Kỹ thuật tăng áp suất nạp nhiên liệu cho động cơ

Xe hơi hiện đại đòi hỏi những động cơ gọn nhẹ, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao, công suất và mô-men xoắn lớn. Để đáp ứng các tiêu chuẩn này, tăng áp là giải pháp phổ biến hiện nay. Đây là kỹ thuật nâng cao áp suất của hỗn hợp nhiên liệu khi đưa vào buồng đốt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật tăng áp suất nạp nhiên liệu cho động cơ Kỹ thuật tăng áp suất nạp nhiên liệu cho động cơNguồn:oto‐hui.comXe hơi hiện đại đòi hỏi những động cơ gọn nhẹ, hiệu suất sử dụngnhiên liệu cao, công suất và mô-men xoắn lớn. Để đáp ứng các tiêuchuẩn này, tăng áp là giải pháp phổ biến hiện nay. Đây là kỹ thuậtnâng cao áp suất của hỗn hợp nhiên liệu khi đưa vào buồng đốt.Động cơ xăng ra đời vào năm 1876. 9 năm sau Gottlieb Daimler đãphát minh ra kỹ thuật tăng áp suất nạp nhiên liệu cho nó (bằng phátminh DRP 34926). Ngay trong quá trình thiết kế chiếc động cơ dieselđầu tiên, Rudolf Diesel đã đăng ký phát minh số DRP 95680 về tăng ápcho cỗ máy chạy bằng dầu này.Có 2 giải pháp tăng áp chủ yếu là: thay đổi thể tích ống nạp và dùngmáy nén. Giải pháp thứ nhất có hiệu quả rất cao, nó lợi dụng dao độngcộng hưởng của dòng khí trên đường nạp để tăng áp suất hỗn hợpnhiên liệu đưa vào buồng đốt, ở thời điểm xu-páp nạp đóng lại. Hình 1giới thiệu kết cấu ống nạp 2 cấp của động cơ Opel Astra: Khi tốc độtua lớn, van V mở ra khiến đường nạp ngắn lại (từ B đến buồng đốt),còn ở chế độ thường hỗn hợp nhiên liệu đi quãng đường dài hơn (từ Ađến buồng đốt). Vẫn trên nguyên tắc này, các chuyên gia còn chế tạoloại động cơ có chiều dài ống nạp thay đổi 3 cấp (hình 2: ống nạp 3trạng thái của động cơ xăng Audi V8) hoặc thay đổi liên tục như máydiesel N62B44 lắp trên xe BMW 745 (hình 3).Thiết kế tăng áp bằng máy nén có thể dùng bơm cơ khí hoặc turbin khítận dụng năng lượng của đường xả.Máy nén cơ khí chạy bằng lực kéo trích ra từ trục động cơ, do vậy nócũng tiêu tốn một phần động năng có ích. Thiết kế này được áp dụngtrên động cơ xăng M271KE của Mercedes C200 model 2002.Turbin khí tăng áp vận hành bằng năng lượng thừa trên đường xả củađộng cơ. Cơ cấu này nén hỗn hợp nhiên liệu qua két làm mát, trộn với1 phần khí xả và đưa chúng trở lại buồng đốt. Hình 4 là thiết kế tăngáp của động cơ diesel OM-660 của Mercedes lắp trên xe Smart. Cỗmáy này chỉ gồm 3 xi-lanh tổng dung tích 799 cc, tăng nạp bằngturbin khí, hệ thống phun nhiên liệu common rail. Quy trình hoạt độngnhư sau: Phần lớn khí xả được đưa qua để vận hành turbin trước khithải ra ngoài. Bánh công tác của turbin chỉ có đường kính 31 mm vàquay với vận tốc 290.000 vòng/phút, áp lực nén của nó lên tới 2,2kg/cm2. Không khí mới (màu xanh) được hút vào qua bầu lọc khí và bịmáy nén làm nóng lên tới gần 100 độ C, luồng khí này được đưa quakét làm mát và trộn với một phần khí xả (màu đỏ) trước khi vào buồngđốt. Việc tăng áp suất nạp hỗn hợp nhiên liệu vào buồng đốt giúp độngcơ đạt được công suất và hiệu suất rất cao.So sánh hiệu suất tiêu thụ nhiên liệucủa động cơ xăng tăng áp và không tăng áp có cùng thông số kỹ thuậtĐiều kiện thử nghiệm Không tăng/ áp Tăng ápXe chạy trong thành phố, chở 1 người, vận tốc 50 km/h (lít/100 km)19,9/ 17,7Xe chạy ngoài thành phố, chở 1 người, vận tốc 50 km/h (lít/100 km)17,9/ 15,9Phân tích thành phần khí xả (gram/chu trình)HC 5,32/ 4,71CO 116,19/ 68,90NO 8,01/ 5,05Vào những năm 1970, chỉ tiêu công suất/lít trung bình của động cơ chỉđạt khoảng 60 mã lực/lít. Kỹ thuật tăng áp tuy được biết đến từ lâunhưng lại gặp những khó khăn không nhỏ khi phải đối mặt với vấn đềgia tăng áp suất, nhiệt độ của động cơ và hỗn hợp nhiên liệu. Đó chínhlà lý do khiến hệ thống này ban đầu chỉ được thiết kế cho các cỗ máylớn, tốc độ chậm hoặc với các mục đích đặc biệt như quân sự, hàngkhông... Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ vật liệu, cơ khí vàđiện tử, cơ cấu tăng áp đã có mặt trong nhiều lĩnh vực, trên nhiềuchủng loại động cơ. Đến năm 2000 chỉ số công suất/lít trung bình củađộng cơ đã đạt tới 121 mã lực/lít nhờ những kỹ thuật tăng áp tiên tiến.Không chỉ nâng cao hiệu suất và công suất động cơ, giải pháp này còngiúp cắt giảm đáng kể lượng khí thải độc hại với môi trường. ...