Những điều cần biết về động cơ siêu nạp Supercharger

Áp suất trung bình có ích của động cơ sẽ được gia tăng nếu bổ sung một lượng hòa khí lớn vào trong xi-lanh, giúp động cơ sản sinh ra nhiều năng lượng hơn. Động cơ sẽ hoạt động với hiệu quả cao nếu chúng ta thêm một máy nén vào khu vực này.

Các loại động cơ siêu nạp Supercharger

Có 2 loại supercharger chính là Positive Displacement Supercharger – PDS (Siêu nạp dịch chuyển tích cực) và Dynamic Supercharger – DS (Siêu nạp phụ thuộc động lực học).

Điểm khác biệt giữa hai loại này là PDS luôn duy trì áp suất tại một mức trong khi đó DS tạo ra áp suất thay đổi tùy vào vận tốc động cơ. Hai bộ siêu nạp này còn được chia ra thành nhiều loại nhỏ như:

1. Động cơ siêu nạp dịch chuyển tích cực (PDS):

PDS có 3 loại chính bao gồm kiểu root và kiểu twin screw và kiểu vane +.

Kiểu Root:

Để phục vụ cho việc nén không khí, loại này có 2 cánh bơm được thiết quay ngược chiều nhau. Với đặc điểm của thiết kế cánh bơm, bộ tăng áp này lại có nhiều loại khác nhau: bánh bơm 2 bầu sóng, 3 bầu sóng, 4 bầu sóng… Chúng sẽ "giữ" không khí từ đầu vào giữa các bầu sóng khi rotor quay và “đẩy” không khí về hướng cổng ra của siêu nạp.

Ưu điểm:

• Thiết kế đơn giản
• Phù hợp nhất với động cơ cao tốc

Nhược điểm:

• Cung cấp cùng một lượng không khí ở cả vòng tua thấp và cao.
• Hiệu suất thấp.
• Trọng lượng cao.
• Sinh ra nhiều nhiệt do ma sát.
• Rò rỉ ở tốc độ thấp.

Kiểu Twin Srew:

Loại siêu nạp này có 2 trục vít xoay ngược chiều như tên gọi và hoạt động tương tự như loại Root. Tuy nhiên, kiểu Twin Srew lại cung cấp dòng khí mượt mà hơn.

Ưu điểm:

• Không gặp vấn đề rò rỉ.
• Cung cấp dòng khí mượt mà hơn.

Nhược điểm:

• Lượng không khí thay đổi theo tốc độ.
• Nhiệt lượng cao sản sinh do ma sát.
• Gây ra tiếng ồn khi hoạt động.

Kiểu cánh quạt (vane):

Động cơ siêu nạp này có một số cánh quạt gắn trên trống được các lò xo nén sẵn đẩy ra ngoài, giúp cánh quạt tiếp xúc với bề mặt bên trong thân máy. 

Giữa hai cánh quạt, không gian nhiều hơn ở đầu vào và ít hơn ở đầu ra. Do đó, thể tích không khí sẽ giảm dần từ đầu vào đến đầu ra và làm tăng áp suất không khí. Cuối cùng, hỗn hợp thu được ở đầu ra sẽ cao hơn đầu vào. 

2. Động cơ siêu nạp siêu nạp phụ thuộc động lực học (DS):

Tốc độ động cơ sẽ ảnh hưởng đến áp suất dòng khí và hiệu suất của loại này (theo tỉ lệ thuận). Nó cũng được chia thành những kiểu sau:

Kiểu ly tâm (Centrifugal Type):

Kiểu này nén không khí bằng lực ly tâm với bộ bánh bơm kết nối đến trục khuỷu thông qua đai dẫn động như máy nén ly tâm.

Nó dẫn động bánh bơm hút không khí bên ngoài khi động cơ vận hành. Động năng của nó tăng theo lực ly tâm tác động lên không khí và đưa bản thân nó đến một bộ khuếch tán. Mới đầu, không khí đi vào với vận tốc cao, áp suất thấp nhưng sau khi đi qua bộ khuếch tán sẽ thành vận tốc cao, áp suất thấp rồi chạy đến động cơ. 

Ưu điểm: 

• Kích thước nhỏ
• Hiệu suất cao

Nhược điểm:

• Sóng tạo áp (Pressure wave)
• Dòng hướng tâm (Axial flow)

Phương pháp của động cơ siêu nạp

Hai ứng dụng phổ biến nhất tác dụng lực vào không khí mà không cần thêm năng lượng giống như máy nén là: hiệu ứng tăng áp (Ram effect supercharging) & tăng áp piston.

Ram effect supercharging:

Thiết kế của buồng góp cho phép không khí tự động đi vào xi-lanh liên tục nhưng van lại mở/đóng nhiều lần trong một giây. Không khí tràn vào mỗi khi van đóng và tạo ra một sóng tạo áp truyền theo hướng ngược lại đến khi nó vào vùng cao áp và được phản xạ trở lại.

Sóng áp suất này sẽ mang vào xi-lanh làm việc của siêu nạp nhiều không khí hơn nếu tần số cộng hưởng của vùng cao áp và động cơ phù hợp.

Tăng áp piston:

Các động cơ hàng hải lớn thường áp dụng phương pháp này, sử dụng mặt dưới của piston để nén không khí. Nhờ có 2 hành trình phân phối cho mỗi hành trình hút trong một chu trình, hệ thống này cung cấp đủ lượng khí nén với thời gian thích hợp của các van.

Ưu điểm và nhược điểm của động cơ siêu nạp supercharger

Ưu điểm: 

• Cho công suất cao.
• Tốt hơn cho việc làm tơi nhiên liệu.
• Hòa trộn hòa khí tốt hơn.
• Sản phẩm cháy sạch hơn.
• Đặc tính mo-men xoắn tốt hơn trên toàn phạm vi.
• Gia tốc phương tiện lớn hơn.
• Đốt cháy hoàn toàn và trơn tru.
• Thậm chí vẫn có thể dùng nhiên liệu với chất lượng đánh lửa kém.
• Cải thiện quá trình khởi động lạnh.
• Giảm lượng khí thải.
• Giảm tiêu thụ nhiên liệu cụ thể.
• Tăng hiệu quả cơ học.
• Hoạt động trơn tru và giảm xu hướng kích nổ ở động cơ diesel.

Nhược điểm:

• Xu hướng kích nổ trong động cơ sử dụng hệ thống đánh lửa (Spark Ignition).
• Tăng ứng suất nhiệt.
• Tăng nhiệt lượng mất do sự nhiễu loạn.
• Tăng tải khí.
• Yêu cầu tăng sự làm mát cho động cơ.

Carmudi Vietnam là website hàng đầu trong việc cung cấp thông tin và trao đổi mua bán ô tô đáng tin cậy nhất tại Việt Nam!