Đồ Án Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1 - TC trên xe tải ISUZU – QKR - 2011

LỜI NÓI ĐẦU
Sau quá trình học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ
cuối cùng để sinh viên hoàn thành khi ra trường. Việc làm đồ án giúp sinh viên tổng
hợp và khái quát lại những kiến thức cơ sở ngành cũng như chuyên ngành. Qua quá
trình làm đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi
bước vào công việc thực tế của một kỹ sư tương lai.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời gian qua động cơ đốt
trong cũng không ngừng được cải tiến để nâng cao công suất. Một trong những
phương pháp nâng cao công suất hiệu quả hiện nay là sử dụng hệ thống tăng áp cho
động cơ. Tuy nhiên, vì điệu kiện thời gian học tập trên lớp sinh viên chưa được
nghiên cứu và tìm hiểu nhiều sâu về hệ thống này. Chính vì vậy mà chúng em chọn
đề tài “Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1- TC trên xe tải ISUZU – QKR-2011” để làm đề tài tốt nghiệp. Qua đề tài này chúng em muốn hiểu rõ hơn bản chất
cũng như các quá trình làm việc của động cơ khi có hệ thống tăng áp, đồng thời đưa
ra phương pháp tăng áp tốt nhất để nâng cao công suất động cơ và có cách khắc
phục các nhược điểm của nó.
Cuối cùng! Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô giáo trong Bộ
Môn Máy Thủy Khí. Đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, dạy dỗ, góp ý cho chúng em
trong suốt thời gian thực hiện đồ án này. Nhưng do trình độ của chúng em có hạn,
tài liệu tham khảo khó khăn, thời gian ngắn nên trong quá trình thực hiện sẽ không
tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự góp ý của qu ý Thầy Cô để chúng em
ngày một hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI . 1
1.1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài 1
1.2. Lịch sử phát triển của tăng áp cho động cơ đốt trong . 2
1.2.1. Lịch sử phát triển tăng áp cho động cơ xăng . 2
1.2.2. Lịch sử phát triển tăng áp cho động cơ diesel 3
1.2.3.Tăng áp cho động cơ máy bay 3
1.2.4.Tăng áp bằng tuốc bin khí 4
2. GIỚI THIỆU CHUNG CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TẢI QKR VÀ
ĐỘNG CƠ 4JB1-TC 4
2.1. Giới thiệu chung về xe tải ISUZU-QKR 2011 4
2.2. Giới thiệu chung về động cơ 4JB1-TC . 9
2.2.1.Thông số kỹ thuật của động cơ 4JB1-TC . 9
2.3. Các c ơ cấu và hệ thống chính của động cơ 4JB1- TC . 11
b. Nhóm piston, thanh truy ền 12
3. TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ 4JB1- TC . 25
3.1. Thông số kỹ thuật của động cơ 4JB1 – TC . 26
3.2. Tính toán các thông số của chu trình công tác 28
3.2.1. Quá trình nạp 28
3.2.2. Quá trình nén 29
3.2.3. Quá trình cháy 30
3.2.4. Quá trình giãn nở 32
3.3. Các thông số chỉ thị . 33
3.4. Các thông số có ích 33
3.5 Xây dựng đồ thị công . 34
3.5.1 Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến n
1 35
3.5.2. Xây đựng đường cong áp suất trên đường giãn nở 35
4. ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRONG THỰC TIỄN . 39
4.1. Tăng áp cho động cơ lắp trên ôtô du lịch . 39
4.2. Tăng áp cho động cơ xăng . 39
4.3. Tăng áp cho động cơ diesel dùng cho ôtô du lịch . 40
4.4. Tăng áp cho động cơ ôtô tải . 41
4.5. Tăng áp cho động cơ sử dụng ở các lĩnh vực khác . 42
4.5.1. Sử dụng tăng áp hai cấp cho động cơ công suất cao 42
Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1 - TC trên xe tải ISUZU - QKR 2011
155
4.5.2. Động cơ diesel cho ngành đường sắt . 43
4.5.3. Động cơ diesel tốc độ trung bình dùng cho tàu thủy và máy phát điện 44
5. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP . 44
5.1. Phân loại các phương pháp tăng áp cho động cơ đốt trong . 44
5.1.1. Phân tích sơ đồ tăng áp tuốc bin khí liên hệ cơ khí 45
5.1.2. Phân tích sơ đồ tăng áp tuốc bin khí liên hệ khí thể . 49
5.1.3. Phân tích sơ đồ tăng áp bằng tuốc bin khí liên hệ thuỷ lực . 51
5.1.4. Phân tích sơ đồ tăng áp hỗn hợp 53
5.2. Phân tích các sơ đồ tăng áp khác 55
5.2.1. Biện pháp tăng áp không có máy nén 55
5.2.2. Tăng áp trao đổi sóng áp suất 57
5.2.3. Tăng áp tốc độ 58
5.2.4. Tăng áp cao 58
5.2.5. So sánh ưu nhược điểm của hệ thống tăng áp có máy nén và hệ thống tăng áp
không có máy nén 58
5.2.6. Tăng áp cho động cơ diesel . 58
5.2.7. Tăng áp cho động cơ xăng và động cơ ga 60
5.3. Phân tích đặc tính của tuốc bin máy nén 62
5.3.1. Đặc tính của máy nén 62
5.3.2. Đặc tính của tuốc bin 65
5.3.3. Đặc tính của cụm tuốc bin, máy nén . 66
5.3.4. Lựa chọn sơ đồ thiết kế hệ thống tăng áp 66
6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP 68
6.1. Tính toán các thông số làm việc của bộ tuốc bin và máy nén . 68
6.2. Tính toán máy nén . 71
6.3. Tính toán các thông số của tuốc bin . 82
6.4. Đặc điểm kết cấu các bộ phận chính của bộ tuốc bin tăng áp . 90
6.4.1. Vỏ tuốc bin . 91
6.4.2. Cánh tuốc bin và trục tuốc bin 92
6.4.3. Vỏ máy nén 95
6.4.4. Vỏ giữa . 97
6.4.5 Van giảm áp và bộ phận chấp hành 99
6.4.6. Bộ bù tuốc bin tăng áp 100
6.5.Hệ thống bôi trơn và làm mát trong bộ tuốc bin 102
7. TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 4JB1-TC . 103
Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1 - TC trên xe tải ISUZU - QKR 2011
156
7.1. Tổng quan về hệ thống làm mát động cơ Turbo 4JB1- TC . 103
7.1.1. Mục đích và ý nghĩa của việc làm mát cho động cơ 103
7.1.2. Giới thiệu chung về hệ thống làm mát . 104
7.2. Hệ thống làm mát bằng không khí . 104
7.2.1. Làm mát tự nhiên 104
7.2.2. Làm mát cưỡng bức 104
7.3. Hệ thống làm mát bằng nước . 104
7.3.1. Làm mát bằng nước bốc hơi 104
7.3.2. Làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên . 105
7.3.3. Làm mát bằng nước cưỡng bức . 107
7.4. Các bộ phận chính của hệ thống làm mát bằng nước. . 111
7.4.1. Két nước . 111
7.4.2. Kết cấu của bơm nước 115
7.4.3. Kết cấu quạt gió: . 118
7.4.4. Van hằng nhiệt 119
7.4.5. Nắp két nước 121
7.5. Tính toán hệ thống làm mát động cơ 122
7.5.1. Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh . 122
7.5.2. Các thông số của quạt gió, két nước 126
7.5.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát . 127
7.5.4. Tính bơm nước . 128
7.5.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió . 132
7.5.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ . 136
7.5.7. Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên ngoài 138
8. MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP VÀ BIỆN
PHÁP KHẮC PHỤC 143
8.1. Các hư hỏng thường gặp 144
8.1.1. Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn 144
8.1.2. Có tiếng ồn bất thường khi động cơ làm việc 145
8.1.3. Tiêu hao dầu lớn và khói xanh 146
8.2. Hệ quả các hư hỏng và biện pháp khắc phục 146
8.2.1. Thiếu dầu 146
8.2.2. Vật lạ rơi vào tuốc bin 146
8.2.3. Dầu bẩn 146
8.3. Kiểm tra hệ thống tăng áp của động cơ 147
Thiết kế hệ thống tăng áp động cơ 4JB1 - TC trên xe tải ISUZU - QKR 2011
157
8.3.1. Kiểm tra hệ thống nạp khí . 147
8.3.2. Kiểm tra hệ thống thải 147
8.4. Các chú ý khi sử dụng hệ thống tăng áp . 147
8.5. Tháo và lắp cụm tuốc bin - máy nén 148
8.5.1. Các chú ý khi tháo lắp . 149
8.5.2. Các chú ý khi bảo dưỡng, sửa chữa . 150
8.5.3. Kiểm tra tuốc bin tăng áp 151
9. KẾT LUẬN . 152