Turbo là gì? Tìm hiểu về động cơ tăng áp (Turbo)

5 (100%) 1 vote

Đã bao giờ bạn xem những chiếc xe hơi chạy qua bạn với khói bốc lên từ ống xả của chúng chưa? Khói bốc ra đó là một hỗn hợp các khí nóng được bơm ra với tốc độ và tất cả năng lượng mà nó chứa nhiệt lượng và chuyển động (động năng) Đó chính xác là những gì một turbo làm. Vậy turbo là gì? Nó hoạt động như thế nào?

Động cơ tăng áp – Turbo là gì?

Xem thêm

>>Phanh abs là gì? Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh ABS

>>CBS là gì? Cách hoạt động của CBS

Turbo có nghĩa là động cơ tăng áp, đây là một bộ phận bao gồm một tuabin và máy nén khí được sử dụng để khai thác khí thải thải ra từ động cơ. Nó ép nhiều không khí hơn vào các xi lanh, giúp động cơ tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Động cơ xe tạo ra sức mạnh bằng cách đốt nhiên liệu trong lon kim loại cứng gọi là xi lanh. Không khí đi vào từng xi-lanh, trộn lẫn với nhiên liệu và đốt cháy để tạo ra một vụ nổ nhỏ đẩy pít-tông ra ngoài, xoay trục và bánh răng làm quay bánh xe. Khi piston đẩy trở lại, nó sẽ bơm không khí và hỗn hợp nhiên liệu ra khỏi xi lanh dưới dạng khí thải. Lượng điện năng mà một chiếc xe có thể tạo ra có liên quan trực tiếp đến tốc độ đốt cháy nhiên liệu. Bạn càng có nhiều xi-lanh và càng lớn, xe càng có thể đốt cháy nhiên liệu mỗi giây và (ít nhất là về mặt lý thuyết) nó có thể đi nhanh hơn.

Một cách để làm cho một chiếc xe đi nhanh hơn là thêm nhiều xi lanh. Đó là lý do tại sao những chiếc xe thể thao siêu nhanh thường có tám và mười hai xi-lanh thay vì bốn hoặc sáu xi-lanh trong một chiếc xe gia đình thông thường. Một lựa chọn khác là sử dụng một bộ tăng áp, giúp đẩy nhiều không khí vào xi-lanh mỗi giây để chúng có thể đốt cháy nhiên liệu với tốc độ nhanh hơn. Một turbo tăng áp là một bộ kit đơn giản, tương đối rẻ, có thể nhận được nhiều năng lượng hơn từ cùng một động cơ.

Turbos hoạt động như thế nào?

Trong động cơ pít-tông hút khí tự nhiên, khí nạp được hút hoặc “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 vẽ chất lỏng bằng ống tiêm. Lượng không khí thực sự được truyền cảm hứng, so với lượng 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 (thường là không khí) cho phép nhiều năng lượng hơn trên mỗi chu kỳ động cơ.

Một đường ống đưa khí nén này trở lại vào các xi lanh thông qua một bộ lọc, làm mát không khí trước khi nó đến các xi lanh. Khi các tuabin chạy ở tốc độ cao như vậy (lên tới 250.000 vòng/ phút), chúng thường có hệ thống làm mát dầu để đảm bảo chúng không chạy quá nóng. Hầu hết các hệ thống cũng chứa một van được gọi là “chất thải”, được sử dụng để chuyển khí thừa ra khỏi bộ tăng áp khi động cơ tạo ra quá nhiều lực đẩy, ngăn ngừa thiệt hại cho tuabin bằng cách hạn chế tốc độ quay của nó.

Động cơ tăng áp khác với động cơ tiêu chuẩn ở chỗ chúng sử dụng khí thải thừa để hút thêm không khí vào van nạp. Trong khi các động cơ hút khí tự nhiên dựa vào áp suất không khí tự nhiên để hút không khí vào động cơ, các tuabin tăng tốc quá trình này tạo ra năng lượng.

turbo tăng áp

Nếu bạn biết làm thế nào một động cơ phản lực hoạt động, bạn sẽ hiểu được một nửa động cơ tăng áp của xe hơi. Một động cơ phản lực hút không khí lạnh ở phía trước, ép nó vào một buồng nơi nó đốt cháy bằng nhiên liệu, và sau đó thổi khí nóng ra khỏi phía sau. Khi không khí nóng rời đi, nó gầm qua một tuabin (hơi giống một cối xay gió kim loại rất nhỏ gọn) điều khiển máy nén khí (bơm không khí) ở phía trước động cơ. Động cơ tăng áp trên xe hơi áp dụng một nguyên tắc rất giống với động cơ piston.

  • Không khí mát vào khí nạp của động cơ và hướng về phía máy nén.
  • Quạt máy nén giúp hút không khí vào.
  • Máy nén ép và làm nóng không khí đi vào và thổi ngược lại.
  • Khí nóng, nén từ máy nén đi qua bộ trao đổi nhiệt, và làm mát.
  • Làm mát, khí nén đi vào khí nạp của xi lanh. Oxy bổ sung giúp đốt cháy nhiên liệu trong xi lanh với tốc độ nhanh hơn.
  • Vì xi lanh đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn, nó tạo ra năng lượng nhanh hơn và có thể truyền nhiều năng lượng hơn tới các bánh xe thông qua piston, trục và bánh răng.
  • Khí thải từ xi lanh thoát ra qua cửa xả.
  • Khí thải nóng thổi qua quạt tuabin làm cho nó quay với tốc độ cao.
  • Tua bin quay được gắn trên cùng trục với máy nén. Vì vậy, khi tuabin quay, máy nén cũng quay.
  • Khí thải rời khỏi xe, lãng phí ít năng lượng hơn so với bình thường.

Ai đã phát minh ra turbo?

Alfred J. Büchi (1879 – 1959) – một kỹ sư ô tô được thuê bởi Công ty Động cơ Gebrüder Sulzer của Winterthur, Thụy Sĩ. Giống như động cơ tăng áp mà chúng ta đã mô tả ở trên, thiết kế ban đầu của ông đã sử dụng trục tuabin điều khiển khí thải để cung cấp năng lượng cho máy nén, ép nhiều không khí vào xi lanh của động cơ. Ban đầu, ông đã phát triển động cơ tăng áp trong những năm trước Thế chiến I và được cấp bằng sáng chế ở Đức vào năm 1905, nhưng vẫn tiếp tục nghiên cứu các thiết kế cải tiến cho đến khi ông qua đời bốn thập kỷ sau đó.

Tuy nhiên, Büchi không phải là nhân vật quan trọng duy nhất trong câu chuyện chế tạo ra turbo. Vài năm trước, Sir Dugald Clark (1854 – 1932), nhà phát minh người Scotland của động cơ hai thì, đã thử nghiệm tách các giai đoạn nén và giãn nở của quá trình đốt trong bằng cách sử dụng hai xi lanh riêng biệt. Điều này hoạt động hơi giống như hệ thống “siêu nạp”, làm tăng cả luồng không khí vào xi lanh và lượng nhiên liệu có thể được đốt cháy. Các kỹ sư khác, bao gồm Louis Renault, Gottlieb Daimler và Lee Chadwick , cũng đã thử nghiệm thành công với các hệ thống siêu nạp.

Động cơ tăng áp lần đầu tiên được sử dụng trong các động cơ máy bay sản xuất như Napier Lioness vào những năm 1920, mặc dù chúng ít phổ biến hơn các siêu tăng áp ly tâm điều khiển động cơ. Tàu và đầu máy được trang bị động cơ diesel tăng áp bắt đầu xuất hiện vào những năm 1920.

Ưu điểm cơ bản của việc sử dụng bộ tăng áp là bạn có được công suất đầu ra nhiều hơn cho cùng một kích thước động cơ (mỗi hành trình của pít-tông, trong mỗi xi-lanh đơn, sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn). Động cơ tăng áp được sử dụng rộng rãi trong xe hơi và xe thương mại vì chúng cho phép động cơ có công suất nhỏ hơn được cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải, công suất cao hơn đáng kể.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *