Các loại turbo tăng áp ô tô hiện nay | Ưu nhược điểm mỗi loại tăng áp

Tăng áp cho động cơ ô tô giúp tăng hiệu xuất và công xuất của động cơ đốt trong. So với động cơ hút khí tự nhiên thì sự cải thiện này do thực tế máy nén có thể cung cấp nhiều không khí vào buồng đốt hơn. Vậy hiện nay có các loại turbo tăng áp động cơ nào? Hãy cùng Power Turbo tìm hiểu nhé!

Các loại Turbo tăng áp cho động cơ ô tô:

1. Động cơ đơn (Single Turbo)

Động cơ Turbo tăng áp đơn lẻ có thể biến thiên vô hạn. Sự khác biệt kích thước giữa bánh răng máy nén và turbine sẽ dẫn đến đặc tính mô men xoắn hoàn toàn khác nhau. Turbine lớn mang lại công suất cao nhất, nhưng turbine nhỏ giúp quay nhanh hơn. Ngoài ra, vòng bi giúp giảm ma sát cho máy nén và turbin quay giúp quay nhanh hơn.

Ưu điểm:

• Tăng sức mạnh của động cơ một cách hiệu quả. Lắp đặt tính toán đơn giản.
• Cho phép dùng động cơ nhỏ hơn tạo ra sức mạnh tương đương động cơ hút khí tự nhiên lớn hơn.

Nhược điểm:

• Turbin đơn có xu hướng có phạm vi RPM hạn chế. Khiến kích thước trở thành một vấn đề, bạn sẽ phải lựa chọn giữa mô-men xoắn hoặc công suất.
• Có thể phản ứng Turbo đơn không nhanh so với các kiểu turbo khác.

2. Tăng áp kép (Twin-Turbo hoặc Bi-Turbo)

Cũng giống như tăng áp đơn, có rất nhiều sự lựa chọn khi sử dụng hai bộ tăng áp. Bạn có thể chọn một bộ tăng áp riêng cho mỗi dãy xi lanh (V6, V8, v.v.). Hoặc một bộ tăng áp đơn có thể được sử dụng cho RPM thấp và một bộ tăng áp lớn hơn cho RPM cao (I4, I6, v.v.).

Thậm trí bạn có thể có 2 turbine kích thước tương tự nhau, trong đó 1 cái sử dụng tốc độ RPM thấp và cả 2 cái cùng sử dụng tốc độ RPM cao. Trên BMW X5 M và X6 M, các turbine cuộn đôi được sử dụng, một ở mỗi bên của động cơ V8.

Ưu điểm

• Đối với các turbine đôi song song trên các động cơ hình chữ “V”, các lợi ích (và nhược điểm) rất giống với kiểu turbo đơn.
• Đối với các turbine tuần tự hoặc sử dụng một turbo ở tốc độ RPM thấp và cả ở tốc độ RPM cao, điều này cho phép đường cong mô-men phẳng hơn, rộng hơn nhiều. Mô-men xoắn thấp tốt hơn, nhưng công suất sẽ không giảm ở tốc độ RPM cao như với một turbo nhỏ.

Nhược điểm

• Chi phí cao và phức tạp, vì phải đã tăng gần gấp đôi các thành phần turbo.

3. Tăng áp cuộn đôi (Twin-scroll turbo)

Bằng cách sử dụng hai cuộn, các xung xả được chia. Với một ống turbo đơn cuộn truyền thống, áp suất khí thải từ xi lanh 1 sẽ cản trở xy lanh 2 hút không khí sạch vì cả hai van xả tạm thời mở. Từ đó làm giảm áp lực đến turbo.

Ưu điểm

• Nhiều năng lượng được gửi đến tuabin xả
• Có thể tăng phạm vi RPM rộng hơn dựa trên các thiết kế cuộn khác nhau.
• Có thể chồng chéo nhiều van hơn (cùng 1 lúc 2 van xả đều mở) mà không cản trở ,linh hoạt điều chỉnh hơn.

Nhược điểm

• Yêu cầu bố trí động cơ cụ thể và thiết kế ống xả (ví dụ: I4 và V8, trong đó 2 xi-lanh có thể được đưa vào mỗi cuộn của turbo, tại các khoảng thời gian) khó và phức tạp hơn.
• Chi phí và độ phức tạp cao hơn so với các loại Turbo đơn truyền thống.

4. Tăng áp cuộn đôi biến thiên (Variable twin-scroll turbo)

Một turbo cuộn kép biến đổi kết hợp VGT với thiết lập cuộn đôi, do đó ở các vòng quay thấp, một trong các cuộn được đóng hoàn toàn, buộc tất cả không khí vào bên kia. Điều này dẫn đến phản ứng turbo tốt và sức mạnh cấp thấp. Khi bạn tăng tốc, một van mở ra để cho phép không khí vào cuộn khác (đây là một quá trình hoàn toàn thay đổi, có nghĩa là van mở theo từng bước nhỏ), bạn sẽ có được hiệu suất cao cấp tốt.

Ưu điểm

• Rẻ hơn đáng kể (về lý thuyết) so với VGT, do đó tạo ra một trường hợp chấp nhận được cho việc tăng áp động cơ xăng.
• Cho phép đường cong mô-men xoắn rộng, phẳng.
• Mạnh mẽ hơn trong thiết kế so với VGT, tùy thuộc vào lựa chọn vật liệu.

Nhược điểm

• Chi phí và độ phức tạp cao hơn so với sử dụng một turbo đơn hoặc cuộn kép truyền thống.
• Công nghệ này đã được nghiên cứu trước đây, nhưng dường như không bắt kịp trong thế giới sản xuất do có những thách thức về công nghệ.

5. Động cơ tăng áp điện (Electric turbo)

Full Electric Turbocharger Technology là công nghệ mới. Cho phép các nhà sản xuất xe đáp ứng luật pháp về khí thải nghiêm ngặt trong tương lai. Đồng thời cung cấp phản ứng tuyệt vời trong phạm vi vận hành động cơ, ngay cả ở vòng tua động cơ thấp và tốc độ xe. FETT là giải pháp tối ưu cho việc thu hẹp động cơ cực độ. Cải thiện hiệu suất động cơ bằng cách sử dụng bộ tăng áp một tầng.

Ưu điểm

• Bằng cách kết nối trực tiếp một động cơ điện với bánh răng máy nén, độ trễ turbo và khí thải có thể được loại bỏ gần như bằng cách quay máy nén bằng năng lượng điện khi cần thiết.
• Bằng cách kết nối một động cơ điện với tuabin khí thải, năng lượng lãng phí có thể được phục hồi.
• Phạm vi RPM hiệu quả rất rộng với mô-men xoắn đều.

Nhược điểm

• Chi phí và độ phức tạp cao.
• Trọng lượng trở thành một vấn đề, đặc biệt là việc bổ sung pin trên xe, sẽ cần thiết để cung cấp đủ năng lượng cho turbo khi cần thiết.

6. Tăng áp VGT (Variable Geometry Turbo)

Có lẽ một trong những hình thức tăng áp đặc biệt nhất, VGT bị hạn chế trong sản xuất. Mặc dù khá phổ biến trong động cơ diesel. Do chi phí và yêu cầu vật liệu cực kỳ đặc biệt. Các van bên trong bộ tăng áp làm thay đổi tỷ lệ diện tích trên bán kính (A / R) để phù hợp với RPM. Ở tốc độ RPM thấp, tỷ lệ A / R thấp được sử dụng để tăng tốc độ khí thải và nhanh chóng tăng tốc cho bộ tăng áp. Khi vòng quay tăng lên, tỷ lệ A / R tăng lên để cho phép luồng không khí tăng lên. Kết quả là độ trễ turbo thấp, ngưỡng tăng thấp và dải mô-men xoắn rộng và trơn tru.

Ưu điểm
Đường cong mô-men xoắn rộng, phẳng. Tăng áp hiệu quả ở phạm vi RPM rất rộng.
Yêu cầu chỉ một tuabin đơn giản, đơn giản hóa

Nhược điểm
Thông thường chỉ được sử dụng trong các ứng dụng diesel. Nơi khí thải thấp hơn nên các van sẽ không bị hư hại bởi nhiệt.
Đối với các động cơ xăng, chi phí thường khiến chúng bị loại bỏ. Vì các kim loại kỳ lạ phải được sử dụng để duy trì độ tin cậy. Công nghệ này đã được sử dụng trên Porsche 997, mặc dù rất ít động cơ xăng VGT tồn tại do chi phí liên quan.

Trên đây là các loại động cơ Turbo tăng áp hiện nay. Cảm ơn các bạn đã quan tâm tìm hiều cùng chúng tôi!