Tăng áp Turbo là gì ? ưu và nhược điểm của động cơ sử dụng turbo tăng áp ?

Ngày nay, chúng ta nghe rất nhiều về tăng áp turbo khi đọc những thông tin liên quan đến xe hơi.Tuy nhiên, turbo tăng áp lại được áp dụng rất rộng rãi không chỉ trong lĩnh vực xe hơi, nó còn được áp dụng trong lĩnh vực hàng hải, hàng không, xe máy, xe tải…Vậy turbo tăng áp là gì ? và công dụng của turbo tăng áp ? hay những điểm ưu và nhược của turbo tăng áp ra sao?.Bài viết này được trình bày theo một cách thông thường dễ hiểu nhằm cung cấp cho người đọc không chuyên về lĩnh vực cơ khí máy móc cũng có thể hiểu và nắm bắt được, không đặt nặng quá về chi tiết chuyên môn.

Turbo tăng áp (còn gọi là Turbocharger) là một thiết bị được vận hành bởi khí thải làm tăng sức mạnh động cơ bằng cách bơm không khí vào các buồng đốt.

Đốt cháy không chỉ bị giới hạn ở số lượng nhiên liệu được phun vào mà còn cả lượng không khí pha trộn với lượng nhiên liệu đó.Buộc (cưỡng ép) không khí đi vào khoang nạp khí của động cơ ở một áp lực cao hơn cho phép nhiều nhiên liệu được đốt cháy, và kết quả là cho ra hiệu suất cao hơn.

Hiểu một cách đơn giản, Turbocharger bao gồm 2 phần chính là turbin và bộ nén, đó là 2 cánh quạt gắn trên một trục, mỗi quạt một đầu trục.Khí xả của động cơ được dẫn tới một quạt, được gọi là turbine với mục đích để quay trục và xoay quạt thứ 2 theo hiệu ứng ngược lại, được gọi là bộ nén, bộ nén này sẽ có nhiệm vụ nén khí vào khoang nạp khí của động cơ.

Chính vì sử dụng khí thải của động cơ để nén và đưa vào khoang nạp khí nên không khí được nén có nhiệt độ rất cao, khí được nén này sẽ có mật độ loãng và sẽ có những hiệu ứng không tích cực khi đưa trực tiếp vào động cơ, chẳng hạn như hiện tượng gõ máy.Vì vậy, Turbocharger thường làm việc đi kèm với một bộ làm lạnh trung gian để làm mát khí đã được nén trước khi đưa vào động cơ.Bộ làm lạnh trung gian thường là bộ tản nhiệt đơn giản, thông qua bộ tản nhiệt này không khí nóng sẽ tỏa bớt nhiệt, tăng mật độ trước khi đốt.Bộ làm lạnh trung gian được đặt giữa Turbochager và khoang nạp khí.

Turbocharger cũng có những ưu và nhược điểm của nó.Ưu điểm chính của Turbocharger là tăng sức mạnh cho động cơ trong khi không tăng số lượng xi lanh cũng như dung tích, điều này dẫn đến ít tiêu hao nhiên liệu hơn.Ví dụ điển hình nhất mà chúng ta thấy là hãng Ford của Mỹ đã sử dụng động cơ EcoBoost 1.0lit 3 xi lanh tăng áp để đã thay thế cho động cơ 1.6lit cũ trên một số dòng xe của họ, đem lại cùng một hiệu suất nhưng lại ít tốn nhiên liệu hơn.

Những nhược điểm của Turbocharger bao gồm tăng chi phí bổ sung, phức tạp và độ trễ (thường gọi là turbo lag).Turbo lag là sự chậm trễ trong phản ứng tại thời điểm khi người lái thực hiện tăng tốc, Turbocharger sẽ mất 1 hoặc 2 giây (có thể là hơn) để có thể theo kịp tốc độ mà tại đó nó mới nén đủ khí để đáp ứng được việc gia tăng hiệu suất.Trong những năm qua, các nhà thiết kế đã cố gắng giảm hiệu ứng turbo lag bằng một thiết kế turbo kép.Ngày nay, với sự kết hợp của các hệ thống quản lý động cơ  với hệ thống máy tính phức tạp và độc lập, các turbin có trọng lượng thấp dường như là một bước tiến lớn trong việc giảm hiệu ứng turbo lag.

Đối với các yếu tố kỹ thuật và chi phí, động cơ sử dụng turbo đòi hỏi phải sử dụng các piston khỏe hơn, các cần đẩy khỏe hơn và trục khủy cũng phải khỏe hơn so với các động cơ không sử dụng turbo.Các Turbochager cũng tạo ra nhiệt bổ sung đáng kể, chính vì vậy mà động cơ nóng hơn, vì vậy hệ thống làm mát bộ tản nhiệt lớn hơn và  các valve chịu nhiệt được sử dụng khá phổ biến.Các turbin có thể quay trên 100,000 vòng / phút (có thể lên đến 250,000 vòng / phút), chính vì vậy các động cơ được tăng áp đòi hỏi phải có nguồn cung cấp dầu dồi dào cùng với một bơm dầu dung tích cao hơn và có thể là cần thêm một bộ làm mát dầu.Nhiệt độ là kẻ thù lớn nhất của dầu, chính vì vậy mà động cơ được tăng áp đòi hỏi phải có khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn động cơ không được tăng áp.