- Biển số
- OF-378329
- Ngày cấp bằng
- 18/8/15
- Số km
- 7
- Động cơ
- 245,270 Mã lực
- Tuổi
- 33
Mình thấy bây giờ, xu hướng của các hãng xe là làm động cơ nhỏ lại (downsizing) sau đó trang bị thêm bộ tăng áp (turbocharger) nhắm vẫn đảm bảo cho xe công suất và hiệu năng tướng ứng như khi đang trang bị động cơ dung tích to hơn.
Hôm nay, xin mạn phép các bác làm 1 bài giới thiệu về bộ phận này.
Nguyên lí hoạt động của turbocharger
Dòng khí thải đi ra từ động cơ được dẫn vào turbocharger và làm quay tuốcbin. Càng nhiều khí thải đi qua thì tuốcbin quay càng nhanh. Tuốcbin này được cố định trên 1 trục. Ở đầu bên kia của trục, 1 máy nén khí được thiết kế nằm giữa đường dẫn không khí vào buồng đốt và lưới lọc khí. Máy nén khí này sẽ làm tăng áp suất của dòng khí đi qua trước khi vào buồng xi-lanh. Đây là máy nén khí tận dụng lực ly tâm để làm tăng áp suất : không khí được quay trong máy nén ở tốc độ cao và tăng dần áp suất khi đi xa khỏi tâm của trục quay.
Hệ thống tăng áp
Turbocharger
Để có thể chịu được tốc độ quay có thể lên tới 150.000 vòng/phút, trục của turbocharger phải được tính toán vô cùng kỹ lưỡng. Phần lớn vòng bi đều không thể chịu được tốc độ quay như vậy, nên hầu hết turbochargersử dụng chất lỏng để tạo chuyển động quay của trục. Một lớp dầu nhớt mỏng sẽ bảo quanh trục quay để tạo lớp đệm giữa trục và ổ quay. Lớp dầu nhớt này còn có tác dụng làm mát trục quay và một số bộ phận khác của turbocharger và còn làm giảm ma sát khi quay.
Các vấn đề của thiết bị tăng áp và cách khắc phục
Động cơ dung tích lớn thường có đủ lực mô-men xoắn để khiến cho hiện tượng trễ của turbocharger khó nhận thấy, song điều này có thể kiểm chứng dễ dàng với những động cơ dung tích nhỏ. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ôtô ngày nay hầu như đã khắc phục được hiện tượng trễ của turbocharger bằng cách ứng dụng các phương pháp hay vật liệu mới.
Một trong những giải pháp đơn giản nhất là giảm sức ì (inertia) của turbocharger bằng cách lắp các turbocharger nhỏ hơn thay cho một tuốcbin nén khí lớn. Hệ thống “Bi-turbo”, “Twin-turbo” hay tăng áp kép này có tuốcbin đường kính nhỏ hơn, vì thế chúng có thể tăng tốc nhanh hơn trong khi vẫn nén được lượng không khí tương đương với một tuốcbin đường kính lớn. Hiện tượng trễ sẽ khó cảm nhận thấy hơn do tuốcbin nhỏ tăng tốc nhanh hơn.
Một phương pháp khác để khắc phục tình trạng trễ là sử dụng turbocharger có cánh biến đổi. Tuốcbin này có một hệ thống các cánh có thể dịch chuyển nằm bên trong hộp xoắn ốc gắn với ống xả để thay đổi hướng của dòng khí đi vào rôtor xoay của tuốcbin. Nhờ sự điều khiển của máy tính, các cánh lái này sẽ mở để cho phép luồng khí xả đi qua tuốcbin khi xe chạy ở tốc độ ổn định song sẽ đổi hướng của luồng khí sao cho chúng hướng vào rôto của tuốcbin trực tiếp hơn khi tăng ga, quá đó giúp tuốcbin xoay nhanh hơn. Turbocharger có cánh lái dịch chuyển hay có thể thay đổi kết cấu hình học giúp tuốcbin nhỏ có khả năng nén tương đương với các tuốcbin lớn.
Một phương pháp khác giúp khắc chế hiện tượng “trê” đó chính là dùng vật liệu ceramic cho các cánh tuốcbin. Điều này giúp tuốcbin nhẹ hơn các tuốcbin bằng thép như trên hầu hết các turbocharger hiện nay. Điều này giúp giảm sức ì cho bộ tăng ápgiúp cải thiện thời gian phản ứng cho turbocharger.
Cấu tạo của bộ Turbocharger
Turbocharger gồm ba phần chính, ở giữa hệ thống là các vòng bi xoay quanh một trục. Mỗi đầu của trục được gắn với một tuốcbin nằm trong một hộp xoắn ốc (giống như vỏ ốc sên). Một tuốcbin được gắn với ống xả để làm quay trục khi dòng khí xả đi qua. Ngược lại, khi trục quay, sẽ làm quay tuốcbin thứ hai (còn được gọi là máy nén) để nén không khí vào trong cổ góp nạp. Turbocharge có thể xoay rất nhanh. Khi ôtô chuyển động thẳng đều trên đường, tuốcbin của turbocharge có thể “chạy không tải” ở tốc độ 30.000 vòng/phút. Nhấn ga và các tuốcbin này có thể tăng tốc lên từ 80.000- 100.000 vòng/phút do có nhiều khí xả nóng hơn được đẩy qua tuốcbin.
Nói tóm lại, tăng áp cho phép đưa nhiều hỗn hợp nhiên liệu đốt hơn vào xi-lanh, vì thế tạo ra sức mạnh lớn hơn trong mỗi chu kỳ nổ. Điều này cho phép các nhà sản xuất có thể sử dụng động cơ 4 xi-lanh để tạo ra công suất của một động cơ 6 xi-lanh và qua đó tiết kiệm lượng nhiên liệu tiêu thụ. Theo tính toán, turbocharger có thể cải thiện hiệu suất của một động cơ thông thường thêm 20%, và vì thế, hiện nay các nhà sản xuất ôtô trên thế giới đang tích cực ứng dụng công nghệ tăng áp trong động cơ hiện đại. Tuy nhiên, do động cơ tăng áp tạo ra công suất lớn hơn trên một đơn vị dung tích, các chi tiết trong động cơ vì thế cũng cần phải bền hơn để có thể chịu đựng được ứng suất cao hơn.
Biturbo và Twin turbo
Các phương pháp Biturbo và Twin turbo mà bạn quan tâm về bản chất đều dùng hai máy nén khí kiểu tua-bin tăng áp. Tuy nhiên, tùy theo hãng sản xuất các phương án sử dụng tua-bin kép này có thay đổi. Ví dụ, động cơ của hãng BMW dùng 2 turbo có kích thước khác nhau, tua-bin nhỏ hoạt động ở số vòng quay thấp, tua-bin lớn hoạt động ở số vòng quay cao.
Trong khi đó, động cơ của một số hãng như Mercedes hay Toyota lại dùng 2 tua-bin, mỗi tua-bin tăng áp cho một phần hai số xi-lanh.
Ngoài các phương án trên, một số hãng còn dùng phương án kết hợp: Một máy nén cơ khí kết hợp với một tua-bin. Nói chung, tất cả các phương án tăng áp đều đạt hiệu quả kinh tế cao, đều giảm khoảng 20% lượng nhiên liệu tiêu thụ cho một mã lực so với khi chưa tăng áp.
Có bác nào hứng thú có thể tìm hiểu thêm tại đây :
http://tudienxe.com/kien-thuc-co-ban/tim-hieu-bo-tang-ap-dong-co-xe.html
Cám ơn các bác đã đọc bài.
Hôm nay, xin mạn phép các bác làm 1 bài giới thiệu về bộ phận này.
Nguyên lí hoạt động của turbocharger
Dòng khí thải đi ra từ động cơ được dẫn vào turbocharger và làm quay tuốcbin. Càng nhiều khí thải đi qua thì tuốcbin quay càng nhanh. Tuốcbin này được cố định trên 1 trục. Ở đầu bên kia của trục, 1 máy nén khí được thiết kế nằm giữa đường dẫn không khí vào buồng đốt và lưới lọc khí. Máy nén khí này sẽ làm tăng áp suất của dòng khí đi qua trước khi vào buồng xi-lanh. Đây là máy nén khí tận dụng lực ly tâm để làm tăng áp suất : không khí được quay trong máy nén ở tốc độ cao và tăng dần áp suất khi đi xa khỏi tâm của trục quay.
Hệ thống tăng áp
Turbocharger
Để có thể chịu được tốc độ quay có thể lên tới 150.000 vòng/phút, trục của turbocharger phải được tính toán vô cùng kỹ lưỡng. Phần lớn vòng bi đều không thể chịu được tốc độ quay như vậy, nên hầu hết turbochargersử dụng chất lỏng để tạo chuyển động quay của trục. Một lớp dầu nhớt mỏng sẽ bảo quanh trục quay để tạo lớp đệm giữa trục và ổ quay. Lớp dầu nhớt này còn có tác dụng làm mát trục quay và một số bộ phận khác của turbocharger và còn làm giảm ma sát khi quay.
Các vấn đề của thiết bị tăng áp và cách khắc phục
Động cơ dung tích lớn thường có đủ lực mô-men xoắn để khiến cho hiện tượng trễ của turbocharger khó nhận thấy, song điều này có thể kiểm chứng dễ dàng với những động cơ dung tích nhỏ. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ôtô ngày nay hầu như đã khắc phục được hiện tượng trễ của turbocharger bằng cách ứng dụng các phương pháp hay vật liệu mới.
Một trong những giải pháp đơn giản nhất là giảm sức ì (inertia) của turbocharger bằng cách lắp các turbocharger nhỏ hơn thay cho một tuốcbin nén khí lớn. Hệ thống “Bi-turbo”, “Twin-turbo” hay tăng áp kép này có tuốcbin đường kính nhỏ hơn, vì thế chúng có thể tăng tốc nhanh hơn trong khi vẫn nén được lượng không khí tương đương với một tuốcbin đường kính lớn. Hiện tượng trễ sẽ khó cảm nhận thấy hơn do tuốcbin nhỏ tăng tốc nhanh hơn.
Một phương pháp khác để khắc phục tình trạng trễ là sử dụng turbocharger có cánh biến đổi. Tuốcbin này có một hệ thống các cánh có thể dịch chuyển nằm bên trong hộp xoắn ốc gắn với ống xả để thay đổi hướng của dòng khí đi vào rôtor xoay của tuốcbin. Nhờ sự điều khiển của máy tính, các cánh lái này sẽ mở để cho phép luồng khí xả đi qua tuốcbin khi xe chạy ở tốc độ ổn định song sẽ đổi hướng của luồng khí sao cho chúng hướng vào rôto của tuốcbin trực tiếp hơn khi tăng ga, quá đó giúp tuốcbin xoay nhanh hơn. Turbocharger có cánh lái dịch chuyển hay có thể thay đổi kết cấu hình học giúp tuốcbin nhỏ có khả năng nén tương đương với các tuốcbin lớn.
Một phương pháp khác giúp khắc chế hiện tượng “trê” đó chính là dùng vật liệu ceramic cho các cánh tuốcbin. Điều này giúp tuốcbin nhẹ hơn các tuốcbin bằng thép như trên hầu hết các turbocharger hiện nay. Điều này giúp giảm sức ì cho bộ tăng ápgiúp cải thiện thời gian phản ứng cho turbocharger.
Cấu tạo của bộ Turbocharger
Turbocharger gồm ba phần chính, ở giữa hệ thống là các vòng bi xoay quanh một trục. Mỗi đầu của trục được gắn với một tuốcbin nằm trong một hộp xoắn ốc (giống như vỏ ốc sên). Một tuốcbin được gắn với ống xả để làm quay trục khi dòng khí xả đi qua. Ngược lại, khi trục quay, sẽ làm quay tuốcbin thứ hai (còn được gọi là máy nén) để nén không khí vào trong cổ góp nạp. Turbocharge có thể xoay rất nhanh. Khi ôtô chuyển động thẳng đều trên đường, tuốcbin của turbocharge có thể “chạy không tải” ở tốc độ 30.000 vòng/phút. Nhấn ga và các tuốcbin này có thể tăng tốc lên từ 80.000- 100.000 vòng/phút do có nhiều khí xả nóng hơn được đẩy qua tuốcbin.
Nói tóm lại, tăng áp cho phép đưa nhiều hỗn hợp nhiên liệu đốt hơn vào xi-lanh, vì thế tạo ra sức mạnh lớn hơn trong mỗi chu kỳ nổ. Điều này cho phép các nhà sản xuất có thể sử dụng động cơ 4 xi-lanh để tạo ra công suất của một động cơ 6 xi-lanh và qua đó tiết kiệm lượng nhiên liệu tiêu thụ. Theo tính toán, turbocharger có thể cải thiện hiệu suất của một động cơ thông thường thêm 20%, và vì thế, hiện nay các nhà sản xuất ôtô trên thế giới đang tích cực ứng dụng công nghệ tăng áp trong động cơ hiện đại. Tuy nhiên, do động cơ tăng áp tạo ra công suất lớn hơn trên một đơn vị dung tích, các chi tiết trong động cơ vì thế cũng cần phải bền hơn để có thể chịu đựng được ứng suất cao hơn.
Biturbo và Twin turbo
Các phương pháp Biturbo và Twin turbo mà bạn quan tâm về bản chất đều dùng hai máy nén khí kiểu tua-bin tăng áp. Tuy nhiên, tùy theo hãng sản xuất các phương án sử dụng tua-bin kép này có thay đổi. Ví dụ, động cơ của hãng BMW dùng 2 turbo có kích thước khác nhau, tua-bin nhỏ hoạt động ở số vòng quay thấp, tua-bin lớn hoạt động ở số vòng quay cao.
Trong khi đó, động cơ của một số hãng như Mercedes hay Toyota lại dùng 2 tua-bin, mỗi tua-bin tăng áp cho một phần hai số xi-lanh.
Ngoài các phương án trên, một số hãng còn dùng phương án kết hợp: Một máy nén cơ khí kết hợp với một tua-bin. Nói chung, tất cả các phương án tăng áp đều đạt hiệu quả kinh tế cao, đều giảm khoảng 20% lượng nhiên liệu tiêu thụ cho một mã lực so với khi chưa tăng áp.
Có bác nào hứng thú có thể tìm hiểu thêm tại đây :
http://tudienxe.com/kien-thuc-co-ban/tim-hieu-bo-tang-ap-dong-co-xe.html
Cám ơn các bác đã đọc bài.
