Hình 2- 3 Bộ xĩcmăng của động cơ 4JH1-TC
2.3.4.Hệ thống khởi động
2.3. Câc hệ thống của động cơ ISUZU 4JH1-TC
2.3.4.Hệ thống khởi động
2.3.4.1. Sơ đồ hệ thống khởi động 10 9 8 7 6 5 4 3 2 11 1
Hình 2 - 11. Sơ đồ ngun lý hệ thống khởi động của động cơ 4JH1-TC 1- Bânh răng trục khuỷu; 2- Nút dừng; 3- Vănh răng khởi động;4- Rảnh xoay một chiều; 5- Đòn bẩy; 6- Đĩa tiếp điểm; 7- Lị xo hồi vị; 8- Vị trí nối dđy dẫn; 9- Nút khởi động; 10- Khoâ nguồn; 11- Nguồn ắc quy.
2.3.4.2. Nguyín lý hoạt động
Động cơ sử dụng hệ thống khởi động điện, nguồn khởi động 24V, công suất của động cơ khởi động 2,3 (KW), cường độ dòng của nguồn ắcquy 160 (A.h). Khi đóng cơng tắc nguồn 10 vă ấn nút khởi động 9, dòng điện lúc năy đi từ: (+) ắc qui → khoâ 10 → nút khởi động 9 → điểm nối 8 → cuộn dđy W1 vă W2 trín rơ le động cơ khởi động → cuộn dđy kích từ của động cơ khởi động → ( -) ắc qui, đóng tiếp điểm 6, kĩo địn điều khiển 5 dịch chuyển qua trâi, đẩy cơ cấu bânh răng khởi động ăn khớp với bânh răng trục khuỷu, dòng điện từ (+) ắcqui → đĩa tiếp điểm 6- → cuộn dđy của động cơ khởi động, động cơ khởi động quay kĩo bânh răng trục
khuỷu quay vă động cơ chính được khởi động. Khi ngắt nút khởi động, cuộn W1,
W2 mất nguồn tiếp điểm mở, động cơ dừng khởi động, cần điều khiển 5 dịch chuyển qua phải trả cơ cấu trở về vị trí ban đầu. Rênh xoay một chiều 4 có tâc dụng ngăn cản hiện tượng động cơ chính quay kĩo quay động cơ khởi động quay lăm hỏng thiết bị, nguyín lý như sau: Khi động cơ chính đê được khởi động, tốc độ của trục khuỷu sẽ tăng lín vă lớn hơn tốc độ quay của bânh răng khởi động 3, lúc năy trín rênh xoay một chiều 4 xuất hiện phản lực N tự động kĩo cơ cấu dịch chuyển qua trâi, thơng qua địn điều khiển 5, ngắt tiếp điểm 6 vă động cơ khởi động tự động ngừng, lúc năy vănh răng khởi động 3 cũng khơng cịn ăn khớp với bânh răng trục khuỷu động cơ chính nữa.
2.3.5. Hệ thống tăng âp
Hệ thống tăng âp trín động cơ 4JH1-TC lă loại tăng âp kiểu tua bin khí, được lăm mât trung gian. Bộ turbo tăng âp gồm hai phần chính lă tua bin vă mây nĩn khí, cùng với câc cơ cấu phụ khâc như bạc đỡ trục, thiết bị bao kín, hệ thống bơi trơn vă lăm mât.
Tua bin tăng âp trín động cơ lă loại tua bin tăng âp hướng kính, mây nĩn dùng để tăng âp động cơ có nhiệm vụ biến đổi cơ năng thănh năng lượng của dịng khí tạo ra âp suất năo đó để cung cấp văo xilanh động cơ. Loại mây nĩn trín động cơ 4JH1-TC lă loại mây nĩn ly tđm.
Nguyín lý lăm việc: Tua bin vă mây nĩn được lắp trín cùng một trục. Mây nĩn được dẫn động bởi tua bin khí, khí thải của động cơ theo đường ống dẫn tới tua bin lăm quay câc cânh tua bin thực hiện sinh cơng cơ học có ích, sau đó đi qua đường ống thải ra ngoăi. Khơng khí từ ngoăi trời qua mây nĩn được nĩn tới âp suất pk rồi văo xilanh động cơ trong kỳ nạp của động cơ.
D A B C 1 2 3 4 5 6 Hình 2 - 12. Kết cấu turbo RHF5
A- Khí thải động cơ ra khỏi tua bin; B- Khí nạp văo mây nĩn; C- Dầu văo dầu bơi 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. Vấn đề tăng âp cho động cơ sẽ được trình băy cụ thể ở phần 3.
3. KHẢO SÂT HỆ THỐNG TĂNG ÂP ĐỘNG CƠ ISUZU 4JH1-TC 3.1. Sơ đồ hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC 3.1. Sơ đồ hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Động cơ 4JH1-TC sử dụng hệ thống tăng âp bằng turbo loại RHF5, turbo do hêng Ishikawajima-Harima chế tạo. Cụm turbo tăng âp bao gồm một tua bin dạng hướng kính vă một mây nĩn dạng ly tđm, bộ lăm mât trung gian khí nạp vă câc ổ đỡ. Về cơ bản hệ thống tăng âp của động cơ bao gồm: bầu lọc khơng khí, bộ tua bin khí, van giảm âp vă bộ phận chấp hănh.
Sơ đồ nguyín lý hệ thống tăng âp động cơ 4JH1-TC
17 16 15 14 13 ECU 11 12 9 4 5 6 7 8 10 1 2 3
Hình 3 - 1. Sơ đồ bố trí hệ thống tăng âp trín động cơ 4JH1-TC
1- Động cơ; 2- Bầu âp suất; 3- Van xả; 4- Ống thải; 5- Bânh tua bin ; 6- Bânh mây nĩn; 7- Ống nạp trước mây nĩn; 8- Bầu lọc khơng khí; 9- Cảm biến lưu lượng khí nạp; 10- Kĩt lăm mât khí nạp; 11- Cảm biến âp suất tua bin; 12- Bộ điều khiển trung tđm ECU; 13- Trục khuỷu; 14- Piston; 15- Xilanh; 16- Xupâp nạp; 17- Xupâp thải.
+ Nguyín lý lăm việc: Khí thải từ động cơ 1 không thải trực tiếp ra môi trường mă tiếp tục theo đường ống thải đi văo khoang tua bin vă lăm quay bânh tua bin của cụm turbo tăng âp, do kết cấu đồng trục nín khi tua bin quay lăm mây nĩn
quay theo. Mây nĩn hút khơng khí từ mơi trường qua bầu lọc 8, theo đường ống 7 qua cửa nạp văo mây nĩn, nĩn khơng khí có âp suất P0 (âp suất khí trời) lín đến âp suất Pk vă nạp văo động cơ trong mỗi chu trình cơng tâc.
3.2. Hệ thống nạp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Kết cấu của hệ thống nạp ảnh hưởng rất lớn đến hệ số nạp của động cơ. Vì thế hệ số nạp đóng vai trị quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động cơ.
P0,T0,C0 1 2 P1,T1,C1 P2,T2,C2 P3=PK T3=TK C3=CK 3 4
Hình 3 - 2. Sơ đồ nguyín lý hệ thống nạp động cơ.
1- Bầu lọc; 2- Mây nĩn; 3- Khoang nạp chung; 4- Động cơ.
3.2.1. Nguyín lý lăm việc của hệ thống nạp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Quâ trình nạp trong câc xilanh động cơ được thực hiện khi piston đi từ ĐCT đến ĐCD. Góc mở sớm xupâp nạp 24,50, góc đóng muộn xupâp nạp 55,50. Sơ đồ pha phđn phối khí kỳ nạp của động cơ 4JH1-TC turbo được biểu diễn hình 3- 3.
55°
Kỳ náp
ÐCT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ÐCD
24,5°
Khi động cơ lăm việc khơng khí ở mơi trường có âp suất P0, nhiệt độ T0, tốc
độ C0, được hút văo mây nĩn 2. Trước khi đi văo mây nĩn, khơng khí được lọc sạch ở bầu lọc 1, khí nạp khi ra khỏi bầu lọc có (P1, T1, C1) trước khi đi văo mây nĩn. Qua mây nĩn, khơng khí được nĩn lín (P2, T2, C2). Sau đó, khơng khí nĩn được đưa văo khoang nạp chung của động cơ, để cấp văo mỗi xilanh động cơ với âp suất (Pk,
Tk, Ck).
3.2.2. Đặc điểm kết cấu câc bộ phận trong hệ thống nạp
+ Bầu lọc khơng khí: Động cơ 4JH1-TC sử dụng loại bầu lọc bằng giấy (lọc khơ). Khơng khí từ mơi trường ngoăi đi qua bầu lọc. Những chất bẩn được giữ lại, khơng khí sạch đi văo mây nĩn được nĩn đến một âp suất cần thiết rồi được đưa văo xilanh động cơ.
+ Mây nĩn khí nạp: Bộ turbo tăng âp động cơ 4JH1-TC turbo sử dụng mây nĩn ly tđm, bânh công tâc của mây nĩn được lắp đồng trục với trục bânh cơng tâc của tua bin khí xả vă được tua bin khí dẫn động.
+ Đường ống nạp: Có ảnh hưởng rất lớn đến sức cản chuyển động của dịng khí vă ảnh hưởng đến hiệu quả tăng âp. Vì vậy, đường ống nạp có hình dâng, kích thước, kết cấu phù hợp để trở lực của đường ống nhỏ nhất đảm bảo cho động cơ lăm việc tốt, hiệu quả tăng âp cao.
3.3. Hệ thống thải động cơ ISUZU 4JH1-TC
Trín động cơ 4JH1-TC năng lượng khí xả của động cơ được tận dụng để dẫn động bộ tua bin tăng âp. Vì vậy, trong hệ thống thải của động cơ có lắp tua bin khí nối thơng với ống thải chung, rồi đến bộ tiíu đm, sau đó khí xả thải ra mơi trường. Trín động cơ năy có lắp một bộ lọc khí xả dùng để lăm biến đổi chất CO vă HC thănh khí xả chứa những chất khơng độc hại. Bộ lọc khí xả được lắp trước bộ giảm đm chính để lăm sạch toăn bộ khí xả.
KHÍ XẢ
1 2 3 4
Hình 3 - 4. Sơ đồ hệ thống thải động cơ 4JH1-TC
1- Động cơ; 2- Ống thải chung; 3- Tua bin khí; 4- Bộ tiíu đm. Khí xả
3.3.1. Nguyín lý lăm việc của hệ thống thải động cơ ISUZU 4JH1-TC
Quâ trình thải trong xilanh động cơ được thực hiện khi piston đi từ ĐCD lín ĐCT, xupâp thải mở với góc mở sớm lă 540 vă góc đóng muộn lă 260.
Kỳ thại
ÐCT
ÐCD 26°
54°
Hình 3 - 5. Sơ đồ pha phối khí kỳ thải
Ở cuối quâ trình giên nở, xupâp thải mở sớm, sản vật chây được thải ra ngoăi qua xupâp xả theo đường ống thải chung đi văo miệng phun của tua bin khí. Tại đđy, khí xả có nhiệt độ TT, âp suất PT vă tốc độ CT giên nở sinh công lăm quay rơto tua bin khí để dẫn động mây nĩn. Khí thải sau khi truyền năng lượng cho cânh dẫn tua bin khí xong thì tiếp tục đi qua bộ tiíu đm sau đó được thải ra ngoăi. Nhờ vậy, giảm được tiếng ồn cho động cơ.
3.3.2. Đặc điểm kết cấu câc bộ phận hệ thống thải động cơ ISUZU 4JH1-TC
- Xupâp thải: Trong hệ thống thải, mặt nấm xupâp thải chịu phụ tải động vă phụ tải nhiệt rất lớn. Mặt nấm xupâp ln ln chịu va đập mạnh với đế xupâp nín rất dễ biến dạng. Do xupâp trực tiếp tiếp xúc với khí chây nín xupâp chịu nhiệt độ rất cao. Ngoăi ra, do trong khí chây có tạo thănh axit nín gđy ra ăn mịn mặt nấm xupâp. Vì vậy, địi hỏi vật liệu lăm xupâp phải có độ bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt chống được ăn mịn hóa học vă hiện tượng xđm thực của khí thải ở nhiệt độ cao. Để đảm bảo độ bền của xupâp vă tiết diện lưu thơng của dịng khí thải góc cơn trín mặt nấm α = 45°.
- Tua bin tăng âp hướng kính: Tận dụng năng lượng của khí xả để lăm quay tua bin dẫn động mây nĩn ly tđm lăm tăng lượng khí nạp cung cấp cho động cơ, nhờ vậy lăm tăng được cơng suất có ích của động cơ vă cải thiện tính kinh tế của động cơ.
- Bộ tiíu đm: Để hạn chế tiếng ồn của động cơ, bộ tiíu đm được lắp trín đường ra của tua bin khí, vì vậy gđy thím lực cản trín đường thải. Động cơ sử dụng turbo tăng âp nhằm giảm thănh phần độc hại trong khí xả, tăng cơng suất động cơ nhờ hoăn thiện được hệ thống nạp - thải, tức lă hoăn thiện được chu trình lăm việc của động cơ.
3.4. Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC3.4.1. Bộ turbo tăng âp 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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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- Vịng 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 công 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 khơng 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 công 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