tính  dng mà còn góp phng hóa lo gim thiu tiêu hao nhiên liu. Không ch áp d h mi, bi y hiu qu rõ rt khi trang b trên các lo h c liên quan tu cho thy tính , k thut cc ci thi Mng ti c    Vit Nam, t  xut quy trình công ngh nhm gii quyt v này.  CI TING TB-MN CHO T TRONG u ki thc hin ci ti bng TB-MN  Ci tic thc hin vi tiêu chí không phi thay nhiu v kt cu; tin hành thun li, phù hp vu kin Vit Nam; chi phí thp. - 7 -   có th thc hic la ch  áp cn phi th   b n,    b    HTNL, c th n có h s d tr ng  ln. 2.1.3.        TB-MN  Hình 2.1 th hin quy trình thc hin ci ti   ng TB-  . Ph kh        n: la ch    thc hi   tính toán mô phng trên phn mm AVL-Boost và AVL-Excite Designer. Phnh t s ng : t s     c tính toán la ch kt qu tính tha bn  phn 1. Phn 3, tính toán ci tin các h thng c     thc hi    t s    c chn: tính toán la chn cm TB-MN; tính toán và thit k ci tin h thng nhiên liu; h th ng np và thi; h thng làm mát; h th Hình 2.1 Quy trình ci ting TB-  - 8 - nh kh  2.2.1. -Boost Trong tính toán ci ti      s dng phn mm AVL-  c cc trang b cm TB-MN. Kt qu mô phc các thông s làm vic c các t s  s  tính toán kim nghim b a chc t s p. Q   i nhit và cht    c xác nh nh lut nhing hc th nht: (2.1) Mô hì-TB-MN c tính toán d cân bng gia TB và MN: (2.2) Công tiêu th cho cm TB-MN nh thông qua t ng dòng môi cht qua MN và chênh lch enthalpi  ca vào và ca ra ca MN. (2.3)                      1 1 1 1 2 1 , 12 k k P cs p p Tchh  (2.4) Công do TB cung cnh thông qua t ng dòng môi cht qua TB và chênh lch enthalpi  ca vào và ca ra ca TB. (2.5)                     k k PTs p p Tchh 1 3 4 3,43 1  (2.6) 2.2.2AVL-Excite Designer Phn mm AVL-Excite Designer là phn mm chuyên dng, bao gng hng lc hc, tính cân bng, u kin hình thành màng du ti các  ng và tính    d dm h d dQ d dQ d dV p d umd BB BB w F c c .  Tc PP  ).( 12 hhmP cc   )(. 43, hhmP TCmTT    - 9 - b  u trc khuu thanh truyn và CCPPK c   ng n t hu hn.  lý thuyt tính bn trc khuu trong AVL-Excite Designer c thc hin theo mt s gi thi - bn mi các vùng chu ng sut ln nht. Cn chuyn tip gia má khuu vi c biên và c trc chính u ng sut ln nht. - bn mi tính ti các v trí khoan l du trên c trc chính và c u có giá tr th có th chp nhc trên các n.  tính toán la chn cm TB-MN Các thông s n trong tính toán cm TB-MN bao gm: - ng khng cm k - T s a MN, k  - Nhi khí thT g - T vòng quay ca TB và MN, n T . Khi tính toán phi hp TB-MN-nh các thông s ng quyn ch  làm vic, bao gm: - T  này quyng không khí np cn thit np vào xylanh - Ch  ti trng cnh bi áp sut có ích ng nhiên lit chu trình công tác hay h s ng không khí. Khi la chn cm TB-MN cm bu kin sau: - Áp sut khí np phm bo theo yêu cu - ng khng khí nn - H s t giá tr cn thit nhm bo  ng khí thi cung c      công cho MN - Cm TB-MN cm bc nh c ti ch  nh và ch  chuyn tip.    tính toán, ci tin các h thng khi thc hin  2.4.1.  - 10 - Sau kng môi cht np vào xylanh trong mi chu trình s  lên t m ng nhiên liu cp cho chu trình. Có nhiu bi ng nhiên liu cung c   i biên d   ng kính  Trong nghiên cu này, tác gi i kt cu ca BCA mà ch thc hi ng nhiên liu cung cp cho chu  m bo BCA nguyên bn có th cung c ng nhiên lin tính toán kim nghim li kh  tr ng c 2.4.2 Cn tính toán thit k ng np, thi c t cách hm bo c u kin dònt cách thun li và c nh gn, lp ráp d dàng vi cm TB-MN. S dng công c ng lc hc dòng chy CFD Fluent  mô phng quá trình vng ca dòng khí np, khí thi, t  c kt cng nng thi m bo kh c ca TA. 2.4.3 i trng nhin ci tin HTLM   n nhing, có th áp dng mt trong các bin pháp: - c hoc t tun hoàn trong h thng. -  i kt cu c  c và qut gió t  ng nhit cn thing. 2.4.4     i tr      n ci tin HTBTc c  các ch  làm vic, c th: - ng và áp sut d n hoàn trong h thng   mt các chi tit. - Thit k ng dm TB-MN. 2.5. Kt lu N: -   c quy trình ci ti      diesel  [...]... trình lưu động của dòng khí nạp, thải thuận lợi nhất, kết cấu lắp đặt được cụm TB-MN dễ dàng; HTBT được cải tiến để nâng cao lưu lượng và áp suất dầu bôi trơn áp ứng được khả năng làm việc khi tăng tải; HTLM được cải tiến để tăng lưu lượng nước làm mát và hiệu quả tản nhiệt của hệ thống khi tăng tải trọng nhiệt CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN, CẢI TIẾN TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ D243 3.1 Quan điểm cải tiến tăng áp động cơ. .. piston sau khi động cơ tăng áp bằng phương pháp phần tử hữu hạn CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Mục tiêu và phạm vi thử nghiệm a Mục tiêu thử nghiệm - 21 Quá trình thử nghiệm động cơ trên băng thử nhằm mục đích đánh giá đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ sau khi tăng áp Kết quả thử nghiệm được so sánh với động cơ nguyên bản và mô hình động cơ D243 tăng áp trong phần... của động cơ D243 trước và sau tăng áp được thể hiện trong Hình 3.10 Công suất có ích tăng trung bình 46,60% và suất tiêu hao nhiên liệu giảm trung bình khoảng 7,27% trên toàn dải tốc độ của động cơ 3.6 Tính toán cải tiến các hệ thống động cơ D243 khi TA 3.6 Tính toán hiệu chỉnh HTNL ng cơ khi t ng áp Bơm cao áp của động cơ D243 nguyên bản được sử dụng để cung cấp nhiên liệu khi động cơ đã được tăng áp, ... Hình 3.13 Đường thải động cơ 4 Hình 3.14 Đường thải động cơ 4 TA - 17 3.6 Tính toán cải tiến HTBT ng cơ khi t ng áp Trên cơ sở quan điểm đã trình bày, thiết kế cải tiến HTBT của động cơ D243 sau khi tăng áp được thực hiện như sau: - Tăng lưu lượng dầu bôi trơn cho hệ thống bằng cách tăng tốc độ của bơm dầu thông qua việc tăng tỷ số truyền của cặp bánh răng truyền động bơm dầu - Tăng giới hạn làm việc... Mô hình động cơ 4 TA 80 πk=1,5 70 Áp suất xyl nh (b r) Với mô hình động cơ D243 tăng áp đã xây dựng, tiến hành tăng dần tỷ số tăng áp của cụm TB-MN Tại mỗi tỷ số tăng áp, thu được diễn biến áp suất trong xylanh theo góc quay trục khuỷu như thể hiện trên Hình 3.5 Đây là thông số đầu vào quan trọng cho bài toán kiểm nghiệm bền trên AVL Excite Designer Giá trị πk 1,0 tương ứng với trường hợp động cơ nguyên... liệu là 7,1% tại n 1400v ph Các kết quả này đã thể hiện tính tin cậy của mô hình c) d ng n động cơ D243 ăng p Mô hình động cơ D243 tăng áp được xây dựng từ mô hình nguyên bản bằng cách bố trí thêm một cụm TB-MN nằm trên đường thải nhằm tận dụng năng lượng khí thải để tăng áp cho động cơ Mô hình động cơ sau khi tăng áp được thể hiện trên Hình 3.4 30 250 25 20 1000 1200 1400 1600 1800 Tốc (v/ph) 200 2200... áp động cơ D243 Động cơ D243 được sử dụng trong nhiều ứng dụng ở Việt Nam như trên máy kéo, tàu thủy và máy phát điện Tác giả lựa chọn mua một động cơ D243 đã qua sử dụng để làm ví dụ áp dụng quy trình cải tiến tăng áp theo trình tự đã trình bày trong Chương 2 3.2 Xây dựng đ c tính động cơ D243 trong ph ng thí nghiệm Đối tượng nghiên cứu là động cơ đã qua sử dụng, đặc tính của động cơ không còn đảm... bản không tăng áp Tỷ số tăng áp được tăng dần từ mức thấp nhất 1,3 cho đến giá trị 1,5 Trong nghiên cứu này, đối với động cơ D243 đã chọn, tác giả tính toán và lựa chọn tỷ số tăng áp 1,5 là phù hợp về sức bền πk=1,4 60 πk=1,3 50 πk=1,0 40 30 20 10 0 270 300 330 360 390 420 450 Góc qu y trục khuỷu (o TK) Hình 3.5 Diễn biến áp suất xylanh theo o TK 3.3 Tính toán khả n ng bền củ ng cơ khi t ng áp bằng... 4.3 So sánh CS và STHNL 1.6 1.55 Tỷ số t ng áp (-) Hình 4.3 thể hiện so sánh công suất và tiêu hao nhiên liệu của động cơ trước và sau khi tăng áp Tại chế độ định mức n = 2200 v/ph công suất đạt giá trị lớn nhất 76,64 kW, tăng 41,7% so với động cơ chưa tăng áp Trên toàn dải tốc độ, công suất tăng trung bình khoảng 42% Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tăng áp cũng được cải thiện rõ rệt với mức giảm... 1000 1200 1400 1600 1800 Tốc (v/ph) 2000 2200 Hình 4.4 Tỷ số tăng áp theo tốc độ động cơ - 23 Áp suất tăng áp là thông số quan trọng để đánh giá hiệu quả quá trình tăng áp Áp suất tăng áp do hiệu quả làm việc của cụm TB-MN quyết định Kết quả nghiên cứu cho thấy, cụm TB-MN làm việc đạt hiệu quả cao tại các tốc độ vòng quay lớn, do l c này năng lượng khí thải lớn Tuy nhiên, tại chế độ vòng quay thấp . ng nhu cu v n hành cn giao thông, nhiu gii pháp hiu qu c áp d t gii pháp công ngh cho thy hiu qu rõ. vic. Gii pháp hiu qu và có tính kh ng hóa nhng lo áp tuabin khí thi.   Nghiên cu kh   hành c. và ti nhà máy Diesel Sông Công Thái Nguyên. ii. Phng pháp nghiên cu    u lý thuyt kt hp vi thc nghim. Nghiên cu lý thuyt c thc hin trên các công c mô phng