Động cơ tăng áp hoạt động như thế nào?

Bộ tăng áp đã ra đời khá lâu. Tin hay không thì tùy, General Motors là hãng đầu tiên giới thiệu động cơ turbo cho xe của họ vào năm 1962 với chiếc Oldsmobile Turbo Jetfire. Turbo tăng thêm sức mạnh mà không yêu cầu động cơ lớn hơn, và nó hoạt động dựa trên các loại khí thải mà xe của bạn đã tạo ra.

Turbos là thành tựu rực rỡ của kỹ thuật đã nhanh chóng phát triển trong ngành công nghiệp ô tô. Nó bắt đầu như một bản nâng cấp hiệu suất hiếm hoi được giới hạn cho những chiếc xe thể thao và sang trọng cao cấp nhưng giờ đây đã trở thành một tiện ích bổ sung phổ biến giúp tăng hiệu suất.

Đọc tiếp để tìm hiểu thêm về cách hoạt động của turbo.

Tại sao ô tô hiện đại sử dụng bộ tăng áp

Bộ tăng áp có từ năm 1905, khi Alfred Buchi được cấp bằng sáng chế cho bộ tăng áp sớm. Thật ngạc nhiên khi công nghệ này ra đời từ hơn một thế kỷ trước, đặc biệt là khi xem xét mức độ trải nghiệm của một bộ tăng áp bùng nổ hiện nay.

Điều thú vị là, các turbo sớm được phát triển với tính năng hoạt động của máy bay. Động cơ đốt trong sử dụng không khí và nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt của động cơ xuống piston, cho phép động cơ tạo ra công suất.

Trước khi có turbo, cách duy nhất để tăng công suất của động cơ là tăng lượng dịch chuyển. Bằng cách làm cho buồng đốt lớn hơn về mặt vật lý và mở rộng toàn bộ động cơ, hoặc bằng cách thêm nhiều xi lanh, các nhà sản xuất động cơ có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu và không khí hơn, do đó tăng công suất của động cơ. Đó là lý do tại sao câu nói nổi tiếng “không có sự thay thế của dịch chuyển” đã trở thành một chủ yếu trong thế giới ô tô.

Tuy nhiên, có một cách hiệu quả hơn để bổ sung sức mạnh mà không cần phải tăng dung tích: bộ tăng áp. Các thiết bị này cho phép động cơ tạo ra nhiều năng lượng hơn mà không làm tăng dịch chuyển về mặt vật lý, chứng tỏ hoàn toàn có thể thay thế cho dịch chuyển.

Các EV hiệu suất cao tốt nhất cũng chứng minh câu nói đó là sai. Một ví dụ là Lucid Air siêu nhanh, nhanh hơn những chiếc xe cơ bắp V8 cổ điển khi chạy bằng điện tử.

Turbo là gì?

Nói một cách đơn giản, máy tăng áp là một máy nén khí được cung cấp năng lượng từ khí thải của động cơ. Máy nén này cho phép động cơ hút nhiều không khí hơn, do đó cho phép động cơ đưa nhiều nhiên liệu hơn vào buồng đốt mà không cần phải dịch chuyển thêm. Trong trường hợp máy bay, bộ tăng áp là một ứng dụng rất tiện lợi.

Khi máy bay tiếp tục lên cao, không khí trở nên ít đặc hơn; do đó, cùng một động cơ sẽ tạo ra ít công suất hơn ở độ cao lớn hơn so với động cơ gần mực nước biển. Đây là một vấn đề lớn, nhưng bộ tăng áp cung cấp một giải pháp tuyệt vời.

Bộ tăng áp được bổ sung vào động cơ máy bay cho phép không khí được đẩy vào động cơ nhiều hơn bình thường ở độ cao lớn, giải quyết vấn đề hao phí điện năng khi bay. Giống như động cơ máy bay hút khí tự nhiên (NA), ô tô NA ​​cũng bị giảm hiệu suất ở độ cao so với động cơ tăng áp.

Bộ tăng áp hoạt động như thế nào?

Turbo tăng áp là máy nén khí, đúng như tên gọi, turbo thực hiện một công việc: nén không khí và đưa vào động cơ. Cách nó hoàn thành nhiệm vụ này tương đối đơn giản. Động cơ tạo ra khí thải do quá trình đốt cháy cung cấp năng lượng cho xe, và các turbo sử dụng quá trình đốt cháy này để cung cấp năng lượng cho tuabin, điều này cuối cùng dẫn đến việc nén không khí vào động cơ.

Điều tuyệt vời về turbo là nó tái chế khí thải để cung cấp năng lượng cho cơ chế máy nén. Turbos được chia thành hai nửa: vùng nóng tiếp xúc với khí thải và vùng lạnh.

Điều này có nghĩa là một trong hai nửa (cục nóng) được nối với ống xả. Khi không khí nóng được chuyển ra khỏi động cơ, nó quay một tuabin chứa trong nửa nóng của bộ tăng áp, đến lượt nó sẽ quay quạt máy nén được đặt trong vùng lạnh của bộ tăng áp.

Hai phần tử quay này được kết nối thông qua một trục, cho phép tuabin bên nóng quay máy nén bên lạnh khi khí thải đi vào. Khi quá trình này xảy ra, bên nóng của bộ tăng áp bắt đầu phát sáng đỏ, đó là lý do tại sao bộ tăng áp. thường được nhìn thấy với một mặt bị gỉ và mặt còn lại nguyên sơ.

Điều này là do nhiệt độ quá cao mà khu vực nóng của turbo hứng chịu từ khí thải. Khí thải cho phép máy nén bên lạnh quay và hút không khí vào, nén nó và đẩy trở lại động cơ. Điều này tạo ra nhiều quyền lực hơn trên lý thuyết.

Tuy nhiên, nén không khí cũng tạo ra nhiệt, điều này làm mất đi lợi ích của máy nén. Giải pháp là lắp thêm bộ làm mát giữa bộ tăng áp và đường ống nạp. Điều này cho phép không khí đi vào buồng đốt nguội đi, tăng hiệu suất. Đó là lý do tại sao bạn thấy một số xe tăng áp với mui xe, sử dụng không khí đi qua để làm mát khí nén.

Bộ tăng áp có thể gây ra một số độ trễ khi bộ tăng áp hoạt động. Đó là bởi vì nó cần khí thải để tăng tốc trước khi nó thực sự có thể cung cấp sức mạnh cho động cơ. Một số công ty sản xuất phụ tùng ô tô hậu mãi cũng tạo ra hệ thống chống tụt hậu để giải quyết vấn đề tụt hậu. Tuy nhiên, chúng đắt tiền và thường chỉ được sử dụng bởi các đội đua chuyên nghiệp.

Chất thải cũng là thành phần thiết yếu cho phép giải phóng áp suất không khí trước khi nó quay tuabin, ngăn ngừa sự cố động cơ nghiêm trọng. Nếu chất thải không có trong hệ thống tăng áp, động cơ có thể có khả năng quay quá mức tuabin và đẩy quá nhiều áp suất vào khoang động cơ. Đây là một kịch bản hoàn toàn không mong muốn có thể dẫn đến hỏng động cơ thảm khốc.

Các nhà sản xuất đã áp dụng tăng áp trên bảng trong các dòng xe của họ, chủ yếu để tăng hiệu quả. Tuy nhiên, những người đam mê vẫn nghĩ về turbo là nguồn hỗ trợ tăng thêm sức mạnh cho chiếc xe của bạn.

Turbos cho phép những chiếc xe hiệu quả hơn

Nhờ bộ tăng áp, động cơ bốn xi-lanh hiện đại hoạt động ngang ngửa với động cơ V8 cũ về mặt sức mạnh đồng thời mang lại hiệu suất tiết kiệm xăng tốt hơn. Từ cuối năm nay, nhiều nhà sản xuất đã chuyển sang tăng áp cho xe của họ — thậm chí Ford còn bổ sung động cơ tăng áp giảm kích thước cho xe bán tải F-150 của họ để làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn.

Vẫn chưa có kết luận về việc liệu những động cơ này tốt hơn hay bền hơn những động cơ phân khối lớn hơn. Nhưng có một điều chắc chắn rằng: với sự tấn công dữ dội của xe hybrid và xe điện, ngay cả turbos cũng không thể cứu được động cơ đốt trong.