Tìm hiểu các hệ thống tăng áp pdf

Tìm hiểu các hệ thống tăng áp

Để tăng hiệu suất đốt, nâng công suất động cơ, tăng áp luôn là sự lựa chọn hàng
đầu. Tăng áp cho động cơ đốt trong được chia làm 2 loại: turbocharger và
supercharger.





Có thể hiểu turbocharge như một chiếc bơm không khí vận hành nhờ năng lượng
của khí thải từ động cơ. Khi hỗn hợp khí thải nóng bị đẩy ra khỏi động cơ, chúng
sẽ được dẫn tới một tuốc-bin cánh quạt có tốc độ quay rất nhanh (từ 30.000 –
120.000 vòng/phút). Tuốc-bin cánh quạt này sẽ truyền động lực qua trục tới một
tuốc-bin cánh quạt khác, được gọi là máy nén khí để nén hỗn hợp khí và nhiên liệu
đốt vào động cơ

Sơ đồ tăng áp turbocharger
Ưu điểm của turbocharge: tận dụng được năng lượng khí thải, tiếng động phát ra
từ ống bô êm hơn và không cần tới bộ giảm thanh lớn.
Nhược điểm của turbocharge: giá thành chế tạo cao hơn động cơ không tăng áp do
bổ sung thêm các chi tiết; phải cải tiến vật liệu trong xy-lanh, buồng đốt…vv, để
chịu được áp suất lớn hơn. Và nhược điểm lớn nhất của turbocharge là “độ trễ”,
nghĩa là khoảng thời gian từ khi đạp ga cho tới khi động cơ bắt đầu “tăng tốc”.
Nguyên nhân chính gây ra điều này là do áp suất tăng áp phụ thuộc vào tốc độ
luân chuyển của khí thải nên turbocharge không tạo ra nhiều lực nén khi động cơ
có tốc độ tua thấp do đó phải mất thời gian để có đủ áp suất.
Trong những chiếc xe cũ trước đây, độ trễ này có thể tạo ra cảm giác như xe đang
dừng lại. Ngược lại, vận tốc tua của động cơ càng nhanh thì áp suất mà tăng áp tạo
ra sẽ càng lớn và trong thường hợp này, turbocharge lại phải cần tới một chiếc van
gọi là “cửa xả” (wastegate) để xả lượng khí vượt mức qui định.

Nhờ sử dụng turbocharger nhỏ hơn, turbocharger có thể thay đổi thiết diện cánh
quạt hoặc kết hợp cả hai giải pháp này với nhau, các động cơ hiện đại ngày nay
hầu như đã loại bỏ được tình trạng trễ này. Động cơ 6 xylanh tăng áp kép của
BMW là dẫn chứng điển hình, nó có thể tạo ra sức mạnh ngay lập tức ở bất kỳ thời
điểm hay tốc độ nào.
Supercharge cũng nén khí, nhưng thông qua một hệ thống cơ khí. Nó thường vận
hành nhờ một dây cua-roa liến kết với trục khuỷu của động cơ. Dây cuaroa này
làm quay hai rôto nằm trong hộp supercharge để nén không khí vào cổ góp nạp.
Supercharge cần ít hệ thống ống dẫn hơn turbocharge, nhưng lại làm tăng đáng kể
tải trọng lên trục khuỷu và dây cuaroa.

Bánh răng trụ truyền lực
Ở động cơ hiện đại ngày nay, máy tính sẽ kiểm soát các van “tránh” của động cơ
để supercharge chỉ nén hỗn hợp khí khi cần tăng công suất. Khi không cần tăng
công suất, van tránh sẽ mở ra để supercharge có thể hoạt động không tải, qua đó
không tạo ra bất cứ tải trọng nào lên trục khuỷu. Supercharge thường giúp động cơ
tăng từ 30-50% công suất so với động cơ thông thường cùng loại

Động cơ lắp thêm hệ thống supercharger
Chiếc Chevrolet Corvette ZR-1 mới sử dụng hệ thống supercharge kết hợp với
một bộ làm mát trung gian bằng chất lỏng và không khí để đạt tới công suất 620
mã lực. Mặc dù công nghệ supercharge đã được ứng dụng cho ôtô trong một thời
gian dài song mãi tới tận gần đây các kỹ sư mới tìm ra cách tăng hiệu suất của
supercharge bằng cách thay đổi góc của các vấu cam trên rôto supercharge. Những
thay đổi nhỏ này đôi khi có thể tạo ra khác biệt rất lớn.