TÌM HIỂU TURBO TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ

TÌM HIỂU TURBO TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ

Turbo là bộ phận được sử dụng rất nhiều trong những cuộc đua xe thể thao, trên những xe động cơ Diesel cỡ lớn như động cơ máy xúc lật, máy lu rung, xe nâng hàng... Đặc biệt hiện nay, ngay cả những xe dân dụng và gia đình cũng được bổ sung thêm turbo. Một turbo có thể giúp làm tăng đáng kể công suất của một động cơ mà không cần phải tăng trọng lượng bản thân động cơ đó. Đây chính ưu điểm to lớn mà các turbo tăng áp mang lại.

Nguyên lý hoạt động Turbo

Turbo tăng áp là một kiểu hệ thống sinh áp lực một cách cưỡng bức. Chúng nén khí vào bên trong các động cơ. Lợi ích của việc nén không khí đó là không khí được nén ép vào trong xilanh nhiều hơn. Nhiều không khí hơn được nén vào trong xilanh đồng nghĩa với việc nhiên liệu được đưa vào động cơ nhiều hơn. Bởi vậy, mỗi kỳ nổ ở xilanh lại sinh ra nhiều công suất hơn. Một động cơ có trang bị turbo tăng áp sẽ sản sinh ra nhiều công suất hơn so với động cơ cùng kích cỡ nhưng không có turbo tăng áp, nó cũng cải thiện một cách đáng kể tỷ lệ công suất sinh ra trên một đơn vị trọng lượng không khí nén vào động cơ.

Để tăng khả năng nạp khí, các turbo tăng áp sử dụng dòng lưu lượng khí xả từ động cơ để làm quay cánh turbin, các cánh tuabin của turbo tăng áp quay ở tốc độ lên tới 150.000 vòng/phút, như vậy có thể cao hơn gấp 30 lần so với hầu hết các động cơ xe có thể làm được. Và với phương áp bố trí nối với ống xả như vậy, nhiệt độ trong các turbo cũng rất cao.

Chú thích: 

  1. Khí mát sẽ đi vào trong bộ phận nạp khí của động cơ, sau đó đi thẳng vào bộ phận nén.
  2. Quạt của bộ phận nén sẽ giúp hút khí đi vào.
  3. Bộ phận nén giúp ép chặt và làm nóng khí, và tiếp tục thổi khí đi.
  4. Khí nóng đã được nén chuyển tiếp qua bộ phận trao đổi nhiệt, có tác dụng làm mát nó xuống.
  5. Khí mát đã được nén đi vào trong bộ phận nạp khí của xy-lanh. Ô-xy tăng cường giúp cho việc đốt nhiên liệu trong xy-lanh diễn ra nhanh hơn.
  6. Do xy-lanh đốt nhiều nhiên liệu hơn, nó sản sinh năng lượng nhanh hơn và có thể chuyển được nhiều công suất tới bánh xe thông qua pít-tông, trục và hộp số.
  7. Khí xả từ xy-lanh sẽ thoát ra ngoài thông qua cửa xả.
  8. Khí xả nóng thổi qua quạt tua-bin, khiến cho nó quay ở tốc độ cao.
  9. Tua-bin xoay được đặt trong cùng trục với bộ phận nén (mô tả bằng đường kẻ màu cam mờ). Do đó, khi tua-bin quay, bộ phận nén cũng quay theo
  10. Khí xả thoát ra khỏi xe và hao ít năng lượng hơn so với thông thường.

Thông thường việc tăng lưu lượng khí nạp bằng turbo tăng áp tạo ra áp suất khoảng 6 đến 8 Pounds trên diện tích một inch vuông (PSI). Áp suất khí quyển thông thường vào khoảng 14,7 PSI ở mực nước biển, có thể thấy rằng chúng làm tăng thêm khoảng 50% lượng khí nén thêm vào trong động cơ. Cho nên có thể làm tăng thêm khoảng 50% công suất động cơ. Nhưng hiệu quả tăng công suất không như vậy, thực tế chúng chỉ có thể giúp tăng công suất động cơ khoảng 30 đến 40% do ảnh hưởng của tổn hao năng lượng.

Một lý do khiến nó giảm hiệu quả đến từ thực tế công làm quay các cánh tuabin không phải không tiêu hao năng lượng. Do các cánh tuabin được đặt trong đường xả của ống xả làm tăng sự cản trở chuyển động của dòng khí xả, làm áp lực đẩy khí xả ra ngoài trong kỳ xả của động cơ bị cản trở và sinh ra một áp lực đẩy ngược chiều. Việc công suất sinh ra bị tổn hao một phần xảy ra ở tất cả các xilanh của động cơ đánh lửa cùng thời điểm.

Một lý do khiến nó giảm hiệu quả đến từ thực tế công làm quay các cánh tuabin không phải không tiêu hao năng lượng. Do các cánh tuabin được đặt trong đường xả của ống xả làm tăng sự cản trở chuyển động của dòng khí xả, làm áp lực đẩy khí xả ra ngoài trong kỳ xả của động cơ bị cản trở và sinh ra một áp lực đẩy ngược chiều. Việc công suất sinh ra bị tổn hao một phần xảy ra ở tất cả các xilanh của động cơ đánh lửa cùng thời điểm. Hiện nay để khắc phục nhược điểm này, các hãng đã phát ứng dụng Turbo kép, 3 Turbo, hoặc sử dụng Turbo điện (BMW) đã nần cao hiệu suất đáng kể cho động cơ đồng thời cũng là cho “độ trễ” của Turbo gần như biến mất.

Trên toàn thế giới, theo các nhà phân tích của công ty nghiên cứu thị trường Global Insight, hiện chỉ có khoảng 1/4 ô tô sử dụng hệ thống tăng áp, nhưng đến năm 2020, gần 3/4 số ô tô trên thị trường sẽ dùng hệ thống tăng áp.

Trung tâm của quá trình phát triển này là những nhu cầu đầy mâu thuẫn của người lái xe, theo ông Alex Ismail, CEO của Honeywell Transportation, một trong những nhà sản xuất turbo hàng đầu thế giới.

“Mọi người muốn có xe nhỏ hơn và động cơ nhỏ hơn, nhưng lại không chuẩn bị tinh thần hy sinh công suất và tính năng vận hành,” ông giải thích. Giải pháp duy nhất cho những nhu cầu đầy mâu thuẫn này,  theo ông Ismail, là động cơ nhỏ với hệ thống tăng áp.

“Với hệ thống tăng áp, các nhà sản xuất ô tô có thể giải quyết được bài toán lắp động cơ nhỏ hơn cho xe, nhưng vẫn không phải giảm tính năng vận hành.”

Nguồn Sưu Tầm

maychuyendungvn.com