4.PHĐN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÂN LẮP ĐẶT BỘ TĂNG ÂP TRÍN ĐỘNG CƠ AMZ 236
4.3.Lựa chọn phương ân lắp đặt bộ tăng âp trín động cơ AMZ 236
Tăng âp bằng tuabin khí lă phương phâp tăng âp dùng tuabin (TB) lăm việc nhờ năng lượng khí xả của động cơ đốt trong (ĐCĐT) để dẫn động mây nĩn (MN). Khí xả của ĐCĐT có nhiệt độ vă âp suất rất cao nín nhiệt năng của nó tương đối lớn. Muốn khí thải sinh công, nó phải được giên nở trong một thiết bị để tạo ra công cơ học. Nếu để nó giên nở trong xi lanh của ĐCĐT thì dung tích của xilanh sẽ rất lớn, lăm cho kích thước của ĐCĐT quâ lớn, nặng nề. Điều năy mặc dù lăm tăng hiệu suất nhiệt nhưng tính hiệu quả được đânh giâ bằng giâ trị âp suất trung bình sẽ rất nhỏ. Để tận dụng tốt năng lượng khí xả, người ta cho nó giên nở đến âp suất môi trường vă sinh công trong câc cânh của tua bin (TB). Ta lần lượt xem xĩt câc phương ân kết nối đó: 3 PT PK PK PK LIÊN HỆ CƠ KHÍ 2 1 LIÊN HỆ KHÍ THỂ 4 PT' 4 PT' 3 P0 1 6
CƠ CẤU NỐI CÓ LIÊN HỆ THUỶ LỰC
3 P0 1 P0,T0 PT' 7 4 PT 5 5 PT
Hình 4-14 Sơ đồ tăng âp bằng tuabin khí
1-Động cơ; 2-Khớp nối; 3-Mây nĩn dẫn động khí thể; 4-Tuabin dẫn động mây nĩn; 5- Lăm mât; 6-Bình xả; 7-Khớp thuỷ lực.
a) Tăng âp bằng TB khí liín hệ cơ khí
Trong phương ân năy trục tuabin, động cơ đốt trong vă mây nĩn được nối liền nhau. (Hình 4-15) giới thiệu sơ đồ nguyín lý của phương ân năy.
2 PT' P0 PK 1 PT 4 3 5
Hình 4-15 Sơ đồ nguyín lý của tăng âp tuabin 1-Động cơ; 2-Khớp nối; 3-Mây nĩn; 4-Tuabin; 5-Lăm mât
Với phương ân năy âp suất của khí nạp văo xy lanh động cơ đạt 3,4 kG/cm2, khí xả sau khi ra khỏi xy lanh động cơ đốt trong trước khi văo tuabin đạt âp suất 16 kG/cm2. Nhưng theo Buchi cho rằng công do giên nở không hoăn hảo của sản vật
chây trong xy lanh của ĐCĐT sẽ được thu hồi trong TB. Song phương ân năy gặp phải câc hạn chế sau:
-Công xả của khí xả ĐCĐT tăng lín quâ cao.
-Khí xót trong xy lanh rất lớn lăm cho lượng khí mới nạp văo xy lanh giảm. Do câc nguyín nhđn trín mă phương ân năy không được tồn tại trong thực tế.
b) Tăng âp bằng TB khí liín hệ khí thể
Sơ đồ nguyín lý của tăng âp năy thể hiện trín Hình 4-16. Theo phương ân năy, tuabin vă mây nĩn được nối đồng trục với nhau. Khí xả được giên nở trong cânh tuabin sẽ lăm tuabin quay vă dẫn động mây nĩn nĩn không khí tới âp suất tăng âp vă đưa văo động cơ
PK 1 PT PT' P0 5 4 3 2
Hình 4-16 Tăng âp bằng TB khí liín hệ khí thể
1-Động cơ; 2-Thiết bị lăm mât; 3-Mây nĩn; 4-Tuabin; 5-Bình xả.
Phương phâp tăng âp TB khí có liín hệ khí thể cho phĩp lợi dụng tối đa năng lượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT ở mọi lĩnh vực sử dụng.
c) Tăng âp bằng TB khí liín hệ thuỷ lực
Câc phương ân kết nối giữa động cơ đốt trong vă cụm tuabin . mây nĩn cũng rất phong phú. Hình 4-17 trình băy câc phương phâp kết nối năy. Trong đó, Hình 4- 17a lă câch ghĩp nối thông dụng nhất, nó cho phĩp điều chỉnh chế độ tăng âp theo chế độ lăm việc của động cơ đốt trong. Ngoăi ra, còn có câc phương phâp kết nối nhằm tận dụng năng lượng khí xả như Hình 4-17b,c. Ở đđy, ngoăi cụm TB.MN dùng tăng âp cho động cơ còn có TB tận dụng năng lượng còn thừa của khí xả cung cấp cho thiết bị công tâc. Loại kết cấu năy được sử dụng nhiều trong động cơ 2 kỳ tốc độ thấp cũng như động cơ 4 kỳ tốc độ trung bình vă ngay cả động cơ sử dụng trín xe tải.
1 4 3 2 1 1 5 2 8 7 5 6 4 3 3 4 2
Hình 4-17 Tăng âp TB khí có liín hệ thuỷ lực
a) Cơ cấu nối có liín hệ thuỷ lực; b) Cơ cấu nối có liín hệ thuỷ lực vă tua bin tận dụng năng lượng khí xả; c) Cơ cấu nối qua hộp số có tua bin tận dụng năng lượng khí xả dẫn động mây phât điện; 1. Động cơ; 2- Khớp thuỷ lực; 3,4- Cụm TB-MN dẫn động
khí thể; 5- TB tận dụng; 6- Hộp số; 7- Mây phât điện; 8- Hộp tốc độ.
Qua 3 phương ân trín ta chọn tăng âp cho động cơ AMZ 236 bằng Tuabin khí liín hệ khí thể. Với phương ân năy thì ta lợi dụng tối đa năng lượng khí thải tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả trong mọi trường hợp sử dụng.
4.3.2.Lựa chọn câc phương ân bố trí tuabin lín động cơ AMZ 236
Dựa văo phương thức vă mức độ sử dụng năng lượng của sản vật chây, người ta chia câc hệ thống tăng âp tuabin khí thănh hai loại: hệ thống đẳng âp vă hệ thống biến âp (hệ thống mạch động). a) Hệ thống đẳng âp 1 2 3 4 5 6 I II Hình 4-18 Hệ thống đẳng âp I-Đường nạp; II-Đường thải.
Trong hệ thống tăng âp đẳng âp. Khí xả của câc xy lanh được thải ra một đường thải chung với dung tích đủ lớn tạo ra âp suất tương đối ổn định không đổi, trước khi đi văo tuabin nhờ đó hiệu suất tuabin khâ cao. Ngoăi ra đường thông trong tuabin được giảm tương đối, rung động do dòng khí tạo ra đối với cânh tuabin ít đi nín cânh ít hỏng.
Cấu tạo đường ống thải của hệ thống đẳng âp đơn giản, dễ bố trí, bảo dưỡng, giâ thănh chế tạo hạ, rất thích hợp với động cơ chữ V. Có thể lựa chọn tương đối tự do số lượng vă câch bố trí tuabin tăng âp, về mặt phđn nhóm ống thải cũng như chiếu dăi ông thải đều không có hạn chế năo.
Với âp suất tăng âp pk lớn, năng lượng khí thải được sử dụng tốt trong hệ thống đẳng âp, lúc đó năng lượng mạch động suy giảm không thể gđy phản xạ trở lại trong miệng phun, giảm được tổn thất công trong hănh trình thải của động cơ. Nhờ đó khi động cơ diezel chạy ở tải lớn, suất tiíu hao nhiín liệu có ích tương đối thấp. Ngăy nay động cơ diezel 4 kỳ dùng âp suất tăng âp ngăy một cao, do đó hệ thống đẳng âp được sử dụng ngăy căng nhiều, phần lớn động cơ 2 kỳ cũng sử dụng hệ thống đẳng âp. Tuy nhiín dùng hệ thống đẳng âp khi động cơ chạy ở câc chế độ: tải nhỏ, khởi động thấp tốc vă tăng tốc tính năng động cơ kĩm hơn so với hệ thống mạch động. Hệ thống đẳng âp rất thích hợp cho động cơ tĩnh tại vă động cơ tău thủy.
b) Hệ thống mạch động II I 6 5 4 3 2 1 II Hình 4-19 Hệ thống mạch động I-Đường nạp; II-Đường thải.
Đặc điểm của hệ thống năy lă tìm mọi câch duy trì dao động âp suất trín đường thải. Vì vậy thường lắp bộ tăng âp gần sât câc xy lanh đồng thời tạo câc nhânh ống thải từ xy lanh đi ra nhỏ vă ngắn. Mặt khâc để trânh hiện tượng can thiệp xảy ra trín ống thải phải phđn nhóm hợp lý, ghĩp câc xy lanh không có có rất ít xy lanh thường
dùng 2 hoặc 3 xy lanh có một đường thải chung để nối với tuabin tăng âp có hai đường dẫn khí. Đường thải trong hệ thống mạch động phải thỏa mên câc yíu cầu sau:
Cấu tạo của ống thải đơn giản, thống nhất không gđy câc đường đột ngột không có chỗ thắt hoặc phình đột ngột, bân kính chuyển hướng của dòng chảy phải lớn tìm mọi câch rút ngắn đường thải.
Mỗi nhóm đường ống thải cần tạo câc mạch xung có khoảng câch góc quay bằng nhau. Tiết diện lưu thông của đường thải phải nhỏ, lấy xấp xỉ bằng tiết diện lớn nhất của xu pâp thải vă bằng tiết dẫn ống dẫn văo tuabin.
Đối với tuabin tăng âp cần đưa xung âp suất thải của xy lanh văo tua bin theo thứ tự vă với khoảng câch góc đều nhau để giảm tổn thất.
Qua phđn tích trín ta chọn hệ thống mạch động vă hệ thống năy có một số đặc điểm sau:
Trín góc độ sử dụng năng lượng khí xả, hệ thống mạch động tận dụng năng lượng nhiều hơn so với hệ thống đẳng âp, nếu điều kiện khâc như nhau sẽ cho âp suất tăng âp pk lớn hơn. Căng tăng pk tính ưu việt kể trín căng giảm.
Xĩt trín mặt tổ chức quâ trình quĩt xilanh hệ thống mạch động hơn hẳn so với hệ thống đẳng âp. Trong thời kỳ quĩt xilanh, âp suất pT trong hệ thống tạo lõm song vì vậy kể cả trường hợp tải nhỏ vẫn tạo đủ chính âp pk.pT đảm bảo cho xilanh được quĩt khí tốt.
Về hiệu suất ηT tuabin trong hệ thống đẳng âp có ηTcao hơn so với hệ thống mạch động vì tổn thất lưu động của tuabin trong hệ thống mạch động lớn hơn, do âp suất pT vă nhiệt độ TT thay đổi theo chu kỳ lăm cho phương hướng vă tốc độ dòng chảy đi văo bânh công tâc cũng thay đổi theo, trong khi lắp đặt của cânh không thay đổi gđy ra xung kích vă thoât ly liín tục giữa dòng chảy vă cânh, lăm tăng tổn thất xung kích ở tải nhỏ vă tải bộ phận. Nhưng căng tăng pk biín độ mạch động căng giảm thì hiệu suất ηT của hệ thống mạch động căng tăng sât với hệ thống đẳng âp.
Hệ thống mạch động có đặc tính tăng tốc vă đặc tính mômen tốt hơn so với hệ thống đẳng âp
Lưu lượng tức thời trong hệ thống mạch động thay đổi liín tục theo chu kỳ nín lưu lượng tức thời cực đại của hệ thống mạch động lớn hơn so với hệ thống đẳng âp vì vậy kích thước miệng văo tuabin lớn hơn. Cấu tạo đường thải cũng phức tạp hơn so với hệ thống đăng âp.
4.4.Phối hợp lăm việc TB-MN với ĐCĐT