Khái quát tuabin tăng áp

-1-
Tuabin tăng áp
Bố cục của chương
Chương này trình bày về Tuabin tăng áp.


ã Mô tả
ã Tua bin tăng áp


-2-

Mô tả Sự cần thiết của Tuabin tăng áp và Máy nén tăng áp
Tuabin tăng áp và máy nén khí tăng áp là những thiết bị để
nén không khí vào xy-lanh, với áp suất cao hơn áp suất khí
quyển, để tăng công suất của động cơ.
Nhìn chung, công suất của động cơ được xác định bởi lượng
hỗn hợp không khí-nhiên liệu đốt cháy trong một quãng thời
gian nhất định vàlượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu càng
tăng thì công suất động cơ càng lớn.
Điều đó có nghĩa là, để tăng công suất động cơ thì phải tăng
dung tích động cơ hoặc tăng tốc độ của động cơ.
Vấn đề là ở chỗ, khi tăng dung tích động cơ thì trọng lượng
của động cơ cũng tăng lên, và các yếu tố như là tổn thất do
ma sát, rung động, và tiếng ồn lại hạn chế khả năng tăng
tốc độ của động cơ.
Tuabin tăng áp đáp ứng được cả hai yêu cầu mâu thuẫn
nhau này: tăng công suất động cơ mà vẫn giữ cho động cơ
gọn nhẹ, bằng cách cung cấp khối lượng hỗn hợp không
khí-nhiên liệu lớn hơn mà không thay đổi kích thước động
cơ.
Thiết bị tăng áp được dẫn động bằng hai phương pháp:
Tuabin tăng áp được dẫn động bằng khí xả, còn máy nén
tăng áp thì được dẫn động từ động cơ.
Toyota đã sử dụng Tuabin nạp khí tăng áp từ năm 1980 và
Máy nén tăng áp từ năm 1985 ở Nhật Bản. Gần đây, trong
năm 2002, chỉ có các Tuabin tăng áp được sử dụng trong
các kiểu động cơ ở nước ngoài.
(1/1)


Đặc điểm của Tuabin tăng áp và Máy nén tăng áp
Tuabin nạp khí tăng áp cũng như máy nén tăng áp đều là
những máy bơm không khí, dùng để nén khí vào xy-lanh
nhằm tăng lượng khí nạp. Các động cơ thông thường hút khí
vào xy-lanh nhờ có áp suất chân không được tạo ra khi
pittông đi xuống.
Nhờ có Tuabin nạp khí tăng áp hoặc máy nén tăng áp mà
không khí được nén vào xy-lanh với áp suất cao hơn áp suất
khí quyển. Nhờ thế, lượng không khí nạp vào xy-lanh cũng
tăng lên.






-3-

Tham khảo
Hiệu suất nạp khí
1. Hiệu suất nạp khí
Khả năng nạp khí của động cơ được gọi là hiệu suất nạp khí. Các động cơ thông thường có hiệu suất nạp
khí khoảng 65-85%, do sức cản trong hệ thống nạp và do khí xả chỉ qua hệ thống xả. Nhưng đối với động
cơ có trang bị Tuabin nạp khí hoặc máy nén tăng áp thì hiệu suất nạp có thể đạt trên 100%.
2. Tỷ số nén
Khi áp suất nén tăng lên thì động cơ xăng càng có nguy cơ phát sinh tiếng gõ.
Vì không khí được nén vào xy-lanh với áp suất lớn hơn áp suất khí quyển nên các động cơ có trang bị
tuabin tăng áp hoặc máy nén tăng áp sẽ có áp suất cao hơn các động cơ thông thường, và vì thế càng dễ
xuất hiện tiếng gõ.
Bởi vậy, tỷ số nén của động cơ có trang bị Tuabin tăng áp hoặc Máy nén tăng áp phải được đặt thấp hơn
động cơ thông thường để ngăn ngừa tiếng gõ.

Lượng không khí thực tế được nạp vào
Hiệu suất nạp khí (%) = X100
Lượng không khí trong xy-lanh ở điều kiện tiêu chuẩn

* Điều kiện tiêu chuẩn: áp suất khí quyển tiêu chuẩn ở 20
o
C
(1/1)


Tuabin tăng áp Mô tả
Tuabin tăng áp là thiết bị sử dụng năng lượng
của khí xả để làm quay bánh tuabin với tốc độ
cao. Bánh nén khí (rôto) được lắp trên cùng một
trục với bánh Tuabin, nó có tác dụng nén không
khí vào xy-lanh.
Nhờ thế, công suất của động cơ tăng lên. Van
cửa xả và bộ điều khiển có tác dụng ngăn ngừa
áp suất nạp tăng lên quá cao.
Một số kiểu động cơ có trang bị bộ làm mát
trung gian để làm giảm nhiệt độ của không khí
nạp và tăng hiệu quả nạp.
Chú ý:
Cần thận trọng khi vận hành, vì Tuabin nạp khí
trở nên rất nóng do khí xả. Cần phải đảm bảo
thay dầu động cơ theo đúng định kỳ.
Xin tham khảo phần Thận trọng đối với Tuabin
nạp khí để biết thêm chi tiết.
(1/1)

-4-


Các bộ phận
Tuabin nạp khí (tuabin tăng áp) bao gồm
khoang tuabin, khoang nén khí, khoang trung
tâm, bánh tuabin, bánh nén khí, các ổ trục tự
lựa hoàn toàn, van cửa xả, bộ chấp hành
(1/1)

Bánh tuabin và bánh nén khí
Bánh tuabin và bánh nén khí được lắp trên
cùng một trục. Khi bánh tuabin quay với tốc độ
cao nhờ có áp suất của luồng khí xả thì bánh
nén khí cũng quay theo và nén không khí vào
xy-lanh.
Bánh tuabin phải chịu được nhiệt và có độ bền
cao vì nó tiếp xúc trực tiếp với khí xả, quay với
tốc độ cao và trở nên rất nóng. Bởi vậy, nó được
làm bằng hợp kim siêu chịu nhiệt hoặc bằng
gốm.



-5-

Khoang trung tâm
Khoang trung tâm đỡ bánh tuabin và bánh nén
khí thông qua trục của chúng.
Trong khoang trung tâm có đường dẫn dầu để
bôi trơn và làm mát cho trục và các ổ trục.
Nước làm mát động cơ cũng được tuần hoàn
qua kênh làm mát trong khoang trung tâm để
nhiệt độ dầu động cơ không bị tăng lên và tránh
huỷ hoại dầu.

Các ổ trục tự lựa hoàn toàn
Các bánh tuabin và nén khí chạy với tốc độ đến
100,000 v/ph, vì thế phải sử dụng các ổ trục tự
lựa hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung
động của trục và bôi trơn trục.
Những ổ trục này được bôi trơn bằng dầu động
cơ, và quay tự do giữa trục và vỏ hộp, nhằm
giảm ma sát, cho phép trục quay với tốc độ
cao.



-6-

Van cửa xả và bộ chấp hành
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 đóng mở van được kiểm soát bởi bộ chấp
hành




Tham khảo
Tuabin kép hai chế độ
Tuabin kép hai chế độ bao gồm hai Tuabin
tăng áp lắp trên cùng một động cơ.
Khi hai tuabin cùng làm việc ở điều kiện tải nhẹ
hoặc tốc độ thấp, tính thích ứng của động cơ
được cải thiện, ví dụ thích ứng với tăng tốc. Khi
hai tuabin cùng làm việc ở điều kiện tải nặng
hoặc tốc độ cao, động cơ có thể sản ra công
suất cao.
Khi chỉ có một tuabin thì động cơ khó đạt được
hiệu quả cao ở cả hai chế độ làm việc với tải
trọng nặng và tải trọng nhẹ. Trong trường hợp
này chỉ có thể đạt được hiệu quả cao ở một
trong hai chế độ.
Tuy nhiên, tuabin kép sử dụng van điều khiển
khí xả và van phân dòng. Nó điều khiển cho
một tuabin làm việc ở chế độ tải nhẹ và hai
tuabin làm việc ở chế đọ tải nặng hoặc tốc độ
cao, để tăng tính thích ứng của động cơ ở mọi
tốc độ và đạt được công suất cao.
Minh hoạ bên trái đây là động cơ 2JZ-GTE
được sản xuất trong những năm 1993-1999.
(1/1)

-7-


Phương pháp tăng lượng phun nhiên liệu
Động cơ được trang bị Tuabin tăng áp hoặc
máy nén tăng áp để đưa vào xy-lanh một lượng
không khí lớn hơn. Công suất của động cơ sẽ
không tăng lên được khi lượng khí nạp này
không được đốt cháy hoàn toàn. Vì thế, phải
tăng lượng nhiên liệu để đốt cháy hoàn toàn khí
nạp. Như vậy, tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên
khi tăng công suất động cơ.



1. Kiểu điều khiển bằng cơ học
Đối với động cơ điêzen, bộ bù nạp sẽ tăng
lượng bơm nhiên liệu cực đại phù hợp với áp
suất nạp. (Xin tham khảo thêm chương về
bơm phun nhiên liệu trong tập sách về động
cơ điêzen để biết thêm chi tiết).


2. Kiểu điều khiển bằng máy tính
Trong động cơ điều khiển bằng máy tính,
lượng không khí nạp được theo dõi bằng
cảm biến lưu lượng khí nạp, còn áp suất nạp
được theo dõi bằng bộ cảm biến áp suất của
tuabin nạp, và sự tăng lượng phun nhiên liệu
cực đại được điều khiển bằng ECU của
động cơ. (Lượng phun nhiên liệu được xác
định bằng quãng thời gian phun)
Minh hoạ bên trái đây là về động cơ điêzen,
tuy nhiên, trong động cơ xăng, lượng phun
nhiên liệu cũng tăng tỷ lệ với lượng khí nạp.
(1/1)

-8-

Thận trọng đối với tuabin tăng áp
1. Thận trọng khi vận hành
(1) Trong động cơ có trang bị tuabin tăng áp, dầu động cơ không chỉ được sử dụng để bôi trơn động cơ mà còn
để bôi trơn và làm mát tuabin tăng áp. Khi dầu tiếp xúc với nhiệt của tuabin tăng áp, nhiệt độ dầu tăng lên.
Vì vậy, việc chăm sóc dầu và bộ lọc dầu cần được thực hiện chu đáo. Nếu không, nó có thể làm cho tuabin
tăng áp hư hỏng.
Nếu không sử dụng loại dầu theo chỉ dẫn thì sẽ làm cho các ổ trục của tuabin nạp khí hư hỏng. Vì vậy, phải
đảm bảo sử dụng đúng loại dầu theo chỉ dẫn.
Gợi ý:
Tham khảo tài liệu hướng dẫn sử dụng hoặc chu kỳ bảo dưỡng, vì rằng chu kỳ thay thế dầu và lọc dầu thay
đổi tuỳ theo kiểu động cơ và điều kiện vận hành xe.
(2) Bởi vì ngay sau khi khởi động động cơ nguội thì các ổ trục chưa được bôi trơn đầy đủ, cho nên nếu tăng tốc
động cơ đột ngột thì có thể làm hư hỏng ổ trục.
(3) Sau khi động cơ đã chịu tải nặng, ví dụ, sau khi xe chạy với tốc độ cao hoặc chạy đường dài, cần để cho
động cơ chạy không tải vì phút trước khi tắt máy.
chú ý:
Nhiệt độ của tuabin tăng áp không lên quá cao trong khi xe chạy, vì tuabin tăng áp được làm mát bởi dầu và
nước làm mát. Khi cho dừng động cơ ngay sau khi chạy với tốc độ cao thì dầu và nước làm mát ngừng tuần
hoàn ngay, làm cho tuabin nạp khí khong được làm mát, dẫn đến hỏng hóc, kẹt, bó Vì thế, cần phải cho
chạy không tải và làm mát tuabin tăng áp.








(1/3)

-9-


2. Thận trọng khi bảo dưỡng
(1) Không được khởi động động cơ có bộ lọc khí hoặc tháo
bộ lọc khí ra để tránh các dị vật có thể lọt vào và làm
hỏng bánh tuabin và tuabin.
(2) Trong trường hợp tuabin tăng áp bị trục trặc và cần phải
thay thế thì trước hết cần kiểm tra các mục sau đây để
tìm nguyên nhân và cách khắc cần thiết.
ã Mức và chất lượng dầu động cơ
ã Điều kiện làm việc của tuabin tăng áp
ã Đường dẫn dầu đến tuabin tăng áp
(3) Khi tháo tuabin tăng áp ra, cần phải nút kín các cửa nạp
và xả và đầu ống dẫn dầu để tránh dị vật lọt vào hệ
thống.
(4) Khi tháo hoặc lắp tuabin tăng áp, không được thả rơi nó,
va đập nó, hoặc nắm giữ những bộ phận dễ biến dạng
như bộ điều khiển, cần.
(2/3)



(5) Khi thay thế tuabin tăng áp, hãy kiểm tra xem muội than
có bị đọng lại trong ống dẫn dầu hay không, nếu cần thì
làm sạch hoặc thay luôn cả ống dẫn dầu.
(6) Khi thay tuabin tăng áp, hãy cho dầu vào cửa cấp dầu
của tuabin tăng áp, sau đó dùng tay để quay bánh nén
khí để cho dầu đi đến các ổ trục.
(7) Sau khi sửa chữa lớn hoặc thay thế động cơ, cần cắt
đường cung cấp nhiên liệu và cho quay động cơ trong
khoảng 30 giây để dầu bôi trơn đi đến tất cả các bộ
phận. Sau đó, cho động cơ chạy không tải 60 giây.
(3/3)


-10-
Bi tp
Hóy s dng cỏc bi tp ny kim tra mc hiu bit ca bn v cỏc ti liu trong chng ny. Sau khi tr li
mi bi tp, bn cú th dựng nỳt tham kho kim tra cỏc trang liờn quan n cõu hi v dũng in. Khi cỏc
bn cú cõu tr li ỳng, hóy tr v vn bn duyt li ti liu v tỡm cõu tr li ỳng. Khi ó tr li ỳng mi
cõu hi, bn cú th chuyn sang chng tip theo.

-11-
Cõu hi- 1
ỏnh du ỳng hoc Sai cho mi cõu sau õy.

S Cõu hi ỳng hoc Sai
Cỏc cõu tr
li ỳng

1.
Tuabin tng ỏp v Mỏy nộn tng ỏp l nhng thit b dựng nộn
khụng khớ vo xy-lanh vi ỏp sut cao hn ỏp sut khớ quyn nõng
cao cụng sut ca ng c.

ỳng Sai


2.
Tuabin tng ỏp c dn ng bng ai tng cụng sut ng c.


ỳng Sai


3.
Mt trong nhng chc nng ca b lm mỏt trung gian l lm mỏt khớ
np ó b núng lờn vỡ b nộn.

ỳng Sai



Cõu hi- 2
Cỏc li dn sau õy l núi v iu khin tuabin tng ỏp. Hóy chn nhng cõu ỳng.


1.
TVan ca x hộ m khi ỏp sut khớ np nm trong gii hn ỏp sut ó nh.




2.
Van ca x m khi ỏp sut khớ np vt trờn gii hn ỏp sut ó nh.




3.
Khớ np c dn qua mch phõn dũng khi van ca x m, nh th m ỏp sut np khụng lờn cao quỏ
gii hn ó nh.




4.
B iu khin m van ca x ra khi mng ca nú b khớ x ộp lờn.











Cõu hi- 3
Cỏc cõu sau õy l núi v nhng iu thn trng khi vn hnh tuabin tng ỏp. Hóy chn nhng cõu Sai.


1.
Phi bo m s dng ỳng loi du theo ch dn.




2.
Tng tc ng c lờn ngay sau khi khi ng ng c ngui bụi trn tt cho cỏc trc trc khi cho
xe chy.




3.
Khi dng ng c sau khi ó chy vi ti trng cao, ng c s chy khụng ti trong vi phỳt.




4.
trỏnh hng ng c, khụng c vn hnh ng c khi ó thỏo b lc khớ ra.

Xem chi tiết: Khái quát tuabin tăng áp