Động cơ turbo mạnh hơn động cơ thường thế nào?

Động cơ turbo là gì?

Turbo tăng áp còn được gọi là turbocharger là một thiết bị có chức năng nén luồng khí nạp vào buồng đốt. Hiện nay có một số cách dẫn động turbo, nhưng phổ biến và thông dụng nhất là sử dụng áp lực của dòng khí thải.

Hiệu suất động cơ phụ thuộc và chu trình cháy, và chu trình cháy không chỉ bị giới hạn ở số lượng nhiên liệu được phun vào, mà còn cả lượng không khí pha trộn với lượng nhiên liệu đó.

Buộc (cưỡng ép) không khí đi vào buồng đốt của động cơ ở một áp lực cao hơn cho phép nhiều nhiên liệu được đốt cháy và kết quả là cho ra hiệu suất cao hơn.

Cấu tạo của Turbocharger bao gồm 2 phần chính là turbin và bộ nén, đó là 2 cánh quạt gắn trên một trục, mỗi quạt một đầu trục. Khí xả của động cơ được dẫn tới một quạt, được gọi là turbine với mục đích để quay trục và xoay quạt thứ hai theo hiệu ứng ngược lại, được gọi là bộ nén, bộ nén này sẽ có nhiệm vụ nén khí vào khoang nạp khí của động cơ.

Ưu điểm lớn nhất cũng động cơ turbo là tăng công suất cho động cơ, giúp xe vận hành mạnh mẽ hơn mà không cần tăng số lượng và dung tích xy-lanh. Theo các chuyên gia, với động cơ turbo, công suất động cơ có thể tăng từ 30-40% so với động cơ không sử dụng turbo cùng dung tích.

Bên cạnh những ưu điểm, động cơ sử dụng turbo có nhược điểm là đòi hỏi các piston, cần đẩy và trục khuỷu cũng phải khỏe hơn để đáp ứng đúng yêu cầu và tính chất kỹ thuật.

Cùng với lượng nhiệt bổ sung sinh ra từ bộ tăng áp động cơ khá lớn, do đó xe bắt buộc phải trang bị hệ thống làm mát với bộ tản nhiệt lớn cùng các chi tiết có khả năng chịu nhiệt tốt.

Khi sử dụng turbo động cơ, các trục turbin có thể quay từ 100.000 - 250.000 vòng/phút, vì vậy xe cần có khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn động cơ không được tăng áp.

Một nhược điểm lớn nữa là với điều kiện làm việc cao và số lượng chi tiết lớn hơn thì chi phí duy trì của xe sử dụng động cơ turbo sẽ đắt hơn xe dùng động cơ đốt trong thông thường.

Trước đây động cơ turbo thường chỉ được trang bị trên các dòng xe sang hoặc xe thể thao nhằm mục đích tăng hiệu suất vận hành. Nhưng gần đây, các dòng xe phổ thông cũng đã sử dụng động cơ này. 

Tại thị trường Việt Nam, một số mẫu xe có sử dụng động cơ turbo, như: Honda Civic, Hyundai Tucson, Huyndai Elantra,...

Vì sao động cơ turbo cần tới bộ làm mát khí nạp – intercooler?

Trong quá trình nén khí nạp, một phần do sử dụng khí thải dẫn động tuabin dẫn tới nhiệt độ tại turbo cao, một phần do dòng không khí áp suất cao tạo ma sát sinh ra nhiệt lượng, dẫn tới nhiệt độ của dòng khí nạp cao.

Khi nhiệt độ cao, thể tích khí O2 sẽ giãn nở, dẫn tới giảm mật độ O2 trong không khí, dòng khí nạp sẽ ít "đậm đặc" hơn. Do vậy dù cưỡng bức khí nạp nhưng mật độ O2 không giàu hơn, nên hỗn hợp nhiên liệu cháy không hiệu quả cao, gây hao phí nhiên liệu.

Bộ làm mát khí nạp Intercooler hoạt động chính là để chống lại nhược điểm này, nó sẽ làm mát khí nén nhằm cung cấp nhiều oxy hơn cho động cơ và cải thiện quá trình đốt cháy trong mỗi xy-lanh.

Bên cạnh đó, bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của không khí, cũng khiến tính ổn định của động cơ được gia tăng nhờ sự đảm bảo tỷ lệ không khí với nhiên liệu trong mỗi xy-lanh được duy trì ở mức an toàn.

Khí nạp ở nhiệt độ thấp sẽ giúp tránh kích nổ hỗn hợp nhiên liệu, giúp các chi tiết cơ khí không chịu áp lực bất ngờ, động cơ sẽ hoạt động bền bỉ và tốt hơn.

Bộ làm mát khí nạp có cấu tạo giống với két nước làm mát động cơ. Có hai cơ cấu làm mát chính là sử dụng nước làm mát và sử dụng không khí làm mát.

Ngày nay đa phần các xe ô tô đều sử dụng công nghệ làm mát khí nạp bằng nước. Với bộ làm mát khí nạp bằng nước có nguyên lý và cách hoạt động giống với hệ thống làm mát động cơ, và sử dụng chung nước làm mát với hệ thống này.