Turbo là gì? Nguyên lý hoạt động của động cơ turbo tăng áp ra sao? Turbo là thiết bị được sử dụng rộng rãi, phổ biến trên nhiều loại xe hơi hay xe phổ thông hiện nay, nhằm tăng sức mạnh vận hành cho xe. Vậy nguyên lý hoạt động và tác dụng của động cơ tăng áp máy là gì? Ngay bây giờ hãy cùng Xe Chính Hãng tìm hiểu dưới bài viết sau đây nhé.
TÌM HIỂU VỀ TURBO VÀ ĐỘNG CƠ TURBO
Chúng ta đã nghe nhiều tới động cơ Turbo tăng áp đặc biệt là với oto, xe nâng,… Vậy rốt cuộc loại động cơ này là gì, tại sao chúng lại được quan tâm đến như vậy. Dưới dây Xe Chính hãng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Turbo là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Turbo, bạn hãy cùng theo dõi nhé.
Động cơ Turbo là gì?
Turbo là gì? Turbo hay bộ tăng áp động cơ (Turbocharger), đây là thiết bị thường được gắn vào họng xả động cơ làm nhiệm vụ bơm khí xả vào động cơ. Điều này giúp tăng sức mạnh cho động cơ mà không phải tăng số lượng và dung tích xy-lanh.
Một định nghĩa khác: Động cơ Turbo hay “turbo” là viết tắt của “turbosupercharger” hoặc “turbocharger,” đây là một thiết bị sử dụng trong động cơ đốt trong để tăng áp suất không khí đưa vào xi lanh, giúp động cơ hoạt động mạnh mẽ hơn. Khi được trang bị Turbo động cơ sẽ sản xuất công suất lớn hơn và tăng cường hiệu suất mà không cần tăng dung tích xi lanh.
Trước đây Turbo thường được sử dụng trong các xe ô tô thể thao và xe đua để tăng hiệu suất, tuy nhiên trong những năm gần đây Turbo đã được trang bị trên các dòng xe nâng dầu, Oto cần hiệu suất làm việc cao.
Cấu tạo của Turbo tăng áp
Turbo có cấu tạo tương đối đơn giản với hình xoắn ốc bao gồm có các bộ phận như tuabin, cánh bơm, trục dẫn, trục turbo. Cụ thể như sau:
- Trục Turbo: Là bộ phận nối liền giữa cánh quạt nén khí và cánh quạt tuabin (cánh quạt hướng dòng khí thải động cơ). Thiết bị có công dụng giúp truyền động năng từ quạt Turbine sang quạt nén khí.
- Cánh quạt Turbine: Là cánh quạt được gắn trực tiếp vào trục Turbo, và nằm bên trong vỏ nén khí. Bộ phận này tiếp nhận dòng khí thải từ động cơ, từ đó làm quay trục Turbo, tạo ra chuyển động cho cánh quạt nén khí.
- Cánh quạt nén khí: Là bộ phận được gắn ở đầu còn lại của trục turbo, nó nằm bên trong vỏ hút khí. Quạt nén khí chuyển động tốc độ cao giúp làm không khí sạch và nén chúng ở áp suất cao, đưa vào bên trong buồng đốt.
- Vỏ hút khi: Là bộ phận có thiết kế hình xoắn ốc bao bọc lấy phần quạt nén khí. Thiết bị giúp tạo ra, và định hướng cho đường di chuyển của dòng khí nén đi vào động cơ.
- Vỏ nén khí: Là bộ phận hình xoắn ốc, bao bọc lấy quạt turbine, với cửa xả hướng ra ngoài. Bộ phận giúp tiếp nhận luồng khí xả từ động cơ, dẫn động chúng làm quay cánh quạt và đưa luồng khí thải ra bên ngoài.
- Ổ bi đỡ: Là bộ phận được thiết kế ở 2 đầu của trục Turbo. Đây vừa là bộ phận nâng đỡ, cố định trục động cơ, vừa là bộ phận giúp giảm ma sát, tăng tốc độ quay của quạt và trục.
- Bộ phận làm mát: Là bộ phận thiết kế, và kết nối trực tiếp với turbo. Thiết bị sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí, làm giảm nhiệt độ của khí nén trước khi đưa vào buồng đốt.
Nguyên lý hoạt động của Turbo
Nguyên lý làm việc của Turbo là gì? Turbo tăng áp được lắp trên được ống xả động cơ, khí xả từ động cơ khi thải ra sẽ làm quay cánh tuabin của bộ tăng áp. Vì kết nối trên cùng một trục nên khi cánh tuabin quay dẫn đến cánh bơm khoang đối diện sẽ quay theo. Kết quả là khi lượng khí xả ra càng nhiều thì động cơ quay càng nhanh và lượng khí vì thế được nạp vào turbo nhiều hơn, từ đó sẽ làm cho công suất động cơ tăng cao hơn.
Tuy nhiên trong trường hợp nếu lượng khí được hút vào với áp suất và nhiệt độ quá cao thì thể tích sẽ tăng lên, mật độ oxy không nhiều. Do vậy, người ta lắp thêm một bộ làm mát phía trước xe để giải nhiệt cho dòng khí nạp này.
Một trường hợp khác nữa, vì turbo tăng áp nằm trên đường ống xả nên nếu áp suất khí xả tăng cao sẽ dễ dàng tạo ra một áp suất dội ngược lại vào buồng đốt. Điều này sẽ dẫn đến động cơ bị hư hỏng. Nhằm hạn chế được tình tình này, người ta lắp thêm một van an toàn giúp dẫn dòng khí xả dư thừa ra ngoài.
PHÂN LOẠI TURBO – ĐỘNG CƠ TURBO
Với sự phát triển không ngừng của khoa học, công nghệ, Turbo cũng được chú trọng nghiên cứu và phát triể. Ngày càng nhiều các mẫu Turbo khác nhau ra đời, giúp cải thiện đáng kể hoạt động và hiệu suất của động cơ. Một số dòng Turbo nổi tiếng được trang bị trên các phương tiện giao thông và máy móc phải kể đến như: Single Turbo, Twin-scroll Turbo, Variable Geometry Turbo, Sequential Turbo, Electric Turbocharge. Cụ thể như sau:
Single Turbo là gì?
Là dạng đơn giản nhất của hệ thống turbo, chỉ bao gồm một turbocharger. Hệ thống này có cấu trúc đơn giản và chi phí thấp hơn nên được sử dụng trong động cơ nhỏ hoặc trung bình. Single Turbo có một bộ nén và một bộ quạt nạp, và thường được sử dụng trong các xe hơi tiêu dùng và xe ô tô thể thao.
Twin-scroll Turbo là gì?
Còn được gọi là Turbo hai kênh, có khả năng giảm turbo lag và tăng hiệu suất của động cơ. Thiết bị chia khí xả thành hai luồng, mỗi luồng đi qua một kênh riêng biệt trên tuabin, giúp tăng áp lực khí xả và làm tuabin quay nhanh hơn. Đặc điểm chính của twin-scroll turbo là sự chia thành hai lối xoáy riêng biệt cho dòng khí từ các xi lanh của động cơ.
Twin-scroll turbo được thiết kế với hai cánh quạt nạp (hoặc turbine) riêng biệt, và mỗi cánh quạt nạp được kết nối với một nhóm xi lanh cụ thể trên động cơ. Điều này tạo ra hai lối xoáy khí riêng biệt từ các xi lanh. Một lối xoáy tương ứng với một nhóm xi lanh. Bằng cách tách lối xoáy, twin-scroll turbo cho phép cải thiện quản lý áp suất và lưu lượng khí vào động cơ. Khi các xi lanh của một nhóm hoạt động, twin-scroll turbo cung cấp khí với áp suất và lưu lượng tối ưu cho nhóm đó. Điều này giúp cải thiện hiệu suất, giảm độ trễ, và tạo ra công suất đồng đều hơn trên mọi tốc độ động cơ.
Twin-turbo/Bi-turbo là gì?
Hay còn gọi turbo tăng áp kép hay, Turbo này sử dụng hai turbocharger, hoạt động đồng thời hoặc tuần tự. Đối với hệ thống hoạt động đồng thời, mỗi turbo cung cấp không khí cho một nữ của các xilanh. Trọng hệ thống hoạt động tuần từ, một turbo nhỏ hoạt động ở tốc độ động cơ thấp để giảm turbo lag, ngược lại đối với turbo lớn hoạt động tốc độ động cơ cao để tăng công suất.
Động cơ Twin turbo sử dụng hai turbos với kích thước khác nhau cùng hoạt động. Một trong số chúng, thường gọi là “turbo nhẹ” hoặc “turbo nhỏ,” có kích thước nhỏ hơn và phản ứng nhanh hơn ở tốc độ động cơ thấp. Turbo còn lại, thường gọi là “turbo nặng” hoặc “turbo lớn,” được sử dụng ở tốc độ động cơ cao để cung cấp công suất lớn hơn. Loại turbo kép thường được sử dụng trong các xe thể thao cao cấp và siêu xe.
Variable Geometry Turbo (VGT) Là gì?
Variable Geometry Turbo (VGT), còn được gọi là Variable Nozzle Turbo (VNT), là một loại turbocharger được thiết kế để điều chỉnh góc và kích thước của cánh quạt nén để tối ưu hóa hiệu suất và phản ứng của động cơ. Các turbo VGT có cánh quạt nén có thể thay đổi góc để điều chỉnh áp suất và lưu lượng khí vào động cơ.
Bằng cách cung cấp đúng lượng khí và áp suất cần thiết vào động cơ, VGT giúp tối ưu hóa quá trình đốt nhiên liệu, từ đó giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Tương tự như twin-scroll turbo, VGT cũng giúp giảm độ trễ turbo lag bằng cách cung cấp áp suất và lưu lượng khí nhanh chóng tại mọi tốc độ động cơ. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất của turbo ở nhiều tốc độ động cơ khác nhau. Các turbo VGT thường được sử dụng trong các xe tải và xe du lịch diesel để cân bằng giữa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Sequential Turbo (Turbo tuần tự)
Sequential turbocharger (Turbo tuần tự) là một hệ thống turbocharger sử dụng hai hoặc nhiều turbocharger có kích thước và chức năng khác nhau và hoạt động theo một thứ tự tuần tự để cung cấp áp suất và lưu lượng khí tối ưu cho động cơ. Hệ thống turbo tuần tự có một cơ chế chuyển đổi tự động hoặc được điều khiển bởi hệ thống điều khiển của động cơ để chuyển đổi giữa turbo nhỏ và turbo lớn tùy thuộc vào tốc độ và tải của động cơ
Trong loại turbo này, có hai hoặc nhiều turbos mà chúng hoạt động theo một thứ tự tuần tự. Khi động cơ ở một tốc độ nhất định, chỉ có một turbo hoạt động. Khi động cơ gia tốc và cần công suất lớn hơn, các turbo khác sẽ được kích hoạt. Điều này giúp cải thiện độ phản ứng và hiệu suất ở mọi tốc độ.
Electric Turbocharger (Turbo điện)
Electric turbocharger (turbo điện) là một loại turbocharger sử dụng một động cơ điện để quay cánh quạt nén khí thay vì dựa vào dòng khí từ động cơ để quay cánh quạt. Điều này giúp cung cấp áp suất và lưu lượng khí nhanh chóng và hiệu quả hơn, giảm độ trễ (turbo lag) và cải thiện hiệu suất của động cơ. Turbocharger điện thường được sử dụng trong các ứng dụng hybrid và xe điện.
Electric turbocharger có một động cơ điện tích hợp, thường là một động cơ điện ba pha, được cung cấp bằng năng lượng từ hệ thống điện xe hơi hoặc từ một pin hoặc bộ điều khiển riêng. Động cơ điện được kết nối trực tiếp đến cánh quạt nén trong turbocharger. Khi được kích hoạt, động cơ điện sẽ quay cánh quạt nén để tạo áp suất và lưu lượng khí.
ĐĂC ĐIỂM CỦA TURBO LÀ GÌ?
Turbo tăng áp hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện di chuyển hay máy móc chuyên dụng. Hoặc một trường hợp thưởng sử dụng turbo trong thực tiễn đó là dùng để tăng áp trên các dòng xe oto, moto, xe nâng dầu, máy ủi, tàu thuyền,….Đặc điểm chung các phương tiện được sử dụng turbo tăng áp đều sử dụng động cơ đốt trong, còn đối với phương tiện chạy bằng điện sẽ không sử dụng turbo tăng áp.
Nhằm giúp bạn có thể hiểu rõ hơn về đặc điểm của máy turbo là gì, bài viết dưới đây sẽ phân tích rõ ưu và nhược điểm khi thiết bị được lắp đặt trong phương tiện. Bạn hãy tham khảo nhé.
Ưu điểm của Turbo
Một trong những ưu điểm nổi trội nhất của động cơ tăng áp này chính là giúp máy móc ít tiêu hao nhiên liệu khi hoạt động. Bằng việc tăng sức mạnh cho turbo trong khi tăng số lượng xi lanh cũng như dung tích. Một số ưu điểm của Turbo đối với động cơ và phương tiện như sau:
- Tăng công suất: Động cơ được trang bị Turbo (Turbocharger) giúp tăng áp suất không khí đưa vào động cơ, làm tăng lực đẩy và công suất của động cơ mà không cần phải tăng kích thước hoặc dung tích của động cơ.
- Tối ưu hóa hiệu suất: Turbo (Turbocharger) giúp tối ưu hóa việc đốt nhiên liệu bằng cung cấp khí nén vào xi lanh, làm cho quá trình đốt nhiên liệu hiệu quả hơn và tạo ra mô men xoắn lớn hơn.
- Tiết kiệm nhiên liệu: Nhờ tối ưu hóa hiệu suất và việc đốt nhiên liệu, turbocharger có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt là khi động cơ hoạt động ở tốc độ động cơ thấp hoặc tải nhẹ. Đều này đến từ việc cùng 1 công suất tạo ra của động cơ cần ít nhiên liệu nạp vào hơn.
- Giảm khí thải: Bằng cách tối ưu hóa quá trình đốt nhiên liệu và tăng cường hiệu suất, Động cơ Turbo (turbocharger) có thể giúp giảm khí thải động cơ và cải thiện sự bền bỉ của hệ thống xử lý khí thải.
- Cải thiện độ cao: Đối với các dòng xe phải làm việc trên độ cao lớn, không khí loãng việc trang bị Turbo là rất cần thiết. Turbocharger giúp cung cấp khí nén cho động cơ khi áp suất không khí tỷ lệ giảm theo độ cao.
Ngay cả trong lĩnh vực nâng hạ hàng hóa, các dòng động cơ Turbo tăng áp cũng được trang bị trên những dòng xe nâng dầu 2 tấn, xe nâng dầu 3 tấn,….10 tấn, đặc biệt là các dòng xe nâng địa hình. Điều này giúp cải thiện đáng kể khả năng làm việc của xe.
Nhược điểm Turbo
Đối với các máy móc cần yếu tố kỹ thuật và chi phí cao, động cơ sử dụng turbo đòi hỏi phải sử dụng các pison, cần đẩy và trục khủy khỏe hơn so với các động cơ không sử dụng turbo. Các turbin có thể quay trên 100,000 vòng trên 1 phút (hoặc 250,000 vòng / phút). Do vậy, các động cơ được tăng áp đòi hỏi phải có nguồn cung cấp dầu đầu vào nhiều, kết hợp với một bơm dầu dung tích cao và bộ làm mát dầu. Một số nhược điểm khác của Turbo bao gôm:
- Tải thêm áp lực cho động cơ: Sử dụng turbocharger có thể tạo ra thêm áp lực lớn cho các bộ phận của động cơ, nhất là cho xi lanh, vòng bi, và hệ thống làm mát. Việc này có thể dẫn tới việc bảo trì bảo dưỡng động cơ cần thực hiện thường xuyên hơn
- Tiêu hao dầu thêm: Tăng áp suất và lưu lượng khí đôi khi có thể tạo ra tiêu hao dầu cao hơn. Việc giảm tiêu hao năng lượng và nhiên liệu thường được nhắc tới trên các dòng thiết bị tải nhẹ. Tuy nhiên với các dòng xe tải nặng thì điều này chưa chắc đúng, đặc biệt khi động cơ hoạt động ở tốc độ động cơ cao và tải nặng.
- Khả năng sửa chữa và bảo dưỡng: Turbocharger cần sự bảo trì định kỳ và sửa chữa khi cần thiết, và việc sửa chữa turbocharger có thể tốn kém.
- Giá thành ban đầu cao: Xe hơi có trang bị turbocharger thường có giá thành cao hơn so với xe không trang bị turbocharger. Điều này cũng đúng với các dòng máy công trình, máy xúc, máy ủi, xe lu.
LƯU Ý QUAN TRỌNG KHI ĐI XE SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TURBO
Để kéo dài được tuổi thọ của phương tiện khi sử dụng động cơ tăng Turbo, người dùng cần nên chú ý những điểm sau:
- Hạn chế di chuyển ngay sau khi nổ máy: Khi xe vừa nổ máy, dầu động cơ còn nguội nên qua trình lưu chuyển chậm hơn và lúc này dầu cũng đang được bơm lên. Vì thế, hiệu quả bôi trơn động cơ và turbo không tốt.
- Không tắt máy ngay sau khi dừng: Khi người điều khiển dừng lại đột ngột đồng nghĩa việc tắt động cơ đột ngột khi động cơ còn nóng. Điều này dễ khiến chất lượng dầu bị giảm, thành phần phụ gia trong dầu phân huỷ nhanh hơn, dầu biến chất nhanh hơn.
- Tránh chạy xe ở vòng tua máy quá thấp: Bộ turbo tăng áp được dẫn động bởi khí xả động cơ. Nếu động cơ hoạt động ở vòng tua máy quá thấp thì turbo sẽ không đạt được ngưỡng vòng quay nhất định. Điều này đồng nghĩa công suất xe sẽ không đạt được mức tối ưu nhất.
- Chú ý khi xe vào cua: Đối với động cơ tăng áp sẽ có độ trễ nhất định khi tăng tốc khác với các loại xe thông thường. Điều này có thể khiến phương tiện bị trượt, mất kiểm soát hoặc bị mất lái.
- Sử dụng xăng có chỉ số octane đúng khuyến cáo: Người dùng không nên sử dụng xăng có chỉ số octane thấp hơn. Bởi có thể khiến xe bị kích nổ nhiên liệu sai thời điểm, ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ lẫn bộ turbo tăng áp.
- Lưu ý về dầu bôi trơn: Turbo tăng áp sử dụng chung dầu bôi trơn với động cơ. Đối với xe tăng áp, dầu không bị hao hụt đãng kể trong một chu kỳ thay. Nhưng đối với một loại xe khác, lượng hao hụt dầu cao hơn bình thường nên cần bổ sung định kỳ.
- Thay lọc xăng đúng hạn: Bộ tăng áp Turbo quay bằng khí xả từ động cơ do đó rất nhạy cảm với chất lượng khí xả. Nếu lọc xăng bị bẩn, xăng bị nhiễm tạp chất sẽ lọt vào buồng đốt, tỉ lệ hỗn hợp xăng và không khí bị sai lệch.
- Bảo dưỡng hệ thống làm mát khi nạp định kỳ: Bạn nên bảo dưỡng hệ thống này sau quãng đường đi 160.000 km hoặc sớm hơn tùy theo mày vận hành.
- Kiểm tra hệ thống đường dẫn khí cao áp định kỳ: Khi bộ Turbo tăng áp bị lỗi do hệ thống đường dẫn khí cao áp gặp vấn về, điều này sẽ ảnh hưởng đến lượng khí nạp vào động cơ.
MỘT SỐ LỖI THƯỜNG GẶP Ở TURBO
Người dùng nên nắm rõ các lỗi thường gặp ở động cơ tăng áp nhằm giúp bạn xử lý kịp thời, tiết kiệm được chi phí sửa chữa và bảo trì xe hơi. Sau đây là một số lỗi phổ biến ở turbo:
Hệ thống Turbo bị chảy dầu
Cũng giống như động cơ thông thường, turbo cũng cần được bôi trơn và làm mát, cụ thể sẽ có một hệ thống dãn dầu từ động cơ vào turbo. Sau nhiều lần hoạt động thì bộ xử lý, các gioăng, phớt có thể thoái hóa dãn đến rò rỉ. Điều này dẫn đến động cơ tăng áp bị chảy dầu thiếu dầu hoặc cạn đầu. Người dùng có thể nhận biết được turbo hú, động cơ ồn hơn bình thường và không chạy êm ái như trước.
Ống dẫn khí nén có vấn đề rò rỉ
Đối với một số dòng xe cao cấp thì hệ thống đường dẫn khí từ turbo vào buồng đốt động co thường được làm nguyên liệu nhựa/cao su hoặc hợp kim. Để tránh hiện tượng rò rỉ, đầu ống gioăng được thiết kế kín và đai siết chặt. Tuy vậy, sau nhiều năm không kiểm tra thì đường ống này có thể bị thoái hóa, làm cho gioăng hở khiến khí nén rò rỉ ra ngoài. Lúc này, khí nạp từ turbo vào động cơ sẽ không nhiều như trước nên sẽ làm cho động cơ yếu đi.
Bạc, bi turbo bị mòn
Nếu như phương tiện làm việc trong tần số dày và môi trường khắc nghiệt thì sẽ dẫn đến bạc, bi bị mòn, làm cho hiệu suất của turbo hoạt động yếu đi. Dấu hiệu nhận biết là đồng cơ có tiếng kêu vo vo, hao dầu bất thường, công suất động cơ giảm đi đáng kể và còn nhiều hậu quả khác.
Hiện tượng trễ Turbo
Một nguyên nhân khá phổ biến khác làm cho hiệu suất làm việc của turbo bị giảm là hiện tượng trễ turbo. Vậy hiện tương trễ turbo là gì? Đây là hiện tượng khoảng thời gian giữa việc đạp ga và cảm nhận được sự tăng mạnh của mô-men xoắn cực đại đến từ động cơ tăng áp.
Độ trễ này xuất phát từ thời gian động cơ tạo, ra áp suất khí thải đủ để quay turbo, bơm khí nạp vào động cơ và bổ sung thêm lượng momen xoắn lớn hơn. Khoảng thời gian này thường lâu nhất khi tốc độ vòng tua máy động cơ thấp, xe đang di chuyển chậm hoặc tải trọng của xe không lớn.
TUỔI THỌ CỦA BỘ TURBO LÀ BAO LÂU?
Tuổi thọ của bộ tăng áp turbo khá cao, nếu trong điều kiện làm việc thuận lợi, tuổi thọ có thể lên đến 200.000-300.000 km. Trong một số trường hợp có thể cao hơn tùy vào điều kiện vận hành và thời gian bảo dưỡng.
Bài viết trên đây đã phân tích cho bạn những thông tin cụ thể về turbo là gì, cấu tạo và tác dụng của turbo. Động cơ này hiện nay đang được thiết lập trong các phương tiện di chuyển hay máy móc chuyên dụng. Nếu bạn còn thắc mắc gì liên quan đến sản phẩm thì hãy liên hệ đến Xe Chinh Hãng để được tư vấn miễn phí nhé.
