Kiến thức ô tô

Sự khác nhau giữa Turbo ống xả cuộn đơn và cuộn kép – (Single-scroll Turbo vs Twin-scroll Turbo)

Rate this post

(news.oto-hui.com) Turbo tăng áp là 1 công nghệ lâu đời thường được sử dụng trong động cơ đốt trong chạm màn hình hãm hiếp. Với bộ tăng áp, năng lượng khí thải được tái sử dụng để tăng công suất động cơ. Tuy nhiên, cách xếp đặt ống xả khác nhau ở mỗi loại tăng áp. 1 số loại chỉ sử dụng ống xả cuộn đơn (Single-scroll turbo), 1 số loại khác sử dụng ống xả cuộn kép (Twin-scroll Turbo). Vậy sự dị biệt giữa ống xả Turbo đơn và ống xả cuộn kép là gì?

Sự khác biệt giữa ống xả một cuộn dây Turbo và ống xả cuộn kép là gì?
Sự dị biệt giữa ống xả đơn Turbo và ống xả kép?

1. Tổn thất năng lượng của động cơ:

Năng lượng dòng khí thải mất đi trong giai đoạn xả (nếu ko sử dụng turbo tăng áp) bằng khoảng 30 – 40% tổng năng lượng sinh ra do giai đoạn đốt cháy nhiên liệu. Bằng cách sử dụng bộ tăng áp, 1 phần năng lượng được thu hồi và dùng để nén khí nạp.

tuabin Bộ tăng áp sử dụng 2 loại năng lượng xả (phung phá trong động cơ hút khí thiên nhiên):

  • động năng
  • năng lượng nhiệt
Năng lượng dòng thải luôn bị lãng phí trong quá trình xả
Năng lượng dòng thải luôn bị phung phá trong giai đoạn xả.

2. Ống xả cuộn đơn tăng áp:

Việc sử dụng turbo tăng áp có vai trò giảm thiểu phung phá năng lượng trong dòng khí thải, nhưng mà nó cũng tạo ra độ trễ turbo. Sự chậm chạp này xảy ra trong vòng thời kì thiết yếu để động cơ tạo ra đủ áp suất xả để làm quay tuabin và các cánh quạt nạp vào động cơ.

Ống xả cuộn đơn.
ống xả cuộn đơn.

Giả sử, trong động cơ I4 với quy trình làm việc 1-3-4-2, sử dụng 1 ống xả độc nhất (4 ống xả nhóm đều trong 1 ống – Turbo cuộn đơn):

  • Nếu khí thải ko được tống ra ngoài lúc 1 xi lanh mở màn hành trình nạp (xi lanh 1), 1 phần khí thải sẽ chảy ra với lượng bự nhiệt, động năng và áp suất ngược tạo ra bởi xi lanh trong hành trình xả (xi lanh 3) . ) sẽ chảy ngược vào buồng đốt của xi lanh 1. Trong lúc phần bự năng lượng và áp suất do xi lanh 3 tạo ra được sử dụng để làm quay các cánh tuabin, 1 phần bé năng lượng bị mất do ma sát bề mặt và tổn thất cục bộ. Do hình trạng của ống dẫn …
tuabin cuộn đơn
tuabin cuộn đơn.
  • Điều này xảy ra lúc van xả của xi lanh 1 đóng lại để làm sạch luồng ko khí và việc đóng trễ này tạo thời cơ cho 1 phần khí thải của xi lanh 3 vào. Đây còn được gọi là thời kì chồng chéo.
  • Dòng khí thải nhiều ít sẽ tác động tới piston của xylanh 1 khiến piston tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để đẩy khí thải ra khỏi xylanh 1, từ đấy tác động tới hiệu suất nạp. Gicửa ải thích: Khi xi lanh 1 sắp vào hành trình nạp, van nạp mở sớm và van xả đóng muộn hơn. 1 phần khí nạp đi vào xi lanh thứ 1 được trộn với 1 phần khí thải (áp suất ngược, dòng hồi lưu) do xi lanh thứ 3 tạo ra.
hiệu quả thu nhận
hiệu quả thu nạp.
  • Nói 1 cách dễ hiểu, hiệu suất nạp là “độ dày” của dòng nạp (Mật độ khí nạp càng cao thì năng lượng nổ càng nhiều và động cơ càng “mạnh”.). Hệ số này luôn chỉnh sửa đối với các dải vận tốc không giống nhau. Tuy nhiên, do còn đó dòng khí thải nên mật độ khí nạp này sẽ bị giảm đi 1 phần, tác động tới giai đoạn phát điện.
Mazda MX-5 ống xả (ống xả cuộn đơn tăng áp)
Mazda MX-5 ống xả (ống xả cuộn đơn tăng áp).

3. Ống xả cuộn dây kép tăng áp:

Ở loại tăng áp cuộn kép, các ống xả được chia không giống nhau để giảm thiểu áp suất ngược của dòng khí thải ảnh hưởng lên các xylanh do góc trùng nhau.

Bộ tăng áp cuộn kép.
bộ tăng áp cuộn kép.

Xét động cơ I4, quy trình hoạt động của 4 xi lanh là 1-3-4-2.

  • Đối với 1 turbo cuộn dây kép, xi lanh 1 và 4 sẽ có cùng 1 ống xả và ống turbo thứ nhất.
  • Đối với xi lanh 3 và 2, các ống turbo còn lại sẽ được dùng chung.
Đường dẫn dòng khí thải cho xi lanh trong bộ tăng áp cuộn kép
Đường dẫn dòng khí thải cho xi lanh trong bộ tăng áp cuộn kép.

Cả 2 ống dẫn khí thải tới đầu vào tuabin. Do sử dụng 2 ống xả nên hệ thống này được gọi là hệ thống tăng áp kép.

  Hệ thống OBD trên ô tô ban đầu chỉ thiết kế để giảm lượng khí thải

Khí thải từ 2 cặp xi lanh được đưa tới tuabin phê chuẩn các ống xoắn (cuộn dây) có đường kính không giống nhau.

  • Các ống bự hơn (A) nối khí thải từ xi lanh 2 và 3, hướng dòng khí thải ra các mép ngoài của cánh tuabin, cho phép bộ tăng áp quay mau lẹ hơn.
  • 1 ống bé hơn (B) sẽ kết nối các đường xả từ xi lanh 1 và 4, hướng các khí thải khác vào bề mặt bên trong của cánh tuabin, cải thiện phản ứng của bộ tăng áp trong giai đoạn hoạt động nhất thời (tăng tốc động cơ).
Cấu trúc Twin Scroll Turbo (BMW)
Cấu trúc Twin Scroll Turbo (BMW).

4. Tác động của bộ tăng áp và tác động của ống xả:

Bộ tăng áp có thể tác động đáng kể tới phản ứng nhất thời của động cơ (những đợt tăng tốc ngắn, còn được gọi là giật). Sức mạnh của động cơ dựa dẫm trực tiếp vào lượng khí nạp.

  Giải thích thuật ngữ Swirl và Tumble – Dòng chảy xoáy lốc ngang và xoáy lốc dọc trong buồng đốt

Trong động cơ tăng áp, để tăng cường khối lượng ko khí trong xi lanh, các cánh tuabin cần tăng tốc mau lẹ hơn để truyền động cho bánh công việc khí động học.

  • Mômen quán tính (tuabin, trục, máy nén) càng cao thì thời kì tăng tốc càng lâu (độ trễ turbo).
  • Ngược lại, nếu bạn sử dụng 1 turbo bé, bạn có thể tăng tốc mau lẹ hơn, nhưng mà ở vận tốc động cơ và tải cao hơn, đấy sẽ là 1 vấn đề vì nếu nó chặn dòng khí thải, nó sẽ ko hoạt động. Lưu lượng khí thải bự sinh ra năng lượng bự.
Thiết kế ống xả và bộ tăng áp cần tính toán kỹ lưỡng
Thiết kế ống xả và bộ tăng áp cần tính toán kỹ càng.

Do đấy, giai đoạn liên kết giữa turbo tăng áp và động cơ rất phức tạp, cần phê duyệt nhiều nhân tố.

  • Hệ thống tăng áp cuộn kép đề xuất 1 ống nạp chia bé với đường ống tương ứng cho từng thiết kế xi-lanh.
  • Ngoài ra, để kết nối tuyệt vời với bộ tăng áp kép, ống xả cần được thiết kế cẩn thận để đạt được cùng chiều dài và số lần uốn cong.
  • Gần giống tương tự, kết nối của đầu xả của ống xả với đầu vào turbo phải có hình trạng và kích tấc tương xứng cao.

5. Tiêu chuẩn thiết kế của ống xả:

Thiết kế hệ thống xả rất quan trọng đối với hoạt động của bộ tăng áp về mặt hiệu quả và thời kì phục vụ (thời kì quay mau lẹ hơn). Thiết kế của ống xả phải tính tới các đề xuất sau:

  • Sự can thiệp giữa các lần xả xi lanh phải được giữ ở mức tối thiểu, lý tưởng là ko có bất cứ sự can thiệp, tác động áp suất hoặc dòng xả giữa các xi lanh được kết nối (trong giai đoạn xả).
  • Năng lượng của khí thải phải đến tuabin với tổn thất bé nhất.
  • Khí thải đi vào tuabin phải được sử dụng bình ổn theo thời kì để bảo đảm hiệu suất tối đa.
Động cơ turbo cuộn đôi I6 xả.

6. Ưu nhược điểm của Turbo cuộn đơn và ống xả cuộn kép

Có 2 loại hệ thống tăng áp dựa dẫm vào năng lượng dòng khí xả:

  • turbo áp suất ko đổi
  • tăng áp xung
  Giải thích thuật ngữ Swirl và Tumble – Dòng chảy xoáy lốc ngang và xoáy lốc dọc trong buồng đốt

1 loại. Tăng áp ko đổi (turbo cuộn đơn):

Bộ tăng áp sử dụng 1 ống xả cuộn đơn và chủ quản được sử dụng trong động cơ diesel xe du hý. Các ống xả của tất cả các xi-lanh được tích hợp trong 1 cuộn dây.

Turbo cuộn đơn
Turbo cuộn đơn.

*Lợi thế:

  • Thiết kế bé gọn, dễ dãi, dễ sản xuất và tiết kiệm chi tiêu ống xả và vỏ tuabin.
  • Hiệu suất tuabin cao, được hỗ trợ bởi dòng khí thải bình ổn.
  • Hoạt động tốt ở tải cao (lưu lượng khí thải cao).

*sự khuyết điểm:

  • Năng lượng xả yếu hơn và thấp hơn ở đầu vào tuabin.
  • Hoạt động kém ở vận tốc động cơ và tải thấp.
  • Hiệu suất kém ở cơ chế rảnh rỗi.
  • Chỉ có nhiệt năng của khí thải được sử dụng để nén khí nạp đi qua máy nén.

b. Tăng áp cuộn đôi:

Việc sử dụng đầy đủ năng lượng xung có tức là sử dụng năng lượng xả có sẵn để biến đổi thành công nó thành 1 tuabin bự hơn so với loại tuabin cuộn đơn.

Opel Insignia ECOTEC 2.8 V6 với tăng áp kép.
Opel Insignia ECOTEC 2.8 V6 với turbo cuộn kép.

*Lợi thế:

  • Năng lượng đầu vào tuabin cao hơn do tận dụng tốt hơn năng lượng của sóng áp suất khí thải.
  • Hoạt động tốt ở vận tốc và tải động cơ từ thấp tới trung bình.
  • Giảm tổn thất áp suất chỉ mất khoảng trùng lắp (lúc cả van nạp và van xả đều mở đồng thời).
  • Cải thiện phản ứng của bộ tăng áp trong điều kiện nhất thời (động cơ tăng tốc).
  • Sử dụng năng lượng nhiệt và xung (sóng áp suất) của khí thải để đạt được bản lĩnh nén khí nạp tốt hơn và nhạy hơn so với 1 tuabin cuộn đơn.

*sự khuyết điểm:

  • Hoạt động kém ở vận tốc động cơ và tải cao.
  • Ống xả và vỏ tuabin rất phức tạp và đắt tiền.

Những bài viết liên can:

  • động cơ tăng ápLàm thế nào nó hoạt động?
  • Độ trễ turbo là gì và cách giải quyết nó như thế nào?

Quảng cáo

VuManh Le

A humble man who wants to challenge and explore himself in his 30s

Related Articles

Back to top button