ĐỀ TÀI BÁO CÁO TIỂU LUẬN hệ THỐNG TĂNG áp TRÊN ĐỘNG cơ DIESEL 4 kỳ

Trường đại học Bách Khoa TPHCM KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG -oOo - ĐỀ TÀI BÁO CÁO TIỂU LUẬN : HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL KỲ  GVHD: Hồng Đức Thông Người thực hiện: Phạm Vũ Tiến Thịnh Võ Huỳnh Phi Mai Thành Tài Giang Quốc Vũ Trần Duy Tiến MSSV:1713332 MSSV:1712598 MSSV:1713009 MSSV:1714010 MSSV:1710331 MỤC LỤC I, Đô ̣ng đốt và bô ̣ chế hòa khí 1, Đô ̣ng đốt 2, Vai trò của đô ̣ng đốt 3, Bô ̣ chế hòa khí 4, Nguyên lí lfm vêc̣ của bô ̣ chế hòa khí 5, Đô ̣ng diesel kỳ II, Hê ̣ thống tăng áp (turbocharge) 1, Lịch sử đời 2, Hê ̣ thống tăng áp (turbocharge) 3, Kết cấu 3.1, Bánh tuabin và bánh khí nén (bánh công tác) 3.2, Trục quay 3.3, Các ổ trục (bi) 3.4 Hê ̣ thống bôi trơn và làm mát 4, Nguyên lí làm viêc̣ 5, Mô ̣t số ứng dụng Điền số trang vào nha có j thì chỉ sửa theme I ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ BỢ CHẾ HÒA KHÍ: Đơ ̣ng đốt trong: Đô ̣ng đốt là thiết bị chuyển hóa nhiê ̣t thành lượng để thiết bị hoạt đô ̣ng Đô ̣ng sử dụng nhiên liê ̣u là các sản phẩm của dầu mỏ (nhiên liê ̣u, diesel) kết hợp với õi không khí để tạo hỗn hợp cung cấp cho quá trình cháy của nguyên liê ̣u Đô ̣ng đốt là đô ̣ng nhiê ̣t sử dụng hỗn hợp khơng khí nhiên liệu (thường gọi là hồ khí) đốt trong cylinder của động đốt Khi đốt cháy nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên một piston (píttơng) đẩy piston di chuyển Tạo lượng cho thiết bị Vai trò của đô ̣ng đốt trong: Đô ̣ng đốt có vai trò quan trọng nền kinh tế, nó là nguồn đô ̣ng lực cho cái phương tiê ̣n giao thông vâ ̣n tải như: oto, xe kéo, máy cày, Đô ̣ng đốt phục vụ rất nhiều lĩnh vụ cuô ̣c sống : giao thông, sản xuất, công nghiê ̣p, nông nghiê ̣p, Hiê ̣n nay, nhiều đô ̣ng sử dụng lượng khác được phát triển đô ̣ng điê ̣n, đô ̣ng dùng khí, lượng mă ̣t trời, vẫn không thể nào thay thế được đô ̣ng đốt sử dụng nhiên liê ̣u nhiên liê ̣u hay diesel Bô ̣ chế hòa khí: Bô ̣ chế hòa khí là mô ̣t bô ̣ phâ ̣n cực kì quang trong đô ̣ng đốt xi lanh là “ trái tim” của đô ̣ng thì bô ̣ chế hòa khí là lá phổi của đô ̣ng Bộ chế hịa khí ( chế hịa khí hay bình nhiên liê ̣u con )là dụng cụ dùng để trộn khơng khí với nhiên liệu theo tỉ lệ thích hợp cung cấp hỗn hợp cho động nhiên liê ̣u, hoạt động theo nguyên tắc hoàn toàn cơ học Bộ phận sử dụng động nhỏ, động cũ hay các ô tô đặc biệt như ô tô đua nhỏ Tuy nhiên, đa số xe ô tô sản xuất từ sau đầu thập niên 1980 dùng hệ thống phun nhiên liệu được điều khiển bởi máy tính thay cho chế hịa khí Đa số xe mơ tơ hiện dùng chế hịa khí hệ thống nhỏ gọn, rẻ tiền dễ sửa chữa Nhưng từ năm 2005, nhiều thiết kế xe mô tô dùng hệ thống phun nhiên liệu điện tử Bộ chế hồ khí muốn làm việc tốt phải đảm bảo tiêu chuẩn: 1: Chế độ khởi động 2: Chế độ không tải 3: Chế độ tải trung bình 4: Chế độ tồn tải 5: Chế độ tăng tốc Hình 1_ Cấu tạo của bô ̣ chế hòa khí Nguyên lí làm viêc̣ của bô ̣ chế hòa khí: nhiên liê ̣u chuyển vào buồng phao (float chamber) thông qua ống dẫn đầu vào (feed pipe)và đường dẫn nhiên liệu (fuel inlet) Khi khoang chứa nạp đầy đến mức độ định, phao kim van nâng lên việc nạp nhiên liệu ngưng lại quan sát qua mát thần chế hồ khí xi lanh giảm xuống Áp suất khí đẩy khơng khí vào chế hịa khí Đó nơi mà khơng khí trộn với lượng nhiên liê ̣u thích hợp từ buồng phao để tạo hỗn hợp nhiên liê ̣u + khơng khí, tỷ lệ nhiên liê ̣u/khơng khí thơng thường vào khỗng 1g nhiên liê ̣u/14,7g khơng khí Lượng nhiên liệu phun sương sau dã hoa trộn với van tiết lưu gọi bướm ga (throttle valve) điều chỉnh Ở động xe ô tô, van tiết lưu đóng mở nhờ vận hành bàn đạp tăng tốc * Các tỉ lê ̣ tiêu chuẩn để đo trạng thái của lượng nhiên liêụ và ảnh hưởng: Nếu lượng nhiên liê ̣u > 1g/14,7g khơng khí hỗn hợp gọi hỗn hợp giàu, dùng động khởi động tăng ga, tăng tải Nếu động hoạt động trạng thái hỗn hợp giàu sinh tượng đống muội đen buồng đốt, bugi ống xã, hiệu suất sử dụng nhiên liệu giảm, "ăn nhiên liê ̣u" Nếu lượng nhiên liê ̣u < 1g/14,7g khơng khí hỗn hợp gọi hỗn hợp nghèo, sinh điều chỉnh thông số bị sai lệch, đường nạp nhiên liê ̣u bị bẩn tắt Nếu động hoạt động trạng thái hỗn hợp nghèo công suất giảm, lực moment giảm (động bị yếu) sinh tượng đóng trắng buồng đốt bugi Đơ ̣ng diesel kỳ: Động Diesel là loại động đốt trong, khác với động nhiên liê ̣u (hay máy dầu) Sự cháy của nhiên liệu, tức dầu diesel, xảy trong buồng đốt khi piston đi tới gần điểm chết trên trong kỳ nén, sự tự cháy dưới tác động nhiệt độ áp suất cao khơng khí nén, tạo nên đô ̣ng lực để quay truyền cung cấp lượng cho đô ̣ng Động Diesel kỹ sư người Đức, ông Rudolf Diesel, phát minh vào năm 1892 Chu trình làm việc động gọi là chu trình Diesel Do ưu việt so với động nhiên liê ̣u, như hiệu suất động cơ cao hay nhiên liệu diesel rẻ tiền hơn nhiên liê ̣u, nên động Diesel sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp, đặc biệt ngành giao thông vận tải thủy và vận tải Đô ̣ng Diesel kỳ hoạt đô ̣ng giống đô ̣ng nhiên liê ̣u nó khác ở quá trình nén và cháy Đô ̣ng nhiên liê ̣u hút hòa khí vào xilanh còn diesel lại hút không khí vào và quá trình cháy của đô ̣ng nhiên liê ̣u là cháy tâm lan tỏa còn diesel là cháy nhiều tâm ngẫu nhiên Vì vâ ̣y, đô ̣ng diesel có thể cháy nghèo được vì giới hạn cháy rô ̣ng Nên viê ̣c nâng cao suất của đô ̣ng diesel nhắn mạnh vào lượng không khí được bơm vào xi lanh Đây là moojto vấn đề nan giải cho bô ̣ chế hòa khí của đô ̣ng vì nó chỉ có thể hút lượng không khí nhất định vào đô ̣ng cơ, đó cũng là lúc xuất hiê ̣n của bô ̣ tăng áp (turbocharge) cho đô ̣ng diesel II HỆ THỐNG TĂNG ÁP ( TURBOCHARGE) : Lịch sử đời: Sự phát triển không công nghieejo không ngừng đã tạo mô ̣t khối lượng hàng hóa khổng lồ, yêu cầu vâ ̣n chuyển các hàng hóa này đã trở nên quá sức cho các phương tiê ̣n vâ ̣n chuyển đă ̣c biê ̣t là các loại xe vâ ̣n chuyển khối lượng quá lớn mà cần vâ ̣n chuyển mô ̣t thời gian ngắn Cảm ứng phát triển từ cuối kỷ 19, Gottlieb Daimler cấp sáng chế kỹ thuật sử dụng bơm điều khiển bánh để đẩy khơng khí vào động đốt vào năm 1885 Động tăng áp phát minh kỹ sư người Thụy Sĩ Alfred Büchi (1879 -1959), người đứng đầu nghiên cứu động diesel Gebrüder Sulzer (bây gọi Sulzer), công ty sản xuất động Winterthur, nhận sáng chế vào năm 1905 sử dụng máy nén khí vào năm 1905 thúc đẩy khí thải để buộc khơng khí vào động đốt để tăng sản lượng điện, phải 20 năm nữa, ý tưởng thành thực Việc sử dụng công nghệ tăng áp dựa thiết kế ông cho động hàng hải lớn, Bộ Giao thông vận tải Đức ủy quyền xây dựng tàu chở khách "Preussen" "Hansestadt Danzig" vào năm 1923 Trong Thế chiến I, kỹ sư người Pháp Auguste Rateau trang bị động tăng áp cho động Renault cung cấp lượng cho nhiều máy bay chiến đấu khác Pháp với số thành công Năm 1918, kỹ sư General Electric Sanford Alexander Moss gắn tăng áp cho động máy bay V12 Liberty Động thử nghiệm Pikes Peak Colorado độ cao 14.000 ft (4.300 m) để chứng minh loại bỏ tổn thất điện thường gặp động đốt giảm áp suất khơng khí mật độ độ cao Động tăng áp lần sử dụng động máy bay sản xuất Napier Lioness vào năm 1920, chúng phổ biến siêu tăng áp ly tâm điều khiển động Áp dụng cho tàu thoi của Nasa các năm về sau Động tăng áp sử dụng rộng rãi xe xe thương mại chúng cho phép động có công suất nhỏ tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải, cơng suất cao mơ-men xoắn cao đáng kể Hê ̣ thống tăng áp (turbocharge): Bộ tăng áp, thông thường gọi turbo, thiết bị cảm ứng cưỡng chạy tua-bin làm tăng hiệu suất công suất động đốt cách buộc thêm khí nén vào buồng đốt Sự cải thiện so với công suất động hút khí tự nhiên thực tế máy nén tạo nhiều khí nén tiết kiệm nhiên liệu vào buồng đốt so với áp suất khí Hình 2_ Turbocharge minh họa Động tăng áp thường sử dụng động xe tải, xe hơi, xe lửa, máy bay thiết bị xây dựng Chúng thường sử dụng với động đốt chu trình Otto động Diesel Kết cấu: Turbocharge gồm ba phần chính, hệ hí tự nhiên Điều thời gian cần thiết cho hệ thống xả tăng áp để tạo mức tăng cần thiết gọi spooling Qn tính, ma sát tải máy nén yếu tố gây độ trễ tăng áp Bộ siêu nạp khơng gặp phải vấn đề này, tuabin bị loại máy nén cung cấp trực tiếp động Mặc dù quan trọng mức độ khác nhau, độ trễ tăng áp vấn đề lớn ứng dụng đòi hỏi thay đổi nhanh chóng cơng suất Thiết kế động giảm độ trễ theo số cách: + Giảm quán tính quay tăng áp cách sử dụng phận bán kính thấp gốm vật liệu nhẹ khác + Thay đổi tỷ lệ khung hình tuabin + Tăng áp suất khơng khí tầng (xả máy nén) cải thiện phản ứng chất thải + Giảm tổn thất ma sát ổ trục, ví dụ, sử dụng ổ trục thay ổ trục dầu thơng thường 12 + Sử dụng vịi tăng áp biến thiên tăng áp cuộn kép + Giảm thể tích đường ống tầng + Sử dụng nhiều tăng áp song song + Sử dụng hệ thống chống trộm + Sử dụng van ống tăng áp để tăng tốc độ dịng khí thải đến tuabin (cuộn đôi) Giới hạn ngưỡng ( Boost threhold): Ngưỡng tăng hệ thống tăng áp giới hạn khu vực mà máy nén hoạt động Dưới tốc độ dòng chảy định, máy nén tạo gia tăng không đáng kể Giới hạn tăng RPM cụ thể, áp suất khí thải Các động tăng áp động giảm dần ngưỡng tăng Động tăng áp bắt đầu tạo tăng cường lượng động định có khí thải Nếu khơng có lưu lượng khí thải thích hợp để quay cánh tuabin, tăng áp tạo lực cần thiết cần thiết để nén khơng khí vào động Ngưỡng tăng xác định dịch chuyển động cơ, vịng tua động cơ, mở bướm ga kích thước tăng áp Tốc độ hoạt động (vòng / phút) có đủ động lượng khí thải để nén khơng khí vào động gọi "ngưỡng tăng tốc vòng / phút" Giảm "ngưỡng tăng vịng / phút" cải thiện phản ứng bướm ga Ưu - nhược điểm: Ưu điểm:  Tăng sức mạnh động số lượng xilanh dung tích khơng tăng  Ít hao nhiên liệu Nhược điểm:   Tăng chi phí bổ sung, độ trễ phức tạp (thường gọi turbo lag) Động sử dụng turbo tăng áp phải sử dụng piston khỏe hơn, cần đẩy trục khuỷu phải khỏe  Động nhanh nóng cho Turbo tăng nhiệt bổ sung đáng kể 13  Khoảng thời gian thay dầu ngắn phản ứng tức với chân ga (trong trường hợp đuối đà xe) khơng nhanh, tức có độ trễ lớn Hướng mới cho bô ̣ tăng áp đô ̣ng cơ: Mặc dù có nhiều ưu điểm trội hệ thống turbocharge thơng thường cịn hạn chế cố hữu khối lượng lớn có quán tính cao, hiệu thấp, đặc biệt động hoạt động vịng tua máy nhỏ, khó điều khiển hệ số cản khí xả lớn Đây lý nhà sản xuất phải sử dụng turbo kép Twin-charging (turbo kép – sử dụng turbo kết hợp với super chager sử dụng nhiều turbo nối tiếp Tuy nhiên, nhà sản xuất cố gắng khắc phục  nhược điểm cách sử dụng turbo nhỏ (khối lượng thấp) để tăng cơng suất tốc độ vịng tua máy thấp Ở tốc độ cao, turbo thứ cấp có cánh quạt lớn giúp tăng công suất động lên tối đa Phương pháp mang lại hiệu có cấu tạo phức tạp, giá thành cao khó bảo dưỡng sửa chữa Trong đó, Supercharge nén khí, thơng qua hệ thống khí Nó thường vận hành nhờ dây cua-roa liến kết với trục khuỷu động Dây cuaroa làm quay hai rôto nằm hộp supercharge để nén khơng khí vào cổ góp nạp Supercharge cần hệ thống ống dẫn turbocharge, lại làm tăng đáng kể tải trọng lên trục khuỷu làm tiêu tốn lượng để vận hành hệ thống Để giải nhược điểm này, Audi nghiên cứu đưa giải pháp tốt để đạt kết tương tự cách sử dụng hệ thống tăng áp gọi tên ‘e-boosted’ Hệ thống tăng áp hoạt động dựa máy nén chạy điện, cho phép đáp ứng tốt  ở tốc độ vòng tua máy thấp kết hợp với tăng áp thông thường để đạt cơng suất lớn vịng tua máy cao Điểm đặc biệt lượng tái tạo xe xuống dốc phanh cung cấp cho máy nén, để giúp tiết kiệm nhiên liệu Khi động hoạt động tốc độ thấp, dịng khí thải khơng phải làm quay cánh quạt nên lực cản khí động đường xả nhỏ, thất cơng giảm, hiệu suất động tăng Đồng thời dịng khí thải khơng tổn hao lượng để làm quay cánh quạt nên nhanh 14 chóng làm nóng xúc tác trung hịa khí xả đạt nhiệt độ tối ưu đạt hiệu cao Trong thử nghiệm Audi mẫu xe RS TDI, trang bị’e-boosted’ cho động 3.0-liter V-6 TDI,động nhanh chóng đạt công suất lên tới 385 mã lực (287 KW) với mô men xoắn cực đại lên tới 750 Nm số vịng quay 1250 rpm, xe tăng tốc từ 0-100 km/h giây đạt tốc độ tối đa 280 km/h Những số thống kê cho thấy hồn tồn so sánh với mẫu xe RS V8 phiên chạy xăng Với hệ thống tăng áp sử dụng dẫn động điện mở hướng để tạo nên hệ động hoàn hảo hơn, nhỏ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn, hiệu suất động cao cho sức mạnh động dung tích lớn KẾT ḶN Bơ ̣ tăng áp cho đô ̣ng là mô ̣t thiết bị quan trọng đô ̣ng diesel, nó không chỉ giúp tăng bâng suất cho đô ̣ng cơ, giảm tiêu hao nhiên liê ̣u bảo vê ̣ môi trường Đề tài báo cáo hướng phát triển của đô ̣ng đốt trong: ̣ thống tăng áp đô ̣ng diesel kỳ chỉ là mô ̣t phần nhỏ lĩnh vực của turbocharge nên còn nhiều thiếu sót quá trình tìm hiểu và nghuên cứu của nhóm nên cin thông cảm cho những thiết sót 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO + Nguyên lí hoạt đô ̣ng của đô ̣ng đót _ Nguyễn Tất Tiến + Sửa chữa bảo trì đô ̣ng diesel _ Đỗ Dũng-Trần Thế san 16 ... Ngưỡng tăng hệ thống tăng áp giới hạn khu vực mà máy nén hoạt động Dưới tốc độ dòng chảy định, máy nén tạo gia tăng không đáng kể Giới hạn tăng RPM cụ thể, áp suất khí thải Các động tăng áp động. .. Ngưỡng tăng xác định dịch chuyển động cơ, vòng tua động cơ, mở bướm ga kích thước tăng áp Tốc độ hoạt động (vịng / phút) có đủ động lượng khí thải để nén khơng khí vào động gọi "ngưỡng tăng tốc... ngưỡng tăng Động tăng áp bắt đầu tạo tăng cường lượng động định có khí thải Nếu khơng có lưu lượng khí thải thích hợp để quay cánh tuabin, tăng áp tạo lực cần thiết cần thiết để nén không khí vào động