Ngày nay, chúng ta nghe rất nhiều về tăng áp turbo khi đọc những thông tin liên quan đến xe hơi.Tuy nhiên, turbo tăng áp lại được áp dụng rất rộng rãi không chỉ trong lĩnh vực xe hơi, nó còn được áp dụng trong lĩnh vực hàng hải, hàng không, xe máy, xe tải…
Turbo tăng áp là gì ?
Turbo tăng áp còn được gọi là Turbocharger nó 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.
Đốt cháy không chỉ bị giới hạn ở số lượng nhiên liệu được phun vào mà còn cả lượng không khí pha trộn với lượng nhiên liệu đó. Buộc (cưỡng ép) không khí đi vào khoang nạp khí của động cơ ở một áp lực cao hơn cho phép nhiều nhiên liệu được đốt cháy, và kết quả là cho ra hiệu suất cao hơn.
Chính vì sử dụng khí thải của động cơ để nén và đưa vào khoang nạp khí nên không khí được nén có nhiệt độ rất cao, khí được nén này sẽ có mật độ loãng và sẽ có những hiệu ứng không tích cực khi đưa trực tiếp vào động cơ, chẳng hạn như hiện tượng gõ máy.
Vì vậy, Turbocharger thường làm việc đi kèm với một bộ làm lạnh trung gian để làm mát khí đã được nén trước khi đưa vào động cơ. Bộ làm lạnh trung gian thường là bộ tản nhiệt đơn giản, thông qua bộ tản nhiệt này không khí nóng sẽ tỏa bớt nhiệt, tăng mật độ trước khi đốt. Bộ làm lạnh trung gian được đặt giữa Turbochager và khoang nạp khí.
Hiểu một cách đơn giản, Turbocharger bao gồm 2 phần chính là turbin và bộ nén, đó là 2 cánh quạt gắn trên một trục, mỗi quạt một đầu trục. Khí xả của động cơ được dẫn tới một quạt, được gọi là turbine với mục đích để quay trục và xoay quạt thứ 2 theo hiệu ứng ngược lại, được gọi là bộ nén, bộ nén này sẽ có nhiệm vụ nén khí vào khoang nạp khí của động cơ.
Ưu điểm:
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 1.0 lit 3 xi lanh tăng áp để đã thay thế cho động cơ 1.6 lit cũ trên một số dòng xe của họ, đem lại cùng một hiệu suất nhưng lại ít tốn nhiên liệu hơn.
Tác dụng tăng áp của turbo
Turbo sẽ có tác dụng tăng năng suất đốt cháy nhiên liệu và không khí của động cơ. Bằng cách nén không khí trong các ống xilanh. Điều này có thể giúp tăng năng suất của động cơ lên tới 30 – 40%.
Hiện nay, để chạy đua chiếm lĩnh thị trường và khách hàng, các hãng xe luôn tìm cách nâng cao năng suất của động cơ. Để đáp ứng được vấn đề này thì tăng áp turbo chính là giải pháp hiệu quả nhất. Không chỉ nâng cao được năng suất hoạt động mà còn giữ được thiết kế động cơ gọn nhẹ.
Cấu tạo của thiết bị tăng áp
Bộ turbo tăng áp bao gồm 2 phần chi tiết máy có dạng như vỏ con ốc sên được ghép với nhau. Phía bên trong mỗi chi tiết sẽ có một máy nén (turbin) hình cánh quạt và một trục nối 2 cánh quạt lại với nhau. Bộ tăng áp này được lắp thẳng vào cửa xả động cơ diesel. Nhằm lợi dụng luồng khí xả để quay hai turbin và nén luồng không khí sạch vào lại bên trong buồng đốt. Quá trình như thế cứ lặp lại liên tục khi động cơ hoạt động.
Tuy nhiên, vì turbo nhận trực tiếp khí xả khiến cho nhiệt độ của bộ tăng áp là cực kì lớn. Điều này làm cho không khí bị giãn nỡ, khiến cho lượng không khí vào buồng đốt bị giảm xuống. Để giải quyết vấn đề này, các nhà thiết kế đã lắp thêm tấm lưới tản nhiệt cho turbo tăng áp. Giúp cho luồng không khí đi vào buồng đốt được làm lạnh và co nhỏ lại.
Ngoài ra, hệ thống còn cần thêm một van xả nhằm giảm bớt lượng hơi dư thừa. Nếu không sẽ dẫn đến việc động cơ phát nổ do vượt ngưỡng áp suất chịu đựng.
Nguyên lý hoạt động
Bộ tăng áp turbo hoạt động theo nguyên lý đó là các turbo chính là hệ thống sinh áp lực. Khi turbo hoạt động, nó sẽ nén không khí vào trong buồng đốt của động cơ. Việc này giúp không khí được nén nhiều hơn vào trong xilanh động cơ. Đồng nghĩa với đó là nguyên liệu cũng được đưa nhiều hơn vào trong động cơ. Khi đó, mỗi kỳ nổ của động cơ sẽ sinh ra công suất lớn hơn so với công suất ban đầu của nó.
Turbo tăng áp kép là gì?
Động cơ tăng áp Bi-Turbo được sáng chế dựa trên nền tảng của động cơ Turbo tăng áp đơn. Nó chính là động cơ gồm 1 turbo lớn và 1 turbo nhỏ, cùng với sự kết hợp với hai điểm làm mát khí nạp lớn và nhỏ. Hai turbo này có thể hoạt động độc lập để có thể tạo ra hiệu suất động cơ tối đa khi cần. Bi-Turbo tăng áp khiến momen xoắn của xe tăng nhanh khi xe di chuyển ở tốc độ thấp và nâng cao công suất khi di chuyển ở dải tốc độ cao.
Động cơ Bi-Turbo được áp dụng trên 2 dòng xe chính đó là Ford Everest và Ford Ranger mới với dung tích động cơ là 2.0L. Động cơ có công suất tối đa lên tới 213 HP và 500 Nm momen xoắn cực đại.
Ưu – nhược điểm của động cơ tăng áp kép Bi-Turbo
Ưu điểm: Tăng sức mạnh cho động cơ, tiết kiệm nhiên liệu.
Nhược điểm:
Những động cơ được trang bị turbo tăng áp phải sử dụng các piston và các trục khuỷu phải khỏe hơn so với các động cơ không trang bị Turbo. Vậy nên, nó đòi hỏi tính kỹ thuật và chi phí cao hơn.
Hệ thống làm mát cần phải lớn hơn bởi các Turbocharge sinh ra nhiệt bổ sung làm động cơ nóng hơn.
Các tuabin có thể quay trên 100.000 vòng/phút, thậm chí có thể lên tới 250.000 vòng/phút. Vậy nên, động cơ tăng áp Bi-Turbo đòi hỏi phải có một nguồn cung cấp dầu dồi dào cùng với một bơm dung dung tích lớn. Mà nhiệt độ chính là kẻ thù lớn nhất của dầu, nên khoảng thời gian thay dầu của các động cơ tăng áp sẽ đến sớm hơn so với động cơ không được tăng áp.
