CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài Từ khi ra đời đến nay động cơ Diesel không ngừng được cải tiến và phát triển để ngày càng hoàn thiện và đạt năng suất cao. Đến nay, động cơ diesel là động cơ rất phổ biến trên thế giới được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống con người đặc biệt là trong giao thông, công nghiệp, nông nghiệp… Trong xu hướng chung sử dụng động cơ Diesel thì động cơ Diesel 1 xy-lanh cũng được sử dụng rộng rãi không chỉ ở Việt Nam mà còn ởnhiều nước trên thế giới.Công ty TNHH MTV Động cơ và Máy nông nghiệp Miền Nam (SVEAM) là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực cơ khí máy động lực và máy nông nghiệp.Hiện nay những sản phẩm của công ty SVEAM không những chiếm thị phần lớn ở Việt Nam và còn xuất khẩu đi hơn 20 quốc gia trên thế giới.Trong những dòng sản phẩm của SVEAM trên thị trường thì động cơ diesel RV125-2 là loại động cơ chiếm tỉ trọng lớn nhất hiện nay với những tính năng ưu việt so với các loại máy khác cùng chức năng như là: công suất phù hợp, mức tiêu hao nhiên liệu thấp, gọn nhẹ, dễ sử dụng, chạy êm, bền bỉ và giá cả phù hợp, sản phẩm này chiếm khoảng 30% tổng sản lượng động cơ Diesel hằng năm của Công ty.Động cơ diesel RV125-2 SWEAM sản xuất theo bản quyền của hãng Kubota (Nhật Bản). Được sử dụng để làm máy hàn, máy bơm nước, máy phát điện, máy nén khí, ghe thuyền, máy chế biến, máy cày, máy xới, máy xay xát, máy công nghiệp. Tuy nhiên, do động cơ được sản xuất dựa trên bản quyền của Kubuta cách đây đã 20 năm, chế tạo theo công nghệ cũ nên những đặc tính của động cơ đặc biệt là đặc tính công suất, hiệu suất nạp, khí thải còn thấp.Vì vậy để đáp ứng được mục tiêu xuất khẩu cũng như nâng cao thị trường trong nước thì cần phải nâng cao đặc tính của động cơ đặc biệt công suất động cơ và về khí thải cần được cải tiến.Nâng cao hiệu suất nạp là một trong những phương pháp tối ưu nhằm nâng cao đặc tính công suất động cơ.
Ở Việt Nam đã có một vài nghiên cứu liên quan đến động cơ diesel 1 xy-lanh RV125-2 như nghiên cứu của GS.TSKH Bùi Văn Ga và nhóm cộng sự về “Hệ thống cung cấp Biogas cho động cơ Dual Biogas/Diesel”[1]; Nghiên cứu về “Tối ưu hóa quá trình cung cấp Biogas cho động cơ tĩnh tại sử dụng hai nhiên liệu Biogas và Diesel” của GS.TSKH Bùi Văn Ga [2]; Hay “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu khí hóa lỏng (LPG) cho động cơ Diesel” của Đỗ Văn Dũng, Lê Thanh Phúc, Lê Việt Hùng [3]; Nghiên cứu của Dương Tấn Việt, Lê Duy Linh, Dương Việt Dũng về “Tính toán – mô phỏng quá trình tạo hỗn hợp trong hệ thống cung cấp Biogas cho động cơ RV125-2” [4].Tuy nhiên việc nghiên cứu vẫn chưa thể hiện được hết đặc tính công suất của động cơcũng như đáp ứng được nhu cầu thực tế. Trên thế giới cũng có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất nạp của động cơ tiêu biểu như của Seenikannan “A Design strategy for Volumetric Efficiency improvement in a Multi-cylinder stationary Diesel engine and its Validity under Transient engine operation” [5] hay là nghiên cứu của Ebrahimi và nhóm cộng sự về “Performance of an Otto engine with volumetric efficiency”[6]; Ngoài ra còn có công trình của Capetti về “Effects of intake pipe on the volumetric efficiency of an internal combustion engine” [7].2 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 1.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn này là đánh giá thực trạng đặc tính động cơ RV125-2 ( đặc biệt là hiệu suất nạp) dựa trên mô phỏng, có so sánh đối chứng thực nghiệm. Đề xuất kiểm tra một số giải pháp nâng cao hiệu suất nạp và đặc tính động cơ bằng mô phỏng.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chính của luận văn này là động cơ Diesel một xilanh RV125-2 buồng cháy thống nhất phun trực tiếp. Hình 1-1: Động cơ Diesel 1 xilanh phun trực tiếp RV125-2 Thông số kỹ thuật của động cơ [TLTK: Theo công bố của SVEAM] Kiểu RV125-2 Loại 4 kỳ, 1 xy-lanh, nằm ngang SxD 90 x 94 Thể tích xy-lanh 624 cm 3 Công suất định mức (mã lực/vòng/phút) 10,5/2200 Công suất tối đa 12,5/2400 Mô-men cực đại (kgm/vòng/phút) 4,04/1800 Tỉ số nén 18:1 Nhiên liệu Diesel Thể tích thùng nhiên liệu 10,5 lít Suất tiêu thụ nhiên liệu (g/mã lực/giờ) 185 Áp suất mở vòi phun (kgf/cm2) 220 Dầu bôi trơn Nhớt 30 (SAE30,20, 10W-30) Thể tích dầu bôi trơn 2,8 lít Hệ thống đốt nhiên liệu Phun nhiên liệu Hệ thống khởi động Tay quay, khởi động điện Hệ thống đèn chiếu 12V-25W Hệ thống làm mát Két nước Thể tích nước làm mát(lít) 2,1 Trọng lượng (kg) 105 Kích thước: dài x rộng x cao (mm) 747 x 347 x 472 Góc mở sớm xupáp nạp (IVO) 20 0 TĐCT Góc đóng muộn xupáp nạp (IVC) 450 SĐCD Góc mở sớm xupáp thải (EVO) 50 0 TĐCD Góc đóng muộn xupáp thải (EVC) 150 SĐCT Góc phun sớm (IT) 22,50 1.3 Nội dung và phạm vi nghiên cứu 1.1 Nội dung nghiên cứu Nội dung chính của luận văn này bao gồm: - Nghiên cứu xác định thực trạng đặc tính động cơ RV125-2 (đặc biệt là hiệu suất nạp) thông qua tính toán mô phỏng, thực nghiệm trên băng thử.
- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu suất nạp và đặc tính công suất bằng phần mềm mô phỏng chuyên sâu AVL BOOST. - So sánh một số kết quả tiêu biểu giữa mô phỏng và thực nghiệm - Dựa trên kết quả nghiên cứu đề xuất những giải pháp nhằm cải tiến động cơ, nâng cao tính năng làm việc của động cơ RV125-2 1.2 Phạm vi nghiên cứu Luận văn này chỉ giới hạn trong nghiên cứu hiệu suất nạp và đặc tính công suất của động cơ diesel 1 xy-lanh RV125-2 trên cơ sở của các giải pháp đề xuất bằng phần mềm mô phỏng AVL BOOST, có so sánh đối chứng thực nghiệm.4 Phương pháp nghiên cứu Luận văn Thạc sỹ này sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến hiệu suất nạp và đặc tính động cơ Diesel 1 xy-lanh, buồng cháy thống nhất. Nghiên cứu mô phỏng: Bằng phần mềm chuyên sâu để tiến hành mô hình hóa và mô phỏng đặc tính động cơ. So sánh đối chiếu: Luận văn này có so sánh đối chiếu kết quả mô phỏng với với một số kết quả thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm ĐHQG-HCM động cơ đốt trong.
Tham khảo tài liệu và tư vấn chuyên gia: Tham khảo các tài liệu liên quan từ nhà sản xuất, tạp chí, sách báo chuyên ngành, internet,… 1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Các kết quả nghiên cứu ( mô phỏng và thực nghiệm) là cơ sở nhằm nâng cao chất lượng dòng sản phẩm động cơ Diesel 1 xy-lanh, buồng cháy thống nhất sản xuất tại Công ty TNHH MTV Động cơ và Máy nông nghiệp Miền Nam. Nâng cao hiệu suất nạp động cơ RV125-2 nhằm nâng cao công suất động cơ từ đó nâng cao tính cạnh tranh cũng như thị phần của dòng sản phẩm RV125-2 so với các sản phẩm ngoại nhập cùng chức năng ở trường trong nước cũng như xuất khẩu, góp phần phát triễn nền kinh tế của nước nhà.6 Trình tự tiến hành luận văn Phân tích thực trạng động cơ RV125- 2 Phân tích thông số, yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nạp động cơ RV125-2 Phân tích lựa chọn phương án cải tiến nâng cao hiệu suất nạp Thực nghiệm Mô phỏng Xây dựng mô hình, xác lập các thông số đánh giá đến hiệu suất nạp động cơ RV125-2 Kết quả thực nghiệm Mô phỏng trên AVL BOOST So sánh, đánh giá, phân tích kết quả ề xuất hướng cải tiến CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về động cơ diesel RV125-2, vấn đề và thách thức 2.1 Phân tích đặc điểm động cơ diesel RV125-2 Động cơ Diesel RV125-2 là dòng động cơ 1 xy-lanh phun trực tiếp, dùng trong nông nghiệp. Động cơ RV125-2 có nhiều ưu điểm như: tiết kiệm được nhiên liệu, độ rung thấp và làm việc êm hơn, dễ khởi động và độ bền cao. Chi phí nhiên liệu riêng được cải thiện.Vì vậy, động cơ đạt được chỉ tiêu sử dụng cao hơn và tiết kiệm được nhiên liệu hơn so với các máy cùng loại sản xuất tại Việt Nam.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ RV125-2 sử dụng bơm cao áp kiểu Bosch nhỏ gọn, bơm cao áp này dùng van cao áp có vành giảm áp để tránh hiện tượng phun rớt. Còn vòi phun sử dụng vòi phun kiểu tiết lưu nên lượng nhiên liệu phun nhỏ khi bắt đầu phun và lượng nhiên liệu phun tăng lên dần dần khi phun nhiên liệu chính. Động cơ RV125-2 sử dụng bộ điều tốc cơ khí, bộ điều tốc này có tác dụng giữ tốc độ động cơ không thay đổi và đồng thời điều chỉnh công suất ra, nó khống chế tốc độ động cơ ở bất cứ điểm nào giữa các vị trí tốc độ chạy không cực đại đến cực đại. Về hệ thống hút, xả có bình lọc không khí và ống xả, động cơ này trang bị một bình lọc không khí kiểu ướt.
Còn bình lọc không khí loại khô kiểu lọc xoáy ly tâm, không khí hút vào bị xoáy lốc do các cánh và những hạt bụi và cặn lớn được tách tụ lại ở bộ phận dẫn bụi do lực li tâm. Phần bụi và cặn bẫn còn lại được lọc hoàn toàn qua phần tự lọc của bình lọc không khí.Còn ống xả dùng ống có đục lỗ có tấm chắn.Ống đục lỗ và các tấm chắn có tác dụng làm giảm tiếng ồn khí xả một cách có hiệu quả. Tuy RV125-2 có những ưu điểm vượt trội so với các dòng cùng chức năng được sản xuất ở trong nước nhưng có một thực tế đó là công suất của động cơ vẫn còn thấp và lượng khí thải phát ra vẫn còn cao hơn so với các máy ngoại nhập cùng chức năng đặc biệt là các máy nhập từ các nước tiên tiến trên thế giới. Dưới đây là mặt cắt ngang và dọc của động cơ RV25-2.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 25 15 24 23 22 21 20 19 18 17 16 Hình 2-1a: Mặt cắt ngang động cơ RV125-2 1-Đĩa lò xo; 2-Lò xo xupáp; 3-Xupáp thải; 4-Nắp xilanh; 5-Xilanh; 6-Dây đai; 7-Puly bánh đà; 8-Bánh đà; 9-Then; 10-Đai ốc; 11-Thanh truyền; 12-Trục khuỷu; 13-Đường dầu bôi trơn; 14-Ổ lăn; 15-Bánh răng trục khuỷu; 16-Quả văng; 17-Bơm dầu bôi trơn; 18-Bộ hạn chế nhiên liệu; 19-Bánh răng dẫn động trục cam; 20-Thanh răng; 21-Bơm cao áp; 22- Ống nạp; 23-Xupáp nạp; 24-Đòn bẩy; 25-Ống xả.
