Công nghệ động cơ tăng áp trên xe ô tô đã phát triển vô cùng mạnh mẽ trong 30 năm gần đây, các kỹ sư ô tô đã dần vượt qua những thách thức về giới hạn công suất, tăng hiệu suất cháy, giảm khí thải động cơ nhờ sử dụng công nghệ này.
1. Turbocharger là gì?
Turbo hay còn được gọi là bộ tăng áp động cơ Turbocharger, được hiểu là một thiết bị thường được gắn vào họng xả của động cơ làm nhiệm vụ bơm và xả khí vào động cơ. Bằng cách tận dụng lượng khí thải từ động cơ, Turbo giúp tăng áp suất và lượng không khí vào buồng đốt, từ đó tăng công suất và hiệu quả của động cơ.
2. Phân loại động cơ tăng áp
Động cơ tăng áp gồm hai loại chính là loại turbocharge và loại supercharge.
Áp suất nén được tăng thêm của tăng áp thường sẽ vào khoảng 6 đến 8 pao/inch vuông (psi) – nó tương đương với khoảng 0,408-0,544 atmosphere (at). Áp suất không khí là 1 at, thì có nghĩa việc tăng áp đã đưa lượng không khí vào động cơ thêm là khoảng 50%. Đồng nghĩa, như lí thuyết công suất động cơ cũng sẽ tăng 50% nhưng do hiệu suất sẽ không hoàn hảo, nên công suất chỉ tăng tối đa từ 30-40%.
Tăng áp giúp động cơ có kết cấu nhỏ hơn nhưng sinh công lớn hơn đồng thời tiết kiệm nhiên liệu hơn. Sự khác biệt giữa turbocharge và supercharge chủ yếu là nguồn cung cấp năng lượng.
Với kiểu tăng áp supercharge, một dây cuaroa được kết nối với trục khuỷu động cơ nhằm cung cấp lực cho tăng áp. Với trường hợp này, tăng áp được gọi là hệ thống kí sinh và có thể thấy trên thực tế động cơ sẽ mất đi sức mạnh do truyền lực cho hệ thống nén khí.
Tuy vậy, khi kết nối với trục khuỷu trực tiếp, công suất gia tăng sẽ sinh ra liên tục ở mọi tốc độ tua của động cơ, vì vậy supercharge sẽ không có hiện tượng trễ như turbocharger. Loại tăng áp Supercharge dễ lắp đặt hơn so với turbocharger nhưng lại có giá thành đắt hơn. Vì thế, turbocharger được nhà sản xuất ứng dụng nhiều hơn.
Loại tăng áp Supercharge có thể quay với tốc độ từ 50.000 đến 65.000 vòng/phút (rpm), và ở tốc độ 50.000 rpm, thì áp suất sẽ tăng thêm là từ 6 đến 9 psi.
Supercharger thường được ứng dụng trên những mẫu xe cơ bắc Mỹ
Hệ thống Turbocharger tận dụng sức mạnh có sẵn của dòng khí thải. Nhờ bố trí một tuabin nằm ngay trên đường khí xả, khi khí xả đi qua làm cho tuabin quay và kéo theo quay máy nén khí vào xi-lanh động cơ.
Turbocharger có tính hiệu quả hơn khi sử dụng năng lượng khí xả làm nguồn cấp động năng. Tuy nhiên, đó chỉ là trên lý thuyết, Turbocharger có nhược điểm là tạo ra áp suất ngược trong hệ thống xả đồng thời làm cho áp suất nạp thấp hơn ở thời điểm khởi động. Đây chính là nguyên nhân dẫn tới việc ban đầu “trễ” mà chúng ta còn gọi là không “bốc” ở động cơ lắp turbocharger (điển hình ở động cơ chạy dầu).
3. Cấu tạo của Turbocharger
Turbocharger có cấu tạo gồm ba phần chính: Các vòng bi xoay quanh một trục ở giữa, mỗi đầu của trục được gắn một tuabin nằm trong một hộp xoắn ốc. Một tuabin được gắn với ống xả để làm quay trục khi dòng khí xả đi qua. Và tuabin còn lại nén không khí vào trong cổ góp nạp khi trục quay.
Loại Turbocharger có thể quay với tốc độ rất nhanh. Khi xe di chuyển thẳng đều, tuabin của turbocharger có thể chạy không tải với tốc độ khoảng 30.000 vòng/phút. Và khi nhấn ga các tuabin này có thể đạt tốc độ từ 80.000 đến 100.000 vòng/phút do có nhiều khí xả nóng đẩy qua tuabin hơn.
4. Lợi ích khác của động cơ tăng áp
Khi hoạt động, chúng tạo ra độ xoáy lớn khi nén không khí vào trong xy lanh.
Hiệu ứng xoáy giúp không khí trộn đều với nhiên liệu làm tăng hiệu suất đốt cháy hoàn toàn.
Chính vì đó, các có thể thấy trên các động cơ phun nhiên liệu trực tiếp thường sử dụng tăng áp nhằm cải thiện quá trình đốt trong xy lanh.
Khi kết hợp tăng áp cho phép các nhà sản xuất ô tô có thể sử dụng động cơ 4 xy lanh mà tạo ra bằng công suất của động cơ 6 xy lanh và qua đó tiết kiệm lượng lớn nhiên liệu.
5. Ưu điểm của động cơ tăng áp
Theo nguyên lý hoạt động, để công suất của động cơ tăng thì cần phải tăng dung tích xi-lanh. Với động cơ đốt trong, điều này sẽ khiến nhà sản xuất phải kích thước động cơ to hơn và nặng hơn.
Trong trường hợp này, để đáp ứng được khối động cơ này, xe buộc phải có khung gầm chắc chắn và hệ thống phanh lớn khiến trọng lượng tăng lên, mất đi sự nhanh nhẹn và linh hoạt của xe, chưa kể giá thành cũng sẽ tăng theo.
Trong khi đó, động cơ tăng áp turbo không cần điều này. Ưu điểm lớn nhất cũng động cơ turbo là tăng công suất cho động cơ, giúp xe vận hành mạnh mẽ hơn mà không cần tăng số lượng và dung tích xy-lanh. Theo các chuyên gia kinh nghiệm mua bán xe, với động cơ turbo, công suất động cơ có thể tăng từ 30% đến 40% so với động cơ không sử dụng turbo.
6. Nhược điểm của động cơ tăng áp
Bên cạnh những ưu điểm đã kể trên, động cơ sử dụng turbo cũng có một số nhược điểm sau:
- Đầu tiên, do khả năng cung cấp sức mạnh vận hành cho xe gấp rưỡi động cơ thông thường, động cơ turbo đòi hỏi các piston, cần đẩy và trục khuỷu cũng phải khỏe hơn để đáp ứng đúng yêu cầu và tính chất kỹ thuật. Bên cạnh đó, lượng nhiệt bổ sung sinh ra từ bộ tăng áp động cơ khá lớn, do đó xe bắt buộc phải trang bị hệ thống làm mát với bộ tản nhiệt lớn cùng các valve có khả năng chịu nhiệt tốt.
- Khi sử dụng turbo động cơ, các tuabin có thể quay 100.000 vòng/phút lên đến 250.000 vòng/phút, vì vậy xe cần có khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn động cơ không được tăng áp. Thêm vào đó, một bơm dầu có dung tích cao hơn động cơ thông thường đi kèm bộ làm mát dầu cũng là trang bị cần thiết để đáp ứng nguồn cung cấp dầu cao.
- Cuối cùng, hiển nhiên với kỹ thuật như vậy thì chi phí của xe sử dụng động cơ turbo sẽ đắt đỏ hơn xe dùng động cơ đốt trong thông thường. Ngoài ra, quá trình bảo dưỡng và sửa chữa xe sử dụng động cơ turbo cũng đòi hỏi chi phí do đó cao hơn do vật liệu thay thế và sửa chữa đắt đỏ hơn.
Trước đây động cơ turbo thường chỉ được trang bị trên các dòng xe sang hoặc xe thể thao nhằm mục đích tăng hiệu suất vận hành nhưng gần đây, các dòng xe phổ thông cũng đã sử dụng động cơ này. Tại thị trường Việt Nam, một số mẫu xe có sử dụng động cơ turbo có thể kể đến như Honda Civic, Hyundai Tucson, Huyndai Elantra,…
Trên đây là toàn bộ thông tin chi tiết về động cơ tăng áp – Turbocharger trên ô tô mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
