Hình 2- 3 Bộ xĩcmăng của động cơ 4JH1-TC
3.4.Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC
3. KHẢO SÂT HỆ THỐNG TĂNG ÂP ĐỘNG CƠ ISUZU 4JH1-TC
3.4.Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC
3.4.1. Bộ turbo tăng âp
3.4.1.1. Giới thiệu turbo RHF5 lắp trín động cơ ISUZU 4JH1-TC
15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 Ø 81 262 Ø 50 .3 21 5 Ø 7 6 Ø 57 Hình 3 - 6. Kết cấu tổng thể cụm turbo RHF5
1- Bânh công tâc tua bin; 2- Vỏ tua bin; 3- Xĩcmăng; 4- Vòng cùm; 5- Khoang nước lăm mât; 6- Ổ đỡ trục; 7- Bulông; 8- Vỏ mây nĩn; 9- Ícu; 10- Bânh cơng tâc mây nĩn; 11- Mặt bích; 12- Bạc chặn; 13- Vịng lăm kín;
14- Bạc lót trục; 15- Vòng chặn; 16- Vỏ giữa.
3.4.1.2. Tua bin RHF5
a. Nguyín lý lăm việc
Tua bin trong bộ turbo tăng âp RHF5 lă loại hướng kính, nó như một động cơ (nguồn động lực) dùng để chuyển năng lượng của sản vật chây có âp suất vă nhiệt độ nhất định thănh cơng cơ học dẫn động mây nĩn khí.
C2 U2 C1 U1 W1 W2 α1 β1 α2 β2 ω D 0 2 1 b1 III 1 D 2m D 2 2 D 02 D 1 D 01 bn II n ∆r 0 I 0 n IV
Hình 3 - 7. Sơ đồ hoạt động của tua bin vă tam giâc tốc độ tại cửa văo vă cửa ra của bânh công tâc
I- Vỏ tua bin; II- Vănh miệng phun; III- Bânh cơng tâc; IV- Đường kính bânh cơng tâc; b- Chiều dăi cânh; D0- Đường kính trong miệng ra; D2m- Đường kính trung bình miệng ra; D2- Đường kính ngoăi miệng ra; D1- Đường kính ngoăi miệng văo.
Sản phẩm chây với âp suất PT, nhiệt độ TT vă tốc độ CT đi văo tua bin tới vănh miệng phun II. Vănh miệng phun có tiết diện giảm dần từ cửa văo đến cửa ra lăm cho sản phẩm chây được giên nở vă tăng tốc. Một phần âp năng của sản phẩm chây biến thănh động năng, lúc năy âp suất của sản vật chây từ PT giảm xuống còn P1, nhiệt độ từ TT giảm xuống T1, đồng thời tốc độ dịng khí từ CT tăng lín thănh C1. Với tốc độ năy dịng khí đi văo bânh cơng tâc đang quay với tốc độ U1 tạo nín tốc độ tương đối W1 của dịng khí văo rênh bânh cơng tâc. Sản vật chây tiếp tục giên nở trong rênh thơng, từ hướng kính dần chuyển sang hướng trục, truyền động năng cho câc cânh để chuyển thănh công, lăm quay bânh công tâc. Khi ra khỏi bânh cơng tâc, sản vật chây có âp suất P2, nhiệt độ T2, vă tốc độ tuyệt đối C2. Do một phần động năng của dịng khí đê chuyển thănh cơng của bânh cơng tâc nín C2 < C1 rất nhiều. Động năng do C2 của dịng khí từ bânh cơng tâc đi ra không được sử dụng lại mă bị tổn thất gọi lă tổn thất tốc độ dư.
b. Đặc điểm cấu tạo vă nhiệm vụ của câc bộ phận chính của tua bin + Vỏ tua bin
Vỏ của tua bin RHF5 không lắp cânh, vỏ tua bin ln tiếp xúc với khí xả động cơ có nhiệt độ cao nín nó được chế tạo bằng gang hợp kim chịu nhiệt.
Do vỏ của tua bin RHF5 khơng lắp cânh nín cấu tạo rất đơn giản, kích thước vă khối lượng nhỏ nhờ đó giảm được giâ thănh của Turbo.
Do vănh tăng âp có tiết diện giảm dần từ cửa văo đến cửa ra nín tổn thất lưu động ít do đó lăm tăng hiệu suất của tua bin. Tuy nhiín, với kết cấu vỏ khơng lắp cânh thì địi hỏi nhă sản xuất phải có trình độ cao về mặt thiết kế vă kỹ thuật chế tạo.
+ Cânh tua bin (bânh công tâc) vă trục tua bin.
Bânh công tâc tua bin RHF5 dạng hình sao gồm có 12 cânh dẫn phđn bố đều trín đĩa quay tạo nín câc rênh thơng nhỏ, đường kính ngoăi Φ = 76 (mm) vă đường kính trong Φ = 57 (mm) vă được đúc liền với trục tua bin. Lă chi tiết rất quan trọng của tua bin, luôn hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, tốc độ lớn, liín tục nhận lực xung của sản vật chây có tính ăn mịn mạnh nín bânh cơng tâc lă chi tiết chịu tâc dụng lớn nhất về lực, nhiệt, dao động vă ăn mịn trong tuabin nín nó được chế tạo từ gang thĩp hợp kim chịu nhiệt.
B B B - B Ø 76 Ø 19 65.5 72.5 1 2 3 32 Ø 57 2.5 18 Ø 23 Rz12.5 6 Rz25 Rz12.5 Ø12 Ø7
Hình 3 - 8. Kết cấu bânh cơng tâc tua bin RHF5 1- Cânh tua bin; 2- Rênh xĩcmăng; 3- Trục tua bin.
+ Trục tua bin RHF5 được đúc liền với cânh tua bin, nó có tâc dụng dẫn động mây nĩn quay theo tua bin. Vì tốc độ quay của trục tua bin rất lớn từ (20000 ÷ 100000) v/ph nín giữa trục vă bạc lót, ống lót phải được bơi trơn bằng dầu cấp từ động cơ.
3.4.1.3. Vỏ giữa turbo RHF5
+ Vỏ giữa lă bộ phận rất quan trọng của turbo RHF5, nó được đúc bằng gang hợp kim. Vỏ giữa đỡ cânh tua bin vă cânh nĩn thông qua trục vă câc ổ đỡ, vỏ giữa lă nơi bố trí hệ thống lăm mât vă hệ thống bơi trơn cho turbo.
+ Dầu bôi trơn cũng theo câc đường ống đến bôi trơn cho turbo. Sau khi đến cửa dầu văo, dầu bôi trơn được chia thănh 2 nhânh để theo câc đường ống khoan trong vỏ giữa để đi đến bôi trơn cho trục tua bin, ống lót, bạc chặn. Sau khi bơi trơn
bạc chặn, dầu bôi trơn lại tiếp tục theo lỗ khoan trong bạc chặn năy để đi đến bơi trơn cho câc bạc lót. Cuối cùng dầu bơi trơn lại về khoang trống phía trong vỏ giữa để theo đường ống trở về cacte dầu của động cơ.
+ Tương tự, nước lăm mât động cơ theo câc đường ống đi đến âo nước lăm mât turbo, sau khi đi qua câc âo nước năy để lăm mât turbo, nước lăm mât lại tiếp tục theo đường ống về kĩt nước lăm mât động cơ.
B A 5 6 7 1 2 3 4
Hình 3 - 9. Cấu tạo vỏ giữa
A- Dầu văo dầu bôi trơn; B- Dầu ra dầu bôi trơn.
1- Bânh công tâc tua bin; 2- Xĩcmăng; 3- Khoang nước lăm mât; 4- Bânh công tâc mây nĩn; 5- Vịng lăm kín; 6- Thđn vỏ giữa; 7- Ổ trục tự lựa.
Ngoăi ra, vỏ giữa cịn lă nơi để bố trí trục tua bin, câc bạc lót, ống lót trục, bạc chặn vă nhằm trânh không cho bạc chặn quay theo trục tua bin. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.4.1.4. Mây nĩn RHF5
a. Nguyín lý lăm việc của mây nĩn
Mây nĩn lắp trong bộ turbo RHF5 lă loại mây nĩn ly tđm, nó có tâc dụng chuyển năng lượng cơ khí thănh năng lượng của dịng chảy trong mây nĩn, dựa văo tâc dụng lực ly tđm để tăng âp cho khơng khí từ âp suất P0 bằng âp suất khí trời lín âp suất Pk vă lăm cho khơng khí có lưu lượng GK từ phần khơng gian năy qua phần không gian khâc.
Mây nĩn RHF5 được dẫn động quay từ tua bin, lợi dụng văo chuyển động quay đó để truyền cơng cơ học cho khơng khí tạo nín lực qn tính ly tđm của câc phần tử khí, lăm cho khơng khí chuyển động từ phần năy sang phần khâc của dịng chảy trong rênh của một bânh cơng tâc. Khi đi ra khỏi bânh cơng tâc khơng khí có
âp suất vă tốc độ cao tạo nín độ chđn khơng cục bộ ở trước miệng văo của bânh cơng tâc (bị hút văo). Q trình cứ tiếp tục khi khơng khí đi văo vănh tăng âp. Do tiết diện lưu thơng tăng dần nín một phần động năng biến thănh âp năng lăm cho khơng khí được giảm tốc vă tăng âp suất. Sau đó khơng khí tiếp tục văo trong vỏ xoắn ốc. Khi đó âp suất tăng cao vă nhiệt độ tăng cao đi văo xilanh động cơ để tăng âp cho động cơ.
b. Đặc điểm cấu tạo vă nhiệm vụ của câc bộ phận trong mây nĩn RHF5 + Vỏ mây nĩn RHF5
Vỏ mây nĩn RHF5 được đúc bằng hợp kim nhơm. Bín trong có bânh cơng tâc lắp đồng trục với bânh cơng tâc của tua bin khí. Bânh cơng tâc được bắt chặt văo trục rơto của tua bin khí bằng ícu. Khi rơto của tuabin quay, truyền chuyển động cho bânh công tâc của mây nĩn, bânh công tâc mây nĩn sẽ truyền động năng cho dịng khí văo mây nĩn. Khơng khí ra khỏi bânh công tâc của mây nĩn, văo vănh tăng âp rồi tiếp tục văo buồng xoắn trước khi đi văo xilanh động cơ.
Đường ống cửa văo: Dùng để dẫn hướng khơng khí đi văo bânh cơng tâc, đảm bảo dịng khí phđn bố đều ít bị cản. Đường ống cửa văo trong hệ thống tăng âp của động cơ 4JH1-TC có dạng ống hướng trục, như vậy dịng khí sẽ được hút văo bânh công tâc theo hướng trục. Sử dụng ống dạng năy do có ưu điểm: Đơn giản, gọn găng đảm bảo dịng khí văo đủ vă ít bị cản.
+ Bânh cơng tâc
Bânh công tâc mây nĩn RHF5 được chế tạo từ hợp kim nhơm, nó có dạng hình sao gồm có 12 cânh dẫn phđn bố đều trín đĩa quay tạo nín câc rênh thơng nhỏ hướng kính với đường kính ngoăi Φ = 81 (mm) vă đường kính trong Φ = 50,3 (mm). Ø 1 5 Ø7 18 A A Ø 8 1 A - A Ø 5 0. 3 34 5
Đđy lă chi tiết quan trọng nhất của mây nĩn, kết cấu gồm 2 phần: bânh dẫn hướng vă bânh lắp câc cânh. Bânh dẫn hướng có nhiệm vụ chuyển dịng khí từ hướng trục sang hướng kính, rồi trong bânh lắp câc cânh, dòng chảy đi từ trong ra ngoăi. Cơng dẫn động mây nĩn được truyền cho khơng khí trong câc rênh cânh lăm tăng âp suất, nhiệt độ vă tốc độ dịng khí tại đđy. Bânh cơng tâc của bộ tăng âp năy có dạng nửa hở, nín tổn thất lưu động nhiều hơn so với kiểu kín, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, độ cứng vă cường độ đều tốt.
Vănh tăng âp: Vănh tăng âp mây nĩn RHF5 dạng khơng cânh, cấu tạo đơn giản, dễ thích nghi khi thay đổi chế độ lăm việc, tuy nhiín hiệu suất khơng cao khoảng 0,8.
Vỏ xoắn ốc: Lă nơi tập trung khí nĩn trín mây nĩn RHF5, vỏ năy nó có dạng hình trịn, tiết diện ngang của vỏ tăng dần theo chu vi nín phù hợp với quy luật chuyển động của dịng khí trong vỏ dẫn đến tổn thất lưu động ít.
3.4.1.5. Bạc lót, bạc chặn, ống lót trục turbo RHF5 Ø 2 4 Ø 18 1 2 Ø 1 5 1.5 Ø 7 Ø 1 2 5 Ø 7 Ø 12 Ø 2 0 2 16 3 Ø 1 3 13 Ø3 Ø 19 Ø 1 2 4 Ø 13 35 Ø7 5 6 Ø 60 Ø 52 4 3 14 2.5 0.7 Hình 3 - 11. Kết cấu bạc lót, bạc chặn, ống lót trục turbo RHF5 1- Xĩcmăng; 2- Bạc lót trục; 3- Bạc chặn; 4- Ổ trục tự lựa hoăn toăn;
Do cânh tua bin vă cânh mây nĩn của turbo RHF5 quay ở tốc độ rất cao nT =
68202 (vịng/phút) nín câc bạc lót, bạc chặn được chế tạo bằng thĩp hợp kim vă ổ trục tự lựa chế tạo bằng hợp kim đồng, được lắp theo kiểu lắp lỏng hoăn toăn (bạc bơi) vì thế phải sử dụng câc ổ trục tự lựa hoăn toăn để hấp thụ câc rung động của trục vă bôi trơn trục. Những ổ năy được bôi trơn bằng dầu động cơ vă quay tự do giữa trục vă vỏ giữa, nhằm giảm ma sât cho phĩp trục quay với tốc độ cao.
Xĩcmăng được lắp trong rênh bao kín ở đầu mây nĩn vă đầu tua bin. Nhờ lực đăn hồi của xĩcmăng của ĩp chặt văo vỏ tua bin, giữa rênh vă xĩcmăng tạo nín khe hở sườn rênh lớn hơn chuyển dịch chiều trục. Xĩcmăng được đúc bằng gang hợp kim, ở đầu tua bin được lắp bởi hai xĩcmăng hai rênh riíng, miệng xĩcmăng đặt lệch nhau một góc 1800 để tạo cho xĩcmăng bao kín tốt hơn.
3.4.2. Van giảm âp vă bộ phận chấp hănh
2 3 Khí xạ từ buoăng cháy đng cơ đên A B 1 4 5 6 Khođng khí náp từ lóc gió
Đên buoăng cháy Đên ơng xạ
Hình 3 - 12. Sơ đồ van giảm âp vă bộ chấp hănh 1- Bộ chấp hănh; 2- Lò xo; 3- Măng cao su; 4- Van giảm âp;
5- Bânh tua bin; 6- Bânh nĩn.
Turbo tăng âp tạo ra công suất động cơ cao bằng câch tăng âp suất khơng khí nạp văo trong xilanh, nhưng nếu âp suất khơng khí tăng quâ cao, lực khí thể của hỗn hợp khí - nhiín liệu khi chây sẽ quâ lớn vă động cơ sẽ khơng chịu được âp suất năy. Vì vậy, phải điều khiển âp suất tăng âp bằng van giảm âp vă bộ chấp hănh. Van giảm âp được gắn văo vỏ turbo. Nó có tâc dụng giảm âp suất tăng âp khi âp suất tăng quâ cao.
Khi van giảm âp mở, một phần khí xả khơng chảy qua cânh tua bin mă chạy thẳng đến ống xả. Việc đóng mở van năy được điều khiển bằng bộ chấp hănh.
Bộ chấp hănh được chia lăm hai khoang A vă B bằng một măng ngăn 1. Khoang A lă khoang cao âp nối với đường khí nạp nạp văo động cơ (sau khi đê tăng âp qua mây nĩn), khoang B nối thơng với khí quyển. Lị xo 3 giữ cho van giảm âp ln ln ở vị trí đóng kín. Khi âp suất tăng âp tăng quâ cao, lăm cho âp suất ở khoang A cũng tăng, thắng lực lò xo 3, lăm mở van giảm âp, lăm giảm lượng khí thải qua cânh tua bin đi thẳng ra đường ống thải, do đó giảm được âp suất khí nạp.
B 1 5 4 2 3 A Hình 3 - 13. Bộ chấp hănh
A- Khoang chứa âp suất tăng âp; B- Khoang thông âp suất môi trường. 1- Cửa thơng; 2- Địn điều khiển; 3- Vỏ bầu âp suất; 4- Lò xo; 5- Măng ngăn.
3.4.3. Hệ thống bôi trơn vă lăm mât trong bộ turbo RHF5
D A B C 1 2 3 4 5 6 Khoang nước làm mát Từ vỏ van
haỉng nhit đên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đên bơm nước
Đên cácte daău Khoang daău
Hình 3 - 14. Hệ thống bôi trơn vă lăm mât turbo
A- Khí thải động cơ ra khỏi tua bin; B- Khí nạp văo mây nĩn; C- Dầu văo dầu bôi trơn; D- Dầu ra dầu bôi trơn;
1- Vỏ tua bin; 2- Bânh công tâc tua bin; 3- Khoang nước lăm mât; 4- Bânh công tâc mây nĩn; 5- Vỏ mây nĩn; 6- Vỏ giữa.
Hệ thống bôi trơn của bộ turbo được tích hợp với hệ thống bơi trơn của động cơ chính, để bơi trơn câc ổ đỡ bín trong vỏ giữa. Dầu động cơ được cấp đến từ ống dầu văo vă tuần hoăn giữa câc ổ đỡ. Sau khi bôi trơn ổ đỡ, dầu chảy qua ống dầu ra vă về câcte của động cơ.
Hệ thống lăm mât: Tương tự như hệ thống bôi trơn, hệ thống lăm mât turbo cũng nằm chung trong hệ thống lăm mât động cơ chính, turbo được lăm mât bởi nước lăm mât động cơ. Nước lăm mât từ van hằng nhiệt văo khoang nước bín trong vỏ giữa qua ống nước văo. Sau khi tuần hoăn lăm mât turbo, nước qua ống nước ra vă quay về bơm nước để tuần hoăn trong hệ thống lăm mât động cơ.
3.4.4. Câc cảm biến trín đường ống nạp3.4.4.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp 3.4.4.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dđy sấy được sử dụng trong động cơ để phât hiện lượng khơng khí nạp văo. Cảm biến tích phđn kiểu đo nhiệt độ có cơ sở đo vă khuếch đại tín hiệu. Bộ phận thu tin của cảm biến dạng sợi bạch kim. Để lăm sạch câs sợi năy (sau khi tắt động cơ) dùng dịng điện 40 mA từ ECU động cơ để đốt nóng trong 1 phút. Cảm biến cho phĩp xâc định khối lượng khơng khí nạp văo động cơ vă tính tơn điểm lăm việc điều khiển theo chu kỳ cung cấp khơng khí cho xilanh.
Hình 3 - 15. Sơ đồ ngun lý cảm biến đo kiểu dđy sấy 1- Dịng điện; 2- Khí nạp; 3- Dđy sấy; 4- Biến trở.