Làm sao để tăng sức mạnh động cơ ô tô ?

Các cơ chế tăng sức mạnh động cơ ô tô

Như chúng ta đã biết, xe hơi trên thế giới hiện này thường có sức mạnh lớn hơn nhờ những bộ phận như tăng áp (turbo) hay siêu nạp (supercharger).

Tăng áp (Turbocharger)

Thiết bị này được biết đến như một bộ phận có nhiều đầu được nối vào động cơ. Một đầu lấy khí thải từ đông cơ làm quay một trong hai bánh răng được nối với nhau bằng một trục duy nhất.

Chiếc bánh răng thứ 2 sẽ hút không khí vào động cơ, tạo nên hiện tượng tăng áp suất không khí. Khi áp suất trong không khí được tăng lên đồng nghĩa với các phân tử Oxy cũng nhiều hơn khiến khả năng đốt cháy nhiên liệu được tăng cao.

Tuy nhiên, hệ thống này hoạt động được là nhờ lượng khí thải của chiếc xe vì vậy nó sẽ gặp phải vấn đề về nhiệt độ.

Hệ thống này cần một bộ phận làm mát để có thể giải quyết về vấn đề nhiệt độ, tránh cho động cơ quá nhiệt dẫn dến hỏng hóc, trục trặc. Tuy nhiên, bộ phận này chỉ dẫn khí thải qua một đường ống kim loại dài để có thể giảm nhiệt độ mà không được làm mát bằng chất lỏng nên vẫn rất nhạy cảm với nhiệt độ.

Hiện tượng trễ của hệ thống (Turbo lag)

Như đã đề cập ở trên, hệ thống tăng áp sử dụng khí thải vào để có thể hoạt động, và độ trễ của hệ thống là do thời gian cần thiết để khí thải để quay bánh răng. Trong thế giới xe đua, bạn có thể đạp mạnh chân ga cho đến khi động cơ đạt 2.000 vòng/phút nhưng hệ thống vẫn chưa làm việc.

Khi vòng quay động cơ lên cao hơn và nhiều khí thải được tạo ra, và công suất chiếc xe tăng đột ngột. Vì đặc điểm này mà cảm giác lái những chiếc xe tăng áp khá thú vị. Mặc dù tất cả các hệ thống tăng áp đều có cấu tạo như nhau nhưng nó lại có một khác biệt - vòng bi bên trong chúng.

Triết lý ở đây là thật đơn giản: bao giờ lực ma sát lăn cũng nhỏ hơn ma sát trượt. Hệ thống tăng áp thế hệ mới mang có vòng bi sẽ hoạt động hiệu quả hơn hệ thống cũ hơn - khoảng 250.000 vòng/phút! Đầu tư vào một bộ tăng áp có vòng bi sẽ giảm độ trễ của tăng áp và khiến bộ phận này hiệu quả hơn.

Siêu nạp (SuperCharger)

Bộ phận siêu nạp lại có cách hoạt động khác hẳn so với tăng áp. Bộ phận này được nối với động cơ qua một băng truyền để dùng chính sức mạnh của động cơ để hoạt động. Điều này được chấp nhận như việc hy sinh một chút công suất để có thể tăng sức mạnh tổng thể của cả một cỗ máy. Vì thực tế này, hệ thống siêu nạp thường được dùng cho những động cơ có dung tích lớn (6 xi lanh trở lên).

Hệ thống này có ưu điểm về nhiệt độ và không cần bộ phận làm mát như tăng áp. Với một bộ tăng áp và một bộ siêu nạp cùng cỡ, hệ thống tăng áp luôn có công suất lớn hơn một chút do không mất công để khởi động hệ thống. Trong trường hợp đặc biệt của chiếc xe đua drag NHRA Top Alcohol, động cơ V8 của chiếc xe sinh ra công suất 1.000 mã lực chỉ để làm hoạt động bộ siêu nạp của chiếc xe!

Khi hệ thống tăng áp đạt số vòng quay vào khoảng 250.000 vòng/phút, hệ thống siêu nạp chỉ đạt có 10.000 – 20.000 vòng/phút vì vậy hệ thống siêu nạp sẽ bớt hao mòn và bền bỉ hơn. Hệ thống tăng áp chỉ có một loại, nhưng đối với siêu nạp thì lại có đến 3 biến thể chính: loại ly tâm, loại ốc vít, và loại rễ.

Siêu nạp ly tâm

Hệ thống siêu nạp kiểu ly tâm trông rất giống hệ thống tăng áp và có nhiều đặc điểm tương tự nhưng hệ thống siêu nạp lại làm việc ở mọi vòng quay của động cơ. Hệ thống này sẽ bắt đầu làm việc khi xe khởi động và đạt hiệu suất khi chiếc xe đạt tới vòng tua cao nhất.

Hệ thống này khá hiệu quả, nhưng vì phụ thuộc vào vòng tua nên cảm giác chiếc xe có một động cơ khỏe hơn chứ không “bốc” như hệ thống tăng áp. Hệ thống này được sử dụng rộng rãi trên những chiếc xe châu Âu nhập khẩu.

Siêu nạp hình ốc vít

Loại ốc vít đôi cung cấp mã lực, mô-men xoắn, và độ nhạy cao. Không giống như loại ly tâm, hệ thống này cung cấp hết hiệu suất từ lúc động cơ còn ở vòng tua thấp cho đến vòng tua cao nhất. Điều này thường rất tốt cho đường đua vì khả năng tăng tốc trong cùng một số được cải thiện. Hệ thống này cũng giúp chiếc xe vượt và kéo.

Hệ thống này là hệ thống có hiệu suất cao nhất ở cả vòng tua thấp lẫn cao, không gặp phải vấn đề về nhiệt độ cũng như truyền động hiệu quả. Hệ thống này thường có trên các sản phẩm AMG của hãng Mercedes.

Siêu nạp hình rễ

Các loại rễ là loại cổ nhất trong các hệ thống siêu nạp. Công nghệ này có từ hơn 100 trăm năm trước và nó có tính năng đơn giản cũng như thiết kế và hoạt động. Nó có rất ít bộ phận chuyển động như hai anh em họ của mình là loại ly tâm và ốc vít. Hệ thống này cũng cung cấp hiệu suất cao ngay từ vòng tua thấp và duy trì điều này.

Nhược điểm duy nhất là sinh ra nhiều nhiệt khi hoạt động. Trong các ứng dụng có hiệu suất cao hơn (hơn 8 psi), hệ thống này sẽ yêu cầu sử dụng của một bộ tản nhiệt. Hệ thống này vẫn được sử dụng cho động cơ nhỏ nhưng vẫn cần tăng hiệu năng như chiếc Toyota MR2.