Tài liệu Tua bin tăng áp (Phần 1)

Hệ thống turbo tăng áp trong động cơ xe Mitsubishi Lancer Evolution IX.

Turbo tăng 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 viết này, chúng ta hãy tìm hiểu làm thế nào mà một turbo tăng áp lại có thể làm tăng công suất của một động cơ trong khi vẫn duy trì được điều kiện làm việc tối ưu của động cơ. Chúng ta cũng sẽ tìm hiểu làm thế nào để ngăn ngừa sự hao tổn, các cánh tuabin gốm và các ổ bi giúp ích gì cho các turbo tăng áp để cải thiện hiệu suất của nó.

Các turbo tăng áp là một kiểu hệ thống sinh áp lực một cách cưỡng bức. Chúng nén khí vào bên trong các động cơ. Lợi ích của việc nén không khí đó là không khí được nén ép vào trong xilanh nhiều hơn. Nhiều không khí hơn được nén vào trong xilanh đồng nghĩa với việc nhiên liệu được đưa vào động cơ nhiều hơn. Bởi vậy, mỗi kỳ nổ ở xilanh lại sinh ra nhiều công suất hơn. Một động cơ có trang bị turbo tăng áp sẽ sản sinh ra nhiều công suất hơn so với động cơ cùng kích cỡ nhưng không có turbo tăng áp, nó cũng cải thiện một cách đáng kể tỷ lệ công suất sinh ra trên một đơn vị trọng lượng không khí nén vào động cơ.

Để tăng khả năng nạp khí, các turbo tăng áp sử dụng dòng lưu lượng khí xả từ động cơ để làm quay cánh turbin, các cánh tuabin của turbo tăng áp quay ở tốc độ lên tới 150.000 vòng/phút, như vậy có thể cao hơn gấp 30 lần so với hầu hết các động cơ xe có thể làm được. Và với phương áp bố trí nối với ống xả như vậy, nhiệt độ trong các turbo cũng rất cao.

Turbo tăng áp và động cơ.

Nhìn chung, công suất của động cơ được xác định bởi lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu đốt cháy trong một quãng thời gian nhất định và lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu càng tăng thì công suất động cơ càng lớn. Điều đó có nghĩa là, để tăng công suất động cơ thì phải tăng đường kính xilanh, tăng số lượng xilanh hoặc tăng tốc độ của động cơ. Vấn đề là ở chỗ, khi tăng đường kính xilanh hoặc số lượng xilanh thì trọng lượng của động cơ cũng tăng lên và các yếu tố như là tổn thất do ma sát, rung động, và tiếng ồn lại hạn chế khả năng tăng tốc độ của động cơ.

Turbo tăng áp đáp ứng được cả hai yêu cầu mâu thuẫn nhau này: tăng công suất động cơ mà vẫn giữ cho động cơ gọn nhẹ, bằng cách cung cấp khối lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu lớn hơn mà không thay đổi kích thước động cơ.