Hệ thống turbo tăng áp, một công nghệ động cơ tiên tiến, đã trở thành một phần quan trọng trong ngành ô tô và công nghiệp động cơ. Turbo tăng áp hoạt động bằng cách sử dụng một bộ tăng áp để nén không khí đưa vào động cơ, tăng áp suất và làm tăng hiệu suất.

1. Tổng quan hệ thống nạp và hệ thống xả:

Hệ thống nạp của động cơ thường bao gồm các thành phần sau:
1. Ống dẫn khí nạp
2. Bầu lọc gió
3. Phần tử lọc
4. Cảm biến lưu lượng khí nạp (phụ thuộc vào Hệ thống điều khiển động cơ)
5. Ống kết nối
6. Kết nối đến turbo tăng áp (phụ thuộc vào động cơ)
7. Kết nối từ turbo tăng áp (phụ thuộc vào động cơ)
8. Kết nối đến bộ làm mát khí nạp (tùy thuộc vào động cơ)
9. Kết nối từ bộ làm mát khí nạp (tùy thuộc vào động cơ)
10. Kết nối đến đường ống nạp

a. Phần tử lọc:

Các bộ lọc gió thường là chi tiết thay thế định kỳ, nó thường làm bằng vật liệu giấy đặc biệt được bao xung quanh thành một gioăng kín bằng vật liệu tổng hợp. Bộ lọc có hai loại chính: kiểu bảng được sử dụng trên hầu hết các xe sử dụng hệ thống phun nhiên liệu và kiểu hình tròn thường được sử dụng trên xe sử dụng chế hòa khí. Các bộ lọc gió giữ lại các hạt bụi bẩn có thể gây ra hư tổn xy lanh, pít tông, bạc. Các bộ lọc gió cũng đóng một vai trò trong việc giữ chất gây hư hỏng cảm biến đo gió và đôi khi cung cấp gió sạch vào hộp trục khuỷu để thống hơi hộp trục khuỷu. Các bộ lọc gió cũng hoạt động như một bộ giảm âm cho hệ thống nạp của xe.

b. Turbo tăng áp / Bộ làm mát khí nạp (Intercooler)

Turbo tăng áp nhằm tăng sức mạnh của động cơ. Nhiệt độ khí nạp tăng lên khi đi qua turbo tăng áp, do đó làm tăng nhiệt độ buồng đốt và vì vậy nhiệt độ khí thải cũng tăng lên. Khi trang bị turbo tăng áp, việc làm mát khí nạp là cách có hiệu quả cho việc giảm lượng khí thải.

c. Làm mát turbo tăng áp

Turbo tăng áp được làm mát bằng nước. Nhiệt độ giảm làm giảm nguy cơ dầu sôi và các hư hại có thể phát sinh. Nước làm mát được lấy thông qua một đường ống từ nắp quy lát. Sau khi đi qua thân ổ đỡ trục turbo tăng áp, nước làm mát tới đường ống vào van hằng nhiệt.

d. Bôi trơn turbo tăng áp

Các trục turbo quay với tốc độ rất cao, được cân bằng động rất chính xác và được đỡ trên các bạc trượt. Các bạc này cần phải được bôi trơn đầy đủ với dòng dầu nhiều, vì trục sẽ quay trên một màng đệm dầu. Dầu này xuất phát từ hệ thống bôi trơn động cơ thông qua một đường dẫn dầu đặc biệt từ bộ phận nối của vỏ lọc dầu. Dầu sau khi bôi trơn thì trở lại các te dầu động cơ. Gioăng làm kín giữa trục turbo và bạc bao gồm xéc măng (tương tự như xéc măng trong pít tong động cơ) nằm ở rãnh trên thân trục.

e. Hệ thống xả

Hệ thống xả được thiết kế để xả khí thải từ động cơ với một lực cản dòng chảy thấp, độ ồn thấp và tuổi thọ cao. Hệ thống xả thải bao gồm các cổ góp xả, một phần mặt trước với bộ xúc tác khí xả và một phần phía sau với bộ tiêu âm. Bộ tiêu âm thường kết hợp bộ cộng hưởng và bộ hấp thụ âm. Những phần này thường kết nối với nhau thông qua khớp nối và cao su giảm rung được đặt tại các điểm khác nhau trên đường ống xả. Tấm chắn cách nhiệt được gắn trên các vùng nóng nhất của hệ thống ống xả để bảo vệ các điểm mà bức xạ nhiệt có thể gây hư hỏng.

f. Bộ giảm âm bán linh hoạt

Một số mẫu xe trang bị bộ giảm âm bán linh hoạt. Dưới 3.000 rpm đường thoát phụ được đóng lại để giảm tiếng ồn. Trên tốc độ đó thì áp suất ngược mở đường thoát phụ để nâng cao hiệu suất

2. Van xả turbo tăng áp

Van xả turbo tăng áp

Van xả turbo tăng áp

Áp suất khí nạp chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ động cơ và tải. Khi tải động cơ thấp, lượng khí xả dẫn động turbo là tương đối nhỏ và tất cả lượng khí xả cần phải đi qua turbo để dẫn động cánh turbo và cánh nén. Khi tải động cơ hơi cao lên, lượng khí xả cũng sẽ lớn hơn. Điều này có nghĩa là năng lượng dẫn động turbo là lớn hơn và do đó nén nhiều không khí thêm vào động cơ. Nếu tải động cơ tăng thêm, lượng khí xả sinh ra từ động cơ sẽ lớn hơn lượng cần thiết để dẫn động turbo cung cấp lượng khí nạp phù hợp cho động cơ. Tại tải cao, lượng khí xả đưa tới turbo phải được hạn chế để turbo tăng áp nạp dòng khí vừa phải. Điều này sẽ được thực hiện bằng một van, được gọi là van xả, nó sẽ mở một đường phụ song song vòng qua turbo. Khí dư thừa sẽ đi qua lối tắt này. Van xả được điều khiển bởi một màng chân không trên thân của turbo. Van xả hoạt động thông qua một cần dẫn từ màng chân không trên thân turbo. Lò xo trong vỏ màng sẽ đẩy van theo hướng đóng và áp suất sẽ thắng lực lò xo và kéo van theo hướng mở. Từ vỏ màng chân không này sẽ có một ống được nối với một van điện từ điều khiểu bởi ECM.

a. Turbo điều khiển khi tải thấp:

Khi tải thấp, van xả được đóng lại. Tất cả các khí xả sau đó đi qua turbo.

b. Turbo điều khiển khi tải cao:

Khi tải cao, lượng khí xả lớn làm cho cánh turbo quay nhanh hơn. Điều này mang lại một lượng không khí lớn hơn nạp cho động cơ. Khi lượng không khí nạp vào trở nên rất lớn mà cánh gió không thể kiểm soát được thì turbo phải được điều chỉnh. Nó được thực hiện bằng cách đóng cửa xả, giảm lượng khí xả đi qua cánh turbo, do đó tốc độ turbo giảm xuống cho đến khi lượng không khí nạp vào là phù hợp.

3. Turbo tăng áp có dòng khí xả biến thiên

Turbo tăng áp có dòng khí xả biến thiên

Turbo tăng áp có dòng khí xả biến thiên

Turbo tăng áp có dòng khí xả biến thiên (VGT) có những ưu điểm sau:

  • Động cơ tạo ra mô men xoắn lớn hơn ở tốc độ động cơ thấp.
  •  Kể từ khi nhiệt độ làm việc của turbo tăng áp có thể được giữ ở mức thấp, tỉ số nén tăng nên cải thiện công suất đầu ra.
  •  Turbo tăng áp nhanh chóng đáp ứng yêu cầu về mô men xoắn, nâng cao khả năng cơ động.
  •  Tiêu thụ nhiên liệu giảm và giảm lượng phát thải khí thải độc hại.

Turbo tăng áp VGT không có van xả, nhưng thay vào đó có các cánh van bên phía xả của turbo tăng áp. Những cánh van này kiểm soát hoạt động turbo tăng áp. Khi dòng khí xả nhỏ, các cánh van được định vị để tăng tốc độ turbo và từ đó làm tăng áp suất nạp. Kết quả là mô men động cơ được tăng lên ở tốc độ động cơ thấp. Khi dòng khí xả lớn, tốc độ của turbo tăng áp cần giảm bớt để ngăn chặn việc lượng khí nạp vào quá nhiều.

Bầu chân không điều chỉnh vị trí các cánh van này thường lớn hơn các kiểu turbo tăng áp trước đó. Với bơm chân không lớn hơn trên các mẫu xe trước đây để đảm bảo rằng bầu chân không nhận được lượng chân không cần thiết. Bầu chân không được điều khiển bởi ECM thông qua một van điện từ.