- BỘ GIÁO DỤC VÀ DẢO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH XUÂN THÀNH Nghiên cứu khả năng lận dụng nhiệt của khi thai dé nang cao hiéu sual lam mat Déng co Diesel. Chuyén nganh: BONG CO DOT TRONG LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG I3ÃN KHOA HOC PGS. PHAM VAN THE Ha NGi - 2004 Trang tâm Sau Đại học DTrrTBng ĐHBK Hà Nội MỤC LỤC CHNONG I: Téng quan vé su phat triển của ngành động cơ đốt trong 1. H- ớng phat triển của động cơ đối trong te.
Tĩnh - u việt của động cơ và phạm vi sử dụng. Sự bão hoà về sự hoàn thiện kếi cấu cũng nh- các tính năng kỹ thuật. Những khả năng tăng hiệu quá sử dụng động cơ. Cac nguyén ly lam mat dic tr- ng và phạm vi sử dụng.
Nguyên lý làm mát một vòng kín. Nguyên lý làm mát một vồng hở. Nguyên lý làm mát hai vòng. CHOONG IL Van dé tén thất và tận dụng nhiệt! của dộng cơ.1 Phân tích tổn thất do nhiệt của khí thải và n- óc làm mát ILD.
thất nhiệt trong n- ớc làm mất. hao nhiệt qua khí thai. Hiệu quả kinh tế nhờ tận dụng nhiệt của khí thai TI. Vấn để làm mát nhiệt độ cao.
Uu diém lam mat nhiệt độ cao. Ảnh h- ởng của nhiệt độ n- ớc làm mát đến tổn thất cơ giới và công suất của động cơ. 27 CHOONG IIL Khao sat kha nang tan dụng nhiệt trung phong thi nghiém AVL .1 Mue dich va yéu cdu. Cúc cụm chỉ tiết chính 39 111.
Bộ điều chỉnh nhiệt độ n- ớc làm mắt I4. Tinh tự thí nghiệm trên băng và phân tích kết quả do d- œc. 47 Học viên : Đình Xuân Thành O3 Cao học 2004 Bá mán Dộng cơ đốt trong [1 Khoa Cơ khí ~] Tr[ồng DIIBK Hà Nội Trang tâm Sau Đại học DTrrTBng ĐHBK Hà Nội CHUƠNG IV: Ứng dụng kết quả khảo nghiệm dé tính thiết bị lận dụng nhiệt của khí thải. Giới thiệu động cơ D-243.
Tính l- u l- ong khi thải động cơ. Thiết kế và tính toán bình tận dụng nhiệt của khí thải. Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO. Học viên : Đình Xuân Thành O3 Cao học 2004 Bá mán Dộng cơ đốt trong [1 Khoa Cơ khí ~] Tr[ồng DIIBK Hà Nội Trung tâm Sau Đại học ~Tir- ðng ĐHBK Hà Nội MO DAU 1, Dat van dé: Động cơ đốt trong kế từ khi ra đời đến nay đã hơn 100 năm.
Ngày nay động cơ dốt trong đã trở thành nguẫn động lực chủ Êu của nhiều lĩnh vực công nghiệp, không chỉ ở nước ta mả cả trên thế giới. Trong nhiều năm trở lại dây mà nhất là những năm cuối của thế ký 20 các nhà khoa học và kỹ nghệ trên thế giới đã nghiên cứu tìm mọi biện pháp để hoàn chỉnh về kết cấu và các thông số kỹ thuật của động cơ đốt trong. Có thể nói đến nay động cơ dết trong nói chung và động cơ diễzen cao tốc nói riêng đã đạt được sự tối ưu hay nói đúng hơn là đã đạt tới sự bão hỏa về hoản thiện kết cẩu và thông số sử dụng. Miặc dù vậy hiệu suất của động cơ điêzen cũng chỉ đạt đến 37 - 38%, lượng nhiệt thải vẫn chiếm một tỷ lệ lớn đáng kể trong tổng nhiệt sinh của động cơ.
Ngày nay để tăng hiệu quả sử dụng của động cơ điêzon cao tốc nói riêng và động cơ đốt trong nói chung, một trong những hướng chủ yêu là tim biện pháp tận dụng nhiệt thải của động cơ. Trong để tài này nội dung chủ yếu là đề cập dến phương án lận dụng nhiệt khí thải vào nước làm mắt của động cơ nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ điêzœn cao tốc có oông suất nhỏ nói riêng và trên eo sở đó suy rộng cho động cơ đốt trong có công suất vừa và lớn. Để tài nảy chọn động cơ D243 là động cơ thông dụng đang được sử dụng rộng rãi trong nước ta với mục đích tỉnh Loản hiệu suất tận dụng nhiệt vả trên cơ sở đó suy rộng, tỉnh toán bình tận dụng nhiệt, nâng cao hiệu suất kinh tế của động cơ nói riêng và tính kinh tế nói chung. Trước những đỏi hỏi của thực tiễn, dược sự hưởng dẫn của.
‘Thay giáo: PG8. Học viên : Đình Xuân Thành — Cao học 20114 Bá mán Động cơ đốt trong — Khơa Cơ khí— T!- dng ĐHBK Hà Nội 1 Trung tâm Sau Đại học ~Tir- ðng ĐHBK Hà Nội + Tăng số xylanh ¡ thường được áp dụng rất rộng răi, nhất lả ngành ô tô với dộng cơ công suất trung bình. Khi tăng số xylanh, tính cân bằng của ding cơ tốt hơn, tính kinh tế cũng tăng nhưng rất phức tạp (như các động cơ hình sao đủng cho máy bay vả tàu thuỷ cao tốc). + Tăng số vòng quay n, phương hướng tăng số vong quay n để tầng công suất thường khá phổ biến trong các loại động cơ ô tô vả động cơ công suất nhỏ, trung bình.
Khi tăng số vòng quay, công suất tăng khá nhanh, động cơ gọn nhẹ nhưng dồng thời lực quán tính cũng tăng theo, đô hao mon sé ting nhanh, tuổi thọ động cơ giảm, vì vậy số vòng quay thường chi ting đến mức độ nhất dịnh ¡ Giảm số kỳ động cơ +, giảm số kỳ động cơ cũng làm tăng nhanh cong suất. Ngày nay phân vừng động cơ 2 kỳ và 4 kỳ cũng khá rõ, trong miễn công suất nhỏ và động cơ cỡ lớn thì động cơ 2 kỳ chiếm ưu thế liiện đại hoá công nghệ sẵn xuất và tự động hoá quá trình điều khiển động cơ nhằm đạt tính kinh tế vả độ tin cậy cao, chống ô nhiễm mỗi trường Công nghệ sản xuất động cơ đốt trong ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp có vị trí cao trong nền kinh tế quấc đân của nhiều nước trên thé giới. Vì vậy hiện đại hoá nền sản xuất là xu hướng tắt yếu, những dây truyền dược tu động hoá tối đa, những ứng dụng của các vật liệu mới, những thành tựu méi của điều khiển học, tin học, kỹ thuật số. đã đem lại cho ngành động cơ nhiều kết quả rất đảng kể Những nghiên cứu về tự động khống chế các thông số của quá trình nạp, qua trình cung cấp nhiên liệu, quá trình cháy và thành phẩn khí thải.
đã được thực hiện chính xác bằng máy inh dién ttt ECU (Electronic Computer Control System). Trong xu hưởng chồng ô nhiễm môi trường, các đông cơ diczcn đã lắp hệ thông tự động lọc khỏi, các động cơ xăng ding bộ căm biển ôxy (cấm biến A) dé thing báo cho ECU diều chính hệ số A, hệ thống luân hỗi khí xá HGR, hệ thống xúc tác khử độc hại trong khí xả. Ngày nay dộ chính xác trong, Học viên : Đình Xuân Thành — Cao học 20114 Bá mán Động cơ đốt trong — Khơa Cơ khí— T!- dng ĐHBK Hà Nội 6 Trung tâm Sau Đại học ~Tir- ðng ĐHBK Hà Nội Dối với động cơ điezen, các loại buồng cháy ngăn cách và buồng cháy thống nhất đã được nghiên cứu rất nhiều, các ưu điểm của các loại buồng cháy này đã được phân tích rất tỉ mỉ. kết câu buông cháy động cơ diezen rit da dang, tuy nhiên đều tuân theo một trong bắn nguyên lý hình thành khí hỗn hop va dét cháy nhiễn liệu sau đây - Quá trinh chảy không gian, toàn bộ các tia phun nhiên liệu không dược chạm vào mặt buồng chảy - Quá trình cháy nửa không gian, một phần tia nhiên liệu phun vào hoặc được đòng xoáy quét chạm vào mặt buồng cháy.
- Quá trình chảy mảng hay thường gọi là quả trình cháy M, đo kỹ sư Môïie người Dức phát minh. Quá trình cháy mảng ngược hẳn với quá trình cháy không gian, hấu như toản bộ tia nhiên liệu đều phun lên mặt buồng cháy, tia mỗi chỉ chiếm 7 - 8%. Nhiên liệu thu nhiệt hốc hơi vả cháy từng lớp một như một “mảng” nhiên liệu. Quá trình M có ưu điểm lớn là cháy rất êm, tỷ số AP/Ao không quá lớn như quá trình cháy không gian.
- Quá trình cháy mỗi, nguyên lý nảy thường dùng cho loại động cơ GAZO — điesel mà ngày nay thường đùng là động cơ nhiên liệu kép. Ngoài vấn dễ nghiên cửu không ngừng quá trình cháy nói trên. Một trong những biện pháp tăng p, có hiện quả nhất là tăng áp suất khí nạp vào xylanh bằng cách dùng máy nén khí với kỹ thuật tăng áp. Ngày nay, áp suất có ích trung bình đã đạt trị số rất cao 12 — I8 kG/cm? (trị số cao ứng với động, cơ 4kỳ) + Tăng Vụ: Tăng dung tích sông tác để tăng công suất động cơ thể hiện khá rõ trong xu hưởng tăng đường kính và hành trình piston (như động cơ tau thuỷ).
Ngày nay đường kính xylanh D đã vượt quá 1000 mm và hành trình đã dạt đến 2000 mm. Những loại déng cơ nay kích thước thường rất lớn, đải từ 20-25 m rộng từ 7- 8 m cao tử 11-12 m, trọng lượng động cơ thường nặng từ 3000-4000 tấn (như động cơ kiểu con trượt) Học viên : Đình Xuân Thành — Cao học 20114 Bá mán Động cơ đốt trong — Khơa Cơ khí— T!- dng ĐHBK Hà Nội 5 Trung tâm Sau Đại học ~Tir- ðng ĐHBK Hà Nội CHUONG I TONG QUAN VE SU PHAT TRIBN CUA NGANH DONG CG BOT TRONG 1.1, Huéng phat trién cia dng co dét trong: Như chúng ta đã biết, chiếc động cơ đốt trong đầu tiên được ra đời vào năm 1860 do Lenoir, một nhà kỹ thuật nghiệp dư, chế tạo. Vào năm 1897, chiếc động cơ điesel đầu tiên ra đời. Trải qua hơn một thế kỷ, ngành động cơ dất trong đã liên tục phát triển lớn mạnh Ngày nay, dông cơ đốt trong dòng một vai trò Tất quan trọng của hầu như tất cã các nganh công nghiệp không chỉ ở nước ta mà trên toàn thể giới.
Trong những năm 90 của thế kỷ 20 sản lượng bình quân của dộng cơ đốt trong dạt khoảng 40 triệu chiếc năm. Trong, khoảng 50 năm trở lại đây ngành động cơ đết trong được phát triển rẤt mạnh mẽ, với nhiễu chủng loại cải tiến kỹ thuật mang tính đột phá. Những cải tiễn chủ yếu để piải quyết các vẫn dễ sau: - Không ngừng tăng công suất vả tăng tính kinh tế, hiện đại hoá công nghệ sản xuất và tự động hoá quá trình điều khiển động cơ nhằm đạt tính kinh tế và độ tin cậy cao, chống ô nhiễm môi trường và giảm giá thành. - Do nhu cầu về trang bị động lực cho các phương tiện vận tải (như ô tô, tàu hoá, Lầu thuỷ.