Cấu tạo và nguyên lí hoạt Động của turbocharger trên xe toyota raize phân tích bánh công tác của máy nén, turbine và các thành phần khác

Tăng khối lượng không khí nạp vào xilanh bằng cách tăng khối lượng riêng của không khí pk, phải tiến hành nén môi chất nạp trước khi đưa vào xilanh, tức là tăng áp suất của môi chất nạp

TỔNG QUAN

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

CỦATURBOCHARGER TRÊN XE TOYOTA RAIZE

PHÂN TÍCH BÁNH CÔNG TÁC CỦA MÁY NÉN, TURBINE VÀ CÁC THÀNH

PHẦN KHÁC BÔI TRƠN VÀ LÀM MÁT TURBO

SO SÁNH TURBOCHARGER (TOYOTA RAIZE) VÀ ELECTRIC TURBO (AUDI

SQ7)

Phần 1 : TỔNG QUAN

-Trong lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ, việc tăng công suất cho động cơ đốt trong là một trong những mục tiêu quan trọng nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động của các thiết bị và phương tiện Điều này đặc biệt quan trọng trong việc tối ưu hóa sự vận hành của các phương tiện và máy móc

Dưới đây là 1 số biện pháp tăng công suất của động cơ đốt trong

Tăng khối lượng không khí nạp vào xilanh bằng cách tăng khối lượng riêng của không khí pk, phải tiến hành nén môi chất nạp trước khi đưa vào xilanh, tức là tăng áp suất của môi chất nạp

Tăng số chu trình trong một đơn vị bằng cách tăng số vòng quay n của động cơ

tăng tổn thất ma sát, mài mòn và tăng lực quán tính

Thay đổi số kì từ 4 kì thành 2 kì, quá trình thay đổi khí của động cơ 2 kì chưa hoàn chỉnh nên sinh ra tổn thất lớn và ô nhiễm nặng

Tăng dung tích công tác Vh hoặc số xilanh i sẽ kéo theo kích thước, thể tích, trọng lượng của động cơ tăng

MỤC ĐÍCH CỦA TĂNG ÁP

• Nhằm mục đích tang công suất cho động cơ đốt trong, người ta phải tìm cách tang khối lượng nhiên liệu cháy ở 1 đơn vị dung tích xilanh trong 1 đơn vị thời gian, tức là tang khối lượng nhiệt phát ra trong 1 không gian và thời gian cho trước

• Bên cạnh việc tăng công suất thì tăng áp cho phép cải thiện 1 số tiêu chí sau:

Giảm thể tích toàn bộ của ĐCĐT ứng với 1 đơn vị công suất

Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ động cơ ứng với 1 đơn vị công suất

Giảm giá thành sản xuất ứng với 1 đơn vị công suất

Có thể làm giảm lượng khí độc hạiGiảm độ ồn của động cơ

12345

6 Đầu vào tua bin khí xả

7 Đầu ra tua bin khí xả

Một bộ tăng áp được tạo thành từ hai phần chính:

• tua bin và máy nén

• Tua bin bao gồm: cánh tuabin (1) và vỏ tuabin (2)

• Nhiệm vụ của vỏ tuabin (2) là dẫn khí thải (3) vào cánh tuabin (1) Năng lượng từ khí thải của động cơ sẽ làm quay cánh tuabin (1) và khí sau đó thoát ra khỏi vỏ tuabin (2) thông qua khu vực thoát khí thải (4)

• Máy nén cũng bao gồm hai phần: Cánh máy nén (5) và

vỏ máy nén (6)

• Chế độ hoạt động của máy nén ngược lại với chế độ hoạt động của tuabin Cánh máy nén (5) được gắn vào tuabin (1) bằng một trục thép (7), và khi tuabin (1) quay, thông qua trục thép (7) sẽ làm quay máy nén (5), chuyển động quay với tốc độ cao của máy nén (5) sẽ hút không khí trời vào và nén nó Sau đó, vỏ máy nén (6) chuyển đổi luồng không khí tốc độ cao, áp suất thấp thành luồng không khí áp suất cao, tốc độ thấp thông qua một quá trình gọi là khuếch tán Khí nén (8) được đẩy vào động cơ, cho phép động cơ đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn để tạo ra nhiều năng lượng hơn

b Nguyên lý làm việc

a Cửa xả (Van Bypass)

Bản chất của van cửa xả là một van đóng, mở, đường khí thải của động cơ, điều tiết dòng khí thải qua turbo tăng áp Khi van cửa xả đóng, dòng khí thải sẽ đi vào tuabin tăng áp, khi van

mở thì dòng khí thải sẽ ưu tiên đi qua cửa thải này mà hầu như hoặc giảm đi qua tuabin tăng

áp, và nó cũng có những trạng thái trung gian để điều khiển tuabin tăng áp phù hợp với tải của động cơ và được cài đặt trên hệ thống đường ống xả turbo

b Cổ xả chính (Wastegate)

Cổ xả chính là một phần của hệ thống turbo và được thiết kế để điều khiển áp lực tăng áp

được tạo ra bởi turbo

Chức năng chính của nó là điều chỉnh tốc độ của cánh quạt turbine và ngăn turbo tạo ra áp lực tăng áp quá cao, có thể gây hỏng động cơ hoặc hoạt động không hiệu quả

Khi áp lực tăng đạt mức nhất định, cổ xả chính mở ra để chuyển hướng một phần khí thải ra ngoài

c Turbine và Máy nén

• máy nén là bộ phận khác của turbocharger, được đặt trong hệ thống đường ống thải khí Khi cánh turbine quay, nó truyền năng lượng đến cánh máy nén, khiến cho cánh máy nén quay Cánh máy nén, nén khí từ môi trường bên ngoài và đẩy nó vào động cơ, tăng áp lực

và lượng khí hút vào động cơ

• Ưu điểm

+ kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước nhỏ

+ chăm sóc và bảo dưỡng dễ dàng, thuận tiện

+ có thể làm việc với số vòng quay lớn nên có thể cho lưu lượng lớn

+ lưu lượng của dòng cung cấp liên tục, đều đặn

+ bôi trơn tương đối đơn giản và lưu lượng bôi trơn không lớn

Cánh máy nén

c Turbine và Máy nén

• Turbine là một bộ phận quan trọng của turbocharger được đặt trong hệ thống đường ống

xả Khi khí thải từ động cơ chạy qua cánh turbine, năng lượng từ luồng khí thải sẽ đẩy cánh quạt quay Quá trình quay này tạo ra năng lượng để vận hành cánh máy nén

Cán

h turbine

a Bôi trơn turbo

Việc bôi trơn cho turbocharger là cực kỳ quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của động cơ tăng áp Nguyên nhân chính phải bôi trơn turbo là vì turbocharger hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao và tốc độ quay lớn Tốc độ làm việc của turbo thường rất lớn,

có thể vượt ngưỡng 100.000 vòng/phút vì vậy đòi hỏi sự bôi trơn chính xác để giảm ma sát và mài mòn, ngăn chặn hỏng hóc và đảm bảo tuổi thọ của các bộ phận quan trọng Đồng thời, việc bôi trơn cũng giúp làm mát và làm sạch các bộ phận bên trong turbocharger, duy trì hiệu suất hoạt động và đảm bảo sự ổn định của hệ thống

b Làm mát turbocharger

Trên xe Toyota raize sử dụng loại làm mát khí nạp bằng nước

Nước được bơm qua bộ làm mát vì vậy lượng nhiệt từ đường ống được truyền đến nước Bộ phận làm mát khí nạp loại này có thể lắp đặt bất cứ đâu và chỉ cần có nước bơm tới nó Tuy nhiên, loại làm mát bằng nước này đòi hỏi phải có máy bơm nước, bình chứa và bộ phận trao đổi nhiệt cho nước được bố trí đâu đó để nhận được luồng khí

Ưu điểm:

– Mang lại hiệu suất tốt, vì vậy kích thước của intercooler có thể nhỏ hơn

– Hiệu quả có thể được tăng cao hơn nữa bằng cách sử dụng nước

đá hoặc các hóa chất để đạt đế nhiệt lượng mong muốn trong thời gian ngắn

– Có thể gắn bất kỳ nơi nào

Nhược điểm:

– Yêu cầu có nhiều bộ phận khác để làm việc

– Cấu tạo phức tạp, bị rò rỉ, nhiều vấn đề trong hư hỏng – sửa chữa.– Có thể khiến không khí trong ống bị ẩm gây kém hiệu quả

TURBOCHARGER (TOYOTA RAIZE) & ELECTRIC TURBO (AUDI SQ7)

• Khả năng phản ứng nhanh và cung cấp lực kéo ngay từ mức tốc độ thấp, vì động cơ điện được sử dụng để quay cánh quạt, thay vì sử dụng dòng khí thải từ động cơ như trong

turbocharger truyền thống Điều này cho phép turbo điện phản ứng nhanh hơn và cung cấp lực kéo ngay từ mức tốc độ thấp vì không cần phải chờ đợi cho dòng khí thải đủ lớn để quay turbin như trong turbo khí.

• Bộ tăng áp bằng máy nén Sử

dụng khí xả để quay tuabin,

giúp tận dụng năng lượng mà

không làm lãng phí, tuy nhiên

Có sự chậm trễ trong việc

phản ứng khi tăng tốc do cần

thời gian để tuabin đạt tốc độ

cần thiết

• Cung cấp công suất động cơ

cao hơn mà không cần tăng

dung tích động cơ, bên cạnh

đó khí nén có thể đạt nhiệt độ

rất cao, đòi hỏi hệ thống làm

mát hiệu quả.

• Tuy nhiên, turbo điện cũng đối mặt với một số nhược điểm

Trong đó, chi phí sản xuất và bảo dưỡng cao có thể là một thách thức đối với người tiêu dùng Thêm vào đó, việc tích hợp một động cơ điện vào hệ thống cũng làm phức tạp hóa thiết kế và bảo dưỡng của ô tô Mặt khác, tiêu thụ năng lượng của turbo điện cũng là một vấn

đề cần xem xét, vì nó sử dụng nguồn điện để vận hành động cơ điện, có thể dẫn đến tăng hao hụt năng lượng của hệ thống

• Xu hướng có phạm vi RPM

hạn chế Điều này làm cho

kích thước trở thành một vấn

đề, sẽ phải lựa chọn giữa

mô-men xoắn hoặc công suất.Phản

ứng Turbo có thể không nhanh

so với các kiểu turbo khác.

TURBOCHARGER (TOYOTA RAIZE) & ELECTRIC TURBO (AUDI SQ7)

NHÓM CHÚNG EM XIN ĐƯỢC GỬI LỜI CẢM ƠN

VÀ LỜI CHÚC SỨC KHỎE ĐẾN THẦY !