o QCĐ = CCĐ tCĐ
2.8.2.Cỏc phương phỏp tăng ỏp cho độngcơ
Đặt vấn đề
Để tăng cụng suất cho động cơ thỡ ta cú thể tăng ỏp suất chỉ thị của chu trỡnh pi lờn. Như vậy nhiệt lượng cấp vào cho mỗi chu trỡnh sẽ phải lớn hơn hay núi cỏch khỏc là lượng nhiờn liệu và khụng khớ cấp cho 1 chu trỡnh sẽ tăng so với khi chưa tăng ỏp. Do đú khụng khớ nạp vào động cơ phải cú ỏp suất Pk> P0. (P0là ỏp suất mụi trường)
Khỏi niệm tăng ỏp
Là tăng ỏp suất PKhay tỷ trọng riờng ủK của khụng khớ nạp vào xi lanh của động cơ, nhằm tăng lượng khụng khớ nạp vào xi lanh động cơ trong mỗi chu trỡnh. Phương phỏp này để tăng cụng suất cho động cơ và là phương phỏp tốt nhất, khụng phải tăng kớch thước của động cơ mà chỉ bố trớ thờm một số thiết bị để tăng ỏp cho động cơ.
Làm mỏt khụng khớ tăng ỏp
Khụng khớ được nộn trước khi nạp vào động cơ, do đú mà nhiệt độ TKcủa nú cao hơn nhiệt độ của mụi trường. Nếu khụng đựơc làm mỏt trước khi nạp vào xi lanh thỡ lượng khụng khớ nạp vào động cơ GKsẽ giảm, nhiệt độ tại cỏc điểm đặc trưng của chu trỡnh Tc, Ty, Tzcao, làm ảnh hưởng đến độ bền động cơ ứng suất nhiệt lớn. Vậy khụng khớ tăng ỏp trước khi nạp vào động cơ cần phải được làm mỏt, nhờ bộ sinh hàn khớ nạp lắp sau mỏy nộn khớ. Nhờ thế, lượng khớ nạp tăng lờn. Kinh nghiệm cho thấy cứ giảm nhiệt độ của khụng khớ nạp xuống 100C thỡ cụng suất động cơ tăng 2,5%.
Đỏnh giỏ mức độ tăng ỏp của động cơT
Nếu giữ nguyờn cỏc thụng số cũn lại trong biểu thức tớnh cụng suất cú ớch Ne, thỡ người ta thấy rằng Netỉ lệ thuận với ỏp suất khớ nạp PKhay khối lượng riờngK.
Tỉ số giữa ỏp suất cú ớch trung bỡnh của động cơ tăng ỏp với ỏp suất cú ớch trung bỡnh của động cơ khụng tăng ỏp gọi là mức độ tăng ỏp của động cơ. Người ta chứng minh được rằng:
T= Pc Pct n Po Pk1/ (2.12) PK, p0: ỏp suất khớ nạp động cơ tăng ỏp và của động cơ khụng tăng ỏp;
n: Chỉ số nộn đa biến của mỏy nộn khớ.
Hiện nay, T cú thể đạt 1,5 2,5. Vỡ là phương phỏp tăng cụng suất tốt nhất nờn hầu hết cỏc động cơ cỡ vừa và lớn, động cơ diezel tàu thủy đều là động cơ tăng ỏp. Đối với động cơ diesel 2 kỳ luụn được coi là động cơ cú tăng ỏp vỡ ỏp suất khớ quột phải lớn hơn ỏp suất khớ trời, tuy nhiờn khi ỏp suất khớ quột khụng lớn lắm (0,110,13 MN/m2) thỡ cú thể coi là động cơ khụng tăng ỏp.
Theo tỷ số tăng ỏpTngười ta cú thể chia ra:
Động cơ tăng ỏp thấp:T= 1,31,9 Động cơ tăng ỏp trung bỡnh:T= 1,92,5 Động cơ tăng ỏp cao:T= 2,53,5
Theo phương phỏp dẫn động mỏy nộn khớ người ta phõn thành:
Tăng ỏp bằng truyền động cơ giới Tăng ỏp bằng tua bin khớ xả Tăng ỏp hỗn hợp
Cỏc loại mỏy nộn khớ
Trong tăng ỏp thường sử dụng cỏc mỏy nộn rụto, ly tõm và piston do trục khuỷu của động cơ dẫn động thụng qua truyền động cơ giới hay dẫn động bằng tua bin khớ xả.
Tăng ỏp động cơ truyền động bằng cơ giới
Trờn hỡnh 5.10 giới thiệu sơ đồ tăng ỏp cơ giới. Nội dung của phương phỏp là trớch một phần cụng suất ra từ trục khuỷu động cơ, thụng qua hệ bỏnh răng để dẫn động mỏy nộn khớ, ỏp suất tăng ỏp PK khụng cho phộp vượt quỏ, 0,15 0,16MPa. Nếu ỏp suất tăng ỏp
lớn hơn nữa thỡ cụng suất tiờu thụ cho mỏy nộn sẽ vượt quỏ 10% cụng suất động cơ, sẽ làm giảm hiệu suất của động cơ.
Cụng suất tiờu hao cho mỏy nộn tớnh theo cụng thức:
NK= 1 . 1 1 k k k k Po Pk To Ro k k G (2-13) (3.13) Trong đú:
k: Chỉ số nộn đoạn nhiệt của mỏy nộn;
P0, T0: ỏp suất, nhiệt độ của khụng khớ ngoài trời; PK, TK: ỏp suất, nhiệt độ của khụng khớ sau khi nộn; GK: Lưu lượng khối lượng của khụng khớ (Kg/s); k: hiệu suất mỏy nộn:
Mỏy nộn rụto:k= 0,530,6 Mỏy nộn piston:k= 0,550,78 Mỏy nộn ly tõm:k= 0,570,76. Cụng suất cú ớch của động cơ khi đú:
Ne= Ni– Nm– NK (2.14)
Ưu nhược điểm của phương phỏp tăng ỏp bằng truyền động cơ giới:
Do vũng quay mỏy nộn khớ phụ thuộc trực tiếp vào vũng quay động cơ nờn trong quỏ trỡnh khởi động, tăng tốc hệ thống tăng ỏp làm việc hiệu quả. Tuy
nhiờn hệ thống này cú tiờu tốn năng lượng động cơ nờn mức độ tăng ỏp khụng thể cao. Ngoài ra khi động cơ làm việc nặng tải, xu hướng giảm vũng quay trong khi đú lượng cấp nhiờn liệu lại lớn nờn cú thể dẫn đến thiếu khụng khớ và khi giảm tải thỡ ngược lại.
Tăng ỏp bằng tua bin khớ thải:
5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Pk,Tk
Hỡnh 5.11 giới thiệu sơ đồ tăng ỏp bằng tua bin khớ thải. Cú thể khẳng định đõy là biện phỏp tốt nhất để tăng cụng suất cho động cơ, lợi dụng năng lượng nhiệt của dũng khớ xả để làm quay tua bin khớ xả và sau đú lai mỏy nộn khớ. Phương phỏp này được sử dụng rộng rói trong hầu hết cỏc động cơ cú tăng ỏp.
Liờn hệ giữa động cơ và tua bin khớ xả là liờn hệ thể khớ, tua bin khớ xả và mỏy nộn khớ liờn hệ đồng trục.
PT, TT: ỏp suất, t0khớ xả;
P0’, T0’: ỏp suất, nhiệt độ khớ xả sau tua bin; P0, T0: ỏp suất, nhiệt độ khụng khớ mụi trường PK, TK: ỏp suất, nhiệt độ khụng khớ tăng ỏp;
Ưu nhược điểm của phương phỏp tăng ỏp bằng tua bin khớ xả:
Cấu tạo hệ thống tăng ỏp đơn giản, gọn nhẹ, hiệu suất động cơ cao hơn so với động cơ tăng ỏp bằng truyền động bằng cơ giới. Sản lượng của mỏy nộn phụ thuộc vào tải của động cơ tức là phụ thuộc vào sản lượng khớ thải. Tuy vậy hệ thống cú 1 số nhược điểm như khú khởi động, khú tăng tốc. Khi tải thay đổi hệ thống tăng ỏp làm việc khụng tốt cú hiện tượng thiếu hay thừa khụng khớ. Để tăng hiệu quả làm việc của tua bin khớ xả thỡ đường ống khớ xả nối từ động cơ tới tua bin phải ngắn, thẳng, nhúm 2 đến 3 xi lanh nối với tua bin phải cú trỡnh tự làm việc cỏch xa nhau. Nếu cụng suất chỉ thị như nhau thỡ cụng suất cú ớch của động cơ tăng ỏp bằng tua bin khớ xả sẽ lớn hơn cụng suất cú ớch của động cơ tăng ỏp bằng truyền động cơ giới một lượng bằng cụng suất tiờu hao cho mỏy nộn NK. Vỡ vậy hiệu suất cú ớch của động cơ tăng ỏp bằng tua bin khớ thải sẽ lớn hơn hiệu suất cú ớch của động cơ tăng ỏp bằng truyền động cơ giới từ 46 %. Cụng suất của động cơ tăng ỏp bằng tua bin khớ thải cú thể tăng lờn trong phạm vi rộng hơn so với tăng ỏp bằng truyền động cơ giới. Tớnh kinh tế của động cơ được tăng lờn vỡ phần lớn nhiờn liệu được đốt chỏy ở điều kiện thể tớch xi lanh khụng đổi sẽ cho ỏp suất và nhiệt độ lớn nhất của chu trỡnh cao hơn. Chu trỡnh của động cơ tăng ỏp bằng tua bin khớ thải khụng khỏc lắm so với chu trỡnh của động cơ khụng tăng ỏp. Nhưng cỏc thụng số của chu trỡnh, cỏc gúc phối khớ thỡ khỏc cụ thể gúc mở van cú thể tới 90 1500, mục đớch để làm mỏt buồng mỏy và làm sạch khớ sút trong xi lanh.
Tăng ỏp hỗn hợp
Tăng ỏp hỗn hợp là sử dụng hệ thống tăng ỏp gồm cả hai mỏy nộn, một mỏy nộn được dẫn động bằng tua bin khớ thải và một được dẫn động bằng cơ giới. Theo cỏch phối hợp của cỏc mỏy nộn khớ chia ra cỏc dạng tăng ỏp sau:
Tăng ỏp hỗn hợp nối tiếp thuận
Hỡnh 5.12.a: Trong hệ thống tăng ỏp này gồm 2 tầng mỏy nộn khớ. Tầng thứ nhất mỏy nộn khớ 3 được dẫn động bằng tua bin khớ xả 2 gắn đồng trục. Khụng khớ sau mỏy nộn được làm mỏt trung
tăng ỏp này cú ưu điểm là mức độ tăng ỏp cao, sản lượng khụng khớ tăng ỏp phụ thuộc theo tải của động cơ chứ khụng phải vũng quay, điều này rất phự hợp với tỡnh hỡnh làm việc của động cơ, tuy nhiờn cũng giống như trường hợp tăng ỏp bằng tua bin khớ xả, hệ thống làm việc khụng tốt ở cỏc chế độ khởi động, khi tải thay đổi.
Tăng ỏp hỗn hợp nối tiếp ngược
Hỡnh 5.12.b: Trong sơ đồ tầng thứ nhất mỏy nộn được dẫn động cơ giới. Khụng khớ sau mỏy nộn này được làm mỏt trung gian sau đố tiếp tục được nộn ở mỏy nộn của tầng thứ 2 được dẫn động nhờ tua bin khớ xả gắn đồng trục cuối cựng nạp vào động cơ.
Hệ thống tăng ỏp này cũng tạo được mức độ tăng ỏp cao và cũng giống như hệ thống tăng ỏp cơ giới sản lượng khớ nộn chỉ phụ thuộc vào vũng quay động cơ mà khụng theo tải của động cơ. Hệ thống cũng cú ưu điểm là khả năng thớch ứng tốt trong quỏ trỡnh tăng tốc.
Tăng ỏp hỗn hợp song song (hỡnh 5.12.c)
Hệ thống tăng ỏp này gồm 2 tầng nối song song, khụng khớ sau mỏy nộn cũng được làm mỏt. Hệ thống yờu cầu 2 mỏy nộn cú ỏp suất nộn tương đương nhau. Hệ thống mang những đặc điểm tương tự của 2 hệ thống tăng ỏp độc lập là tăng ỏp cơ giới và tăng ỏp bằng tua bin khớ xả.
2.9. MỘT SỐ Kí HIỆU CỦA ĐỘNG CƠ2.9.1. Ký hiệu của động cơ của liờn xụ cũ