Tăng áp động cơ

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tăng áp động cơ Tăng áp động cơTăng áp là từ chung dùng để chỉ các hệ thống nạp nhiên liệu cưỡng bức. Có thểhiểu đơn giản, tăng áp là hệ thống nén thêm không khí vào buồng đốt, và như vậycó thể đưa vào nhiều nhiên liệu hơn qua đó làm tăng công suất mỗi khi hỗn hợpđốt nổ trong xylanh.Tăng áp của động cơ ôtô thông thường gồm hai loại turbocharge và supercharge.Thông thường, áp suất nén tăng thêm của tăng áp vào khoảng từ 6-8 pao/inchvuông (psi) – tương đương với 0,408-0,544 atmosphere (at). Do áp suất thôngthường trong không khí là 1 at, điều này có nghĩa là tăng áp đã đưa thêm khoảng50% lượng không khí nữa vào động cơ. Như vậy, theo lí thuyết công suất củađộng cơ cũng sẽ tăng lên 50% song do hiệu suất không hoàn hảo, công suất củađộng cơ chỉ tăng thêm từ 30-40%.Điểm khác biệt chính giữa hai hệ thống turbocharge và supercharge là nguồn cungcấp năng lượng. Ở supercharge, một dây cua-roa được kết nối với trục khuỷu củađộng cơ để cung cấp động lực trực tiếp cho tăng áp. Trong trường hợp này, tăngáp là hệ thống kí sinh và trên thực tế động cơ mất đi một chút ít sức mạnh đểtruyền động lực cho hệ thống nén khí. Tuy nhiên, do được kết nối trực tiếp vớitrục khuỷu, công suất gia tăng sẽ hiện diện liên tục ở mọi tốc độ tua của động cơ vìthế supercharge không tạo ra hiện tượng “trễ” giống như turbocharge. Superchargedễ lắp đặt hơn song cũng có giá thành đắt hơn, vì thế, ngày nay các nhà sản xuấtứng dụng turbocharge nhiều hơn. Supercharge có thể xoay với tốc độ lên tới từ50.000-65.000 vòng/phút (rpm). Ở tốc độ 50.000 rpm, áp suất tăng thêm là từ 6-9psi.Với turbocharger, hệ thống này tận dụng sức mạnh của dòng khí thải. Nhờ bố trímột tuốcbin nằm trên ông thoát khí thải, khi khí thải đi qua sẽ làm cho tuốcbin nàyquay 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” trongkhí xả làm nguồn cung cấp động năng. Tuy nhiên, nhược điểm của turbocharge làtạo ra một áp suất ngược trong hệ thống xả và tạo ra áp suất nạp thấp hơn cho tớikhi động cơ hoạt động ở tốc độ tua cao, đây chính là nguyên nhân dẫn tới động cơlắp turbocharge ban đầu không “bốc” hay còn gọi là “trễ” - hiện tượng có thể thấyrõ ở động cơ chạy dầu.Động cơ dung tích lớn thường có đủ lực mômen xoắn để khiến cho hiện tượng trễcủa turbo khó nhận thấy, song điều này có thể kiểm chứng dễ dàng với nhữngđộng cơ dung tích nhỏ. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ôtô ngày nay hầu như đã khắcphục được hiện tượng trễ của turbo bằng cách ứng dụng các phương pháp hay vậtliệu mới.Một trong những giải pháp đơn giản nhất là lắp hai turbo nhỏ thay cho mộttuốcbin nén khí lớn. Hệ thống “Bi-turbo” hay tăng áp kép này có tuốcbin đườngkính nhỏ hơn, vì thế chúng có thể tăng tốc nhanh hơn trong khi vẫn nén đượclượng không khí tương đương với một tuốcbin đường kính lớn. Hiện tượng trễ sẽkhó cảm nhận thấy hơn do tuốcbin nhỏ tăng tốc nhanh hơn. Bổ xung thêm mộttuốcbin nữa nghe ra có vẻ phức tạp tuy nhiên trên thực tế các hệ thống tăng áp képrất dễ ứng dụng với dòng đồng cơ có thiết kế hình chữ V, như V6 hay V8. Đườngxả của các động cơ có thiết kế hình chữ V thường đơn giản hơn, mặc dù BMW sửdụng 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 cánhbiến đổi. Tuốcbin này có một hệ thống các cánh có thể dịch chuyển nằm bên tronghộp xoắn ốc gắn với ống xả để thay đổi hướng của dòng khí đi vào rôto xoay củatuốcbin. Nhờ sự điều khiển của máy tính, các cánh lái này sẽ mở để cho phépluồng khí xả đi qua tuốcbin khi xe chạy ở tốc độ ổn định song sẽ đổi h ướng củaluồng khí sao cho chúng hướng vào rôto của tuốcbin trực tiếp hơn khi tăng ga, quáđó giúp tuốcbin xoay nhanh hơn. Turbocharge có cánh lái dịch chuyển hay có thểthay đổi kết cấu hình học giúp tuốcbin nhỏ có khả năng nén tương đương với cáctuốcbin lớn.Do không khí bị nén, chúng trở nên nóng hơn và giảm bớt tỷ trọng, điều này cũngcó 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 sẽgiảm bớt. Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng một hệ thống làm máttrung gian gọi là Intercooler vốn thường xuyên được kết hợp với tăng áp. Hầu hếtIntercooler là các hệ thống làm mát bằng không khí. Ở những hệ thống này, dòngkhí nén sẽ buộc phải đi qua một cụm trao đổi nhiệt giống như bộ tản nhiệt và đượclàm mát nhờ nhiệt độ không khí bên ngoài. Intercooler còn có loại làm mát bằngchất lỏng, theo đó chất lỏng làm mát được bơm qua một phần của hộp trao đổinhiệt để làm mát luồng không khí nén ở bên trong. Hệ thống làm mát bằng chấtlỏng hoạt động ổn định hơn vì chúng không phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ củamôi trường, tuy nhiên hệ thống này lại phức tạp và vì thế hầu hết các nhà sản xuấtđều sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí.Một lợi ích khác của tăng ...