Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
LỜI NÓI ĐẦU
Sau thời gian học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ
cuối cùng trong chuyên ngành đào tạo kỹ sư của mỗi trường đại học kỹ thuật mà
mọi sinh viên trước khi bước vào công việc thực tế phải hoàn thành. Nó giúp sinh
viên tổng hợp tất cả và khái quát lại kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời gian qua động cơ đốt
trong cũng không ngừng được cải tiến để nâng cao công suất. Một trong những
phương pháp nâng cao công suất hiệu quả hiện nay là sử dụng hệ thống tăng áp cho
động cơ. Vì vậy, trong thời gian đi thực tập em đã tìm hiểu nghiên cứu hệ thống
này, chính vì thế mà em chọn đề tài “KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM
NGHIỆM HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ ISUZU 4JH1 - TC” để làm đề tài tốt
nghiệp. Qua đề tài này em muốn hiểu rõ hơn bản chất cũng như các quá trình làm
việc của động cơ khi có hệ thống tăng áp, đồng thời đưa ra phương pháp tăng áp tốt
nhất để nâng cao công suất động cơ và có cách khắc phục các nhược điểm của nó.
Tuy nhiên, do những hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như tài liệu tham
khảo nên trong phạm vi đồ án này em không thể trình bày được hết các vấn đề liên
quan cũng như tìm hiểu sâu hơn mối quan hệ giữa hệ thống này với hệ thống khác.
Qua đó, không tránh khỏi những sai sót trong vấn đề thực hiện. Rất mong được sự
quan tâm chỉ bảo hơn nữa của các thầy cô và các bạn.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Phùng Xuân Thọ đã
hướng dẫn tận tình, cùng các quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Giao Thông và các
bạn, những người đã trực tiếp giúp đỡ chỉ dẫn và góp ý cho em trong suốt thời gian
thực hiện đồ án này.
Đà Nẵng, ngày tháng 06 năm 2012.
Sinh viên thực hiện

Ngô Đức Quang
1
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ

Tốc độDao động và
cộng hưởng
Liên hệ
khí thể
Liên hệ
cơ khí
Liên hệ
thủy lực
Mắc nối
tiếp
Mắc song
song
Tăng áp
Có máy nén
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
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 trên.
1.2.1. Biện pháp tăng áp nhờ máy nén
1.2.1.1. Tăng áp cơ khí
3
1
5
4
2
Po,To
Hình 1 - 2. Sơ đồ nguyên lý tăng áp cơ khí
1- Động cơ đốt trong; 2- Bánh răng truyền động;
3- Máy nén; 4- Đường nạp; 5- Thiết bị làm mát.
Các loại máy nén được sử dụng trong phương pháp tăng áp cơ khí có thể là

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.
3
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Với phương pháp tăng áp cơ giới, chất lượng khởi động và tăng tốc tốt, vì
lượng không khí cấp cho động cơ một chu trình phụ thuộc vào vòng quay trục
khuỷu mà không phụ thuộc nhiệt độ khí thải. Đối với tăng áp cơ giới, năng lượng
tiêu hao để dẫn động máy nén tăng lên, giảm hiệu suất giảm tính kinh tế động cơ.
1.2.1.2. Động cơ tăng áp bằng tua bin khí
Tăng áp bằng tua bin khí: là biện pháp tăng áp mà máy nén được dẫn động
nhờ tua bin 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 xilanh 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

1
1
2
3 4
a)
b)
c)
3
4
56
78
2
1
2
3
4
Hình 1 - 4. Tăng áp tua bin khí có liên hệ thuỷ lực
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 tua bin tận dụng năng lượng khí xả dẫn động
máy phát điện.
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.
Các phương án kết nối giữa động cơ đốt trong và cụm tua bin - máy nén
cũng rất phong phú. Hình 1- 4 trình bày các phương pháp kết nối này. Trong đó,
hình 1- 4a là cách ghép nối thông dụng nhất, nó cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp
5
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
theo chế độ làm việc của động cơ đốt trong. Ngoài ra, còn có các phương pháp kết
nối khác nhằm tận dụng năng lượng khí xả, như hình 1- 4 b,c.

P
0,
T
0
1
2
5
6
3
4
P
0,
T
0
Hình 1 - 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- Tua bin; 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 máy nén dẫn động cơ khí có thể sử dụng
máy nén ly tâm, hướng trục, trục vít, quạt root hoạt động hoàn toàn độc lập với máy
nén dẫn động bởi tua bin khí.
Đối với phương án lắp thuận: máy nén dẫn động cơ khí đứng sau máy nén
dẫn động bằng tua bin khí. Khí tăng áp được máy nén dẫn động bằng tua bin khí hút
6
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
từ môi trường sau đó dẫn tới máy nén 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

7
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
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.
a. Tăng áp dao động
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:

TRka =
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)
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.
Hình 1 - 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.
8

Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Sự dao động của áp suất môi chất trong đường ống nạp thực tế không phải

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. Nguyên tắc 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. Do cách bố trí như vậy, các xilanh được nối
nhau sẽ có áp suất cuối quá trình nạp khi tăng số vòng quay của ĐCĐT cùng tần số
9
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
dao động của bình và ống. Tức là lúc này xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong dòng
khí nạp.
1.2.2.2. Tăng áp trao đổi sóng áp suất
Thiết bị là rôto 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. Rôto được
dẫn động từ trục khuỷu của động cơ. Để đảm bảo hệ thống làm việc được cân đối
người ta bố trí hai ống vào và hai ống ra trên stato. Như vậy có hai chu trình xảy ra
đồng thời trong một vòng quay của rôto.
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
6
3
5
4
2
1
7
Hình 1 - 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.
Trong phương án này, sử dụng năng lượng động học của khí xả để nén khí

V
I
A
B
1
E
Hình 1 - 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, xupáp 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 xi lanh
của ĐCĐT. Van C đóng lại khi màng tiên phong của khí nóng đến để tránh sự hoà
11
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
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 (rãnh dọc trục của rôto) 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.

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 tua bin khí xả không chỉ đơn giản
đặt lên động cơ cụm tua bin 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 tua bin khí xả khác với
động cơ không tăng áp.
Hình 1 - 11. Sơ đồ kết cấu tăng áp động cơ 4 kỳ
1- Máy nén; 2- Đường khí nén; 3- Bộ làm mát không khí tăng áp;
4- Xupáp nạp; 5- Xupáp xả; 6- Ống xả; 7- Tua bin.
+ Tăng suất tiêu hao không khí và khí xả qua các xupáp nạp, xả. Để đảm bảo
điều đó, khi tăng áp cần phải tăng góc mở sớm và đóng muộn các xupáp, 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 tua bin khí xả, để đảm bảo quét khí, góc trùng điệp
13
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
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.
+ Có độ chênh áp giữa áp suất không khí tăng áp P
s
và áp trên đường ống xả
(áp suất trước tua bin). Nhờ độ chênh áp suất nên trong thời kì trùng điệp đảm bảo
quét sạch buồng cháy, do vậy hệ số khí sót giảm đến giá trị
γ
r

- Áp suất, nhiệt độ khí xả; P
s
- Áp suất không khí nạp.
Từ hình 1-12, ta thấy rõ độ chênh áp suất tăng nhanh (P
s
-P
x
) khi tải động cơ
tăng. Khi giảm tải độ chênh lệch áp suất (P
s
-P
x
) giảm xuống. Khi tải của động cơ 4
kỳ khoảng 30÷50% tải định mức, áp suất tăng áp bằng áp suất khí xả trước tua bin
(điểm A). Tại thời điểm này không diễn ra quá trình quét. Khi tiếp tục giảm tải, áp
suất tăng áp bé hơn áp suất khí sau xupáp xả, nên xảy ra hiện tượng dồn ngược khí
xả vào xilanh và đường ống nạp không khí tăng áp.
14
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Dẫn khí xả tới tua bin theo đường ống xả riêng. Trong trường hợp nối các
ống xả của tất cả các xilanh với một đường ống xả chính thì khi áp suất tăng áp thấp
(dưới 200KP
a
) xung áp suất ngăn cản quét các xilanh khác và là nguyên nhân dồn
ngược khí xả vào các xilanh. Nối các ống xả của các xilanh với các đường ống riêng
sẽ ngăn ngừa được hiện tượng này và đảm bảo độ chênh áp suất (P
s
-P
t
) và tạo quá

cháy nhiên liệu. Để đảm bảo quét và nạp không khí vào xilanh, áp suất tăng áp cần
phải cao hơn áp suất khí trong trường hợp ống xả ở tất cả các chế độ tải, do vậy tiêu
tốn công suất bổ sung để nén không khí đến áp suất cao.
+ Để đảm bảo chất lượng trao đổi khí trong động cơ 2 kỳ, yêu cầu hệ số quét
lớn hơn so với động cơ 4 kỳ. Hệ số quét của động cơ 2 kỳ
a
ϕ
= 1,45÷1,65, trong khi
đó của động cơ 4 kỳ
a
ϕ
= 1,07÷1,35. Để tăng hệ số dư lượng không khí quét cần
tăng lượng không khí do máy nén cấp và như vậy phải tăng công suất tiêu thụ cho
máy nén.
+ So với động cơ 4 kỳ, khi áp suất chỉ thị trung bình bằng nhau, nhiệt độ khí
xả của động cơ 2 kỳ thấp hơn. Đối với động cơ 2 kỳ ở chế độ định mức, nhiệt độ
khí xả nằm trong giới hạn 350÷450
0
C. Còn với động cơ 4 kỳ, có thể đạt 450÷500
0
C.
Nguyên nhân giảm nhiệt độ khí xả của động cơ 2 kỳ là do lượng không khí quét
lớn. Giảm nhiệt độ khí xả là nguyên nhân giảm công suất tua bin.
+ Như vậy, tăng công suất động cơ 2 kỳ bằng cách sử dụng tua bin khí xả
phức tạp hơn so với động cơ 4 kỳ, vì công suất tua bin nhỏ nhưng hệ thống tăng áp
cần phải cấp lượng không khí lớn hơn và có áp suất cao hơn. Hiệu số giữa công suất
cần thiết của máy nén để cấp không khí với công suất do tua bin sinh ra có khi đạt
tới (4-6)% công suất chỉ thị của động cơ.
+ Tăng áp động cơ 2 kỳ làm tăng ứng suất nhiệt và ứng suất cơ.
1.2.4. Tăng áp cho động cơ xăng và động cơ ga

Đối với phương án 2:
Máy nén đặt trước bộ chế hòa khí, không khí được nén sau đó qua bộ chế
hòa khí rồi mới vào động cơ.
Ưu điểm:
+ Tính năng gia tốc tốt;
+ Không khí nén qua bộ chế hòa khí làm cho nhiên liệu dễ bốc hơi;
+ Bản thân nhiên liệu không tiếp xúc với máy nén, ít gây nguy hại cho máy
nén khi xảy ra hiện tượng hồi hỏa.
Nhược điểm:
+ Sử dụng nhiều bộ chế hòa khí (6 đến 12 bộ) làm tăng trọng lượng của hệ
thống;
+ Bướm ga của các bộ chế hoà khí rất khó điều chỉnh giống nhau;
+ Các đường ống trong hệ thống nạp thải phải thật kín nếu không dễ sinh ra
hoả hoạn.
1.2.4.2. Tăng áp cho động cơ ga
Phương án 1: Máy nén đặt sau lò ga và ở trước bộ hỗn hợp
Ưu điểm: Giống ưu điểm động cơ xăng tăng áp, đặt máy nén trước BCHK.
17
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Nhược điểm: Bụi của khí ga đi vào máy nén làm cho máy nén chóng hỏng. Vì vậy,
ta thường dùng máy nén ly tâm, không dùng máy nén rôto hay máy nén pittông.
Phương án 2: Máy nén đặt trước lò ga, giữ nhiệm vụ cung cấp cho cả lò ga
và bộ hỗn hợp. Trong trường hợp này, máy nén khí không tiếp xúc với bụi của khí
ga nhưng phải đảm bảo cho toàn hệ thống lò ga và đường ống dẫn khí ga thật kín để
tránh hoả hoạn.
Hiện nay, tăng áp cho động cơ ga có thể đưa áp suất trung bình của động cơ
ga P
e
=0,8÷1,1 MN/m
2

δ
T
2,5
A
B
C
D
n
T
T
g
Const
n
T
=Const
P
g
m
g
.n
T
2
1,5
T
g
giaím
Hình 1 - 14. Đặc tính của tua bin
Đặc tính của tua bin còn cho thấy m
g
là hàm số của độ giãn nở nên tốc độ của

1
, U
2
: Tốc độ vòng ở cửa vào và cửa ra [m/s];
C
1u
, C
2u
: Tốc độ tuyệt đối theo phương tiếp tuyến [m/s];
h
lt
: Công lý thuyết cần thiết cấp cho 1 kg chất khí hay còn gọi là độ cao cung
cấp lý thuyết (bỏ qua ma sát, không có sự va đập và tách dòng giữa dòng chảy với
cánh) [J/kg].
Công thức trên có dấu trừ khi
α
<90
0
và có dấu cộng khi
α
>90
0
.
19
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
W
1
C
1
U

+ Tổn thất do ma sát giữa khí với cánh, vỏ với khí;
+ Tổn thất do va đập giữa góc vào của dòng khí với góc vào của cánh.
Do đó đường biểu diễn đặc tính thực tế của máy nén là một đường cong. Dựa
vào đường cong này có thể dễ dàng nhận thấy rằng khi độ chênh áp suất trước và
sau máy nén bằng không, tức là P
1
/P
0
= 1 thì lưu lượng qua máy nén lớn nhất.
Trong thực tế, vùng làm việc của máy nén nằm trong giới hạn ổn định là
vùng ứng với lưu lượng nhỏ, vùng còn lại (phía lưu lượng lớn) không được sử dụng
trong thực tế.
20
Kho sỏt v tớnh toỏn kim nghim h thng tng ỏp ng c ISUZU 4JH1-TC
m
k, Kg/s
P
0
P
1

1

0

2

3

4

1,0
1,5
2,0
1,0 1,5
1,0 2,0 3,0
0,5
m
k
P
0
10
-3

0

0

0

0

0
0
,
8
2
0
,
8
1

T
;
+ S vũng quay ca tua bin v mỏy nộn, n
T
.
Trong cỏc i lng trờn, i lng quan trng nht l lu lng khi lng
ca khớ tng ỏp m
k
. õy l i lng phn ỏnh y mc ớch ca vic tng ỏp
cho CT.
21
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
2
P
0
P
1
m
k
10
P
0
Τ
0
-3
1,5
1,0
1,0
δ
T=1,2

0

C
4
5
0

C
4
0
0

C
A
4
A
3
A
2
A
1
Hình 1 - 17. Đặc tính của cụm TB-MN
1.4. Phối hợp TB-MN với ĐCĐT
Trước khi đi sâu giải quyết các vấn đề cụ thể cần phải xác định các thông số
có ảnh hưởng quyết định đến chế độ làm việc của các cụm chi tiết.
Đối với ĐCĐT, chế độ làm việc được xác định bởi:
+ Số vòng quay của động cơ, thông số này quyết định lưu lượng khí nạp cần
thiết vào xilanh;
+ Chế độ tải trọng của động cơ, được xác định bởi áp suất có ích bình quân
P

.
1.4.1.2. Sự phân chia lượng không khí do máy nén cung cấp
Khí nén được đưa vào ĐCĐT được chia làm hai phần:
+ Phần lớn không khí trên được lưu lại trong xilanh và được sử dụng để đốt
cháy nhiên liệu.
+ Một phần nhỏ dùng để quét buồng cháy trong thời gian cả hai xupáp đều
mở, loại khí quét này phụ thuộc vào kết cấu đường nạp và đường thải, song trước
tiên là tiết diện và góc trùng điệp của cơ cấu phân phối khí.
1.4.1.3. Nhiệt độ khí xả
+ Với một ĐCĐT và một cụm TB-MN đã có thì quan hệ giữa áp suất có ích
và nhiệt độ khí xả có ảnh hưởng lớn đến đặc tính hoạt động của cụm TB-MN và tất
nhiên có ảnh hưởng lớn đến tỷ số tăng áp.
+ Khi số vòng quay không đổi, tỷ số tăng áp sẽ tăng khi tăng lượng nhiên
liệu cung cấp. Khiến P
e
, M
e
, nhiệt độ cảu chu trình và nhiệt độ cuối quá trình giãn
nở đều tăng làm cho nhiệt độ khí xả tăng.
1.4.2. Phối hợp TB-MN với ĐCĐT ở chế độ thay đổi
Khí xả của ĐCĐT là nguồn năng lượng được tận dụng để dẫn động máy nén
nhằm tăng lượng khí nạp mới và làm tăng công suất của động cơ. Trong thực tế
trong khi ĐCĐT làm việc ở chế độ thay đổi (thay đổi mômen M
e
, hoặc thay đổi số
vòng quay n) sẽ gây ảnh hưởng đến hoạt động của cụm TB-MN và vì vậy nó sẽ tác
dụng ngược lại đối với ĐCĐT.
Muốn phối hợp trong điều kiện chế độ làm việc thay đổi ta cần xem xét các
thông số sau:
+ Lưu lượng khối lượng của khí nạp m

Hình 1 - 18. Lượng khí cung cấp cho động cơ tăng áp và không tăng áp bằng TB-
MN khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi
1.5. Ưu nhược điểm của động cơ tăng áp
24
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống tăng áp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Ưu điểm: Qua xem xét và so sánh những động cơ tăng áp và không tăng áp,
ta rút ra những ưu việt sau đây của động cơ tăng áp:
+ Thể tích của động cơ nhỏ hơn;
+ Trọng lượng của động cơ nhỏ hơn;
+ Nếu dùng tua bin khí tận dụng năng lượng khí xả để đẫn động máy nén tăng
áp thì hiệu suất của động cơ tăng áp cao hơn hẳn;
+ Giá thành của động cơ nhỏ hơn;
+ Tua bin đặt trên đường thải nên bản thân nó là bộ phận giảm thanh tốt cho
ĐCĐT;
+ Công suất của động cơ tăng áp bằng tua bin khí giảm ít hơn khi mật độ
không khí của môi trường thay đổi;
+ Giảm lượng khí xả độc hại.
Những hạn chế:
+ Áp suất chu trình
Sự tăng áp suất cuối quá trình nén do tăng áp dẫn đến sự tăng áp suất và nhiệt
độ của cả chu trình công tác của ĐCĐT.
Trong động cơ diesel, do tăng áp nên nhiệt độ và áp suất cuối quá trình nén
tăng làm rút ngắn thời gian cháy trễ
i
τ
, áp suất cực đại của quá trình p
zmax
tăng và
tăng không tỷ lệ với sự tăng áp suất cuối quá trình nén.
+ Nhiệt độ của chu trình