Các loại tăng áp cho động cơ ô tô hiện nay

Tăng áp cho động cơ ô tô giúp tăng hiệu suất và công suất của động cơ đốt trong. Sự cải thiện này so với động cơ hút khí tự nhiên là do thực tế máy nén có thể cung cấp nhiều khí không khí vào buồng đốt hơn. Bài viết này sẽ nêu ra 6 loại tăng áp cho động cơ ô tô hiện nay.

1. Động cơ đơn (Single turbo)
Động cơ đơn (Single turbo)
Động cơ đơn (Single turbo)

Động cơ tăng áp đơn lẻ có thể biến thiên vô hạn. Sự khác biệt kích thước giữa bánh răng máy nén và tuabin sẽ dẫn đến các đặc tính mô-men xoắn hoàn toàn khác nhau. Tua bin lớn sẽ mang lại công suất cao nhất, nhưng tuabin nhỏ giúp nó quay nhanh hơn. Ngoài ra vòng bi giúp giảm ma sát cho máy nén và tuabin quay, do đó quay nhanh hơn.

Ưu điểm
Tăng sức mạnh của động cơ một cách hiệu quả. Đơn giản về cách lắp đặt tính toán.
Cho phép sử dụng các động cơ nhỏ hơn để tạo ra sức mạnh tương đương với các động cơ hút khí tự nhiên lớn hơn.

Nhược điểm
Tua bin đơn có xu hướng có phạm vi RPM hạn chế. Điều này làm cho kích thước trở thành một vấn đề, vì bạn sẽ phải lựa chọn giữa mô-men xoắn hoặc công suất.
Phản ứng Turbo có thể không nhanh so với các kiểu turbo khác.

2.  Tăng áp kép (Twin-Turbo hay Bi-Turbo)
Tăng áp kép (Twin-Turbo hay Bi-Turbo)
Tăng áp kép (Twin-Turbo hay Bi-Turbo)

Cũng giống như các bộ tăng áp đơn, có rất nhiều lựa chọn khi sử dụng hai bộ tăng áp.

  • Bạn sẽ có một bộ tăng áp riêng cho mỗi dãy xi lanh (V6, V8, v.v.).
  • Hoặc một bộ tăng áp đơn có thể được sử dụng cho RPM thấp và một bộ tăng áp lớn hơn cho RPM cao (I4, I6, v.v.).
  • Bạn thậm chí có thể có hai tuabin có kích thước tương tự nhau, trong đó một tuabin được sử dụng ở tốc độ RPM thấp và cả hai đều được sử dụng ở tốc độ RPM cao. Trên BMW X5 M và X6 M, các tuabin cuộn đôi được sử dụng, một ở mỗi bên của động cơ V8.

Ưu điểm
Đối với các tuabin đôi song song trên các động cơ hình chữ “V”, các lợi ích (và nhược điểm) rất giống với kiểu turbo đơn.
Đối với các tuabin tuần tự hoặc sử dụng một turbo ở tốc độ RPM thấp và cả ở tốc độ RPM cao, điều này cho phép đường cong mô-men phẳng hơn, rộng hơn nhiều. Mô-men xoắn thấp tốt hơn, nhưng công suất sẽ không giảm ở tốc độ RPM cao như với một turbo nhỏ.

Nhược điểm
Chi phí cao và phức tạp, vì phải đã tăng gần gấp đôi các thành phần turbo.

3. Tăng áp cuộn đôi (Twin-scroll turbo)
Tăng áp cuộn đôi (Twin-scroll turbo)
Tăng áp cuộn đôi (Twin-scroll turbo)

Bằng cách sử dụng hai cuộn, các xung xả được chia. Ví dụ, trên động cơ 4 xi lanh (thứ tự nổ 1-3-4-2), xi lanh 1 và 4 có thể cung cấp cho một cuộn của turbo, trong khi xi lanh 2 và 3 cung cấp cho một cuộn riêng biệt. Tại sao điều này có lợi? Giả sử xi lanh 1 đang kết thúc hành trình sức mạnh của nó khi pít-tông tiến đến điểm chết dưới và van xả bắt đầu mở. Trong khi điều này đang xảy ra, xi lanh 2 đang kết thúc hành trình xả khí, đóng van xả và mở van nạp, nhưng vẫn có một khoảng thời gian ngắn van xả của 2 xi lanh cùng mở. Với một ống turbo đơn cuộn truyền thống, áp suất khí thải từ xi lanh 1 sẽ cản trở xy lanh 2 hút không khí sạch vì cả hai van xả tạm thời mở. Từ đó làm giảm áp lực đến turbo. Bằng cách chia các cuộn, vấn đề này được loại bỏ.

Ưu điểm
Nhiều năng lượng được gửi đến tuabin xả
Có thể tăng phạm vi RPM rộng hơn dựa trên các thiết kế cuộn khác nhau.
Có thể chồng chéo nhiều van hơn (cùng 1 lúc 2 van xả đều mở) mà không cản trở ,linh hoạt điều chỉnh hơn.

Nhược điểm
Yêu cầu bố trí động cơ cụ thể và thiết kế ống xả (ví dụ: I4 và V8, trong đó 2 xi-lanh có thể được đưa vào mỗi cuộn của turbo, tại các khoảng thời gian) khó và phức tạp hơn.
Chi phí và độ phức tạp cao hơn so với các tuabin đơn truyền thống.

4. Bộ tăng áp VGT (Variable Geometry Turbo)
Bộ tăng áp VGT (Variable Geometry Turbo)
Bộ tăng áp VGT (Variable Geometry Turbo)

Có lẽ một trong những hình thức tăng áp đặc biệt nhất, VGT bị hạn chế trong sản xuất (mặc dù khá phổ biến trong động cơ diesel) do chi phí và yêu cầu vật liệu cực kỳ đặc biệt. Các van bên trong bộ tăng áp làm thay đổi tỷ lệ diện tích trên bán kính (A / R) để phù hợp với RPM. Ở tốc độ RPM thấp, tỷ lệ A / R thấp được sử dụng để tăng tốc độ khí thải và nhanh chóng tăng tốc cho bộ tăng áp. Khi vòng quay tăng lên, tỷ lệ A / R tăng lên để cho phép luồng không khí tăng lên. Kết quả là độ trễ turbo thấp, ngưỡng tăng thấp và dải mô-men xoắn rộng và trơn tru.

Ưu điểm
Đường cong mô-men xoắn rộng, phẳng. Tăng áp hiệu quả ở phạm vi RPM rất rộng.
Yêu cầu chỉ một tuabin đơn giản, đơn giản hóa

Nhược điểm
Thông thường chỉ được sử dụng trong các ứng dụng diesel nơi khí thải thấp hơn nên các van sẽ không bị hư hại bởi nhiệt.
Đối với các động cơ xăng, chi phí thường khiến chúng bị loại bỏ vì các kim loại kỳ lạ phải được sử dụng để duy trì độ tin cậy. Công nghệ này đã được sử dụng trên Porsche 997, mặc dù rất ít động cơ xăng VGT tồn tại do chi phí liên quan.

5. Bộ tăng áp cuộn đôi biến thiên (Variable twin-scroll turbo)

Đây có thể là giải pháp mà chúng ta đang chờ đợi? Một turbo cuộn kép biến đổi kết hợp VGT với thiết lập cuộn đôi, do đó ở các vòng quay thấp, một trong các cuộn được đóng hoàn toàn, buộc tất cả không khí vào bên kia. Điều này dẫn đến phản ứng turbo tốt và sức mạnh cấp thấp. Khi bạn tăng tốc, một van mở ra để cho phép không khí vào cuộn khác (đây là một quá trình hoàn toàn thay đổi, có nghĩa là van mở theo từng bước nhỏ), bạn sẽ có được hiệu suất cao cấp tốt.

Ưu điểm
Rẻ hơn đáng kể (về lý thuyết) so với VGT, do đó tạo ra một trường hợp chấp nhận được cho việc tăng áp động cơ xăng.
Cho phép đường cong mô-men xoắn rộng, phẳng.
Mạnh mẽ hơn trong thiết kế so với VGT, tùy thuộc vào lựa chọn vật liệu.

Nhược điểm
Chi phí và độ phức tạp cao hơn so với sử dụng một turbo đơn hoặc cuộn kép truyền thống.
Công nghệ này đã được nghiên cứu trước đây, nhưng dường như không bắt kịp trong thế giới sản xuất do có những thách thức về công nghệ.

6. Động cơ tăng áp điện (Electric turbo)
Động cơ tăng áp điện (Electric turbo)
Động cơ tăng áp điện (Electric turbo)

Full Electric Turbocharger Technology được cấp bằng sáng chế của Aeris Tech là công nghệ mới cho phép các nhà sản xuất xe đáp ứng luật pháp về khí thải nghiêm ngặt trong tương lai, đồng thời cung cấp phản ứng tuyệt vời trong phạm vi vận hành động cơ, ngay cả ở vòng tua động cơ thấp và tốc độ xe. FETT là giải pháp tối ưu cho việc thu hẹp động cơ cực độ và cải thiện hiệu suất động cơ bằng cách sử dụng bộ tăng áp một tầng.

Ưu điểm
Bằng cách kết nối trực tiếp một động cơ điện với bánh răng máy nén, độ trễ turbo và khí thải có thể được loại bỏ gần như bằng cách quay máy nén bằng năng lượng điện khi cần thiết.
Bằng cách kết nối một động cơ điện với tuabin khí thải, năng lượng lãng phí có thể được phục hồi .
Phạm vi RPM hiệu quả rất rộng với mô-men xoắn đều.

Nhược điểm
Chi phí và độ phức tạp cao.
Trọng lượng trở thành một vấn đề, đặc biệt là việc bổ sung pin trên xe, sẽ cần thiết để cung cấp đủ năng lượng cho turbo khi cần thiết.

Bạn cũng có thể thích Bài đăng cùng tác giả

Chia sẻ ý kiến của bạn

Thông Tin Cá Nhân

NamNữ

Trình Độ Học Vấn

Thông tin chung