Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 24 trang nguyenduy 25/02/2024 590
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành

Luận án Nghiên cứu khả năng tăng áp động cơ diesel đang lưu hành
a đề tài là đánh giá khả năng tăng áp cho 
các dòng động cơ diesel không tăng áp đang lưu hành ở Việt Nam, từ đó 
đề xuất quy trình công nghệ nhằm giải quyết vấn đề này. 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CẢI TIẾN TĂNG ÁP BẰNG TB-MN CHO 
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
2.1. Quan điểm và điều kiện để thực hiện cải tiến tăng áp 
bằng TB-MN 
2.1.1. Quan điểm cải tiến 
Cải tiến tăng áp cho các động cơ diesel đang lưu hành cần được 
thực hiện với tiêu chí không phải thay đổi nhiều về kết cấu, tiến hành 
thuận lợi, phù hợp với điều kiện Việt Nam và chi phí thấp. 
2.1.2. Điều kiện để thực hiện tăng áp 
Để có thể thực hiện tăng áp thì động cơ được lựa chọn để tăng áp 
cần phải có độ bền dư lớn để đáp ứng đủ bền sau tăng áp; HTNL, cụ thể 
là bơm cao áp cần có hệ số dự trữ lưu lượng đủ lớn. 
2.1.3. Xây dựng quy trình thực hiện tăng áp bằng TB-MN cho 
động cơ diesel đang lưu hành 
Hình 2.1 thể hiện quy trình thực hiện cải tiến tăng áp bằng TB-
MN cho động cơ diesel đang lưu hành. Quy trình gồm các phần sau: 
Phần 1, đánh giá khả năng tăng áp cho động cơ đã chọn: lựa chọn 
động cơ để thực hiện tăng áp; tính toán mô phỏng trên phần mềm AVL-
Boost và AVL-Excite Designer. 
Phần 2, xác định tỷ số tăng áp cho động cơ: tỷ số tăng áp ban đầu 
được tính toán lựa chọn trên cơ sở kết quả tính thừa bền ở phần 1. 
- 7 - 
Phần 3, tính toán 
cải tiến các hệ thống cho 
động cơ sau khi thực hiện 
tăng áp theo tỷ số tăng áp 
đã được chọn: tính toán 
lựa chọn cụm TB-MN; 
tính toán và thiết kế cải 
tiến hệ thống nhiên liệu; 
hệ thống đường nạp và 
thải; hệ thống làm mát; 
hệ thống bôi trơn. 
2.2. Cơ sở lý thuyết 
xác định khả năng 
tăng áp 
2.2.1. Cơ sở lý thuyết 
mô phỏng trên phần 
mềm AVL-Boost 
Trong tính toán cải 
tiến tăng áp cho động cơ, 
tác giả đã sử dụng phần 
mềm AVL-Boost để đánh 
giá khả năng làm việc 
của động cơ khi được 
trang bị cụm TB-MN. 
Kết quả mô phỏng cho 
phép đánh giá được các 
thông số làm việc của 
động cơ ở các tỷ số tăng 
áp khác nhau làm cơ sở 
để tính toán kiểm nghiệm 
bền cho động cơ, từ đó 
lựa chọn được tỷ số tăng 
áp phù hợp. Cơ sở lý thuyết của phần mềm AVL-Boost dựa trên các 
phương trình sau: 
Quá trình trao đổi nhiệt và chất bên trong động cơ được xác định 
theo định luật nhiệt động học thứ nhất: 
(2.1) 
 d
dmh
d
dQ
d
dQ
d
dVp
d
umd BB
BB
wF
c
c ..
.
  
Hình 2.1 Quy trình cải tiến tăng áp bằng TB-MN cho động cơ 
diesel đang lưu hành 
- 8 - 
Mô hình động cơ-TB-MN được tính toán dựa theo phương trình 
cân bằng năng lượng giữa TB và MN: 
 (2.2) 
Công tiêu thụ cho cụm TB-MN được xác định thông qua tốc độ 
lưu động dòng môi chất qua MN và chênh lệch enthalpy ở cửa vào và 
cửa ra của MN. 
 (2.3) 
1..1
1
1
2
1
,
12
k
k
P
cs p
pTchh

(2.4) 
 Công do TB cung cấp được xác định thông qua tốc độ lưu động 
dòng môi chất qua TB và chênh lệch enthalpy ở cửa vào và cửa ra của 
TB. 
 (2.5) 
k
k
PTs p
pTchh
1
3
4
3,43 1...
(2.6) 
2.2.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL-Excite 
Designer 
Phần mềm AVL-Excite Designer là phần mềm chuyên dụng, bao 
gồm các mô đun tính toán động học, động lực học, tính cân bằng, tính 
điều kiện hình thành màng dầu tại các ổ đỡ, tính dao động và tính bền cơ 
cấu trục khuỷu thanh truyền và CCPPK của động cơ bằng phương pháp 
phần tử hữu hạn. 
Cơ sở lý thuyết tính bền trục khuỷu trong AVL-Excite Designer 
được thực hiện theo một số giả thiết như sau: 
- Độ bền mỏi được đánh giá tại các vùng chịu ứng suất lớn nhất. 
Các góc lượn chuyển tiếp giữa má khuỷu với cổ biên và cổ trục chính là 
nơi chịu ứng suất lớn nhất. 
- Độ bền mỏi tính tại các vị trí khoan lỗ dầu trên cổ trục chính và 
cổ biên đều có giá trị thấp hơn giá trị có thể chấp nhận được trên các góc 
lượn. 
2.3. Cơ sở tính toán lựa chọn cụm TB-MN 
Các thông số cơ bản trong tính toán cụm TB-MN bao gồm: 
Tc PP 
).( 12 hhmP cc 
)(. 43, hhmP TCmTT 
- 9 - 
- Lưu lượng khối lượng của khí tăng áp, km 
- Tỷ số tăng áp của MN, k 
- Nhiệt độ khí thải đi qua TB, Tg 
- Tốc độ vòng quay của TB và MN, nT. 
Khi tính toán phối hợp TB-MN-ĐCĐT cần xác định các thông số 
ảnh hưởng quyết định đến chế độ làm việc, bao gồm: 
- Tốc độ vòng quay động cơ: thông số này quyết định lưu lượng 
không khí nạp cần thiết nạp vào xylanh 
- Chế độ tải trọng của động cơ: được xác định bởi áp suất có ích 
trung bình, mômen có ích, lượng nhiên liệu đưa vào trong một chu 
trình công tác hay hệ số dư lượng không khí. 
Khi lựa chọn cụm TB-MN cần đảm bảo các điều kiện sau: 
- Áp suất và lưu lượng khí nạp phải đảm bảo theo yêu cầu tăng áp 
- Hệ số dư lượng không khí đạt giá trị cần thiết nhằm đảm bảo 
năng lượng khí thải cung cấp cho TB, qua đó cung cấp đủ công 
cho MN 
- Cụm TB-MN cần đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định trong 
vùng làm việc phổ biến của động cơ. 
2.4. Cơ sở tính toán, cải tiến các hệ thống khi thực hiện tăng 
áp 
2.4.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu 
Sau khi tăng áp, lượng môi chất nạp vào xylanh trong mỗi chu 
trình sẽ tăng lên. Để đạt mục đích tăng công suất động cơ cần tăng lượng 
nhiên liệu cấp cho chu trình. Có nhiều biện pháp để tăng lượng nhiên 
liệu cung cấp như thay đổi biên dạng cam, tăng đường kính piston bơm 
cao áp, tăng hành trình có ích của bơm 
Trong nghiên cứu này, tác giả không thay đổi kết cấu của BCA mà 
chỉ thực hiện xoay bơm để tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình. 
Để đảm bảo BCA nguyên bản có thể cung cấp đủ lượng nhiên liệu cho 
động cơ sau khi tăng áp, cần tính toán kiểm nghiệm lại khả năng dự trữ 
lưu lượng của bơm. 
2.4.2. Thiết kế hệ thống nạp và thải 
Cần tính toán thiết kế đường nạp, thải của động cơ một cách hợp 
lý đảm bảo cả điều kiện dòng khí lưu thông một cách thuận lợi và kích 
thước nhỏ gọn, lắp ráp dễ dàng với cụm TB-MN. 
- 10 - 
Sử dụng công cụ tính toán động lực học dòng chảy CFD Fluent để 
mô phỏng quá trình vận động của dòng khí nạp, khí thải, từ đó đưa ra 
được kết cấu đường nạp, đường thải đảm bảo khả năng làm việc của 
động cơ sau khi TA. 
2.4.3. Hệ thống làm mát 
Sau khi tăng áp, tải trọng nhiệt tăng lên, cần cải tiến HTLM để 
tăng khả năng tản nhiệt ra môi trường, có thể áp dụng một trong các biện 
pháp: 
- Tăng lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống 
- Thay đổi kết cấu của két nước, quạt gió để tăng cường độ trao 
đổi nhiệt. 
2.4.4. Hệ thống bôi trơn 
Sau khi tăng áp, tải trọng cơ và nhiệt đều tăng, cần cải tiến HTBT 
của động cơ nhằm đảm bảo điều kiện bôi trơn khó khăn hơn, nhằm: 
- Tăng lưu lượng và áp suất dầu bôi trơn đến các ổ trục 
- Cung cấp dầu bôi trơn cụm TB-MN bằng cách thiết kế thêm 
đường dầu. 
2.5. Kết luận Chương 2 
Nội dung Chương 2 có thể được tóm lược như sau: 
Đưa ra được quy trình cải tiến tăng áp bằng TB-MNcho động cơ 
diesel đang lưu hành. 
Đưa ra được cơ sở lý thuyết trong quá trình tính toán xác định khả 
năng tăng áp của động cơ diesel đang lưu hành bằng phần mềm AVL-
Boost và AVL-Exciter Designer. 
Xây dựng được cơ sở lý thuyết cho việc tính toán lựa chọn cụm 
TB-MN, cũng như thiết kế cải tiến các hệ thống khác như hệ thống nhiên 
liệu, HTLM, HTBT, đường nạp và thải của động cơ diesel đang lưu hành 
khi thực hiện tăng áp. 
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, CẢI TIẾN TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ 
D243 
3.1. Quan điểm cải tiến tăng áp động cơ D243 
Động cơ D243 được sử dụng trong nhiều ứng dụng ở Việt Nam 
như trên máy kéo, tàu thủy và máy phát điện. Tác giả lựa chọn mua một 
động cơ D243 đã qua sử dụng để làm ví dụ áp dụng quy trình cải tiến 
tăng áp theo trình tự đã trình bày trong Chương 2. 
- 11 - 
3.2. Xây dựng đặc tính động 
cơ D243 trong phòng thí 
nghiệm 
Đối tượng nghiên cứu là 
động cơ đã qua sử dụng, đặc tính 
của động cơ không còn đảm bảo 
như tài liệu kỹ thuật, vì vậy cần xây 
dựng lại đường đặc tính của động 
cơ. Đặc tính của động cơ và các 
thông số kết cấu là cơ sở để xây 
dựng mô hình mô phỏng chu trình 
công tác cũng như tính toán kiểm nghiệm độ bền sau khi tăng áp bằng 
các phần mềm như đã nêu trong Chương 2. 
Quá trình thí nghiệm xác định đặc tính được thực hiện tại PTN 
Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
3.2.1. Trang thiết bị thử nghiệm 
Động cơ D243 được lắp đặt lên băng thử động lực học cao của 
PTN để tiến hành đo các đặc tính của động cơ như thể hiện trên Hình 
3.1. Hệ thống thử nghiệm bao gồm các thiết bị chính như phanh điện, 
thiết bị làm mát dầu bôi 
trơn, tuần hoàn nước 
3.2.2. Kết quả thử nghiệm 
động cơ D243 trên băng 
thử 
Kết quả thử nghiệm 
về công suất và suất tiêu 
hao nhiên liệu được thể 
hiện trong Bảng 3.1. 
Ngoài các kết quả 
thử nghiệm đo đạc đường 
đặc tính, các thông số kết 
cấu khác của động cơ như đường nạp, đường thải, thanh truyền, trục 
khuỷu, lọc gió cũng được xác định để tiến hành xây dựng mô hình mô 
phỏng trên phần mềm AVL-Boost và AVL-Excite Designer. 
3.3. Tính toán khả năng tăng áp động cơ D243 
Bảng 3.1. Kết quả thử nghiệm đường đặc tính 
ngoài động cơ D243 
TT n (v/ph) Ne (kW) ge (g/kW.h) 
1 1000 25,88 289,69 
2 1400 41,15 277,32 
3 1600 45,89 268,38 
4 1800 49,90 265,31 
5 2000 51,05 264,48 
6 2200 53,68 280,57 
Hình 3.1. Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm 
- 12 - 
3.3.1. Tính toán chu trình nhiệt 
động của động cơ D243 khi tăng 
áp bằng phần mềm AVL-Boost 
a) Xây dựng mô hình 
Mô hình của động cơ D243 
nguyên bản xây dựng trên phần 
mềm AVL–Boost được thể hiện 
trong Hình 3.2. 
b) Đánh giá độ tin cậy của mô 
hình 
Kết quả so sánh các thông 
số làm việc ở đường đặc tính ngoài 
thể hiện trong Hình 3.3. 
Sai lệch lớn nhất về công 
suất là 5,2% tại n = 1000v/ph, tiêu 
hao nhiên liệu là 7,1% tại n = 
1400v/ph. Các kết quả này đã thể 
hiện độ tin cậy của mô hình. 
c) Xây dựng mô hình động cơ 
D243 tăng áp 
Mô hình động cơ D243 tăng 
áp được xây dựng từ mô hình 
nguyên bản bằng cách bố trí thêm 
một cụm TB-MN nằm trên đường 
thải nhằm tận dụng năng lượng khí 
thải để tăng áp cho động cơ. Mô 
hình động cơ sau khi tăng áp được 
thể hiện trên Hình 3.4. 
d) Kết quả mô phỏng 
 Với mô hình động cơ D243 
tăng áp đã xây dựng, tiến hành 
tăng dần tỷ số tăng áp của cụm 
TB-MN. Tại mỗi tỷ số tăng áp, thu 
được diễn biến áp suất trong 
xylanh theo góc quay trục khuỷu 
như thể hiện trên Hình 3.5. Đây là 
Hình 3.3. Đặc tính công suất và tiêu hao nhiên 
liệu giữa MP và TN 
200
250
300
350
400
450
500
20
25
30
35
40
45
50
55
60
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
ge
 (g
/k
W
h)
C
ôn
g 
su
ất
 (k
W
)
Tốc độ (v/ph)
Ne_TN
Ne_MP
ge_TN
ge_MP
Hình 3.2. Mô hình động cơ D243 nguyên bản 
Hình 3.4. Mô hình động cơ D243 TA 
Hình 3.5. Diễn biến áp suất xylanh theo oTK 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
270 300 330 360 390 420 450
Á
p
 su
ất
 x
yl
an
h
 (b
ar
)
Góc quay trục khuỷu (oTK)
πk=1,5
πk=1,4
πk=1,3
πk=1,0
- 13 - 
thông số đầu vào quan trọng cho bài toán kiểm nghiệm bền trên AVL - 
Excite Designer. Giá trị πk = 1,0 tương ứng với trường hợp động cơ 
nguyên bản không tăng áp. Tỷ số tăng áp được tăng dần từ mức thấp 
nhất 1,3 với bước 0,1 theo trình tự kiểm nghiệm nêu ở mục 3.3.2. Khi 
tăng πk thì hệ số an toàn của trục khuỷu giảm dần. Khi πk = 1,5 thì hệ số 
an toàn trục khuỷu đạt giới hạn cho phép, vì vậy tác giả chọn πk = 1,5. 
3.3.2. Tính toán sức bền của trục khuỷu động cơ D243 khi tăng áp 
bằng phần mềm AVL-Excite Designer 
a) Xây dựng mô hình 
Dựa trên các thông số kết cấu 
của các chi tiết trong cơ cấu như thanh 
truyền, trục khuỷu để xây dựng mô 
hình mô tả lại kết cấu động cơ D243 
như thể hiện trên Hình 3.6. 
b) Kết quả mô phỏng 
Hình 3.7 và 3.8 thể hiện kết quả 
tính toán lực tác dụng lên chốt và cổ 
khuỷu. Kết quả tính bền má khuỷu, lực tác dụng lên chốt và cổ khuỷu, 
ứng suất tại góc lượn được trình bày cụ thể trong luận án. 
Hình 3.7. Phân bố lực tác dụng trên chốt khuỷu 
tại tốc độ 2200 v/ph 
Hình 3.8. Phân bố lực tác dụng trên cổ khuỷu 
tại tốc độ 2200 v/ph 
3.4. Tính toán lựa chọn TB-MN cho động cơ D243 khi TA 
Tiến hành lựa chọn cụm TB-MN trên cơ sở tỷ số tăng áp 5,1 k 
đã lựa chọn, sau khi tính toán mô phỏng trên AVL-Boost và kiểm 
nghiệm bền trục khuỷu bằng AVL-Excite Designer ở chế độ định mức. 
Tiêu chí đưa ra để lựa chọn cụm TB-MN là: phù hợp với đặc tính động 
cơ, phổ biến trên thị trường và giá thành thấp. 
Hình 3.6. Mô hình động cơ D243 trên 
AVL-Excite Designer 
- 14 - 
Dựa vào các thông số tính 
toán về tỷ số tăng áp và lưu lượng 
không khí nạp, kết hợp tham khảo 
tài liệu, tác giả đã lựa chọn loại 
TB-MN của hãng Garret ký hiệu 
GT2554R. Đặc tính của TB-MN 
được thể hiện trong Hình 3.9. 
Thông số đường kính ống 
của TB-MN phù hợp với các 
thông số đường nạp thải của động 
cơ D243. Điều này sẽ giúp cho 
việc chế tạo các ống nối đường 
nạp, thải đơn giản hơn. 
3.5. Đánh giá tính năng làm việc của động cơ sau tăng áp 
Sau khi đã lựa chọn được tỷ 
số tăng áp 5,1 k và cụm TB-
MN GT2554R, tiến hành tính toán 
mô phỏng bằng phần mềm AVL – 
Boost để đánh giá tính năng làm 
việc của động cơ sau tăng áp khi 
trang bị cụm TB-MN này. 
Với mô hình động cơ D243 
tăng áp đã xây dựng, tiến hành 
hiệu chỉnh lại phần tử TB-MN với 
các thông số cụ thể của cụm TB-
MN GT2554R. Kết quả mô phỏng 
đánh giá đặc tính công suất và tiêu 
hao nhiên liệu của động cơ D243 trước và sau tăng áp được thể hiện 
trong Hình 3.10. Công suất có ích tăng trung bình 46,60% và suất tiêu 
hao nhiên liệu giảm trung bình khoảng 7,27% trên toàn dải tốc độ của 
động cơ. 
3.6. Tính toán cải tiến các hệ thống động cơ D243 khi TA 
3.6.1. Tính toán hiệu chỉnh HTNL động cơ D243 khi tăng áp 
Bơm cao áp của động cơ D243 nguyên bản được sử dụng để cung 
cấp nhiên liệu khi động cơ đã được tăng áp, vì vậy cần tiến hành tính 
toán kiểm nghiệm sơ bộ khả năng cung cấp của bơm. Đường kính piston 
bơm cao áp (BCA) cần thiết xác định theo công thức: 
Hình 3.10. Đặc tính công suất và tiêu hao nhiên 
liệu trước và sau tăng áp 
200
250
300
350
400
450
500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
ge
 (g
/k
W
h)
C
ôn
g 
su
ất
 (k
W
)
Tốc độ (v/ph)
Ne_TA
Ne_KTA
ge_TA
ge_KTA
Hình 3.9. Đặc tính TB-MN GT2554R 
Lưu lượng (lb/min)
T
ỷ
số
tă
n
g
áp
(-)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
Điểm làm
việc
128662
71%
70%
68%
65%
65741
92137
112366
142275
154869
167461
- 15 - 
pc
c
p
ct
p C
nV
kd
 
64
 (3.3) 
Trong đó: k là hệ số biến thiên tốc độ cấp nhiên liệu; Vct là lượng 
nhiên liệu cấp cho một chu trình (mm3); φp là thời gian phun nhiên liệu 
(độ trục khuỷu); nc là số vòng quay trục cam bơm nhiên liệu (v/ph); Cp là 
tốc độ piston BCA (mm/s); ηc là hệ số cung cấp của BCA. 
Từ đó xác định được đường kính piston BCA: 
35,8
550.85,0
1100.6
30
05,893,1
14,3
4
 pd mm
Đường kính piston BCA động cơ D243 là dp = 9,0 mm (giá trị đo 
đạc thực tế) hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu khi làm việc. 
Hành trình có ích của piston BCA: 
923,1
85,0.75,54
5,89
cp
ct
a nf
Vh mm < ha max = 8,0 mm 
Kết luận: BCA nguyên bản hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu cung 
cấp nhiên liệu khi tiến hành tăng áp cho động cơ. 
3.6.2. Tính toán cải tiến đường nạp và thải cho động cơ D243 khi 
tăng áp 
Dựa vào kết cấu cụ thể của động cơ D243, tiến hành cải tiến hệ 
thống nạp thải sao cho có thể lắp ghép cụm chi tiết dễ dàng và không ảnh 
hưởng nhiều đến kết cấu nguyên bản. 
3.6.2.1. Thiết kế cải tiến 
đường nạp sau tăng áp 
Đường nạp được cải 
tiến lại sao cho đảm bảo các 
yêu cầu sau: (i) ít thay đổi 
về hình dáng và kích thước 
để đảm bảo giảm thiểu tổn 
hao khí động của dòng khí nạp; (ii) kết cấu mới của đường nạp cần phải 
phù hợp và thuận lợi cho việc lắp ráp. Do đó, trên cơ sở kết cấu ban đầu 
(Hình 3.11), đường nạp mới của động cơ sau tăng áp được thiết kế như 
Hình 3.12. 
3.6.2.2. Cải tiến đường 
thải sau tăng áp 
Đường thải động cơ 
D243 (Hình 3.13) được cải 
tiến ở phần ngoài nắp máy 
Hình 3.11. Đường nạp động cơ D243 nguyên bản 
Hình 3.12. Đường nạp động cơ D243 khi tăng áp 
- 16 - 
thành đường thải mới (Hình 3.14) đảm bảo giảm thiểu tổn thất năng 
lượng của dòng khí trước khi vào cụm TB-MN. 
Hình 3.13. Đường thải động cơ D243 
Hình 3.14. Đường thải động cơ D243 TA 
3.6.3. Tính toán cải tiến HTBT động cơ D243 khi tăng áp 
Trên cơ sở quan điểm đã trình bày, thiết kế cải tiến HTBT của 
động cơ D243 sau khi tăng áp được thực hiện như sau: 
- Tăng lưu lượng dầu bôi 
trơn cho hệ thống bằng cách tăng 
tốc độ của bơm dầu thông qua 
việc tăng tỷ số truyền của cặp 
bánh răng truyền động bơm dầu 
từ 1,3125 lên 1,7407. 
- Tăng giới hạn làm việc của 
van an toàn trên mạch dầu chính. 
- Bổ sung thêm đường cấp 
dầu bôi trơn cho cụm TB-MN. 
Các bước thực hiện trong 
quá trình tính toán cải tiến HTBT 
động cơ khi tăng áp được thể 
hiện trên lưu đồ Hình 3.15 và thực hiện bằng Matlab – Simulink. 
Điều kiện để đảm bảo cho hệ thống làm việc bình thường khi tăng 
áp đó là nhiệt độ dầu bôi trơn tại các ổ trục (ttb), hệ số an toàn ma sát ướt 
(K), lưu lượng dầu bơm cung cấp (Vbơmct) và áp suất dầu vào lọc (p1) phải 
nằm trong giới hạn cho phép. 
Kết quả tính toán HTBT khi tăng áp thể hiện trong Bảng 3.2. 
Bảng 3.2. Kết quả tính hệ thống bôi trơn cho động cơ D243 khi tăng áp 
TT Thông số/kí hiệu Đơn vị Giá trị Giới hạn 
1 Nhiệt độ dầu bội trơn tại chốt khuỷu đạt cực đại (ttb-chốt) 
0C 90,88 110 
Hình 3.15. Lưu đồ tính toán cải tiến HTBT 
- 17 - 
2 Nhiệt độ dầu bội trơn tại cổ khuỷu đạt cực đại (ttb-cổ) 
0C 87,9 110 
3 Hệ số an toàn ma sát ướt tại chốt khuỷu đạt giá trị nhỏ nhất (Kchốt) 
- 1,87 1,5 
4 Hệ số an toàn ma sát ướt tại cổ khuỷu đạt giá trị nhỏ nhất (Kcổ) 
- 1,54 1,5 
5 Lưu lượng dầu cần cung cấp cho hệ thống (Vbơmct) 
l/ph 37,4 Vb 
6 Áp suất dầu vào lọc ly tâm (p1) N/m2 0,55.106 0,6.106 
3.6.4. Tính toán cải tiến HTLM động cơ D243 khi tăng áp 
Các bước thực hiện 
trong quá trình tính toán cải 
tiến HTLM động cơ D243 khi 
tăng áp được thể hiện trên lưu 
đồ Hình 3.16 và thực hiện trên 
Matlab – Simulink. 
Lưu lượng nước làm mát 
trong hệ thống (Gbơm) và lưu 
lượng gió qua két (Gquạt) được 
xác định theo Qlm. Do đó, khi 
Qlm tăng thì Gbơm và Gquạt sẽ 
phải tăng để đảm bảo điều kiện 
nhiệt độ nước ra khỏi két (tnr) và nhiệt độ không khí sau két (tkr) nằm 
trong giới hạn cho phép. Như vậy, mức độ tăng Gbơm và Gquạt được xác 
định trên cơ sở giải pháp tăng tốc độ của bơm nước và quạt gió bằng 
cách thay đổi tỷ số truyền từ puly dẫn động đến puly bơm nước và quạt 
gió từ 1,563 đến 1,957. Kết quả tính toán cải tiến HTLM được thể hiện 
trên Bảng 3.3. 
Bảng 3.3. Kết quả tính hệ thống làm mát cho động cơ D243 
TT Thông số/kí hiệu 
Giá trị 
Đơn 
vị Chưa 
t/áp 
Dự kiến 
t/áp 
1 Nhiệt lượng truyền cho hệ thống làm mát tại chế độ Nemax (Qlm) 
38,693 49,586 kW 
2 Nhiệt lượng truyền cho hệ thống làm mát tại chế độ Memax (Qlm) 
30,975 45,361 kW 
Hình 3.16. Lưu đồ tính toán cải tiến HTLM 
- 18 - 
3 Lưu lượng bơm nước cấp tại chế độ Nemax (Gb) 
204,85 247,2 l/ph 
4 Lưu lượng bơm nước cấp tại chế độ Memax (Gb) 
130,44 163,4 l/ph 
5 Tỷ số truyền bơm nước (k) 1,563 1,957 - 
6 Đường kính puly dẫn động (Dd) 186 mm 
7 Đường kính puly bơm nước (Db) 119 95 mm 
3.7. Kiểm nghiệm bền chi tiết piston, thanh truyền và nắp 
máy động cơ D243 sau tăng áp 
Sau khi tăng áp, tải trọng cơ và nhiệt đều tăng, do đó phải tính 
toán kiểm nghiệm độ bền của các chi tiết chính khác (trừ chi tiết trục 
khuỷu đã tính ở mục 3.3.2) của động cơ. 
a) Xây dựng mô hình 
Hình 3.17. Mô hình chi tiết nắp máy 
Hình 3.18. Mô hình chi tiết piston 
Mô hình các chi tiết nắp 
máy, piston và thanh truyền được 
xây dựng trên phần mềm Ansys 
như thể hiện trên Hình 3.17 đến 
Hình 3.19. 
b) Các giới hạn khi tính toán 
kiểm nghiệm bền 
- Khi tính bền cho nắp 
máy, chỉ tính trong trường hợp chịu áp suất khí thể lớn nhất và xem xét 
đến ảnh hưởng của tải trọng nhiệt. 
- Khi tính bền cho chi tiết thanh truyền, chỉ cần tính cho trường 
hợp chịu áp suất nén lớn nhất. Bỏ qua ảnh

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_kha_nang_tang_ap_dong_co_diesel_dang_luu.pdf