Tăng áp động cơ đốt trong võ nghĩa, lê anh tuấn

T H Ư ٧IỆ N í)ẠIIl(٠)C'm٧VSẢN ƯỜNG DẠI BÁCH KHOA HÀ NỘI ٠ HỌC ٠ ٠ Ѵ 400 N gh J i ‫ اء‬٠ THU VIEN DAI HOC THUY SAN ‫ب‬ ;1‫خ‬ ‫ا؛>ا‬٠‫؛‬ ‫اا‬ ٠і ١4ч 2000003961 ٦ ề ‫ي;ﻏﻖ‬ -!‫؟؛ﺟﺎ‬ ‫ﻖ‬ ‫ﻳ‬٠"،:■.! ‫ؤد‬ ‫ﺀﺀ‬ v‫ق‬ r ‫ﺀاﺀ‬ ; ١٠ ‫ﺀ‬ ‫ﻘ ؟‬٠ ‫ب‬ ،‫ل‬ ‫ﻋﺎ‬١‫أ‬ ‫م‬ ‫داي‬ ễ l Ί ) ‫ ط؛ة ﺀ‬ .;|‫اﺀﻟﻤﺎ؟؛؛؛‬ ٠ y > \i ‫؟‬ ‫ ا ' ا‬٠‫ا‬ ‫اااااا‬ T R Ư Ờ N G ĐẠ! HỌC BÁCH KHOA HÀ NỊ! P(í،s TS ν Ο Ν Γ ιΗ ΪΑ ï'h S L Ê A N H T Ư Â N TĂNG ÁP DỘNG C DỐT TRONG NHÀ х и л т BAN Κ Η ()Α Н(.)С VA KỸ T H Ư Ậ T HẢ N(')I LOINOI ί)Λ ٧ Ngtmli ĐộiiR cU')t troiig clu CO lich ١ ‫أذ‬١phut tricn liciiiH ‫اا‬٠ ‫ اااة‬ulum^ aăm Tron ١ ١ uum ‫ﻻ‬ ٠ ‫ أاق‬cltiw ‫اا‬١ ‫ ﻳﺈااا‬٠ i siCpliut tricn cua klioa()V ‫(اا‬.)‫ 'ا‬cơ clot kv tluiiit, độu ٠ ٠ ١٤ ‫ا‬٠ 0‫اا‬٩tit^ klioiiH tltu \١đổi ‫ا‬٤ ‫ ااﺟﺎاا‬VC mạt II‫ ؛‬١ U\CI\ 1‫اﻻ‬،١ ‫ا‬١ ‫ أ‬vi‫ ؛‬c C(١ ' ‫)ا‬،‫ااا أا؛‬١ ‫آاا؛ا‬٠ ‫(اا ﻟم‬١ỈUỎH cltt'، )'c ‫اا‬0 ‫ اااة‬tliĩựn vCt pltclt tricH Nhicu ‫ا‬00 ‫ ا‬dộng C(y dc)١ ٩‫ ا')'(اأا‬cỏ tíiili ‫اااااا‬٩k kiiili tc ١ ‫؟‬١‫ أأ(ااااأ‬tr()ỉ١ g vifo.t tcội cld clơ't٠ cld clộttg Cíí tang ứp dong ỈUỘÍ ١ '0 ‫ إ‬.trc) rà.t dang kế Ngc١ ١ ^!tt Động clí')t trottg dtt't٠ )'٠ c ta đơa()c cdc tnf(mg dc.ù liọc cda nu٠١ ١ c١ to cliii٠ ơng t‫ا‬-‫ ااااأ‬đCio tc.{، ) ‫اا‬0'‫ اا‬ncini, nliìcu gido 40 ‫ااأااآا‬ ١ cluivcn ngcinh đd dii'(٠ )٠ c xiicít bchi.Tiiv ‫اااة؛اااا‬ ntcTi debt ttdttt 1994 , ‫اآا‬t‫ا‬١ tg co'Itt()to d!t vtfc tdttg dp c١ (١ '١ g!ttent ct't'n gtcittg dctv، i dtíí.rc dita veto ١ t، )c Đê p (Vbậc ca() Itoc sait đb Ici bộc dctt‫ا‬١ t tnc vtt c'!to vịệc gicittg clctx(٠ )c tộp, ، tg!tieat cdtt Wtoa ‫(اا‬.)‫ع‬ ٠vet t!tattt Wtdo đn'ợc te‫؛‬t vd cb Itĩệii íỊiiei ‫اا‬0'‫اا‬١c!ttbtg tbi biCnt soụn gido trítt!t áp dộng cơd(A)ĩ nciv Gieto tt'í، t!t ttdv dtíí.ỹc c!t‫؛‬ao gồttt cetc vettt dể tfí(a Idttt c!tn'ơ١ ig Ĩro ١ tgđb ١ ١‫ اا'ؤاا‬sử p!tett triCtt cda (!‫ا‬٤ ‫ئ‬trltt١ t tdttg dp elto t(١ 'i cdc b ‫'( ؛‬١ t p١ tdp tdttg etp vd cttổi cttttg ١ et tdtd'ttg lui ١ t(‫ ؛‬ttg t!tbítg t!nt'(t'jtg cditg nluc t '٤ tt!t todtt hệ t!tổ، tg tdttg dp Gido trbt!t dd trìtt!t bet١ ١rett k ‫؟‬ ltt'(٦ 'c tetttg dp ỉ)ung tt٤ a'ttg vc !t١ ، t!tt t!t٤ ٠ ٤ !)'một t k!tỉ٠ ،٤‫ا‬0‫ إﻟﻣﺎ‬tetttg dp rdt p!tb btebt !tiệỉt ttav, trojtg Jt()i elttttc p!tdi !t(.)'p girtei tited^itt db ١ , ‫ا‬١ ‫اا‬٤ ‫ﻹ‬.ttCnt vd d()ttg co' deít trottg ebt'(.,'c đặc biệt elth trpttg Ben cettt!t việc p!td، t ttelt e٤ t، d trl‫ ؛‬١ t hí.íp, gtdo trltt!t ttdv cbtt đn'a cdc \ốu tb ebt!t)t١ ỉ p!t ٠ ttnt ‫'؛‬١ tg debt ‫ اا)اأأ‬ttdítg tdttg dp ‫اا^ا‬٤cdc biệỉt p ١ te١ p cd tttdt kití tdttg dp ١ ‫ ؛‬nt ttit!t ttdttg)t!t٤ giỉỉ te)c vet dộc ĩỉttlt tttotttctt cba dộỉtg vebt tdi tdttg dp ١ )J٠ t - nutv tteni.v.v (ồttg ttta١ r(tp gido trì‫؛‬١ ti gihp't!t tetttg dp dộttg ttetv WtOttg e ‫ﻋﺄ‬ ١ ‫ اا‬c!tơ v‫ ؛‬e‫ ؛‬١ tợc \ “ 360n ٠ ٢٨ ٠ ٢ V^P3 P M34 (9.14) ٢ đó: k١+l ٧ dm^ d(p 34 = k3- l vP3 y 'p i ١ P k١ lưu lượng TB kg/độ.kW; n - số vòng quay động cơ, v/ph; P3 - áp suất bình xả, N/m^ p ١- khối lượng riêng bình xả, kg/m \ k٩- hệ số đoạn nhiệt khí xả P4 - áp suất sau TB Sự thay đổi nội bình xả d(u3»i3)_ dH ,, dcp d(p dQw3 ^ dcp dmj, ■ ١ dcp (9.15) Nội riêng u, [J/kg] phụ thuộc vào nhiệt độ hệ số dư lượng khơng khí binh theo cơng thức: ỔT (9.16) ÕẰ Entanpi dòng chảy vào bình chứa tính từ entanpi dòng chảy riêng biệt ^Ỳj dcp dọ 3، dưi3e ٥ ٠ ٦ j=i 222 (h3e), (9.17) Nhiệr lượng truvền qua vách bình tính lừ entanpi khỏi xilanh trừ nhiệt lương mát qua kênh xả dQ, ^ dẹ = 360n ^ (9.18) A 3(T3-T w3) ١٧٠١ ^ đó; a ١- hệ sơ' truyền nhiệt, W/m‫؛‬K; Tw ٩- nhiệt độ vách bình xả١K; A١- diện tích bề mặt bình xả, m^ Từ phương trình cho phép xác định thay đổi nhiệt độ bình xả theo công thức sau: dcp ổ٧3 m ỠT ٥H3e dm,، d(p dcp u ١- ٥ Qw3 dtp ٥ m3a ٥ ٦١ R ! -1 1 dtp dẰ3 ÕX dtp (9.19) Áp suất p, xác định từ phương trình trạng thái _ _ni3R3T3 (9.20) V, Tính binh nạp Khác với bình xả binh xả tăng áp xung, ap suât thay đổi áp suất bình nạp tăng áp TB-MN thường có biên độ thay đổi nhỏ Vì chế độ làm việc ổn định coi áp suất bình nạp khơng thay đổi mà khơng có ảnh hưởng đen kết tính tốn Bình nạp bao gồm két làm mát tăng áp hệ thống ống dẫn Sự thay đổi khối lượng tính tương tự cồng thức (9.5) dm 2_dm 2، d(p dọ ٤ fđni2٥١ i=ỉ d(p (9.21) đó: dm2e khối lượng chảy vào bình nạp MN cung cấp ‫—؛‬ = % dọ dcp ( 5-22) Khối lượng khí chảy khỏi bình dm 2a tính từ tổng khối lượng chảy vào xilanh 223 Sự thay đổi nội bình nạp tính theo cơng thức d(uọin2)^ dm,, h^e dọ d(p dỌ^LK dcp dm^^h; dcp (9.23) Sự nhiệt bình nạp chủ yếu xảy két làm mát Sự giảm nhiệt độ két làm mát tăng áp hàm số nhiệt độ môi chất làm mát Tw hiệu suất cùa két làm mát r|٤ ^LK Hiệu suất két tính từ tỷ số chênh lệch nhiệt độ thực tế so với chênh lệch nhiệt độ lý thuyết ٠ LLT T 2، - T, (9.24) ^2e "٠"٢w Tje nhiệt độ sau MN T| nhiệt độ sau két N hiệt làm mát dQ,,،dcp _ >1‫؛‬ 360 n IT LLK c I r | LLI ‫ ( ؛‬T , ‫؛‬ T \ ٧) (9.25) đó: nrii، lưu lượng khơng khí (hay hỗn hợp), kg/s Cpi nhiệt dung riêng đẳng áp, J/kgX Nhiệt độ T‫؛‬، nhận từ phương trình đoạn nhiệt k,-l ^P2e١ ^25 “ hiệu suất đoạn nhiệt MN TỊ‫؛‬.‫؛‬ ٦١2e “ (9.26) VPo y ٦٢٥ + nhiệt trị bình coi số T2S-T (9.27) ٣ ls - , k đó: r |1 ‫؛‬.‫؛‬، phụ thuộc vào tỷ số tăng áp, số vòng quay MN xác định từ đậc tính MN Áp suất sau MN P2، tính từ áp suất bình nạp Pi công với tổn thất áp suất két làm mát khí tăng áp Ap, LK· P2C= Pi + APllk (9.28) Lượng tổn thất áp suất thường khoảng 1/100 bar Áp suất Pi xác định từ phương trình trạng thái 224 Pi m, R , T, ٠ v," (9.29) Vậy thay đổi nhiệt độ bình chứa tính theo cơng thức sau: dT, dtp dm, ổu ٦ d(p m٦ 3T ٠٠ e dỌ^LK dcp dm2a ^ d(p ١ dni2 ٠‫ ؛‬2 ^ d(p u (9.30) Q trinh tính tốn chế độ làm việc ốn định động cơ, ngồi tính tốn chi phải quan tâm đến đặc tính TB MN vấn đề phối hợp đặc tính cụm TB-MN với động đốt 9.3.2 Tính hệ thống tăng áp chê độ làin việc thay đổi động CỤM TB-MN n 9‫ ؛‬const chế độ làm việc thạy đổi động cơ, số vòng quay động mômen thay đối theo thời gian nên cần thiết phải quan tâm đến lượng nhiên liệu phun vào động Ngồi ra, để tính tốn bước đặc lính áp suất ~ lưu lượng khơng khí động cơ, TB MN cần phải 225 có mơmen qn tính độc cực thay dổi chúng thay đổi số vòng quay mơmen qn tính hệ thống theo thời gian Để tính tốn mơmen tức TB١MN động cần phải tính tất xilanh nối vào TB có quan tâm tới góc lệch cơng tác cùa chúng Nói tóm lại phải xây dimg mơ hình đầy đủ hệ thống tãng áp Mơ hình đầy đủ hệ thống tăng áp đòi hỏi phải có thơng số đầu vào biểu đổ cùa TB MN (turbine maps and compressor maps), biểu đồ có dược nhà chế tạo cung cấp Với mơ hình phức lạp này, khơng q trình xây dựng mơ hình phức lạp mà số liệu đầu vào khó đế định nghĩa cách xác Tuy nhiên, để tính tốn động chế độ khơng ổn định chủng ta cần phải quan tâm tới động lực học rôto cụm TB-MN lúc tốc độ quay cánh rôto thay đổi chế độ này, phải dựa vào cân mômen cánh TB, MN để nghiên cứu thay đổi tốc độ quay rôto dcOj dt N,-N, I٦ - co- (9.31) đó: (ứj - tốc độ quay cánh TB; ly - mơmen qn tính cánh MN Phương trình (9.31) cho phép tính tốn tốc độ quay cánh TB١MN biết thông số đầu vào biểu đồ (maps) TB MN Nói chung, việc tính tốn hệ thống tãng áp động nội dung quan trọng phức tạp, đòi hỏi phải có kết hợp nhiều kiến thức động tăng áp kiến thức lý thuyết động lực học chất lỏng CFD phương pháp tốn để giải mơ hình tốn thiết lập Để hiểu rõ thêm, độc giả tìm đọc tài liệu giới thiệu phần mềm BOOST, PROMO hay FIRRE.V.V 226 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến: Nguyên lý động đốt Nhà xuất Giáo dục, 2000 [2] K Zinner: Aufladung von Verbrennungs motor Springer Verlag, 1985 [3] Verlag 1988 H List, A Pischinger: Thermodynamik der Verbrennungs Kraftmaschinen Springer [4] J Kruschik: Gasturbine, ihre théorie, konstruction und anvendungs fur stationaire anlagen, Schiffe, Lokomotive, Kraftfahr und Flugzeuantrieb Springer Verlag 1960 [5] Kraftfahrtechnisches Ta.schenbuch Bosch, 1995 [6] 2/ 2001 Motortechnische Zeitschrift (MTZ): 9/1993, 12/1999, 6/2000, 7-8/2000, 11/2000, [7] R Brun: Science et technologie du moteur diesel industriel et transport Cours d ’ecole nationalsupérieure du pétrole et moteurs, Technip 1981 [8] P M Heldt: Les moteurs diesel grand vilesse pour l’automobile, aeronautique, la marine, la traction sur rail et les application industriel, Dunol 1962 [9] N.Watson & M.s Jatona: Turbocharging the internal combustion engine The Macmillan Press LTD London Fừst published 1982 [10] : AVL BOOST user’s guide March 2000 [11] : A c ОгИп:Двигателей винутренево сгорания Машина, 1957 227 TẢNG ÁP ĐỘNG CO »ỐT TRONG Tác s ‫؛‬ỉ : POS TS v s Nshìa l liS Le Anh Tuà'n CỊiịii trách ‫ا‬١‫ا‬١‫ا؛؛‬١١.١‫اةﻷ اةاأ‬١ Bieì-.tộp ١'‫ ة‬situ ‫ اﻻذا‬: ‫ا ﻻأ' ﻷ ﻻةﺋﺄاااأآآ‬ PGS TS TÔ ĐẢNG HÁI ThS NGUYỄN HUY TIẾN NAM SƠN, NGỌC LINH HƠƠNG LAN NHÀ XUẤT lỉ^N KH()A H.ỌC VÀ KỶ THUẬT 70, TRẦN HUNG ĐẠO - HÀ NỘI In 800 cuốn, khổ 19 X 27 cm, Xí nghiệp in )9 - số dư^ig Nguyễn Phong sắc - Nghla T‫؛‬١n - Gầu Giâ.y - Ilà N()i Giâ٧ phép xuất hản số: 6-320-21/6/2004 In xong ٧ nộp lưu chiểu tháng 01 năm 2003 ... ThS LÊ ANH TUẤN MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Miic luc Chương I MỤC ĐÍCH TẢNG ÁP VÀ NHỮNG TRỞ N(ÌẠI KHI TẢNG ÁP CHO ĐỘNG C ĐỐT TRONG 1.1 Vài nét lịch sử tăng áp cho động đốt 1.2 Mục đích tăng áp 13... tăng áp 16 1.4 Các biện pháp khắc phục hạn chế thực tàng áp cho ĐCĐT 23 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP TẢNG ÁP 2.1 Phân loại tăng áp 25 2.2 Biện pháp tăng áp nhờ máy nén 26 2.3 Các phương pháp tăng áp. .. thải động kỳ tàng áp 146 Chương ÚNG DỤNG CỦA TÀNG ÁP TRONG THỤC TIỄN 7.1 Ccíc biện pháp thiện tính nãng gia tốc động tăng áp TB-MN 153 7.2 Tàng áp cho động du lịch sơ' ví dụ 167 7.3 Tăng áp cho