Turbocharger là gì?

Các loại tăng áp: – Một đơn vị tăng áp được gọi là đơn vị đó bao gồm hai thành phần chính, thứ nhất là tuabin và thứ hai là máy nén. Mục đích chính của bộ tăng áp là tăng hiệu suất thể tích của buồng đốt. Máy nén của bộ tăng áp được tìm thấy bằng cách sử dụng không khí từ khí quyển, chịu trách nhiệm tăng mật độ thông qua chuyển động quay của các đoạn cánh quạt.

Tuabin của bộ tăng áp chịu trách nhiệm tạo ra áp suất ngược cao trên ống xả, dẫn đến áp suất khí thải cao hơn so với áp suất khí quyển.

Các loại tăng áp

Có 6 loại tăng áp khác nhau thường được biết đến trong ngành công nghiệp ô tô và được đề cập dưới đây:

1. Turbo đơn
2. Tăng áp kép
3. Turbo cuộn đôi
4. Hình học biến đổi Turbo
5. Biến đôi cuộn Turbo
6. Turbo điện

1. Single-Turbos: (Các loại tăng áp)

Bộ tăng áp đơn được gọi là những turbo chủ yếu được nghĩ bởi hầu hết mọi người tồn tại với kích thước khác nhau của các yếu tố bên trong nó và hoàn toàn khác nhau về mô-men xoắn và đặc điểm của nó cũng có thể đạt được. Nếu các turbo lớn hơn nó chắc chắn sẽ cung cấp mức công suất cao nhất trong khi các turbo nhỏ hơn có thể cuộn nhanh hơn và cũng có thể cung cấp công suất cấp thấp tốt hơn.

Nó được tìm thấy là một cách hiệu quả về chi phí mà sức mạnh của động cơ có thể được tăng lên và đã trở nên rất phổ biến, cho phép các động cơ nhỏ hơn tăng hiệu quả của nó bằng cách tạo ra sức mạnh tương tự như được thực hiện bởi các động cơ lớn hơn và hút khí tự nhiên với trọng lượng thấp hơn. Những turbo này có xu hướng hoạt động tốt nhất trong phạm vi RPM hạn chế và các trình điều khiển cũng được tìm thấy gặp phải độ trễ turbo cho đến khi turbo khởi động và ở trong tình trạng hoạt động với dải vòng tua ở đỉnh cao.

Ưu điểm của Single-Turbos

• So với những người khác, đây là cách khá hiệu quả về chi phí để tăng sức mạnh của động cơ và hiệu quả là tốt.
• Khá đơn giản và thường là phương pháp tăng áp dễ nhất với các tùy chọn cài đặt khác nhau.
• Nó có thể được sử dụng bởi các động cơ nhỏ hơn để tạo ra cùng một mức công suất như được tạo ra bởi các động cơ hút khí tự nhiên lớn hơn được tìm thấy loại bỏ trọng lượng.

Nhược điểm của Single-Turbos

• Các turbo đơn có xu hướng có phạm vi RPM hiệu quả khá mũi tên, điều này làm cho kích thước trở thành một vấn đề lớn, vì cần phải lựa chọn giữa mô-men xoắn cấp thấp tốt và công suất cao cấp tốt hơn.
• Phản ứng của turbo có thể không nhanh so với các thiết lập turbo.

2. Twin-Turbo: (Các loại tăng áp)

Dự đoán khá rõ ràng bởi cái tên rằng hai turbo được tìm thấy với một bộ tăng áp bổ sung cho động cơ. Xem xét trường hợp của động cơ V6 hoặc V8, chúng được gán với một turbo duy nhất để hoạt động với mỗi ngân hàng xi lanh. Ngoài ra, một turbo nhỏ hơn được sử dụng ở RPM tương đối thấp hơn với turbo khá lớn hơn cho RPM cao hơn.

Tăng áp tuần tự kép cũng cung cấp phạm vi hoạt động RPM rộng hơn và cũng cung cấp mô-men xoắn tốt hơn ở độ trễ turbo thấp hơn. Điều này giúp cung cấp năng lượng ở RPM cao. Hai turbo cũng được sử dụng với mục đích tăng độ phức tạp và chi phí liên quan đến nó.

Ưu điểm của Twin-Turbo

• Trong trường hợp turbo đôi song song trong động cơ hình chữ ‘V’, những lợi ích và nhược điểm khá giống với các thiết lập turbo đơn.
• Đối với các turbo tuần tự hoặc để sử dụng turbo ở RPM thấp và cả ở RPM cao, nó cung cấp đường cong mô-men xoắn rộng hơn và phẳng hơn nhiều đi kèm với mô-men xoắn cấp thấp tốt hơn, trong đó công suất không bị giảm dần ở RPM cao với một turbo đơn nhỏ.

Nhược điểm của Twin-Turbo

• Chi phí và sự phức tạp là nhược điểm lớn nhất của nó.
• So với những người khác, chúng khá nhẹ hơn với những cách hiệu quả hơn để đạt được kết quả tương tự.

3. Twin-Scroll Turbo: (Các loại tăng áp)

Bộ tăng áp đôi đề cập đến những bộ tăng áp yêu cầu vỏ tuabin đầu vào chia và ống xả được tìm thấy ghép nối các xi lanh động cơ chính xác một cách độc lập. Ví dụ, xem xét trường hợp động cơ bốn xi-lanh, với lệnh chu kỳ 1-3-4-2, xi lanh 1 và 4 có thể đưa vào một cuộn turbo, trong khi xi lanh 2 và 3 có thể đưa vào một cuộn riêng biệt.

Cách bố trí này giúp cung cấp năng lượng khí thải hiệu quả cao cho turbo, kết quả và giúp cung cấp không khí đậm đặc và tinh khiết vào xi lanh. Lượng năng lượng được gửi đến tuabin xả càng cao thì công suất tạo ra càng cao. Trong các loại turbo này, người ta thấy rằng có một hình phạt chi phí để giải quyết sự phức tạp của một hệ thống đòi hỏi vỏ tuabin phức tạp, ống xả và turbo.

Ưu điểm của Twin-Scroll Turbo

• Lượng năng lượng được gửi đến tuabin xả càng cao thì công suất tạo ra càng cao.
• Có thể tăng phạm vi RPM hiệu quả rất cao, dựa trên các thiết kế cuộn khác nhau.
• Có thể chồng chéo van nhiều hơn, điều này có thể xảy ra mà không cản trở việc nhặt rác khí thải, điều này dự đoán rõ ràng tính linh hoạt điều chỉnh cao hơn.

Nhược điểm của Twin-Scroll Turbo

• Người ta thấy rằng có một yêu cầu về cách bố trí động cơ và thiết kế ống xả cụ thể có thể được cung cấp cho mỗi cuộn turbo, trong các khoảng thời gian chẵn.
• Chi phí và độ phức tạp cao hơn so với các turbo đơn truyền thống khiến việc bảo trì trở nên tẻ nhạt.

4. Variable Geometry Turbo: (Các loại tăng áp)

VGT được gọi là những loại bộ tăng áp bao gồm một vòng các van hình khí động học bên trong vỏ tuabin ở đầu vào tuabin. Các turbo được sử dụng trong xe khách và xe thương mại hạng nhẹ, có thể xoay để thay đổi góc xoáy khí và diện tích mặt cắt ngang đồng thời. Các van bên trong có mặt làm thay đổi tỷ lệ diện tích trên bán kính turbo (A / R) để phù hợp với RPM của động cơ, và cũng cho hiệu suất cao nhất.

Xem xét trường hợp RPM thấp, tỷ lệ A / R thấp xảy ra giúp turbo cuộn lên nhanh chóng bằng cách tăng vận tốc của khí thải. Ở vòng quay cao hơn, tỷ lệ A / R tăng lên, điều này chịu trách nhiệm cho luồng không khí tăng lên. Điều này dẫn đến ngưỡng tăng thấp chịu trách nhiệm giảm độ trễ turbo, đồng thời cung cấp dải mô-men xoắn rộng và mượt mà.

Ưu điểm của bộ tăng áp hình học biến thiên

• Đường cong mô-men xoắn khá rộng và phẳng. Đây là một phương pháp tăng áp hiệu quả với dải RPM rất rộng.
• Nó chỉ yêu cầu một turbo duy nhất giúp đơn giản hóa thiết lập turbo tuần tự thành nhỏ gọn hơn.

Nhược điểm của bộ tăng áp hình học biến thiên

• Chúng được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng diesel, nơi khí thải thấp hơn để các van không bị hỏng do tác động của nhiệt.
• Đối với các ứng dụng xăng dầu, chi phí giữ chúng ra ngoài và phải được sử dụng để duy trì độ tin cậy. Công nghệ này đã được sử dụng trong Porsche 997, mặc dù rất ít động cơ xăng VGT tồn tại do chi phí liên quan.

5. Turbo cuộn đôi biến thiên: (Các loại tăng áp)

Cái tên hoàn toàn gợi ý rằng bộ tăng áp VTS gọi là bộ tăng áp kết hợp với những ưu điểm của turbo cuộn đôi và turbo hình học thay đổi. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một van có thể chuyển hướng luồng khí thải trong một cuộn hoặc đơn giản bằng cách thay đổi lượng van được mở và có thể được phép cho khí thải để tách thành cả hai cuộn.

Thiết kế của bộ tăng áp VTS được tìm thấy có một sự thay thế rẻ hơn và mạnh mẽ hơn cho turbo VGT, có nghĩa là nó là một lựa chọn khả thi cho động cơ xăng. Đây là lý do tại sao nó được ưa thích hơn trong động cơ xăng so với động cơ diesel.

Ưu điểm của bộ tăng áp cuộn đôi biến thiên

• Tương đối rẻ hơn so với VGT, điều này làm cho một trường hợp chấp nhận được cho tăng áp xăng.
• Nó cho phép một đường cong mô-men xoắn rất rộng và phẳng.
• Những bộ tăng áp này có thiết kế khá mạnh mẽ so với VGT phụ thuộc vào lựa chọn vật liệu.

Nhược điểm của Variable Twin-Scroll Turbocharger

• Chi phí và độ phức tạp đã được xem xét bằng cách sử dụng một turbo đơn hoặc cuộn đôi truyền thống.
• Công nghệ đã được chơi với trước đây mà dường như không bắt kịp trong thế giới sản xuất. Đây chủ yếu là những thách thức bổ sung với công nghệ.

6. Turbo điện: (Các loại tăng áp)

Bộ tăng áp điện được gọi là bộ được sử dụng để loại bỏ độ trễ turbo và cũng để hỗ trợ bộ tăng áp bình thường ở tốc độ động cơ tương đối thấp hơn trong khi turbo thông thường không hiệu quả lắm. Điều này được thực hiện bằng cách bổ sung một động cơ điện chịu trách nhiệm quay máy nén của turbo từ khi khởi động và thông qua các vòng quay thấp hơn, cho đến khi công suất từ thể tích khí thải cao nhất để làm cho bộ tăng áp hoạt động.

Phương pháp này làm cho độ trễ turbo và cũng làm tăng dải RPM mà qua đó turbo sẽ được vận hành với hiệu suất cao hơn nữa. Nó cũng xuất hiện như một turbo điện tử là câu trả lời hoàn hảo cho tất cả các đặc tính tiêu cực của bộ tăng áp thông thường, trong khi cũng có một số nhược điểm. Hầu hết trong số này là xung quanh chi phí và sự phức tạp của nó vì động cơ điện nên được cung cấp và cung cấp năng lượng và cũng nên được làm mát để ngăn chặn các vấn đề về độ tin cậy.

Ưu điểm của bộ tăng áp điện

• Độ trễ turbo có thể được ngăn chặn bằng cách kết nối trực tiếp động cơ điện với bánh xe máy nén. Khí thải không đủ được tạo ra hầu như có thể loại bỏ máy nén quay bằng năng lượng điện bất cứ khi nào cần thiết.
• Năng lượng dường như bị lãng phí có thể được phục hồi bằng cách kết nối một động cơ điện với tuabin xả.
• Phạm vi RPM hiệu dụng rất rộng với mô-men xoắn khắp nơi.

Nhược điểm của Electric Turbocharger

• Không phải là động cơ điện kinh tế và rất phức tạp, giữ cho nó mát mẻ để ngăn chặn các vấn đề về độ tin cậy mà đi cho một bộ điều khiển bổ sung là tốt.
• Bao bì và trọng lượng trở thành một vấn đề trong trường hợp có thêm pin trên tàu, điều này là cần thiết để cung cấp đủ lượng năng lượng cho turbo bất cứ khi nào cần thiết.
• Cuộn đôi được tìm thấy cung cấp một lợi ích rất giống nhau mặc dù không ở cùng cấp độ nhưng với chi phí thấp hơn đáng kể.

Ưu điểm của bộ tăng áp

Điều quan trọng cần biết là có nhiều ưu điểm khác nhau của bộ tăng áp. Hãy đi sâu vào để tìm hiểu thêm:

• Bộ tăng áp mạnh hơn so với động cơ hút khí tự nhiên.
• Hiệu suất nhiệt cao hơn so với động cơ hút khí tự nhiên và động cơ tăng áp vì khí thải động cơ đang được sử dụng để thực hiện công việc hữu ích sẽ bị lãng phí

Nhược điểm của bộ tăng áp

Chỉ biết về những lợi thế là không đủ, vì vậy chúng ta hãy tìm hiểu tất cả những gì có thể là nhược điểm của bộ tăng áp:

• Trong trường hợp turbo lớn, bộ tăng áp được xây dựng từ từ với áp suất khí thải nhiều hơn cần thiết để khắc phục quán tính quay trên tuabin lớn để giảm phản ứng bướm ga.
• Nếu turbo quá nhỏ, độ trễ turbo sẽ không lớn, trong khi công suất cực đại sẽ khá ít
• Bộ tăng áp phức tạp được tìm thấy quay với vòng quay cao hơn, làm mát và bôi trơn thích hợp là rất cần thiết.

Nguồn hình ảnh: – hs-motorsports, tfaspeed, dsportmag

Theo: 6 Types of Turbocharger – Working, Diagram, Advantages & Disadvantages [Complete Details] – Engineering Learn