Hệ thống tăng áp hybrid là sự kết hợp giữa turbocharger và supercharger, tạo nên sức mạnh vượt trội cho động cơ. Công nghệ này không chỉ giúp giảm độ trễ tăng áp mà còn tối ưu hiệu suất và khả năng vận hành ở mọi dải vòng tua.
1. Phân biệt turbo tăng áp điện với turbo tăng áp và siêu nạp điện
Ở thời điểm hiện tại, để tăng hệ số nạp và oxy cho phản ứng cháy nổ nhằm tăng hiệu suất động cơ, các nhà sản xuất ô tô sử dụng turbo tăng áp (turbocharger) hoặc siêu nạp còn được gọi là siêu tăng áp (supercharger).
- Turbocharger (turbo tăng áp): Gồm 2 cánh quạt ly tâm đồng trục được thiết kế đặc biệt được gọi là turbin và turbo. Trục turbin quay khi tiếp nhận động năng của khí xả và làm quay trục turbo. Turbo có nhiệm vụ của một máy nén khí, hút khí trời cung cấp không khí áp suất cao cho động cơ. Nhược điểm của turbocharger là thời gian trễ, không cung cấp không khí nén kịp thời khi mới tăng ga. Gây tổn hao nhiên liệu.
- Supercharger (siêu nạp): Khác với động cơ Turbocharge thông thường. Hệ thống siêu nạp Super Charger không sử dụng khí thải mà dùng momen xoắn của trục khuỷu, thông qua dây curoa và puly để kéo động cơ tăng áp. Bên cạnh đó do thiết kế đặc biệt về đường kính puly nên công suất của hệ thống này rất mạnh. Nó khắc phục được nhược điểm mà hệ thống Turbocharge thông thường mắc phải.
- Supercharger Electric (siêu nạp điện): Thay vì supercharger chạy bằng lực của trục khuỷu, thì các nhà sản xuất đã thiết kế hệ thống nạp chạy bằng động cơ điện.
- Electric turbocharger (turbo tăng áp điện): còn được gọi là hybrid turbocharger (turbo tăng áp lai) tích hợp cả công nghệ của turbocharger lẫn supercharger electric.
Cấu tạo và nguyên lý vận hành Hệ thống Electric turbocharger có 2 phần tách biệt. Một là turbin phát điện và phần thứ 2 là turbo nén khí chạy điện (supercharger electric).
Turbin phát điện cấu tạo tương tự như turbin thủy lực của các nhà máy thủy điện hay turbin gió phát điện. Nhưng máy phát điện trong hệ thống Electric turbocharger sử dụng nam châm vĩnh cửu và có thể đạt vòng quay cực nhanh 120.000 vòng /phút. Với vận tốc quay này, 98,5 % động năng từ turbin sẽ được biến thành điện năng.
Tuy nhiên nam châm vĩnh cửu của máy phát điện không hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao, do vậy không thể kết nối trực tiếp máy phát điện với turbin khí vốn luôn bị nung nóng bởi luồng khí xả.
Để hạn chế ảnh hưởng của nhiệt độ cao từ turbin, các nhà nghiên cứu đã kéo dài trục kết nối turbin với máy phát điện. Audi và một số nhà sản xuất chọn giải pháp đặt giữa turbin và máy phát điện một turbo nén khí. Turbo nén khí này vừa làm nhiệm vụ cách nhiệt vừa cung cấp thêm không khí áp suất cao cho động cơ
Như vậy hệ thống Electric turbocharger có thể có đến 2 turbo nén khí, một turbo chạy bằng động lực của turbin, một turbo nằm tách biệt chạy bằng điện (supercharger electric).
Khi tăng tốc, nhờ nguồn điện từ pin sạc, supercharger electric có thể tăng từ 40 vòng lên 120.000 vòng/phút trong thời gian không đến nửa giây.
Khi xe chạy ở tốc độ ổn định, nguồn điện cung cấp cho turbo nén khí dư thừa sẽ được nạp vào pin sạc để sử dụng khi cần thiết.
- Để phát huy tối đa ưu điểm của hệ thống Electric turbocharger điện 12V được chuyển thành hệ thống điện 48V. Nguồn điện 48V phù hợp với nhiều thiết bị của hệ thống động cơ hybrid.
- Nếu máy nén khí điện của Electric turbocharger sử dụng điện áp 12 Volt thì cường độ dòng điện đòi hỏi là 583 Ampere nhưng nếu tăng điện áp hoạt động lên 48volt thì cường độ dòng điện chỉ còn 145 Ampere.
- Audi không nâng hiệu điện thế vận hành cao hơn mức này vì có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng nếu bị rò rỉ.
Trên đây là toàn bộ về chủ đề hệ thống tăng áp Hybrid mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn !
Và 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!
