Hệ thống cung cấp không nhí nén vào động cơ thúc đẩy quá trình nạp của động cơ từ đó tăng công suất động cơ so với động cơ cùng dung tích.. Hiện nay, các hệ thống trong xe đã thay đổi rấ
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP
Tổng quan về hệ thống tăng áp
Động cơ không tăng áp hoạt động dựa trên việc hút không khí trực tiếp từ bên ngoài Do đó, lượng không khí vào xy-lanh bị giới hạn, dẫn đến tiềm năng nâng cao công suất hạn chế.
Công suất động cơ phụ thuộc vào lượng hỗn hợp không khí và nhiên liệu cháy trong một khoảng thời gian nhất định Tăng đường kính xy-lanh, số lượng xy-lanh hoặc tốc độ động cơ đều có thể tăng công suất Tuy nhiên, việc tăng kích thước xy-lanh lại dẫn đến trọng lượng và kích thước động cơ lớn hơn, gây ra ma sát, rung động và tiếng ồn, hạn chế khả năng tăng tốc.
Sử dụng máy nén riêng để tăng áp cho động cơ giúp tăng mật độ không khí, từ đó tăng khối lượng không khí vào xy-lanh mỗi chu trình, dẫn đến tăng công suất và hiệu suất nhiên liệu Tua bin tăng áp (turbocharger & supercharger) là giải pháp phổ biến hiện nay, giúp tăng công suất, moment xoắn cho ô tô mà vẫn giữ được kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.
Hình 1.1 Hệ thống tăng áp trên động cơ đốt trong.
Tăng áp là biện pháp hiệu quả để tăng công suất động cơ, đặc biệt với động cơ diesel Tuy nhiên, việc tăng áp đối với động cơ xăng có thể gây hiện tượng kích nổ Nhờ tiến bộ kỹ thuật, phạm vi ứng dụng tăng áp ngày càng mở rộng, giúp động cơ đạt hiệu suất cao hơn và tiêu hao nhiên liệu thấp hơn Áp suất có ích trung bình của động cơ xăng tăng áp có thể đạt mức cao hơn nhiều so với động cơ không tăng áp, lên tới 4MPa trong các thử nghiệm.
Tuy nhiên càng nâng cao mức độ tăng áp động cơ được cường hóa càng nhanh về
Việc sử dụng P e sẽ làm tăng tải trọng và nhiệt độ cho động cơ, dẫn đến những yêu cầu khắt khe hơn trong quá trình chế tạo các chi tiết nhóm piston như bạc trục, xupap, nắp xylanh.
… Ngoài ra cũng đòi hỏi tạo ra hệ thống nhiên liệu mới với quy luật cung cấp nhiên liệu khắc khe hơn.
Lịch sử phát triển
Hệ thống tăng áp đã không còn xa lạ với bất kỳ ai quan tâm đến ô tô, nhưng hầu như mọi người không biết được rằng hệ thống này đã xuất hiện cách đây 126 năm Năm
Năm 1885, Gottlieb Daimler - người sáng lập Mercedes-Benz, đã đăng ký phát minh số DRP 34.296 về tăng áp cho động cơ cháy cưỡng bức (động cơ xăng), cho thấy tăng áp đã được sử dụng trên động cơ xăng trước động cơ diesel.
Hộp trục khuỷu trong động cơ hoạt động như một máy nén khí Khi piston di chuyển lên, không khí hoặc hỗn hợp nhiên liệu được hút vào hộp Khi piston di chuyển xuống, không khí trong hộp bị nén lại, tận dụng động năng của piston và xy-lanh Phương pháp này cũng được Rudolf Diesel áp dụng để tăng áp cho động cơ diesel vào năm 1896.
Hình 1.2 Tăng áp nhờ khoang hộp trục khủy
Hệ thống tăng áp chỉ hoạt động hiệu quả ở dãy tốc độ vòng quay thấp của động cơ, từ 150 - 160 vòng/phút Tuy nhiên, khi tốc độ vòng quay tăng lên 500 - 600 vòng/phút, hiệu quả của phát minh này giảm đáng kể Nguyên nhân là do tốc độ lên xuống của piston quá cao gây tổn thất dòng chảy qua van, dẫn đến khí nạp tăng không đáng kể.
Sau Chiến tranh Thế giới thứ nhất, Daimler đã khôi phục lại các nghiên cứu về tăng áp cho động cơ xăng, dẫn đến những ứng dụng thành công cho động cơ máy bay và xe đua.
Tăng áp là giải pháp hiệu quả giúp động cơ nhỏ gọn hơn, nhưng vẫn đảm bảo công suất và mô-men xoắn cao hơn so với động cơ cùng cấu trúc.
Công dụng của hệ thống tăng áp
Để tăng công suất động cơ giảm tiêu hao nhiên liệu và giữ sạch môi trường (do cháy triệt để) so với động cơ có cùng kích thước xy-lanh và hành trình piston.
Yêu cầu của hệ thống tăng áp
- Kết cấu nhỏ gọn, hiệu suất cao.
- Tháo lắp dễ dàng khi bảo dưỡng, sửa chữa.
- Ít tổn hao công suất động cơ.
Phân loại hệ thống tăng áp
a Tăng áp dẫn động cơ khí (supercharger):
Hệ thống tăng áp truyền động từ trục khuỷu động cơ, qua bánh răng hoặc dây đai dẫn động máy nén khí kiểu ly tâm, kiểu roto, phiến gạt hoặc trục vít,…
Hình 1.1 Hệ thống tăng áp dẫn động bằng cơ khí Ưu điểm:
- Đáp ứng rất nhanh khi tăng tốc
- Tỷ số tăng áp không quá 1,6 – 1,7.
- Tổn hao công suất trục khuỷu do dẫn động máy nén. b Tăng áp nhờ năng lượng khí thải
Hệ thống tăng áp sử dụng nguồn năng lượng từ khí thải để nén không khí Loại này được chia làm 2 loại:
❖ Tăng áp bằng tua bin khí - máy nén (turbocharger):
Khí thải từ động cơ đẩy tua bin quay, tua bin được nối trực tiếp với máy nén khí, từ đó làm quay máy nén, tăng áp suất không khí từ P0 lên Pk Không khí nén sau đó được làm mát qua hệ thống intercooler và nạp vào xy-lanh động cơ.
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng tuabin khí – máy nén
❖ Tăng áp bằng sóng khí:
Khí thải động cơ, trong bộ tăng áp bằng sóng khí, tiếp xúc trực tiếp với không khí trước khi được nén và đưa vào xylanh, giúp tăng cường hiệu suất động cơ.
Hình 1.3 Hệ thống tăng áp bằng sóng khí
1 Động cơ; 2 Roto; 3 Dây đai; 4 Ống thải; 5 Ống nạp; 6 Cửa nạp; 7 Cửa thải Ưu điểm:
- Không tiêu hao công suất của động cơ.
- Chế độ làm việc không ổn định.
- Hiệu suất làm việc không cao Có độ trễ turbo. c Hệ thống tăng áp nhờ vào hiệu ứng dao động áp suất
Bằng cách tận dụng sự lưu động không ổn định của dòng khí trong đường ống dẫn do quá trình nạp gián đoạn và khí thải động cơ gây ra, việc bố trí hợp lý kích thước các đường nạp thải giúp tăng lượng không khí nạp vào mỗi chu trình.
Hình 1.4 Đường ống nạp tăng áp nhờ dao động áp suất Ưu điểm: Kết cấu đơn giản dễ chế tạo.
Nhược điểm: Tăng áp suất khí nạp không cao như các loại khác. d Tăng áp hỗn hợp
Ngoài bộ tăng áp tua bin, một số động cơ còn sử dụng thêm bộ tăng áp dẫn động cơ khí, đặc biệt là động cơ 2 kỳ Để tạo áp suất khí quét cần thiết khi khởi động hoặc chạy ở tốc độ thấp và tải nhỏ, tăng áp hỗn hợp được sử dụng, có thể lắp nối tiếp hoặc song song.
Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống tăng áp hỗn hợp Ưu điểm:
- Đáp ứng mọi chế độ làm việc của động cơ.
- Kết cấu phức tạp khó chế tạo.
- Khó kiểm tra bảo dưỡng, sửa chữa.
Hệ thống tăng áp bằng Tuabin khí – máy nén (Turbocharger)
Turbocharger là hệ thống tăng áp khí nạp, tận dụng năng lượng khí xả để nén không khí vào xy-lanh động cơ Điều này giúp tăng lượng nhiên liệu được đưa vào, sản sinh công suất lớn hơn khoảng 30-40% so với động cơ cùng loại cùng dung tích.
Hình 1.7 Cấu tạo turbo tăng áp
1 Cánh tuabin; 2 Cánh nén; 3 Bộ chấp hành; 4 Van cửa xả;
5 Khoang tuabin; 6 Đường khí nạp vào; 7 Đường khí nạp ra;
8 Đường khí thải ra; 9 Đường khí thải vào; 10 Trục; 11,12 Ổ bi đỡ.
Hình 1.8 Turbo điều khiển thông qua hộp điều khiển
Bộ tăng áp bao gồm hai bộ phận chính: tuabin và nén khí, được kết nối với nhau bằng trục trung tâm Tuabin được lắp trực tiếp trên đường xả động cơ, tận dụng luồng khí thải để quay cánh tuabin Lực quay này truyền qua trục đến bộ nén khí, nén không khí sạch vào xy-lanh động cơ.
Tuabin nén khí tạo ra luồng gió xoáy áp suất giúp hòa trộn hỗn hợp không khí với xăng tạo điều kiện chu kỳ nổ diễn ra tốt hơn Tốc độ quay của tuabin lên đến khoảng30.000 vòng/phút ở tốc độ không tải và có thể tăng lên 80.000 - 100.000 vòng/phút khi tải lớn, ngoài ra nó còn nhận trực tiếp khí xả nên nhiệt độ tỏa ra từ bộ tăng áp cực kỳ nóng, nó làm giãn nở không khí nạp làm giảm hiệu quả tăng áp Vì vậy, các nhà chế tạo lắp thêm một bộ tản nhiệt khí nạp để giảm nhiệt độ khí nạp trước khi nạp vào xylanh Do được lắp trên đường ống xả nên hệ thống sẽ tạo ra một áp suất ngược lên buồng đốt và quá áp suất nạp, vì vậy hệ thống cần thêm một van xả áp để mở đưa khí thải trực tiếp ra đường xả (không qua cánh tuabin), nếu không có van xả có thể gây nổ động cơ khi áp suất vượt ngưỡng cho phép.
Hoạt động của động cơ tăng áp Tuabin khí - Máy nén
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý động cơ sử dụng Turbocharger
Turbo tăng áp hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng khí thải từ động cơ để làm quay tuabin, từ đó dẫn động cánh bơm hút không khí sạch vào động cơ Lượng khí thải càng nhiều, tuabin quay càng nhanh, lượng khí nạp càng lớn, công suất động cơ tăng cao hơn Để kiểm soát nhiệt độ và áp suất khí nạp, bộ làm mát và van an toàn được lắp đặt Turbo tăng áp đơn dễ lắp đặt, hiệu suất cao, phù hợp với động cơ nhỏ, tạo ra công suất tương đương động cơ hút khí tự nhiên dung tích lớn hơn.
Nhược điểm: Turbo tăng áp đơn có phạm vi vòng tua máy hạn chế, từ đó dẫn đến hiệu suất kém tốc độ thấp, đặc biệt là có độ trễ nhất định.
Chương này đã trình bày một cái nhìn tổng quan về hệ thống tăng áp, bao gồm nguyên lý hoạt động, lợi ích, phân loại và ứng dụng thực tế Hệ thống tăng áp không chỉ nâng cao hiệu suất động cơ mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải.
HỆ THỐNG TURBO TĂNG ÁP TRÊN XE HONDA CIVIC
Tổng quan về Honda Civic
Honda Civic là một dòng xe cỡ nhỏ được phát triển và sản xuất bởi tập đoàn Honda.Civic,cùng với Honda Accord và Honda Prelude, chính là bao gồm những xe của Honda được bán ở Bắc Mỹ cho đến thập niên 1990,khi số các mẫu được mở rộng Trải qua nhiều thế hệ, Civic trở nên lớn hơn và được cải tiến hơn, hiện nay Civic nằm giữa Honda Fit và Honda Accord.
Honda Civic ra mắt lần đầu vào tháng 7 năm 1972 với phiên bản coupe hai cửa, tiếp theo là hatchback ba cửa vào tháng 9 cùng năm Xe được trang bị hệ dẫn động cầu trước và những phiên bản đầu tiên chỉ có radio AM, hệ thống sưởi cơ bản, ghế nhựa, cần gạt nước hai tốc độ và vành bánh xe thép Qua thời gian, Civic được nâng cấp với nhiều tùy chọn như điều hòa nhiệt độ, khóa điện, cửa sổ điện, ghế bọc da và hộp số 6 cấp Những thế hệ đầu tiên của Civic nổi tiếng với mức tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm, trong khi các phiên bản sau lại được biết đến với sức mạnh động cơ và tính thể thao, điển hình là Civic Type-R, Civic Si và Civic SiR.
Honda Civic đã được đổi tên thành Honda Ballade và Honda Domani/Acura EL tại nhiều thị trường quốc tế Khung gầm của Civic cũng được ứng dụng cho các mẫu xe như CR-X sport compact, CR-X del Sol targa convertible, và SUV cỡ nhỏ Honda CR-V.
Honda Civic đã giành được nhiều giải thưởng danh giá, bao gồm "Chiếc xe của năm" tại Nhật Bản (1972-1974), vị trí thứ ba trong giải "Chiếc xe của năm" tại châu Âu (1973), "Chiếc xe của năm" của tạp chí Motor Trend (1980, 2006), "Chiếc xe của năm" ở Ireland (2007), và "Xe của năm" của tạp chí Automobile (1996) Civic cũng được tạp chí Car and Driver bình chọn vào danh sách mười xe tốt nhất hàng năm sáu lần (1985, 1988-1991, 1996), và phiên bản Civic GX nhiều lần nhận giải mẫu xe xanh nhất năm của Hội đồng đánh giá sản phẩm tiết kiệm nhiên liệu của Mỹ.
Honda Civic phiên bản Sedan đã gặt hái nhiều thành công tại các lễ trao giải thưởng năm 2006, được vinh danh là "chiếc xe thể thao mới tốt nhất" tại lễ trao giải "chiếc xe của năm" ở Canada, đồng thời nhận danh hiệu "chiếc xe mới kinh tế nhất" tại cùng lễ trao giải Civic cũng giành giải "chiếc xe của năm" khu vực Bắc Mỹ và được tạp chí Auto Esporte của Brazil bình chọn là "chiếc xe của năm" vào tháng 11 năm 2006.
Tổng quan động cơ VTEC – TURBO
VTEC TURBO là động cơ tăng áp mới, lần đầu tiên áp dụng cho xe Honda tại Việt Nam giúp xe đạt được hai yếu tố: khả năng vận hành mạnh mẽ và tiết kiệm nhiên liệu vượt trội – khắc phục nhược điểm của động cơ tăng áp truyền thống khi phải đánh đổi sự tiêu hao nhiên liệu để đạt được công suất đầu ra cao hơn Với cùng một lượng nhiên liệu, động cơ VTEC TURBO sinh ra nhiều sức mạnh hơn động cơ khí nạp tự nhiên thông thường, nhờ việc tái sử dụng năng lượng từ khí xả, giúp tăng hiệu suất nhiệt của động cơ.
VTEC TURBO được mệnh danh là Kỷ nguyên mới, mang đến cả công suất mạnh mẽ và hiệu quả nhiên liệu vượt trội nhờ kết hợp ba công nghệ tiên tiến: Hệ thống VTEC kép (Valve Timing Electronic Control) cho cả van nạp và xả, Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp GDI và Turbo tăng áp nhạy bén với cổng xả điều khiển điện.
Hình 2.2 Động cơ VTEC – TURBO.
2.2.1 Các công nghệ trang bị trên động cơ VTEC – TURBO
2.2.1.1 Hệ thống phun trực tiếp GDI.
Hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) là công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ, thay vì phun tại cửa nạp như các hệ thống truyền thống GDI sử dụng áp suất cao để phun nhiên liệu vào buồng đốt, giúp động cơ đạt hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu, dẫn đến sự phổ biến ngày càng tăng trong các dòng xe ô tô hiện đại.
Hình 2.3 Phun nhiên liệu trực tiếp GDI.
Một nhược điểm của động cơ tăng áp là việc đưa không khí áp suất cao vào động cơ khiến cho nhiệt độ và áp suất tăng lên, dẫn đến hiện tượng kích nổ VTEC TURBO sử dụng hệ thống GDI để phun nhiên liệu trực tiếp vào xilanh, hạ nhiệt độ trong xilanh bằng nhiệt hóa hơi của xăng Các cổng nạp lớn giúp tăng cường luồng khí nạp và pít-tông duy trì dòng chảy, cho phép nhiên liệu được đốt cháy nhanh chóng và hiệu quả Bằng hiệu quả làm mát của phun trực tiếp và đốt cháy nhanh bằng lưu lượng dòng chảy cao, vấn đề kích nổ được giải quyết.
2.2.1.2 Hệ thống Dual VTEC cho cổng nạp và xả.
Hệ thống VTEC (Van Timing Electronic Control) thông minh điều khiển thời gian hoạt động của cả van nạp và van xả, tối ưu hóa lượng không khí nạp vào động cơ ở vòng tua cao, giúp động cơ hoạt động hiệu quả.
Hình 2.4 Hệ thống Dual VTEC của Honda.
2.2.1.3 Bộ tăng áp với cổng xả điện tử. Động cơ turbo thông thường gặp vấn đề về “độ trễ” hay còn được gọi là TurboLag, có nghĩa là khoảng thời gian tính từ khi người lái tác động vào bàn đạp ga đến khi tốc độ tuabin thay đổi nhằm tăng lượng khí nạp vào xi lanh Với VTEC TURBO, vấn đề này có thể tránh được bằng cách sử dụng bộ tăng áp với cổng xả điện tử được trang bị tua-bin đường kính nhỏ, quay hiệu quả với lượng khí thải nhỏ Kết quả là một động cơ turbo phản ứng – đáp ứng nhanh chóng với sự thay đổi của bàn đạp ga.
Hình 2.5 Bộ tăng áp với cổng xả điện tử.
2.2.1.4 Một số công nghệ khác.
Bộ làm mát khí nạp – Intercooler
Intercooler là một thiết bị làm mát không khí nạp vào động cơ tăng áp hoặc siêu nạp Nó giúp hạ nhiệt độ không khí trước khi vào động cơ, tránh hiện tượng kích nổ do nhiệt độ cao gây ra.
Hình 2.6 Bộ làm mát khí nạp – Intercooler
Ống xả làm mát bằng hệ thống đường nước được tích hợp vào đầu xi lanh. Động cơ tăng áp sử dụng khí thải nhiệt độ cao từ buồng đốt của động cơ để
Động cơ Turbo hoạt động dựa trên việc tận dụng khí thải nóng từ buồng đốt để tạo ra năng lượng Do mô-men xoắn cao, nhiệt độ khí thải có thể lên tới hơn 1.000°C Áo nước trong đầu xi lanh đóng vai trò quan trọng trong việc làm mát khí thải, giảm nhiệt độ trước khi nó đi vào bộ tăng áp Turbocharger, giúp nâng cao độ bền cho các chi tiết của hệ thống.
Hình 2.7 Ống xả làm mát tích hợp vào đầu xylanh.
Cấu tạo Turbo tăng áp của Honda Civic
Turbocharge gồm ba phần chính: trục trung tâm với các vòng bi, hai tuốc bin nằm trong hộp xoắn ốc ở mỗi đầu trục Khí xả được dẫn vào một tuốc bin, tạo lực quay trục và quay tuốc bin còn lại theo chiều ngược lại, gọi là bộ nén Turbocharge có thể xoay rất nhanh, đạt 30.000 vòng/phút khi xe chạy đều và lên tới 80.000- 100.000 vòng/phút khi nhấn ga do lượng khí xả nóng tăng.
Nhìn chung thì các turbo tăng áp giống như một hệ thống sinh áp lực theo kiểu cưỡng bức, không khí sẽ được nén vào bên trong các hệ thống động cơ.
Hình 2.8 Cấu tạo của Turbo tăng áp.
Nguyên lý hoạt động
Bộ tăng áp hoạt động bằng cách sử dụng khí thải để quay tua bin, nén khí nạp mới thông qua máy nén được gắn đồng trục với tua bin Khí nạp sau khi nén sẽ nóng lên, được làm mát bởi bộ làm mát khí nạp và sau đó đi vào xy lanh.
Bộ tăng áp được trang bị van điều khiển cửa xả và van điều khiển bỏ qua để kiểm soát áp suất hệ thống và tốc độ dòng khí Van điều khiển cửa xả của bộ tăng áp được kích hoạt bởi bộ truyền động điện.
Để kiểm soát áp suất tăng, PCM điều chỉnh độ mở van điều khiển cửa xả của bộ tăng áp thông qua bộ chấp hành điều khiển cửa thải của bộ tăng áp.
Khi van điều khiển cửa thải đóng lại, khí thải sẽ chảy vào tua bin, làm quay tua bin và tăng tốc độ trục tuabin Điều này dẫn đến tăng áp suất nén của khí nạp mới, làm tăng áp suất tăng áp.
Khi van điều khiển cửa xả của bộ tăng áp mở ra, một phần khí thải sẽ đi qua tuabin và chảy trực tiếp vào bộ chuyển đổi xúc tác được gắn phía sau bộ tăng áp Điều này làm giảm tốc độ trục tuabin, khiến áp suất tăng áp giảm Cơ chế này ngăn áp suất tăng quá mức, đồng thời bảo vệ động cơ và bộ tăng áp.
Van điều khiển bỏ qua bộ tăng áp có cấu tạo gồm màng ngăn, lò xo hồi vị và một van, hoạt động kết hợp với van điện từ điều khiển để điều chỉnh lưu lượng khí bypass qua bộ tăng áp.
Thông thường, van điện từ điều khiển bỏ qua bộ tăng áp được giữ BẬT bởi PCM.
Do áp suất bằng nhau tác dụng lên cả hai phía của màng ngăn, van điều khiển rẽ nhánh bộ tăng áp được giữ đóng nhờ lò xo hồi vị.
Khi van tiết lưu đóng, PCM tắt van điện từ điều khiển bỏ qua bộ tăng áp Áp suất âm ở hạ lưu van tiết lưu tạo ra chênh lệch áp suất, mở van điện từ và cho phép không khí nạp mới rò rỉ vào thượng nguồn của bánh nén Điều này giúp điều chỉnh áp suất hệ thống, giảm lực cản không khí nạp và hạn chế tốc độ trục tuabin giảm, cải thiện phản ứng xe khi tăng tốc.
2.4.2 Điều khiển đầu ra động cơ
Thiết bị truyền động điều khiển cửa thải bộ tăng áp là loại điện, cho phép điều khiển linh hoạt và chính xác tỷ lệ mở van điều khiển cửa thải bộ tăng áp bất kể điều kiện vận hành của động cơ Điều này cho phép van điều khiển cửa xả của bộ tăng áp hoạt động như một thiết bị điều khiển đầu ra động cơ phối hợp với van tiết lưu. Ở khu vực mà áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PBA) thấp hơn áp suất khí quyển (khu vực NA), công suất đầu ra của động cơ được điều khiển bằng cách thay đổi tỷ lệ mở van tiết lưu Ở khu vực NA, van điều khiển cửa xả của bộ tăng áp được mở để giữ áp suất ở đầu van tiết lưu (P2) gần bằng áp suất khí quyển, giúp ngăn chặn việc tăng áp suất khí thải do hoạt động của tuabin và giảm tổn thất khí thải Trong giai đoạn đáp ứng tăng áp, trong đó PBA mục tiêu tăng theo mô men xoắn yêu cầu đối với động cơ và áp suất bên trong của đường ống nạp tăng từ vùng NA vào vùng tăng áp, tỷ lệ mở van tiết lưu tăng, PBA tăng và bộ tăng áp tăng áp van điều khiển cửa thải bắt đầu đóng để đảm bảo đủ khả năng đáp ứng Trong khu vực mà PBA bằng hoặc cao hơn áp suất khí quyển (khu vực tăng áp), công suất đầu ra của động cơ được điều khiển bằng cách thay đổi tỷ lệ mở van điều khiển cửa xả của bộ tăng áp để kiểm soát áp suất tăng áp.
Hình 2.10 Đồ thị điều khiển của Turbo tăng áp (1).
Khi áp suất tăng áp (PBA) đạt đến áp suất khí quyển, van tiết lưu mở hoàn toàn để giảm lực cản dòng khí Trong vùng tăng áp, van điều khiển cửa thải của bộ tăng áp được điều chỉnh để đạt PBA mục tiêu Khi mô-men xoắn yêu cầu giảm, van tiết lưu đóng lại và van điều khiển cửa thải mở ra để giảm thất thoát khí thải.
Hình 2.11 Đồ thị điều khiển của Turbo tăng áp (2).
Hệ thống turbo tăng áp trên Honda Civic mang lại nhiều lợi ích đáng kể, bao gồm tăng công suất và mô-men xoắn, tiết kiệm nhiên liệu, khả năng thích ứng cao, độ tin cậy và bền bỉ vượt trội, đồng thời nâng cao trải nghiệm lái xe, giữ vững danh tiếng về chất lượng và độ bền của Honda.
SỬA CHỮA HỆ THỐNG TURBO TĂNG ÁP TRÊN XE HONDA CIVIC
Hư hỏng thường gặp
3.1.1 Hao dầu bôi trơn động cơ:
Turbo hoạt động với tốc độ rất cao, có thể lên đến hơn 100.000 vòng/phút Do đó, để đảm bảo hoạt động bền bỉ, hệ thống turbo cần được bôi trơn liên tục.
Turbo tăng áp truyền thống thường sử dụng dầu động cơ để bôi trơn và làm mát Quá trình này có thể dẫn đến hao hụt dầu động cơ, tuy nhiên mức độ hao hụt có thể khác nhau tùy thuộc vào loại động cơ, một số động cơ hao hụt rất ít trong suốt chu kỳ thay dầu, trong khi một số khác lại hao hụt nhiều và cần bổ sung thêm dầu.
3.1.2 Hư hỏng hệ thống dẫn dầu:
Turbo tăng áp truyền thống phụ thuộc vào dầu động cơ để bôi trơn và làm mát Sau nhiều năm sử dụng (khoảng 5-7 năm), hệ thống ống dẫn dầu bôi trơn turbo hoặc các gioăng/phớt có thể bị rò rỉ, thậm chí thoái hóa theo thời gian Điều này dẫn đến tình trạng thiếu hoặc không có dầu bôi trơn cho turbo, gây ảnh hưởng đến hoạt động của nó.
Chính vì vậy, ngay khi thấy động cơ có tiếng nổ ồn hơn bình thường, người sử dụng xe cần khẩn trương mang xe đến xưởng dịch vụ uy tín để kiểm tra kịp thời, tránh làm hỏng turbo.
3.1.3 Rò rỉ hoặc vỡ ống nén khí:
Hệ thống đường ống dẫn khí nén của turbo tăng áp thường được làm bằng nhựa và cao su để thuận tiện cho việc tháo lắp và bảo dưỡng Một số dòng xe cao cấp có thể sử dụng ống dẫn bằng hợp kim Ống dẫn khí nén được nối từ turbo tăng áp tới động cơ bằng đai siết hoặc gioăng làm kín.
Sau thời gian dài sử dụng, vật liệu có thể bị xuống cấp, dẫn đến rò rỉ khí nén do gioăng ống dẫn khí turbo bị hở Một số trường hợp nghiêm trọng hơn, ống dẫn khí turbo có thể bị tụt, gây hiện tượng xe chạy yếu, người lái dễ dàng nhận biết.
3.1.4 Hư hỏng hoặc mòn bạc hay bi:
Dấu hiệu nhận biết khi turbo tăng áp bị hỏng hoặc mòn bạc hay bi là động cơ phát ra tiếng kêu vo vo khi hoạt động, đặc biệt là khi tăng ga.
Ngoài tiếng kêu bất thường, bạc turbo mòn còn dẫn đến hao dầu động cơ, giảm sức nén turbo, và làm giảm công suất động cơ Điều này khiến xe chạy ì ạch, yếu, đặc biệt khi tăng tốc.
3.1.5 Hư hỏng cảm biến vị trí mở turbo
Hình 3.5 Cảm biến vị trí mở turbo
Cảm biến vị trí mở turbo chịu trách nhiệm xác định vị trí của turbo phù hợp với nhu cầu khí nạp của động cơ Khi cảm biến này bị hỏng, động cơ không thể xác định vị trí turbo chính xác, dẫn đến cung cấp áp suất khí nạp không phù hợp và báo lỗi turbo.
Cách khắc phục: Để kiểm tra, mọi người hãy sử dụng máy test để xem có báo lỗi cảm biến hay không? Nếu không có máy test chủ xe có thể đo nguồn điện tín hiệu đầu vào, đầu ra của cảm biến để xác định Yêu cầu này đòi hỏi chủ phương tiện biết được sơ đồ điện và hiểu biết về điện Tốt nhất mọi người hãy mang xe ra hãng hoặc gara để kiểm tra. Nguyên nhân này rất ít xảy ra, nhưng nếu hỏng mọi người có thể thay thế.
3.1.6 Hư hỏng hộp điều khiển động cơ
Hình 3.6 Hộp điều khiển động cơ.
Nguyên nhân: Hộp điều khiển động cơ điều khiển mọi hoạt động của động cơ thông qua các cảm biến hệ thống turbo Vì vậy khi hỏng hộp điều khiển động cơ thì mọi điều khiển sẽ bị sai hoặc không thực hiện được dẫn đến việc báo lỗi là đương nhiên
Để khắc phục, bạn cần kiểm tra sơ đồ nguồn và hiệu suất ra/vào để xác định xem thiết bị có hoạt động hay không Lỗi báo của máy test có thể giúp bạn xác định vấn đề Trường hợp này hiếm khi xảy ra, nhưng nếu gặp phải, hãy thay thế hoặc sửa chữa thiết bị tùy theo khả năng của bạn.
Hậu quả của việc hư hỏng
Hỏng turbo tăng áp không gây nguy hiểm trực tiếp, nhưng ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ khi tăng tốc Điều này khiến người lái cảm thấy khó chịu và không an toàn, đặc biệt khi đèn báo lỗi hiển thị trên màn hình.
Hệ thống turbo gặp vấn đề có thể gây ra những nguy hiểm tiềm ẩn cho hệ thống nạp của xe, như hiện tượng dội hơi, dư áp suất khí nạp, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến động cơ nếu không được xử lý kịp thời.
Những lưu ý khi sử dụng xe có trang bị turbo
Để giải quyết các vấn đề hư hỏng, cần xem xét nguyên nhân và hậu quả cụ thể Đối với phần lớn các trường hợp, việc thay mới phụ tùng là giải pháp tối ưu để đảm bảo chất lượng Bất kể nguyên nhân là gì, cần xử lý dứt điểm các lỗi hỏng để tránh tổn thất chi phí không cần thiết cho chủ xe.
Khi nhận thấy dấu hiệu hỏng turbo, cần xử lý ngay để ngăn ngừa thiệt hại nghiêm trọng cho động cơ Để bảo vệ turbo và kéo dài tuổi thọ động cơ, người dùng nên lưu ý một số điều quan trọng.
Các chuyên gia khuyến cáo nên cho xe chạy không tải vài phút sau khi nổ máy, đặc biệt là với xe sử dụng turbo tăng áp Lý do là vì turbo tăng áp sử dụng chung dầu bôi trơn với động cơ, khi xe mới nổ máy dầu động cơ còn nguội và đặc, dẫn đến lưu chuyển chậm Turbo cũng cần thời gian để bơm dầu đến.
- Không tắt máy ngay sau khi dừng: Với động cơ tăng áp, nhiệt độ sinh ra rất cao Dầu nhớt đóng vai trò vừa là chất bôi trơn, vừa là chất làm mát nên sẽ hấp thụ nhiệt từ động cơ Nếu tắt động cơ đột ngột khi động cơ còn nóng, dầu trong động cơ sẽ không được lưu chuyển mà chỉ tiếp xúc cục bộ ở một số vị trí nóng Điều này dễ khiến dầu bị giảm chất lượng, thành phần phụ gia trong dầu phân huỷ nhanh hơn, dầu biến chất nhanh hơn Vì thế khi đi xe turbo, người lái nên
- Chú ý giảm tốc độ vài kilomet trước điểm đến Sau khi dừng xe nên để xe nổ máy từ 2 – 3 phút sau đó mới tắt máy.
- Không sử dụng xăng có chỉ số octan thấp hơn khuyến cáo: Trong sách hướng dẫn sử dụng xe, nhà sản xuất thường khuyến cáo rất rõ về loại xăng có chỉ số oc-tane phù hợp Người dùng nên tuân thủ theo khuyến cáo này Không nên dùng xăng có chỉ số octane thấp hơn Bởi có thể khiến xe bị kích nổ nhiên liệu sai thời điểm, ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ lẫn bộ turbo tăng áp.
Turbo tăng áp sử dụng chung dầu bôi trơn với động cơ, do đó cần kiểm tra và thay dầu định kỳ để tránh tình trạng hao hụt dầu, gây ảnh hưởng đến bơm dầu của turbo và dẫn đến hư hỏng.
Sửa chữa Turbo tăng áp
3.4.1 Sửa chữa Turbo tăng áp
Khi turbo tăng áp gặp vấn đề, hư hỏng thì xe thường có các dấu hiệu cảnh báo như: Động cơ có tiếng ồn hơn bình thường, hú mạnh khi tăng ga Xe chạy “tốn” dầu hơn
Bạn nhận thấy xe có biểu hiện yếu, ì ạch và không còn mạnh mẽ như trước? Những dấu hiệu này có thể báo hiệu vấn đề nghiêm trọng với xe của bạn Để đảm bảo an toàn, bạn nên đưa xe đến các garage uy tín để bảo dưỡng hoặc sửa chữa ngay lập tức.
Sửa chữa van nối tắt của turbo tăng áp Để tiến hành kiểm tra, chúng ta sẽ cần bơm chân không chuyên dụng ở hình 3.7.
- Kết nối bơm chân không như hình dưới Đảm bảo rằng kết nối của bơm chân không phù hợp với van và không có rò rỉ khí.
Hình 3.8 Vị trí kết nối bơm.
Bật bơm chân không để tạo áp lực chân không trong van Kiểm tra xem van hoạt động đúng cách bằng cách nghe hoặc cảm nhận van mở và đóng khi áp lực chân không được tạo ra.
Kiểm tra van xem có rò rỉ hay không Nếu áp suất chân không giảm nhanh chóng hoặc không giữ được áp lực, hệ thống có thể bị rò rỉ Xác định vị trí và nguyên nhân của rò rỉ.
3.4.2 Bảo dưỡng hệ thống Turbo tăng áp
- Thường xuyên bảo trì hệ thống khí nạp, lau chùi lọc gió ngoài/ thay thế theo khuyến cáo từ nhà sản xuất Tắc lọc khí sẽ dẫn đến việc hạn chế đường khí nạp vào turbo. Dẫn đến khí xả nhiệt độ cao và sẽ làm rò rỉ dầu nhớt vào từ cửa tua bin turbo và đi vào đường nạp khí.
Kiểm tra kỹ càng đường ống dầu nhớt, đường hồi dầu nhớt, đường ống nạp và đường ống xả xem có dấu hiệu rò rỉ, móp méo hay không Đồng thời, đảm bảo các khớp nối đường ống được siết chặt để tránh rò rỉ.
- Kiểm tra ống thông hơi các te và bộ tách dầu nhớt từ hơi các te, tắc thông hơi các te là nguyên nhân hạn chế lưu lượng dầu từ turbo, dẫn đến việc rò rỉ dầu từ turbo đến đường khí nạp hay đường khí xả.
- Khi tháo động cơ / turbo cần bịt kín đường ống nạp vào tua bin để tránh bụi bẩn lọt vào turbo
Bảo dưỡng hệ thống làm mát khi nạp định kỳ
Hệ thống làm mát khí nạp tăng áp nên được bảo dưỡng định kỳ sau mỗi 160.000 km hoặc sớm hơn tùy theo điều kiện vận hành Việc kiểm tra và thay nước làm mát thường xuyên cũng là điều cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.
Kiểm tra hệ thống đường dẫn khí cao áp định kỳ
Hệ thống đường dẫn khí cao áp bị lỗi có thể gây ra nhiều vấn đề cho bộ turbo tăng áp, ảnh hưởng đến lượng khí nạp vào động cơ Điều này khiến turbo phải hoạt động nặng nhọc hơn để bù đắp Do đó, việc kiểm tra định kỳ hệ thống đường dẫn khí cao áp là rất cần thiết để phát hiện và xử lý kịp thời các rò rỉ, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho bộ turbo.
3.4.3 Sửa chữa và thay thế
Sửa chữa turbo tăng áp có thể chia thành 2 loại: sửa chữa turbo tăng áp định kỳ và sửa chữa đại tu turbo tăng áp.
3.4.3.1 Quy trình sửa chữa turbo tăng áp định kỳ
Tháo vỏ turbo tăng áp
Tách rời các chi tiết cấu thành turbo tăng áp
Cho các bộ phận đã tháo rời vào thiết bị rửa và làm sạch với dung dịch chuyên dụng để loại bỏ bụi bẩn, xỉ than, gỉ sét
Rửa lại các bộ phận turbo tăng áp bằng một dung dịch đặc biệt
Trục rotor turbo được cân bằng lại đúng chuẩn, sau đó lắp lại các chi tiết thay mới như ống lót, vòng đệm, bi…
Sau đó lắp ráp turbo lên động cơ
Cuối cuối cùng kiểm tra hoạt động của turbo tăng áp nhờ thiết bị chuyên dụng, đọc các chỉ số…
3.4.3.2 Quy trình sửa chữa đại tu turbo tăng áp
Quy trình sửa chữa đại tu turbo tương tự như sửa chữa định kỳ, nhưng bao gồm việc thay thế các bộ phận bị mòn như rotor, trục và bánh cánh Tuỳ vào mức độ hư hỏng, bạn có thể thay toàn bộ lõi giữa turbo hoặc chỉ thay thế một số bộ phận chi tiết.
Dưới đây là quy trình thực hiện đại tu sửa chữa turbo tăng áp:
1 Tháo vỏ turbo tăng áp
2 Tách rời các chi tiết cấu thành turbo tăng áp
3 Rửa sạch các chi tiết đã tháo rời
4 Rửa lại các bộ phận turbo tăng áp bằng một dung dịch đặc biệt
5 Thay thế trục rotor và một số bộ phận chi tiết của turbo tăng áp
6 Lắp ráp turbo lên động cơ
7 Kiểm tra hoạt động của turbo tăng áp nhờ thiết bị chuyên dụng thông qua các chỉ số theo tiêu chuẩn.
Turbo tăng áp là công nghệ tối ưu hóa hiệu suất động cơ bằng cách tận dụng năng lượng khí thải để nén thêm không khí vào buồng đốt, giúp tăng công suất và cải thiện hiệu quả nhiên liệu Ứng dụng turbo tăng áp mang đến nhiều lợi ích, bao gồm hiệu suất vận hành cao, giảm khí thải và bảo vệ môi trường Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô đang chuyển dịch sang các giải pháp bền vững, turbo tăng áp ngày càng được ứng dụng rộng rãi, góp phần nâng cao hiệu quả và tính năng của phương tiện.
