So sánh Turbo tăng áp và Siêu nạp

Turbo tăng áp và siêu nạp, hai khái niệm tưởng chừng xa lạ nhưng thật ra rất đỗi thân thuộc trong ngành công nghiệp ô tô.

Các nhà sản xuất xe hơi đều tìm mọi giải pháp để có được công xuất cao. Trong đó, giải pháp tăng áp suất cho khí nạp thông qua một trong hai công nghệ: tăng áp (Turbocharger) hoặc siêu nạp (Supercharger) là phương án nhanh nhất để tăng cường công suất cho một động cơ xe.

Dù đều là giải pháp cưỡng bức nạp khí đầu vào và có tên gọi na ná nhau nhưng nguyên tắc vận hành của 2 công nghệ này hoàn toàn khác biệt.

Lúc đầu các giải pháp này chỉ được sử dụng cho các dòng xe thể thao với yêu cầu cao về công suất vận hành. Sau này, khi các đạo luật môi trường ngày càng trở lên khắt khe, các nhà sản xuất tìm đến giải pháp tăng áp như một công cụ cho phép họ nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ. Yếu tố cho phép họ giảm dung tích xy lanh, trọng lượng xe, song song với nhiều lợi ích khác.

Vậy sự khác biệt giữ tăng áp và siêu nạp là gì?

Sự khác biệt giữa tăng áp và siêu nạp

Về lý thuyết, tuy tên gọi cả hai khái niệm mà chúng ta đề cập đến có sự khác biệt nhưng đều có chung mục đích nén khí nạp vào động cơ. Nếu như hệ thống siêu nạp (supercharger) được vận hành nhờ lực truyền động của trục khuỷu động cơ thông qua dây đai thì hệ thống tăng áp (turbocharger) lại sử dụng khí thải động cơ để chạy tua bin nén.

Sự khác biệt chủ yếu: trong khi hệ thống siêu nạp cần sức mạnh của động cơ xe để vận hành, hệ thống tăng áp lại tận dụng năng lượng thừa của động cơ. Chính vì thế, một điều không khó để nhận ra chính là tính hiệu quả vượt trội của các hệ thống tăng áp và cả nó cũng như siêu nạp đều có những đặc tính riêng phù hợp với từng mục đích sử dụng nhất định.

Turbo tăng áp xe ô tô

1. Ưu nhược điểm của Turbo tăng áp

a, Ưu điểm:

– Đem lại mức tăng công xuất ấn tượng
– Tỷ lệ công suất/ kích thước tốt: dung tích nhỏ nhưng đảm bảo công suất cao hơn so với động cơ truyền thống
– Tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu: Động cơ nhỏ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn
– Giải pháp xanh: Tận dụng khí thải dư thừa của động cơ để vận hành

b, Nhược điểm:

– Hiện tượng trễ tăng áp (Turbo lag):
– Công suất tăng không toàn giải tua máy: các nhà sản xuất thường tính toán kích thước sao cho hiệu quả mang lại được sinh ra trong một khoảng tua máy định sẵn. Chính vì thế, xe thường mất một khoảng thời gian chờ nhất định trước khi đạt đủ áp suất trong bộ tăng áp để có thể tăng công suất động cơ. Quãng thời gian này dù nhỏ nhưng có thể cảm nhận rất rõ bởi lái xe và thường dài hơn trên các hệ thống tăng áp cỡ lớn. Đây là điểm yếu của tăng áp so với siêu nạp – giải pháp cho phép cải thiện công suất ở mọi ngưỡng tua máy.
– Sốc công suất: mỗi khi hệ thống tăng áp hoạt động thường khiến xe vọt hẳn lên trong tích tắc. Điều này thường khiến lốp chịu tải rất lớn trong khi xe lại tiềm ẩn nguy cơ mất kiểm soát.
– Hao dầu: Do vận hành dựa trên khí thải của xe với tốc độ quay cực lớn, hệ thống tăng áp thường làm tiêu tốn dầu động cơ. Như thế, bên cạnh việc sử dụng dầu có phẩm cấp tốt hơn, người dùng thường xuyên phải bổ sung dầu vào xe – điều không cần thiết ở các hệ thống siêu nạp.

2. Ưu nhược điểm của hệ thống siêu nạp

a, Ưu điểm:

– Tăng cường mã lực
– Không có hiện tượng trễ: sức mạnh tăng cường xuất hiện trên toàn dải tua máy bởi hệ thống siêu nạp vận hành dựa trên trục khuỷu động cơ (crankshaft) thay vì khí thải như tăng áp.
– Hiệu suất cải thiện ngay ở tua máy thấp
– Chi phí rẻ

b, Nhược điểm:

– Hiệu quả đem lại kém hơn tăng áp: nhược điểm lớn nhất của hệ thống siêu nạp là nó tiêu tốn công suất của động cơ để… tạo thêm công suất. Lý do là bởi thiết kế chạy dựa trên dây đai kết nối với trục khuỷu – tương tự như việc bạn chạy một máy bơm bằng một máy bơm khác. Với kết cấu như vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi hiệu suất của các hệ thống siêu nạp kém hơn rất nhiều so với tăng áp.
– Đô tin cậy: Toàn bộ các hệ thống nạp cưỡng bức như tăng áp hay siêu nạp đều buộc những bộ phận bên trong động cơ vận hành ở áp suất và nhiệt độ cao hơn khá nhiều – điều sẽ ảnh hưởng không nhỏ tới tuổi thọ nói chung của chúng. Chính vì thế, nếu bạn muốn “độ” lại động cơ xe của mình, hãy xem xét tổng thể mọi thành phần của nó thay vì chỉ đơn thuần là lắp thêm hệ thống siêu nạp và vẫn giữ nguyên bản các phụ tùng gốc. Trong số các loại động cơ hiện nay, siêu nạp được xem là bạn đồng hành lý tưởng với các loại V8 dung tích lớn bởi hiệu suất tăng thêm là rất đáng kể.

Hệ thống siêu nạp sử dụng lực của động cơ để nén khí thay vì tận dụng luồng khí thải như với tăng áp.
Hệ thống siêu nạp sử dụng lực của động cơ để nén khí thay vì tận dụng luồng khí thải như với tăng áp.

Vậy giải pháp nào tốt hơn?

Hiệu suất vận hành luôn là kim chỉ nam cho mọi thiết kế. Vì vậy, hệ thống tăng áp đương nhiên sẽ là lựa chọn chiếm ưu thế bởi giải pháp này tăng cường hiệu suất cho động cơ theo nhiều cách khác nhau.

Trong khi các hệ thống siêu nạp lại tạo tải thêm cho động cơ kể cả khi đem lại khả năng tăng hiệu suất ở tua máy thấp. Tuy nhiên, nếu bạn cũng cảm thấy khó đưa ra lựa chọn, việc sử dụng hai giải pháp song song là hoàn toàn có thể (Twincharging).

Volkswagen là hãng triển khai công nghệ Twincharging cho các động cơ 1.4 TSI của mình khá triệt để trong khi nhiều hãng độ cũng cung cấp các giải pháp tương tự cho nhiều dòng xe thể thao như Subaru Impreza WRX, Mini Cooper S, Ford Mustang, Toyota MR2…

Khối tăng áp trên động cơ của Ford Mustang Cobra.
Khối tăng áp trên động cơ của Ford Mustang Cobra.