Turbo là gì và có ý nghĩa như thế nào đối với phụ tùng xe khách

1. Turbo là gì?

Turbo là 1 phần trong hệ thống phụ tùng xe khách, nằm trong bộ tăng áp. Là thiết bị cảm ứng cưỡng bức chạy bằng tua bin. Làm tăng hiệu suất và công suất của động cơ đốt trong bằng khí nén trong buồng đốt. Dựa vào động cơ hút khí tự nhiên máy nén có thể tạo ra nhiều không khí và tiết kiệm nhiên liệu hơn vào buồng đốt so với chỉ sử dụng áp suất khí quyển.

Lịch sử

Turbo ban đầu được gọi là Turbo siêu tăng áp. Khi tất cả thiết bị cảm ứng cưỡng bức được phân loại là khí lốc nén. Ngày nay, thuật ngữ siêu tăng áp chỉ áp dụng cho các thiết bị cảm ứng cưỡng bức điều khiển cơ học. Sự khác biệt chính giữa động cơ tăng áp và siêu tăng áp thông thường là động cơ tăng áp được điều khiển tự động, thông qua vành đai nối với trục khuỷu. Trong khi động cơ tăng áp được cung cấp bởi tua bin chạy bằng khí thải. So với điều khiển tăng áp cơ học, tăng áp động cơ có xu hướng hiệu quả hơn nhưng ít vấn đề hơn. Tăng áp đôi được dùng để chỉ động cơ có cả siêu tăng áp và tăng áp thường.

Các nhà sản xuất thường sử dụng động cơ tăng áp trong xe tải, xe hơi, xe khách, máy bay và thiết bị xây dựng. Chúng thường sử dụng với động cơ đốt trong chu trình Otto và động cơ Diesel.

2. Nguyên tắc hoạt động.

Pít tông:

Trong động cơ pít tông hút khí tự nhiên, khí nạp được hút và đẩy vào động cơ bằng áp suất khí quyển. Lấp đầy khoảng trống thể tích gây ra bởi hành trình đi xuống của pít tông tạo ra vùng áp suất thấp. Tương tự như trâm chất lỏng bằng ống tiêm. Lượng không khí thực sự so với lượng trên lý thuyết nếu động cơ có thể duy trì áp suất khí quyển, được gọi là hiệu suất thể tích.

Mục tiêu của động cơ tăng áp là cải thiện hiệu suất thể tích của động cơ bằng cách tăng mật độ khí nạp. Cho phép giải phóng nhiều năng lượng hơn trên mỗi chu kỳ động cơ.

Máy nén:

Máy nén của turbo tăng áp hút không khí xung quanh và nén trước khi đi vào ống nạp trong môi trường áp suất tăng. Việc này dẫn đến một khối lượng không khí lớn hơn đi vào các xi lanh trên mỗi hành trình nạp. Công suất cần thiết để quay máy nén ly tâm được lấy từ động năng của khí thải động cơ.

Ứng dụng:

Trong các ứng dụng của xe khách, tăng áp boost đề cập đến lượng áp suất ống nạp vượt quá áp suất khí quyển. Đây là đại diện của áp suất không khí thêm vào để đạt được mà không cần cảm ứng cưỡng bức. Mức tăng có thể hiển thị trên đồng hồ đo áp suất. Thường là dạng thanh, psi hoặc kPa. Việc kiểm soát tăng áp turbo đã thay đổi đáng kể sau 100 năm sử dụng. Các bộ tăng áp hiện đại có thể sử dụng khí thải, van xả hơi.

Trong các ứng dụng tăng áp động cơ chạy bằng xăng, áp suất tăng được giới hạn để giữ cho toàn bộ hệ thống động cơ bao gồm cả tăng áp nằm trong phạm vi hoạt động cơ và nhiệt. Tăng tốc quá mức khiến động cơ bị hư hại theo nhiều cách khác nhau. Bao gồm đánh lửa trước, quá nhiệt hay làm căng quá mức phần cứng bên trong động cơ.

Ví dụ: Để tránh tiếng động lạ xảy ra ở động cơ, còn được gọi là kích nổ. Và những thiệt hại vật lý liên quan, áp suất đường ống nạp không được quá cao và được kiểm soát bằng phương tiện. Mở cổng xả thải cho phép năng lượng dư thừa của tua bin truyền trực tiếp vào ống xả, làm giảm áp suất. Van xả có thể được điều khiển thủ công hoặc bằng bộ truyền động.

3. Tăng áp Boost

Một bộ tăng áp cũng có thể được sử dụng để tăng hiệu suất nhiên liệu mà không tăng công suất. Điều này đạt được bằng cách chuyển năng lượng ở khí thải ra từ quá trình đốt cháy và đưa trở lại phía đầu vào của tua bin nóng. Vì tua bin nóng được điều khiển bằng năng lượng khí thải, tua bin lạnh ở đầu kia sẽ nén khí nạp mới và đưa đến đầu vào của động cơ.

Bằng cách tận dụng năng lượng này để tăng khối lượng không khí. Tất cả nhiên liệu được đốt cháy trước khi bắt đầu giai đoạn xả khí. Nhiệt độ tăng do áp suất cao tạo ra hiệu quả Carnot cao hơn.

Mật độ khí nạp giảm do mật độ khí quyển tỷ lệ nghịch với độ cao. Do đó, sử dụng bộ tăng áp khí tự nhiên thường áp dụng với động cơ máy bay. Khi máy bay ở đọ cao lớn hơn, áp suất không khí xung quanh giảm. Ở độ cao 5.5km, không khí ở áp suất bằng ½ mực nước biển. Điều đó có nghĩa là động cơ tạo ra công suất bằng ½ so với điều kiện thường. Các hệ thống sử dụng bộ tăng áp để duy trì công suất đầu ra được gọi là hệ thống bình thường hóa Turbo. Ở điều kiện này ap suất duy trì ở mức 29.5 inHg (100kPa).

4. Độ trễ của Turbo.

Là thời gian cần thiết để thay đổi công suất đầu ra. Đáp ứng các thay đổi bướm ga do chậm phản ứng khi tăng tốc. Điều này là do thời gian để hệ thống xả và bộ tăng áp tạo ra mức tăng cần thiết, được gọi là Spooling. Quán tính, ma sát và khả năng tải máy nén là những yếu tố chính gây ra độ trễ của bộ tăng áp. Bộ siêu tăng áp không gặp phải vấn đề này. Vì tuabin bị loại bỏ do máy nén được cung cấp trực tiếp bởi động cơ.

Các ứng dụng tăng áp có thể được phân lọa thành những ứng dụng yêu cầu thay đổi công suất đầu ra xe khách và những ứng dụng ở các phương tiện khác.

Mặc dù mức độ quan trọng khác nhau nhưng độ trễ của Turbo là vấn đề quan trọng nhất.

Thiết kế động cơ giảm độ trễ theo 1 số cách:

• Giảm quan tính quay của Turbo bằng cách sử dụng các bộ phận bán kính thấp hơn như gốm hoặc vật liệu nhẹ.
• Thay đổi tỷ lệ của Tua bin.
• Giảm tổn thất của ma sát với ổ trục.
• Sử dụng vòi tăng áp biến thiên hoặc tăng áp cuộn kép.
• Giảm thể tích đường đống tầng trên.
• Sử dụng nhiều bộ tăng áp tuần tự hoặc song song.
• Sử dụng hệ thống chống trộm.
• Sử dụng van ống tăng áp để tăng tốc độ khí thải đến tua bin.

Lưu ý:

Đôi khi độ trễ của Turbo dễ bị nhầm với tốc độ động cơ dưới ngưỡng tăng. Nếu tốc độ động cơ thấp hơn ngưỡng tăng áp thì thời gian để xe tăng tốc khá lớn. Thậm chí hàng chục giây đối với xe khách chở nặng.

Chờ đợi tăng tốc ở xe khách không phải là độ trễ của Turbo mà là lựa chọn thiết bị không phù hợp cho động cơ. Khi xe đạt đủ ngưỡng tăng tốc, sẽ có độ trễ ngắn hơn rất nhiều khi Turbo tạo năng lượng quay và chuyển sang tăng tích cực. Chỉ khi chậm trễ trong phần tăng tốc tích cực mới là lỗi của Turbo.

>>>Xem thêm:

- Sản phẩm Turbo động cơ xe khách

- Phụ kiện xe khách. Danh sách thành phần động cơ và ổ đĩa