Tua bin tăng áp (Phần 1)

Khi nhắc đến những chiếc xe đua hay những chiếc xe thể thao có công suất lớn, chủ đề mà người ta thường đề cập đến là những chiếc turbo tăng áp.Hệ thống turbo tăng áp trong động cơ xe Mitsubishi Lancer Evolution IX.Turbo tăng áp thường được lắp trong các động cơ diesel cỡ lớn. Một turbo có thể giúp làm tăng đáng kể công suất của một động cơ mà không cần phải tăng trọng lượng bản thân động cơ đó. Đây chính ưu điểm to lớn mà các turbo tăng áp mang lại. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tua bin tăng áp (Phần 1) Tua bin tăng áp (Phần 1)Khi nhắc đến những chiếc xe đua hay những chiếc xe thể thao có công suất lớn,chủ đề mà người ta thường đề cập đến là những chiếc turbo tăng áp. Hệ thống turbo tăng áp trong động cơ xe Mitsubishi Lancer Evolution IX.Turbo tăng áp thường được lắp trong các động cơ diesel cỡ lớn. Một turbo có thểgiúp làm tăng đáng kể công suất của một động cơ mà không cần phải tăng trọnglượng bản thân động cơ đó. Đây chính ưu điểm to lớn mà các turbo tăng áp manglại.Trong bài viết này, chúng ta hãy tìm hiểu làm thế nào mà một turbo tăng áp lại cóthể làm tăng công suất của một động cơ trong khi vẫn duy trì được điều kiện làmviệc tối ưu của động cơ. Chúng ta cũng sẽ tìm hiểu làm thế nào để ngăn ngừa sựhao tổn, các cánh tuabin gốm và các ổ bi giúp ích gì cho các turbo tăng áp để cảithiện hiệu suất của nó.Các turbo tăng áp là một kiểu hệ thống sinh áp lực một cách cưỡng bức. Chúngnén khí vào bên trong các động cơ. Lợi ích của việc nén không khí đó là không khíđược nén ép vào trong xilanh nhiều hơn. Nhiều không khí hơn được nén vào trongxilanh đồng nghĩa với việc nhiên liệu được đưa vào động cơ nhiều hơn. Bởi vậy,mỗi kỳ nổ ở xilanh lại sinh ra nhiều công suất hơn. Một động cơ có trang bị turbotăng áp sẽ sản sinh ra nhiều công suất hơn so với động cơ cùng kích cỡ nhưngkhông có turbo tăng áp, nó cũng cải thiện một cách đáng kể tỷ lệ công suất sinh ratrên một đơn vị trọng lượng không khí nén vào động cơ.Để tăng khả năng nạp khí, các turbo tăng áp sử dụng dòng lưu lượng khí xả từđộng cơ để làm quay cánh turbin, các cánh tuabin của turbo tăng áp quay ở tốc độlên tới 150.000 vòng/phút, như vậy có thể cao hơn gấp 30 lần so với hầu hết cácđộng cơ xe có thể làm được. Và với phương áp bố trí nối với ống xả như vậy,nhiệt độ trong các turbo cũng rất cao.Turbo tăng áp và 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 và lượng hỗn hợp khôngkhí-nhiên liệu càng tăng thì công suất động cơ càng lớn. Điều đó có nghĩa là, đểtăng công suất động cơ thì phải tăng đường kính xilanh, tăng số lượng xilanh hoặctăng tốc độ của động cơ. Vấn đề là ở chỗ, khi tăng đường kính xilanh hoặc sốlượng xilanh thì trọng lượng của động cơ cũng tăng lên và các yếu tố như là tổnthất do ma sát, rung động, và tiếng ồn lại hạn chế khả năng tăng tốc độ của độngcơ.Turbo tăng áp đáp ứng được cả hai yêu cầu mâu thuẫn nhau này: tăng công suấtđộng cơ mà vẫn giữ cho động cơ gọn nhẹ, bằng cách cung cấp khối lượng hỗn hợpkhông khí-nhiên liệu lớn hơn mà không thay đổi kích thước động cơ. Vị tí lắp turbo tăng áp trong xe.Turbo tăng áp cho phép một động cơ đốt được nhiều nhiên liệu và không khí hơnbằng cách nén chúng nhiều hơn vào trong các xilanh. Thông thường việc tăng lưulượng khí nạp bằng turbo tăng áp tạo ra áp suất khoảng 6 đến 8 Pounds trên diệntích một inch vuông (PSI). Áp suất khí quyển thông thường vào khoảng 14,7 PSI ởmực nước biển, có thể thấy rằng chúng làm tăng thêm khoảng 50% lượng khí nénthêm vào trong động cơ. Cho nên có thể làm tăng thêm khoảng 50% công suấtđộng cơ. Nhưng hiệu quả tăng công suất không như vậy, thực tế chúng chỉ có thểgiúp tăng công suất động cơ khoảng 30 đến 40% do ảnh hưởng của tổn hao nănglượng.Một lý do khiến nó giảm hiệu quả đến từ thực tế công làm quay các cánh tuabinkhông phải không tiêu hao năng lượng. Do các cánh tuabin được đặt trong đườngxả của ống xả làm tăng sự cản trở chuyển động của dòng khí xả, làm áp lực đẩykhí xả ra ngoài trong kỳ xả của động cơ bị cản trở và sinh ra một áp lực đẩy ngượcchiều. Việc công suất sinh ra bị tổn hao một phần xảy ra ở tất cả các xilanh củađộng cơ đánh lửa cùng thời điểm.Kết cấu của turbo tăng áp.Tuabin nạp khí (tuabin tăng áp) bao gồm khoang tuabin, khoang nén khí, khoangtrung tâm, cánh tuabin, cánh nén khí, các ổ trục tự lực hoàn toàn, van cửa xả, bộchấp hành...Turbin tăng áp được cố định trên đường ống xả khí bằng các bu lông. Khí xả từcác xilanh sẽ làm quay các cách turbin, nó hoạt động theo nguyên lý giống mộtđộng cơ turbin khí. Turbin được gắn lên cùng một trục với cánh nén khí, cánh nénkhí được đặt giữa bộ lọc khí và đường ống dẫn khí nạp. Nhờ cách nén khí, khôngkhí được nén vào trong các xilanh với áp suất cao. Nguyên lý động cơ có turbo tăng áp Bên trong một turbin tăng ápDòng khí xả từ các xilanh 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 tuabinphải chịu được nhiệt và có độ bền cao vì nó tiếp xúc trực tiếp với khí xả, quay vớitốc độ cao và trở nên rất nóng. Bởi vậy, nó được làm bằng hợp kim siêu chịu nhiệthoặc bằng gốm.Mặt khác trên một đầu còn lại của trục tuabin, cánh nén khí được gắn vào để đẩykhông khí vào trong các xilanh. Các cánh nén khí là một loại bơm ly tâm, nóhư ...