Đào tạo kỹ thuật viên ô tô cao cấp tuabin tăng áp

Mô tả Sự cần thiết của Tuabin tăng áp và Máy nén tăng ápTuabin tăng áp và máy nén khí tăng áp là những thiết bị để nén không khí vào xy-lanh, với áp suất cao hơn áp suất khí quyển, để tă

Tuabin tăng áp

Bố cục của chương

Chương này trình bày về Tuabin tăng áp

ã Mô tả

ã Tua bin tăng áp

Mô tả Sự cần thiết của Tuabin tăng áp và Máy nén tăng áp

Tuabin tăng áp và máy nén khí tăng áp là những thiết bị để nén không khí vào xy-lanh, với áp suất cao hơn áp suất khí quyển, để tăng công suất của động cơ

Nhìn chung, công suất của động cơ được xác định bởi lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu đốt cháy trong một quãng thời gian nhất định vàlượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu càng tăng thì công suất động cơ càng lớn

Điều đó có nghĩa là, để tăng công suất động cơ thì phải tăng dung tích động cơ hoặc tăng tốc độ của động cơ

Vấn đề là ở chỗ, khi tăng dung tích động cơ thì trọng lượng của động cơ cũng tăng lên, và các yếu tố như là tổn thất do

ma sát, rung động, và tiếng ồn lại hạn chế khả năng tăng tốc độ của động cơ

Tuabin tăng áp đáp ứng được cả hai yêu cầu mâu thuẫn nhau này: tăng công suất động cơ mà vẫn giữ cho động cơ gọn nhẹ, bằng cách cung cấp khối lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu lớn hơn mà không thay đổi kích thước động cơ

Thiết bị tăng áp được dẫn động bằng hai phương pháp: Tuabin tăng áp được dẫn động bằng khí xả, còn máy nén tăng áp thì được dẫn động từ động cơ

Toyota đã sử dụng Tuabin nạp khí tăng áp từ năm 1980 và Máy nén tăng áp từ năm 1985 ở Nhật Bản Gần đây, trong năm 2002, chỉ có các Tuabin tăng áp được sử dụng trong các kiểu động cơ ở nước ngoài

(1/1)

Đặc điểm của Tuabin tăng áp và Máy nén tăng áp

Tuabin nạp khí tăng áp cũng như máy nén tăng áp đều là những máy bơm không khí, dùng để nén khí vào xy-lanh nhằm tăng lượng khí nạp Các động cơ thông thường hút khí vào xy-lanh nhờ có áp suất chân không được tạo ra khi pittông đi xuống

Nhờ có Tuabin nạp khí tăng áp hoặc máy nén tăng áp mà không khí được nén vào xy-lanh với áp suất cao hơn áp suất khí quyển Nhờ thế, lượng không khí nạp vào xy-lanh cũng tăng lên

Tham khảo

Hiệu suất nạp khí

1 Hiệu suất nạp khí

Khả năng nạp khí của động cơ được gọi là hiệu suất nạp khí Các động cơ thông thường có hiệu suất nạp khí khoảng 65-85%, do sức cản trong hệ thống nạp và do khí xả chỉ qua hệ thống xả Nhưng đối với động cơ có trang bị Tuabin nạp khí hoặc máy nén tăng áp thì hiệu suất nạp có thể đạt trên 100%

2 Tỷ số nén

Khi áp suất nén tăng lên thì động cơ xăng càng có nguy cơ phát sinh tiếng gõ

Vì không khí được nén vào xy-lanh với áp suất lớn hơn áp suất khí quyển nên các động cơ có trang bị tuabin tăng áp hoặc máy nén tăng áp sẽ có áp suất cao hơn các động cơ thông thường, và vì thế càng dễ xuất hiện tiếng gõ

Bởi vậy, tỷ số nén của động cơ có trang bị Tuabin tăng áp hoặc Máy nén tăng áp phải được đặt thấp hơn

động cơ thông thường để ngăn ngừa tiếng gõ

Lượng không khí thực tế được nạp vào

Hiệu suất nạp khí (%) = X100

Lượng không khí trong xy-lanh ở điều kiện tiêu chuẩn

* Điều kiện tiêu chuẩn: áp suất khí quyển tiêu chuẩn ở 20 o C

(1/1)

Tuabin tăng áp là thiết bị sử dụng năng lượng của khí xả để làm quay bánh tuabin với tốc độ cao Bánh nén khí (rôto) được lắp trên cùng một trục với bánh Tuabin, nó có tác dụng nén không khí vào xy-lanh

Nhờ thế, công suất của động cơ tăng lên Van cửa xả và bộ điều khiển có tác dụng ngăn ngừa

áp suất nạp tăng lên quá cao

Một số kiểu động cơ có trang bị bộ làm mát trung gian để làm giảm nhiệt độ của không khí nạp và tăng hiệu quả nạp

Chú ý:

Cần thận trọng khi vận hành, vì Tuabin nạp khí trở nên rất nóng do khí xả Cần phải đảm bảo thay dầu động cơ theo đúng định kỳ

Xin tham khảo phần “Thận trọng đối với Tuabin nạp khí” để biết thêm chi tiết

(1/1)

Các bộ phận

Tuabin nạp khí (tuabin tăng áp) bao gồm khoang tuabin, khoang nén khí, khoang trung tâm, bánh tuabin, bánh nén khí, các ổ trục tự lựa hoàn toàn, van cửa xả, bộ chấp hành

(1/1)

Bánh tuabin và bánh nén khí

Bánh tuabin và bánh nén khí được lắp trên cùng một trục Khi bánh tuabin quay với tốc độ cao nhờ có áp suất của luồng khí xả thì bánh nén khí cũng quay theo và nén không khí vào xy-lanh

Bánh tuabin phải chịu được nhiệt và có độ bền cao vì nó tiếp xúc trực tiếp với khí xả, quay với tốc độ cao và trở nên rất nóng Bởi vậy, nó được làm bằng hợp kim siêu chịu nhiệt hoặc bằng gốm

Khoang trung tâm

Khoang trung tâm đỡ bánh tuabin và bánh nén khí thông qua trục của chúng

Trong khoang trung tâm có đường dẫn dầu để bôi trơn và làm mát cho trục và các ổ trục Nước làm mát động cơ cũng được tuần hoàn qua kênh làm mát trong khoang trung tâm để nhiệt độ dầu động cơ không bị tăng lên và tránh huỷ hoại dầu

Các ổ trục tự lựa hoàn toàn

Các bánh tuabin và nén khí chạy với tốc độ đến 100,000 v/ph, vì thế phải sử dụng các ổ trục tự lựa hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung

động của trục và bôi trơn trục

Những ổ trục này được bôi trơn bằng dầu động cơ, và quay tự do giữa trục và vỏ hộp, nhằm giảm ma sát, cho phép trục quay với tốc độ cao

Van cửa xả và bộ chấp hành

Van cửa xả được lắp trong khoang tuabin Khi van này mở thì một phần khí xả sẽ đi tắt qua ống xả, nhờ thế mà giữ ổn định cho áp suất nạp, khi áp suất nạp đạt đến trị số đã định (khoảng 0,7 kg/cm2)

Việc đóng mở van được kiểm soát bởi bộ chấp hành

Tham khảo Tuabin kép hai chế độ

Tuabin kép hai chế độ bao gồm hai Tuabin tăng áp lắp trên cùng một động cơ

Khi hai tuabin cùng làm việc ở điều kiện tải nhẹ hoặc tốc độ thấp, tính thích ứng của động cơ

được cải thiện, ví dụ thích ứng với tăng tốc Khi hai tuabin cùng làm việc ở điều kiện tải nặng hoặc tốc độ cao, động cơ có thể sản ra công suất cao

Khi chỉ có một tuabin thì động cơ khó đạt được hiệu quả cao ở cả hai chế độ làm việc với tải trọng nặng và tải trọng nhẹ Trong trường hợp này chỉ có thể đạt được hiệu quả cao ở một trong hai chế độ

Tuy nhiên, tuabin kép sử dụng van điều khiển khí xả và van phân dòng Nó điều khiển cho một tuabin làm việc ở chế độ tải nhẹ và hai tuabin làm việc ở chế đọ tải nặng hoặc tốc độ cao, để tăng tính thích ứng của động cơ ở mọi tốc độ và đạt được công suất cao

Minh hoạ bên trái đây là động cơ 2JZ-GTE

được sản xuất trong những năm 1993-1999

(1/1)

Phương pháp tăng lượng phun nhiên liệu

Động cơ được trang bị Tuabin tăng áp hoặc máy nén tăng áp để đưa vào xy-lanh một lượng không khí lớn hơn Công suất của động cơ sẽ không tăng lên được khi lượng khí nạp này không được đốt cháy hoàn toàn Vì thế, phải tăng lượng nhiên liệu để đốt cháy hoàn toàn khí nạp Như vậy, tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên khi tăng công suất động cơ

1 Kiểu điều khiển bằng cơ học

Đối với động cơ điêzen, bộ bù nạp sẽ tăng lượng bơm nhiên liệu cực đại phù hợp với áp suất nạp (Xin tham khảo thêm chương về bơm phun nhiên liệu trong tập sách về động cơ điêzen để biết thêm chi tiết)

2 Kiểu điều khiển bằng máy tính

Trong động cơ điều khiển bằng máy tính, lượng không khí nạp được theo dõi bằng cảm biến lưu lượng khí nạp, còn áp suất nạp

được theo dõi bằng bộ cảm biến áp suất của tuabin nạp, và sự tăng lượng phun nhiên liệu cực đại được điều khiển bằng ECU của

động cơ (Lượng phun nhiên liệu được xác

định bằng quãng thời gian phun) Minh hoạ bên trái đây là về động cơ điêzen, tuy nhiên, trong động cơ xăng, lượng phun nhiên liệu cũng tăng tỷ lệ với lượng khí nạp

(1/1)

Thận trọng đối với tuabin tăng áp

1 Thận trọng khi vận hành

(1) Trong động cơ có trang bị tuabin tăng áp, dầu động cơ không chỉ được sử dụng để bôi trơn động cơ mà còn

để bôi trơn và làm mát tuabin tăng áp Khi dầu tiếp xúc với nhiệt của tuabin tăng áp, nhiệt độ dầu tăng lên Vì vậy, việc chăm sóc dầu và bộ lọc dầu cần được thực hiện chu đáo Nếu không, nó có thể làm cho tuabin tăng áp hư hỏng

Nếu không sử dụng loại dầu theo chỉ dẫn thì sẽ làm cho các ổ trục của tuabin nạp khí hư hỏng Vì vậy, phải

đảm bảo sử dụng đúng loại dầu theo chỉ dẫn

Gợi ý:

Tham khảo tài liệu hướng dẫn sử dụng hoặc chu kỳ bảo dưỡng, vì rằng chu kỳ thay thế dầu và lọc dầu thay

đổi tuỳ theo kiểu động cơ và điều kiện vận hành xe

(2) Bởi vì ngay sau khi khởi động động cơ nguội thì các ổ trục chưa được bôi trơn đầy đủ, cho nên nếu tăng tốc

động cơ đột ngột thì có thể làm hư hỏng ổ trục

(3) Sau khi động cơ đã chịu tải nặng, ví dụ, sau khi xe chạy với tốc độ cao hoặc chạy đường dài, cần để cho

động cơ chạy không tải vì phút trước khi tắt máy

chú ý:

Nhiệt độ của tuabin tăng áp không lên quá cao trong khi xe chạy, vì tuabin tăng áp được làm mát bởi dầu và nước làm mát Khi cho dừng động cơ ngay sau khi chạy với tốc độ cao thì dầu và nước làm mát ngừng tuần hoàn ngay, làm cho tuabin nạp khí khong được làm mát, dẫn đến hỏng hóc, kẹt, bó Vì thế, cần phải cho chạy không tải và làm mát tuabin tăng áp

(1/3)

2 Thận trọng khi bảo dưỡng

(1) Không được khởi động động cơ có bộ lọc khí hoặc tháo

bộ lọc khí ra để tránh các dị vật có thể lọt vào và làm hỏng bánh tuabin và tuabin

(2) Trong trường hợp tuabin tăng áp bị trục trặc và cần phải thay thế thì trước hết cần kiểm tra các mục sau đây để tìm nguyên nhân và cách khắc cần thiết

ã Mức và chất lượng dầu động cơ

ã Điều kiện làm việc của tuabin tăng áp

ã Đường dẫn dầu đến tuabin tăng áp (3) Khi tháo tuabin tăng áp ra, cần phải nút kín các cửa nạp

và xả và đầu ống dẫn dầu để tránh dị vật lọt vào hệ thống

(4) Khi tháo hoặc lắp tuabin tăng áp, không được thả rơi nó,

va đập nó, hoặc nắm giữ những bộ phận dễ biến dạng như bộ điều khiển, cần

(2/3)

(5) Khi thay thế tuabin tăng áp, hãy kiểm tra xem muội than

có bị đọng lại trong ống dẫn dầu hay không, nếu cần thì làm sạch hoặc thay luôn cả ống dẫn dầu

(6) Khi thay tuabin tăng áp, hãy cho dầu vào cửa cấp dầu của tuabin tăng áp, sau đó dùng tay để quay bánh nén khí để cho dầu đi đến các ổ trục

(7) Sau khi sửa chữa lớn hoặc thay thế động cơ, cần cắt

đường cung cấp nhiên liệu và cho quay động cơ trong khoảng 30 giây để dầu bôi trơn đi đến tất cả các bộ phận Sau đó, cho động cơ chạy không tải 60 giây

(3/3)

Bài tập

Hãy sử dụng các bài tập này để kiểm tra mức hiểu biết của bạn về các tài liệu trong chương này Sau khi trả lời mỗi bài tập, bạn có thể dùng nút tham khảo để kiểm tra các trang liên quan đến câu hỏi về dòng điện Khi các bạn có câu trả lời đúng, hãy trở về văn bản để duyệt lại tài liệu và tìm câu trả lời đúng Khi đã trả lời đúng mọi câu hỏi, bạn có thể chuyển sang chương tiếp theo

Câu hỏi- 1

Đánh dấu Đúng hoặc Sai cho mỗi câu sau đây

1 Tuabin tăng áp và Máy nén tăng áp là những thiết bị dùng để nén

không khí vào xy-lanh với áp suất cao hơn áp suất khí quyển để nâng

2.Tuabin tăng áp được dẫn động bằng đai để tăng công suất động cơ

3.Một trong những chức năng của bộ làm mát trung gian là làm mát khí

Câu hỏi- 2

Các lời dẫn sau đây là nói về điều khiển tuabin tăng áp Hãy chọn những câu Đúng

1 TVan cửa xả hé mở khi áp suất khí nạp nằm trong giới hạn áp suất đã định

2 Van cửa xả mở khi áp suất khí nạp vượt trên giới hạn áp suất đã định.

3 Khí nạp được dẫn qua mạch phân dòng khi van cửa xả mở, nhờ thế mà áp suất nạp không lên cao quá giới hạn đã định.

4 Bộ điều khiển mở van cửa xả ra khi màng của nó bị khí xả ép lên

Câu hỏi- 3

Các câu sau đây là nói về những điều thận trọng khi vận hành tuabin tăng áp Hãy chọn những câu Sai

1 Phải bảo đảm sử dụng đúng loại dầu theo chỉ dẫn.

2 Tăng tốc động cơ lên ngay sau khi khởi động động cơ nguội để bôi trơn tốt cho các ổ trục trước khi cho

xe chạy.

3 Khi dừng động cơ sau khi đã chạy với tải trọng cao, động cơ sẽ chạy không tải trong vài phút.

Câu hỏi- 4

Các bộ phận của tuabin tăng áp được thể hiện trong minh hoạ dưới đây Từ các cụm từ sau đây, hãy chọn từ tương ứng với con số trong minh hoạ

a) Bánh nén khí b) Bánh tuabin c) Bộ điều khiển d) Van cửa xả e) Cánh điều chỉnh f) Ổ trục tự lựa hoàn toàn