Tìm hiểu về động cơ tăng áp xe ô tô

Chuyên đề: Công nghệ thuật ngữ ô tô
Chỉnh sửa lúc: 23/12/2018

Để hiểu về động cơ tăng áp, trước tiên bạn cần hiểu tăng áp có nghĩa là gì? Tăng áp là từ chung dùng để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng bức. Có thể hiểu đơn giản, đây là hệ thống nén thêm không khí vào buồng đốt, đưa vào nhiều nhiên liệu hơn qua đó làm tăng công suất mỗi khi hỗn hợp đốt nổ trong xy-lanh.

Phân loại động cơ tăng áp

Động cơ tăng áp gồm hai loại là turbochargesupercharge. Thông thường, áp suất nén tăng thêm của tăng áp vào khoảng từ 6-8 pao/inch vuông (psi) – tương đương với 0,408-0,544 atmosphere (at). Do áp suất thông thường trong không khí là 1 at, điều này có nghĩa là tăng áp đã đưa thêm khoảng 50% lượng không khí nữa vào động cơ. Như vậy, theo lí thuyết công suất của động cơ cũng sẽ tăng lên 50% song do hiệu suất không hoàn hảo, công suất của động cơ chỉ tăng thêm từ 30-40%. Tăng áp động cơ giúp kết cấu động cơ nhỏ hơn nhưng sản sinh công suất lớn hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Điểm khác biệt chính giữa hai hệ thống turbocharge và supercharge là nguồn cung cấp năng lượng.

Với supercharge, một dây cua-roa được kết nối với trục khuỷu của động cơ để cung cấp động lực trực tiếp cho tăng áp. Trong trường hợp này, tăng áp là hệ thống kí sinh và trên thực tế động cơ mất đi một chút ít sức mạnh để truyền động lực cho hệ thống nén khí. Tuy nhiên, do được kết nối trực tiếp với trục khuỷu, công suất gia tăng sẽ hiện diện liên tục ở mọi tốc độ tua của động cơ vì thế supercharge không tạo ra hiện tượng “trễ” giống như turbocharge. Supercharge dễ lắp đặt hơn song cũng có giá thành đắt hơn, vì thế, ngày nay các nhà sản xuất ứng dụng turbocharge nhiều hơn. Supercharge có thể xoay với tốc độ lên tới từ 50.000-65.000 vòng/phút (rpm). Ở tốc độ 50.000 rpm, áp suất tăng thêm là từ 6-9 psi.

Dodge Challenger SRT Hellcat sử dụng động cơ 6.2L HEMI® siêu nạp (Supercharged) cho công suất tối đa 707 mã lực Dodge Challenger SRT Hellcat sử dụng động cơ 6.2L HEMI® siêu nạp (Supercharged) cho công suất tối đa 707 mã lực 

Với turbocharger, hệ thống này tận dụng sức mạnh của dòng khí thải. Nhờ bố trí một tuốcbin nằm trên ông thoát khí thải, khi khí thải đi qua sẽ làm cho tuốcbin này quay và nhờ thế nó làm quay máy nén khí vào xylanh của động cơ.

Theo lí thuyết, turbocharge hiệu quả hơn bởi nó sử dụng năng lượng “thải” trong khí xả làm nguồn cung cấp động năng. Tuy nhiên, nhược điểm của turbocharge là tạo ra một áp suất ngược trong hệ thống xả và tạo ra áp suất nạp thấp hơn cho tới khi động cơ hoạt động ở tốc độ tua cao, đây chính là nguyên nhân dẫn tới động cơ lắp turbocharge ban đầu không “bốc” hay còn gọi là “trễ” - hiện tượng có thể thấy rõ ở động cơ chạy dầu.

Động cơ dung tích lớn thường có đủ lực mômen xoắn để khiến cho hiện tượng trễ của turbo khó nhận thấy, song điều này có thể kiểm chứng dễ dàng với những động cơ dung tích nhỏ. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ôtô ngày nay hầu như đã khắc phục được hiện tượng trễ của turbo bằng cách ứng dụng các phương pháp hay vật liệu mới.

Honda CR-V trang bị máy 1.5L Turbo cho công suất tối đa 188 mã lựcHonda CR-V trang bị máy 1.5L Turbo cho công suất tối đa 188 mã lực

Một trong những giải pháp đơn giản nhất là lắp hai turbo nhỏ thay cho một tuốcbin nén khí lớn. Hệ thống “Bi-turbo” hay tăng áp kép này có tuốcbin đường kính nhỏ hơn, vì thế chúng có thể tăng tốc nhanh hơn trong khi vẫn nén được lượng không khí tương đương với một tuốcbin đường kính lớn. Hiện tượng trễ sẽ khó cảm nhận thấy hơn do tuốcbin nhỏ tăng tốc nhanh hơn. Bổ xung thêm một tuốcbin nữa nghe ra có vẻ phức tạp tuy nhiên trên thực tế các hệ thống tăng áp kép rất dễ ứng dụng với dòng đồng cơ có thiết kế hình chữ V, như V6 hay V8. Đường xả của các động cơ có thiết kế hình chữ V thường đơn giản hơn, mặc dù BMW sử dụng hệ thống tăng áp kép cho cả đông cơ 6 xylanh xếp thẳng hàng.

Một phương pháp khác để khắc phục tình trạng trễ là sử dụng turbocharge có cánh biến đổi. Tuốcbin này có một hệ thống các cánh có thể dịch chuyển nằm bên trong hộp xoắn ốc gắn với ống xả để thay đổi hướng của dòng khí đi vào rôto xoay của tuốcbin. Nhờ sự điều khiển của máy tính, các cánh lái này sẽ mở để cho phép luồng khí xả đi qua tuốcbin khi xe chạy ở tốc độ ổn định song sẽ đổi hướng của luồng khí sao cho chúng hướng vào rôto của tuốcbin trực tiếp hơn khi tăng ga, quá đó giúp tuốcbin xoay nhanh hơn. Turbocharge có cánh lái dịch chuyển hay có thể thay đổi kết cấu hình học giúp tuốcbin nhỏ có khả năng nén tương đương với các tuốcbin lớn.

Ford Ranger RTaptor sử dụng động cơ tăng áp Bi-TurboFord Ranger RTaptor sử dụng động cơ tăng áp Bi-Turbo

Do không khí bị nén, chúng trở nên nóng hơn và giảm bớt tỷ trọng, điều này cũng có nghĩa là không khí sẽ không nở nhiều khi xảy ra phản ứng nổ trong xylanh. Không khí nóng cũng chứa ít ôxy hơn, và vì thế sức mạnh của động cơ cũng sẽ giảm bớt. Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng một hệ thống làm mát trung gian gọi là Intercooler vốn thường xuyên được kết hợp với tăng áp. Hầu hết Intercooler là các hệ thống làm mát bằng không khí. Ở những hệ thống này, dòng khí nén sẽ buộc phải đi qua một cụm trao đổi nhiệt giống như bộ tản nhiệt và được làm mát nhờ nhiệt độ không khí bên ngoài. Intercooler còn có loại làm mát bằng chất lỏng, theo đó chất lỏng làm mát được bơm qua một phần của hộp trao đổi nhiệt để làm mát luồng không khí nén ở bên trong. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoạt động ổn định hơn vì chúng không phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ của môi trường, tuy nhiên hệ thống này lại phức tạp và vì thế hầu hết các nhà sản xuất đều sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí.

Một lợi ích khác của tăng áp là chúng tạo ra độ xoáy cao khi nén không khí vào xylanh. Chính hiệu ứng xoáy này giúp không khí được trộn đều với nhiên liệu đốt làm tăng khả năng chúng được đốt cháy hoàn toàn. Chính vì thế, các động cơ phun nhiên liệu trực tiếp thường sử dụng tăng áp để cải thiện chu trình đốt trong xylanh.

Porsche Panamera Turbo trang bị máy V8 4.0L Twin turboPorsche Panamera Turbo trang bị máy V8 4.0L Twin turbo

Nói tóm lại, đông cơ tăng áp cho phép đưa nhiều hỗn hợp nhiên liệu đốt hơn vào xylanh, vì thế tạo ra sức mạnh lớn hơn trong mỗi chu kỳ nổ. Điều này cho phép các nhà sản xuất có thể sử dụng động cơ 4 xylanh để tạo ra công suất của một động cơ 6 xylanh và qua đó tiết kiệm lượng nhiên liệu tiêu thụ. Theo tính toán, turbocharge có thể cải thiện hiệu suất của một động cơ thông thường thêm 20%, và vì thế, hiện nay các nhà sản xuất ôtô trên thế giới đang tích cực ứng dụng công nghệ turbo trong động cơ hiện đại. Tuy nhiên, do động cơ tăng áp tạo ra công suất lớn hơn trên một đơn vị dung tích, các chi tiết trong động cơ vì thế cũng cần phải bền hơn để có thể chịu đựng được ứng suất cao hơn.

Cấu tạo của bộ Turbocharge

Turbocharge gồm ba phần chính, ở giữa hệ thống là các vòng bi xoay quanh một trục. Mỗi đầu của trục được gắn với một tuốcbin nằm trong một hộp xoắn ốc (giống như vỏ ốc sên). Một tuốcbin được gắn với ống xả để làm quay trục khi dòng khí xả đi qua. Ngược lại, khi trục quay, sẽ làm quay tuốcbin thứ hai (còn được gọi là máy nén) để nén không khí vào trong cổ góp nạp. Turbocharge có thể xoay rất nhanh. Khi ôtô chuyển động thẳng đều trên đường, tuốcbin của turbocharge có thể “chạy không tải” ở tốc độ 30.000 vòng/phút. Nhấn ga và các tuốcbin này có thể tăng tốc lên từ 80.000- 100.000 vòng/phút do có nhiều khí xả nóng hơn được đẩy qua tuốcbin.

Các phương pháp Biturbo và Twin turbo mà bạn quan tâm về bản chất đều dùng hai máy nén khí kiểu tua-bin tăng áp. Tuy nhiên, tùy theo hãng sản xuất các phương án sử dụng tua-bin kép này có thay đổi. Ví dụ, động cơ của hãng BMW dùng 2 turbo có kích thước khác nhau, tua-bin nhỏ hoạt động ở số vòng quay thấp, tua-bin lớn hoạt động ở số vòng quay cao.

Trong khi đó, động cơ của một số hãng như Mercedes hay Toyota lại dùng 2 tua-bin, mỗi tua-bin tăng áp cho một phần hai số xi-lanh.

Ngoài các phương án trên, một số hãng còn dùng phương án kết hợp: Một máy nén cơ khí kết hợp với một tua-bin. Nói chung, tất cả các phương án tăng áp đều đạt hiệu quả kinh tế cao, đều giảm khoảng 20% lượng nhiên liệu tiêu thụ cho một mã lực so với khi chưa tăng áp, mang lại lợi thế nhiều hơn cho động cơ tăng áp.

Trên đây là những kiến thức về động cơ tăng áp xe ô tô bạn nên biết để hiểu hơn về hoạt đông của xe ô tô.

Bài viết liên quan:

Động cơ Boxer là gì? Nó hoạt động ra sao?
Cách sử dụng hệ thống điều khiển hành trình - Cruise Control
Tìm hiểu về chức năng của các loại cảm biến trên ô tô
Phân biệt công suất và mô-men xoắn của động cơ đốt trong xe ô tô
Phân loại đông cơ tăng áp - sự khác nhau Biturbo và Twin turbo

Bạn cảm thấy bài viết hữu ích?

Bài viết nổi bật

Loading...

Bài viết mới nhất

  • Quang Thien

    Bài viết: 29

    Tìm hiểu các chế độ lái phổ biến trên ô tô

    09:01 AM 19/01/2019
    586
    Với sự phát triển của kỹ thuật và các công nghệ hỗ trợ điện tử, những chiếc ô tô đang ngày càng trở nên dễ lái và thân thiện hơn với người dùng. Một trong những tính năng phổ biến và tiêu biểu nhất cho nhận định này chính là khả năng tùy chỉnh các chế độ lái khác nhau trên xe – trang bị đã trở nên phổ biến trên hầu hết các dòng xe trải dài ở mọi phân khúc.
  • Khoa NX

    Bài viết: 114

    Mâm xe ô tô bằng thép hay hợp kim cứng hơn ?

    13:07 PM 16/01/2019
    601
    Với chất lượng đường sá chưa tốt ở Việt Nam và còn xuất hiện nhiều ổ gà hay chướng ngại vật thì việc mâm (vành) xe ô tô bị móp méo hay thậm chí là bể là việc hoàn toàn có thể xảy ra. Vậy thì mâm bằng thép hay hợp kim sẽ có độ cứng cao hơn.
  • Blue

    Bài viết: 276

    Sự khác biệt giữa hệ thống phun xăng GDI và EFI

    16:19 PM 07/01/2019
    998
    Cả 2 hệ thống phun xăng trực tiếp GDI và phun xăng điện tử EFI ra đời đều không nhằm ngoài mục đích cải thiện sức mạnh công suất, nâng cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế khí xả độc hại ra môi trường. Tuy cùng chung mục đích, nhưng giữa 2 hệ thống này vẫn có những sự khác biệt nhất định.
  • Blue

    Bài viết: 276

    Tìm hiểu về hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson

    10:10 AM 05/01/2019
    1143
    MacPherson là hệ thống được ứng dụng rất rộng rãi trên các mẫu xe sở hữu kết cấu khung liền khối unibody, hệ dẫn động cầu trước.
  • Blue

    Bài viết: 276

    Ưu nhược điểm của hộp số vô cấp

    08:36 AM 28/12/2018
    2992
    Hộp số CVT không còn là một trang bị xa lạ với khách hàng Việt, tuy nhiên khi bàn về những ưu – nhược điểm cụ thể của nó thì hẳn sẽ nhiều người còn lúng túng. Vậy hộp số CVT có những ưu – nhược điểm gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
  • Thanh Long

    0972520567

    Bài viết: 121

    Hệ thống phanh ABS hoạt động như thế nào ?

    09:49 AM 26/12/2018
    1971
    Hệ thống chống bó cứng phanh ABS ngày nay đã được trang bị trên rất nhiều mẫu xe mới hỗ trợ cho việc lái xe an toàn và hiệu quả hơn. Tuy nhiên, có một điểm đáng chú ý là khách hàng, đặc biệt là nữ giới, dường như chưa quan tâm nhiều đến ABS. Thậm chí nhiều người cầm lái hàng ngày nhưng vẫn không biết xe mình có trang bị hay không và hoạt động của bộ phận này như thế nào...
  • Quang Thien

    Bài viết: 29

    Tìm hiểu hệ thống cân bằng điện tử ESP trên ô tô

    10:28 AM 26/12/2018
    1438
    Electronic Stability Program là hệ thống cân bằng điện tử được trang bị rất phổ biến trên ô tô hiện nay để ngăn hiện tượng xe bị mất lái gây tai nạn. Hệ thống này hữu ích không chỉ trên những mẫu xe hiệu suất cao mà còn rất cần thiết khi xe vận hành trong điều kiện có độ bám thấp như đường ướt, cát đất, băng tuyết hay trong những tình huống cần đánh lái gấp để tránh chướng ngại vật.
  • Thanh Long

    0972520567

    Bài viết: 121

    Tìm hiểu về động cơ tăng áp xe ô tô

    14:29 PM 23/12/2018
    2015
    Để hiểu về động cơ tăng áp, trước tiên bạn cần hiểu tăng áp có nghĩa là gì? Tăng áp là từ chung dùng để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng bức. Có thể hiểu đơn giản, tăng áp là hệ thống nén thêm không khí vào buồng đốt, và như vậy có thể đưa vào nhiều nhiên liệu hơn qua đó làm tăng công suất mỗi khi hỗn hợp đốt nổ trong xylanh.
  • vodkablue

    Bài viết: 35

    Chọn loại lốp xe nào: Lốp không xăm, lốp Runflat và lốp tự bơm ?

    11:30 AM 17/12/2018
    14673
    Dù có kích cỡ khác nhau, cấu tạo hoa lốp cũng như thiết kế đa dạng, nhưng chung quy lại, lốp xe được chia thành 3 nhóm: Lốp không săm, lốp Runflat có thể sử dụng khi hết hơi và lốp tự bơm. Chúng ta cùng xem đặc điểm công nghệ cũng như những ưu nhược điểm của từng nhóm này.
  • ToanKoC

    0933 9966 45

    Bài viết: 127

    Hệ thống Hỗ trợ khởi hành ngang dốc và Hỗ trợ đổ đèo

    14:00 PM 16/12/2018
    25767
    Từ những lúc đầu làm quen với vô-lăng đến khi có thể tự tin đánh lái trên đường phố, chắc hẳn bạn đã trải qua việc dừng, khởi hành xe khi đang ở giữa lưng chừng dốc. Đó là một tình huống nguy hiểm nếu xe bị tuột dốc trước khi bạn có thể làm chủ được chân phanh và chân ga. DanhgiaXe sẽ giúp bạn tìm hiểu cách bạn khởi hành ngang dốc và hỗ trợ đỗ đèo.