Bài giảng Thiết kế tính toán động cơ ô tô: Chương 9 - TS. Nguyễn Duy Tiến

Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô và năng lượng không ngừng tìm kiếm các giải pháp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tác động môi trường, công nghệ tăng áp cho động cơ đốt trong đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng trọng yếu. Tăng áp không chỉ giúp gia tăng công suất động cơ một cách đáng kể mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác, như giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm phát thải và tối ưu hóa kích thước động cơ. Phần giới thiệu này sẽ trình bày tổng quan về mục đích, các nguyên tắc cơ bản của hệ thống tăng áp, đồng thời đề cập đến những thách thức và giải pháp khắc phục nhằm khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ này.

Sinh viên, kỹ sư cơ khí, kỹ sư ô tô và các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực động cơ đốt trong và công nghệ tăng áp.

Công nghệ tăng áp cho động cơ đốt trong được thiết kế nhằm mục đích chính là gia tăng công suất động cơ mà không làm giảm các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật khác. Điều này được thực hiện thông qua việc tăng khối lượng riêng của môi chất nạp trước khi đưa vào buồng đốt. Bên cạnh việc nâng cao công suất, **hệ thống tăng áp** còn mang lại nhiều lợi ích khác như giảm thể tích, trọng lượng, giá thành sản xuất, cải thiện **hiệu suất động cơ** và giảm phát thải độc hại, cũng như tiếng ồn. Tuy nhiên, việc triển khai **tăng áp động cơ** cũng đi kèm với những thách thức đáng kể, đặc biệt là sự gia tăng đáng kể của **áp suất chu trình** và **nhiệt độ chu trình**, dẫn đến ứng suất nhiệt và cơ học cao hơn trên các chi tiết như piston và xilanh. Các hạn chế này thể hiện rõ ràng trong cả động cơ xăng và diesel, đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật phức tạp để kiểm soát quá trình cháy và hình thành hỗn hợp tối ưu. Để khắc phục, cần cân bằng các yếu tố như nhiệt độ khí nạp, tỷ số nén hợp lý và thời gian cháy trễ. Các giải pháp cụ thể bao gồm giảm tỷ số nén của động cơ, sử dụng bộ làm mát khí nạp (intercooler), tổ chức quét buồng cháy hiệu quả, làm mát piston và tăng cường khả năng truyền nhiệt của hệ thống làm mát. Về phân loại, các **hệ thống tăng áp** được chia thành loại có và không có máy nén. Trong đó, hệ thống có máy nén phổ biến hơn, bao gồm **tăng áp cơ khí** (dẫn động trực tiếp từ động cơ) và **tăng áp tuabin khí** (sử dụng năng lượng khí thải để dẫn động). **Tăng áp tuabin khí** đặc biệt hiệu quả vì tận dụng năng lượng thải, mặc dù cần quản lý nhiệt độ và tốc độ quay rất cao của trục. Các phương pháp này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về động lực học chất lỏng và truyền nhiệt để tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của động cơ.