Luận Văn Mô phỏng cụm tăng áp tua bin máy nén trang bị cho động cơ DIESEL D1146TIS

TÓM TẮT: Bài báo trình bày kết quả mô phỏng cụm tăng áp tua bin - máy nén trong
liên hợp tua bin - máy nén - động cơ đốt trong trên phần mềm mô phỏng một chiều AVLBOOST.
Kết quả mô phỏng đã chỉ ra rằng cụm tua bin máy nén của Hãng Garrett trang bị
cho động cơ D1146TIS hoàn toàn đáp ứng yêu cầu tăng áp cao cho động cơ này. Vùng làm
việc của động cơ ở đường đặc tính ngoài đảm bảo không rơi vào vùng bơm của máy nén và
luôn nằm ở vùng có hiệu suất cao của máy nén. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn cho thấy
một cách trực quan việc phối hợp giữa cụm tăng áp tua bin - máy nén với động cơ đốt trong -
cơ sở quan trọng để đưa ra chế độ vận hành hiệu quả cao nhất cho động cơ tăng áp. Đây là
một phần trong chương trình phối hợp nghiên cứu phát triển động cơ diesel tăng áp cao
D1146TIS giữa trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Tổng công ty Máy động lực và máy
nông nghiệp.
Từ khóa: Tăng áp tua bin - máy nén, van xả, mô phỏng bằng AVL-Boost, chu trình công
tác động cơ.
1. MỞ ĐẦU
Nhằm đáp ứng nhu cầu động cơ cho xe tải của Tổng công ty Máy động lực và máy nông
nghiệp, động cơ D1146TIS, một động cơ diesel, 6 xilanh, tăng áp cao, phát triển từ động cơ
D1146TI (tăng áp trung bình, do Hàn Quốc chế tạo) được nghiên cứu và chế thử [3].
Mục tiêu chính của việc nghiên cứu là nâng công suất động cơ D1146TI từ 131 kW ở 2300
v/ph lên 177 kW ở 2300 v/ph, tương đương với công suất của một động cơ tăng áp đồng gam
DE08TIS của Hàn Quốc. Động cơ sau khi tăng công suất được đặt tên là D1146TIS.
Quá trình phát triển mẫu động cơ D1146TIS bao gồm các bước cơ bản sau:
- Nghiên cứu động cơ D1146TI,
- Tính toán lựa chọn bộ tăng áp tua bin khí,
- Mô phỏng động cơ D1146TIS trên các phần mềm AVL-Boost, AVL-Tycon,
AVL-Excite,
- Chế tạo một số bộ phận, lắp ráp và thử nghiệm đánh giá động cơ tổng thành.
Trong các bước trên, mô phỏng động cơ ở bước 3 có vai trò hết sức quan trọng. Kết quả
của nó là cơ sở để thiết kế các kết cấu phù hợp và cung cấp các thông số vận hành, điều chỉnh
tối ưu cho động cơ thực. Trong bài báo này, kết quả mô phỏng liên hợp động cơ đốt trong, tua
bin máy nén trên phần mềm AVL-Boost được thể hiện. Trong đó nội dung mô phỏng trên mô
hình hoàn chỉnh cụm tăng áp tua bin máy nén và phối hợp giữa cụm tăng này với động cơ
được đặc biệt chú trọng.
Đối tượng nghiên cứu chính được trình bày trong bài báo này là cụm tăng áp tua bin máy
nén của Hãng Garrett. Tuy nhiên, quá trình mô phỏng được tiến hành trên cơ sở liên hợp động
cơ đốt trong và cụm tua bin máy nén vì hai đối tượng này là không thể tách rời và luôn bổ trợ,
ảnh hưởng lẫn nhau. Lượng không khí do máy nén cung cấp cũng như áp suất và nhiệt độ của
nó là những thông số cơ sở và quan trọng của các thông số tính năng kỹ thuật, kinh tế của
động cơ, trong khi đó, năng lượng khí xả thể hiện qua áp suất và nhiệt độ khí xả là những
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 12, SỐ 14 - 2009
Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 87
thông số quyết định tốc độ quay của cụm tua bin máy nén, tức là quyết định lượng khí do máy
nén cung cấp cho động cơ.
Với cụm tăng áp được lựa chọn là cụm tăng áp cao sử dụng tua bin biến áp, van xả của tua
bin vì thế là một kết cấu không thể thiếu. Trong phạm vi nghiên cứu này, van xả được đồng
thời khảo sát ở các chế độ tốc độ khác nhau trên đường đặc tính ngoài của động cơ.
Bên cạnh đặc tính lưu lượng - áp suất của cụm tua bin máy nén được xem xét tỉ mỉ nhằm
định lượng khả năng tăng áp của cụm này, các vấn đề nảy sinh khi phối hợp ở các chế độ làm
việc chuyển tiếp (chế độ thay đổi tải trọng, tốc độ) của động cơ cũng được đề cập nhằm định
hướng vùng làm việc tối ưu của cụm tăng áp tua bin, máy nén này.