Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cấu tạo turbo tăng áp

Turbo tăng áp tiếng anh gọi là Turbocharger. Nó là một hệ thống được tích hợp trên những động cơ sử dụng dầu diesel trên xe con, xe tải, hay những động cơ khác.

Hệ thống tăng áp này tận dụng sức mạnh của dòng khí thải. Nhờ tua-bin được bố trí nằm trên ống thoát khí thải.

Khi khí thải đi qua sẽ làm cho tua-bin này quay. Và nhờ thế nó làm quay máy nén khí vào xi-lanh của động cơ.

Chức năng của turbo tăng áp

Turbo tăng áp nó là một thiết bị được hoạt động bởi chính luồng khí thải của động cơ, giúp làm gia tăng sức mạnh của động cơ bằng việc bơm thêm không khí vào các buồng đốt

turbo-tang-ap-bai-gi
Turbo tăng áp là gì ?

Nhiên liệu bị đốt cháy không chỉ bị bó hẹp bởi chính lượng nhiên liệu được phun vào mà nó còn được tác động bởi lượng không phí đi vào để pha trộn với lượng nhiên liệu đó.

Lượng không khí đi vào bên trong khoang khí nạp với một áp suất cao hơn sẽ giúp nhiên liệu được đốt cháy nhiều hơn, từ đó làm gia tăng hiệu suất.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của turbo tăng áp

Với chứng năng riêng biệt của Turbo tăng áp thì chúng cũng có những cấu tạo riêng biệt để thực hiện chức năng của mình

Cấu tạo của turbo tăng áp

Bộ tăng áp gồm 2 chi tiết máy có hình dạng như 2 “vỏ ốc sên” được hàn chặt vào nhau, phía trong mỗi “vỏ ốc sên” có 1 cánh quạt được gọi là máy nén (Turbin) và một trục có trách nhiệm nối “chết” 2 cánh quạt này với nhau.

Bộ tăng áp được lắp trực tiếp ở cửa xả động cơ để lợi dụng luồng khí xả làm quay Turbin số 1, Turbin số 2 sẽ quay theo và nén không khí sạch đưa qua cổ hút vào lại buồng đốt.

cau-tao-cua-turbo-tang-ap
Cấu tạo của turbo tăng áp

Ngoài ra,Turbin 2 quay tạo ra luồng gió xoáy giúp trộn đều hỗn hợp không khí với xăng tạo điều kiện chu kỳ nổ diễn ra tốt hơn.

Tốc độ quay của Turbin đến 30.000 vòng/phút ở tốc độ không tải và có thể tăng lên 80.000 – 100.000 vòng/phút khi người lái nhấn ga, ngoài ra nó còn nhận trực tiếp khí xả nên nhiệt độ tỏa ra từ bộ tăng áp là cực kỳ nóng, nó gây giãn nở không khí trong khoang máy làm giảm hiệu năng tăng áp (không khí lạnh sẽ chứa nhiều ô xi hơn).

Vì vậy, các nhà chế tạo lắp thêm một lưới tản nhiệt dành riêng cho bộ tăng áp để giảm nhiệt độ không khí trước khi vào buồng đốt.

Do được lắp trên đường xả nên hệ thống Turbo sẽ tạo ra một áp suất ngược lên buồng đốt, vì vậy hệ thống cần thêm 1 van xả nhỏ để  “tổng” lượng hơi dư thừa nếu không có cửa xả này động cơ sẽ phát nổ khi áp suất vượt ngưỡng.

Nguyên lí hoạt động của turbo tăng áp

Đối với động cơ nạp khí tự nhiên, trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, khoảng 40% nhiệt năng sinh ra từ khí xả bị thải ra bầu khí quyển một cách lãng phí. Hệ thống tăng áp được thiết kế để sử dụng nguồn năng lượng khí xã này nhằm tằng lượng khí nạp vào xy-lanh động cơ.

nguy-ly-hoat-dong-cua-turbo-tang-ap
Nguyên lý hoạt động của turbo tăng áp

Bộ tăng áp có thể làm tối ưu hóa nguồn năng lượng từ khí xả để dẫn động tua-bin quay máy tăng áp thông qua trục dẫn động.

Turbocharger sẽ cung cấp lượng khí nạp với áp xuất cao vào xy-lanh động cơ làm tăng quá trình đốt cháy nhiên liệu được tốt hơn so với động cơ đốt trong không dùng turbocharger.

Turbo tăng áp hoạt động theo nguyên lý: Các turbo là hệ thống sinh áp lực. Khi Turbo hoạt động khí nén được ép vào bên trong động cơ. Lợi ích của việc này là không khí được nén ép vào trong xy lanh nhiều hơn, đồng nghĩa với việc nhiên liệu được đưa vào động cơ nhiều hơn. Do vậy, mỗi kỳ nổ của xy lanh lại sinh ra nhiều công suất hơn.

Với những động cơ được trang bị thêm turbo tăng áp chúng sẽ sản sinh ra công suất lớn hơn so với những động cơ không được trang bị thêm turbo tăng táp.

Dựa trên nguyên lý hoạt động của turbo, để làm trục turbo quay thì turbo sẽ sử dụng dòng lưu lượng khí xả tự động từ đó làm tăng khả năng nạp khí vào buồng đốt.

Nhược điểm của turbo tăng áp

Theo lí thuyết, Turbo tăng áp sẽ tận dụng năng lượng của lượng khí thải từ đó sinh ra động năng để trục turbo quay.

he-thong-turbo-tang-ap-tren-o-to
Hệ thống turbo tăng áp trên ô tô

Nhưng nó lại có nhược điểm là, nó tạo ra dòng áp suất ngược trong việc xả thải và áp suất nạp thấp hơn cho đến lúc các động cơ hoạt động ở một tốc độ tua cao hơn.

Đây được coi là nguyên nhân khiến cho động cơ ban đầu hay bị độ trễ hay gọi là không tăng tốc nhanh. Bạn có thể thấy rõ hơn ở động cơ chạy dầu.

Những động cơ có dung tích lớn thường có lực mô-men đủ lớn làm lấn áp đi hiện tượng trễ của turbo. Nhưng nó sẽ dễ dàng nhận thấy hơn với những động cơ có dung tích nhỏ. Hiện nay với công nghệ phát triển các nhà sản xuất ô tô đã tìm được cách để khắc phục hiện tượng trễ của turbo.

Lưu ý

Không nên đạp ga mạnh khi vừa mới khởi động động cơ.

Không nên nhấp mạnh ga sau đó tắt máy sua khi xe chạy được một quảng đường dài.

Nên để động cơ nổ ở chế độ tự nhiên khoản một phút rồi mới di chuyển xe.

Sau khi dừng xe nên để động cơ nổ khoảng 1 phút sau đó hãy tắt máy.

Bài viết liên quan