Đồ án Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ SA6D140E-3

LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế đồ án tốt nghiệp là công việc được giao cuối cùng cho sinh viên trường Đại Học Bách Khoa. Việc làm này giúp cho sinh viên nắm vững và hiểu sâu hơn một vấn đề cụ thể trong ngành. Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp sinh viên tự tổng hợp lại kiến thức từ cơ sở đến chuyên ngành đã học. Trên cơ sở đó sinh viên sẽ tìm ra các phương pháp để giải quyết một vấn đề trong ngành một cách tối ưu. Ngành động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển hàng trăm năm. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, động cơ đốt trong tuy không thay đổi nhiều về mặt nguyên lý làm việc cơ bản nhưng nó đã luôn được hoàn thiện. Nhiều loại động cơ đời mới có tính năng kinh tế, kỹ thuật vượt trội đã ra đời, trong đó động cơ tăng áp đóng một vai trò đáng kể. Để tăng tính kinh tế làm việc của động cơ và giảm thiểu các chất độc hại có trong khí thải, động cơ ngày nay đều có lắp bộ tăng áp. Do vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu sâu về vấn đề tăng áp cho động cơ nói chung cũng như khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp cho một động cơ cụ thể nói riêng là một việc làm rất cần thiết. Chính vì lẽ đó, nên em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3” Tuy nhiên do hạn chế về thời gian, về kiến thức, về kinh nghiệm thực tiễn cũng như tài liệu tham khảo, nên trong phạm vi đồ án này em không thể trình bày được hết các vấn đề liên quan cũng như tìm hiểu sâu hơn mối quan hệ giữa máy nén, tuabin và động cơ. Vì thế trong nội dung đồ án này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Do vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy, Cô giáo và các bạn. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô trong khoa cơ khí giao thông đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt những năm học qua, các cán bộ kỹ thuật trong xí nghiệp cosevco12 Quãng Bình, đã tạo điều kiện cho em tiếp xúc với kết cấu thực tế. Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: TS DƯƠNG VIẾT DŨNG đã quan tâm cung cấp tài liệu và tận tình hướng dẫn cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Đà Nẵng, ngày 22 tháng 12 năm 2006 Sinh viên thực hiện. Cao Văn Quyết MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 7 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 7 1.1. CÁC THÔNG SỐ CÓ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ VÀ BIỆN PHÁP CẢI THIỆN 7 1.2. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ 9 1.2.1. Áp suất chu rình 9 1.2.2. Nhiệt độ chu trình 9 1.2.2. Khả năng hình thành hổn hợp 10 2. PHẠM VI SỬ DỤNGCỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 10 2.1. TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ DIEZEL 10 2.1.1. Tăng áp cho động cơ diesel 4 kỳ 10 2.1.2. Tăng áp cho động cơ diezel 2 kỳ 11 2.2. TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ GA 11 2.2.1. Tăng áp cho động cơ xăng 11 2.2.2. Tăng áp cho động cơ Ga 13 3. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 14 3.1. TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN 13 3.1.1. Tăng áp dẫn động cơ giới 13 3.1.2. Động cơ tăng áp bằng tuabin khí 13 3.1.3. Tăng áp hổn hợp 17 3.2. TĂNG ÁP KHÔNG CÓ MÁY NÉN 18 3.2.1. Tăng áp dao động và cộng hưởng 18 3.2.2. Tăng áp trao đổi sóng áp suất 28 3.2.3. Tăng áp cao 21 4. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NHIỆM VỤ CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN 22 4.1. MÁY NÉN 22 4.1.1. Máy nén ly tâm 22 4.1.2. Máy nén thể tích 25 4.2. TUABIN TĂNG ÁP 27 4.2.1. Tuabin hướng kính 28 4.2.2. Tuabin hươmngs trục 29 CHƯƠNG 2. KHẢO SÁT CÁC CƠ CẤU CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 30 2.1. CÁC THÔNG SỐ KỶ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 30 2.2. GIỚI THIỆU CHUNG 31 2.3. CÁC CƠ CẤU VÀ HỆ THỐNG TRONG ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 33 2.3.1. Hệ thống làm mát 33 2.3.2. Hệ thống nhiên liệu 34 3.3.3. Hệ thống bôi trơn 39 3.3.4. Cơ cấu phối khí 40 2.3.5. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 42 2.4. TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 42 CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 46 3.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TĂNG ÁP 56 3.2. HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 48 3.2.1. Hệ thống nạp 48 3.2.1. Hệ thống thải 50 3.3. BỘ TURBÔ TĂNG ÁP 51 3.3.1.Máy nén ly tâm. 52 3.3.2. Tua bin. 54 3.4. Ổ ĐỠ, BAO KÍN TRONG TURBÔ 56 3.4.1. Ổ đỡ 56 3.4.2. Bao kín 56 3.4.3. Van giảm áp và bộ phận chấp hành 56 3.4.4. Hệ thống bôi trơn 58 3.4.5. Bộ bù tuabin tăng áp 58 3.5. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC TRONG TUABIN VÀ MÁY NÉN 59 3.6. TÍNH TOÁN MÁY NÉN 59 3.7. TÍNH TOÁN TUABIN 78 CHƯƠNG 4. MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA BỘ TURBÔ 89 4.1. XÁC ĐỊNH CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA BỘ TURBÔ 89 4.1.1. Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn 89 4.1.2. Có tiếng ồn bất thường 90 4.1.3. Tiêu hao dầu lớn và khói xanh 91 4.2. PHÂN TÍCH CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP 91 4.2.1. Thiếu dầu 91 4.2.2. Vật lạ rơi vào tuabin 91 4.2.3. Dầu bẩn 91 4.3. KIỂM TRA HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ 92 4.3.1. Kiểm tra hệ thống nạp không khí 92 4.3.2. Kiểm tra hệ thống thải 92 4.4. CHẨN ĐOÁN VÀ KIỂM TRA BỘ TURBÔ LẮP TRÊN ĐỘNG CƠ SA6D140E-3 92 4.5. CÁC CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG TĂNG ÁP 93 KẾT LUẬN CHUNG 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ. 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP. 1.1. CÁC THÔNG SỐ CÓ ÍCH CỦA ĐỘNG CƠ VÀ BIỆN PHÁP CẢI THIỆN. Công suất có ích Ne:

Ap suất có ích trung bình Pe:
(N/m2) Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge:

(kg/W.s) Hiệu suất có ích
:
Khi chế tạo cũng như khi sử dụng động cơ, chúng ta đều có mong muốn là cải thiện các chỉ tiêu có ích nói trên. Tăng công suất có ích. Giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích. Tăng hiệu suất có ích của động cơ. Sự tăng hiệu quả của động cơ thực hiện theo hai khuynh hướng: Tăng công suất có ích trong điều kiện không thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp. Giải pháp này với mục đích tăng tính kinh tế nhiên liệu của động cơ. Tăng công suất có ích trong điều kiện tăng lượng nhiên liệu cung cấp với mục đích chính là tăng công suất của động cơ. Để tăng công suất có ích của động cơ, có thể có nhiều giải pháp thể hiện qua sự thay đổi các thông số trong biểu thức xác định công suất có ích. Trong các nhân tố đó thì: Sự ảnh hưởng của các nhân tố
không thể thay đổi nhiều.
khả năng tăng có giới hạn nhất định. Như vậy các biện pháp khả dĩ là: tăng số vòng quay, thay đổi số kỳ của động cơ, tăng mật độ không khí nạp vào xi lanh động cơ. Tăng số vòng quay n: khả năng này bị giới hạn do khi tăng số vòng quay của động cơ đốt trong (ĐCĐT) sẽ gây khó khăn cho việc thực hiện các quá trình đặc biệt là quá trình cháy. Tác hại hơn nữa là làm cho tốc độ trung bình của piston tăng, dẫn đến làm tăng tổn thất ma sát, mài mòn các chi tiết của nó và lực quán tính. Nếu tăng số xi lanh của động cơ sẽ làm tăng Ne. Hiện nay, số lượng xilanh lớn nhất là 56. Nếu tăng số xi lanh nhiều hơn nữa sẽ làm tăng số chi tiết dần đến giảm độ cứng vững của động cơ, làm giảm độ tin cậy khi làm việc. Mặt khác, trong quá trình sử dụng việc bảo dưỡng sữa chữa phức tạp và giá thành cao. Nên khả năng này cũng bị hạn chế. Nếu tăng đường kính xi lanh: Khi đó kích thước và trọng lượng của động cơ sẽ tăng lên gây khó khăn cho việc chế tạo và lắp đặt. Tăng mật độ không khí nạp
: tăng mật độ không khí nạp chính là tăng lượng không khí nạp vào xi lanh động cơ. Giải pháp này gọi là tăng áp động cơ. Đây là biện pháp hữu hiệu nhất. Khi tăng mật độ không khí nạp, tức là tăng áp suất không khí nạp, tăng áp suất trung bình của chu trình. Nhờ đó có thể: Cải thiện các thông số của chu trình để nâng cao tính kinh tế của động cơ. Tăng lượng nhiên liệu chu trình và sẽ tăng công suất động cơ. Như vậy, tăng áp có một ý nghĩa rất lớn. Khi cùng công suất thì động cơ tăng áp có ưu điểm: Thể tích công tác nhỏ hơn, trọng lượng động cơ nhỏ hơn. Giảm mất mát năng lượng do tổn thất nhiệt. Sự ảnh hưởng môi trường vận hành đối với công suất động cơ ít hơn. Giảm thành phần các chất độc hại có trong khí xả. Từ các ưu điểm trên nên hầu hết các động cơ ngày nay đều lắp tăng áp. 1.2. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ. Hạn chế cơ bản của tăng áp là tăng tải trọng cơ và nhiệt đối với các chi tiết trong động cơ. Các vần đề cơ bản phải đề cập trong khi tăng áp động cơ là áp suất, nhiệt độ và sự hình thành hỗn hợp của chu trình. 1.2.1. Áp suất chu trình. Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức, sự tăng mật độ của hỗn hợp cháy kéo theo sự tăng cùng tỷ lệ của tỷ số áp suất trong mọi thời điểm của chu trình với tỷ số áp suất
không đổi. Thực tế, khi tăng áp thì tỷ số tăng áp suất còn cao hơn vì hiện tượng quét buồng cháy. Đối với động cơ diesel, áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén tăng làm giảm thời gian cháy trễ, làm tăng áp suất p2max. Như vậy, ứng suất cơ học sẽ tăng. 1.2.2. Nhiệt độ chu trình. Nhiệt độ đầu quá trình nén tăng và năng lượng cung cấp cho chu trình trong một đơn vị thời gian tăng trong cùng một thể tích như khi không tăng áp nên nhiệt độ các chi tiết tăng. Khi cùng đạt được áp suất chỉ thị như nhau thì khi tỷ số tăng áp suất càng cao, nhiệt độ các chi tiết càng thấp do lượng không khí nạp vào nhiều. 1.2.3. Khả năng hình thành hỗn hợp. Tăng áp làm giảm không gian vật lý để bay hơi nhiên liệu. Tăng áp đồng thời với việc tăng lượng nhiên liệu phun và thường được xử lý kéo dài thời gian phun. Như vậy, tăng áp làm cho quá trình hình thành hỗn hợp chay trong động cơ diesel phức tạp hơn. Để tăng áp suất động cơ có hiệu quả thì phải có sự phối hợp của 3 yếu tố: Tăng khối lượng không khí trong điều kiện giảm nhiệt độ khí nạp thấp nhất có thể. Tỷ số nén
của động cơ phải hợp lý để có khả năng dể dàng khởi động trong mọi trường hợp. Nhiệt độ cuối quá trình nén của động cơ phải đủ lớn để giảm cháy trễ và giữ cho nhiệt độ chu trình không quá cao. 2. PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP. 2.1. TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ DIEZEL. 2.1.1. Tăng áp cho động cơ diezel 4 kỳ. Đối với động cơ diezel vì để đáp ứng được nhu cầu về nâng cao công suất cho động cơ nên hầu hết trên các động cơ diezel cỡ lớn của tàu thủy, động cơ diesel trên máy xe lửa và trên máy phát điện đều dùng hệ thống tăng áp. Vấn đề nạp khí ở các chế độ khởi động và tải nhỏ, đảm bảo độ chênh áp suất đủ để nạp khí vào xi lanh ở các chế độ đối với động cơ 4 kỳ đơn giản hơn động cơ 2 kỳ nhờ có hành trình thải và tiêu thụ không khí quét ít. Để chuyển từ động cơ 4 kỳ sang tăng áp bằng Tuabin khí xả không chỉ đơn giản đặt lên động cơ cụm Tuabin- Máy nén (TB- MN) và nối đường ống dẫn của nó với bình chứa không khí tăng áp và ống góp khí xả mà còn các quá trình công tác khi làm việc đồng thời của động cơ với tuabin- máy nén yêu cầu thay đổi về lượng cấp nhiên liệu, cơ cấu phối khí, đường ống xả và các chi tiết nhóm Piston Xi lanh. Bởi thế, động cơ 4 kỳ tăng áp tuabin khí xả có khác với động cơ không tăng áp: Tăng suất tiêu hao không khí và khí xả qua các xupáp nạp, xả. Có độ chênh áp giữa áp suất không khí tăng áp Ps và áp suất trên đường ống xả Px. Dẫn khí xả tới tuabin theo đường ống xả riêng. Nguyên tắc nối ống xả của các xi lanh với đường ống xả chính là nối các ống xả của các xi lanh làm việc cách nhau theo thứ tự làm việc của xi lanh. 2.1.2. Tăng áp cho động cơ Diezel 2 kỳ. Động cơ hai kỳ muốn thực hiện tăng áp thì cần quan tâm đến các vấn đề sau: Độ chênh giữa áp suất không khí tăng áp trong bình chứa và áp suất khí xả trong đường xả trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ. Chất lượng trao đổi khí trong xi lanh động cơ hai kỳ. Tăng áp động cơ hai kỳ làm tăng ứng suất nhiệt và ứng suất cơ. Như vậy, tăng công suất động cơ hai kỳ bằng cách sử dụng tuabin khí xả phức tạp hơn so với động cơ bốn kỳ vì công suất Tuabin nhỏ nhưng hệ thống tăng áp cần phải cấp lượng không khí lớn hơn, có áp suất cao hơn và yêu cầu cao về vấn đề làm mát khí nạp. 2.2. TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ GA. 2.2.1. Tăng áp cho động cơ Xăng. Do trên động cơ xăng khác với động cơ diezel là khí nạp đi vào động cơ không chỉ có riêng không khí mà là hỗn hợp hòa khí giữa xăng và không khí, mặt khác động cơ xăng lại dễ sinh kích nổ. Vì thế, đã tạo ra không ít khó khăn trong việc tăng áp cho động cơ xăng. Khi lắp tăng áp cho động cơ xăng thì xảy ra các vấn đề sau: Nếu lắp thêm máy nén tuabin khí sẽ làm giảm tính năng gia tốc của động cơ. Tăng áp cho động cơ xăng dễ gây ra kích nổ vì sẽ làm tăng áp suất và nhiệt độ đầu và cuối quá trình nén (Pa, Ta, Pc, Tc). Tuy nhiên, không phải vì vậy mà động cơ xăng không được tăng áp. Để tránh xảy ra kích nổ người ta đã dùng nhiều biện pháp như: Thay đổi cấu tạo của buồng cháy, dùng nhiên liệu chống kích nổ tốt, thay đổi thành phần khí hỗn hợp, thay đổi góc đánh lửa sớm, làm mát trung gian cho khí hỗn hợp ở sau máy nén tăng áp, giảm tỷ số máy nén của động cơ v.v... Thường người ta chỉ sử dụng động cơ xăng tăng áp trong những điều kiện sử dụng đặc biệt như: động cơ phải làm việc trên núi cao, động cơ luôn luôn chạy ở chế độ toàn tải và đặc biệt là dùng tăng áp cho động cơ máy bay. Tăng áp cho động cơ xăng có thể thực hiện theo 2 phương án: Đặt Máy nén ở sau bộ chế hòa khí và đặt Máy nén trước bộ chế hòa khí. Sơ đồ có dạng như hình 2.2.
a) b) Hình 2.2. Sơ đồ các phương án tăng áp cho động cơ xăng. a. Đặt máy nén sau bộ chế hoà khí; b. Đặt máy nén trước bộ chế hoà khí. ĐC- Động cơ; MN- Máy nén; TB- Tuabin; BCHK- Bộ chế hoà khí, Po- Ap suất khí trời; Po- Ap suất khí thải ra khỏi tuabin; Pk- Ap suất khí nạp; Pt- Ap suất khí thải. Ngày nay, hầu hết các động cơ xăng hiện đại đều sử dụng các loại tăng áp không có Máy nén như: tăng áp dao động và cộng hưởng, tăng áp sóng khí...hoặc kết hợp các tăng áp này với tăng áp Tuabin khí. 2.2.2. Tăng áp cho động cơ Ga. Tăng áp cho động cơ ga tương tự như tăng áp cho động cơ xăng, cũng gồm 2 phương án: Máy nén đặt ở sau lò ga và ở trước bộ hỗn hợp (tức thiết bị hòa trộn giữa khí ga và không khí) và máy nén đặt trước lò ga. Hiện nay, tăng áp cho động cơ ga có thể đưa áp suất có ích trung bình của động cơ ga Pe = 0,8( 1,1 MN/m2 (các loại động cơ ga không tăng áp chỉ đạt Pe = 0,7( 0,55 MN/m2). Tuy nhiên, ôtô chạy bằng động cơ ga không được áp dụng rộng rãi và còn vấp phải nhiều vấn đề phức tạp. 3. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. Hệ thống tăng áp cho động cơ đốt trong có nhiều loại khác nhau và sơ đồ phân loại được biểu diễn như hình 3.1.
Hình 3.1. Sơ đồ các phương pháp tăng áp. 3.1. TĂNG ÁP CÓ MÁY NÉN. 3.1.1. Tăng áp dẫn động cơ giới. Các loại máy nén được sử dụng trong phương án này có thể là máy nén kiểu piston, quạy rôto, trục xoắn, quạt ly tâm hoặc quạt hướng trục được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ đốt trong (hình 3.2).
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý tăng áp cơ khí. 1- Động cơ đốt trong; 2- Bánh răng truyền động; 3- Máy nén; 4- Đường nạp; 5- Thiết bị làm mát. Từ sơ đồ trên, ta thấy rằng máy nén 3 được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ. Không khí ngoài trời được hút vào và nén dưới áp suất cao. Nhiệt độ không khí lúc này tăng ảnh hưởng không tốt đến quá trình nạp của động cơ, do đó ta phải hạ thấp nhiệt độ của hỗn hợp khí đến mức thấp có thể bằng cách cho không khí đi qua thiết bị làm mát 5 trước khi vào xi lanh động cơ. 3.1.2. Động cơ tăng áp bằng tuabin khí. Tăng áp bằng tuabin khí là phương án tăng áp dùng tuabin làm việc nhờ năng lượng khí xả của động cơ đốt trong (ĐCĐT) để dẫn động máy nén. Khí xả của động cơ đốt trong có áp suất và nhiệt độ rất cao nên nhiệt năng của nó tương đối lớn. Khí xả của ĐCĐT ở tất cả mọi chế độ sử dụng trong thực tế đảm bảo các điều kiện sau: Năng lượng đủ cao để có thể sử dụng một phần cho giản nở trong tuabin và sinh công cơ khí. Nhiệt độ không quá cao nên có thể tránh được việc hư hỏng các chi tiết của tuabin. Tuabin khí có thể dẫn động máy nén ly tâm hoặc máy nén chiều trục mà không tạo ra sức cản quá lớn trên đường xả. Trong động cơ Diesel, khoảng 30 đến 40% năng lượng của nhiên liệu phát ra bị mất do theo khí thải ra bên ngoài. Trong khi đó người ta có thể tận dụng một phần của nguồn năng lượng này, vì rằng: Nếu giả thiết chu trình xảy ra trong động cơ là chu trình cacno thì một phần của nguồn năng lượng khí xả đựơc thải ra cho môi trường xung quanh. Nếu coi năng lượng khí xả mang ra khỏi động cơ chiếm 40% tổng năng lượng do nhiên liệu phát ra thì phần năng lượng thải ra môi trường là 20%. Khoảng 10% nguồn năng lượng do khí thải mang đi bị mất mát do ma sát, tiết lưu vì không thể thải khí ra ngoài với áp suất và nhiệt độ của môi trường. Như vậy, có thể tận dụng được khoảng 10% năng lượng của nhiên liệu phát ra có trong khí xả. Năng lượng cần thiết để nén môi chất nạp chỉ nằm trong khoảng 1- 3% số năng lượng do nhiên liệu phát ra. Dòng năng lượng khí xả sau khi trừ đi mọi tổn thất như tiết lưu, ma sát thì vẫn còn đủ để cung cấp cho việc nén khí nạp thực hiện việc tăng áp cho ĐCĐT. Vì thế, hầu hết các động cơ Diesel ngày nay đều dùng tăng áp bằng Tuabin khí. Chẳng hạn như động cơ SA6D140E-3. 3.1.2.1. Tăng áp bằng Tuabin khí liên hệ cơ khí. Trong phương án này trục tuabin, ĐCĐT và MN được nối liền với nhau. Những nhược điểm của phương án này: công xả của khí xả ĐCĐT tăng lên quá cao, khí sót trong xilanh lớn làm cho lượng khí mới nạp vào xilanh giảm. Do vậy, mà phương án này không được dùng trong thực tế. 3.1.2.2. Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể. Sơ đồ nguyên lý tăng áp thể hiện trên hình 3.3. Theo phương án này, TB và MN được nối đồng trục với nhau. Khí xả giản nở trong cánh tuabin và làm quay cánh TB và dẫn động máy nén không khí tới áp suất tăng áp và đưa vào động cơ.
Hình 3.3. Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể. I- Máy nén; II- Thiết bị làm mát; III- Động cơ; IV- Bình xả; V- Tuabin; 1- Trước máy nén; 2- Sau máy nén; 3- Trước tuabin; 4- Sau tuabin. Phương án này cho phép lợi dung tối đa năng lượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT ở mọi lĩnh vực sử dụng. 3.1.2.3. Tăng áp bằng TB khí có liên hệ thủy lực. Phương án này cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp theo chế độ làm việc của động cơ. Ngoài ra, còn có các phương án khác kết nối nhằm tận dụng năng lượng khí xả như hình 3.4b và 3.4c. Ở đây, ngoài cụm TB- MN dùng tăng áp cho động cơ còn có TB tận dụng nhằm tận dụng năng lượng còn thừa của khí xả cung cấp cho thiết bị công tác. Lọai kết cấu này thường được sử dụng cho động cơ hai kỳ tốc độ thấp cũng như động cơ 4 kỳ tốc độ trung bình và ngay cả động cơ sử dụng trên xe tải. Các dạng tăng áp bằng TB khí có liên hệ thủy lực thể hiện qua hình 3.4.
Hình 3.4. Tăng áp TB khí có liên hệ thủy lực. a- Cơ cấu nối có liên hệ thủy lực; b- Cơ cấu nối có liên hệ thủy lực và TB tận dụng năng lượng khí xả; c- Cơ cấu nối qua hộp số có TB tận dụng năng lượng khí xả dẫn động máy phát điện; 1- Động cơ; 2- Khớp nối thủy lực; 3,4- Cụm TB- MN dẫn động khí thể; 5- TB tận dụng; 6- Hộp số; 7- Máy phát điện; 8- Hộp tốc độ. 3.1.3. Tăng áp hỗn hợp. Trong tăng áp hỗn hợp người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khác nhau, một được dẫn động tuabin khí và một được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ. Sơ đồ được bố trí như hình 3.5 và 3.6.
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý của phương án tăng áp hỗn hợp ghép nối tiếp. Ghép nối tiếp thuận; b- Ghép nối tiếp nghịch. 1- Động cơ; 2- Tuabin; 3- Máy nén; 4- Máy nén dẫn động cơ khí; 5- Khớp nối; 6-Thiết bị làm mát
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý của phương án tăng áp hỗn hợp ghép song song. 1- Động cơ; 2- Tuabin; 3- Máy nén; 4- Máy nén dẫn động cơ khí; 5- Khớp nối; 6- Bình nạp chung. Ưu điểm của phương pháp lắp hỗn hợp. Ở phạm vi tốc độ thấp thì năng lượng khí xả còn thấp chưa đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho máy nén để nén môi chất vào động cơ với áp suất và lưu lượng mong muốn thì môi chất tăng áp chủ yếu được cung cấp bởi MN dẫn động cơ khí và chỉ có cụm tăng áp bằng TB- MN hoạt động mà thôi. Phương pháp lắp nối tiếp được sử dụng nhiều trong trường hợp tăng áp có áp suất tăng áp cao, đặc biệt là khi ở tải nhỏ. Phương án lắp song song, khí tăng áp khí nạp vào động cơ được cung cấp đồng thời nhờ hai máy nén. Hình thức này rất phù hợp cho động cơ tăng áp có áp suất trung bình nhất là đối với độ