Động cơ tăng áp Turbo trên ô tô là gì? Ưu nhược điểm?
Tháng Mười Hai 6, 2019
Hiện nay có rất nhiều câu hỏi liên quan đến động cơ tăng áp Turbo trên ô tô, ví dụ như động cơ tăng áp Turbo trên ô tô là gì? Turbo có những loại nào? Ưu nhược điểm và cách khắc phục như thế nào? Cùng chúng tôi giải đáp những thắc mắc trên qua bài viết sau đây.
Động cơ tăng áp Turbo trên ô tô là gì?
Độn cơ tăng áp Turbo còn được gọi là Turbocharger là 1 thiết bị được vận hành bởi luồng khí thải của động cơ, làm tăng sức mạnh cho động cơ bằng cách bơm thêm không khí vào các buồng đốt.
Tăng áp nghĩa là để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu kiểu cưỡng bức. Tăng áp là một hệ thống nén thêm không khí, nhằm đưa nhiều nhiên liệu hơn vào buồng đốt qua đó làm tăng công suất khi hòa khí đốt nổ trong xy lanh.
Phân loại các loại động cơ tăng áp trên ô tô
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.
Động cơ tăng áp Supercharge
Với kiểu tăng áp supercharge, một dây cuaroa sẽ 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 turbocharge. Loại tăng áp Supercharge dễ lắp đặt hơn so với turbocharge nhưng lại có giá thành đắt hơn. Vì thế, turbocharge được nhà sản xuất ứng dụng nhiều hơn.
Loại tăng áp Supercharge có thể xoay 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.
Động cơ tăng áp Turbocharge
Turbocharge 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.
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 xy lanh động cơ.
Turbocharge 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, Turbocharge 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 turbocharge (điển hình ở động cơ chạy dầu).
Loại Turbocharge có thể xoay với tốc độ rất nhanh. Khi xe di chuyển thẳng đều, tuabin của turbocharge 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 tuốcbin hơn.
Ưu điểm của động cơ tăng áp Turbo
Tăng sức mạnh cho động cơ trong khi không tăng số lượng xi lanh cũng như dung tích, điều này dẫn đến ít tiêu hao nhiên liệu hơn.
Ví dụ: Điển hình nhất mà chúng ta thấy là hãng Ford của Mỹ đã sử dụng động cơ EcoBoost 1.0lit 3 xi lanh tăng áp để đã thay thế cho động cơ 1.6lit cũ trên một số dòng xe của họ, đem lại cùng một hiệu suất nhưng lại ít tốn nhiên liệu hơn.
Nhược điểm của động cơ tăng áp Turbo
– Đối với các yếu tố kỹ thuật và chi phí, động cơ sử dụng turbo đòi hỏi phải sử dụng các piston khỏe hơn, các cần đẩy khỏe hơn và trục khủy cũng phải khỏe hơn so với các động cơ không sử dụng turbo.
– Các Turbochager cũng tạo ra nhiệt bổ sung đáng kể, chính vì vậy mà động cơ nóng hơn, vì vậy hệ thống làm mát bộ tản nhiệt lớn hơn và các valve chịu nhiệt được sử dụng khá phổ biến.
– Các turbin có thể quay trên 100,000 vòng / phút (có thể lên đến 250,000 vòng / phút), chính vì vậy 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 và có thể là cần thêm một bộ làm mát dầu. Nhiệt độ là kẻ thù lớn nhất của dầu, chính vì vậy mà động cơ được tăng áp đòi hỏi phải có khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn động cơ không được tăng áp.
Cách khắc phục hiện tượng trễ Turbo
Để khắc phục hiện tượng trễ Turbo, nhà sản xuất sẽ áp dụng nhiều cách, nhưng hiện nay, công nghệ tăng áp kép Twinturo hoặc Bi-Turbo là phổ biến nhất.
Hi vọng những thông tin trên sẽ giúp ích cho quý độc giả.
Tác giả: https://choxe.net/blog/dong-co-tang-ap/
Thích
Tháng Mười Hai 6, 2019
Hiện nay có rất nhiều câu hỏi liên quan đến động cơ tăng áp Turbo trên ô tô, ví dụ như động cơ tăng áp Turbo trên ô tô là gì? Turbo có những loại nào? Ưu nhược điểm và cách khắc phục như thế nào? Cùng chúng tôi giải đáp những thắc mắc trên qua bài viết sau đây.
Động cơ tăng áp Turbo trên ô tô là gì?
Độn cơ tăng áp Turbo còn được gọi là Turbocharger là 1 thiết bị được vận hành bởi luồng khí thải của động cơ, làm tăng sức mạnh cho động cơ bằng cách bơm thêm không khí vào các buồng đốt.
Tăng áp nghĩa là để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu kiểu cưỡng bức. Tăng áp là một hệ thống nén thêm không khí, nhằm đưa nhiều nhiên liệu hơn vào buồng đốt qua đó làm tăng công suất khi hòa khí đốt nổ trong xy lanh.
Phân loại các loại động cơ tăng áp trên ô tô
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.
Động cơ tăng áp Supercharge
Với kiểu tăng áp supercharge, một dây cuaroa sẽ 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 turbocharge. Loại tăng áp Supercharge dễ lắp đặt hơn so với turbocharge nhưng lại có giá thành đắt hơn. Vì thế, turbocharge được nhà sản xuất ứng dụng nhiều hơn.
Loại tăng áp Supercharge có thể xoay 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.
Động cơ tăng áp Turbocharge
Turbocharge 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.
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 xy lanh động cơ.
Turbocharge 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, Turbocharge 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 turbocharge (điển hình ở động cơ chạy dầu).
Loại Turbocharge có thể xoay với tốc độ rất nhanh. Khi xe di chuyển thẳng đều, tuabin của turbocharge 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 tuốcbin hơn.
Ưu điểm của động cơ tăng áp Turbo
Tăng sức mạnh cho động cơ trong khi không tăng số lượng xi lanh cũng như dung tích, điều này dẫn đến ít tiêu hao nhiên liệu hơn.
Ví dụ: Điển hình nhất mà chúng ta thấy là hãng Ford của Mỹ đã sử dụng động cơ EcoBoost 1.0lit 3 xi lanh tăng áp để đã thay thế cho động cơ 1.6lit cũ trên một số dòng xe của họ, đem lại cùng một hiệu suất nhưng lại ít tốn nhiên liệu hơn.
Nhược điểm của động cơ tăng áp Turbo
– Đối với các yếu tố kỹ thuật và chi phí, động cơ sử dụng turbo đòi hỏi phải sử dụng các piston khỏe hơn, các cần đẩy khỏe hơn và trục khủy cũng phải khỏe hơn so với các động cơ không sử dụng turbo.
– Các Turbochager cũng tạo ra nhiệt bổ sung đáng kể, chính vì vậy mà động cơ nóng hơn, vì vậy hệ thống làm mát bộ tản nhiệt lớn hơn và các valve chịu nhiệt được sử dụng khá phổ biến.
– Các turbin có thể quay trên 100,000 vòng / phút (có thể lên đến 250,000 vòng / phút), chính vì vậy 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 và có thể là cần thêm một bộ làm mát dầu. Nhiệt độ là kẻ thù lớn nhất của dầu, chính vì vậy mà động cơ được tăng áp đòi hỏi phải có khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn động cơ không được tăng áp.
Cách khắc phục hiện tượng trễ Turbo
Để khắc phục hiện tượng trễ Turbo, nhà sản xuất sẽ áp dụng nhiều cách, nhưng hiện nay, công nghệ tăng áp kép Twinturo hoặc Bi-Turbo là phổ biến nhất.
- TwinTurbo là hệ thống sử dụng 2 bộ tăng áp có kích thước khác nhau, bộ tăng áp nhỏ sẽ làm việc khi xe vận hành ở tốc độ thấp, lúc xe đạt tốc độ cao, hệ thống sẽ mở van để bộ tăng áp lớn bắt đầu làm việc giúp xe nhận công suất cao hơn trên toàn dải tau máy. BMW là hãng xe khá thành công bởi việc giới thiệu rộng rãi công nghệ này cho khách hàng, điển hình với chiếc sedan BMW 320i (F30), ngoài ra, Subaru cũng đã ứng dụng nó trên dòng thể thao danh tiếng WRX STI.
- Bi-Turbo thường được Mercedes-Benz ứng dụng cho các dòng như C300 – đối thủ của BMW 320i. Bi-Turbo vẫn là hệ thống dùng 2 bộ tăng áp, chúng có kích thước tương đương nhau, tuy nhiên mỗi bộ chỉ có trách nhiệm tăng áp cho 1 hàng xi lanh, ví dụ đối với động cơ i4 của Mercedes C300, bộ Turbo số 1 sẽ tăng áp cho xi lanh số 1 và 3, bộ Turbosố 2 sẽ tăng áp cho xi lanh số 2 và 4. Như vậy áp lực lên hệ thống Turbo sẽ được chia đôi, giúp xe đạt được gia tốc tối đa trên từng dải vòng tua.
Hi vọng những thông tin trên sẽ giúp ích cho quý độc giả.
Tác giả: https://choxe.net/blog/dong-co-tang-ap/
Thích