Tăng áp tuabin khí
Turbin khí tăng áp vận hành bằng năng lượng thừa trên đường xả của động cơ. Cơ
cấu này nén hỗn hợp nhiên liệu qua két làm mát, trộn với 1 phần khí xả và đưa
chúng trở lại buồng đốt.
Buchi đưa ra ý tưởng tận dụng năng lượng động học sinh ra từ khí thải áp suất lớn
để nén hỗn hợp khí nạp trước khi vào động cơ. Buchi sử dụng dòng khí thải để vận
hành tua-bin, qua đó, nén dòng khí nạp trước khi vào động cơ, kỹ thuật của ông
mang tên turbocharger - tăng áp tua-bin.
Mặt cắt của Turbocharger, màu đỏ: khí thải, màu xanh: khí nạp.
Buchi phải đợi 18 năm trước khi phát minh của ông được đưa vào áp dụng. Động
cơ tàu biển công suất lớn là thiết bị đầu tiên tích hợp công nghệ này. Dưới sự quản
lý của Bộ giao thông, ngành hàng hải Đức đã đóng hai chiếc tàu du lịch “Danzig”
và “Preussen” trang bị động cơ turbo diesel 10 xi-lanh, công suất 2.500 mã lực,
khoẻ hơn 750 mã lực so với động cơ thường
Cấu tạo bộ tăng áp Turbochanger
Bộ tăng áp đặt ngay sát động cơ và có cấu tạo như hình trên. Nguyên lý hình thành
tăng áp dựa trên cơ sở tận dụng động năng của dòng khí xả, khi đi ra khỏi động cơ,
làm quay máy nén khí.
Dòng khí xả đi vào bánh tuốc bin 1, truyền động năng làm quay trục 2, dẫn động
bánh 3, khí nạp được tăng áp đi vào đường ống nạp động cơ. Áp suất tăng áp khí
nạp phụ thuộc vào tốc độ động cơ (tốc độ dòng khí xả hay tốc độ quay của bánh
1). Với mục đích ổn định tốc độ quay của bánh 1 trong khoảng hoạt động tối ưu
theo số vòng quay động cơ, trên đường nạp có bố trí mạch giảm tải 9 (hình vẽ).
Mạch giảm tải làm việc nhờ van điều tiết 6, thông qua đường khí phản hồi 7 và
cụm xy lanh điều khiển 8. Khi áp suất tăng áp tăng, van 6 mở, một phần khí xả
không qua bánh tuốc bin 1, thực hiện giảm tốc độ cho bánh nén khí nạp, hạn chế
sự gia tăng quá mức áp suất khí nạp.
Thiết kế tăng áp trên xe Mercedes Smart
Trên hình
là thiết kế tăng áp của động cơ diesel OM-660 của Mercedes lắp trên xe Smart. Cỗ
máy này chỉ gồm 3 xi-lanh tổng dung tích 799 cc, tăng nạp bằng turbin khí, hệ
thống phun nhiên liệu common rail. Quy trình hoạt động như sau: Phần lớn khí xả
được đưa qua để vận hành turbin trước khi thải ra ngoài. Bánh công tác của turbin
chỉ có đường kính 31 mm và quay với vận tốc 290.000 vòng/phút, áp lực nén của
nó lên tới 2,2 kg/cm2. Không khí mới (màu xanh) được hút vào qua bầu lọc khí và
bị máy nén làm nóng lên tới gần 100 độ C, luồng khí này được đưa qua két làm
mát và trộn với một phần khí xả (màu đỏ) trước khi vào buồng đốt. Việc tăng áp
suất nạp hỗn hợp nhiên liệu vào buồng đốt giúp động cơ đạt được công suất và
hiệu suất rất cao.
Bộ tăng áp Turbochanger được dùng trên cả động cơ phun xăng điện tử và động
cơ diezel. Một số động cơ diezel yêu cầu tăng áp cao đã sử dụng tăng áp hai cấp
thuộc loại bi-turbo hay twin-turbo và có các phần điều khiển bằng điện tử.
