Bao gồm tất cả nội dung về hệ thống tăng áp trên ô tô rất chi tiết bao gồm: Công dụng, cấu tạo. Nguyên lý hoạt động Mô tả ngắn gọn dễ hiểu khí cần tăng công suất Khi không cần tăng công suất, van tránh mở để supercharge hoạt động không tải, qua không tạo tải trọng lên trục khuỷu Supercharge thường giúp động tăng từ 3050% công suất... công suất 620 mã lực Mặc dù công nghệ supercharge ứng dụng cho tô thời gian dài song tới tận gần kỹ sư tìm cách tăng hiệu suất supercharge cách thay đổi góc vấu cam rôto supercharge Những thay... với động thông thường loại Động lắp thêm hệ thống supercharger Chiếc Chevrolet Corvette ZR1 sử dụng hệ thống supercharge kết hợp với làm mát trung gian chất lỏng không khí để đạt tới công suất
Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp MỤC LỤC I Giới thiệu hệ thống tăng áp ô tô: 1.1 Công dụng 1.2 Phân loại II Phương pháp tăng áp dẫn động khí 2.1 Cấu tạo chung 2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 Những ưu nhược điểm hệ thống siêu nạp III Phương pháp tăng áp tuabin khí .5 3.1 Cấu tạo chung 3.2 Nguyên lý hoạt động 3.3 Những ưu nhược điểm hệ thống tăng áp tuabin khí IV Tăng áp hỗn hợp 10 V Hệ thống bôi trơn làm mát tuabin .11 5.1 Hệ thống bôi trơn 11 5.2 Hệ thống làm mát 11 5.2.1 Kiểu làm mát khơng khí .12 5.2.2 Kiểu làm mát nước 12 VI Điều khiển áp suất nạp 13 KẾT LUẬN 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN Ô TÔ I Giới thiệu hệ thống tăng áp ô tô: 1.1 Công dụng - Động tăng áp động sử dụng hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng nén khí vào buồng đốt giúp động có thêm nhiều nhiên liệu khơng khí so với động thơng thường có dùng dung tích xi-lanh Việc giúp động đốt nhiên liệu tạo công suất lớn hơn, không bị dư thừa nhiên liệu sau đốt nổ, khí thải thân thiện mơi trường - Động tăng áp giúp gia tăng thêm khoảng 50% khơng khí vào động giúp tăng thêm 30-40% công suất so với động thông thường 1.2 Phân loại - Hệ thống tăng áp động đốt gồm hai loại: tăng áp có sử dụng máy nén khí tăng áp khơng sử dụng máy nén khí - Hiện tơ đại chủ yếu sử dụng tăng áp dẫn động giới (supercharger), tua bin khí (turbocharger) tăng áp hỗn hợp Hình 1.1 Sơ đồ phương pháp tăng áp II Phương pháp tăng áp dẫn động khí 2.1 Cấu tạo chung - Bộ siêu nạp gồm máy nén khí hình chữ nhật, phía có cánh quạt làm nhiệm vụ hút khí vào buồng đốt Nguyên lý hoạt động hệ thống siêu nạp đơn giản, cụ thể, cụm máy nén lắp phía động nối trực tiếp vào trục khủy (crankshaft) Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp máy, thông qua dây curoa Khi động hoạt động, dây curoa kéo hệ thống siêu nạp hoạt động theo nhằm nén khơng khí vào buồng đốt Tuy động phần công suất để nén truyền lực liên tục nên không bị trễ ga Turborcharger Hình 2.1 Cấu tạo siêu nạp 2.2 Nguyên lý hoạt động - Các loại máy nén sử dụng phương án máy nén kiểu piston, quay roto, trục xoắn, quạt ly tâm quạt hướng trục dẫn động từ trục khuỷu củ động đốt Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý tăng áp khí 1- Động đốt trong; 2- Bánh truyền động; 3- Máy nén; 4- Đường nạp; 5Thiết bị làm mát - - Khơng khí ngồi trời hút vào nén áp suất cao Nhiệt động khơng khí lúc tăng ảnh hưởng khơng tốt đến q trình nạp động cơ, ta phải hạ thấp nhiệt độ hỗn hợp khí đến mức thấp cách cho khơng khí qua thiết bị làm mát trước vào xi lanh động Hình 2.3 Máy nén tăng áp Với phương pháp tăng áp dẫn động khí, chất lượng khởi động tăng tốc động tốt lượng khơng khí cấp cho động chu trình phụ thuộc vào vòng quay trục khuỷu mà khơng phụ thuộc nhiệt độ khí thải Tuy nhiên, động dẫn động khí lượng tiêu hao để dẫn động máy nén tăng lên nên làm giảm hiệu suất, làm giảm tính kinh tế động 2.3 Những ưu nhược điểm hệ thống siêu nạp 2.3.1 Ưu điểm - Tăng cường mã lực: tương tự hệ thống tăng áp, việc bổ sung siêu nạp vào động giải pháp nhanh để tăng cơng suất cho xe - Khơng có tượng trễ: Ưu lớn hệ thống siêu nạp so với tăng áp việc khơng có độ trễ Nói cách khác, sức mạnh tăng cường xuất toàn dải tua máy Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp hệ thống siêu nạp vận hành dựa trục khuỷu động (crankshaft) thay khí thải tăng áp - Hiệu suất cải thiện tua máy thấp: Đây lợi hữu ích mẫu xe đô thị, SUV… thường xuyên di chuyển đòi hỏi lực kéo lớn tua máy thấp 2.3.2 Nhược điểm - Hiệu mang lại tăng áp: nhược điểm lớn hệ thống siêu nạp tiêu tốn cơng suất động để… tạo thêm công suất Lý thiết kế chạy dựa dây đai kết nối với trục khuỷu – tương tự việc bạn chạy máy bơm máy bơm khác Với kết cấu vậy, khơng có đáng ngạc nhiên hiệu suất hệ thống siêu nạp nhiều so với tăng áp - Độ tin cậy: Toàn hệ thống nạp cưỡng tăng áp hay siêu nạp buộc phận bên động vận hành áp suất nhiệt độ cao nhiều – điều ảnh hưởng không nhỏ tới tuổi thọ nói chung chúng Chính thế, bạn muốn “độ” lại động xe mình, xem xét tổng thể thành phần thay đơn lắp thêm hệ thống siêu nạp giữ nguyên phụ tùng gốc Trong số loại động nay, siêu nạp xem bạn đồng hành lý tưởng với loại V8 dung tích lớn hiệu suất tăng thêm đáng kể III Phương pháp tăng áp tuabin khí 3.1 Cấu tạo chung - Nó bao gồm tua bin hướng trục lắp trục với máy nén li tâm, trục tuabin máy nén đỡ hai ổ lăn đặt Cụm tuabin máy nén trang bị giảm âm tốt, tồn vỏ, dòng khí vào tuabin làm mát nước Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 3.1 Hệ thống tăng áp tuabin khí 1- Bánh tuốc bin; 2- Trục; 3- Bánh nén khí nạp; 4- Xupap nạp; 5- Xupap xả; 6Van điều tiết; 7- Đường khí phản hồi; 8- Xy lanh điều khiển; 9- Mạch giảm tải - Bộ tăng áp đặt sát động có cấu tạo hình Nguyên lý hình thành tăng áp dựa sở tận dụng động dòng khí xả, khỏi động cơ, làm quay máy nén khí - Dòng khí xả vào bánh tuốc bin 1, truyền động làm quay trục 2, dẫn động bánh 3, khí nạp tăng áp vào đường ống nạp động Áp suất tăng áp khí nạp phụ thuộc vào tốc độ động (tốc độ dòng khí xả hay tốc độ quay bánh 1) Với mục đích ổn định tốc độ quay bánh khoảng hoạt động tối ưu theo số vòng quay động cơ, đường nạp có bố trí mạch giảm tải (hình vẽ) Mạch giảm tải làm việc nhờ van điều tiết 6, thơng qua đường khí phản hồi cụm xy lanh điều khiển Khi áp suất tăng áp tăng, van mở, phần khí xả khơng qua bánh tuốc bin 1, thực giảm tốc độ cho bánh nén khí nạp, hạn chế gia tăng mức áp suất khí nạp Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 3.2 Hệ thống tăng áp tua bin khí -Lợi ích việc khơng khí nén ép vào xylanh nhiều hơn, đồng nghĩa với việc nhiên liệu đưa vào động nhiều Do vậy, kỳ nổ xylanh lại sinh nhiều cơng suất Với động có trang bị turbo tăng áp sản sinh nhiều công suất so với động kích cỡ khơng có turbo Hình 3.3 Các phận hệ thống tăng áp tua bin - Tuabin nạp khí (tuabin tăng áp) bao gồm khoang tuabin, khoang khí nén, khoang trung tâm, bánh tuabin, bánh khí nén, ổ trục tự lực hoàn toàn, van cửa xả, chấp hành 3.1.1 Bánh tuabin bánh khí nén Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp - Bánh tuabin bánh khí nén lắp trục Khi bánh tuabin quay với tốc độ cao nhờ có áp suất luồng khí xả bánh khí nén quay theo làm nén khơng khí vào xy lanh Hình 3.4 Bánh tuabin bánh khí nén - Bánh tua bin bánh khí nén phải chịu nhiệt có độ bền cao tiếp xúc trực tiếp với khí xả, quay với tốc độ cao trở nên nóng Bởi vậy, làm hợp kim siêu chịu nhiệt gốm 3.1.2 Khoang trung tâm - Khoang trung tâm đỡ bánh tuabin bánh nén khí thơng qua trục chúng Trong khoang trung tâm có đường dẫn dầu để bơi trơn làm mát cho trục ổ trục Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 3.5 Cấu tạo khoang trung tâm - Nước làm mát động tuần hoàn qua kênh làm mát khoang trung tâm để nhiệt độ động không bị tăng lên tránh hủy hoại dầu 3.1.3 Van cửa xả chấp hành - Van cửa xả lắp khoang tuabin Khi van mở phần khí xả tắt qua ống xả, nhờ mà giữ ổn định cho áp suất khí nạp đạt đến trị số định (khoảng 0,7kg/cm2) Việc đóng mở van điều khiển chấp hành Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 3.6 Cấu tạo van cửa xả chấp hành 3.2 Nguyên lý hoạt động - Dòng khí thải từ động dẫn vào tuabin tăng áp làm quay tuabin Càng nhiều khí thải qua tuabin quay nhanh Tuabin cố định trục Ở đầu bên trục, máy nén khí thiết kế nằm đường dẫn khơng khí vào buồng đốt lưới lọc khí Máy nén khí làm tăng áp suất dòng khí qua trước vào buồng xi-lanh Đây máy nén khí tận dụng lực ly tâm để làm tăng áp suất khơng khí quay máy nén tốc độ cao tăng dần áp suất xa khỏi tâm trục quay 10 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuabin tăng áp - Hệ thống tuabin gồm ba phần chính, hệ thống vòng bi xoay quanh trục Mỗi đầu trục gắn với tuốcbin nằm hộp xoắn ốc (giống vỏ ốc sên) Một tuốcbin gắn với ống xả để làm quay trục dòng khí xả qua Ngược lại, trục quay, làm quay tuốcbin thứ hai (còn gọi máy nén) để nén khơng khí vào cổ góp nạp Turbocharge xoay nhanh Khi ôtô chuyển động thẳng đường, tuốcbin turbocharge “chạy khơng tải” tốc độ 30.000 vòng/phút Nhấn ga tuốcbin tăng tốc lên từ 80.000- 100.000 vòng/phút có nhiều khí xả nóng đẩy qua tuốcbin 3.3 Những ưu nhược điểm hệ thống tăng áp tuabin khí 3.3.1 Ưu điểm - Đem lại mức tăng công suất ấn tượng - Hiệu suất động tăng áp tua bin khí xả cao động khơng tăng áp động tăng áp truyền động khí - Động khơng phải tiêu hao phần công suất để dẫn động máy nén - Lượng khơng khí cung cấp thay đổi cách tự động phù hợp với chế độ làm việc động 3.3.2 Nhược điểm 11 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp - Hiện tượng trễ áp: hệ thống tăng áp đặc biệt loại với kích thước lớn thường thời gian để mức áp suất cần thiết bắt đầu hiệu tăng cơng suất cho động - Tính tăng tốc tính khởi động động tăng áp truyền động khí - Q trình thiét kế, chế tạo khó khăn kết cấu phức tạp yêu cầu trình làm việc tốc độ cao IV Tăng áp hỗn hợp - Trong tăng áp hỗn hợp, người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khí khác nhau, dẫn động tuabin dẫn động từ trục khuỷu động - Tùy thuộc vào vị trí máy nén người ta có hai dạng ghép nối: lắp nối tiếp lắp song song Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý phương án tăng áp hỗn hợp cho động (tăng áp hỗn hợp hai tầng lắp song song) 1- Động cơ; 2- Tuabin; 3- Máy nén; 4- Máy nén dẫn động khí; 5- Khớp nối; 6- Bình nạp chung - Trong động tăng áp hỗn hợp lắp song song người ta dùng náy nén dẫn động giới dùng không gian bên xi lanh làm máy nén (trường hợp động có guốc trượt) cung cấp khơng khí cho động cơ, song song với máy nén tuabin khí quay 12 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp tự Như vậy, máy nén hệ thống cần cung cấp phần khơng khí nén vào bình chứa chung - Ưu điểm chủ yếu hệ thống tăng áp lắp song song khí tăng áp nạp vào động cung cấp đồng thời nhờ hai máy nén, lưu lượng khơng khí qua máy nén nhỏ Do kích thước máy nén nhỏ so với hệ thống tăng áp lắp nối tiếp V Hệ thống bôi trơn làm mát tuabin 5.1 Hệ thống bôi trơn - Dầu động cung cấp từ ống dẫn dầu đưa vào để bôi trơn làm mát ổ trục lăp bên khoang trung tâm Sau dầu chảy theo ống trở te dầu Hình 5.1 Hệ thống bôi trơn tuabin 5.2 Hệ thống làm mát - Tuabin nạp khí làm mát nước làm mát động Nước làm mát động đưa vào kênh làm mát bên khoang trung tâm, thông qua ống dẫn nước làm mát Sau làm mát hệ thống tuabin nạp khí, nước làm mát qua ống thoát trở với máy bơm nước Hình 5.2 Hệ thống làm mát tuabin 13 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp - Ngồi có làm mát trung gian lắp bánh nén khí động cơ, dùng để làm mát nạp (do tuabin tăng áp nén làm nóng khí lên) Nhiệt độ khơng khí tăng lên bị nén tuabin tăng áp Hiệu suất nạp khí bị hạ thấp khơng khí giãn nở nhiệt độ cao Bộ làm mát trung gian làm tăng mật độ khơng khí cách giảm nhiệt độ khơng khí nhờ mà tăng hiệu suất nạp khí - Có hai kiểu làm mát trung gian: kiểu làm mát khơng khí kiểu làm mát nước Hiển kiểu làm mát khơng khí sử dụng 5.2.1 Kiểu làm mát khơng khí - Kiểu sử dụng luồng gió chạy xe gió từ quạt làm mát động để làm mát khí nạp Hình 5.3 Hệ thống làm mát khí nạp khơng khí 5.2.2 Kiểu làm mát nước - Bộ làm mát trung gian kiểu làm mát nước sử dụng nước để làm mát khí nạp - Mặc dù sử dụng nước để làm mát làm mát trung gian hệ thống độc lập, khơng sử dụng nước làm mát động 14 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Nó gồm có làm mát, máy bơm nước chạy điện, tản nhiệt phụ, máy tính làm mát trung gian Hình 5.4 Bộ làm mát nước (động 3SGTE năm 1989-1999) VI Điều khiển áp suất nạp - Tuabin nạp giúp cho động đạt công suất cao nén nén khơng khí vào xy lanh Tuy nhiên, phận động không chịu áp lực nổ áp suất nạp tăng cao Trong trường hợp đó, van cửa xả kích hoạt chấp hành điều chỉnh áp suất nạp cho khơng tăng cao q trị số định 15 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 6.1 Hệ thống điều khiển áp suất nạp - Khi áp suất nạp thấp mức thấp trị số định chấp hành khơng hoạt động Vì thế, van cửa xả đóng tồn khí xả dẫn đến bánh tuabin Hình 6.2 Khi ấp suất nạp thấp trị số định - Khi động tăng tốc độ áp suất nạp tuabin náp khí cung cấp vượt trị số định (điểm chặn) màng điều khiển bị ép xuống làm cho van cửa xả mở ra, phần khí xả không qua bánh tuabin Bằng cách phần khí xả bỏ qua bánh 16 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp tuabin, tốc độ quay bánh tuabin điều chỉnh áp suất nạp trở giới hạn định Hình 6.2 Khi áp suất nạp cao trị số định - Cách điều chỉnh dùng để thay đổi tốc độ hướng luồng khí xả tạo áp suất nạp tối ưu cho tốc độ cao thấp; cánh điều chỉnh lắp vành tuabin điều khiển bới ECU động Chúng ta xét hai chế độ hoạt động tốc độ thấp hoạt động tốc độ cao tải trọng nặng 17 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 6.3 Hệ thống tăng áp - Khi xe hoạt động tốc độ thấp khe hở cánh điều chỉnh thu hẹp lại (đóng) tốc độ luồng khí xả vào bánh tuabin tăng lên bánh tuabin làm việc với hiệu suất cao Hình 6.4 Bánh tuabin xe hoạt động tốc độ thấp - Nhờ thế, áp suất khí xả tăng lên áp suất nạp tăng nhanh công suất động tăng lên chi chạy với tốc độ thấp 18 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp Hình 6.5 Bánh tuabin xe hoạt động tốc độ thấp - Ở tốc độ cao, tải trọng nặng khe hở cánh điều chỉnh mở rộng ra, áp suất khí nạp khống chế hướng luồng khí xả thay đổi hiệu suất tác dụng lên tuabin giảm xuống Như tốc độ bánh tuabin khống chế, áp suất nạp khống chế giới hạn định giúp cho động cải thiện tiêu hao nhiên liệu Hình 6.6 Bánh tuabin xe hoạt động tốc độ cao 19 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp KẾT LUẬN Mục đích tăng áp cho động đốt làm cho cơng suất tăng lên đồng thời tăng áp cho phép cải thiện số tiêu sau: - Thể tích động nhỏ - Trọng lượng động nhỏ - Dùng tuabin khí tận dụng khí xả để dẫn động máy nén tăng áp hiệu suất động tăng áp cao hẳn - Lượng nhiệt cho mơi trường làm mát hơn, cấu làm mát nhỏ - Giá thành động nhỏ - Tuabin đặt đường ống thải nên thân phận giảm âm tốt cho động đốt - Công suất động tăng áp tuabin khí bị giảm mật độ khơng khí mơi trường giảm - Giảm luọng khí xả độc hại - Giảm độ ồn động Như vậy, nhiệm vụ tăng áp tăng khối lượng riêng môi chất trước nạp vào động cách tăng áp suất gọi tăng áp 20 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tổng hợp nguồn mạng internet: https://www.oto-hui.com https://tailieu.vn http://thuvienso.ut.edu.vn/ 21 .. .Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN Ô TÔ I Giới thiệu hệ thống tăng áp ô tô: 1.1 Công dụng - Động tăng áp động sử dụng hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng... quay 12 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp tự Như vậy, máy nén hệ thống cần cung cấp phần không khí nén vào bình chứa chung - Ưu điểm chủ yếu hệ thống tăng áp lắp song song khí tăng áp nạp vào... Nhược điểm 11 Báo cáo chuyên đề - Hệ thống tăng áp - Hiện tượng trễ áp: hệ thống tăng áp đặc biệt loại với kích thước lớn thường thời gian để mức áp suất cần thiết bắt đầu hiệu tăng công suất