Turbo tăng áp động cơ Diesel máy xúc: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động & Ưu – nhược điểm

Turbo tăng áp động cơ Diesel máy xúc: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động & Ưu – nhược điểm

Turbo tăng áp ngày nay được sử dụng phổ biến trên những mẫu máy xúc đào diesel thế hệ mới. Bộ phận này góp phần thay đổi đáng kể trong việc cải tiến khả năng vận hành của động cơ đồng thời tiết kiệm nhiên liệu tiêu hao. Cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về bộ phận này nhé!

Tổng quan về động cơ Turbo tăng áp động cơ Diesel máy xúc

Turbo tăng áp động cơ Diesel máy xúc là gì?

Động cơ turbo tăng áp còn được gọi là Turbocharge. Nó là một hệ thống được tích hợp trên động cơ chạy diesel. Hệ thống tăng áp tận dụng sức mạnh của dòng khí thải, nhờ tuabin được bố trí nằm trên ống thoát khí thải. Khi khí thải đi qua tuabin sẽ làm tuabin quay, nhờ đó làm quay máy nén khí vào xi lanh của động cơ. Turbo tăng áp giúp tăng mã lực của động cơ, tiết kiệm được khá nhiều nhiên liệu.

Khi áp suất tăng cao sẽ hút được nhiều khí oxy hơn giúp chế độ máy của động cơ được hoàn thiện hơn. Những động cơ được trang bị 1 turbo thì được gọi là bộ tăng áp một cấp. Còn những động cơ được lắp 2 turbo tăng áp thì gọi là bộ tăng áp 2 cấp hay tăng áp kép. Những dòng ô tô thương mại, máy xúc đào hiện nay thường được lắp 1 turbo trên động cơ.

Lịch sử của Turbo tăng áp động cơ Diesel

Cải thiện hiệu quả của động cơ đốt trong đã được các kỹ sư nghiên cứu từ cuối những năm 1800. Tuy nhiên, mãi hơn 100 năm sau, một kỹ sư người Thụy Sĩ Alfred Buchi (1879 – 1959) – người đứng đầu nghiên cứu động cơ diesel tại Gebruder Sulzer lúc đó đã nhận được bằng sáng chế về turbo tăng áp.

Nhưng phải mất tới 20 năm sau, phát minh của ông mới được áp dụng vào thực tế. Ứng dụng đầu tiên của công nghệ tăng áp được sử dụng cho các động cơ hàng hải. Ngành hàng hải Đức đã đóng 2 chiếc tàu chở khách “Preussen” và “Hansestadt Danzig” với động cơ diesel tăng áp 10 xi lanh, công suất tăng từ 1750 tăng lên 2500 mã lực.

Trong chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai, người ta ứng dụng turbo tăng áp trong các máy bay chiến đấu và mang lại thành công. Sau chiến tranh, turbo tăng áp càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó có ngành ô tô, máy xúc.

Công dụng của Turbo tăng áp động cơ Diesel máy xúc

Turbo sẽ có tác dụng tăng năng suất đốt cháy nhiên liệu và không khí của động cơ. Bằng cách nén không khí trong các ống xi lanh. Điều này có thể giúp tăng năng suất của động cơ lên tới 30 – 40%.

Hiện nay, để có thể nâng cấp trải nghiệm sức mạnh động cơ của người dùng cũng như trong cạnh tranh, các hãng sản xuất động cơ luôn tìm cách nâng cao năng suất của động cơ. Để đáp ứng được vấn đề này thì tăng áp turbo chính là giải pháp hiệu quả nhất. Không chỉ cải thiện năng suất hoạt động mà còn giữ được thiết kế động cơ gọn nhẹ. 

Cấu tạo của Turbo tăng áp động cơ Diesel

Bộ turbo tăng áp bao gồm 2 phần chi tiết máy có dạng như vỏ con ốc sên được ghép với nhau. Phía bên trong mỗi chi tiết sẽ có một máy nén (tuabin) hình cánh quạt và một trục nối 2 cánh quạt lại với nhau. Bộ tăng áp này được lắp thẳng vào cửa xả động cơ diesel nhằm lợi dụng luồng khí thải để quay hai tuabin và nén luồng không khí sạch vào lại bên trong buồng đốt. Quá trình như thế cứ lặp lại liên tục khi động cơ hoạt động.

Vì turbo nhận trực tiếp khí xả khiến cho động cơ của bộ tăng áp là cực kì lớn. Điều này làm cho không khí bị giãn nở, khiến cho lượng không khí vào buồng đốt. Để giải quyết vấn đề này, các nhà thiết kế đã lắp thêm tấm lưới tản nhiệt cho turbo tăng áp giúp cho luồng không khi đi vào buồng đốt được làm lạnh và co nhỏ lại.

Bên cạnh đó, hệ thống còn cần thêm một van xả nhằm giảm bớt lượng hơi dư thừa. Nếu không sẽ dẫn đến việc động cơ phát nổ do vượt ngưỡng áp suất chịu đựng.

Nguyên lý hoạt động của Turbo tăng áp động cơ Diesel

Bộ tăng áp turbo hoạt động theo nguyên lý đó là hệ thống sinh lực. Khi turbo hoạt động, nó sẽ nén không khí vào trong buồng đốt của động cơ. Việc này giúp không khí được nén nhiều hơn vào trong xi lanh động cơ. Đồng nghĩa với đó là nguyên liệu cũng được đưa ra nhiều hơn vào trong động cơ. Khi đó, mỗi kỳ nổ của động cơ sẽ sinh ra công suất lớn hơn so với công suất ban đầu của nó.

Ưu nhược điểm của Turbo tăng áp động cơ Diesel

Ưu điểm

Turbo tăng áp mang lại những ưu điểm nổi bật như sau:

• Tiết kiệm nhiên liệu: Động cơ Diesel tiết kiệm nhiên liệu hơn 33% so với xăng và bộ tăng giúp tăng hiệu quả sử dụng áp nhiên liệu Diesel hơn nữa.
• Cải thiện hiệu suất: Trong khi tăng mã lực, chúng giảm lượng khí thải và cải thiện bù độ cao. Tăng áp động cơ làm tăng sản lượng công suất của một trọng lượng động cơ nhất định.
• Công suất momen xoắn cao hơn: Không khí bổ sung được dẫn vào xi lanh làm tăng mật độ và áp suất không khí để nhiều nhiên liệu được phun vào hơn, tạo ra nhiều momen xoắn hơn, tạo ra nhiều công suất hơn. Momen xoắn ở tốc độ thấp cũng được cải thiện.
• Khả năng kéo tốt hơn: Động cơ có khả năng kéo lớn hơn động cơ diesel và xăng thông thường. Điều này khiến động cơ tăng áp trở thành lựa chọn tốt nhất cho các thiết bị máy móc và các loại xe phải chịu tải nặng và vận hành trên các địa hình khó.
• Thân thiện với môi trường: Tăng áp cho phép các nhà sản xuất máy xúc giảm kích thước động cơ trong khi vẫn tiếp tục cung cấp sức mạnh và hiệu suất. Các động cơ nhỏ hơn thải ra mức khí thải nhà kính thấp hơn.

Nhược điểm

Ngoài những ưu điểm vượt trội mà động cơ turbo mang lại thì nó vẫn còn tồn lại những nhược điểm khác mà ít người biết đến. Cụ thể như sau:

• Tạo ra độ trễ: Hệ thống tăng áp là tạo ra dòng áp suất ngược trong việc xả thải và áp suất nạp thấp hơn cho đến lúc các động cơ vẫn hoạt động ở một tốc độ tuabin cao hơn. Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến độ trễ, nhận biết rõ ràng hơn ở những động cơ diesel.
• Sử dụng piston, cần đẩy và khục khuỷu kích thước to hơn: Đối với các yếu tố kỹ thuật thì những máy xúc sử dụng động cơ turbo cần phải sử dụng những loại piston to khỏe hơn. Kéo theo đó, cần đẩy và trục khuỷu cũng phải to khỏe hơn để tương thích với công suất mà hệ thống tăng áp tạo ra. Với một số thay đổi này thì chi phí cũng cần phải tăng hơn so với động cơ không sử dụng turbo.
• Khiến động cơ nhanh nóng hơn: Các turbocharger khi hoạt động tạo ra một nhiệt lượng đáng kể, chính vì vậy mà động cơ của máy xúc sẽ nóng hơn, khiến hệ thống làm mát bộ tản nhiệt cần phải lớn hơn so với bình thường.
• Đòi hỏi bơm dầu to và bộ làm mát dầu: Các tuabin của turbo có thể quay đến 250.000 vòng/phút. Vì thế các động cơ được tăng áp đòi hỏi phải có nguồn cung cấp dầu dồi dào cùng với một bơm dầu dung tích cao hơn kết hợp với một bộ làm mát dầu.  

Những lưu ý khi sử dụng Turbo tăng áp động cơ Diesel máy xúc

Khi sử dụng turbo tăng áp cho động cơ diesel trên máy xúc, có một số lưu ý quan trọng để đảm bảo hiệu suất tốt và bảo quản động cơ. Dưới đây là những điều bạn cần lưu ý:

• Thực hiện bảo dưỡng định kỳ: Bảo dưỡng định kỳ hệ thống turbo là quan trọng để đảm bảo sự hoạt động hiệu quả. Kiểm tra và làm sạch turbocharger theo lịch trình bảo dưỡng của nhà sản xuất.
• Sử dụng dầu động cơ chất lượng cao: Sử dụng loại dầu động cơ được khuyến nghị bởi nhà sản xuất để bảo vệ và làm mát turbocharger. Điều này giúp ngăn chặn sự hình thành cặn và mài mòn.
• Làm nóng động cơ trước khi tăng tốc đột ngột: Tránh tăng tốc đột ngột khi động cơ lạnh. Hãy đảm bảo động cơ đã đạt nhiệt độ hoạt động trước khi yêu cầu công suất từ turbocharger.
• Tránh tắt động cơ ngay lập tức sau khi chạy: Khi xe đang hoạt động nhiều và turbocharger đang quay với tốc độ cao, tránh tắt động cơ ngay lập tức. Hãy giữ động cơ chạy ở tốc độ thấp trong một khoảng thời gian để giúp làm mát turbocharger. 
• Kiểm tra hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát không khí và dầu là quan trọng để đảm bảo turbocharger không bị quá nhiệt. Kiểm tra các bộ phận như trục quay, bạc đạn, và ống dẫn dầu để đảm bảo chúng hoạt động đúng cách.
• Kiểm tra áp suất turbo: Thường xuyên kiểm tra áp suất turbocharger để đảm bảo nó hoạt động trong khoảng an toàn và không có sự suy giảm đột ngột.
• Sử dụng nhiên liệu chất lượng: Nhiên liệu chất lượng thấp có thể tạo ra cặn và bụi bẩn, ảnh hưởng đến sự hiệu quả của turbocharger. Sử dụng nhiên liệu chất lượng cao và đạt chuẩn chỉ số octane để giảm thiểu rủi ro này.
• Lưu ý khi sửa chữa: Khi thực hiện các công việc sửa chữa hoặc nâng cấp, hãy đảm bảo sử dụng bộ phận và dịch vụ chất lượng để tránh gây hại cho turbocharger.

 Ứng dụng bộ tăng áp

Câu hỏi thường gặp:

• Bộ tăng áp này đã được cân bằng sẵn chưa? Vâng, cụm tuabin đã được cân bằng sẵn.

• Sản phẩm có bao gồm gioăng không? Theo mặc định thì không — vui lòng đặt mua bộ gioăng riêng.

• Tôi có thể sử dụng bộ tăng áp này cho các mẫu xe diesel khác không? Khả năng tương thích phụ thuộc vào động cơ của bạn; hãy xác nhận mã số phụ tùng.