So sánh Turbo ống đôi và ống đơn

Chuyên đề: Công nghệ thuật ngữ ô tô
Chỉnh sửa lúc: 01/05/2017

Trên những chiếc xe sử dụng động cơ turbo ngày trước, người ta hay ví von rằng nếu muốn động cơ mạnh hơn, thì phải hy sinh độ nhạy của turbo, nhưng ngày nay điều đó đã không còn chính xác nữa bởi việc lựa chọn một mẫu turbo có độ nhạy nạp cao cùng bộ ống nạp phù hợp chỉ cải thiện được 2% hiệu năng và hoàn toàn chưa đáp ứng đủ các yêu cầu trong việc cải tiến hiệu năng nạp/xả. 

Những bộ turbo hai cánh nạp mới ngày nay mang đến độ nhạy nạp cao hơn những loại turbo truyền thống cánh đơn truyền thống nhờ vào việc cải tiến vật liệu chế tạo, lựa chọn ổ bi tốt hơn cùng đầu ống nạp với thiết kế mới. Vậy còn những yếu tố nào tạo nên sự khác biệt đó?

Thời kỳ đầu của hệ thống tăng nạp

Vào những ngày đầu của công nghệ tăng nạp bằng turbo, thị trường đang tràn ngập các mẫu xe sử dụng bộ chế hòa khí và hệ thống đánh lửa kiểu cơ khí thuần. Chính vì các công nghệ cũ kỹ này mà việc cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu và thời điểm đánh lửa bị hạn chế. Ngày đó, một động cơ được tinh chỉnh hoàn hảo phải đáp ứng được mức áp suất nạp 8psi mà không bị chết máy hay hỏng hóc vì áp suất nạp quá lớn.

Mặc dù gặp nhiều khó khăn về công nghệ vào 30 năm trước, một số người luôn phân vân giữa việc chọn loại họng nạp một đường hay hai đường khi lựa chọn turbo cho mình (Đây đã là vấn đề  kĩ thuật thường xuyên được tranh luận trước khi thuật ngữ “Turbo ống đơn - Single-scroll” và “Turbo ống kép - Twin-scroll” trở nên phổ biến). Vậy nên turbo ống kép thật sự không phải là một công nghệ quá mới mẻ, nhưng nó đã phần nào đã bị mọi người lãng quên dù vẫn phổ biến trong các động cơ chính hãng cũng các động cơ đua hiệu năng cao đang dần thịnh hành hơn.

Hệ thống tăng nạp ngày nay

Trong 10 năm trở lại đây, động cơ tăng nạp sử dụng công nghệ cao đang bùng nổ. Hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ hiện đại cho phép các kỹ sư và hãng sản xuất turbine khai thác hết tiềm năng của từng loại động cơ. Những hệ thống điều khiển động cơ chính hãng hoặc từ hãng thứ 3 đều cho phép tinh chỉnh lại cách thức phân phối nhiên liệu, biểu đồ đánh lửa và khả năng tăng nạp cùng với hàng loạt các điều kiện về mức tải và vị trí bướm ga.

Chính vì những khả năng tuyệt vời đó, ngày nay, động cơ và turbo đã được kết hợp hoàn hảo với nhau một cách hoàn hảo, giúp động cơ có độ nhạy nạp cao và mức công suất đạt tới giới hạn thiết kế. Khi lựa chọn một mẫu turbo hay toàn bộ hệ thống tăng nạp, người ta luôn cân nhắc giữa việc chọn turbo ống đơn hay loại ống kép để trang bị cho động cơ yêu quý của mình.

Những hứa hẹn của turbo ống kép

Turbo ống kép có hàng loạt những ưu điểm vượt trội so với loại ống đơn khi được thiết kế và sử dụng đúng kỹ thuật: cải thiện mức moment ở vòng tua máy thấp, tăng độ nhạy nạp, tăng mức công suất của động cơ trên toàn dải tốc độ, tối đa hiệu suất của chu trình turbine, giảm mất áp suất trong thời điểm trùng điệp (thời điểm valve nạp và xả cùng mở) và nhiêt độ khí thải cũng được giảm xuống.

Các yếu tố kỹ thuật bắt buộc

Hệ thống turbo ống đép đòi hỏi phải đi kèm với bộ ống nạp chia đôi và bắt buộc các cylinder tương ứng phải được thiết kế với đường ống tương ứng. Ví dụ trên động cơ 4 cylinder thẳng hàng, cylinder có thứ tự đánh lửa là (1) và (3) phải có đường ống xả đi chung vào một ống turbine (ống nạp của turbo), và tương tự cho cylinder có thứ tự đánh lửa thứ (2) và (4) sẽ có đường ống xả đi chung vào ống turbine còn lại.

Hiện nay, hầu như tất cả các động cơ 4 cylinder thẳng hàng đều có thứ tự đánh lửa là 1-3-4-2. Theo đó, đối với bộ turbo ống kép, cylinder (1) và (4) sẽ có cùng đường ống xả và ống turbine thứ nhất, đối với cylinder (3) và (2) sẽ dùng chung ống turbine còn lại. Đối với động cơ 6 cylinder cũng sẽ tuân theo nguyên tắc bố trí như vậy: cylinder có thứ tự nổ thứ (1), (3) và (5) sẽ đi vào cùng một ống turbine, các cylinder có thứ tự nổ còn lại sẽ đi và ống thứ hai.

Thêm vào đó, để nối ghép hoàn thiện với turbo ống kép, các đường ống xả cần phải được thiết kế kỹ lưỡng để đạt được các độ dài và số đoạn uốn cong như nhau. Tương tự, phần mặt ghép nối giữa phần cuối của ống xả với đầu vào của turbo phải đạt độ tương thích cao về hình dáng và kích thước.

Giả sử ta sử dụng bộ turbo cánh kép nhưng sử dụng bộ đầu ống xả kiểu đơn giản dành cho loại turbo cánh đơn và ngược lại, hiệu quả mang lại sẽ không hơn không kép một hệt hống sử dụng turbo cánh đơn bình thường.

Bổ sung hiệu suất nạp

Trục động cơ phải quay góc 720 độ để hoàn thành hết một chu kỳ động cơ với 4 kỳ: nạp ,nén, nổ xả. Ở động cơ có 4 cylinder, tất cả các cylinder sẽ hoàn thành hết chu kỳ của mình với 2 vòng quay động cơ,tức là 720 độ. Điều này cũng đúng với động cơ 12 cylinder. Động cơ có càng nhiều cylinder thì góc lệch pha kỳ nổ của các cylinder càng nhỏ.

Ở động cơ 4 cylinder, kỳ nổ của mỗi cylinder diễn ra sau mỗi góc 180 độ của góc quay trục khuỷu. Tương tự cho các kỳ khác trong chu trình động cơ: nạp, nén và xả. Trên động cơ 6 cylinder, sẽ có nhiều kỳ nổ sẽ diễn ra hơn suốt 2 vòng quay động cơ, kết quả là các kỳ nổ lần lượt lệch pha nhau 1 góc 120 độ. Và điều tương tự trên động cơ 8 cylinder là 90 độ và đối với động cơ 12 cylinder là 60 độ trục khuỷu.

Vậy, góc lệch pha giữa mỗi cylinder có ý nghĩa gì? Nếu bạn đã có tìm hiểu về cách thức làm việc của trục cam, bạn sẽ hiểu ngay. Trục cam thường sẽ mở và đóng các van nạp/xả với một khoảng từ 256 đến 312 độ theo góc quay trục khuỷu.

Giả sử quá trình này diễn ra với độ dài là 280 độ góc quay trục khuỷu. Nếu kỳ xả/thải của động cơ 4 cyclinder thẳng hàng diễn ra cứ sau khoảng 180 độ, thời gian để piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên là 180 độ, vậy sẽ có 100 độ còn dư trong quá trình này. Nếu thứ tự nổ là 1-3-2-4, thử xét đến cylinder số 3. Khi piston (3) đang chuyển động xuống điểm chết dưới, van thải sẽ bắt đầu mở sớm. Ở thời điểm này, cylinder (1) bắt đầu đóng van xả và van nạp chuẩn bị mở ra để chuẩn bị cho kỳ nạp mới. Ở 50* đầu tiên khia van xả 3 mở, van xả 1 cũng đồng thời mở theo.

Khi cylinder (1) vừa xả hết khí thải  vầ đang trong quá trình đón van xả, van nạp (1) đang trong quá trình ở ra để bắt đầu kỳ nạp mới. Lúc đó, cylinder (3) đang trong kỳ xả và thải ra lượng khí mang động năng lớn. Trong khi phần lớn năng lượng và áp suất được tạo ra từ cylinder (3) được sử dụng để quay cánh turbine, một phần nhỏ năng lượng bị thất thoát do ma sát bề mặt, thất thoát cục bộ do hình dạng ốn dẫn…

Đối với bộ turbine không có đường vào được chia đôi, một phần khí xả do áp suất lớn sẽ đi ngược vào đường thải của cylinder (1) trong lúc van xả của cylinder (1) đang mở. Việc này hoàn toàn được giải quyết với loại turbine có họng nạp tách biệt. Vì lý do này, khi kỳ nạp của cylinder (1) bắt đầu, khí nạp bị trộng lẫn một phần với khí thải bị nhiễm từ cylinder (3), làm quá trình nổ xảy ra kém hiệu quả, từ đó kéo công suất cực đại của động cơ giảm xuống đáng kể.

Bạn cảm thấy bài viết hữu ích?

Bài viết nổi bật

Bai viet hoi kho hieu =.=

09:38:28 13/04/2016


Loading...

Bài viết mới nhất

  • Widowmaker

    Bài viết: 13

    Tìm hiểu hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc trên ô tô

    14:58 PM 05/12/2019
    793
    Trong bài viết này, danhgiaXe sẽ giới thiệu đến độc giả hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc và hỗ trợ xuống dốc – công nghệ cực kỳ hữu ích không chỉ cho “tài mới” mà còn cho cả những lái xe nhiều kinh nghiệm.
  • Widowmaker

    Bài viết: 13

    Android Auto và Apple CarPlay: Ưu - nhược điểm và sự khác biệt

    08:37 AM 31/07/2019
    1978
    Apple Carplay hay Android Auto có khả năng mang giao diện trên điện thoại thông minh của người dùng lên màn hình lớn ở khu vực trung tâm của xe, tuy nhiên, chỉ giữ lại những ứng dụng cơ bản và thường dùng nhất. Mục đích cuối cùng của các công nghệ này là giúp người dùng sử dụng những tính năng cần thiết trên điện thoại một cách thuận tiện nhất mà không bị phân tâm khi lái xe. Qua đó giúp việc lái xe trở nên tiện lợi và an toàn hơn.
  • Widowmaker

    Bài viết: 13

    Tìm hiểu công nghệ phối khí CVVD đầu tiên trên thế giới của Hyundai

    16:17 PM 22/07/2019
    1759
    Các hệ thống van biến thiên hiện tại chỉ cho phép điều chỉnh thời điểm nạp và xả khí. Mới đây, Hyundai đã tiến thêm một bước khi ra mắt công nghệ phối khí CVVD (Continuous Variable Valve Duration) cho phép thay đổi cả khoảng thời gian mở của van nạp ứng với các điều kiện vận hành khác nhau của xe.
  • Widowmaker

    Bài viết: 13

    Tìm hiểu động cơ EQ Boost trên các dòng xe Mercedes mới

    08:37 AM 11/07/2019
    2048
    Với khả năng bổ sung đến 13,5 mã lực và 160 Nm lực kéo cho động cơ cỡ nhỏ 1.5L mà không làm tiêu tốn thêm nhiên liệu, công nghệ EQ Boost đang dần được Mercedes-Benz trang bị trên nhiều dòng xe sang của mình. Vậy EQ Boost là gì và vì sao Mercedes lại quyết định “phổ cập” công nghệ này trên những dòng xe tương lai của hãng?
  • Sơn Vinh

    Bài viết: 78

    Ưu và nhược điểm của hộp số vô cấp trên xe cỡ nhỏ

    07:54 AM 25/06/2019
    5464
    Cùng với sự phát triển của thị trường ô tô, hộp số vô cấp ngày một phổ biến hơn trên các dòng xe cỡ nhỏ. Vậy ưu và nhược điểm của hộp số vô cấp trên những dòng xe này là gì?
  • Khoa NX

    Bài viết: 394

    Có gì 'hot' với các công nghệ hỗ trợ lái xe ban đêm của Mercedes-Benz ?

    04:45 AM 19/05/2019
    1812
    Đèn pha LED thông minh có cường độ sáng siêu mạnh có thể chiếu xa 650m hay hệ thống quan sát Night view chính là những tính năng đột phá của các dòng xe Mercedes-Benz tại Việt Nam. Vậy thì những hệ thống này hoạt động ra sao ?
  • Sơn Vinh

    Bài viết: 78

    Tìm hiểu công nghệ an toàn trên Toyota Camry 2019

    17:32 PM 11/05/2019
    3023
    Với khẩu hiệu “Dẫn lối đam mê”, Toyota Camry thế hệ thứ 8 đã chính thức ra mắt khách hàng Việt Nam. Được xây dựng dựa trên định hướng thiết kế toàn cầu mới, Toyota Camry 2019 nâng cấp các trang bị an toàn hiện đại, tiếp tục duy trì chuẩn an toàn 5 sao ASEAN NCAP.
  • Quang Thien

    Bài viết: 48

    Tìm hiểu hệ thống kiểm soát xe trong cua độc quyền của Mazda G-Vectoring Control

    12:55 PM 17/04/2019
    2417
    G-Vectoring Control là công nghệ kiểm soát lực kéo tiên tiến và độc quyền của Mazda giúp xe ổn định và an toàn hơn khi đánh lái vào và ra cua, góp phần giảm hiện tượng đau đầu và say xe của hành khách.
  • Quang Thien

    Bài viết: 48

    Vì sao ô tô dễ móp đầu khi va chạm?

    14:31 PM 24/03/2019
    3282
    Trong tất cả những vụ va chạm trực diện, đầu xe là bộ phận chịu nhiều thiệt hại nhất. Vậy tại sao nhà sản xuất lại không thiết kế cho bộ phận này cứng và chắc chắn hơn? Trong bài viết này, danhgiaXe sẽ mang đến cho độc giả lời giải đáp cho một trong những thắc mắc phổ biến nhất về an toàn trên ô tô.
  • Quang Thien

    Bài viết: 48

    15 thông tin cơ bản về hệ thống tăng áp Turbocharger trên ô tô

    07:08 AM 28/03/2019
    4073
    Những khái niệm “tăng áp”, “turbo” đã không còn quá xa lạ với người dùng Việt trong mười năm trở lại đây. Trong khi tất cả những mẫu xe diesel thương mại đều đã được trang bị turbo, “làn sóng” tăng áp cũng lan nhanh sang những mẫu xe chạy xăng trải dài khắp các phân khúc của mỗi hãng xe lớn nhỏ. Trong bài viết này, danhgiaXe sẽ mang đến cho độc giả 15 sự thật thú vị để bạn có cái nhìn đơn giản và khái quát nhất về hệ thống turbo tăng áp trên ô tô.