Đề tài 6 công nghệ tăng Áp Động cơ trần anh khoa 2051130150 (1)

Công nghệ tăng áp trên động cơ M274 Mercedes Benz, Động cơ đốt trong F2 GVHD: Ths. SVTH: Trần Anh Khoa MSSV: 2051130150 Lớp: CO20B

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN CƠ KHÍ

Động cơ đốt trong F2

Đề 6: Công nghệ tăng áp trên động cơ M274 Mercedes Benz

TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 5 năm 2023

GVHD: Ths Dương Minh Thái SVTH: Trần Anh Khoa

MSSV: 2051130150

Lớp: CO20B

Mục lục

Chương I Giới thiệu chung về động cơ M274 Mercedes Benz 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Các thông số cơ bản 1

Chương II Hệ thống tăng áp chân không động cơ M274 Mercedes Benz 4

2.1 Chức năng của hệ thống tăng áp chân không động cơ M274 4

2.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống tăng áp chân không động cơ M274 4

2.3 Kết cấu hệ thống tăng áp chân không động cơ M274 5

2.3.1 Bộ tăng áp 5

2.3.1.1 Cấu tạo: 5

2.3.1.2 Cơ chế hoạt động: 6

2.3.2 Hệ thống chân không 7

2.3.2.1 Cấu tạo: 7

2.3.2.2 Cơ chế hoạt động: 8

2.3.3 Hệ thống điều khiển tăng áp 9

2.3.3.1 Cấu tạo: 9

2.3.3.2 Cơ chế hoạt động: 10

2.4 Mô hình dòng chảy của khí nạp và khí nạp tăng áp trong động cơ M274 11

2.4.1 Sơ đồ mô hình dòng chảy 11

2.4.1.1 Cấu tạo: 12

2.4.1.2 Cơ chế hoạt động: 13

2.5 Các hư hỏng thường gặp ở hệ thống tăng áp và những lưu ý khi sử dụng 13

2.5.1 Các hư hỏng: 13

2.5.2 Các lưu ý khi sử dụng: 13

Tài liệu tham khảo 14

Chương I Giới thiệu chung về động cơ M274 Mercedes Benz

1.1 Tổng quan

Hình 1.1.a Động cơ M274 Mercedes Benz sê-ri 204

Động cơ M274 được đưa vào sản xuất năm 2011 dựa trên cơ sở là động cơ M270 nhưng có một sô tính năng mới.Các dòng xe sử dụng động cơ M274: Mercedes Benz C-class(C180, C200, C250, C300), Mercedes Benz E-class(E180, E200, E250, E300)

Hình 1.1.b Mercedes Benz C180 trang bị động cơ M274

1.2 Các thông số cơ bản

- Tên động cơ: M274

- Số xy-lanh: 4

- Số xu-pắp trên mỗi xy-lanh: 4

- Dung tích xy-lanh: 1595 cm3

- Đường kính piston: 83 mm

- Vị trí điểm chết: 73,7 mm

- Hành trình piston: 90 mm

- Kích thước thanh truyền: 152,2 mm

- Công suất đầu ra tại dải vòng tua: 115 kW tại 5300 rpm

- Mômen xoắn: 250 Nm tại 1250-4000 rpm

- Tỷ số nén: 10,3:1

- Tiêu chuẩn khí thải: EU 5

- Hệ thống tăng áp chân không: via vacuum

- Hệ thống phun xăng: phun trực tiếp

Hình 1.2.a Cơ cấu piston-trục khuỷu-thanh truyền động cơ M274

Chú thích: 1 – Piston, 2 – Má khuỷu, 3 – Trục khuỷu

Hình 1.2.b Nắp q-lac động cơ M274

Chú thích: A – Nẹp trục cam

Hình 1.2.c Kết cấu thân máy động cơ M274

Chú thích: 1 – Thân máy, 2 – Vỏ bọc dây cua-roa, 3 – Nắp đở trục khuỷu, 4 – Lọc nhớt,

5 – Vách ngăn, 6 – Bu-lông, 30 – Bơm nhớt

Chương II Hệ thống tăng áp chân không động cơ M274 Mercedes Benz

2.1 Chức năng của hệ thống tăng áp chân không động cơ M274

Tăng công suất động cơ thông qua việc đưa thêm khí nén vào buồng đốt

2.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống tăng áp chân không động cơ M274

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống tăng áp động cơ M274

Bộ tăng áp turbo trên động cơ gồm 2 phần chính là tuabin và bộ nén, đó là 2 cánh quạt gắn trên một trục, mỗi quạt một đầu trục

Khí xả của động cơ được dẫn tới một quạt, với mục đích để quay trục và xoay quạt thứ 2 theo hiệu ứng ngược lại, được gọi là bộ nén Bộ nén này sẽ có nhiệm vụ nén khí vào khoang nạp khí của động cơ

Khi được nén, sẽ có nhiều không khí hơn được đưa vào trong xi-lanh đồng nghĩa nhiên liệu đưa vào động cơ sẽ bị đốt cháy nhiều hơn, tăng công suất cho động cơ

Do sử dụng chính khí thải của động cơ để nén nên nhiệt độ turbo tăng áp rất cao, vì vậy turbo tăng áp thường đi kèm với một hệ thống làm mát trung gian để làm mát trước khi đưa vào động cơ

2.3 Kết cấu hệ thống tăng áp chân không động cơ M274

2.3.1 Bộ tăng áp

Hình 2.3.1 Bộ tăng áp động cơ M274

2.3.1.1 Cấu tạo:

- 50/1 – Nắp điều khiển tăng áp

- 50/2 – Thiết bị nắp điều khiền tăng áp chân không

- 50/3 – Bộ giảm tiếng ồn

- 50/4 – Ống xả

- Y101 – Van xả khí

- A – Đường cấp nước làm mát trục turbo

- B – Đường hồi nước làm mát

- C – Đường cấp nhớt bôi trơn trục turbo

- D – Đường hồi nhớt bôi trơn

2.3.1.2 Cơ chế hoạt động:

Bộ tăng áp chính là thành phần chính và quan trọng nhất của hệ thống tăng áp chân không, nó được hàn vào ống xả động cơ dưới dạng mô-đun.Bộ điều khiển ME có chức năng tính toán lượng nhiên liệu cần thiết đưa vào buồng cháy khi động cơ được tăng áp

Áp suất trong bộ tăng áp được điều chỉnh qua nắp điều áp với chức năng tuần hoàn khí Tiếng ồn và xung sinh ra trong quá trình tăng áp được giảm thông qua bộ giảm tiếng ồn

2.3.2 Hệ thống chân không

Hình 2.3.2 Sơ đồ minh họa hệ thống chân không

2.3.2.1 Cấu tạo:

- 11 – Máy hút chân không

- 12 – Họng nạp khí

- 12/1 – Bình chân không

- 40 – Bơm nước làm mát

- 40/2 – Bộ bơm nước làm mát chân không

- 50 – Bộ tăng áp

- 50/2 – Thiết bị nắp khiển khiển tăng áp chân không

- Y31/5 – Bộ chuyển đổi áp suất

- Y84 – Thiết bị truyền động cửa chớp có lưới tản nhiệt

- Y133 – Van chuyển đổi bơm nước làm mát

- A – Đường cấp chân không thông qua bình chân không

- B – Đường chân không cho nắp điều áp

- C – Đường chân không cho bơm nước làm mát

- D – Đường chân không cho thiết bị truyền động cửa chớp

- E – Đường chân không đến hệ thống trợ lực phanh

2.3.2.2 Cơ chế hoạt động:

Máy hút chân không có nhiệm vụ hút chân không cho toàn bộ hệ thống Các bộ phận trong hệ thống được kích hoạt bằng điện khí nén thông qua chân không được tạo ra

từ máy bơm chân không để kiểm soát sự tăng áp và làm bơm nước làm mát Bộ truyền động cửa chớp được kết nối với máy hút chân không bởi hệ thống phân phối

2.3.3 Hệ thống điều khiển tăng áp

Hình 2.3.3 Sơ đồ hệ thống điều khiển tăng áp chân không

2.3.3.1 Cấu tạo:

- 11 – Máy hút chân không

- 12 – Họng nạp khí

- 12/1 – Bình chân không

- 50 – Bộ tăng áp

- 50/2 – Thiết bị nắp điều khiển tăng áp chân không

- Y31/5 – Bộ chuyển đổi áp suất tăng áp

- A – Đường cấp chân không thông qua bình chân không

- B – Đường cấp chân không cho nắp điều áp

2.3.3.2 Cơ chế hoạt động:

Trên động cơ M274, sự tăng áp được điều khiển điện khí nén bới bộ chuyển đổi áp suất tăng áp Để kiểm soát sự tăng áp, bộ chuyển đổi áp suất được kích hoạt bởi bộ chuyển đổi ME-SFI theo tải và theo biểu đồ hiệu suất, bộ chuyển đổi ME sử dụng các cảm biến:

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp ở phía sau bướm ga

- Cảm biến áp suất ngược dòng bướm ga, tăng áp

- Cảm biến áp suất phía sau bướm ga, tăng áp

- Cảm biến áp suất phía sau lọc gió

- Cảm biến chân ga, yêu cầu tải trọng từ tài xế

- Cảm biến Hall trục khuỷu (có dò hướng quay), tốc độ động cơ

- Cảm biến bảo vệ quá tải đường truyền, bảo vệ quá nhiệt

Trong phạm vi bướm ga được mở rộng, áp suất được tăng một cách tối đa Để giảm

sự tăng áp, dòng khí thải để dẫn động tuabin tăng áp được rẽ sang nhánh khác bằng nắp điều chỉnh tăng áp

Bộ chuyển đổi áp suất tăng áp được cung cấp chân không thông qua bình chân không, qua đó kích hoạt thiết bị nắp điều chỉnh áp suất chân không Sau đó, bộ phận chân không sẽ mở nắp điều chỉnh áp suất thông qua một liên kết đường vòng Nắp điều chỉnh

áp suất cho phép luồng khí thải đi vòng qua bánh tuabin (ống dẫn vòng), qua đó góp phần điều chỉnh áp suất và giới hạn tốc độ tuabin Bằng cách này, áp suất tăng tối đa là 1,1 bar, phù hợp với yêu cầu tải trọng của động cơ

Để giám sát quá trình tăng áp, cảm biến áp suất ngược dòng của bướm ga truyền tín hiệu điện áp thích hợp đến bộ điều khiển ME-SFI [ME]

Cảm biến áp suất phía sau bộ lọc không khí, được đặt trong đường nạp phía trên của bộ tăng áp, được sử dụng bởi ME-SFI [ME] để theo dõi quá trình nạp

Nhiệt độ khí nạp được lưu lại trong đường ống nạp nhờ cảm biến nhiệt độ khí nạp phía sau bướm ga và được đưa đến ME-SFI [ME] dưới dạng tín hiệu điện áp

Do quán tính của trục, bánh nén và bánh turbin, bộ tăng áp vẫn tiếp tục hoạt động một thời gian sau khi xe chuyển sang chế độ giảm tốc Khi bộ truyền động bướm ga đóng nhanh, một sóng áp suất không khí nạp chạy ngược lại bộ tăng áp Sự dao động này sẽ gây

ra tình trạng rung tuabin Việc mở van chuyển đổi khí rẽ nhánh làm áp suất giảm sẽ khắc phục được tình trạng này

Nếu ME-SFI [ME] phát hiện sự chuyển đổi từ chế độ tải sang chế độ giảm tốc, thì van chuyển đổi khí rẽ nhánh sẽ được kích hoạt Sau đó, một màng ngăn được tích hợp trong van chuyển đổi khí rẽ nhánh sẽ mở ống dẫn khí rẽ nhánh, ống dẫn này sẽ đi vòng qua bánh xe máy nén và giảm áp suất tăng áp

Khi động cơ đang tải, ống nhánh được đóng lại bằng màng ngăn, màng này được điều áp bằng áp suất tăng áp

2.4 Mô hình dòng chảy của khí nạp và khí nạp tăng áp trong động cơ M274

2.4.1 Sơ đồ mô hình dòng chảy

Hình 2.4.1 Sơ đồ mô hình dòng chảy của khí nạp và khí nạp tăng áp trong động cơ

M274

2.4.1.1 Cấu tạo:

- 12 - Ống nạp khí từ hệ thống tăng áp

- 50 – Bộ tăng áp

- 50/1 – Nắp điều chỉnh tăng áp

- 50/2 – Bộ nắp điều chỉnh tăng áp chân không

- 50/3 – Bộ giảm tiếng ồn

- 50/4 – Ống xả

- 110/1 – Đường nạp

- 110/2 – Đường khí nạp tăng áp đến hệ thống làm mát

- 110/3 – Hệ thống làm mát khí nạp từ bộ tăng áp

- 110/4 – Đường khí nạp tăng áp đến bướm ga

- B17/12 – Cảm biết nhiệt độ khí nạp ngược dòng bướm ga

- B17/13 – Cảm biến nhiệt độ khí nạp phía sau bướm ga

- B28/5 – Cảm biến áp suất phía sau của bộ lọc không khí

- B28/6 – Cảm biến áp suất ngược dòng bướm ga

- B28/7 – Cảm biến áp suất phía sau bướm ga

- M16/6 – Bộ dẫn động bướm ga

- Y101 – Van chuyển đổi khí thải

- A – Khí xả

- B – Khí nạp

- C – Khí nạp từ bộ tăng áp (chưa được làm mát)

- D – Khí nạp từ bộ tăng áp (được làm mát)

2.4.1.2 Cơ chế hoạt động:

Bộ tăng áp hút khí sạch từ bộ lọc khí ở đầu vào của máy nén và dẫn nó qua đầu ra của máy nén vào ống dẫn khí nạp ngược dòng của bộ làm mát khí nạp Do tốc độ quay cao của bánh xe máy nén nên không khí trong ống nạp được nén đến áp suất tối đa là 1,1 bar

Dòng chảy khí nạp từ bộ tăng áp đi qua hệ thống làm mát khí để làm mát,sau đó được nén và làm nóng và dẫn đến một đường đến ống dẫn khí nạp

2.5 Các hư hỏng thường gặp ở hệ thống tăng áp và những lưu ý khi sử dụng

2.5.1 Các hư hỏng:

- Bộ tăng áp turbo bị rò rỉ dầu: Sau một thời gian dài hoạt động, các gioăng, phớt trong hệ thống bôi trơn turbo có thể bị hao mòn, dẫn đến rò rỉ dầu Turbo bị hú, động cơ ồn hơn bình thường, không êm ái như trước

- Hỏng ổng dẫn khí nén: Sau nhiều năm hoạt động, đường ống có thể bị thoái hoá, gioăng

hở khiến khí nén rò rỉ ra ngoài làm động cơ bị yếu đi

- Bạc, bi turbo bị mòn: Sau nhiều năm hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt sẽ khiến bạc,

bi bị mòn.Động cơ có tiếng kêu vo vo, hao dầu bất thường, công suất động cơ giảm đáng

kể

2.5.2 Các lưu ý khi sử dụng:

- Hạn chế di chuyển ngay sau khi nổ máy

- Không tắt máy ngay sau khi dừng

- Không chạy xe khi tua máy quá thấp

- Sử dụng đúng loại nhiên liệu được khuyến cáo

- Kiểm tra và bổ sung dầu bôi trơn theo chỉ định

- Thay lọc nhiên liệu định kỳ

- Bảo dưỡng hệ thống làm mát khí nạp định kỳ

- Kiểm tra đường dẫn khí cao áp định kỳ

Tài liệu tham khảo

[1] Văn Thành: Turbo tăng áp là gì? Những lưu ý khi đi xe động cơ turbo

https://danchoioto.vn/turbo-tang-ap/

[2] Thành An: Nguyên lí hoạt động và ưu nhược điểm của động cơ turbo tăng áp

https://laodong.vn/xe/nguyen-li-hoat-dong-va-uu-nhuoc-diem-cua-dong-co-turbo-tang-ap-1172703.ldo

[3] Introduction of the New Inline Engine Generation 4-Cylinder M 274, Daimler AG · Technical Information and Workshop Equipment (GSP/OI) · D-70546 Stuttgart