Động cơ turbo là gì? Nguyên lý hoạt động của động cơ Turbo

Bạn đã từng nghe rất nhiều về turbo tăng áp trong lĩnh vực xe hơi nhưng không biết động cơ turbo là gì và nguyên lý hoạt động của chúng ra sao. Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ chia sẻ tất cả những thông tin liên quan đến động cơ này thông qua cấu tạo, ưu nhược điểm và một số lưu ý khi sử dụng.

Động cơ Turbo là gì?

Động cơ Turbo hay còn gọi là Turbocharger là bộ tăng áp, một thiết bị cơ khí được sử dụng để tăng hiệu suất và hiệu quả của động cơ bằng cách cung cấp thêm không khí vào quá trình đốt cháy. Quá trình này sẽ không cần tăng số lượng và dung tích xy-lanh.

Động cơ Turbo hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng từ khí xả của động cơ để quay một bánh xe tuabin, đóng vai trò như một máy nén không khí. Qua quá trình này, turbocharger cung cấp một lượng không khí lớn hơn vào buồng đốt, cho phép đốt cháy thêm nhiều hơn nhiên liệu và do đó tạo ra nhiều năng lượng hơn. Điều này giúp tăng cường sức mạnh của động cơ mà không làm tăng kích thước hoặc trọng lượng của nó.

Động cơ Turbo có cấu tạo như thế nào?

Động cơ Turbo có cấu tạo gồm 7 thành phần chính đó là:

• Trục Turbo: Là bộ phận nối liền cánh quạt nén khí và tuabin giúp truyền động năng từ quạt Tuabin sang quạt nén khí.
• Cánh quạt tuabin: Được gắn trực tiếp vào trục turbo, phía bên trong vỏ nén khí có tác dụng tiếp nhận khí thải từ động cơ làm quay trục turbo, tạo chuyển động cho cánh quạt.
• Cánh quạt nén khí: Được gắn ở phần còn lại của trục turbo nằm bên trong vỏ hút khí. Chúng đóng vai trò hút sạch khí và nén chúng ở áp suất cao để đưa vào bên trong buồng đốt.
• Vỏ hút khí: Nằm ở phía ngoài của bộ phận nén khí của turbocharger. Nó có chức năng hút không khí từ môi trường xung quanh vào trong turbocharger. Đây là bước đầu tiên trong quá trình tăng áp.
• Vỏ nén khí: Nằm bên trong vỏ hút khí và bao quanh bánh xe nén. Sau khi không khí được hút vào qua vỏ hút khí, nó được dẫn vào bánh xe nén. Khi bánh xe nén quay, không khí trong vỏ nén khí bị nén lại và sau đó được đưa vào động cơ.
• Ổ bi đỡ: Đây là nơi bánh xe nén và bánh xe tuabin gắn vào. Ổ bi đỡ giúp giảm ma sát giữa các bộ phận di chuyển, cho phép các bánh xe quay một cách mượt mà và hiệu quả.
• Bộ phận làm mát (Intercooler): Đây là bộ phận nằm giữa turbocharger và động cơ. Khi không khí bị nén trong turbocharger, nhiệt độ của nó tăng lên. Intercooler có chức năng làm giảm nhiệt độ của không khí nén trước khi nó được đưa vào động cơ. Việc làm mát không khí giúp tăng độ dày (mật độ) của không khí, giúp tăng hiệu suất đốt cháy của nhiên liệu trong buồng đốt của động cơ.

Nguyên lý hoạt động của động cơ turbo

Bên cạnh khái niệm động cơ turbo là gì, nguyên lý hoạt động của chúng cũng được nhiều người quan tâm. Theo đó, động cơ Turbocharger hoạt động theo nguyên tắc tận dụng khí xả từ động cơ để tăng áp suất không khí nhập vào buồng đốt. Cơ chế hoạt động của turbocharger có thể được mô tả như sau:

• Khi động cơ hoạt động, nó tạo ra khí xả. Khí xả này di chuyển qua bộ phận tuabin của turbocharger, làm cho tuabin quay. Bánh xe tuabin được kết nối với bánh xe nén qua trục. Khi bánh xe tuabin quay, nó cũng làm quay bánh xe nén.
• Khi bánh xe nén quay, nó nén không khí từ bên ngoài và đẩy không khí này vào động cơ thông qua ống dẫn. Áp suất cao hơn giúp cho quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra hiệu quả hơn, do có nhiều không khí hơn được cung cấp.
• Khi có thêm không khí, động cơ có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn, tạo ra nhiều công suất hơn mà không cần tăng kích thước động cơ. Điều này giúp tăng cường hiệu suất và sức mạnh của động cơ.

Phân loại động cơ Turbo

Dưới đây là mô tả và phân loại của một số loại động cơ Turbo được sử dụng phổ biến hiện nay:

Single Turbo

Đây là dạng đơn giản nhất của hệ thống turbo, chỉ bao gồm một turbocharger. Hệ thống single turbo thường được sử dụng trong các động cơ nhỏ hoặc trung bình vì nó có chi phí thấp hơn và cấu trúc đơn giản hơn so với các hệ thống turbo khác.

• Ưu điểm: Dễ lắp đặt, bảo dưỡng đơn giản, giá thành thấp.
• Nhược điểm: Có thể gặp phải hiện tượng “turbo lag”, đó là sự chậm trễ giữa lúc tăng ga và thời điểm turbocharger phát huy hiệu suất đầy đủ.

Twin-scroll Turbo

Twin-scroll turbo, còn được gọi là turbo hai kênh, có thiết kế đặc biệt giúp giảm turbo lag và tăng hiệu suất của động cơ. Nó 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.

• Ưu điểm: Hiệu suất cao hơn so với single turbo, giảm hiện tượng turbo lag, tăng hiệu suất tại các tốc độ động cơ thấp và trung bình.
• Nhược điểm: Cấu trúc phức tạp hơn, giá thành và chi phí bảo dưỡng cao hơn so với single turbo.

Twin-turbo/Bi-turbo

Hệ thống twin-turbo sử dụng hai turbocharger, hoạt động đồng thời hoặc tuần tự. Trong hệ thống hoạt động đồng thời, mỗi turbocharger cung cấp không khí cho một nửa của các xi lanh. Trong hệ thống hoạt động tuần tự, một turbo nhỏ hoạt động ở tốc độ động cơ thấp để giảm turbo lag, trong khi turbo lớn hoạt động ở tốc độ động cơ cao để tăng công suất.

• Ưu điểm: Hiệu suất cao, giảm hiện tượng turbo lag, tăng công suất đáng kể.
• Nhược điểm: Cấu trúc phức tạp, giá thành và chi phí bảo dưỡng cao hơn, cần không gian lắp đặt lớn hơn.

Ưu nhược điểm của xe động cơ Turbo

Sau khi tìm hiểu động cơ turbo là gì, chúng ta hãy cùng đánh giá những ưu nhược điểm của thiết bị này qua những phân tích dưới đây:

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao hơn: Turbocharger giúp tăng hiệu suất của động cơ bằng cách cung cấp thêm không khí vào buồng đốt, cho phép đốt cháy thêm nhiều hơn nhiên liệu và tạo ra nhiều công suất hơn.
• Tiết kiệm nhiên liệu: Động cơ Turbo cho phép sử dụng động cơ nhỏ gọn hơn mà vẫn duy trì được công suất, điều này giúp cải thiện hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu.
• Tiết kiệm không gian: Turbocharger cho phép tăng công suất mà không cần tăng kích thước của động cơ, giúp tiết kiệm không gian trong khoang động cơ.

Nhược điểm:

• Turbo Lag: Đây là sự chậm trễ giữa lúc tăng ga và thời điểm turbocharger phát huy hiệu suất đầy đủ. Điều này có thể gây ra trải nghiệm lái không mượt mà ở tốc độ thấp.
• Độ bền: Do hoạt động ở áp suất và nhiệt độ cao, turbocharger có thể bị hỏng nhanh hơn các bộ phận khác trong động cơ. Nếu không được bảo dưỡng đúng cách, tuổi thọ của turbocharger có thể giảm.
• Chi phí bảo dưỡng: Nếu turbocharger cần được sửa chữa hoặc thay thế, chi phí có thể rất cao.
• Nhiệt độ cao: Turbocharger tạo ra nhiều nhiệt khi hoạt động, có thể gây ra quá nhiệt đối với các bộ phận khác trong khoang máy.

9 lưu ý quan trọng khi đi xe sử dụng động cơ Turbo

Trong quá trình sử dụng xe có động cơ Turbo, bạn cần lưu ý một số vấn đề dưới đây:

• Khi nổ máy, nên để xe nghỉ ít nhất vài phút để dầu bôi trơn có thể lưu thông đến turbo. Điều này giúp bảo vệ turbo khỏi việc bị mài mòn do thiếu dầu.
• Đối với xe turbo, sau khi dừng chạy, nên để máy nổ ở chế độ rảnh trong khoảng 30 giây trước khi tắt máy. Điều này giúp làm mát turbo và giảm khả năng hư hại.
• Chạy xe ở vòng tua máy quá thấp có thể gây ra áp lực lên turbo và làm giảm tuổi thọ của nó.
• Việc tăng tốc đột ngột khi vào cua có thể tạo ra áp lực lớn lên turbo và làm giảm tuổi thọ của nó.
• Sử dụng xăng có chỉ số octan thấp hơn mức khuyến cáo có thể dẫn đến hiện tượng “knocking” hoặc “pre-ignition”, tránh làm hư hại động cơ.
• Turbo hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao, do đó yêu cầu dầu bôi trơn chất lượng cao và thay đổi dầu định kỳ.
• Lọc xăng giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn các tạp chất vào động cơ. Thay lọc xăng đúng hạn giúp bảo vệ động cơ và turbo.
• Hệ thống làm mát giúp giảm nhiệt độ của không khí nén trước khi nó vào động cơ. Bảo dưỡng định kỳ giúp hệ thống làm mát hoạt động ổn định.

Trên đây là giải đáp chi tiết động cơ turbo là gì và những ưu nhược điểm của xe sử dụng thiết bị này. Hy vọng rằng, bài viết trên đã chia sẻ những thông tin hữu ích.