Hệ thống cân bằng điện tử ESP trên ô tô 1

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐỘNG LỰC


Tiểu luận
Môn học: NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ

Đề tài:

Hệ thống tăng áp (TUBRO)

GVHD: Võ Đắc Thịnh
SVTH : Nguyễn thanh nhân
Lê quang trung

TP.HCM, tháng 1 năm 2014
Lớp

: 13CD Ô5


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

Gv: Võ Đắc Thịnh

2

Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

Lời cám ơn
Chúng em xin chân thành cảm
ơn thầy giáo Võ Đắc Thịnh đã
tận tình giảng dạy và giúp đỡ
chúng em trong suốt quá trình
học tập, nghiên cứu tạo mọi điều
kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em
trong quá trình thực hiện đề tài.
Tuy đã có nhiều cố gắng, nhưng
chắc chắn tiểu luận của chúng
em còn có rất nhiều thiếu sót.
Rất mong nhận được sự góp ý
của thầy và các bạn cùng lớp.
Xin chân thành cám ơn!

Lời nhận xét:............................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

3


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

LỜI NÓI ĐẦU
Bài tiểu luận này nhằm mục đích giới thiệu và khái quát sơ bộ về hệ
thống tăng áp (tubro).
I) GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP (TUBRO)
II) NGUYÊN LÝ HOẠT DỘNG TUBRO TĂNG ÁP
III) ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG HAI TUBRO HAY NHIỀU TUBRO

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

4


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

I. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP (TUBRO).
Để tăng hiệu suất đốt, nâng công suất động cơ, tăng áp luôn là sự lựa chọn hàng đầu.
Tăng áp cho động cơ đốt trong được chia làm 2 loại: turbocharger và supercharger.

HÌNH 1.1
Có thể hiểu turbocharge như một chiếc bơm không khí vận hành nhờ năng lượng của
khí thải từ động cơ. Khi hỗn hợp khí thải nóng bị đẩy ra khỏi động cơ, chúng sẽ được dẫn
tới một tuốc-bin cánh quạt có tốc độ quay rất nhanh (từ 30.000 – 120.000 vòng/phút).
Tuốc-bin cánh quạt này sẽ truyền động lực qua trục tới một tuốc-bin cánh quạt khác,
được gọi là máy nén khí để nén hỗn hợp khí và nhiên liệu đốt vào động cơ.

HÌNH 1.2 ( SƠ ĐỒ TĂNG ÁP TUBRO)
SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

5


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

Ưu điểm của turbocharge: tận dụng được năng lượng khí thải, tiếng động phát ra từ
ống bô êm hơn và không cần tới bộ giảm thanh lớn.
Nhược điểm của turbocharge: giá thành chế tạo cao hơn động cơ không tăng áp do
bổ sung thêm các chi tiết, phải cải tiến vật liệu trong xy-lanh, buồng đốt…vv, để chịu
được áp suất lớn hơn. Và nhược điểm lớn nhất của turbocharge là “độ trễ”, nghĩa là
khoảng thời gian từ khi đạp ga cho tới khi động cơ bắt đầu “tăng tốc”. Nguyên nhân
chính gây ra điều này là do áp suất tăng áp phụ thuộc vào tốc độ luân chuyển của khí thải
nên turbocharge không tạo ra nhiều lực nén khi động cơ có tốc độ tua thấp do đó phải
mất thời gian để có đủ áp suất.
Trong những chiếc xe cũ trước đây, độ trễ này có thể tạo ra cảm giác như xe đang
dừng lại. Ngược lại, vận tốc tua của động cơ càng nhanh thì áp suất mà tăng áp tạo ra sẽ
càng lớn và trong thường hợp này, turbocharge lại phải cần tới một chiếc van gọi là “cửa
xả” (wastegate) để xả lượng khí vượt mức qui định.
Nhờ sử dụng turbocharger nhỏ hơn, turbocharger có thể thay đổi thiết diện cánh quạt
hoặc kết hợp cả hai giải pháp này với nhau, các động cơ hiện đại ngày nay hầu như đã
loại bỏ được tình trạng trễ này. Động cơ 6 xylanh tăng áp kép của BMW là dẫn chứng
điển hình, nó có thể tạo ra sức mạnh ngay lập tức ở bất kỳ thời điểm hay tốc độ nào.

II) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TUBRO TĂNG ÁP.

Nguyên lý hoạt động của turbo tăng áp
Turbo t n g 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.
Trong bài vi t này, chúng ta hãy tìm hi u làm th nào mà m t turbo t ng áp l i có th
làm t ng công su t c a m t n g c trong khi v n duy trì c i u ki n làm vi c t i u
c a n g c . Chúng ta c ng s tìm hi u làm th nào
ng n ng a s hao t n, các cánh
tuabin g m và các bi giúp ích gì cho các turbo t ng áp c i thi n hi u su t c a nó.
Các turbo t ng áp là m t ki u h th ng sinh áp l c m t cách c n g b c. Chúng nén khí
vào bên trong các n g c . L i ích c a vi c nén không khí ó là không khí c nén ép
vào trong xilanh nhi u h n. Nhi u không khí h n c nén vào trong xilanh n g ngh a
v i vi c nhiên li u c a vào n g c nhi u h n. B i v y, m i k n
xilanh l i sinh
ra nhi u công su t h n. M t n g c có trang b turbo t ng áp s s n sinh ra nhi u công
su t h n so v i n g c cùng kích c nh ng không có turbo t ng áp, nó c ng c i thi n
m t cách áng k t l công su t sinh ra trên m t n v tr ng l n g không khí nén vào
ng c .
t ng kh n ng n p khí, các turbo t ng áp s d ng dòng l u l n g khí x t n g c
làm quay cánh turbin, các cánh tuabin c a turbo t ng áp quay t c
lên t i 150.000
vòng/phút, nh v y có th cao h n g p 30 l n so v i h u h t các n g c xe có th làm
c . Và v i ph n g áp b trí n i v i ng x nh v y, nhi t
trong các turbo c ng r t
cao.
Turbo t n g áp và n g c .
SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

6


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

Nhìn chung, công su t c a n g c
c xác n h b i l n g h n h p không khínhiên li u t cháy trong m t quãng th i gian nh t n h và l n g h n h p không khínhiên li u càng t ng thì công su t n g c càng l n. i u ó có ngh a là,
t ng công
su t n g c thì ph i t ng n g kính xilanh, t ng s l n g xilanh ho c t ng t c
ca
ng c . V n
là ch , khi t ng n g kính xilanh ho c s l n g xilanh thì tr ng
l n g c a n g c c ng t ng lên và các y u t nh là t n th t do ma sát, rung n g , và
ti ng n l i h n ch kh n ng t ng t c
c a ng c .
Turbo t ng áp áp ng c c hai yêu c u mâu thu n nhau này: t ng công su t n g c
mà v n gi cho n g c g n nh , b ng cách cung c p kh i l n g h n h p không khínhiên li u l n h n mà không thay i kích th c n g c .

Hình 1.3 V tí l p turbo t ng áp trong xe.
Turbo t ng áp cho phép m t n g c t
c nhi u nhiên li u và không khí h n
b ng cách nén chúng nhi u h n vào trong các xilanh. Thông th n g vi c t ng l u l n g
khí n p b ng turbo t ng áp t o ra áp su t kho ng 6 n 8 Pounds trên di n tích m t inch
vuông (PSI). Áp su t khí quy n thông th n g vào kho ng 14,7 PSI m c n c bi n, có
th th y r ng chúng làm t ng thêm kho ng 50% l n g khí nén thêm vào trong n g c .
Cho nên có th làm t ng thêm kho ng 50% công su t n g c . Nh ng hi u qu t ng công
su t không nh v y, th c t chúng ch có th giúp t ng công su t n g c kho ng 30 n
40% do nh h n g c a t n hao n ng l n g.

M t lý do khi n nó gi m hi u qu n t th c t công làm quay các cánh tuabin không
ph i không tiêu hao n ng l n g. Do các cánh tuabin c t trong n g x c a ng x
làm t ng s c n tr chuy n n g c a dòng khí x , làm áp l c y khí x ra ngoài trong k
x c a n g c b c n tr và sinh ra m t áp l c y ng c chi u. Vi c công su t sinh ra b
t n hao m t ph n x y ra t t c các xilanh c a n g c ánh l a cùng th i i m .

K t c u c a turbo t ng áp.
Tuabin n p khí (tuabin t ng áp) bao g m khoang tuabin, khoang nén khí, khoang
trung tâm, cánh tuabin, cánh nén khí, các tr c t l c hoàn toàn, van c a x , b ch p
hành...

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

7


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

HÌNH 1.4
Turbin t ng áp c c n h trên n g ng x khí b ng các bu lông. Khí x t các
xilanh s làm quay các cách turbin, nó ho t n g theo nguyên lý gi ng m t n g c
turbin khí. Turbin c g n lên cùng m t tr c v i cánh nén khí, cánh nén khí c t
gi a b l c khí và n g ng d n khí n p. Nh cách nén khí, không khí c nén vào
trong các xilanh v i áp su t cao.

HÌNH 1.5
Dòng khí x t các xilanh th i ra t o áp l c lên các cánh tuabin làm tuabin quay.
Càng nhi u khí x i qua các cánh tuabin thì tuabin quay càng nhanh. Cánh tuabin ph i

ch u c nhi t và có
b n cao vì nó ti p xúc tr c ti p v i khí x , quay v i t c
cao
và tr nên r t nóng. B i v y, nó c làm b ng h p kim siêu ch u nhi t ho c b ng g m.
M t khác trên m t u còn l i c a tr c tuabin, cánh nén khí c g n vào
y không
khí vào trong các xilanh. Các cánh nén khí là m t lo i b m ly tâm, nó h n g dòng không
khí t tâm quay theo biên d ng cánh h n g ra ngoài.
có th t ng t c
quay l n n 150.000 vòng/phút, tr c c a tuabin c
bi mt ô
bi c bi t. H u h t các bi u b quá h y t c
nh th , cho h u h t các turbin t ng
áp u s d ng lo i
ch t l ng. Lo i bi này
l y tr c tuabin b ng m t l p d u c c
SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

8


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

m ng. i u này t
c hai m c ích: tr c quay c a tuabin c làm mát và nó cho
phép tr c quay v i l c c n ma sát th p…
Van c a x
c l p trong khoang tuabin. Khi van này m thì m t ph n khí x s i

t t qua ng x , nh th mà gi n n h cho áp su t n p, khi áp su t n p t n tr s ã
n h (kho ng 0,7 kg/cm2). Vi c óng m van c ki m soát b i b ch p hành.
M t trong nh ng v n
chính i v i turbo t ng áp ó là chúng không làm t ng công
su t ngay l p t c khi b n p ga. Ph i m t kho ng vài giây n g h
turbo t ng v n t c
tr c khi tác d ng khuy ch i công su t. K t qu là m t
tr xu t hi n khi b n p ga
và sau ó chi c xe b t tthình lình chòm lên khi tubro b t u làm vi c.
M t cách
làm gi m
tr tác d ng c a turbo là gi m tác d ng quán tính c a các
b ph n quay, chính là làm gi m tr ng l n g b n thân c a chúng. i u này cho phép
cánh turbin và cánh nén khí có th t ng t c r t nhanh và h tr t ng c n g công su t cho
n g c s m h n. M t cách ch c ch n
gi m
quán tính c a cánh turbin và cánh nén
khí là ch t o chúng có kích th c nh h n. M t turbo có kích th c nh h n s tác d ng
giúp t ng c n g công su t cho n g c nhanh h n t c
n g c th p nh ng có th
không có tác d ng t ng công su t t c
n g c cao khi m t l n g l n khí n p c
nén vào trong n g c . Nó c ng nguy hi m h n khi t c
quay c a tuabin quá nhanh
tc
n g c cao khi có nhi u khí x i qua các cánh tuabin.
Các turbo t ng áp có kích th c l n h n có th giúp t ng công su t n g c nhi u h n
tc
cao nh ng l i sinh ra m t
tr tác d ng r t l n b i vì nó m t nhi u th i gian h n

t ng t c
quay c a cánh turbin và cánh nén khí do chúng n ng h n.
kh c ph c
c h n ch này, ng i ta ã ch t o m t s b ph n c bi t i kèm v i nó. H u h t các
n g c có g n turbo t ng áp có m t m c hao phí nh t n h, i u này b t bu c ph i s
d ng m t turbo t ng áp nh h n
gi m
tr trong khi ng n nó kh i quay quá nhanh
tc
n g c cao.
ng n hao t n, trong turbo b trí m t van c bi t cho phép khí x
i t t qua các cánh turbin. Van này có
nh y l n v i s t ng áp t ng t. N u áp su t
t ng lên quá cao, nó có th xác nh n r ng tuabin quay quá nhanh và m ra cho phép m t
l n g khí x i vòng qua cánh tuabin và làm gi m t c
tuabin.

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

9


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

HÌNH 1.6
M t s turbo t ng áp s d ng vòng bi c u thay vì s d ng lo i
m ch t l ng
l y tr c c a tuabin. Nh ng chúng không ph i là lo i bi c u thông th n g, chúng là các

bi t l a có chinh xác r t cao c làm t lo i v t li u cao c p
có th ch u c
tc
quay và nhi t
sinh ra t các turbo t ng áp. Chúng cho phép các tr c tuabin có
th quay v i l c ma sát sinh ra th p h n các lo i
ch t l ng c s d ng trong h u
h t các turbo t ng áp. Chúng cho phép các tr c có tr ng l n g nh h n và quay ch m h n
có th làm vi c hi u qu . â y là i u giúp các turbo t ng áp có th t ng t c nhanh h n,
gi m c
tr n m c th p h n.
Các cách turbin c làm b ng g m th n g nh h n các cánh turbin c làm b ng
kim lo i ph bi n trong h u h t các turbo t ng áp. Trái l i, chúng l i cho phép các turbin
quay nhanh h n, và gi m c
tr tác d ng.

III) ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG HAI TUBRO HAY NHIỀU TUBRO
M t s n g c s d ng hai turbo t ng áp v i kích th c khác nhau. Turbo có kích
th c nh h n quay v i t c
nhanh h n, gi m c
tr tác d ng trong khi turbo có
kích th c l n h n có th t kh n ng t ng công su t nhanh h n t c
n g c cao.

HÌNH 1.7
Khi hai tuabin cùng làm vi c i u ki n t i nh ho c t c
th p, tính thích ng c a
ng c
c c i thi n, ví d thích ng v i t ng t c. Khi hai tuabin cùng làm vi c i u
ki n t i n ng ho c t c

cao, n g c có th s n ra công su t cao. Khi ch có m t tuabin
thì n g c khó t
c hi u qu cao c hai ch
làm vi c v i t i tr ng n ng và t i
tr ng nh . Trong tr n g h p này ch có th t
c hi u qu cao m t trong hai ch .
Tuy nhiên, tuabin kép s d ng van i u khi n khí x và van phân dòng. Nó i u khi n
cho m t tuabin làm vi c ch
t i nh và hai tuabin làm vi c ch
t i n ng ho c
tc
cao, t ng tính thích ng c a n g c
mi tc
và t
c công su t cao.
Khi không khí c nén l i, nó c hâm nóng lên và khi không khí nóng lên, nó s
giãn n . B i v y áp su t trong turbo t ng lên m t cách áng k và k t qu là không khí
nóng lên tr c khi i vào n g c .
t ng công su t c a n g c , ph i t
c mt
m c tiêu là a thêm nhi u phân t khí vào trong xilanh mà không làm t ng áp su t khí.
t
c i u này, m t b làm mát trung gian hay m t b làm mát khí n p c
l p thêm vào h th ng, nó c xem nh là m t két làm mát nh ng ch khác là không khí
c th i i vào và i ra kh i b làm mát trung gian này. Có hai ki u b làm mát trung
gian: Ki u làm mát b ng không khí và ki u làm mát b ng n c . Hi n nay ch có ki u làm
mát b ng không khí là c s d ng. Tu theo ki u n g c mà v trí l p b làm mát
trung gian có khác nhau. Khí n p c th i qua m t n g ng d n kín bên trong b làm
SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

10


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

mát trong khi ó không khí t bên ngoài
nó b ng qu t làm mát n g c .

Gv: Võ Đắc Thịnh

c

y c n g b c qua các cánh t n nhi t c a

HÌNH 1.8
B làm mát khí n p giúp t ng công su t c a n g
t cánh nén khí c a turbin tr c khi i vào trong n g
t ng áp t o ra m t áp su t nén kho ng 7 PSI, h th ng
không khí có áp su t 7 PSI này, có ngh a là nó tr n n
t khí h n m t kh i không khi nóng.

c b ng cách làm mát khí nén i ra
c . i u này có ngh a là n u turbo
lám mát khí n p s làm ngu i
m c h n và ch a nhi u phân

M t turbo t ng áp c ng giúp t ng m t
khí nén khi càng lên cao s m c c a
không khí càng b gi m i. n g c bình th n g th c t b gi m công su t khi càng lên
cao so v i m c n c bi n b i vì m i hành trình nén c a piston, n g c s nén c ít

không khí h n v kh i l n g. M t n g c có turbo t ng áp c ng b gi m công su t
nh ng s gi m công su t này s ít nh h n g h n b i vì không khí loãng h n d c y
qua các cánh nén khí c a turbo h n.
Các lo i xe c v i n g c s d ng h th ng nhiên li u ki u cacbuarato, t n g t ng
t l nhiên li u
phù h p h n v i s t ng l u l n g khí n p i vào trong các xilanh. Các
lo i xe hi n i ngày nay s d ng lo i n g c phun nhiên li u i n t c ng t
c iu
này m c
t i u h n. H th ng phun nhiên li u i n t s d ng các c m bi n ôxi
trong n g ng x
o t l không khí – nhiên li u m t cách chính xác. B i v y, h
th ng này s t n g t ng l n g nhiên li u n p vào n u c trang b thêm turbo t ng áp.
N u turbo t ng áp t ng l n g khí n p nhanh quá m c òi h i ph i t ng l n g nhiên
li u phun vào phù h p, h th ng phun nhiên li u có th không cung c p
nhiên li u,
c ng nh là ch n g trình ph n m m trong b i u khi n không cho phép ho c b m nhiên
li u và vòi phun không kh n ng cung c p
cho nhu c u. Trong tr n g h p này, m t
s i u ch nh khác c thi t l p
thu c hi u qu cao nh t t turbo t ng áp.
i v i n g c iêzen, b bù n p s t ng l n g b m nhiên li u c c i phù h p v i
áp su t n p.

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

11


Môn: Nhập môn công nghệ kỹ thuật ôtô

Gv: Võ Đắc Thịnh

HÌNH 1.9
Trong n g c i u khi n b ng máy tính, l n g không khí n p c theo dõi b ng
c m bi n l u l n g khí n p, còn áp su t n p c theo dõi b ng b c m bi n áp su t c a
tuabin n p và s t ng l n g phun nhiên li u c c i
c i u khi n b ng ECU c a n g
c.

SVTH: nguyễn thanh nhân ,lê quang trung ., nhóm …20……

12