5. PHĐN TÍCH VĂ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÂP TĂNG ÂP
5.2.6. Tăng âp cho động cơ diesel
a.Tăng âp cho động cơ diesel bốn kỳ
Tăng âp bằng tuốc bin khí xả đầu tiín được sử dụng cho động cơ 4 kỳ. Đối với động cơ diesel, vì để đâp ứng được nhu cầu về nđng cao cơng suất cho động cơ nín hầu hết trín câc động cơ diesel cỡ lớn của tău thủy, động cơ diesel trín đầu mây xe lửa vă diesel phât điện đều dùng hệ thống tăng âp.
Nhằm giải quyết vấn đề nạp khí ở câc chế độ khởi động vă tải nhỏ, đảm bảo độ chính âp suất đủ để nạp khí văo xylanh ở câc chế độ đối với động cơ 4 kỳ đơn giản hơn động cơ 2 kỳ nhờ cĩ hănh trình thải vă tiíu thụ khơng khí quĩt ít. Nĩi chung sơ
đồ nguyín lý tăng âp của câc động cơ 4 kỳ giống nhau, chỉ khâc nhau một ít về kết cấu đường ống xả vă cĩ hoặc khơng cĩ bầu lăm mât khơng khí tăng âp.
Để chuyển động cơ 4 kỳ sang tăng âp bằng tuốc bin khí xả khơng chỉ đơn giản đặt lín động cơ cụm tuốc bin mây nĩn vă nối đường ống dẫn của nĩ với bình chứa khơng khí tăng âp vă ống gĩp khí xả. Động cơ 4 kỳ tăng âp tuốc bin khí xả khâc với động cơ khơng tăng âp.
- Tăng suất tiíu hao khơng khí vă khí xả qua câc xupap nạp, xupap xả. Để đảm bảo điều đĩ, khi tăng âp cần phải tăng gĩc mở sớm vă đĩng muộn câc xupap, tăng gĩc trùng điệp. Đối với động cơ khơng tăng âp gĩc trùng điệp khoảng 25500 gĩc quay trục khuỷu. Khi tăng âp bằng tuốc bin khí xả, để đảm bảo quĩt khí, gĩc trùng điệp được tăng lín đến 1001400 gĩc quay trục khuỷu. Câc pha phđn phối khí được lựa chọn ứng với chế độ lăm việc lđu dăi nhất của động cơ.
- Cĩ độ chính âp giữa âp suất khơng khí tăng âp Ps vă âp trín đường ống xả (âp suất trước tuốc bin). Nhờ độ chính âp suất nín trong thời kỳ trùng điệp đảm bảo quĩt sạch buồng chây, do vậy hệ số khí sĩt giảm đến giâ trị r = 0,010,02, lăm tăng hệ số nạp vă hệ số dư lượng khơng khí, cải thiện được chất lượng chây, giảm suất tiíu hao nhiín liệu, ứng suất nhiệt động cơ.
Dẫn khí xả tới tuốc bin theo đường ống xả riíng. Trong trường hợp nối câc ống xả của tất cả câc xylanh với 1 đường ống xả chính thì khi âp suất tăng âp thấp (dưới 200KPa) xung âp suất ngăn cản quĩt câc xylanh khâc vă lă nguyín nhđn dồn ngược khí xả văo câc xylanh. Nối câc ống xả của câc xylanh với câc đường ống riíng sẽ ngăn ngừa được hiện tượng năy vă đảm bảo độ chính âp suất (Ps-Pt) vă tạo quâ trình quĩt bình thường của mỗi xylanh.
b. Tăng âp cho động cơ diesel hai kỳ
Tăng âp tuốc bin khí xả trong câc động cơ diesel tău thủy 2 kỳ bắt đầu sử dụng muộn hơn so với động cơ 4 kỳ. Động cơ 2 kỳ sử dụng sơ đồ tăng âp tuốc bin khí xả của động cơ 4 kỳ (nĩn khơng khí trong mây nĩn tuốc bin một cấp) gặp phải khĩ khăn do tính đặc biệt của nĩ. Để đảm bảo quâ trình thay đổi khí vă lăm việc tốt, câc động cơ diesel tău thủy 2 kỳ đều được tăng âp bằng tuốc bin khí hoặc tăng âp hỗn hợp.
-Tính đặc biệt của tăng âp động cơ hai kỳ.
-Câc tính đặc biệt sau đđy của động cơ 2 kỳ gđy khĩ khăn cho việc sử dụng tăng âp tuốc bin khí xả hay hạn chế việc tăng cơng suất tăng âp động cơ.
- Cần đảm bảo độ chính giữa âp suất khơng khí tăng âp trong bình chứa vă âp suất khí xả trong đường ống xả (Ps - Px) trong tất cả câc chế độ tải của động cơ. Đối với động cơ 4 kỳ, nhờ cĩ hănh trình xả vă nạp đảm bảo xả được hầu hết sản vật chây ra khỏi xylanh vă nạp văo xylanh đủ khối lượng khơng khí ở câc chế độ lăm việc bất kỳ.
Đối với động cơ 2 kỳ, nếu ở 1 chế độ lăm việc năo đĩ âp suất tăng âp thấp hơn âp suất khí trong đường ống xả thì chu trình cơng tâc khơng thể thực hiện được khả năng quĩt vă khơng nạp văo xylanh đủ lượng khơng khí cần thiết để đốt chây nhiín liệu. Để đảm bảo quĩt vă nạp khơng khí văo xylanh, âp suất tăng âp cần phải cao hơn âp suất khí trong trường hợp ống xả ở tất cả câc chế độ tải, do vậy tiíu tốn cơng suất bổ sung để nĩn khơng khí đến âp suất cao.
- Để đảm bảo chất lượng trao đổi khí trong động cơ 2 kỳ, yíu cầu hệ số quĩt lớn hơn so với động cơ 4 kỳ. Hệ số quĩt của động cơ 2 kỳ a= 1,451,65; trong khi đĩ của động cơ 4 kỳ a= 1,071,35. Để tăng hệ số dư lượng khơng khí quĩt cần tăng lượng khơng khí do mây nĩn cấp vă như vậy phải tăng cơng suất tiíu thụ cho mây nĩn.
- So với động cơ 4 kỳ, khi âp suất chỉ thị trung bình bằng nhau, nhiệt độ khí xả của động cơ 2 kỳ thấp hơn. Đối với động cơ 2 kỳ ở chế độ định mức, nhiệt độ khí xả nằm trong giới hạn 3504500C. Cịn với động cơ 4 kỳ, cĩ thể đạt 4505000C. Nguyín nhđn giảm nhiệt độ khí xả của động cơ 2 kỳ lă do lượng khơng khí quĩt lớn. Giảm nhiệt độ khí xả lă nguyín nhđn giảm cơng suất tuốc bin.
Như vậy, tăng cơng suất động cơ 2 kỳ bằng câch sử dụng tuốc bin khí xả phức tạp hơn so với động cơ 4 kỳ, vì cơng suất tuốc bin nhỏ nhưng hệ thống tăng âp cần phải cấp lượng khơng khí lớn hơn vă cĩ âp suất cao hơn. Hiệu số giữa cơng suất cần thiết của mây nĩn để cấp khơng khí với cơng suất do tuốc bin sinh ra cĩ khi đạt tới (4-6)% cơng suất chỉ thị của động cơ.
- Tăng âp động cơ 2 kỳ lăm tăng ứng suất nhiệt vă ứng suất cơ.