Đề tài tìm hiểu công ngệ tăng khí nạp turbochargercharger

Turbocharger hay còn được gọi là bộ tăng áp động cơ Turbochargercharger, được hiểu là một thiết bị thường được gắn vào họng xả của động cơ làm nhiệm vụ bơm và xả khí vào động cơ.. Bằng c

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

—o0o—

Re 0F Yo

vi

MON HOC MON HOC NGUYEN LY DONG CO DOT TRONG

%

$

=

2

= s

ĐÈ TÀI TÌM HIẾU CÔNG NGỆ TĂNG KHÍ NẠP

TURBOCHARGERCHARGER

GVHD:

SVTH:

LOP:

Thành phố Hồ Chí Minh, Thang — năm

20-BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

—oUo—

erst OF Hy,

a Gil:

MÔN HỌC NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐÓT TRONG

ĐÈ TÀI : TÌM HIỂU CÔNG NGỆ TĂNG KHÍ NẠP TURBOCHARGERCHARGER- SUPERCHARGER

GVHD:

SVTH:

LOP: ĐHNLI7D

Thành phố Hồ Chí Minh, Thang — năm

20-MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

TỎNG QUAN

Turbochargercharger la øi?

Turbocharger hay còn được gọi là bộ tăng áp động cơ Turbochargercharger, được

hiểu là một thiết bị thường được gắn vào họng xả của động cơ làm nhiệm vụ bơm và xả

khí vào động cơ Bằng cách tận dụng lượng khí thải từ động cơ, Turbocharger giúp tăng

áp suất và lượng không khí vào buồng đốt, từ đó tăng công suất và hiệu quả của động cơ Nguyên Lý Hoạt Động Của Bộ Tăng Áp Turbocharger

1 Dòng khí thải dẫn động tuabin

Sau khi động cơ hoàn thành quá trình đốt cháy nhiên liệu, khí xả nóng sẽ được dẫn qua cô góp khí thải và đây vào cánh tuabin Lực từ đòng khí xả làm cánh tuabin quay với

tốc độ rất cao

2 Truyền động từ tuabin sang bộ nén

Trục kết nối giữa cánh tuabin và cánh bơm sẽ truyền lực từ khoang tuabin sang khoang nén Khi tuabm quay, cảnh bơm cũng quay theo, giúp hút không khí từ bên ngoài vào

3 Nén không khí và bơm vào buồng đốt

Không khí sau khi được hút vào sẽ được nén lại bởi cảnh bơm Khí nén này có mật

độ oxy cao hơn, được đây vào buông đốt (xy-lanh) của động cơ, giúp đốt cháy nhiên liệu

một cách hiệu quả hơn

4 Bôi trơn và làm mát hệ thống

Dầu bôi trơn được bơm liên tục qua các đường dẫn dầu đề giảm ma sát cho trục và

làm mát các ô bi Nhờ đó, bộ tang ap co thé hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao và tốc độ quay lớn

5 Thiết Kế Dạng Xoắn Ốc và Lợi Ích

Thiết kế xoắn ốc của bộ tăng áp không chỉ xuất hiện ở phần cánh bơm mà còn ở

các khoang khí nén Thiết kế này mang lại nhiều lợi ích như:

Tối ưu hóa luồng không khí: Không khí được dẫn vào và phân phối đều hơn, giúp quá trình nén diễn ra hiệu quả

Giảm tồn thất áp suất: Dòng khí được dẫn qua đường ông dạng xoắn ốc sẽ ít gặp lực cản, từ đó duy trì được áp suất cao cho khí nap

Giảm độ trễ turbocharger (Turbocharger Lag): Thiết kế này cho phép tuabin và bộ nén phản hồi nhanh hơn với sự thay đổi tốc độ của động cơ

Cấu Tạo Chi Tiết của Turbochargercharger

Bộ tăng áp turbocharger bao gồm hai khoang riêng biệt:

- Khoang tuabin: Nơi chứa các bộ phận tiếp nhận lực từ khí xả của động cơ

- _ Khoang bộ nén: Nơi nén không khí và bơm vào buồng đốt

Hai khoang này được kết nối với nhau bằng một trục quay, giúp truyền động từ tuabin sang bộ nén Dưới đây là các thành phần chính trong hệ thong turbocharger va vai trò của từng bộ phận:

Cảnh Tuabin

Cánh tuabin được lắp trong khoang tuabin, nằm ở phía kết nối với cỗ góp khí thải của động cơ

Khi dòng khí xả nóng từ động cơ được dẫn vào khoang này, nó đây cánh tuabin quay với tốc độ rat cao (có thê lên đến 100.000 - 300.000 vòng/phút)

Tốc độ quay của cánh tuabin phụ thuộc vào áp suất và tốc độ dòng khí thải

Trục là bộ phận kết nối cánh tuabin với cảnh bơm (bộ nén)

Khi tuabin quay nhờ khí xả, trục sẽ truyền động sang bộ nén, giúp cảnh bơm quay theo đề hút và nén không khí vào buồng đốt

Trục được thiết kế đề hoạt động ở tộc độ cao, chịu được nhiệt độ lớn, và cần được

bôi trơn liên tục thông qua đường dẫn dầu đề giảm ma sát

Cảnh Bơm (Cánh Nén

Năm ở khoang đối diện với tuabin, cánh bơm có nhiệm vụ hút không khí từ bên

ngoài và nén nó trước khi bơm vào xy-lanh của động cơ

Khi không khí được nén, mật độ oxy tăng lên, cho phép động cơ đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn và sinh ra công suât cao hơn

khí nạp vảo

O Bi Dé

Ơ bị nằm giữa trục và khoang chứa để giảm ma sát và giúp trục quay mượt mà ở tốc độ cao.Các ơ bị này phải chịu áp lực lớn và thường được làm mát và bơi trơn bằng

dầu động cơ để đám bảo tuơi thọ của hệ thống

Đường Dân Dầu

Bộ tăng áp hoạt động với tốc độ và nhiệt độ rat cao, do đĩ dầu bơi trơn là cần thiết

dé giam ma sat cho truc va é bi

Dâu bơi trơn cũng giúp làm mát các bộ phận bên trong, đảm bảo hệ thống khơng

bị quá nhiệt trong quá trình hoạt động liên tục

Các vần đề thường gap cua Turbochargercharger

Vì sao cĩ hiện tượng trễ turbochareer

Động cơ tubor tăng áp luơn cĩ hiện tượng trễ nhất định hay cịn được gọi là hiện tượng tubor là nguyên nhân là để cho tubor quay cần phải cĩ ljuowngj khí xả lớn ổi vào muốn tubor quay càng nhanh thì dịng khí xả càng mạnh trong khi điều này khơng thê xảy ra khi động cơ vận hành ở tour máy thấp do đĩ khi đập ga tăng tốc xe phải đợi cho tour máy lên cao mới quay nhanh nên mới xảy ra hiện tượng đĩ

Các loại tubor tăng áp hiện nay dang sử dụng

Đầu tiên là turbocharger tăng áp đơn có cầu tạo truyền thông và là loại sử dụng phố biến nhất ưu điểm là đặt đơn giản hiệu suất tourbin cao phù hợp với động cơ cỡ nhỏ giúp tạo ra cong suất tương đương động cơ hút kjhis tự nhiên công suất lớn hơn nhược điểm tourbin đơn có công suất hạn chế xu hướng phạm vi ở tốc độ thấp và ở chế độ động

cơ cầm chừng có độ trễ nhất định, thứ hai tăng áp cuộn cáp có cầu tọa tương đương toubr đơn nhưng có đến hai ống tuabin loại truyền thống chỉ có một ống hai ống này sẽ nối với hai ống xả khác khác nhau vd như động cơ có 4 xy lanh thăng hàng theo thư tự 1342 thì

xy lanh I và 4 chỉ có l đường ống xả và kết nối với ống toubin thứ 1 xylanh 2 va 3 co dùng chung l đường ống xá và kết nối với ông toubin thứ 2 khi toubor có hai ống xy lanh kết nối vớ hai Ống xả nên gọi là tăng áp ống xả cuộn cáp ưu điểm tận dụng tối đa áp suất khí thải hiệu suất tốt ở tấp độ thấp trung bình nhược điểm cầu tạo phức tạp hiệu suất cao tăng áp cáp sử đụng cùng lúc hai bộ toubr tăng áp truyền thống kích thước hai bộ toubr tăng áp này cótheer khác nhau cách bồ trí có nhiều dạng như mỗi bộ tăng áp

Sử dụng cho mỗi xylanh vd như động cơ v6 v§ một bộ sd cho động cơ thấp một bộ

sd cho động cơ cao ưu điểm khác phục đưovcJ hiện tượng trễ toubo công suất tối ưu được

ở nhiều giải tour máy khác nhau nhược điểm cầu tạo phức tạp chi phí cao bên cạnh các lôaij phố biến trên còn có nhiều bộ tăng áp khác nhau là tăng áp điện tăng áp biến thiên

cuộn cáp

Máy turebo có bên không

Có tuổi thọ khá cao trong điều kiện làm việc lý tưởng tuổi thọ của toubor tăng áo

có tuôie thọ trên 200000 đến 300000 km tùy theo điều kiện vận hành và cách báo dưỡng

Cách nhận biết tubor bị hỏng

Động cơ có tiếng kêu lạ nhất là khi đạp ga tăng tốc nhanh có tiết hủ kỳ lạ xe bị hao

dầu hơn bình thường bị yếu hơn xe tăng tốc bị ỳ không còn nhanh và ,mượt

Các lỗi hỗng thường gặp của tubor tăng áp

Tubor bị chảy dầu hệ thống cũng cần được bôi trơn và làm mát như động cơ sẽ có một hệ thông dẫn dầu từ động cơ vào tubor sau một thời gian làm việc hệnthoongs các

phốt dé gi hao mon va ro rĩ ghậu quả là động cơ bị cạn dầu dấu hiện là tuobor bị yếu

động cơ không còn mượt như trước ,ống dẫn khí nén có vấn đề hện thống dẫn khí từ tuobor vào buồng đốt động cơ được làm bằng nhựa và cao su và bằng hợp kim trên một

số dòng xe cao cấp đề tránh hiện tượng rò ri đầu ống có ron làm kín và đai siết chặc đề tránh hiệnh tượng rò rì sau nhiều năm đường ống có khi bị thoái hóa do đó dầu bị rò rĩ ra ngoài kh này khí nạp từ tubor vào động cơ sẽ không nhiều như trước đc yếu hơn bình

thường chạy không mượt tubor bị mòn làm việc trong thời gian dai va khắc nghiệt của

khí hậu làm giảm hiệu suất tubor động cơ có tiếng kêu và hao dầu bắt thường ,

Vai trò của turbocharger

Turbo tăng áp đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và hiệu quả của động cơ Dưới đây là một số vai trò chính của turbo tăng áp, cùng với các nguồn

thông tin chỉ tiết hơn:

Tăng công suất động cơ: Bằng cách nén không khí đi vào động cơ, turbo tăng áp cho phép nhiều oxy hơn tham gia vào quá trình đốt cháy, dẫn đến tăng công suất đầu ra

Nâng cao hiệu suất nhiên liệu: Hiệu suất đốt cháy tốt hơn đồng nghĩa với việc tiết

kiệm nhiên liệu hơn, khi động cơ có thể khai thác nhiều năng lượng hơn từ cùng một

lượng nhiên liệu

Giảm khí thải: Hiệu suất đốt cháy được cải thiện cũng dẫn đến lượng khí thải thấp

hơn, làm cho các động cơ có turbo tăng áp thân thiện với môi trường hơn

Cải thiện hiệu suất ở độ cao lớn: Turbo tăng áp giúp duy trì hiệu suất của động cơ

ở những độ cao lớn hơn, nơi không khí loãng hơn

Tăng mô-men xoắn và khả năng phản hồi của động cơ: Việc cung cấp không khí tăng lên cho phép mô-men xoắn tốt hơn và phản hồi động cơ nhanh hơn

CAC VAN DE NGHIEN CUU HIEN TAI CUA

TURBOCHARGERCHARGER Các vấn đề nghiên cứu hiện tại liên quan đến turbochargercharger chủ yêu tập trung vào các hướng chính sau:

Toi wu hóa hiệu suất và hiệu quả nhiên liệu

Việc cải thiện hiệu suất của turbochargercharger là mục tiêu quan trọng đề tôi ưu hóa công suất động cơ và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu Nghiên cứu hiện tại tập trung vào

việc tối ưu hóa thiết kế cánh tuabin, đường dẫn khí và vật liệu chế tạo để giảm trọng

lượng nhưng vẫn đảm bảo độ bên

Giảm độ trễ của turbocharger (turbocharger lag)

Turbocharger lag là hiện tượng thời gian chờ từ khi người lái tăng ga đến khi turbochargercharger tạo ra áp suất Để giải quyết vấn đề này, các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các turbochargercharger điện (electric turbochargercharger) giúp

turbocharger hoạt động ngay cả khi tốc độ động cơ thấp, làm giảm hoặc loại bỏ độ trễ

nảy

Turbochargercharger lai (hybrid turbochargercharger)

Các turbochargercharger lai có sự kết hop gitta co cau turbocharger co khi va hé thống điện, nhằm cung cấp mô-men xoắn ôn định ngay từ tốc độ thấp và giảm độ trễ Hệ thong nay cũng cho phép thu hồi năng lượng từ khí thái, giúp tăng hiệu quả nhiên liệu Phân tích nhiệt động lực học và toi ưu hóa nhiệt

Turbochargercharger phải chịu tái nhiệt rất cao từ khí xả, do đó các nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế đề tản nhiệt tốt hơn và bảo vệ hệ thống Các nghiên cứu

vật liệu chịu nhiệt cao và hệ thong lam mat hiéu qua la cần thiết để tăng tuổi thọ và độ

bên của turbochargercharger

Ứng dụng công nghệ vật liệu mới

gốm giúp giảm khối lượng và tăng độ bền của turbochargercharger Công nghệ in 3D

cũng đang được nghiên cứu đề chế tạo các bộ phận phức tạp và nhẹ, hỗ trợ tăng hiệu suất

Giam phat thải khí thải

Một trong những mục tiêu lớn của nghiên cứu turbochargercharger hiện tại là giảm phát thải khí độc hại Các giải pháp bao gồm tối ưu hóa tý lệ nén, kiểm soát chính xác dòng khí thải và áp dụng turbochargercharger với động cơ hybrid và xe điện

Điều khiển và tối ưu hóa bằng trí tuệ nhân tạo (AI)

AI và các thuật toán hoc máy đang được ứng dụng để tối ưu hóa hoạt động của

turbochargercharger phản ứng nhanh và chính xác hơn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải

Tóm lại:

Những hướng nghiên cứu này nhằm cải tiễn turbochargercharger không chỉ cho xe chạy bằng xăng và dầu mà còn cho các phương tiện hybrid và xe điện, nhằm thích ứng với xu hướng giảm thiểu khí thải và cải thiện hiệu quả năng lượng trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không