đồ án động cơ đốt trong tính toán thiết kế và mô phỏng hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng ford trên xe ford everest 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Tính toán,thiết kế và mô phỏng hệ thống tăng áp trên động cơcủa hãng FORD trên xe FORD EVEREST 2021

Ngành: Công nghệ kĩ thuật ô tôLớp: 21DOTB1

Giảng viên hướng dẫn: Bùi Văn Tâm

Sinh viên thực hiện:Võ Hoàng An Khang Mã SV:2182503879 Sinh viên thực hiện:Văn Thiện Duy Mã SV:2182503836 Sinh viên thực hiện:Lê Phước Nguyên Mã SV:2182505376 Sinh viên thực hiện:Võ Tấn Long Mã SV:2182503338

Tp.HCM, ngày 26 tháng 12 năm 2023

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

TÊN ĐỒ ÁN: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGNGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 4):

Sinh viên thực hiện:

(1) Võ Hoàng An Khang MSSV: 2182503879 Lớp: 21DOTB1 (2) Lê Phước Nguyên MSSV: 2182505376 Lớp: 21DOTB1 (3) Văn Thiện Duy MSSV: 2182503836 Lớp: 21DOTB1 (4) Võ Tấn Long MSSV: 2182503338 Lớp: 21DOTB1

2 Tên đề tài: Tính toán,thiết kế và mô phỏng hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng FORD

trên xe FORD EVEREST 2O21

3 Các dữ liệu ban đầu:

Các thông số kết cấu của hệ thống tham khảo dựa trên hệ thống tăng áp (turbo kép) trên xe Ford Everest.

Tài liệu thông qua giáo trình,tạp chí,sách,nguồn internet có nội dung liên quan.Từ đó,so sánh và rút ra được các đánh giá nhận xét

4 Nội dung nhiệm vụ:

- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống tăng áp

- Tìm hiểu chức năng và các yêu cầu đối với hệ thống tăng áp động cơ đốt trong - Tìm hiểu các thông số kỹ thuật, tính toán các tải trọng, thiết kế hệ thống

- Nhóm thực hiện vẽ các chi tiết của turbo tăng áp trên bản vẽ kĩ thuật qua phần mềm SOLID WORDS để vẽ 2D và 3D

- Tìm hiểu, phân tích đánh giá những ưu, nhược điểm vượt trội trên các hãng xe khác.

5 Kết quả tối thiểu phải có:

- Bài báo cáo đồ án theo quy định - Bản vẽ solid word 2D 3D

- Mô hình mô phỏng hoặc mô hình thực nghiệm( nếu có)

Ngày giao đề tài: 18/09/ 2023 Ngày nộp báo cáo: 26/12/2023

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ

THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

TÊN ĐỒ ÁN: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGNGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)

1 Tên đề : Tính toán,thiết kế và mô phỏng hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng

FORD TRÊN XE FORD EVEREST 2O21

2 Giảng viên hướng dẫn: Bùi Văn Tâm

3 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 4):

(1) Võ Hoàng An Khang MSSV: 2182503879 Lớp: 21DOTB1 (2) Lê Phước Nguyên MSSV: 2182505376 Lớp: 21DOTB1 (3) Văn Thiện Duy

TuầnNgàyNội dung thực hiện

Kết quả thực hiện củasinh viên (Giảng viên

TuầnNgàyNội dung thực hiện

Kết quả thực hiện củasinh viên (Giảng viên

Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án = 50% x Tính chủ động, tích cực, sáng tạo

+ %50 x Đáp ứng nội dung nhiệm vụ

Tổng điểm kết thúc học phần = Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án x 40% +

Điểm chấm báo cáo GVHD x 30% + Điểm chấm báo cáo GVPB x 30%

Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảovệ đồ án môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10), giảng viên chuyểnđiểm vào bảng điểm Viện đã giao.

4 Đánh giá bài tiểu luận

Họ tên sinh viênMã số SV

Tiêu chí đánh giá về quá Lê Phước Nguyên 2182505376 Văn Thiện Duy 2182503836 Võ Tấn Long 2182503338

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa.

Sinh viên thực hiện

LỜI MỞ ĐẦU

- -Hiện nay ô tô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật các trang thiết bị, bộ phận trên ô tô phát triển ngày một hoàn thiện và hiện đại hơn Nó đóng vai trò quan trọng đối với việc đảm bảo độ tin cậy, an toàn cho người vận hành ô tô.

Ngành công nghệ ô tô đã có những bước phát triển vượt bậc, trên xe ô tô hiện đại đã xuất hiện những hệ thống như: Hệ thống điều khiển động cơ bằng điện tử, hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), bộ phận phân bố lực phanh điện tử (EBD)… và đặc biệt đó là hệ thống điều khiển động cơ Và nhóm chúng em sẽ đi sâu vào phân tích kết cấu và mô phỏng hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng FORD.

“Đồ án động cơ đốt trong” là một trong những môn học đóng vai trò quan trọng đối với sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô như chúng em Trong quá trình thực hiện đồ án, do trình độ và sự hiểu biết còn nhiều hạn chế Nhưng nhờ có sự chỉ bảo quan tâm giúp đỡ của thầy “Bùi Văn Tâm” giảng viên trường đại học Công Nghệ TP.HCM (HUTECH), nay đề tài của chúng em đã được hoàn thành đúng thời hạn Tuy đã cố gắng nghiên cứu nhiều tài liệu chuyên ngành song do kiến thức thực tiễn còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em kính mong nhận được sự quan tâm, góp ý kiến của thầy Tâm cũng như các thầy cô trong viện để những đồ án tiếp theo chúng em sẽ làm tốt hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

2.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống tăng áp 4

2.2 TĂNG ÁP DẪN ĐỘNG BẰNG CƠ KHÍ (SUPERCHARGER) 4

2.6 HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN MỘT SỐ HÃNG XE HIỆN NAY 11

2.6.1 Động cơ Honda 1.5L VTEC Turbo 11

2.6.2 Động cơ BMW TwinPower Turbo 12

2.6.3 Công nghệ tăng áp siêu nạp E-Turbo trên Audi 13

2.7 HỆ THỐNG TĂNG ÁP KÉP BI-TURBO CỦA HÃNG FORD 14

2.7.1 Khái quát về Bi-Turbo 14

2.7.2 Tìm hiểu chi tiết về hệ thống tăng áp kép Bi-Turbo của hãng Ford 15

2.7.3 Cách thức hoạt động và nguyên lý hoạt động của hệ thống tăng áp kép Bi- Turbo 16

2.7.4 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống tăng áp kép Bi-Turbo 21

2.7.5 Phân biệt hệ thống tăng áp kép Bi-Turbo và Twin Turbo 21

2.8 SO SÁNH HỆ THỐNG TĂNG ÁP KÉP BI-TURBO CỦA FORD VỚI HỆ THỐNG TĂNG ÁP CÁCDÒNG XE KHÁC 21

2.8.1 Với hệ thống tăng áp Bi-Turbo của Mercedes-Benz 22

2.8.2 Với hệ thống tăng áp Twin Turbo của BMW 22

2.8.3 Với hệ thống tăng áp Single-Scroll Turbocharger của Toyota 23

2.8.4 Với công nghệ VGT Turbo trên động cơ diesel trên xe Chevrolet Colorado 2.5 AT 2018 24

2.9 KẾT LUẬN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP KÉP BI-TURBO CỦA FORD 25

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG CHI TIẾT TRÊN HỆ THỐNG TĂNG ÁP KÉP

BI-TURBO CỦA HÃNG FORD 26

3.1 BẢN VẼ THÁO RỜI CÁC BỘ PHẬN TURBO KÉP 26

4.2 KHÓ KHĂN VÀ THUẬN LỢI 34

4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Động cơ sử dụng hệ thống tăng áp 3

Hình 2.7 Sơ đồ động cơ tăng áp dùng tua-bin khí 7

Hình 2.8 Động cơ sử dụng hệ thống Turbocharger 8

Hình 2.9 Động cơ tăng áp điện 9

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý động cơ tăng áp hỗn hợp hai tầng nối tiếp 10

Hình 2.11 Động cơ VTEC TURBO 1.5L 11

Hình 2.12 Động cơ BMW TwinPower Turbo 12

Hình 2.13 BMW TwinPower Turbo 13

Hình 2.14 Công nghệ siêu tăng áp trên xe Audi 13

Hình 2.15 Công nghệ tăng áp trên động cơ của Audi 14

Hình 2.16 Động cơ sử dụng hệ thống tăng áp kép Bi-Turbo của hãng Ford 15

Hình 2.17 Động cơ tăng áp kép Bi-Turbo 16

Hình 2.18 Hệ thống Bi-Turbo của Ford 16

Hình 2.19 Mô tả cấu tạo của động cơ diesel 2.0L Bi-Turbo của Ford Everest 17

Hình 2.20 Động cơ Diesel 2.0L Bi-Turbo (tăng áp kép) sản sinh công suất 213 mã lực 17

Hình 2.21 Động cơ Diesel 2.0L Bi-Turbo (tăng áp kép) cho công suất mạnh mẽ nhưng lại rất tiết kiệm nhiên liệu 18

Hình 2.22 Ford Everest 2021 được trang bị Bi-Turbo 2021 19

Hình 2.23 Động cơ Ford Everes 2021 và biểu đồ momen xoắn của động cơ 20

Hình 2.24 Động cở tăng áp kép Bi-Turbo của Ford 20

Hình 2.25 Động cơ AMG 4.0 V8 Bi-Turbo 22

Hình 2.26 Động cơ BMW Twin Turbo 23

Hình 2.27 Động cơ Toyota 1.2L Turbo 23

Hình 2.28 Mô phỏng công nghệ VTG Turbo 24

Hình 2.29 Hệ thống nén khí trong hệ thống tăng áp của Toyota 24

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ những năm 80 của thế kỷ XIX những chiếc ô tô đầu tiên của thế giới đã ra đời, cho tới nay nó đã trở thành một ngành công nghiệp phát triển hàng đầu trên thế giới Ở Việt Nam hiện nay nó đã được Đảng và nhà nước xem là một ngành công nghiệp mũi nhọn thúc đẩy công cuộc xây dựng và phát triển đất nước Cho tới nay thì trên ô tô đã có rất nhiều những cải tiến về tất cả các hệ thống, cho nên công việc sửa chữa – bảo dưỡng cũng ngày một phức tạp hơn.

Cùng với sự phát triển của thế giới thì ngành cơ khí của nước ta cũng đã và đang dần hoà nhập với thế giới Trong ngành động cơ nói riêng thì việc phát triển nhất là động cơ ô tô, ô tô là một loại xe có cấu tạo rất phức tạp với rất nhiều các hệ thống các bộ phận khác nhau Thân máy là một trong những cơ cấu quan trọng của ô tô, nó không thể thiếu được ở bất cứ một động cơ nào, nó có nhiệm vụ là bộ phận dùng để lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ như: xilanh, nhóm trục khuỷu, nhóm pistong, thanh truyền, trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước

Và sau thời gian tìm hiểu suy nghĩ và với gợi ý của giảng viên hướng dẫn cũng như nhận thấy tầm quan trọng của một kỹ sư trong tương lai thì chúng em quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu công nghệ mới của hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng Ford”.

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Đề tài giúp sinh viên ngành ô tô củng cố lại các kiến thức đã được học trước đó, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế xã hội Đề tài về “Tìm hiểu công nghệ mới của hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng Ford” không chỉ giúp chúng em tiếp cận thực tế mà còn trở thành nguồn tài liệu để cho sinh viên các khóa sau có thêm tài liệu nghiên cứu, học tập.

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Đề tài giới thiệu về “Tìm hiểu công nghệ mới của hệ thống tăng áp trên động cơ của hãng Ford” Đồng thời trình bày một cách cụ thể về hệ thống tăng áp kép Bi-Turbo của hãng Ford.

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành được đề tài, nhóm em đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, từ đó tìm ra những ý tưởng phù hợp để hoàn thành.

1.5 KẾT CẤU ĐỒ ÁN

Đồ án gồm 4 chương:

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Chương 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN Ô TÔ Chương 3: MÔ PHỎNG CHI TIẾT TRÊN HỆ THỐNG TĂNG ÁP KÉP BI-TURBO CỦA HÃNG FORD

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNGTĂNG ÁP TRÊN Ô TÔ

2.1 HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN Ô TÔ2.1.1 Khái niệm

Bộ tăng áp động cơ (Turbocharger): là hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng bức trong động cơ để một động cơ có kích thước nhất định tạo nhiều công suất hơn Bộ tăng áp khác với bơm tăng nạp thông thường ở chỗ bộ tăng nạp được chạy bằng lực kéo cơ khí của động cơ thông dây cu-loa nối với maniven còn bộ tăng áp động cơ được chạy bằng năng lượng khí thải tua-bin Bộ tăng áp được gắn vào họng xả động cơ, khi động cơ hoạt động, khí xả làm quay tua-bin của nó, tua-bin này vận hành máy nén (lắp giữa bộ lọc gió và họng nạp nhiên liệu) máy nén nạp nhiên liệu cho động cơ, khí xả thoát ra từ động cơ thổi vào các cánh tua-bin làm quay tua-bin, vì thế lượng khí thải càng đi qua tua-bin càng nhiều thì tua-bin quay càng nhanh.

Bộ tăng áp động cơ thường được dùng cho xe tải, xe hơi, tàu hoả và các máy xây dựng Các bộ tăng áp thường dùng với động cơ đốt trong chu kỳ ô tô, chu kỳ diesel Chúng cũng tỏ ra hữu ích trong tế bào nhiên liệu.

Bộ tăng áp hoạt động dựa vào luồng khí thải tạo ra khi động cơ hoạt động Khí thải được dẫn qua bộ tăng áp làm quay một tua-bin, tua-bin này quay máy nén khí Tua-bin quay với tốc độ rất cao, lên đến 150.000 vòng/phút (gấp 30 lần tốc độ của hầu hết các động cơ ô tô hiện nay).

Hình 2 1: Động cơ sử dụng hệ thống tăng áp

2.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống tăng áp

Nhiệm vụ chính của Turbo là tăng lượng không khí đi vào động cơ, hệ thống điều khiển sẽ phun nhiều nhiên liệu hơn để đạt tỷ lệ hòa trộn tối ưu, từ đó tăng sức mạnh cho động cơ Ở tốc độ động cơ thấp thì vận tốc của luồng khí xả chưa đủ nhanh để quay máy nén khí đến số vòng quay tối thiểu này.

Lợi ích của việc nén nhiên liệu là xilanh được nạp nhiều nhiên liệu hơn, vì thế công suất máy sẽ tăng Động cơ tăng áp luôn mạnh hơn động cơ không tăng áp có cùng dung tích xilanh.

2.2 TĂNG ÁP DẪN ĐỘNG BẰNG CƠ KHÍ (SUPERCHARGER)2.2.1 Khái niệm

Trong tăng áp cơ khí, máy nén được dẫn động từ trục khuỷu động cơ Còn trong tăng áp tua-bin khí máy nén được dẫn động nhờ tua-bin tận dụng năng lượng khí xả của động cơ đốt trong.

Máy nén cơ khí chạy bằng lực kéo trích ra từ trục động cơ, do vậy nó cũng tiêu tốn một phần động năng có ích Tăng áp bằng nguồn động lực lấy từ trục khuỷu động cơ, sử dụng máy nén khí, được gọi bằng tên Supercharger, dùng cho động cơ diesel truyền thống.

Supercharger là một thiết bị (giống như máy quạt gió hoặc là máy nén khí) để điều áp trong buồng lái máy bay hoặc làm tăng áp suất dòng khí nạp vô buồng cháy của động cơ.

Hình 2 2: Bộ siêu nạp (Supercharger)

2.2.2 Sơ đồ hệ thống

Hình 2 3: Tăng áp dẫn động bằng cơ khí

2.2.3 Nguyên lý hoạt động

- Máy nén trong thiết bị tăng áp truyền động cơ khí thường là máy nén piston, máy

nén roto, máy nén ly tâm hoặc máy nén chiêu trục được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ thông qua các bánh răng, xích hoặc các cơ cấu truyền động khác.

- Khi trục khuỷu động cơ quay, công suất từ trục khuỷu sẽ dẫn động cho máy nén làm

việc Máy nén hút không khí ngoài trời với áp suất Po, sau khi qua máy nén áp suất của không khí tăng lên Pk>Po qua đường ống nạp và nạp vào xilanh động cơ.

- Supercharger được đặt trên động cơ được dẫn động bằng trục khuỷu thông qua một

bộ truyền đai với puly Khí nạp qua Supercharger sẽ được nén lại bởi bánh công tác (kiểu Supercharger ly tâm) hoặc một cặp cánh quạt quay (kiểu Supercharger cánh quạt) hoặc là roto đối lập (kiểu Supercharger chân ren) sau đó khí nạp sẽ được nạp vào buồng đốt Tốc độ động cơ càng cao thì sự cung cấp khí nạp của hệ thống Supercharger tăng lên Tốc độ tối thiểu để hệ tống Supercharger bắt đầu hoạt động là 15.000 vòng/phút (kiểu Supercharger cánh quạt và chân vịt) 40.000 vòng/phút (kiểu Supercharger ly tâm).

Hình 2 4: Bộ tăng áp Superchanger

1-Vỏ bộ tăng áp; 2-Cặp bánh răng; 3-Đường nạp; 4-Xupap nạp

2.2.4 Phạm vi ứng dụng

Khi nghiên cứu các chu trình lý tưởng của động cơ tăng áp chúng ta đã biết hiệu quả tăng áp của phương pháp truyền động cơ giới kém hơn so với phương pháp tăng áp tua- bin khí, vì vậy phạm vi sử dụng phương pháp tăng áp này chỉ giới hạn cho những động cơ mà áp suất tăng áp không vượt quá (1.5÷1.6)Kg/cm² Nếu áp suất tăng áp lớn hơn nữa thì công suất tiêu thụ cho máy nén sẽ rất lớn (vượt quá 10%N) và hiệu suất của động cơ sẽ giảm.

Loại tăng áp truyền động bằng cơ khí thường áp dụng cho động cơ 2 kỳ trong tàu thủy, ô tô, động cơ tĩnh tại.

2.3 TĂNG ÁP DẪN ĐỘNG BẰNG TUA-BIN KHÍ (TURBOCHARGER)2.3.1 Khái niệm

Hệ thống này tận dụng sức mạnh của dòng khí thải Nhờ bố trí một tua-bin nằm trên ống thoát khí thải, khi khí thải đi qua sẽ làm cho tua-bin này quay và nhờ thế nó làm quay máy nén khí vào xilanh của động cơ.

Hình 2 5: Động cơ tăng áp Tua-bin khí

Cấu tạo của Turbocharger gồm có hai cánh quạt tua-bin được gắn trên cùng một trục nhưng lại được đặt trong 2 ngăn riêng biệt với nhau trong một hình xoắn ốc Lượng khí

thải từ động cơ sẽ được dẫn qua ngăn đầu tiên làm quay tua-bin Do đó mà tua-bin trong ngăn còn lại cũng quay.

Hai chiếc tua-bin này giống như máy nén khí, khi chúng hút không khí từ bên ngoài và nén lại rồi tiến hành bơm vào buồng đốt Buồng đốt có nhiều oxi khiến quá trình đốt cháy diễn ra nhanh, nhiên liệu được đốt cháy hết từ đó cho công suất của động cơ được tăng đáng kể.

Hình 2 6: Hệ thống Turbocharger

2.3.2 Sơ đồ hệ thống

Hình 2 7: Sơ đồ động cơ tăng áp dùng tua-bin khí

1- Xilanh động cơ; 2- Máy làm mát không khí; 3- Dòng khí nén; 4- Đầu ra dầu tăng áp; 5- Máy nén; 6- Đầu vào không khí; 7- Bánh xe máy nén ; 8- Đầu ra dầu; 9-Thùng rác; 10- Trao đổi khí thải; 11- Bánh Tua-bin

Tăng áp tua-bin khí là biện pháp tốt nhất để làm tăng công suất và nâng cao các chi tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ, vì vậy biện pháp này đã được sử dụng rất rộng rãi

trong các loại động cơ Diesel Trên hình 2.7 giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ tăng áp, năng lượng để tua-bin hướng dẫn được lấy từ năng lượng của khí xả.

2.3.3 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của Turbo tăng áp cũng khá đơn giản Nó được hoạt động dựa vào luồng khí thải được sinh ra khi động cơ hoạt động Khí thải sau khi được dẫn qua bộ tăng áp và làm quay tua-bin, đồng thời tua-bin này cũng làm quay máy nén khí Lúc này, tua-bin quay với tốc độ rất nhanh, có thể đạt đến mức 150.000 vòng/phút Vì bộ tăng áp được gắn với họng xả của động cơ, do đó khi tua-bin hoạt động nhiệt độ sẽ ở mức cao.

Bằng cách nén thêm nhiên liệu vào xilanh trong mỗi một chu kỳ nổ bộ tăng áp Turbocharger sẽ giúp cho động cơ đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn Không những thế, một bộ tăng áp có thể giúp áp suất lên hút nhiên liệu từ 0.42–0.56 Kg/cm2.

2.3.4 Phạm vi ứng dụng

Do tăng áp bằng tua-bin khí được dẫn động bằng năng lượng khí thải, không phải tiêu thụ công suất từ trục khuỷu của động cơ như tăng áp dẫn động bằng cơ khí, nên có thể làm tăng tính kinh tế của động cơ Phương pháp này có thể giảm suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 3÷10%.

Trong các động cơ tăng áp cao hoặc động cơ xăng, thường lắp kép làm mát trung gian trước khi không khí đi vào động cơ nhằm giảm nhiệt độ, qua đó nâng cao mật độ không khí tăng áp vào động cơ Vì vậy, nâng cao được công suất và suất hiệu suất của động cơ.

Hình 2 8: Động cơ sử dụng hệ thống Turbocharger

2.4 TĂNG ÁP DẪN ĐỘNG BẰNG ĐIỆN (ELECTRIC TURBO)2.4.1 Khái niệm

Full Electric Turbocharger Technology là công nghệ mới cho phép các nhà sản xuất xe đáp ứng luật pháp về khí thải nghiêm ngặt trong tương lai, đồng thời cung cấp phản ứng tuyệt vời trong phạm vị vận hành động cơ, ngay cả ở vòng tua động cơ thấp và tốc độ xe.

Hình 2 9: Động cơ tăng áp điện

Đây sẽ là hệ thống sẽ giải quyết được tất cả nhược điểm của tăng áp và siêu nạp Bên cạnh đó tăng áp điện cũng giải quyết được vấn đề nhiệt độ trong khoang máy và tất nhiên nó cũng không cần tản nhiệt đi kèm.

2.4.2 Ưu điểm và nhược điểm

- Ưu điểm:

 Bằng cách kết nối trực tiếp một động cơ điện với bánh răng máy nén, độ trễ Turbo và khí thải có thể được loại bỏ gần như bằng cách quay máy nén bằng năng lượng điện khi cần thiết.

 Bằng cách kết nối một động cơ điện với tua-bin khí thải, năng lượng lãng phí có thể được phục hồi.

- Nhược điểm:

 Chi phí và độ phức tạp cao.

 Trọng lượng trở thành một vấn đề, đặc biệt là việc bổ sung pin trên xe, sẽ cần thiết để cung cấp đủ năng lượng cho Turbo khi cần thiết.

2.5 TĂNG ÁP HỖN HỢP2.5.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2 10: Sơ đồ nguyên lý động cơ tăng áp hỗn hợp hai tầng nối tiếp

a- Hai tầng nối tiếp thuận; b- Hai tầng nối tiếp ngược; c- Hai tầng lắp song song

T- Tua-bin; N- Máy nén; LM- Thiết bị làm mát trung gian không khí nén

Tăng áp hỗn hợp là biện pháp sử dụng cùng một lúc cả máy nén Tua-bin khí (dùng năng lượng khí xả) và máy nén truyền động cơ khí (dùng năng lượng từ trục khuỷu).

2.5.2 Nguyên lý hoạt động

Trong hệ thống hai tầng lắp nối tiếp thuận (Hình 2.10a), tầng thứ nhất là bộ “máy nén tua-bin khí” quay tự do và tầng thứ hai là máy nén truyền động cơ khí Dùng hệ thống tăng áp hai tầng lắp nối tiếp thuận một mặt có thể tận dụng năng lượng của khí thải, mặt khác có thể nâng cao áp suất trên đường ống nạp, từ đó nâng cao mật độ khí nạp.

Hệ thống tăng áp hai tầng nối tiếp ngược (Hình 2.10b) Trong hệ thống tăng áp hai tầng nối tiếp ngược không thể nào tiến hành cường hoá động cơ bằng biện pháp làm tăng lượng khí nạp đưa vào xilanh vì khối lượng không khí cung cấp cho xilanh trong mỗi chu trình thay đổi rất ít.

Trong hệ thống tăng áp hai tầng lập song song (Hình 2.10c), máy nén (N1) được dẫn động từ trục khuỷu động cơ cung cấp vào bình làm mát (LM) cùng với máy nén (N2) được dẫn động từ năng lượng khí thải bởi tua-bin (T).

2.5.3 Phạm vi ứng dụng

Trong hệ thống tăng áp hai tầng nối tiếp, do có máy nén truyền động cơ giới nên có thể thay đổi tỷ số tăng áp của động cơ, cải thiện tính năng tăng tốc và chất lượng công tác trong mọi chế độ làm việc của động cơ Đặc điểm ấy rất quan trọng với động cơ 2 kỳ.

2.6 HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN MỘT SỐ HÃNG XE HIỆN NAY2.6.1 Động cơ Honda 1.5L VTEC Turbo

Hình 2 11: Động cơ VTEC TURBO 1.5L

Động cơ TURBO VTEC cho khả năng vận hành mạnh mẽ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời bất kể trong thành phố hay trên đường cao tốc So với động cơ thông thường nó cung cấp momen xoắn cao nhờ vào sự góp sức của hệ thống Turbo tăng áp.

Đối với Honda Civic 2016, động cơ 1.5L VTEC TURBO ứng dụng nền tảng công nghệ Earth Dreams cho công suất tối đa đạt 173HP/5500rpm, momen xoắn tối đa đạt 220Nm/5.500rpm, tương đương với một động cơ 2.4L thông thường, nhưng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn Với thiết kế sáng tạo, khả năng vận hành mạnh mẽ và hiệu

suất động cơ tuyệt vời, Honda Civic thế hệ mới chắc chắn sẽ thiết lập một tiêu chuẩn mới cho phân khúc xe sedan hạng C.

2.6.2 Động cơ BMW TwinPower Turbo

Hình 2 12: Động cơ BMW TwinPower Turbo

 Động cơ xăng BMW TwinPower Turbo

Động cơ xăng cải tiến 3 xilanh đặc biệt êm ái, động cơ xăng 4 xilanh và động cơ 6 xilanh thẳng hàng BMW TwinPower Turbo đã đạt vô số danh hiệu danh giá tại giải thưởng “Động cơ của năm” Những động cơ ở thế hệ mới nhất đã chứng minh được tính kinh tế, lượng khí thải thấp và vận hành mạnh mẽ hơn những thế hệ tiền nhiệm Để tăng hiệu quả vận hành và tính động lực học, gói cải tiến này, một cột mốc quan trọng trong chiến lược BMW EfficientDynamics, kết hợp công nghệ phun mới nhất và Valvetronic kiểm soát van nạp xả linh hoạt bao gồm công nghệ tăng áp kép cải tiến VANOS.

 Động cơ dầu diesel BMW TwinPower Turbo

Các nguyên tắc cấu tạo khoa học của động cơ BMW EfficientDynamics thể hiện trên động cơ dầu diesel BMW TwinPower Turbo: kết hợp tính kinh tế tối ưu, sức mạnh động cơ và các tính năng vận hành với mức tiêu hao nhiên liệu thấp Không có bất kỳ một nghi ngờ nào về hiệu quả và sự năng động của động cơ này Nếu động cơ BMW TwinPower Turbo 3 xilanh là động cơ lý tưởng cho các dòng xe entry-level, thì động cơ diesel cải tiến BMW TwinPower Turbo 4 xilanh và động cơ diesel đặc biệt mạnh mẽ BMW TwinPower Turbo 6 xilanh thẳng hàng đem lại khả năng vận hành cực kỳ ấn tượng với mức tiêu hao nhiên liệu thấp và độ ma sát tối thiểu.

BMW TwinPower Turbo là thuật ngữ miêu tả động cơ chất lượng cao của BMW, động cơ do BMW tạo ra mang lại hiệu suất hoạt động tốt nhất bên cạnh hiệu quả

sử dụng nhiên liệu tối ưu nhất Ngày nay, BMW áp dụng công nghệ này trên hầu hết tất cả dòng xe của họ Động cơ bao gồm 2 thành phần chính: TwinPower và Turbo.

Hình 2 13: BMW TwinPower Turbo

1- Biến thiên; 2- Hệ thống phun; 3- Turbo tăng áp nhiên liệu trực tiếp

Đồng thời, công nghệ Turbo tăng áp mang đến hiệu suất tuyệt đối cho những động cơ có dung tích nhỏ, tăng đến mức gần như tương đương với những động cơ khác có dung tích lớn hơn.

2.6.3 Công nghệ tăng áp siêu nạp E-Turbo trên Audi

Ở Festival Wörther, Audi đã trưng bày phiên bản khái niệm Audi TT công nghệ Clubsport Turbo Clubsport Turbo là tên Audi đặt cho công nghệ Turbocharger điện khí hóa hay Electric Bi-Turbo, còn được gọi là Hybrid Turbocharger, gọi vắn tắt là E-Turbo hay E-Charger.

Hình 2 14: Công nghệ siêu tăng áp trên xe Audi

Khi được trang bị E-Turbo, chiếc Audi TT động cơ xăng 2.5L TFSI 5 xilanh sản sinh 340 mã lực và 450 Nm momen xoắn được nâng lên 591 mã lực và 650 Nm momen