Nhóm 02 _Chuyên Đề Dcdtthm_01.Pdf

BỘ LAO ĐỘNG － THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG
------

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THẾ HỆ MỚI
(MÃ HỌC PHẦN: OT1621)

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TĂNG
ÁP ĐỘNG CƠ N20 TRÊN XE
VINFAST LUX A2.0 NĂM 2019

Giảng viên giảng dạy: Nguyễn Hải Trân
Nhóm thực hiện: Nhóm 02
Mã lớp học phần: 231_1OT1621_KS2A_01_tructiep
Khóa: 45

Vĩnh Long, Ngày 12 tháng 10 năm 2023


DANH SÁCH NHÓM 5
Họ và tên

Mã số

Hạng mục nghiên cứu

Ghi chú

sinh viên
Dương Vĩnh Phúc

20001129 Phần Chương 1 từ 1.7.2 đến
1.8.2, Chương 4
Làm Powerpoint

Hạ Lê Trọng Phúc

20001131 Phần 1 mở đầu, Phần 2 nội

Nhóm

dung : chương 1. 1.1 đến 1.3

trưởng

Chương 3
Làm Powerpoint
Nguyễn Thị Ngọc Phương 20001133 Chương 2 từ 2.2.1 đến 2.2.3
Làm Powerpoint
Nguyễn Đông Quân

Chương 2 từ 2.2.4 đến 2.2.5

20001134

Tổng hợp world
Làm Powerpoint
Đinh Công Quyễn

20001140 Phần chương 1 từ 1.4 đến

1.7.1
Làm Powerpoint

NHẬN XÉT ĐIỂM SỐ CỦA GIÁO VIÊN ĐỐI VỚI THÀNH VIÊN NHÓM
Họ và tên

Mã số sinh

Điểm số báo cáo

viên

thuyết minh

Dương Vĩnh Phúc

20001129

Hạ Lê Trọng Phúc

20001131

Nguyễn Thị Ngọc Phương

20001133

Nguyễn Đông Quân

20001134

Đinh Cơng Quyễn

20001140

Ghi chú

Nhóm trưởng


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..............................................................................................................I
PHẦN 1: MỞ ĐẦU.....................................................................................................1
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI........................................................................................1
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.................................................................................1
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU......................................................1
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI...................................2
1.5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI..............................................................................................2
1.6. NỘI DUNG ĐỀ TÀI.............................................................................................2
PHẦN 2: NỘI DUNG..................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP..........................................3
1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP............................................................3
1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống tăng áp.............................................................3
1.2. Lịch sử hình thành................................................................................................3
1.3. Ý nghĩa của việc tăng áp trên động cơ.................................................................4
1.4. Công dụng của hệ thống tăng áp..........................................................................5
1.5. Yêu cầu của hệ thống tăng áp...............................................................................5
1.6. Phạm vi sử dụng của hệ thống tăng áp.................................................................5
1.6.1. Tăng áp cho động cơ Diesel...........................................................................5
1.6.2. Tăng áp cho động cơ xăng..............................................................................7
1.7. Tăng áp máy nén.................................................................................................10

1.7.1. Máy nén dẫn động cơ khí..............................................................................10
1.7.2. Máy nén dẫn động bằng Tuabin khí..............................................................11
1.7.3. Máy nén tăng áp hỗn hợp..............................................................................12
1.8. Tăng áp không máy nén......................................................................................13
1.8.1. Tăng áp dao động và cộng hưởng.................................................................13
1.8.2. Tăng áp trao đổi sóng áp suất........................................................................13
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ N20 DO BMW PHÁT TRIỂN
TRÊN XE VINFSAT LUX A2.0...............................................................................15
2.1. TỔNG QUAN VỀ XE VINFAST LUX A2.0.....................................................15
2.1.1. Giới thiệu ce Vinfast Lux A2.0.....................................................................16


2.2.2. Động cơ trên xe Vinfast Lux A2.0................................................................16
2.2. HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ N20 TRÊN XE VINFAST LUX
A2.0...........................................................................................................................17
2.2.1. Giới thiệu về hệ thống tăng áp động cơ N20 trên xe Vinfast Lux A2.0.......17
2.2.2. Cách bố trí hệ thống tăng áp động cơ N20 trên xe Vinfast Lux A2.0..........19
2.2.3. Tổng quan về hệ thống tăng áp trên động cơ N20........................................20
2.2.4. Cấu tạo của hệ thống tăng áp cuộn đôi (Twin Scroll Turbo)..........................23
2.2.5. Nguyên lí hoạt động của hệ thống tăng áp cuộn đôi (Twin Scroll
Turbo)........................................................................................................................25
2.2.6. Ưu nhược điểm của hệ thống tăng áp cuộn đôi (Twin Scroll Turbo).............25
CHƯƠNG 3: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA TRÊN HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG
CƠ N20 TRÊN XE VINFAST LUX A2.0.................................................................27
3.1. QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ N20 TRÊN
XE VINFAST LUX A2.0..........................................................................................26
3.2. CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP SỬA CHỮA HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG
CƠ N20 TRÊN XE VINFAST LUX A2.0.................................................................27
3.2.1. Turbo bị chảy dầu..........................................................................................27
3.2.2. Turbo tăng áp có tiếng hú và kêu khác thường..............................................28

3.2.3. Động cơ giảm cơng suất, khói đen ở ống xả..................................................29
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.........................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................31


LỜI CẢM ƠN
Chuyên đề Động cơ đốt trong thế hệ mới nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư
của ngành Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật Vĩnh Long. Trong thời gian hồn thành báo cáo, nhóm em đã nhận được
sự hỗ trợ, sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Hải Trân theo từng tiến độ cũng như
phần nội dung và trình bày bài báo cáo của nhóm em.
Trước hết nhóm em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Hải Trân Khoa
Cơ khí Động lực đã quan tâm và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em học tại
trường. Nhờ những kiến thức thầy truyền đạt cho nhóm em trong suốt q trình học
tập, đến nay nhóm em đã hồn thành báo cáo của mình.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên báo cáo khơng
tránh khỏi những sai sót nhất định, kính mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cơ
để nhóm em có thể bổ sung, nâng cao kiến thức của mình và phục vụ tốt hơn vào cơng
việc thực tế sau này. Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy cơ, gia đình và
bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên nhóm em trong suốt q trình
học tập và hồn thành bài báo cáo này. Nhóm em xin trân trọng cảm ơn thầy!.


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những thập niên vừa qua ngành công nghiệp ơ tơ thế giới nói chung và ngành
cơng nghiệp ô tô nước ta nói riêng đã không ngừng nâng cao và phát triển tạo ra được
những dòng xe đáp ứng hầu hết nhu cầu của người tiêu dùng, nhưng cũng biến động thất
thường của các hãng xe nổi tiếng. Tuy nhiên trong thời kỳ cơng nghiệp hóa hiện đại hóa,
ngành cơng nghiệp ơ tơ là ngành giữ vị trí rất quan trọng và không thể thiếu với bất kỳ
một doanh nghiệp hay cá nhân nào. Đáp ứng nhu cầu giao thơng vận tải góp phần phát

triển to lớn trên mọi phương diện... Ở Việt Nam, số lượng ô tô đang gia tăng nhanh về
số lượng cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước đặc biệt là ô tô du lịch và ô tô tư
nhân lưu thông với mật độ ngày càng nhiều. Trên thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất
hiện nhiều chủng loại xe khác nhau mỗi hãng xe có cơng nghệ sản xuất khác nhau, thậm
chí cùng một hãng xe ở những dịng xe khác nhau cũng có hệ thống khác nhau. Đối với
sinh viên ngành kỹ thuật ơ tơ nhóm em nhận thấy rằng nghiên cứu về hệ thống treo điều
khiển bằng điện tử là một việc rất bổ ích. Nhờ được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hải
Trân, nhóm em đã hồn thành đề tài “Nghiên cứu hệ thống tăng áp động cơ N20 trên
xe Vinfast Lux A2.0 năm 2019”. Từ đó nhóm em có thể rút ra được nhiều kiến thức bổ
ích có thể giúp đỡ chúng em cho việc phát triển sau này. Do kiến thức còn nhiều hạn chế
nên đề tài của nhóm em khơng tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm em rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của cơ và các bạn để đề tài của nhóm em được hoàn thiện hơn.


PHẦN 1 : MỞ ĐẦU
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
“Ô tô” thuật ngữ phổ biến hiện nay hầu hết chúng ta đều biết đó là phương tiện
đáp ứng nhu cầu đi lại, sản xuất cũng như phục vụ các sinh hoạt của con người. Cùng
với sự phát triển không ngừng nghĩ của các hãng xe ô tô liên tục đổi mới nhằm một
đích tối ưu hóa nhất có thể để cho chiếc xe mà mình sản xuất ra tốt nhất cho người sử
dụng. Và các nhu cầu của người sử dụng càng nhiều điển hình như là ơ tơ có kết cấu
gọn nhẹ,trang bị tiện nghi, động cơ nhỏ gọn hiệu suất cao, tiết kiệm nhiên liệu và đặc
biệt là các tiêu chuẩn khí thải.... Để có thể đáp ứng trọn vẹn nhất các nhu cầu sử dụng
của người sử dụng và các hiệp hội bảo vệ môi trường, sử dụng bộ tăng áp cho động
cơ là một giải pháp phổ biến hiện nay, tăng áp động cơ không chỉ giúp tăng momen
động mà cịn góp phần hạn chế ơ nhiễm khí thải mơi trường. Hiện nay hầu như các
hãng xe đều áp dụng tăng áp động cơ cho một số hãng xe mình.
Tuy nhiên bộ tăng áp động cơ củng cố các nhược điểm như là tốc độ cũng như
độ nhạy chân gas “độ trễ Turbo” hay “Turbo lag”. Để khắc phục các nhược điểm trên thì
bộ Twin Scroll Turbo (Tăng áp cuộn đôi) được nghiên cứu và đưa vào sử dụng phổ

biến hiện nay.
Và đó cũng là lý do em chọn đề tài “ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TĂNG ÁP
ĐỘNG CƠ N20 TRÊN XE VINFAST LUX A2.0 NĂM 2019”.
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Tổng quan về hệ thống tăng áp động cơ N20 và tìm hiểu về hệ thống tăng áp
động cơ N20 trên ơ tơ. Tìm hiểu về công dụng, yêu cầu, phân loại, cấu tạo, nguyên
lý hoạt động, ưu nhược điểm, ứng dụng của hệ thống tăng áp động cơ N20.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối đượng nghiên cứu: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ
N20 TRÊN XE VINFAST LUX A2.0 NĂM 2019.
Phạm vi nghiên cứu: Công dụng, yêu cầu, phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt
động, ưu nhược điểm , ứng dụng của hệ thống tăng áp động cơ N20.
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1


Hệ thống tăng áp là một hệ thống quan trong và nó phổ biến nhất trên xe hiện
nay, nó có ý nghĩa khoa học và thực tiễn phát triển của xe ô tô trong tương lai và hiện
tại.
- Ý nghĩa khoa học :
+ Nghiên cứu hệ thống tăng áp động cơ N20 giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động
của động cơ, từ đó cải thiện hiệu suất và tiết kiệm năng lượng và phát triển cải tiến
tốt hơn cho động cơ.
- Ý nghĩa thực tiễn :
+ Hệ thống tăng áp động cơ N20 giúp tăng áp suất trong hệ thống động cơ, cung cấp
thêm lượng khí hỗn hợp nhiên liệu đốt vào động cơ, từ đó tăng hiệu suất của động cơ
và tốc độ của xe.
+ Hệ thống tăng áp động cơ N20 được sử dụng phổ biến trong hầu hết trên các xe
BMW và Vinfast trên thị trường hiện nay.

+ Tóm lại, động cơ N20 trang bị trên Vinfast Lux A2.0 2019 là một công nghệ động
cơ tiên tiến mang nhiều ưu điểm khoa học và thực tiễn, như tăng hiệu suất, giảm chi
phí hoạt động, tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải, giảm độ rung và tiếng ồn, và tăng
tuổi thọ động cơ.
1.5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Nghiên cứu công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động ,ưu điểm, nhược điểm của
Hệ thống tăng áp động cơ N20 trên xe Vinfast Lux A2.0 2019.
1.6. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ
ĐỐT TRONG.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ N20 DO
BMW PHÁT TRIỂN TRÊN XE VINFAST LUX A2.0.
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG TĂNG
ÁP ĐỘNG CƠ N20 DO BMW PHÁT TRIỂN TRÊN XE VINFAST LUX A2.0
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.

2


PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP
1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP
1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống tăng áp
“Tăng áp” là cụm từ dùng chung để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng bức.
Qua đó, có thể hiểu một cách đơn giản động cơ tăng áp xe ơ tơ chính là hệ thống nạp
nhiên liệu để nén thêm khơng khí vào buồng đốt.
Như vậy có thể đưa vào nhiều nhiên liệu hơn, làm tăng công suất so với động cơ hút
khí tự nhiên mỗi khi hỗn hợp đốt cháy trong xilanh. Động cơ tăng áp mang lại rất
nhiều lợi ích cho người sử dụng. Một trong số đó là tăng sức mạnh cho động cơ, trong
khi số lượng xilanh và dung tích xilanh khơng cần tăng lên. Nhờ đó xe sẽ ít tiêu hao

nhiên liệu hơn và tiết kiệm được nhiên liệu nâng cao tính kinh tế cho xe và sự ưa
chuộng của người dùng với các hãng xe.
Chính vì vậy, động cơ tăng áp được các thương hiệu ô tô sử dụng ngày càng
phổ biến trên những chiếc xe hơi hiện đại, trở thành một giải pháp hữu hiệu để đáp
ứng nhu cầu của người dùng, cũng như các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khí thải ơ tơ
tại nhiều quốc gia trên thế giới. Những khái niệm “tăng áp”, “turbo” đã khơng cịn
q xa lạ với người dùng Việt trong mười năm trở lại đây. Trong khi tất cả những
mẫu xe diesel thương mại đều đã được trang bị turbo, “làn sóng” tăng áp cũng lan
nhanh sang những mẫu xe chạy xăng trải dài khắp các phân khúc của mỗi hãng xe
lớn nhỏ.
1.2. Lịch sử hình thành
Nạp khí cưỡng bức có từ cuối thế kỷ 19, khi Gottlieb Daimler được cấp bằng
sáng chế về kỹ thuật sử dụng máy bơm truyền động bằng bánh răng để đẩy khơng khí
vào động cơ đốt trong vào năm 1885.
Bằng sáng chế năm 1905 của Alfred Büchi, một kỹ sư người Thụy Sĩ làm việc
tại Gebrüder Sulzer thường được coi là sự ra đời của turbo tăng áp. Bằng sáng chế
này dành cho động cơ hướng tâm kết hợp tuabin khí thải dịng chảy hướng trục và
máy nén được gắn trên một trục chung.

3


Một bằng sáng chế ban đầu khác cho turbo tăng áp đã được nhà phát minh
tuabin hơi nước người Pháp Auguste Rateau đăng ký vào năm 1916, nhằm mục đích
sử dụng trên động cơ Renault được sử dụng bởi máy bay chiến đấu của Pháp.
Ứng dụng thương mại đầu tiên của turbo tăng áp là vào năm 1925, khi Alfred
Büchi lắp đặt thành công bộ tăng áp trên động cơ diesel 10 xi-lanh, giúp tăng công
suất từ 1.300 lên 1.860 K/W (1.750 đến 2.500 HP). Động cơ này đã được Bộ Giao
thông Vận tải Đức sử dụng cho hai tàu chở khách cỡ lớn là “Preussen” và “Hansestadt
Danzig”.

Các nhà sản xuất ô tô đã bắt đầu nghiên cứu về động cơ tăng áp trong những
năm 1950, tuy nhiên các vấn đề về “độ trễ turbo” và kích thước cồng kềnh của turbo
tăng áp vẫn chưa thể giải quyết được vào thời điểm đó. Những chiếc ơ tơ tăng áp đầu
tiên là Chevrolet Corvair Monza và Oldsmobile Jetfire, được giới thiệu vào năm
1962. Sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 và các sửa đổi của Đạo luật Khơng
khí sạch 1977, tăng áp trở nên phổ biến hơn trong ô tô, như một phương pháp để giảm
tiêu thụ nhiên liệu và khí thải.
Sau sự thất bại của Maybach, tăng áp cho động cơ gần như bị lãng quên. Sau
chiến tranh thế giới lần thứ nhất, Daimler mới khôi phục lại những thí nghiệm về tăng
áp cho động cơ xăng. Và sau đó đã có hàng loạt ứng dụng thành cơng cho động cơ
máy bay và xe đua. Hiện nay hệ thống tăng áp đã có những sự phát triển đáng kể theo
thời gian, đã và đang đáp ứng được nhu cầu về một loại động cơ nhỏ gọn hơn, công
suất cao hơn, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao hơn, momem xoắn lớn hơn so với động
cơ có cùng kết cấu.
1.3. Ý nghĩa của việc tăng áp trên động cơ.
Khi chế tạo cũng như khi sử dụng động cơ, chúng ta đều mong muốn là cải thiện
các chỉ tiêu có ích như: tăng cơng suất có ích, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng hiệu suất
có ích của động cơ. Sự tăng hiệu quả của động cơ thực hiện theo hai khuynh hướng:
- Tăng cơng suất có ích trong điều kiện khơng thay đổi lượng nhiên liệu cung
cấp, giải pháp này với mục đích tăng tính kinh tế nhiên liệu của động cơ.
- Tăng cơng suất có ích trong điều kiện tăng lượng nhiên liệu cung cấp với mục
đích chính là tăng công suất động cơ.

4


Qua đó ta có thể thấy chính việc tăng mật độ khơng khí nạp là tăng là tăng lượng
khơng khí nạp vào xylanh động cơ. Giải pháp này gọi là tăng áp động cơ. Đây là biện
pháp hữu hiệu nhất. Khi tăng mật độ khơng khí nạp, tức là tăng áp suất khơng khí
nạp, tăng áp suất của chu trình. Nhờ đó có thể cải thiện các thơng số của chu trình để

nâng cao tính kinh tế của động cơ. Như vậy, tăng áp có một ý nghĩa rất lớn. Khi cùng
cơng suất thì động cơ tăng áp có nhiều ưu điểm hơn như:
+ Thể tích cơng tác nhỏ hơn;
+ Trọng lượng động cơ nhỏ hơn;
+ Giảm hao tổn năng lượng do tổn thất nhiệt;
+ Tối ưu được các thành phần độc hại trong khí xả để sinh cơng.
1.4. Cơng dụng của hệ thống tăng áp
Động cơ tăng áp mang lại rất nhiều lợi ích cho người sử dụng. Để tăng công suất
động cơ giảm tiêu hao nhiên liệu và giữ sạch môi trường (do cháy triệt để) so với
động cơ có cùng kích thước xylanh và hành trình pit tơng
Hệ thống tăng áp có các cơng dụng nổi bật mà ta có thể kể đến như sau:
- Dùng để tăng công suất động cơ.
- Giảm được khối lượng và dung tích động cơ.
- Giảm tiêu hao nhiên liệu.
- Thân thiện với mơi trường, giảm lượng khí thải sinh ra.
- Tận dụng tối đa các lợi ích cho động cơ.
- Tiết kiệm nguồn năng lượng bởi vận hành sử dụng khí thải giúp tăng vịng tua
máy quay.
1.5. u cầu của hệ thống tăng áp
Hệ thống tăng áp sẽ mang lại hiệu quả cao nhất khi đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Kết cấu nhỏ gọn, chi tiết đơn giản, hiệu suất làm việc cao.
- Tháo lắp, kiểm tra dễ dàng khi bảo dưỡng và sửa chữa.
- Ít tổn hao công suất động cơ.
- Không gây ra hiện tượng cháy kích nổ.
1.6. Phạm vi sử dụng của hệ thống tăng áp
1.6.1. Tăng áp cho động cơ Diesel

5

Sự khác biệt đáng kể giữa động cơ diesel tăng áp và động cơ xăng hút khí tự
nhiên truyền thống là khơng khí đi vào động cơ diesel được nén trước khi phun nhiên
liệu. Đây là lúc bộ tăng áp đóng vai trị quan trọng đối với cơng suất đầu ra và hiệu
suất của động cơ diesel.
Nhiệm vụ của bộ tăng áp là nén nhiều khơng khí hơn vào xi lanh của động cơ.
Khi khơng khí bị nén, các phân tử oxy được nén lại gần nhau hơn. Sự gia tăng khơng
khí này có nghĩa là có thể bổ sung thêm nhiên liệu cho động cơ hút khí tự nhiên cùng
kích thước. Điều này sau đó tạo ra cơng suất cơ học tăng lên và cải thiện hiệu suất
tổng thể của q trình đốt cháy. Do đó, kích thước động cơ có thể được giảm xuống
đối với động cơ tăng áp dẫn đến khả năng đóng gói tốt hơn, lợi ích tiết kiệm trọng
lượng và cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu tổng thể.

Hình 1.1. Hệ thống tăng áp cho động cơ diesel
1 -bánh tuabin ; 2- vỏ tuabin; 3- khí thải; 4- cửa xả; 5- bánh xe máy nén; 6- vỏ máy
nén
7- trục thép rèn; 8- khí nén
Một bộ tăng áp được tạo thành từ hai phần chính: tua bin và máy nén. Tua bin
bao gồm bánh tuabin (1) và vỏ tuabin (2). Nhiệm vụ của vỏ tuabin là dẫn khí thải (3)
vào bánh tuabin. Năng lượng từ khí thải làm quay bánh tuabin và khí sau đó thốt ra
khỏi vỏ tuabin thơng qua khu vực thốt khí thải (4).
6


Máy nén cũng bao gồm hai phần: bánh xe máy nén (5) và vỏ máy nén (6). Chế
độ hoạt động của máy nén ngược lại với chế độ hoạt động của tuabin. Bánh xe máy
nén được gắn vào tuabin bằng một trục thép rèn (7), và khi tuabin quay bánh xe máy
nén, chuyển động quay tốc độ cao sẽ hút khơng khí vào và nén nó. Sau đó, vỏ máy
nén chuyển đổi luồng khơng khí tốc độ cao, áp suất thấp thành luồng khơng khí áp
suất cao, tốc độ thấp thơng qua một q trình gọi là khuếch tán. Khí nén (8) được đẩy
vào động cơ, cho phép động cơ đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn để tạo ra nhiều năng

lượng hơn.
1.6.2. Tăng áp cho động cơ xăng
Trong khi trước đây chủ yếu được áp dụng cho động cơ diesel thì thị trường
động cơ xăng tăng áp bắt đầu phát triển khoảng vào năm 60-70 ở thế kỹ trước Bộ
tăng áp đã được sử dụng trên nhiều động cơ xăng khác nhau kể từ năm 1962. Khi các
quy định về khí thải trở nên chặt chẽ hơn, việc áp dụng bộ tăng áp đã mang lại một
giải pháp hoàn hảo cho việc giảm kích thước bằng cách giảm mức tiêu thụ nhiên liệu
mà không bị ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ và khả năng lái.
Khái niệm tăng áp về cơ bản là giống nhau đối với động cơ xăng và động cơ
diesel. Tuy nhiên, có một số khác biệt do quá trình đốt cháy nhiên liệu khác nhau.
Trong động cơ xăng, tỷ lệ khơng khí và nhiên liệu cần thiết để đánh lửa rất nhạy cảm
và cần được kiểm sốt chính xác. Trong động cơ diesel, tỷ lệ khơng khí và nhiên liệu
ln ở mức “nặng” do có q nhiều khơng khí. Do đó, nhiệt độ khí thải của động cơ
xăng thường cao hơn động cơ diesel (~950-1050C°). Vì vậy, bộ tăng áp cho động cơ
xăng đòi hỏi phải có vật liệu tiên tiến để chịu được điều kiện tải nhiệt cao. Các hợp
kim đặc biệt, bao gồm các vật liệu đắt tiền như niken, thường được sử dụng cho các
bộ tăng áp này.
Một turbo được tạo thành từ hai nửa được nối với nhau bằng một trục. Một mặt,
khí thải nóng làm quay tuabin được nối với tuabin khác để hút khơng khí vào và nén
vào động cơ. Khả năng nén này mang lại cho động cơ thêm cơng suất và hiệu suất vì
càng nhiều khơng khí đi vào buồng đốt thì càng có thể bổ sung thêm nhiên liệu để có
thêm cơng suất.
Do đặc điểm của động cơ xăng là khí nạp vào động cơ là hỗn hợp xăng và khơng
khí, mặt khác động cơ xăng dễ gây kích nổ nên việc tăng áp cho động cơ xăng gặp
7


nhiều khó khăn. Hiện nay động cơ xăng tăng áp thường chỉ dùng trong máy bay tải
trọng nhỏ, máy bay thể thao, trực thăng cịn trên ơ tơ máy kéo ít sử dụng tăng áp vì
cơng suất của loại động cơ này thường nhỏ 75÷220 KW. Nếu lắp thêm cụm tuabin

máy nén sẽ làm giảm tính năng tăng tốc của động cơ
Tăng áp cho động cơ xăng dễ gây ra kích nổ vì sẽ làm tăng áp suất và nhiệt độ
đầu và cuối quá trình nén. Để tăng áp cho động cơ xăng mà khơng gây ra kích nổ
người ta dùng các biện pháp như sau:
+ Thay đổi cấu tạo buồng cháy, dùng nhiên liệu chống kích nổ tốt, thay đổi thành
phần khí hỗn hợp, thay đổi góc đánh lửa sớm, làm mát trung gian cho khí hỗn hợp ở
sau máy nén tăng áp, giảm tỉ số nén động cơ.
+ Thường người ta chỉ sử dụng động cơ xăng tăng áp trong những điều kiện đặc
biệt : làm việc trên núi cao, động cơ luôn luôn chạy ở chế độ toàn tải
- Đối với phương án 1:
Máy nén đặt trước bộ chế hịa khí,khơng khí được nén sau đó qua bộ chế hịa
khí rồi mới vào động cơ.

Hình 1.3 - a.Đặt máy nén trước bộ chế hịa khí
Ưu điểm:
- Tính năng gia tốc tốt;
- Khơng khí nén qua bộ chế hịa khí làm cho nhiên liệu dễ bốc hơi;
- Bản thân nhiên liệu khơng tiếp xúc với máy nén, ít gây nguy hại cho máy nén khi
xảy ra hiện tượng hồi hỏa.
8


Nhược điểm:
- Sử dụng nhiều bộ chế hịa khí ( 6 đến 12 bộ) làm tăng trọng lượng của hệ thống;
- Bướm ga của các BCHK rất khó điều chỉnh giống nhau;
- Các đường ống trong hệ thống nạp thải phải thật kín nếu khơng dễ sinh ra hoả
hoạn .
- Đối với phương án 2:
+ Đặt máy nén ở sau bộ chế hịa khí lúc này hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu sẽ đi
vào máy nén.

Hình 1.2 - b.Đặt máy nén sau bộ chế hịa khí
ĐC- động cơ
MN- máy nén
TB- tuabin
BCHK- bộ chế hịa khí
P0- áp suất khí trời
Po’- áp suất khí thải ra khỏi tuabin
Pk- áp suất khí nạp
Pt- áp suất khí thải
Ưu điểm:
+ Hỗn hợp được hịa trộn đều;
+ Khi qua máy nén nhiên liệu bốc hơi nhanh;
+ Nhiệt độ của khơng khí đi vào máy nén thấp hơn nhiệt độ khí trời nên lưu lượng
9


và hiệu suất máy nén tăng.
Nhược điểm:
+ Nếu xảy ra hiện tượng hồi hỏa thì máy nén chóng hỏng;
+ Tính tăng tốc kém, vì khơng gian máy nén lưu trữ lại một lượng hịa khí nhất
định, khơng đáp ứng kịp yêu cầu thay đổi nhanh chế độ làm việc của động cơ;
+ Đóng nhỏ miệng bướm ga hoặc miệng vào máy nén, dầu nhờn trong máy nén dễ
bị hút theo dịng khí nạp.
1.7. Tăng áp máy nén
1.7.1. Máy nén dẫn động cơ khí
Các loại máy nên được sử dụng trong phương án này có thể là máy nén kiểu
piston, quay rôto, trục xoắn, quạt ly tâm hoặc quạt hướng trục được dẫn động từ trục
khuỷu của động cơ đốt trong.

Hình 1.4.Máy nén tăng áp dẫn động cơ khí từ trục khuỷu động cơ
Khơng khí ngồi trời được hút vào và nén dưới áp suất cao. Nhiệt độ khơng khí
lúc này tăng ảnh hưởng khơng tốt đến q trình nạp của động cơ.
Tăng sức nén của khơng khí, tức là lượng khí có trong cùng một thể tích, đồng
thời làm nhiệt độ của nó tăng lên. Nhiệt độ cao hơn có liên quan đến mật độ thấp hơn,
có nghĩa là xi lanh nhận được lượng oxy nhỏ hơn nếu nhiệt độ khơng khí thấp hơn.
Do đó ta phải hạ thấp nhiệt độ của hỗn hợp khí đến mức thấp có thể bằng cách
cho khơng khí đi qua thiết bị làm mát trước khi vào xylanh động cơ . Vì vậy bộ tản
nhiệt khơng khí sạc (bộ làm mát liên động) được sử dụng. Thông thường nhất, đây là
10


bộ trao đổi khơng khí thuộc loại khơng khí-khơng khí hoặc (hiếm khi) khơng khínước.
1.7.2. Máy nén dẫn động bằng Tuabin khí
Tăng áp bằng Tuabin khí là phương án tăng áp dùng Tuabin làm việc bằng cách
sử dụng năng lượng khí xả của động cơ đốt trong (ĐCĐT) để dẫn động máy nén. Khí
xả của động cơ đốt trong có áp suất và nhiệt độ rất cao nên nhiệt năng của nó tương
đối lớn. Khí xả của ĐCĐT ở tất cả mọi chế độ sử dụng trong thực tế đảm bảo các
điều kiện sau:
- Năng lượng đủ cao để có thể sử dụng một phần cho giãn nở trong Tuabin và
sinh cơng cơ khí;
- Nhiệt độ khơng q cao nên có thể tránh được việc hư hỏng các chi tiết của Tuabin;
- Tuabin khí có thể dẫn động máy nén ly tâm hoặc máy nén đồng trục mà không
tạo ra sức cản quá lớn trên đường xả. Trong động cơ Diesel, khoảng 30 đến 40% năng
lượng của nhiên liệu phát ra bị mất đi theo khí thải ra bên ngồi.
Tuabin và máy nén được nối đồng trục với nhau. Khí xả giãn nở trong cánh
Tuabin và làm quay cánh Tuabin và dẫn động máy nén khơng khí tới áp suất tăng áp
và đưa vào động cơ.
Phương án này cho phép lợi dụng tối đa năng lượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng
như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT.

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng Tuabin khí

11


1.7.3. Máy nén tăng áp hỗn hợp
Trong tăng áp hỗn hợp người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khác nhau, một
được dẫn động Tuabin khí và một được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ. Ưu điểm
của phương pháp lắp hỗn hợp:
Ở phạm vi tốc độ thấp thì năng lượng khí xả cịn thấp chưa đảm bảo cung cấp
đủ năng lượng cho máy nén để nén môi chất vào động cơ với áp suất và lưu lượng
mong muốn thì mơi chất tăng áp chủ yếu được cung cấp bởi máy nén dẫn động cơ
khí và chỉ có cụm tăng áp bằng Tuabin- máy nén hoạt động mà thôi.
Phương pháp lắp nối tiếp được sử dụng nhiều trong trường hợp tăng áp có áp
suất tăng áp cao, đặc biệt là khi ở tải nhỏ.

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý của phương án tăng áp hỗn hợp ghép nối tiếp.
a - Ghép nối tiếp thuận; b. Ghép nối tiếp nghịch.
1- Động cơ; 2- Tuabin; 3- Máy nén; 4- Máy nên dẫn động cơ khí;
5- Khớp nỗi; 6- Thiết bị làm mát
Phương án lắp song song, khi tăng áp khí nạp vào động cơ được cung cấp đồng
thời nhờ hai máy nén. Hình thức này rất phù hợp cho động cơ tăng áp có áp suất trung
bình nhất là đối với động cơ vận tải.

12


Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý của phương án tăng áp hỗn hợp ghép song song.
1- Động cơ; 2- Tuabin; 3- Máy nén; 4- Máy nén dẫn động cơ khí;

5- Khớp nổi; 6 - Bình nạp chung.
1.8. Tăng áp khơng máy nén
1.8.1. Tăng áp dao động và cộng hưởng
Hệ thống nạp tăng áp cộng hưởng gồm một hệ thống bình và ống có khả năng
gây ra dao động trong đường nạp được nối với nhiều xylanh. Nguyên tắc bố trí các
nhánh ống đến xylanh là làm cho q trình có tính chu kỳ của các xylanh phù hợp với
tần số của hệ thống đường ống nạp. Khi đó các xylanh được nối với nhau ở số vòng
quay cộng hưởng sẽ nhận được áp suất nạp tăng áp. Sự dao động của sóng áp suất khí
nạp trong đường ống nạp phù hợp với sự chuyển động của piston. Chuyển động của
piston trong mỗi xylanh sinh ra dao động sóng áp suất và sóng này có thể truyền đến
đường nạp của các xylanh khác. Ví dụ:
Động cơ 4 xylanh có thứ tự nổ là 1-3-4-2 thì để tạo hệ thống nạp cộng hưởng,
phải có hai nhánh ống nạp cho hai nhóm xylanh: nhóm các xylanh 1 và 4, nhóm các
xylanh 2 và 3. Khi đó trong một nhánh ống, nếu xylanh này đang ở kỳ nạp thì xupap
ở xylanh kia đang đóng kín, sóng áp suất của chúng khơng ảnh hưởng đến nhau.
1.8.2. Tăng áp trao đổi sóng áp suất
Trong phương án này, người ta sử dụng năng lượng động học của khí xả để nén
khơng khí nạp. Sự tăng hay giảm áp suất được truyền với cùng tốc độ của các xung
nén hình thành từ phía có áp suất cao lên phía có áp suất thấp.

13


Dịng khối lượng và xung của sóng áp suất tác dụng trực tiếp lên phía có áp suất
thấp chuyển động với tốc độ âm thanh trong môi trường xem xét. Trong lúc đó, dịng
năng lượng lại chuyển động với tốc độ chậm hơn, nên tránh được hiện tượng trộn lẫn
giữa khí xả và khí nạp.

Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng sóng khí
Khơng khí thấp áp; 2- Dây đai; 3- Khơng khí cao áp; 4- Động cơ; 5- Khí thải cao

áp; 6- Khí thải thấp áp; 7- Rơto.

14