Tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1 TC

Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài.
Tuy không còn mới mẽ so với các ngành khoa học khác, nhưng cùng với sự phát
triển nền khoa học công nghệ của nhân loại, ngành Động Lực đã đóng góp một
phần rất quan trọng trong sự phát triển đó. Cùng với những yêu cầu ngày càng cao
của nhu cầu cuộc sống, nó đòi hỏi sự cải biến lớn trong tất cả các lĩnh vực khoa học
nói chung và đối với ngành Động Lực nói riêng cũng không nằm ngoài qui luật phát
triển đó. Tuy nhiên sự cải biến đó của ngành Động Lực không có nghĩa là thay đổi
một cách toàn diện về mặt nguyên lý và kết cấu mà nó vẫn dựa trên nền tảng của
những nguyên lý và kết cấu đã có từ hàng trăm năm trước, trên cơ sở cải tiến và
hoàn thiện hơn.
Để cải tiến và hoàn thiện hơn cho động cơ, ngành Động Cơ đã nghiên cứu và chế
tạo ra nhiều những loại động cơ với tính năng ưu việt nhất, 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 Và
một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để nâng cao công suất cho động cơ Diezel
được sử dụng rộng rãi ngày nay đó chính là sử dụng Hệ thống tăng áp bằng Turbo
chạy bằng năng lượng khí thải của chính động cơ đó. Và đây cũng là Đề tài em đã
lựa chọn nghiên cứu và làm Đồ án tốt nghiệp cho mình sau thời gian được học tập
tại Khoa Cơ Khí Giao Thông của Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. Tên đề tài
chính thức mà em thực hiện đó là: Khảo sát hệ thống tăng áp bằng Turbo khí xả trên
động cơ 4JA1-TC.
Các biện pháp cường hoá đối với động cơ Diezel được thực hiện theo hai cách: Thứ
nhất là tăng số vòng quay n của động cơ, phát triển động cơ cao tốc, thứ hai là tăng
áp suất và giảm nhiệt độ môi chất mới trước khi nạp vào động cơ, phát triển động
cơ tăng áp làm mát trung gian cho không khí nén. Việc nâng cao số vòng quay n
của động cơ bị hạn chế bởi nhiều yếu tố liên quan đến việc tổ chức chu trình, vật
liệu và công nghệ chế tạo. Sử dụng hệ thống tăng áp trên cơ sở không thay đổi số
vòng quay n mà chỉ là tăng mật độ môi chất qua đó làm tăng khối lượng môi chất
mới nạp vào xilanh trong mỗi chu trình. Ngày nay sử dụng rộng rãi biện pháp tăng
áp bằng Turbo khí xả nhằm tránh dùng công suất có ích để dẫn động máy nén khí,

nhờ đó tiết kiệm năng lượng của động cơ.
Xã hội ngày càng phát triển vượt bậc. Nhưng theo cùng với sự phát triển này là
những nguy cơ đe dọa đến sự tồn tại của nơi chúng ta đang sống đó chính là Trái
Đất. Và một trong những nguy cơ đó xuất phát từ sự ô nhiễm môi trường mà do
chính chúng ta đã tạo ra. Vì vậy để tạo ra một sự phát triển bền vững cho xã hội,
mỗi chúng ta đều phải có những hành động cụ thể để góp phần bảo vệ sự phát triển
1
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
bền vững đó. Sử dụng hệ thống tăng áp bằng Turbo khí xả 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, và các tiêu chuẩn này ngày càng khắc
khe hơn. Hiện nay, ở nước ta Cục Đăng Kiểm đang 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 cho những động cơ đang và sẽ được sản xuất mới, và
một trong những biện pháp đó chính là sử dụng Hệ thống tăng áp bằng Turbo khí
xả.
2. Giới thiệu chung về động cơ 4JA1-TC.
Hình 2 – 1 Tổng thể động cơ 4JA1-TC
1. Bánh đà ; 2. Ống hút ; 3. Ống EGR ; 4. Van EGR; 5. Quạt gió hệ thống làm
mát ; 6. Lọc nhiên liệu ; 7. Giá đỡ lọc nhiên liệu ; 8. Ống cao áp ; 9. Bơm trợ lực lái ;
10. Ống hút ; 11. Chân máy ; 12. Vỏ bơm cao áp ; 13. Bơm cao áp ; 14. Máy khởi
động ; 15. Công tắt áp suất dầu bôi trơn ; 16. Ống hồi nhiên liệu ; 17. Bộ làm mát dầu
bôi trơn; 18. Puly quạt gió ; 19. Tấm chắn nhiệt Turbo; 20. Bộ lọc khí xả; 21. Turbo; 22.
Máy điều hoà nhiệt độ ; 23. Đường hồi dầu bôi trơn bơm chân không ; 24. Máy phát
điện ; 25. Ống nước vào ; 26. Giá đỡ máy phát điện ; 27. Lọc dầu bôi trơn ; 28. Ống xả.
2

Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Hình 2 – 2 Mặt cắt dọc động cơ 4JA1-TC (Tham khảo)
2.1. Các thông số cơ bản của động cơ 4JA1-TC:
Bảng 2 - 1: Các thông số của động cơ 4JA1-TC
Tên động cơ 4JA1-TC
Loại động cơ Diesel 4 kỳ
Số xilanh và cách bố trí 4 xilanh thẳng hàng
Thứ tự phun 1-3-4-2
Dung tích làm việc của xilanh (cm
3
) 2.499
Tỉ số nén 18,5
Đường kính xylanh (mm) 93
Hành trình piston (mm) 92
Công suất cực đại (Kw) 74/3800 rpm
Mô men cực đại (Nm) 226/2000 rpm
Thời điểm phun (độ) 12
0
TĐCT
Áp suất nén (kg/cm
2
) 30 với 200 v/p
Tốc độ cầm chừng (v/p) 830 +/- 25
Góc mở sớm xupáp nạp (độ) 24.5
Góc đóng muộn xupáp nạp (độ) 55.5
Góc mở sớm xupáp xả (độ) 54.0
Góc đóng muộn xupáp xả (độ) 26.0
Loại bơm cao áp BOSCH VP44
2.2. Các cơ cấu và các hệ thống chính của động cơ 4JA1-TC:
2.2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:

2.2.1.1. Kết cấu trục khuỷu:
3
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
73
20
588
39
330
164
Ø60
3
4
2
16
1
5
6
7
8
9
10
15
14
11
12
13
Ø56
Hình 2 - 3 Kết cấu trục khuỷu động cơ 4JA1-TC
1. Đai ốc khởi động ; 2. Mặt bích lắp puli ; 3. Then ; 4. Bánh răng dẫn động trục
cam ; 5. Cổ khuỷu ; 6,7. Nút ren ; 8. Đường dầu bôi trơn ; 9. Chốt khuỷu ; 10. Đối

trọng ; 11. Bulông lắp bánh đà ; 12. Ổ bi đỡ ; 13. Mặt bích lắp bánh đà ; 14. Bánh
đà ; 15. Vành răng khởi động.
a. Đầu trục khuỷu:
Trên đầu trục có lắp đai ốc khởi động khi acquy gặp sự cố không cung cấp điện được
cho hệ thống khởi động, mặt khác nó còn bố trí puly dẫn động quạt gió và bơm nước
cho hệ thống làm mát, ngoài ra nó còn lắp bánh răng dẫn động trục cam.
b. Cổ trục khuỷu:
Do điều kiện làm việc của trục khuỷu động cơ 4JA1-TC là luôn tiếp nhận tải
trọng lớn nên nó được thiết kế với 5 cổ trục chính. Tất cả các cổ trục chính có cùng
một đường kính φ = 60 (mm), trong cổ trục chính có khoan đường dầu bôi trơn để
dầu đi bôi trơn các cổ biên.
c. Chốt khuỷu:
Chốt khuỷu động cơ 4JA1-TC có đường kính φ = 56 (mm) nhỏ hơn đường kính cổ
trục. Ngoài ra chốt khuỷu được chế tạo rỗng vừa giảm khối lượng trục khuỷu vừa
dùng để chứa dầu bôi trơn.
d. Má khuỷu:
Hình dạng và kích thước của má khuỷu phụ thuộc chủ yếu vào đường kính cổ trục
và chốt khuỷu. Kết cấu má khuỷu của động cơ 4JA1-TC như hình vẽ trên.
e. Đối trọng:
Đối trọng của động cơ 4JA1-TC có hai nhiệm vụ chủ yếu là:
+ Cân bằng các lực và mômen của lực quán tính chưa được cân bằng như lực
quán tính ly tâm, mômen của lực quán tính ly tâm.
+ Giảm mômen uốn cổ trục.
4
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Ở động cơ 4JA1-TC, đối trọng được đúc liền với trục khuỷu.
f. Đuôi trục khuỷu:
Đuôi trục khuỷu là nơi truyền công suất của động cơ ra ngoài. Ở đuôi trục
khuỷu có lắp bánh đà nhằm duy trì và cân bằng mômen cho động cơ, ngoài ra nó
còn lắp ổ bi đỡ trục khuỷu và phớt chắn dầu không cho dầu rò rỉ ra bên ngoài.

2.2.1.2. Kết cấu nhóm piston thanh truyền:
a. Nhóm piston:
+ Piston động cơ 4JA1-TC được chế tạo bằng hợp kim nhôm có đường kính
φ = 93 (mm). Đỉnh piston có khoét lõm dạng ômêga để tạo ra dòng khí xoáy lốc ở
cuối quá trình nén. Khi nhiên liệu được phun vào gặp dòng xoáy lốc này sẽ được xé
nhỏ hơn, sấy nóng và hoà trộn đều hơn với không khí tạo hỗn hợp hoà khí tốt hơn
cho quá trình cháy của động cơ. Đầu piston có 3 rãnh để lắp sécmăng, hai rãnh
sécmăng khí ở phía trên và 1 rãnh sécmăng dầu ở phía dưới.
16
32,7
9,3
Ø93
62
24.2
85
Hình 2 - 4 Piston động cơ 4JA1-TC
+ Sécmăng khí được lắp trên đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng cháy,
ngăn không cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống cacte. Trong động cơ, khí cháy
có thể lọt xuống cacte theo ba đường: Qua khe hở giữa mặt xilanh và mặt công tác
(mặt lưng sécmăng); qua khe hở giữa sécmăng và rãnh sécmăng; qua khe hở phần
miệng sécmăng. Sécmăng dầu có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn sục lên buồng cháy,
và gạt dầu bám trên vách xilanh trở về cacte, ngoài ra khi gạt dầu sécmăng dầu cũng
phân bố đều trên bề mặt xilanh một lớp dầu mỏng. Điều kiện làm việc của sécmăng
rất khắc nghiệt, chịu nhiệt độ và áp suất cao, ma sát mài mòn nhiều và chịu ăn mòn
hoá học của khí cháy và dầu bôi trơn.
5
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Séc măng của động cơ 4JA1-TC được chế tạo từ gang xám.
A
A-A

B
B
B-B
a
A
b
Hình 2 – 5 Bộ sécmăng của động cơ 4JA1-TC
a. Séc măngdầu ; b. Séc măng khí
+ Chốt piston là chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền lực
khí thể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu. Trong quá trình làm việc
chốt piston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theo chu
kỳ và có tính chất va đập mạnh. Chốt piston được lắp với piston và đầu nhỏ thanh
truyền theo kiểu lắp tự do. Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt
piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền, trên đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ
chốt piston có lỗ để đưa dầu vào bôi trơn chốt piston.
Chốt piston động cơ 4JA1-TC được chế tạo từ thép 15XA có mặt cắt ngang dạng
hình trụ tròn rỗng, có chiều dài l
ch
= 75,6 (mm) đường kính chốt D
ch
= 31 (mm).
31.0
13.9
75.6
Hình 2 – 6 Kết cấu chốt piston 4JA1-TC
b. Nhóm thanh truyền:
6
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
91.8
R

3
1
.
6
R
2
9
.
5
74.4
178.3
Ø
3
1
46.7
Hình 2 - 7 Kết cấu thanh truyền động cơ 4JA1-TC
+ Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển động
tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Khi làm việc thanh
truyền chịu tác dụng của: Lực khí thể trong xilanh, lực quán tính của nhóm piston
và lực quán tính của bản thân thanh truyền.
Thanh truyền động cơ 4JA1-TC được chế tạo từ thép C45 và gia công bằng phương
pháp rèn khuôn.
+ Thân thanh truyền dạng hình chữ I, có chiều dài l
tt
= 178,3 (mm) và có gân gia cố
nhằm tăng độ cứng vững cho thanh truyền.
+ Đầu nhỏ thanh truyền có đường kính Ф = 31 (mm), trên đó có khoan lỗ để hứng
dầu bôi trơn.
+ Đầu to thanh truyền động cơ 4JA1-TC gồm hai nửa và chúng được nối với nhau
bằng bulông có chiều dài l

bl
= 98,1 (mm). Để chống lại sự mài mòn nhanh của chốt
khuỷu thì giữa đầu to và chốt khuỷu người ta có thêm bạc lót, bạc lót đầu to thanh
truyền được chế tạo từ hợp kim babit nên có tính chịu mòn cao, độ bám với thép tốt,
có độ cứng HB = 25 ÷ 30 nên dễ rà khít với bề mặt trục.
7
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
2.2.2. Cơ cấu phân phối khí:
Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngoài
trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xilanh động cơ trong kỳ nạp.
Động cơ 4JA1-TC có cơ cấu phân phối khí loại dùng xupáp treo, trục cam được bố
trí trong thân máy, với cách bố trí này tạo cho buồng cháy có kích thước nhỏ gọn,
giảm được tổn thất nhiệt, dễ dàng bố trí đường nạp và đường thải, tạo điều kiện
thuận lợi cho việc thải sạch và nạp đầy. Hiện nay trên động cơ Diezel chỉ dùng
phương án bố trí xupáp này. Tuy vậy nhược điểm của phương pháp bố trí xupáp
treo là dẫn động xupap phức tạp, làm tăng chiều cao động cơ, và khi bố trí xupáp
treo thì làm kết cấu của nắp xilanh phức tạp.
Hình 2 – 8 Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí động cơ 4JA1-TC
Mỗi xilanh của động cơ được bố trí hai xupáp, một xupáp nạp và một xupáp xả, các
xupáp được đặt xen kẻ nhau. Đường nạp và đường thải được bố trí về hai phía của
động cơ, do đó giảm được sự sấy nóng không khí nạp. Trục cam được bố trí trong
hộp trục khuỷu, được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng.
Xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy và đòn bẩy.
Xupáp là chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt. Khi làm việc nấm xupáp chịu
tải trọng động và tải trọng nhiệt rất lớn nên yêu cầu nấm xupáp phải có độ cứng
vững cao, nên xupáp của động cơ 4JA1-TC được chế tạo từ thép hợp kim 40Cr.
Động cơ 4JA1-TC dùng xupáp có đáy bằng, mặt làm việc quan trọng của xupáp là
mặt côn, xupáp nạp có mặt côn này nghiêng một góc α = 30
0
, còn xupáp thải thì có

mặt côn nghiêng một góc α = 45
0
. Mặt làm việc được gia công rất kỹ và được mài
rà với đế xupáp. Khi làm việc thân xupáp trượt dọc theo ống dẫn hướng xupáp, ống
dẫn hướng xupáp gắn chặt với nắp máy. Đuôi xupáp có một rãnh hãm hình trụ để
lắp ghép với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp với xupáp bằng hai móng hãm hình côn,
mặt trên của đuôi xupáp được tôi cứng để tránh mòn.
8
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Để giảm hao mòn cho thân máy và nắp xilanh khi chịu lực va đập của xupáp, người
ta dùng đế xupáp ép vào họng đường thải và đường nạp. Đế xupáp là một vòng hình
trụ, trên đó có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp, mặt côn trên đế
xupáp thường lớn hơn mặt côn trên nấm xupáp khoảng (0,5 ÷ 1)
0
, mặt ngoài của đế
xupáp có dạng hình trụ trên có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho chắc. Để đảm bảo cho
xupáp ép chặt vào đế xupáp thì giữa xupáp và đòn bẫy phải có một khe hở nhất định
gọi là khe hở nhiệt.
Lò xo xupáp dùng để đóng kín xupáp trên đế xupáp và đảm bảo xupáp chuyển động
theo đúng quy luật của cam phân phối khí, do đó trong quá trình mở đóng xupáp
không có hiện tượng va đập trên mặt cam. Ở động cơ 4JA1-TC dùng một lò xo trên
xupáp nạp, và hai lò xo lồng vào nhau trên xupáp thải nhằm tránh cho xupáp không
bị bật ra khi động cơ làm việc ở tốc độ cao.
Trục cam là chi tiết quan trong nhất, nó dùng để dẫn động xupáp đóng mở theo quy
luật nhất định. Trục cam bao gồm các phần cam nạp, cam thải và các cổ trục, các
cam được làm liền với trục. Với động cơ 4 kỳ 1 hàng xilanh, góc lệch ϕ
1
giữa hai
đỉnh cam cùng tên của hai xilanh làm việc kế tiếp nhau bằng một nửa góc công tác
δ

k
của hai xilanh đó.
Ở động cơ 4JA1-TC thì vật liệu dùng để chế tạo trục cam là thép hợp kim
thành phần các bon thấp 15X, cổ trục có độ cứng (52 ÷ 65)HRC, độ thấm tôi từ
(0,07 ÷ 2)mm, độ cứng bên trong cổ từ (30 ÷ 40)HRC. Vì vậy thường dùng loại
thép hợp kim có thành phần các bon thấp rồi thấm than, nhiệt luyện các bề mặt cần
có độ cứng cao.
2.2.3. Hệ thống nhiên liệu động cơ 4JA1-TC:
2.2.3.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu:
4
3
2
11
12
13
6
10
9
7
8
5
1
9
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Hình 2 – 9 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ 4JA1-TC
1. Thùng nhiên liệu ; 2. Cảm biến báo mức nhiên liệu; 3. Nắp thùng nhiên liệu
4. Van điều khiển bốc hơi nhiên liệu EVAP ; 5,6. Ống nhiên liệu ; 7.Bầu tách nước
8,9. Lọc nhiên liệu ; 10. Bơm cao áp ; 11. Vòi phun ; 12. Ống hồi ; 13. Động cơ.
2.2.3.2. Nguyên lý làm việc:
Hệ thống nhiên liệu của động cơ sử dụng bơm cao áp Bosch VP44. Bơm hút nhiên

liệu từ bình chứa nhiên liệu qua bầu lọc thô, sau đó nhiên liệu được bơm tiếp vận
chuyển qua bầu lọc tinh trước khi đưa đến bơm cao áp. Các bầu lọc thô và lọc tinh
sẽ lần lượt lọc sạch nhiên liệu. Bơm cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu cao áp vào
đường ống cao áp đi đến vòi phun để phun vào động cơ theo đúng thứ tự nổ của
mỗi xilanh, nhiên liệu dư thừa trong bơm cao áp đi qua van tràn theo đường ống trở
về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu.
Một phần nhiên liệu bị rò rỉ ở các vòi phun theo đường ống hồi nhiên liệu trở về
thùng chứa.
Không khí từ ngoài qua bầu lọc không khí, vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vào
động cơ. Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều được đóng kín, khi piston đi
lên không khí trong xilanh bị nén. Piston càng lên gần điểm chết trên không khí bên
trên đỉnh piston bị chèn ép chui vào phần lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy
lốc hướng kính ngày càng mạnh. Cuối quá trình nén nhiên liệu được phun vào dòng
xoáy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo ra
hoà khí rồi tự bốc cháy.
2.2.4. Hệ thống bôi trơn:
2.2.4.1. Sơ đồ hệ thống bôi trơn:
10
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Hình 2 - 10 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ 4JA1-TC
1. Cạc te ; 2. Bơm bánh răng ăn khớp trong ; 3. Van an toàn ; 4. Que thăm
dầu ; 5. Bánh răng trung gian ; 6. Bầu lọc ; 7. Van nhiệt ; 8. Két làm mát ; 9. Van
ổn áp ; 10. Trục cam ; 11. Đồng hồ áp suất ; 12. Trục dẫn cần đẩy xupáp ; 13.
Đường dầu chính ; 14. Chốt khuỷu ; 15. Cổ trục khuỷu ; 16. Lổ cấp dầu.
2.2.4.2. Nguyên lý làm việc:
Bôi trơn bằng phương pháp bôi trơn cưỡng bức sử dụng bơm bánh răng ăn khớp
trong. Bơm được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thông qua bánh răng dẫn động
trên trục bơm. Dầu bôi trơn được hút từ cạcte thông qua lưới lọc, qua các đường dầu
chính để đến các ổ trục khuỷu, ổ trục cam, bôi trơn ổ chốt (ổ đầu to thanh truyền)
bôi trơn chốt piston (trên thanh truyền có bố trí đường dầu để dẫn dầu đi bôi trơn

chốt piston (đầu nhỏ thanh truyền), bôi trơn cơ cấu phân phối khí xupáp, đòn bẩy,
cò mỏ ). Đặc biệt, một lượng dầu được bơm liên tục để bôi trơn cho ổ trược trục
Turbo của hệ thống tăng áp động cơ.
Khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn 80
0
C, làm giảm độ nhớt, van điều chỉnh sẽ
mở cho dầu đi qua két làm mát. Van an toàn của bơm đảm bảo áp suất trên toàn hệ
thống không đổi. Trong trường hợp đường dầu bôi trơn bị kẹt vì một nguyên nhân
nào đó, van an toàn sẽ mở cho dầu xả về lại cạcte.
Mặt gượng xilanh, piston, các chốt piston và các bánh răng được bôi trơn bằng
phương pháp dầu vung toé. Sau khi bôi trơn bạc đầu to thanh truyền nhờ trục khuỷu
đang quay với một tốc độ lớn, dầu được vung toé và tạo thành một lớp sương mù
trong không gian của cạcte bên dưới piston. Những giọt dầu bám trên mặt gương
xilanh, piston trên các vẫn làm nhiệm vụ bôi trơn những chi tiết này rồi rơi về cạcte.
2.2.5. Hệ thống làm mát:
2.2.5.1. Sơ đồ hệ thống làm mát:
Hình 1- 15: Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ
11
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Hình 2 - 11 Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 4JA1-TC
1. Két nước làm mát; 2. Nắp két nước; 3. Bình nước phụ; 4. Quạt gió; 5. Van hằng
nhiệt; 6. Bơm nước; 7. Turbo; 8. Nắp máy; 9. Van nhiệt bộ làm mát EGR; 10. Van
nhiệt bộ làm mát dầu bôi trơn; 11. Bộ làm mát két dầu bôi trơn; 12. Bộ làm mát EGR
2.2.5.2.Nguyên lý làm việc:
Hệ thống làm mát được thiết kế nhằm tránh cho động cơ làm việc ở nhiệt độ quá
cao cũng như quá thấp và duy trì hoạt động của động cơ ở nhiệt độ thích hợp. Khi
động cơ mới hoạt động, để nhiệt độ nước làm mát tăng nhanh thì nước làm mát
được tuần hoàn nhờ bơm nước và qua ống nhánh rồi trở về thân máy, lúc này nước
không tuần hoàn qua két nước mà đi vào lại động cơ nhờ van hằng nhiệt. khi nhiệt
độ nước đạt tới một giá trị thích hợp thì van hằng nhiệt bắt đầu mở và lượng nước

tuần hoàn qua két làm mát sẽ tăng dần lên. Van hằng nhiệt sẽ mở hoàn toàn khi
nhiệt độ nước đạt tới nhiệt độ mở van hoàn toàn. Lúc này, toàn bộ nước làm mát sẽ
tuần hoàn qua két nước để đảm bảo hiệu quả làm mát.
2.2.6. Hệ thống khởi động:
2.2.6.1. Sơ đồ hệ thống khởi động:
Hình 2 – 12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động của động cơ 4JA1-TC
1. Bánh răng trục khuỷu ; 2. Nút dừng ; 3. Vành răng khởi động
4. Rảnh xoay một chiều ; 5. Đòn bẩy ; 6. Đĩa tiếp điểm ; 7. Lò xo hồi vị
8. Vị trí nối dây dẫn ; 9. Nút khởi động ; 10. Khoá nguồn ; 11. Nguồn ắc qui.
2.2.6.2. Nguyên lý hoạt động:
Động cơ sử dụng hệ thống khởi động điện, nguồn khởi động 24V, công suất của
động cơ khởi động 2,3 (KW), cường độ dòng của nguồn ắcqui 160 (A.h).
12
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Khi đóng công tắc nguồn 10 và ấn nút khởi động 9, dòng điện lúc náy đi từ: (+) ắc
qui > khoá 10 > nút khởi động 9 > điểm nối 8 > cuộn dây W
1
và W
2
trên
rơ le động cơ khởi động > cuộn dây kích từ của động cơ khởi động > ( -) ắc
qui, đóng tiếp điểm 6, kéo đòn điều khiển 5 dịch chuyển qua trái, đẩy cơ cấu bánh
răng khởi động ăn khớp với bánh răng trục khuỷu, dòng điện từ (+) ắcqui > đĩa
tiếp điểm 6 > cuộn dây của động cơ khởi động, động cơ khởi động quay kéo bánh
răng trục khuỷu quay và động cơ chính được khởi động. Khi ngắt nút khởi động,
cuộn W
1
, W
2
mất nguồn tiếp điểm mở, động cơ dừng khởi động, cần điều khiển 5

dịch chuyển qua phải trả cơ cấu trở về vị trí ban đầu. Rãnh xoay một chiều 4 có tác
dụng ngăn cản hiện tượng động cơ chính quay kéo quay động cơ khởi động quay
làm hỏng thiết bị, nguyên lý như sau: Khi động cơ chính đã được khởi động, tốc độ
của trục khuỷu sẽ tăng lên và lớn hơn tốc độ quay của bánh răng khởi động 3, lúc
này trên rãnh xoay một chiều 4 xuất hiện phản lực N tự động kéo cơ cấu dịch
chuyển qua trái, thông qua đòn điều khiển 5, ngắt tiếp điểm 6 và động cơ khởi động
tự động ngừng, lúc này vành răng khởi động 3 cũng không còn ăn khớp với bánh
răng trục khuỷu động cơ chính nữa.
2.2.7. Hệ thống tăng áp: (Khảo sát cụ thể ở phần sau).
13
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
3. Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 4JA1-TC.
3.1. Định nghĩa tăng áp:
Tăng áp là biện pháp làm tăng áp suất khí nạp, tăng khối lượng riêng của môi chất,
qua đó làm tăng mật độ không khí nạp vào xilanh động cơ trong mỗi chu trình.
3.2. Mục đích của tăng áp:
Tăng áp làm cho công suất động cơ diesel tăng lên, đồng thời cho phép cải thiện
một số chỉ tiêu:
- Giảm thể tích toàn bộ của ĐCĐT ứng với một đơn vị công suất;
- Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ động cơ ứng với một đơn vị công suất;
- Giảm giá thành sản xuất ứng với một đơn vị công suất;
- Hiệu suất của động cơ tăng đặc biệt là khi tăng áp tuabin khí, do đó suất tiêu hao
nhiên liệu giảm;
- Làm giảm lượng khí thải độc hại;
- Giảm độ ồn của động cơ.
3.3. Các phương pháp tăng áp trên động cơ Diezel:
Dựa vào nguồn năng lượng để nén không khí trước khi đưa vào động cơ, người ta
chia tăng áp cho động cơ thành hai nhóm: Tăng áp có máy nén và tăng áp không có
máy nén, theo sơ đồ sau:
14

Kho sỏt v tớnh toỏn h thng tng ỏp ng c 4JA1-TC
TC
ĩ
DAO
ĩNG
VAè
CĩNG
HặNG
KHNG COẽ MAẽY NEẽN
SOẽNG
AẽP
SUT
TNG AẽP
DN
ĩNG
HN
HĩP
COẽ MAẽY NEẽN
DN
ĩNG
TUABIN
KHấ
CHẩ
LIN
H
KHấ
THỉ
COẽ
LIN
H

THUY
LặC
MếC
SONG
SONG
MếC
NI
TIP
DN
ĩNG
C
GIẽI
COẽ
LIN
H
C
KHấ
Hỡnh 3 1 Cỏc phng phỏp tng ỏp trờn ng c t trong.
3.3.1. Bin phỏp tng ỏp nh mỏy nộn:
3.3.1.1. Tng ỏp c gii:
3
1
5
4
2
Po,To
Hỡnh 3 2 S nguyờn lý tng ỏp c khớ
1- ng c t trong; 2- Bỏnh rng truyn ng;
3- Mỏy nộn; 4- ng np; 5- Thit b lm mỏt.
Cỏc loi mỏy nộn c s dng trong phng phỏp tng ỏp c khớ cú th l mỏy nộn

kiu piston, qut root, trc xon, qut li tõm, hoc qut hng trc, c dn ng
t trc khuu ca ng c.
Cụng sut ca ng c t trong c xỏc nh theo cụng thc sau:
N
e
= N
i
- N
m
- N
k
Trong ú:
N
e
: Cụng sut cú ớch c ly t trc khuu ng c;
N
i
: Cụng sut ch th;
N
m
: Cụng sut tn tht c gii ca bn thõn ng c;
N
k
: Cụng sut dn ng mỏy nộn.
15
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Công suất dẫn động máy nén chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của nó, vì vậy nếu
động cơ làm việc ở chế độ tải nhỏ thì số phần trăm công suất tổn thất cho việc dẫn
động máy nén tăng lên, làm giảm mạnh hiệu suất tổng của động cơ đốt trong.
Công suất dẫn động máy nén tăng nhanh hơn mức độ tăng áp suất chỉ thị p

i
, vì vậy
khi sử dụng tăng áp dẫn động cơ khí sẽ làm cho hiệu suất động cơ giảm khi áp suất
tăng áp tăng. Chính vì vậy, phương pháp tăng áp dẫn động cơ khí chỉ được áp dụng
ở những mục đích cần thiết và áp suất tăng áp p
k
nhỏ hơn hoặc bằng 1,6 kG/cm
2
,
nếu p
k
lớn hơn 1,6 kG/cm
2
thì N
k
sẽ lớn hơn 10%Ne.
Với phương pháp tăng áp cơ giới, chất lượng khởi động và tăng tốc động cơ tốt, vì
lượng không khí cấp cho động cơ trong một chu trình phụ thuộc vào vòng quay trục
khuỷu mà không phụ thuộc vào nhiệt độ khí thải. Tuy nhiên, đối với tăng áp cơ
giới, năng lượng tiêu hao để dẫn động máy nén tăng lên, nên làm giảm hiệu suất,
làm giảm tính kinh tế của động cơ.
3.3.1.2. Động cơ tăng áp bằng tuabin khí:
Tăng áp bằng tuabin khí: là biện pháp tăng áp mà máy nén được dẫn động nhờ
tuabin tận dụng năng lượng khí thải của động cơ đốt trong.
Khí xả của ĐCĐT có nhiệt độ và áp suất rất cao nên nhiệt năng của nó tương đối
lớn. Muốn khí thải sinh công, nó phải được giãn nở trong một thiết bị để tạo ra công
cơ học. Nếu để nó giãn nở trong xi lanh của ĐCĐT thì dung tích của xilanh sẽ rất
lớn, làm cho kích thước của ĐCĐT quá lớn, nặng nề. Điều này mặc dù làm tăng
hiệu suất nhiệt nhưng tính hiệu quả được đánh giá bằng giá trị áp suất trung bình sẽ
rất nhỏ. Để tận dụng tốt năng lượng khí xả, người ta cho nó giãn nở đến áp suất môi

trường và sinh công trong các cánh của tua bin (TB).
a. Tăng áp bằng tuabin khí có liên hệ cơ khí:
Trong phương án này, trục tua bin, động cơ đốt trong và máy nén được nối liền
nhau. Kết cấu này bao gồm máy nén hướng trục nhiều cấp, động cơ diesel 4 kỳ và
tua bin hướng trục nhiều cấp được nối đồng trục. Áp suất của khí nạp vào xilanh đạt
(3 ÷ 4) kG/cm
2
, khí xả sau khi ra khỏi xilanh động cơ trước khi vào tuabin đạt áp
suất 16 (kG/cm
2
). Tuy nhiên phương án này gặp phải các hạn chế :
- Công xả của khí xả ĐCĐT tăng lên quá cao;
- Khí sót trong xilanh rất lớn làm cho lượng khí mới nạp vào xilanh giảm.
b. Tăng áp bằng TB khí liên hệ khí thể:
Theo phương án này, tua bin và máy nén được nối đồng trục với nhau. Khí xả được
giãn nở trong cánh tua bin sẽ làm tua bin quay và dẫn động máy nén, nén không khí
tới áp suất tăng áp và đưa vào động cơ. Phương án này cho phép tận dụng tối đa
năng lượng khí thải, tạo ra hiệu suất cao cho động cơ.
16
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
3
2
4
1
5
Hình 3 – 3 Sơ đồ nguyên lý tăng áp bằng TB khí chỉ liên hệ khí thể
1- Máy nén; 2- Thiết bị làm mát; 3- Động cơ; 4- Bình xả; 5- Tua bin
17
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
c. Tăng áp bằng TB khí có liên hệ thuỷ lực:

4
3
1
2
1
a)
b)
3
4
5
2
1
3
4
5
6
7
8
2
c)
Hình 3 – 4 Tăng áp tuabin khí có liên hệ thuỷ lực
1- Động cơ; 2- Khớp thuỷ lực; 3,4- Cụm TB-MN dẫn động khí thể;
5- TB tận dụng; 6- Hộp số; 7- Máy phát điện; 8 -Hộp tốc độ
a) Cơ cấu nối có liên hệ thuỷ lực;
b) Cơ cấu nối có liên hệ thuỷ lực và tua bin tận dụng năng lượng khí xả;
c) Cơ cấu nối qua hộp số có TB tận dụng năng lượng khí xả dẫn động máy phát
điện.
Các phương án kết nối giữa động cơ đốt trong và cụm tua bin-máy nén cũng rất
phong phú. Hình 3 - 4 trình bày các phương pháp kết nối này. Trong đó, Hình 3 - 4
a là cách ghép nối thông dụng nhất, nó cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp theo chế

độ làm việc của động cơ. Ngoài ra, còn có các phương pháp kết nối khác nhằm tận
dụng năng lượng khí xả, như Hình 3 - 4 b,c.
3.3.1.3. Tăng áp hỗn hợp:
Trong tăng áp hỗn hợp, người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khác nhau, một
được dẫn động bằng tua bin khí và một được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ.
Tuỳ thuộc vào vị trí của máy nén người ta có hai dạng ghép nối: Lắp nối tiếp và lắp
song song.
18
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
1
3
2
4
5
6
6 6
6
5
4
2
3
1
Po,To
Po,To
b)
a)
Po,To
1
3
2

4
5
6
Po,To
c)
Hình 3 – 5 Sơ đồ nguyên lý phương án tăng áp hỗn hợp cho động cơ
a- Tăng áp hỗn hợp lắp nối tiếp thuận;
b- Tăng áp hỗn hợp lắp nối tiếp nghịch;
c- Tăng áp hỗn hợp 2 tầng lắp song song
1-Động cơ; 2-Tuabin; 3-Máy nén; 4-Máy nén dẫn động cơ khí; 5-Khớp nối 6-Thiết
bị làm mát trong sơ đồ a, b và bình nạp chung trong sơ đồ
Trong các phương án lắp ghép này MN dẫn động cơ khí có thể sử dụng MN ly tâm,
hướng trục, trục vít, quạt Root hoạt động hoàn toàn độc lập với MN dẫn động bởi
TB khí.
Đối với phương án lắp thuận: MN dẫn động cơ khí đứng sau MN dẫn động bằng TB
khí. Khí tăng áp được MN dẫn động bằng TB khí hút từ môi trường sau đó dẫn tới
MN dẫn động cơ khí và đi vào ĐCĐT. Lưu lượng khí nạp phụ thuộc vào lưu lượng
cụm TB-MN.
Đối với phương án lắp nghịch: MN dẫn động cơ khí đứng trước, lưu lượng khí nạp
vào ĐCĐT phụ thuộc vào lưu lượng MN dẫn động cơ khí, vì thế phụ thuộc vào chế
độ tốc độ động cơ và lưu lượng cung cấp cho một chu trình là không đổi.
19
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Trong động cơ tăng áp hỗn hợp lắp song song người ta dùng một máy nén dẫn động
cơ giới hoặc dùng không gian bên dưới của xilanh làm máy nén (trường hợp động
cơ có guốc trượt) cung cấp không khí cho động cơ, song song với bộ "máy nén tua
bin khí" quay tự do. Như vậy, mỗi máy nén trong hệ thống chỉ cần cung cấp một
phần không khí nén vào bình chứa chung.
Ưu điểm chủ yếu của hệ thống tăng áp lắp song song là khí tăng áp nạp vào động cơ
được cung cấp đồng thời nhờ hai máy nén, lưu lượng không khí qua mỗi máy nén

đều nhỏ. Do đó kích thước của mỗi máy nén đều nhỏ so với hệ thống tăng áp lắp
nối tiếp.
3.3.2. Biện pháp tăng áp không có máy nén:
Sau đây là các phương pháp làm cho áp suất nạp vào động cơ lớn hơn giá trị thông
thường mà không cần dùng đến máy nén cũng như một số phương pháp tăng áp cao
đang phổ biến trong thực tế.
3.3.2.1. Tăng áp dao động và cộng hưởng:
Người ta sử dụng sự dao động của dòng khí và tính cộng hưởng của dao động để
tăng áp suất của môi chất trong xilanh lúc đóng xupap nạp.
Theo phương pháp tăng áp này, công nạp của piston được chuyển hóa thành năng
lượng động học của cột khí và chính năng lượng này sẽ chuyển hóa thành công nén
làm tăng áp suất trong xilanh cuối quá trình nạp.
1
3
2
3
2
1
4
Hình 3 - 6 Sơ đồ hệ thống tăng áp dao động và cộng hưởng
a-Tăng áp dao động: 1-Hộp phân phối; 2-Ống dao động; 3-Xilanh
b-Tăng áp cộng hưởng: 1-Bình ổn áp; 2-Ống cộng hưởng; 3-Xi lanh;
4-Bình cộng hưởng
a. Tăng áp dao động:
20
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Quá trình diễn biến của áp suất trên đường ống trong quá trình nạp, thải nếu xem
xét theo lý thuyết truyền sóng thì đó là quá trình dịch chuyển của sóng nén và sóng
giãn nở.
Do có sự dao động của áp suất trên đường nạp, thải của động cơ mà ở đó xuất hiện

quá trình truyền sóng (sóng áp suất và sóng tốc độ). Ở trạng thái tĩnh, tốc độ truyền
sóng a được xác định như sau:
Trong đó: k-Chỉ số nén đoạn nhiệt; R- Hằng số
chất khí; T-Nhiệt độ tuyệt đối.
Sự biến thiên của áp suất và tốc độ phụ thuộc vào thời gian và vị trí, theo quan hệ: p
= f(x,t) và v = f(x,t).
Sóng áp suất và sóng tốc độ cùng xuất hiện và cùng được truyền với tốc độ truyền
sóng a.
Sóng phản xạ được chia làm hai loại: Phản xạ đầu kín và phản xạ đầu hở. Sóng
phản xạ đầu kín xuất hiện khi xupáp đóng kín. Sóng phản xạ đầu hở xuất hiện khi
sóng truyền tới đầu hở.
Sự dao động của áp suất môi chất trong đường ống nạp thực tế không phải do một
sóng đơn giản tạo ra mà do hai họ sóng truyền theo chiều ngược nhau, nó là kết quả
của việc tương giao và hợp thành của sóng phát sinh ở đầu này tạo nên sóng phản
xạ ở đầu kia. Sóng khí thể cũng vậy, luôn tồn tại tính chồng chất và thường xuyên
gặp nhau.
Khi gặp nhau, biên độ sóng bằng tổng biên độ của hai song. Sau khi xuyên qua, tính
chất và biên độ của sóng không thay đổi, sóng nén vẫn là sóng nén và sóng giãn nở
vẫn là sóng giãn nở.
a b c
Hình 3 - 7 Tương giao của sóng
a-Tương giao của sóng dương, b-Tương giao của sóng âm
c-Tương giao của sóng dương và sóng âm.
21
TRka
=
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Khi piston dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) tạo
ra trong xilanh sự giảm áp suất. Do áp suất trong xilanh nhỏ hơn áp suất trên đường
nạp, nên xuất hiện sự giãn nở trong ống nạp từ xilanh ra đến đầu hở của ống có áp

suất bằng áp suất môi trường p
0
. Áp suất môi trường có giá trị không đổi và lớn hơn
áp suất trong xilanh, nên xuất hiện quá trình chuyển động ngược lại của áp suất p
0
từ ngoài vào xilanh, đây chính là sóng nén (sóng áp dương).Nếu sóng nén truyền tới
xupap mà xupap chưa đóng, sẽ làm tăng áp suất ở khu vực trước xupap và làm tăng
hệ số nạp. Sau khi xupap nạp đã đóng, sóng áp suất còn lưu lại vẫn truyền qua
truyền lại trong ống.
Để đạt được lưu lượng nạp cực đại trong phạm vi số vòng quay nhất định thì người ta
có thể sử dụng các van để thay đổi có cấp chiều dài của đường ống nạp.
4
5
6
2
3
1
Hình 3 – 8 Nguyên lý của đường ống nạp có chiều dài thay đổi vô cấp.
1-Động cơ; 2-ống nạp hình xuyến; 3-Mặt ngoài cố định; 4-Mặt tang trống;
5-Cửa trên mặt tang trống; 6-Tấm dẫn hướng.
b. Hệ thống tăng áp cộng hưởng:
Trong hệ thống này ống nạp của động cơ là tổ hợp của các bình và ống có khả năng
gây ra dao động dòng khí nạp. Việc thiết kế các kích thước và bố trí sao cho quá
trình lưu động có tính chu kỳ của dòng khí nạp vào các xilanh phù hợp với tần số
dao động của bình và ống.
Hiện nay, việc tăng áp cho động cơ bằng phương pháp cộng hưởng chưa được phổ
biến vì kết cấu đường ống nạp phức tạp, giá thành cao, chỉ được sử dụng trên động
cơ đời mới.
22
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC

3.3.2.2. Tăng áp trao đổi sóng áp suất:
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
3
1
6
7
5
4
2
Hình 3 - 9 Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng sóng khí
1- Không khí thấp áp; 2- Dây đai; 3- Không khí cao áp; 4- Động cơ;
5- Khí thải cao áp; 6- Khí thải thấp áp; 7- Rôto.
Thiết bị là Roto với các rãnh hướng kính nằm dọc trục, các van C, D, và G, F nằm ở
đầu nạp và đầu xả là hai mặt bích có bố trí đường dẫn vào và ra. Roto được dẫn
động từ trục khuỷu của động cơ. Để đảm bảo hệ thống làm việc được cân đối người
ta bố trí 2 ống vào và 2 ống ra trên Stato. Như vậy có 2 chu trình xảy ra đồng thời
trong một vòng quay của Roto.
Trong phương án này, sử dụng năng lượng động học của khí xả để nén khí nạp. Sự
tăng hay giảm của 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. Dòng 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, dòng năng lượng lại chuyển động với tốc
độ chậm hơn, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng trộn lẫn giữa khí xả và khí mới. Sơ
đồ nguyên lý được biểu diễn ở Hình 3 - 10. Ở đây sóng nén hoặc giãn nở của khí
thải được sử dụng để truyền trực tiếp năng lượng lên khí nạp. Van C, D được bố trí
ở một đầu ống để điều khiển sự lưu thông của khí nạp. Trong khí đó các van G, F
được lắp ở đầu ngược lại để điều khiển sự lưu thông của khí xả.Van C, G dùng để
điều khiển phía có áp suất cao của chu trình. Van D, F được thông với môi trường
xung quanh.
Quá trình hoạt động của bộ tăng áp bằng sóng khí được giải thích từ đồ thị khai

triển của quá trình truyền sóng áp suất như sau:
23
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
Hình 3 - 10 là sơ đồ khai triển lớp cắt quanh chu vi tại bán kính trung bình của rôto
và stato lên mặt phẳng, trên đó chỉ phương hướng lưu động của khí thải và không
khí. Tốc độ tiếp tuyến của rôto tại bán kính trung bình được thay bằng tốc độ dịch
chuyển của các rãnh thông từ dưới lên trên.
G
2
III
IV
II
C
u
F
D
VI
VII
V
I
A
B
1
E
Hình 3 - 10 Sơ đồ khai triển thể hiện quá trình truyền sóng áp suất trong bộ tăng áp
bằng sóng khí đơn giản
A- Bình góp khí xả; B- Bình góp không khí nén.
Ban đầu ống dẫn chứa đầy không khí ở trạng thái áp suất bằng áp suất môi trường
và các van C,D,F,G đều đóng kín. Quá trình xả của động cơ bắt đầu khi piston đi từ
ĐCD đến ĐCT, xupap xả mở áp suất đường xả tăng lên, van G mở ra kích thích tạo

ra sóng xung có áp suất cao, van F đóng. Màng khí xả nóng chuyển động phía sau
của sóng xung. Nhờ đó khí được nén từ phải sang trái. Van C được mở ra để khí
được nén bởi sóng xung đi vào ống có áp suất cao và đi vào xilanh của ĐCĐT. Van
C đóng lại khi màng tiên phong của khí nóng đến để tránh sự hoà trộn của khí thải
vào khí mới. Kết thúc giai đoạn này thì phần lớn năng lượng khí xả được truyền cho
khí nạp.
Khi C đóng thì G đóng, còn F mở ra. Lúc này sóng giãn nở hình thành, khí thải
chứa trong ống dẫn thải hết ra ngoài theo van F. Do sự giãn nở của khí trong ống xả
(rảnh dọc trục của roto) làm cho áp suất ở đây nhỏ hơn áp suất khí trời và van D mở
ra, không khí đi vào ống van F đóng lại, van D đóng kết thúc chu kỳ làm việc của
hệ thống.
 Ưu điểm nổi bật của loại tăng áp bằng sóng khí là áp suất tăng áp càng cao, khi
tốc độ động cơ càng thấp, nhờ đó động cơ sẽ có mômen lớn tại tốc độ thấp.
 Nhược điểm của loại này là thiết bị cồng kềnh, chiếm không gian lớn, trục
khuỷu động cơ dẫn động rôto tiêu thụ (1 ÷ 2)% công suất động cơ, tiếng ồn lớn, tuổi
thọ của rôto thấp nên chưa được sử dụng rộng rãi.
24
Khảo sát và tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1-TC
3.3.2.3. Tăng áp tốc độ:
Trong các động cơ đặt trên máy bay hoặc trên ôtô đua còn có thể sử dụng dòng
không khí ngược với chiều chuyển động của máy bay và ôtô để làm tăng khối lượng
môi chất nạp vào động cơ. Phương pháp này được gọi là phương pháp tăng áp tốc
độ.
Hiện nay, phương án này ít được sử dụng nên chỉ giới thiệu sơ lược như trên.
3.3.2.4. So sánh ưu nhược điểm của hệ thống tăng áp có máy nén và hệ thống tăng
áp không có máy nén:
Về mức độ tăng áp: Hệ thống tăng áp có máy nén có khả năng tăng công suất lít và
công suất trên một đơn vị diện tích đỉnh piston lớn hơn nhiều so với hệ thống tăng
áp không có máy nén. Vì thế các động cơ diesel cỡ lớn đều dùng tăng áp có máy
nén. Ngược lại, hệ thống tăng áp không có máy nén có ưu điểm nổi bật là khi tốc độ

động cơ càng thấp thì áp suất tăng áp càng cao nhờ đó động cơ sẽ có mômen lớn tại
tốc độ thấp, điều này rất thích hợp với điều kiện làm việc của động cơ ô tô.
3.4. Tăng áp cho động cơ diesel:
3.4.1. Tăng áp cho động cơ diesel bốn kỳ:
Tăng áp bằng tuabin khí xả đầu tiên được sử dụng cho động cơ 4 kỳ. Đối với động
cơ diesel, vì để đáp ứng được nhu cầu về nâng cao công suất cho động cơ nên hầu
hết trên các động cơ diesel cỡ lớn của tàu thủy, động cơ diesel trên đầu máy xe lửa
và diesel phát điện đều dùng hệ thống tăng áp. Nhằm giải quyết vấn đề nạp khí ở
các chế độ khởi động và tải nhỏ, đảm bảo độ chênh áp suất đủ để nạp khí vào xilanh
ở các chế độ đối với động cơ 4 kỳ đơn giản hơn động cơ 2 kỳ nhờ có hành trình thải
và tiêu thụ không khí quét ít. Nói chung sơ đồ nguyên lý tăng áp của các động cơ 4
kỳ giống nhau, chỉ khác nhau một ít về kết cấu đường ống xả và có hoặc không có
bầu làm mát không khí tăng áp.
Để chuyển động cơ 4 kỳ sang tăng áp bằng tuabin khí xả không chỉ đơn giản đặt lên
động cơ cụm tuabin máy nén và nối đường ống dẫn của nó với bình chứa không khí
tăng áp và ống góp khí xả. Động cơ 4 kỳ tăng áp tuabin khí xả khác với động cơ
không tăng áp.
- Tăng suất tiêu hao không khí và khí xả qua các xupap nạp, xả. Để đảm bảo điều
đó, khi tăng áp cần phải tăng góc mở sớm và đóng muộn các xupap, tăng góc trùng
điệp. Đối với động cơ không tăng áp góc trùng điệp khoảng (25 ÷ 50)
0
góc quay
trục khuỷu. Khi tăng áp bằng tuabin khí xả, để đảm bảo quét khí, góc trùng điệp
được tăng lên đến (100 ÷ 140)
0
góc quay trục khuỷu. Các pha phân phối khí được
lựa chọn ứng với chế độ làm việc lâu dài nhất của động cơ.
25