V ới dầu diesel, động cơ sử dụng loại:
Hình 2.30 Quá trình mở vịi phun
2.4.4.1. Hệ thống khí nạp.
Họ động cơ S70 MC-C sử dụng phương pháp tăng áp bằng tuabin khí xả cho việc nạp khí, việc nạp khí được thực hiện bằng các cửa nạp thơng qua sự dịch chuyển lên xuống của piston.
Tăng lượng khí nạp vào xilanh cơng tác của động cơ trong quá trình nạp, làm cho nhiên liệu phun vào buồng cháy được đốt cháy hồn tồn hơn làm tăng cơng suất động cơ.
Ưu điểm của phương pháp này là:
+ Tận dụng được động năng của dịng khí xả. + Tăng cơng suất động cơ.
Nhưng mặt khác nĩ cũng làm tăng sức cản trên đường khí xả và cấu tạo các hệ thống phục vụ cho hệ thống tăng áp phức tạp.
Hình 2.40. Hình vẽ sơ đồ tăng áp hệ thống khí nạp.
1. Xilanh 5. Ống gĩp khí quét
2. Xupáp xả 6. Hộp làm mát khí quét
3. Ống gĩp khí xả 7. Thiết bị tách nước lẫn trong khí quét. 4. Tuabin-máy nén
Nguyên lý làm việc của hệ thống khí nạp:
Khí xả từ động cơ qua xupáp xả được dẫn vào ống gĩp khí xả (3) sau đĩ nĩ được dẫn vào máy nén (4) làm quay tuabin máy nén sau đĩ khí xả thốt ra ngoài qua ống xả. Tuabin-máy nén quay hút khơng khí nén vào qua bộ lọc khơng khí, sau đĩ khơng khí được máy nén đẩy đến hộp làm mát khí quét (6) tại đây khơng khí quét được làm mát hạ
3 1 2 5 6 7 4
thấp nhiệt độ xuống sau đĩ được đẩy đến ống gĩp khí quét rồi vào khoang khí quét, khi piston dịch chuyển xuống điểm chết dưới khơng khí được đưa vào buồng đốt.
Khi động cơ đã hoạt động bình thường thì lượng khí xả thốt ra đủ để dẫn động tuabin quay cung cấp đầy đủ lượng khơng khí cần thiết cho quá trình cháy của động cơ tuy nhiên lúc động cơ khởi động hoặc làm việc ở các chế độ tải nhỏ hay khơng tải thì lượng khí xả thốt ra khơng đủ để lai tuabin cung cấp lượng khí nạp cần thiết cho động cơ, lúc này phải hỗ trợ khởi động bằng 2 quạt phụ (hai quạt này được dẫn động bằng động cơ điện) hút khơng khí từ khơng gian sau bộ làm mát khí tăng áp, khơng gian này được nối với ống dẫn khí tăng áp bằng một van lá, và sau khi áp suất tăng áp tăng lên đạt giá trị cần thiết thì quạt điện này sẽ được tự động cắt.
Hình 2.41. Hình vẽ bố trí quạt phụ.
1. Mơtơ điện 3. Thiết bị làm mát khí nạp
2. Quạt
đường khí của quạt phụ
.…...
đường khí của máy nénCác bộ phận chính:
Bộ tuabin tăng áp gồm cĩ hai phần chính là tuabin khí và máy nén cùng các cơ cấu phụ như bạc đỡ trục, thiết bị bao kín, các hệ thống bơi trơn và làm mát…v.v.
+ Tua bin khí là thiết bị biến đổi nội năng và thế năng của chất khí thành cơ năng. Quá trình biến đổi này được thực hiện nhờ cĩ sự tác động tương hỗ giữa dịng khí và cánh tuabin.
Nội năng và thế năng của chất khí trước tiên được biến đổi thành động năng sau đĩ là quá trình biến đổi động năng thành cơ năng (quay bánh cơng tác) trong tuabin. Các quá trình này được thực hiện trongcánh hướng và bánh cơng tác.
1 2 3
+ Máy nén ly tâm là một thiết bị cơ khí dùng để chuyển năng lượng cơ khí thành năng lượng dịng chảy, máy nén ly tâm dựa vào tác dụng của lực ly tâm để tăng áp suất cho khơng khí (từ po lên pk), và làm cho khơng khí cĩ lưu lượng Gk (kg/s) từ phần khơng gian này chuyển qua phần khơng gian khác.
Họ động cơ S70MC-C sử dụng tuabin hướng trục và máy nén ly tâm. Ta cĩ thể lựa chọn và trang bị cho họ động cơ các loại tuabin và máy nén của các hãng sau:
- ManB&W
- ABB (gồm 2 loại là TPL và VTR) cũng do ManB&W chế tạo. - MHI (Misubishi).
Dưới đây là hình vẽ kết cấu của một cụm TB-MN của loại ABB kiểu VTR. Nĩ bao gồm 1 tuabin hướng trục lắp trên cùng một trục với máy nén ly tâm, trục của TB-MN được đỡ bởi 2 ổ lăn đặt ngoài. Cụm TB-MN này được trang bị bộ giảm âm rất tốt.
Hình 2.42. Hình vẽ cấu tạo tuabin-máy nén ABB kiểu VTR.
1. Ổ lăn 4. Cánh tuabin
2. Lưới lọc 5. Trục rơto.
3. Bánh cánh máy nén
Nguyên lý hoạt động: khí xả sau khi thốt ra khỏi van khí xả được gĩp vào ống gĩp khí xả sau đĩ nĩ đi vào tuabin tác động vào cánh tuabin làm quay trục rơto, do đĩ cũng làm quay bánh cánh máy nén (cũng gắn trên trục rơto). Nếu bánh cánh máy nén đang cĩ chuyển động quay ở một tốc độ nào đĩ, thì sau khi khơng khí qua cửa đi vào sẽ cùng quay với bánh cánh máy nén rồi lưu động theo rãnh thơng giữa các cánh của bánh. Do đĩ chuyển động tuyệt đối của dịng khơng khí đi vào bánh cơng tác sẽ là tổng hợp
2
1
4
5 3
của chuyển động theo, quay trịn của bánh cánh máy nén và chuyển động tương đối của dịng chảy trong rãnh cánh. Bánh cánh máy nén đang quay, truyền cơng cho khơng khí làm tăng áp suất và tốc độ của khơng khí trong rãnh cánh. Lúc dịng khí đi tới miệng ra của bánh cánh máy nén, dưới tác dụng của lực ly tâm chuyển động quay, dịng khí đi qua miệng ra của bánh với một tốc độ lớn, đồng thời tạo nên hiện tượng chân khơng cục bộ tại cửa vào gây tác dụng hút khơng khí phía trước cửa đi vào bánh.
So với các phương pháp tăng áp khác thì phương pháp tăng áp bằng tuabin khí thải được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất vì chúng cĩ những ưu điểm vượt trội:
+ Cĩ kích thước gọn nhẹ hơn so với các hệ thống tăng áp khác mà vẫn thõa mãn được mức độ tăng áp cần thiết.
+ Tận dụng năng lượng của khí thải, động cơ khơng tiêu hao một phần nào cơng suất để dẫn động máy nén.
+ Cĩ sự phối hợp tự động trong quá trình làm việc của động cơ và tổ hợp tubin máy nén. Khi động cơ làm việc ở chế độ thấp tải thì năng lượng chứa trong khí thải ít, cơng sinh ra của tuabin cũng như cơng suất máy nén nhỏ, phù hợp với lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình cơng tác, khi tăng tải động cơ thì năng lượng chứa trong khí thải cũng tăng theo, kết quả là cơng suất của tuabin tăng, đảm bảo cho máy nén cung cấp đủ khơng khí theo yêu cầu của động cơ.
Tuy nhiên hệ thống này cũng tồn tại một số mặt hạn chế sau:
+ Kết cấu tuabin-máy nén phức tạp, tốc độ quay của rơto rất cao, làm việc với khí thải cĩ nhiệt độ cao nên dễ hư hỏng.
+ Tính tăng tốc và khởi động kém hơn so với các loại khác, thơng thường để khởi động phải dùng một quạt phụ.
Thiết bị làm mát khí nạp:
Trong quá trình tăng áp của động cơ việc làm mát khí nạp là rất quan trọng vì ngồi tác dụng làm tăng cơng suất, làm mát khí nạp cịn cĩ tác dụng sau:
+ Giảm tổn thất nhiệt
+ Cải thiện hiệu suất cơ giới
+ Pe tăng mà khơng làm tăng áp suất chu trình,
+ Giảm cơng tiêu thụ của máy nén cho 1 Kg khí tăng áp.
Từ những yếu tố trên ta thấy rằng làm mát khí nạp khơng những cho phép tăng cơng suất cĩ ích mà cịn cho phép giảm suất tiêu hao nhiên liệu.
Hình 2.43. Hình vẽ cấu tạo bộ phận làm mát khí nạp.
1. Thiết bị trao đổi nhiệt 4. Vỏ
2. Đường nước ra 5. Ống dẫn khí nạp
3. Đường nước vào làm mát
Nguyên lý hoạt động: khơng khí sau khi được máy nén nén đến áp suất cần thiết nĩ được đưa và ống dẫn dẫn đến thiết bị làm mát khí nạp. Tại đây khơng khí đi qua thiết bị trao đổi nhiệt và được làm mát sau đĩ khơng khí được đưa vào bầu gĩp khí nạp chuẩn bị cho quá trình nạp vào động cơ.
