tăng áp cho động cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA SAU ĐẠI HỌC
MÔN HỌC
TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ
TIỂU LUẬN
TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP ỨNG
DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ XE TẢI NHẸ
GVHD: TS. HUỲNH THANH CÔNG
HVTH:
NGUYỄN VĂN MINH
Khóa học: 2014 – 2016
Lớp: KTCK-K22 (CN: Cơ khí động lực)
Đồng Nai – 7/2015
LỜI CÁM ƠN
Trong thời gian học tập môn học “ Tăng áp cho động cơ đốt trong”, em
xin chân thành cảm ơn qúy Thầy, Cô trong khoa sau Đại học trường Đại học
Lâm Nghiệp Việt Nam. Đặc biệt xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến Thầy
trực tiếp giảng dạy chúng em môn học này: TS. Huỳnh Thanh Công. Xin chân
thành cảm ơn Thầy đã nhiệt tình giảng dạy trong những ngày qua để trang bị
cho chúng em những vốn kiến thức vô cùng quý giá giúp chúng em hoàn thành
được môn học.
Trong bài tiểu luận này dựa trên những tài liệu tham khảo, em sẽ tìm hiểu
về “những phương pháp tăng áp ứng dụng trên động cơ xe tải nhẹ” góp phần
nâng cao kiến thức và hiểu biết về một trong những cải tiến tăng áp cho động cơ
đốt trong được ráp trên các phương tiện đi lại phổ biến hiện nay.
Mặc dù đã luôn cố gắng tiếp thu và học hỏi đồng thời cố gắng nghiên cứu
để hoàn thành tiểu luận cho môn học. Nhưng với khả năng còn hạn chế về mặt
kiến thức và cả kinh nghiệm thực tế cho nên bài tiểu luận của em cũng không
tránh khỏi nhiều thiếu xót. Kính mong được sự chỉ dẫn của Qúy Thầy cô cùng
các anh, chị đồng nghiệp để bài tiểu luận môn học này của em được hoàn thiện
hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Trảng Bom, ngày 31 tháng 07 năm 2015
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Minh


Lời nói đầu
Một động cơ cần đủ 3 yếu tố để tạo ra động năng: nhiên liệu, khí và tia
lửa. Càng đốt cháy nhiều không khí và nhiên liệu theo tỷ lệ thích hợp thì càng
tạo ra nhiều công suất. Nguyên tắc này mở đường cho việc ứng dụng turbin tăng
áp cho động cơ.
Để cải tiến và hoàn thiện hơn cho động cơ, ngành động cơ đốt trong đã
nghiên cứu và chế tạo ra nhiều những loại động cơ với tính năng ưu việt, bằng
cách cải tiến và hoàn thiện những hệ thống trên động cơ như; hệ thống nhiên
liệu (phun xăng điện tử, phun dầu điện tử, hệ thống đánh lửa điện tử, sử dụng hệ
thống tăng áp v v.). Một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để nâng cao
công suất cho động cơ được sử dụng rộng rãi ngày nay đó chính là sử dụng hệ
thống tăng áp bằng turbin chạy bằng năng lượng khí thải của chính động cơ đó.
Về mặt bản chất turbin tăng áp là một máy nén khí, "thổi" khí áp suất cao
vào buồng cháy nhờ đó nâng cao tỷ số nén. Hệ thống nạp cưỡng bức từng sử
dụng trên động cơ máy bay trong thời gian dài trước khi được ứng dụng trên
động cơ ôtô vào năm 1960. Chúng giúp động cơ nhỏ tạo ra công suất lớn.
Không tăng kích thước động cơ mà vẫn tạo công suất lớn đồng nghĩa với tiết
kiệm nhiên liệu.
Sử dụng hệ thống tăng áp bằng turbin khí cho động cơ là một trong những
biện pháp vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao nhờ tiết kiệm năng lượng nhưng
đồng thời cũng mang một ý nghĩa xã hội rất to lớn chính nhờ vào việc hạn chế ô
nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ gây ra. Ngày nay, việc đánh giá mức
độ ô nhiễm do khí thải của động cơ trên ôtô là một trong những tiêu chuẩn

không thể thiếu cho ngành đăng kiểm ở các quốc gia, với các tiêu chuẩn này
ngày càng khắt khe hơn. Trong thời gian hiện nay tại Việt Nam, Cục Đăng Kiểm
Việt Nam cũng sẽ bắt đầu áp dụng các tiêu chuẩn này, trước hết là đối với
những phương tiện đăng ký mới, và tiêu chuẩn bước đầu được áp dụng là EURO
II. Chính những qui định này đòi hỏi nhà sản xuất phải có những biện pháp cải
tiến thiết thực nhất cho những động cơ đang và sẽ được sản xuất mới. Một trong
những biện pháp đó chính là sử dụng hệ thống tăng áp bằng turbin khí.



 


   !"#$%&'()*+
$, -./ 0%12 !'"'
I. TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG
1.1 Các phương pháp tăng áp chủ yếu cho động cơ
Tất cả các biện pháp tăng áp nhằm tăng áp suất của không khí nạp vào trong
xi lanh động cơ ở cuối quá trình nạp lúc đóng xupáp nạp, qua đó làm tăng lượng
khí nạp mới vào trong động cơ, được gọi là tăng áp cho động cơ.
Dựa vào nguồn năng lượng để nén không khí trước khi đưa vào động cơ,
người ta chia tăng áp cho động cơ thành tăng áp có máy nén và tăng áp không có
máy nén theo sơ đồ (hình 1.1).
Hình 1.1: Sơ đồ các phương pháp tăng áp trên động cơ đốt trong
Ở động cơ đốt trong nếu môi chất trước khi nạp vào xi lanh được nén đến
một áp suất nào đó thì được gọi là động cơ tăng áp. Nếu môi chất được nén nhờ
máy nén được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thì tổ hợp động cơ đốt trong -
máy nén được gọi là động cơ tăng áp cơ khí (hoặc cơ giới). Nếu máy nén được
dẫn động nhờ turbin tận dụng năng lượng khí thải của động cơ đốt trong thì tổ

hợp động cơ đốt trong - turbin - máy nén được gọi là động cơ tăng áp turbin khí.
Công suất có ích của động cơ được xác định như sau:
n
X
N
ASQFNe
pmdtrck
ηηηηρ=
n
X
i
FSQ
A
F
pH

n
i
.
2/τ
Trong đó:
k
- mật độ không khí nạp (kg/m
3
)
η
c
- hiệu suất của sự cháy nhiên liệu;
3
3

η
tr
- hiệu suất của sự truyền nhiệt;
η
m
- hiệu suất cơ giới
η
d
- hiệu suất hao hụt về đồ thị thực tế so với lý thuyết
A - khối lượng không khí;
Q
H
- nhiệt trị thấp của nhiêu liệu (kJ/kgNL)
F - khối lượng nhiên liệu;
S - hành trình của piston (mm)
F
p
- diện tích đỉnh piston(mm
2
)
i - số xilanh; t = 4 đối với động cơ bốn kỳ; t = 2 đối với động cơ hai kỳ
n - tốc độ động cơ (vòng/phút).
Tăng áp cho động cơ là tăng áp suất môi chất trên đường ống nạp nhằm tăng
lượng khí nạp tại đầu quá trình nén. Do đó, tăng áp suất trung bình của chu trình,
kết quả làm tăng công suất có ích của động cơ.
1.2 Các dạng tăng áp động cơ.
1.2.1. Động cơ đốt trong tăng áp bằng truyền động cơ khí (supercharger)
Hình 1.2: Sơ đồ động cơ tăng áp bằng truyền động cơ khí
Hình 1.3: Chu trình lý tưởng của động cơ tăng áp bằng truyền động cơ khí
4

4
Hiệu suất nhiệt của toàn bộ thiết bị được tính bằng biểu thức sau:

)1(.
1
ktñc
mnñc
ty
Q
LL
δ−η=
−
=η
Trong đó: η
tdc
- hiệu suất nhiệt của động cơ

)1.(1
1.
.
1
1
1
−ρλ+−λ
−ρλ
ε
−=η
−
k
k

k
tñc

tñc
k
kvñc
kMTmcL η−ρλ+−λε=
−
)]1(.1.[
1
(kJ/Kmol)

]1).[(
1
1
1
1
1
−εµ
−
=











−








µ
−
=
−
−
k
k
oo
k
k
o
k
omn
TR
k
k
p
p
TR
k

k
L
]1).[(
1
−ε
−k
ko
TRM
ñc
mn
k
L
L
=δ
(công tương đối của máy nén)
Giả sử quá trình nén của máy nén là quá trình đoạn nhiệt:
tñc
kk
o
k
k
o
k
k
m
R
k
k
η−ρλ+−λεε
−ε

µ
−
=δ
−−
−
.)]1(.1[.
]1)[(
.
.
1
11
1
tñc
k
k
k
k
k
v
k
mc
R
η−ρλ+−λεε
−ε
−
−
−
)].1(.1[.
]1)[(
1

1
1
với:
1−= k
mc
R
v
và e
o
=
εε==
k
c
k
k
o
c
o
v
v
v
v
v
v
Tăng áp bằng truyền động cơ khí (tăng áp cơ giới) có ưu nhược điểm:
- Chất lượng khởi động và tăng tốc động cơ tốt vì lượng khí nạp vào động
cơ trong một chu trình chỉ phụ thuộc vào số vòng quay mà không phụ thuộc vào
năng lượng khí thảị
- Tính kinh tế kém do tiêu hao công dẫn động máy nén
1.2.2. Động cơ đốt trong tăng áp bằng turbin khí (hình 1.4-1.5)

Hình 1.4: Hình cắt-turbin tăng áp trên động cơ.
5
5
Hình 1.5: Mặt cắt của bộ tăng áp turbin khí (turbochager)
Chú thích:
(1) Cánh turbin đường xả (2) Vỏ hộp turbin
(3) Khí thải đi vào cánh turbin (4) Ngõ ra khí thải
(5) Cánh máy nén khí (6) Vỏ hộp máy nén
(7) Trục nối (8) Không khí nén vào
Khi động cơ hoạt động, áp suất khí cháy được xả ra qua đường ống dẫn
(3) đến turbin làm quay cánh turbin(1) và xả theo đường số (4) đi tới bộ giảm
âm ra ngoài. Cánh turbin(1) quay qua trục nối(7) làm cho cánh turbin nén khí(5)
quay theo hút không khí từ ngoài vào, khí bị nén lại và đẩy đi qua ống dẫn (6-8)
đưa vào trong xilanh động cơ ở kỳ hút như sơ đồ hình 1.6.
Hình 1.6: Sơ đồ tăng áp bằng khí xả động cơ
Có hai kiểu tăng áp turbin khí xả:
6
6
- Turbin đẳng áp - Turbin biến áp.
Hình 1.7: Chu trình lý tưởng của động cơ tăng áp turbin khí
(loại turbin biến áp)
Chú thích:
la - nén đoạn nhiệt của không khí trong máy nén;
ac - nén đoạn nhiệt của khí trong xilanh
cyz - cấp nhiệt hỗn hợp Q
1
= Q
1
’ + Q
1

'’;
zb - giãn nở đoạn nhiệt trong xilanh
brf - giãn nở của khí thải trong xilanh và trong turbin biến áp
fl - nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường Q
2
Động cơ tăng áp kiểu biến áp cho áp suất tăng áp cao hơn khi áp suất trung
bình trong đường xả của tăng áp biến áp và đẳng áp là như nhau vì cho phép sử
dụng toàn bộ năng lượng khí thải.
Tuy nhiên loại tăng áp này có nhược điểm chính là hiệu quả sử dụng năng
lượng xung áp giảm nhanh khi tăng áp suất tăng áp của khí nạp và kết cấu đường
ống xả phức tạp, đặc biệt ở động cơ nhiều xilanh.
Động cơ tăng áp kiểu turbin biến áp được sử dụng phổ biến cho các động
cơ Diesel vừa và nhỏ.
7
7
Hình 1.8: Chu trình lý tưởng của động cơ tăng áp turbin khí
(loại turbin đẳng áp)
Chú thích:
la - nén đoạn nhiệt trong máy nén; ac - nén đoạn nhiệt trong xilanh
cyz - cấp nhiệt hỗn hợp Q
1
= Q
1
’ + Q
1
'’ zb- giãn nở đoạn nhiệt trong xilanh
ba - nhả nhiệt đẳng tích của xilanh Q
T
ar’-cấp nhiệt trong turbin đẳng áp Q
T

r’g - giãn nở đoạn nhiệt trong turbin;
gl - nhả nhiệt từ turbin cho môi trường Q
2
Hiệu suất nhiệt của chu trình được xác định như sau:
)]1(1.[
1
1
1
−ρλ+−λε
−λρ
−=η
−
k
o
k
k
ty
)]1(1.[
)1.(
1
−ρλ+−λε
−λρ
−
k
k
o
k
k
Áp suất trung bình của chu trình:
)]1(1[

1
.
1
−ρλ+−λη
−ε
ε
−
= k
k
p
p
ty
k
kk
ty

1
.
1 −ε
ε
−
k
a
k
p
)]1(1[
1
.
1
−ρλ+−λη

−ε
ε
−
= k
k
p
p
ty
k
kk
ty
Nhận xét: Hiệu suất nhiệt và áp suất trung bình của chu trình hỗn hợp động cơ
tăng áp lớn hơn động cơ không tăng áp từ 15

÷

35%.
1.2.3. Động cơ đốt trong tăng áp liên hợp (kết hợp supercharger và turbocharger)
Hình 1.9: Sơ đồ động cơ tăng áp liên hợp dùng máy nén nối tiếp
8
8
Trong động cơ tăng áp liên hợp khí nạp được tăng áp sơ cấp tại máy nén
truyền động cơ khí từ trục khuỷu, sẽ được nén thứ cấp tại máy nén dẫn động
bằng turbin khí thải rồi nạp vào xilanh động cơ.
* Ưu nhược điểm của hệ thống này là:
- Cải thiện tính tăng tốc tốt cho động cơ khi làm việc ở chế độ tải và tốc độ nhỏ.
- Nhược điểm: Công suất tiêu thụ cho máy nén tăng nhanh khi tăng công suất
điều này giảm hiệu suất động cơ.
Để cải thiện nhược điểm trên, nên chọn phương án lắp máy nén song song.
Khí nạp mới cùng được nén một cấp tại cả hai máy nén dẫn động cơ khí và dẫn

động bằng turbin khí. Sau đó khi tăng áp được đưa tới đường ống nạp chung để
vào xilanh động cơ. Ưu điểm của hệ thống tăng áp liên hợp song song là kích
thước và khối lượng máy nén nhỏ hơn cũng như tuổi thọ được gia tăng.
1.2.4. Làm mát khí nén sau bộ tăng áp (turbocharger)
Hình 1.10: Sơ đồ động cơ tăng áp có làm mát khí tăng áp
Với hệ thống nạp cưỡng bức có bộ làm mát khí nạp(intercooler). Khi
không khí được nén sẽ nóng lên và giãn nở. Để nhận nhiều sức mạnh từ động
cơ, mục tiêu là có được nhiều phân tử khí vào xi-lanh hơn, chứ không phải là
khí giãn nở trong khi số phân tử khí lại ít. Do đó, bộ làm mát khí nạp hình thành
để làm mát nguồn khí nóng từ máy nén trước khi đi vào buồng đốt để tăng hiệu
suất tăng áp đồng thời bảo vệ động cơ, ngoài ra còn chủ động điều chỉnh lượng
khí đi vào buồng đốt dưới áp lực cao, tạo sức nén cao hơn và tăng sức mạnh cho
mỗi giai đoạn trong 4 kỳ hút, nén, nổ, xả.
9:
9:
Hình 1.11: Sơ đồ hệ thống nạp cưỡng bức bằng turbin tăng áp làm mát gió
Mục đích làm mát:
- Giảm ứng suất nhiệt của các chi tiết trong động cơ tăng áp. Mức độ làm
mát phụ thuộc vào mức độ tăng áp. Thông thường nhiệt độ khí tăng áp sau khi
qua bộ làm mát (bằng nước hoặc không khí) có thể giảm 20

÷

70
o
C.
- Làm tăng khối lượng riêng của khí nạp (r
k
), trên thực tế khi cứ giảm nhiệt
độ khí tăng áp 10

o
C thì công có ích tăng 2

÷

4%
99
99
II. PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP ỨNG DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ YUCHAI -
YZ485ZLQ LẮP CHO XE TẢI NHẸ (JAC, VEAM, GIAIPHONG).
Động cơ Yuchai - YZ485ZLQ được lắp trên xe tải nhẹ 1,25 tấn – dùng
cho ô tô JAC, GIAIPHONG, VEAM hiện đang sử dụng nhiều tại thị trường
Việt Nam như hình sau: (hình 2.1- 2.2)
Hình 2.1: Hình ảnh động cơ Yuchai - YZ485ZLQ
Hình 2.2: Động cơ Yuchai - YZ485ZLQ được lắp trên các loại xe tải nhẹ
2.1. Bố trí hệ thống turbin tăng áp trên động cơ Yuchai - YZ485ZLQ
Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của cụm turbin - máy nén tăng áp
Tên các thông số Giá trị Đơn vị
Số hiệu của turbo SJ60
Đường kính ngoài cánh công tác cụm turbin-máy nén 48 mm
Lưu lượng khối lượng của máy nén 0,01-0,18 kg/s
Áp suất khí sau máy nén 2,5 kg/cm
2
9
9
Nhiệt độ khí xả khi vào turbin 650
0
C
Áp suất dầu bôi trơn cho ổ trục turbin-máy nén khi
động cơ làm việc

196-392
(2-4)
kPa
kg/cm
2
Nhiệt độ dầu bôi trơn 50-80
0
C
Tốc độ quay của trục turbin-máy nén 135000
÷
1
50000
vòng/
phút
2.1.1. Sơ đồ bố trí hệ thống tăng áp trên động cơ
11
12
13
14
15
10
9
8
7
6
54
3
2
1
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí hệ thống tăng áp trên động cơ

Chú thích:
1- Bầu lọc không khí; 2- Ống nạp trước máy nén; 3- Động cơ;
4- Ống thải; 5- Ống dẫn khí nạp vào bầu áp suất;
6- Két làm mát khí nạp; 7- Ống nạp sau máy nén;
8- Cụm turbin-máy nén; 9- Van xả; 10- Bầu áp suất;
11- Trục khuỷu; 12- piston; 13- Xilanh;
14- Xupáp nạp; 15- Xupáp thải.
 Nguyên lý làm việc
Trong quá trình làm việc, giữa động cơ, turbin và máy nén có sự liên hệ với
nhau. Khi động cơ hoạt động, khí thải ra khỏi động cơ theo đường ống (4) vào
làm quay turbin (8). Cánh công tác của turbin được nối đồng trục với cánh công
tác của máy nén nên cánh công tác của máy nén cũng quay theo. Máy nén thực
hiện quá trình hút không khí từ môi trường xung quanh qua bầu lọc (1), rồi đến
9
9
cửa vào cánh công tác của máy nén nhờ độ chênh áp suất tại cửa vào, sau đó
không khí đi vào cánh công tác. Nhờ lực ly tâm và tiết diện thay đổi của cánh
công tác của máy nén nên không khí được nén đến một áp suất nào đó để qua
két làm mát khí nạp (6) đi cung cấp cho động cơ.
Máy nén và turbin lắp đồng trục cho nên khi turbin quay sẽ dẫn động máy
nén làm việc. Lượng không khí nạp yêu cầu cho động cơ được điều khiển bởi
bánh dẫn hướng và cánh công tác của máy nén, không khí thay đổi hướng để đi
vào cánh công tác. Lúc này cánh công tác của máy nén đang được rôto turbin
dẫn động quay, làm xuất hiện lực ly tâm đẩy dòng khí từ trong ra ngoài theo
phương hướng kính. Không khí nén, sau khi ra khỏi cánh công tác, tiếp tục đi
vào ống tăng áp. Tại đây, động năng của dòng khí được chuyển thành áp năng.
Không khí bị nén đến áp suất cần thiết rồi đi vào buồng xoắn ốc. Phần động
năng còn lại của dòng khí được tiếp tục chuyển thành áp năng tại đây. Lúc này
dòng khí nạp có áp suất cao ra khỏi máy nén theo đường ống nạp vào xilanh
động cơ qua cửa nạp.

2.1.2. Đặc điểm kết cấu của (turbin)turbo SJ60 trên động cơ YZ485ZLQ.
Hình 2.2: Hình ảnh turbo (turbin) SJ60 lắp trên động cơ YZ485ZLQ
93
93
Hình 2.3: Tổng thể cụm turbin-máy nén loại SJ60 của hệ thống tăng áp động cơ
Yuchai-YZ485ZLQ
A- Khí nạp máy nén; B- Khí nạp vào động cơ;
C- Khí thải ra môi trường bên ngoài; D- Khí thải vào turbin.
a. Kết cấu của bộ turbo tăng áp SJ60 lắp trên động cơ YZ485ZLQ
Động cơ Yuchai-YZ485ZLQ sử dụng hệ thống tăng áp bằng turbo khí thải
loại SJ60, do Công ty Weifang Fuyan Turbochargers tại Trung Quốc sản
xuất. Cụm turbo tăng áp bao gồm một turbin dạng hướng kính và một máy nén li
tâm.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
C
B
Hình 2.4: Kết cấu cụm turbin-máy nén
Chú thích:
1- Vỏ turbin; 2- Bộ phận quay turbin; 3- Xéc măng làm kín turbin;
4- Bạc đỡ trục turbin-máy nén; 5- Vỏ giữa;

94
94
6- Vòng hãm; 7- Vòng làm kín máy nén; 8- Vỏ máy nén;
9- Cánh công tác máy nén; 10- Bộ điều chính áp suất;
A- Khí xả ra khỏi turbin; B- Không khí vào máy nén;
C- Khí nạp vào động cơ.
Turbin trong bộ turbo tăng áp là một loại động cơ (nguồn động lực) dùng để
chuyển năng lượng của sản vật cháy có áp suất và nhiệt độ nhất định thành công
cơ học dẫn động máy nén khí. Sản vật cháy với áp suất p
T
, nhiệt độ T
T
và tốc độ
C
T
đi vào vỏ turbin tới vành miệng phun. Vành miệng phun là những đường
thông có tiết diện giảm dần từ cửa vào đến cửa ra làm cho sản vật cháy được
giãn nở và tăng tốc khi qua miệng phun. Trong miệng phun một phần áp năng
của sản vật cháy được chuyển thành động năng.
b. Bộ phận điều khiển xả bớt khí thải qua turbin
13
11
12
1
2
4 5
6
7
8
9

10
3
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của phương án xả bớt khí thải qua turbin bằng van
xả, được điều khiển bằng áp suất khí tăng áp trên động cơ Yuchai-YZ485ZLQ
Chú thích:
1- Bầu lọc không khí; 2- Đường khí nạp vào;
3- Không khí trời vào; 4- Khí thải từ động cơ;
5- Khí đến bộ chấp hành; 6- Két làm mát khí nạp;
7- Khí nạp vào động cơ; 8- Cụm turbin-máy nén;
9- Cơ cấu điều khiển; 10- Bộ chấp hành;
95
95
11- Van xả; 12- Xupápnạp; 13- Xupáp thải.
 Nguyên lý làm việc
Van xả hoạt động từ sự điều khiển của áp suất khí nạp. Khi động cơ chạy ở
chế độ bình thường van không hoạt động. Khi động cơ chạy quá tải tức dòng khí
thải ra quá lớn làm cho cánh turbin quay với tốc độ lớn hơn. Do cánh turbin và
cánh nén nối đồng trục với nhau nên cánh nén cũng quay với tốc độ lớn làm cho
lượng khí nạp vào động cơ tăng mạnh. Trên đường ống nạp vào động cơ đường
nối thông giữa bầu áp suất (hình 2.5) và đường ống nạp, khí nạp luôn thường
trực. Do đó, sự gia tăng áp suất khí nạp một phần đi vào bầu áp suất. Tại đây sự
gia tăng áp suất sẽ tạo lực thắng lực lò xo để đẩy màng cao su đi xuống. Màng
cao su nối liền với cần điều khiển cam nên cần này cũng đi xuống làm xoay
cam. Nhờ lực lò xo mà cần gắn liền với van 11 được dịch chuyển để mở van 11.
Khi van 11 mở, một phần khí thải được thoát ra ngoài mà không qua turbin. Lúc
này tốc độ dòng khí thải sẽ giảm và làm cho tốc độ các cánh turbin giảm, sẽ kéo
theo sự giảm của các cánh nén, nên lượng khí nạp vào động cơ sẽ ít hơn. Động
cơ trở về trạng thái hoạt động bình thường.
c. Bộ phận làm mát khí nạp trên động cơ YZ485ZLQ
45

60
70
285
260
365
350
41
57
50
1
2
3
4
5
7
6
Hình 2.6: Bố trí két làm mát trên động cơ
Chú thích:
1- Bầu lọc không khí; 2- Đường khí ra của máy nén;
3- Cụm turbin-máy nén; 4- Khí xả động cơ vào turbin;
5- Khí xả động cơ ra môi trường; 6- Két làm mát khí nạp;
96
96
7- Đường nạp chính vào động cơ.
2.1.3. Các thông số làm việc của turbo SJ60 với động cơ YZ485ZLQ
Bảng 2.2: Giá trị các thông số động cơ YZ485ZLQ
St
t
Tên thông số
Ký

hiệu
Giá
trị
Đơn vị
1 Công suất định mức có ích của động cơ N
e
46 kW
2 Số vòng quay định mức
n
3200
vòng/phút
3
Tỷ số nén
ε
17,5
4 Đường kính xilanh D 85 mm
5 Hành trình piston S 92 mm
6
Số xylanh
τ
4
7 Số kỳ i 4
8 Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
215 g/(kW.h)
9 Pha phân phối khí
+ Góc mở sớm xupáp nạp
ϕ
1
14 Độ

+ Góc đóng muộn xupáp nạp
ϕ
2
46 Độ
+ Góc mở sóm xupáp thải
ϕ
3
46 Độ
+ Góc đóng muộn xupáp thải
ϕ
4
14 Độ
97
97
Bảng 2.3: Giá trị các thông số kiểm tra của turbo SJ60 với động cơ YZ485ZLQ.
2.2. Ưu và khuyết điểm của phương pháp tăng áp
Tăng áp bằng turbin khí (torbo SJ60) có kết cấu gọn nhẹ, hiệu suất thiết bị
cao, động cơ có thể tự động điều chỉnh lượng khí nạp vào phù hợp với chế độ tải
trọng.
Bộ phận làm mát gió giảm được ứng suất nhiệt của các chi tiết trong động
cơ tăng áp. Nhiệt độ khí tăng áp sau khi qua bộ làm mát có thể giảm xuống đạt
yêu cầu.
Hệ thống tăng áp sử dụng turbo SJ60 với động cơ YZ485ZLQ đạt được các
chỉ tiêu yêu cầu cho phép, giúp tăng được công suất của động cơ và tiết kiệm
nhiên liệu
98
98
Thông số
Ký
hiệu

Đơn vị
Khoảng giá
trị thường
gặp
Giá trị
kiểm
tra
Ghi
chú
Áp suất trên đường thải P
th
MN/m
2
(1,02÷1,04)P
0
1,03P
0
Suất tiêu hao nhiên liệu có
ích
g
e
g/kWh 200÷285 215
Áp suất tăng áp P
K
MN/m
2
0,22
Áp suất môi trường xung
quanh
P

0
MN/m
2
0,1
Nhiệt độ môi trường xung
quanh
T
0
0
k 298
Hệ số dư lượng không khí
α
1,5÷1,8 1,7
Hệ số lợi dụng nhiệt độ tại
Z
ξ
;
0,65÷0,85 0,85
Hệ số lợi dụng nhiệt độ tại
b
ξ

0,8÷0,9 0,9
Áp suất khí sót Pr MN/m
2
>P
th
0,15
Nhiệt độ khí sót T
r

0
K (700÷900)
0
K 850
Chỉ số giãn nỡ đa biến
trung bình của khí sót
m 1,45÷1,5 1,5
Áp suất cuối qúa trình nạp Pa MN/m
2
(0,9÷0,96)P
k
0,95.P
k
Hệ số nạp thêm
λ
9
1,02÷1,07 1,05
Hệ số quét khí
ϕ
k
≥1 1,05
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
λ
$
1,1
Hệ số điền đầy đồ thị φ
d
0,92÷0,97 0,96
Tuy nhiên, tăng áp bằng turbin khí có khuyết điểm là khó tăng tốc và khó
khởi động.

2.3. Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và tháo lắp hệ thống tăng áp.
a. Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống khí nạp
Kiểm tra sự rò rỉ, tắc kẹt của đường ống nối giữa bầu lọc khí với đường nạp,
đường nạp với cụm turbin – máy nén(TB-MN) cũng như giữa cụm TB-MN và
đường ống nối với động cơ Các hư hỏng trong hệ thống này, cần được khắc
phục theo các trình tự như sau :
- Tắc lọc không khí (lọc gió): Dùng khí nén thổi, làm sạch hoặc thay thế ;
- Vỏ bị hỏng hoặc biến dạng: Tiến hành sửa chữa hoặc thay thế ;
- Rò rỉ tại các đầu nối: Kiểm tra, xiết chặt các đầu nối và sửa chữa khi cần.
- Nứt vỡ các phụ kiện: Hàn gia công sửa chữa và thay thế nếu hư hỏng
nặng.
b. Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống thải
Kiểm tra sự rò rỉ hay tắc kẹt của đường ống nối giữa động cơ với đầu vào
cụm TB-MN và giữa đầu ra của cụm TB-MN với đường thải bộ giảm âm(bô
xe).
- Biến dạng các phụ kiện: Kiểm tra sửa chữa và thay thế.
- Vật lạ rơi vào các rãnh turbin: Tháo kiểm tra vệ sinh bảo dưỡng sạch sẽ.
- Lọt dầu: Vệ sinh kiểm tra sửa chữa hoặc thay thế.
- Nứt vỡ các phụ kiện: Hư nhẹ thì sửa chữa còn hư hỏng nặng sẽ thay thế.
c. Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hoạt động của bộ chấp hành
- Tháo ống bộ chấp hành.
- Dùng SST 09992-00241 (đồng hồ đo áp suất turbin tăng áp), áp suất
khoảng 0,81 kgf/cm
2
lên bộ chấp hành và kiểm tra cần dịch chuyển. Nếu cần
không dịch chuyển, thay cụm turbin tăng áp.
Lưu ý: không bao giờ tạo áp suất lớn hơn 0,95 kgf/ cm
2
lên bộ chấp hành.
- Kiểm tra màng cao su bị thũng (bị giãn nỡ) hay xé rách hoặc co giản quá

mức, nếu hư nặng phải thay thế.
- Kiểm tra lò xo có biến dạng hay lực đàn hồi quá yếu, làm cần điều khiển
kém - không có tác dụng, cần thay mới lò xo đúng tiêu chuẩn.
:
:
d. Phương pháp tháo lắp hệ thống TB-MN
Trước hết việc tháo và lắp cụm TB-MN cần phải tuân thủ theo đúng trình tự
và chỉ dẫn do nhà thiết kế quy định, tránh việc tháo cụm TB-MN khi chưa xác
định rõ nguyên nhân cũng như chưa xác định được mục đích rõ ràng.
* Qui trình tháo tháo cụm turbo
Bước 1: Xe ô tô đã được chèn bánh xe, khóa thắng tay và đảm bảo cố định an
toàn mới tiến hành kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa.
Bước 2: Chuẩn bị dụng cụ đồ nghề tháo lắp, bảo hộ lao động, khí nén, giẻ
lau
Bước 4: Vệ sinh bên ngoài hệ thống tăng áp bằng khí nén, giẻ lau
Bước 5: Tháo các tấm bảo vệ, che chắn của hệ thống tăng áp động cơ
Bước 6: Tháo các đường ống nối dẫn hút khí từ bầu lọc khí đến đầu nối cửa
hút khí vào TB-MN.
Bước 7: Tháo các đường ống nối khí tăng áp tới bộ làm mát khí (két làm mát
khí) và đường ống dẫn vào cửa nạp khí động cơ.
Bước 8: Tháo đường ống dẫn dầu bôi trơn trục TB-MN cả đường đi và đường
hồi dầu bôi trơn, chú ý bảo vệ làm kín các vị trí đường dầu bôi trơn và đường
dẫn khí nén – nạp
Bước 9: Tháo bu lông bắt mặt bích cửa xả torbo với mặt bích ống xả động
cơ, yêu cầu nới đều các bu lông – đai ốc hãm
Bước 10: Đưa cụm TB-MN ra ngoài, chú ý không rơi hoặc va chạm mạnh với
các vật cứng khác. Tháo cụm van điều khiển xả bớt khí xả turbo
Bước 11: Vệ sinh sạch sẽ, tháo các chi tiết, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa
khi phát hiện hư hỏng nhẹ. Thay thế mới các chi tiết phụ kiện nếu hư hỏng nặng.
Bước 12: Lắp lại hệ thống tăng áp – ngược lại với quy trình tháo.

Quá trình lắp cụm TB-MN vào động cơ hết sức quan trọng đòi hỏi sự cẩn thận
và chính xác của người thợ. Các bước lắp đặt cụm TB-MN được tiến hành theo
trình tự ngược lại so với quy trình tháo. Tuy nhiên, cần chú ý đến lực siết các
bulông, đai ốc phải theo đúng tiêu chuẩn. Ngoài ra, sau khi lắp đặt xong, cần
phải chú ý một số công việc cần phải thực hiện như sau :
+ Tra dầu vào cụm TB-MN và quay tay để đưa dầu bôi trơn vào các ổ trục.
+ Kiểm tra lại vị trí nối đường ống hút, dẫn khí xả-nén của hệ thống tăng áp.
+ Đổ đầy nước làm mát vào két làm mát của động cơ.
+ Kiểm tra mức dầu bôi trơn của động cơ.
+ Khởi động động cơ và kiểm tra xem có hiện tượng rò rỉ không.
9
9
2.4. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục
Về mặt kết cấu, cụm TB-MN rất đơn giản. Tuy nhiên, điều kiện làm việc của
nó rất khắc nghiệt, nhất là nó làm việc ở số vòng quay lớn và rất lớn, từ 135000
÷
150000 vòng/phút. Lúc này, nhiệt độ của TB rất cao, do các chi tiết nhỏ nên
quá trình bôi trơn khó khăn, chính vì vậy mà ma sát giữa các chi tiết làm việc rất
cao. Bên cạnh đó, cụm TB-MN được lắp trong một liên hợp MN-ĐCĐT-TB
thành một thực thể thống nhất nên chúng có quan hệ mật thiết với nhau. Do đó,
khi xem xét hư hỏng và khắc phục chúng, cần phải đặt chúng trong một thể
thống nhất.
2.4.1. Xác định nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục
Việc xác định những nguyên nhân hư hỏng của hệ thống tăng áp là hết sức
quan trọng, nó liên quan lớn đến nhiều chỉ tiêu của động cơ. Do đó, người thợ
sửa chữa phải tuân thủ rất nghiêm ngặt quy trình sửa chữa theo đúng tuần tự
sau :
- Tìm hiểu các biểu hiện của động cơ ;
- Xác định hư hỏng ;
- Chỉ tác động vào cụm TB-MN khi đã xác định rõ sự cố của động cơ là do cụm

TB-MN gây ra.
Chú ý: tránh tháo cụm TB-MN khi chưa biết rõ nguyên nhân gây hư hỏng để
tránh trường hợp tác động vào cụm TB-MN khi không cần thiết.
* Hư hỏng hệ thống tăng áp chủ yếu do các nguyên nhân sau :
- Thiếu dầu bôi trơn ;
- Dầu bôi trơn bị bẩn ;
- Vật lạ rơi vào hệ thống.
* Khi xảy ra hư hỏng ở hệ thống tăng áp sẽ có những biểu hiện hư hỏng sau :
- Công suất của động cơ thấp ;
- Tăng tốc khó ;
- Tiêu hao nhiên liệu lớn ;
- Động cơ xuất hiện khói đen hoặc khói xanh ;
- Độ ồn của động cơ tăng.
Sau đây là một số hiện tượng hư hỏng thường gặp của cụm TB-MN và biện
pháp khắc phục chúng.


a. Động cơ khó tăng tốc, giảm công suất và tiêu hao nhiên liệu.
* Nguyên nhân
- Do áp suất tăng áp quá thấp ;
- Tắc hệ thống nạp khí ( lọc không khí bị bẩn, tắc hoặc đường ống dẫn bị hỏng
móp méo làm hẹp đường dẫn gió ).
- Rò rỉ trong hệ thống nạp khí ;
- Tắc hệ thống thải (ngẹt bộ giảm âm do sử dụng trong thời gian dài )
- Sai lệch điều kiện vận hành của TB-MN.
* Biện pháp khắc phục
- Dùng đồng hồ đo áp suất khí tăng áp. Áp suất khí tăng áp của động cơ mà
ta khảo sát là 2,5 KG/cm
2
. Nếu áp suất khí tăng áp không đạt theo yêu cầu trên

thì chuyển sang thực hiện các bước tiếp theo.
- Kiểm tra hệ thống nạp khí: kiểm tra lọc không khí (lọc gió), hiện tượng
lọt khí giữa các bích nối của đường nạp vào máy nén và máy nén vào động cơ,
kiểm tra các chất cặn bẩn dính bám, móp méo trên đường ống nạp làm tăng sức
cản trên đường nạp.
- Kiểm tra hệ thống thải khí: sự lọt khí qua các bích nối giữa động cơ với
đường ống thải, giữa đường ống thải với TB, kiểm tra hiện tượng tắc đường ống
thải khí.
- Kiểm tra sự quay của cánh MN. Nếu cánh MN không quay hoặc khó quay
thì tháo cụm TB-MN và kiểm tra độ rơ dọc trục cũng như khe hở hướng kính
của cánh máy nén.
Quá trình đo được tiến hành theo đúng chỉ định trong các catalog và sổ tay
hướng dẫn vận hành bảo trì của nhà chế tạo. Nếu các giá trị đo được, không đảm
bảo chỉ định thì phải thay thế cụm TB-MN.
b. Có tiếng ồn bất thường
* Nguyên nhân
- Có hiện tượng cộng hưởng của các chi tiết lắp ghép với cụm TB-MN hoặc với
bản thân cụm TB-MN.
- Ống xả bị rò hoặc rung động do nới lỏng các bulông cố định TB-MN.
- Sai lệch điều kiện vận hành của TB-MN.
* Biện pháp khắc phục
- Kiểm tra các bulông lắp ghép của cụm TB-MN, nhất là các bulông kết nối cửa
xả động cơ, nên xem có bị lỏng, lắp đặt không đúng hay bị biến dạng không, từ
đó, có biện pháp sửa chữa hoặc thay thế nếu cần.


- Kiểm tra các bích nối của hệ thống nạp, giăng đệm chịu nhiệt cửa thải với động
cơ cũng như với cụm TB-MN. Siết chặt lại bulông hoặc thay thế tùy thuộc vào
tình hình cụ thể. Kiểm tra sự biến dạng của ống xả.
- Kiểm tra các khe hở dọc trục và khe hở hướng tâm của cánh MN, kiểm tra trục

TB-MN cũng như kiểm tra các ổ đỡ.
- Kiểm tra xem có vật lạ rơi vào hệ thống không.
c. Tiêu hao nhiên liệu lớn và có khói xanh
* Nguyên nhân
Do hư hỏng các đầu nối với cụm TB-MN hoặc do mòn bạc lắp trên trục
cụm TB-MN.
* Biện pháp khắc phục
- Kiểm tra sự thất thoát dầu của hệ thống thải; tháo ống nối đầu dẫn vào của
turbin xem có sự tích tụ muội than trên cánh turbin. Sự tích tụ muội than ở đây
là do cháy dầu gây ra.
- Kiểm tra sự rò rỉ dầu của hệ thống bôi trơn trục TB-MN, kiểm tra các khe hở
dọc trục và khe hở hướng kính của cánh máy nén, kiểm tra sự có mặt của dầu
bôi trơn trong ống hút của máy nén.
2.4.2. Các hư hỏng của hệ thống tăng áp
a. Thiếu dầu bôi trơn
Việc thiếu dầu có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc bình thường của các ổ
trục, sự quay của roto, các đệm làm kín, thậm chí có thể gây gãy trục hay các sự
cố nghiêm trọng khác.
Nhiệt độ làm việc bình thường của các ổ trục là 60-90
0
C nhưng khi thiếu dầu
bôi trơn nó có thể lên tới 400
0
C. Điều này dẫn đến cháy dầu bôi trơn, biến dạng
trục, tróc dích vật liệu ổ trục với bạc đỡ và có thể dẫn đến va đập cánh của cụm
TB-MN lên vỏ.
b. Vật lạ rơi vào cụm TB-MN
Nếu có vật lạ rơi vào cụm TB-MN thì hậu quả sẽ rất lớn. Có thể gây gãy, vỡ
các cánh MN, cánh TB hoặc gây hao mòn nhanh các bề mặt ma sát.
c. Dầu bôi trơn bẩn

Dầu để bôi trơn trục TB-MN được trích từ hệ thống bôi trơn của động cơ và
qua hệ thống lọc. Nhưng nếu dầu bôi trơn bị bẩn sẽ làm cho chất lượng bôi trơn
của dầu không đảm bảo, có thể làm tắc các đường ống dẫn dầu bôi trơn, gây ra
hiện tượng thiếu dầu hoặc làm cào xước, mài mòn các bề mặt ma sát.
3
3
Dầu bẩn có thể do lọc không tốt, do hiện tượng cháy dầu, dẫn đến sự pha
trộn dầu sạch với một lượng muội than do dầu cháy hoặc do sự tích tụ cặn ở các
vị trí khó lưu thông dầu trong hệ thống.
2.4.3. Các biện pháp phòng tránh khi sử dụng hệ thống tăng áp
- Không dừng động cơ đột ngột ngay sau khi ôtô vận hành ở tốc độ cao, tải
lớn hoặc leo dốc để tránh trường hợp bơm dầu của hệ thống bôi trơn bị tắt, dẫn
đến thiếu cung cấp cho các bề mặt ma sát của hệ thống tăng áp vốn đang làm
việc với tốc độ rất lớn. Hiện tượng này có thể gây ra cháy TB hoặc gây hư hỏng
nặng cho cụm TB-MN. Do đó, chú ý cần phải có thời gian chạy không tải động
cơ khoảng 3
÷
5 phút trước khi cho dừng hẳn động cơ. Thời gian chạy không tải
dài hay ngắn phụ thuộc vào mức độ hoạt động của động cơ trước khi dừng.
- Tránh tăng tốc đột ngột ngay sau khi động cơ vừa khởi động lạnh.
- Động cơ phải được vận hành trong điều kiện có bầu lọc không khí, tránh
trường hợp có vật lạ rơi vào hệ thống.
- Nếu cụm TB-MN có sự cố và cần phải thay thế thì trước tiên cần phải kiểm
tra các nguyên nhân gây hư hỏng theo các bước sau đây sau đó mới tháo bỏ từng
phần nếu cần thiết.
+ Mức dầu và chất lượng dầu bôi trơn của động cơ ;
+ Điều kiện vận hành trước đó của động cơ ;
+ Đường dầu bôi trơn dẫn đến cụm TB-MN.
Việc kiểm tra này là hết sức cần thiết để tránh sự cố tiếp theo sau khi đã
sửa chữa hoặc thay thế cụm TB-MN mới.

- Tuân thủ đầy đủ các chỉ dẫn khi tháo và lắp cụm TB-MN. Không đánh rơi,
va đập các chi tiết sau khi tháo vào các vật cứng. Không di chuyển các chi tiết
bằng cách cầm vào các bộ phận dễ bị biến dạng.
- Trước khi di chuyển cụm TB-MN, phải che kín đường nạp, đường thải
cũng như lỗ kiểm tra dầu để tránh sự xâm nhập của các bụi bẩn hoặc vật lạ.
- Nếu thay thế cụm TB-MN cần phải kiểm tra sự tích tụ của các cặn bẩn
trong đường ống dẫn dầu. Nếu cần thiết, có thể thay thế các đường ống này.
- Khi tháo cụm TB-MN cần tháo toàn bộ các tấm đệm bị dính chặt vào các
mặt bích ống dẫn dầu cũng như các bích nối khác của cụm TB-MN.
- Nếu thay thế bulông hoặc đai ốc thì chỉ được thực hiện nếu có các bulông,
đai ốc mới theo đúng chỉ định của nhà sản xuất để đảm bảo không bị đứt hoặc
biến dạng.
4
4