2. Nội dung nghiên cứu:
1.3.2 Kết cấu của turbo tăng áp
Tuabin nạp khí (tuabin tăng áp) bao gồm khoang tuabin, khoang nén khí, khoang trung tâm, cánh tuabin, cánh nén khí, các ổ trục tự lực hồn tồn, van cửa xả, bộ chấp hành…
Hình 43 Cấu tạo Turbo tăng áp
Nguyên lý hoạt động của turbo tăng áp
Tuabin tăng áp được cố định trên đường ống xả khí bằng các bu lơng. Khí xả từ các xy-lanh sẽ làm quay các cách tuabin, nĩ hoạt động theo nguyên lý giống một động cơ tuabin khí. Tuabin được gắn lên cùng một trục với cánh nén khí, cánh nén khí được đặt giữa bộ lọc khí và đường ống dẫn khí nạp. Nhờ cách nén khí, khơng khí được nén vào trong các xy-lanh với áp suất cao.
Hình 44 Sơ đồ hệ thống turbo tăng áp
Hệ thống nén khí
Hình 45 Nén khí trong turbo tăng áp
Nén khí trong turbo tăng áp
Dịng khí xả từ các xy-lanh thổi ra tạo áp lực lên các cánh tuabin làm tuabin quay. Càng nhiều khí xả đi qua các cánh tuabin thì tuabin quay càng nhanh. Cánh tuabin phải chịu được nhiệt và cĩ độ bền cao vì nĩ tiếp xúc trực tiếp với khí xả, quay với tốc độ cao và trở nên rất nĩng. Bởi vậy, nĩ được làm bằng hợp kim siêu chịu nhiệt hoặc bằng gốm.
Mặt khác trên một đầu cịn lại của trục tuabin, cánh nén khí được gắn vào để đẩy khơng khí vào trong các xy-lanh. Các cánh nén khí là một loại bơm ly tâm, nĩ hướng dịng khơng khí từ tâm quay theo biên dạng cánh hướng ra ngồi.
Để cĩ thể tăng tốc độ quay lên đến 150.000 vịng/phút, trục của tuabin được đỡ bởi một ơ bi đặc biệt. Hầu hết các ổ bi đều bị quá hủy ở tốc độ như thế, cho hầu hết các tuabin tăng áp đều sử dụng loại ổ đỡ chất lỏng. Loại ổ bi này đỡ lấy trục tuabin bằng một lớp dầu cực mỏng. Điều này đạt được hai mục đích: trục quay của tuabin được làm mát và nĩ cho phép trục quay với lực cản ma sát thấp…
Van cửa xả được lắp trong khoang tuabin. Khi van này mở thì một phần khí xả sẽ đi tắt qua ống xả, nhờ thế mà giữ ổn định cho áp suất nạp, khi áp suất nạp đạt đến trị số đã định (khoảng 0,7 kg/cm2). Việc đĩng mở van được kiểm sốt bởi bộ chấp hành.
Một trong những vấn đề chính đối với turbo tăng áp đĩ là chúng khơng làm tăng cơng suất ngay lập tức khi bạn đạp ga. Phải mất khoảng vài giây đồng hồ để turbo tăng vận tốc trước khi tác dụng khuyếch đại cơng suất. Kết quả là một độ trễ xuất hiện khi bạn đạp ga và sau đĩ chiếc xe bất thình lình chồm lên khi turbo bắt đầu làm việc.
Một cách để làm giảm độ trễ tác dụng của turbo là giảm tác dụng quán tính của các bộ phận quay, chính là làm giảm trọng lượng bản thân của chúng. Điều này cho phép cánh tuabin và cánh nén khí cĩ thể tăng tốc rất nhanh và hỗ trợ tăng cường cơng suất cho động cơ sớm hơn. Một cách chắc chắn để giảm độ quán tính của cánh tuabin và cánh nén khí là chế tạo chúng cĩ kích thước nhỏ hơn. Một turbo cĩ kích thước nhỏ hơn sẽ tác dụng giúp tăng cường cơng suất cho động cơ nhanh hơn ở tốc độ động cơ thấp nhưng cĩ thể khơng cĩ tác dụng tăng cơng suất ở tốc độ động cơ cao khi một lượng lớn khí nạp được nén vào trong động cơ. Nĩ cũng nguy hiểm hơn khi tốc độ quay của tuabin quá nhanh ở tốc độ động cơ cao khi cĩ nhiều khí xả đi qua các cánh tuabin.
Các turbo tăng áp cĩ kích thước lớn hơn cĩ thể giúp tăng cơng suất động cơ nhiều hơn ở tốc độ cao nhưng lại sinh ra một độ trễ tác dụng rất lớn bởi vì nĩ mất nhiều thời gian hơn để tăng tốc độ quay của cánh tuabin và cánh nén khí do chúng nặng hơn. Để khắc phục được hạn chế này, người ta đã chế tạo một số bộ phận đặc biệt đi kèm với nĩ.
Hầu hết các động cơ cĩ gắn turbo tăng áp để cĩ một mức hao phí nhất định, điều này bắt buộc phải sử dụng một turbo tăng áp nhỏ hơn để giảm độ trễ trong khi ngăn nĩ khỏi quay quá nhanh ở tốc độ động cơ cao. Để ngăn hao tổn, trong turbo bố trí một van đặc biệt cho phép khí xả đi tắt qua các cánh tuabin. Van này cĩ độ nhạy lớn với sự tăng áp đột ngột. Nếu áp suất tăng lên quá cao, nĩ cĩ thể xác nhận rằng tuabin quay quá nhanh và mở ra cho phép một lượng khí xả đi vịng qua cánh tuabin và làm giảm tốc độ tuabin.
PHẦN III : KẾT LUẬN