Các loại tăng áp cho động cơ ô tô hiện nay

Các loại tăng áp cho động cơ ô tô hiện nay
(News.oto-hui.com) – 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 khơng khí vào buồng đốt hơn. Bài viết này
sẽ nêu ra 6 loại tăng áp cho động cơ ô tô hiện nay.
1. Tăng áp với Turbo đơn (Single turbo):

Tăng áp với Turbo đơn (Single turbo)
Động cơ tăng áp với turbo đơn lẻ có thể biến thiên vơ hạn. Sự khác biệt kích
thước giữa bánh răng máy nén và tuabin sẽ dẫn đến các đặc tính mơ-men xoắn
hồn tồn khác nhau. Tua bin lớn sẽ mang lại công suất cao nhất, nhưng tuabin
nhỏ giúp nó quay nhanh hơn. Ngồi ra vịng 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
tốn.
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 mơ-men xoắn hoặc cơng suất.
Phản ứng Turbo có thể khơng nhanh so với các kiểu turbo khác.
2.  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)
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-tơng 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 khơng 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 xilanh 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)
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 khơng 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 khơng 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 đơi 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 vịng quay thấp, một trong các
cuộn được đóng hồn tồn, buộc tất cả khơng 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 khơng khí vào cuộn khác (đây là
một q trình hồn tồn 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 cơng nghệ.
6. 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.