Động cơ siêu nạp Supercharger là gì? Phân loại và đánh giá 

Động cơ siêu nạp supercharger sẽ hỗ trợ tăng công suất động cơ ô tô bằng việc cung cấp thêm nhiều không khí để đốt cháy nhiên liệu. Công nghệ động cơ này hiện tại còn được sử dụng rộng rãi trên thị trường xe hay không? Honda Mỹ Đình sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết cấu tạo, cách hoạt động và sự phổ biến của loại động cơ này hiện nay.  

Bộ siêu nạp Supercharger là gì?

Động cơ siêu nạp supercharger (bộ siêu nạp) là một bộ siêu nạp có chức năng làm tăng áp lực hoặc mật độ của không khí đến với động cơ đốt trong để nhiên liệu cháy hiệu quả hơn. Quá trình đốt cháy nhiên liệu khi có bộ siêu nạp hiệu quả hơn giúp tăng công suất đầu ra của động cơ.

Động cơ siêu nạp supercharger (bộ siêu nạp) hỗ trợ động cơ đốt cháy nhiên liệu (Ảnh: Sưu tầm internet)
Động cơ siêu nạp supercharger (bộ siêu nạp) hỗ trợ động cơ đốt cháy nhiên liệu (Ảnh: Sưu tầm internet)

Về cơ bản động cơ Supercharger là một máy nén/ bơm lấy không khí ở áp suất môi trường bên ngoài sau đó nén lại rồi chuyển tới động cơ. Năng lượng dẫn động của máy nén này được lấy từ trục khuỷu thông qua đai truyền động. 

Khi động cơ được bổ sung một lượng hòa khí lớn mà cụ thể ở đây là xylanh giúp gia tăng áp suất trung bình có ích của động cơ tăng nhanh. Khi đó sẽ dễ dàng sản sinh ra nhiều năng lượng, động cơ dùng ít nhiên liệu mà hoạt động lại hiệu quả cao. 

Cấu tạo của động cơ siêu nạp supercharger

Cụ thể với bộ siêu nạp tăng áp có rất nhiều bộ phận và chia thành nhiều kiểu. Trong đó các bộ phận chính có:

  • Rotors
  • Trục đầu vào ổ bi
  •  Puly dẫn động
  • Ống lót đầu vào/ra
  •  Lò xo xoắn
  •  Bánh răng đồng bộ
Bộ siêu nạp có 6 bộ phận chính (Ảnh: Sưu tầm internet)
Bộ siêu nạp có 6 bộ phận chính (Ảnh: Sưu tầm internet)

Các bộ phận của động cơ siêu nạp Supercharger được kết nối với trục khuỷu  qua một dây curoa để cung cấp động lực trực tiếp. Sử dụng năng lượng trực tiếp từ động cơ nên bộ siêu nạp luôn vận hành kể cả trong điều kiện xe di chuyển ở dải tốc độ thấp. 

Không khí khi nén bởi supercharger sẽ trở nên rất nóng và thay đổi khác mật độ ban đầu. Vì thế bộ siêu tăng áp không thể kéo dài thời gian nổ mà phải có sự can thiệp của bộ làm mát liên động làm mát không khí nóng trước khi đi vào đường ống nạp. 

Phân loại động cơ siêu nạp Supercharger phổ biến 

Có 2 loại động cơ siêu nạp supercharger chính trên thị trường hiện tại. Đầu tiên là Positive Displacement Supercharger – PDS (Siêu nạp dịch chuyển tích cực) và loại còn lại  Dynamic Supercharger – DS (Siêu nạp phụ thuộc động lực học). Dưới đây là nền tảng để các bạn khi tìm hiểu có thể phân biệt. 

Động cơ siêu nạp dịch chuyển tích cực (PDS)

PDS như tên gọi của nó có khả năng dịch chuyển chủ động, tích cực và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Thường sẽ có 3 loại chính của PDS đó là kiểu root và kiểu twin screw và kiểu vane. 

Kiểu động cơ siêu nạp Root

Kiểu động cơ này có đặc điểm là 2 cánh bơm được thiết kế đặc biệt quay ngược chiều nhau. Khi đó có thể nén không khí hiệu quả cao hơn. Dựa vào thiết kế này mà các bộ tăng áp cũng được chia ra cánh  bơm 2 bầu sóng, 3 bầu sóng, 4 bầu sóng,…Khi roto quay, chúng “giữ” không khí nén tạo áp suất và “đẩy” không khí về hướng cổng ra của siêu nạp.

Kiểu động cơ siêu nạp Root (Ảnh: Sưu tầm internet)
Kiểu động cơ siêu nạp Root (Ảnh: Sưu tầm internet)

Ưu điểm của loại thiết kế này là thiết kế đơn giản phù hợp với động cơ cao tốc. Còn nhược điểm đó là mang tới hiệu suất khá thấp, gây rò rỉ khí ở tốc độ thấp. 

Kiểu Twin Screw

Như tên gọi, loại siêu nạp này có 2 trục vít xoay không cùng chiều và có thiết kế tương tự loại Root. Nó cũng hút không khí từ đầu vào và truyền tới đầu ra nhưng cung cấp dòng không khí mượt mà hơn so với kiểu Root.

Ưu điểm của loại thiết kế này là không để rò rỉ khó quá nhiều, cung cấp được dòng khí mượt hơn. Tuy nhiên nhiệt lượng sẽ sinh ra cao hơn do ma sát và tiếng ồn gây ra cũng lớn hơn. 

Kiểu động cơ siêu nạp supercharger - Twin Screw (Ảnh: Sưu tầm internet)
Kiểu động cơ siêu nạp supercharger – Twin Screw (Ảnh: Sưu tầm internet)

Kiểu cánh quạt (vane)

Loại động cơ siêu nạp supercharger này sẽ thiết kế cánh quạt được gắn trên trống của bộ siêu nạp. Cánh quạt được đẩy ra ngoài bởi các lò xo được nén sẵn. Một cách bố trí giúp cánh quạt tiếp xúc với bề mặt bên trong thân máy.

Kiểu động cơ siêu nạp cánh quạt (Ảnh: Sưu tầm internet)
Kiểu động cơ siêu nạp cánh quạt (Ảnh: Sưu tầm internet)

Do vòng quay lệch tâm nên không gian giữa 2 cánh quạt nhiều hơn đầu vào và đầu ra ít hơn. Thể tích  không khí từ đầu vào đến đầu ra sẽ giảm dần và ăng áp suất không khí nên hỗn hợp đầu ra thu được cao hơn đầu vào. 

Động cơ siêu nạp Dynamic Supercharger (phụ thuộc động lực học)

Như tên gọi của nó, kiểu thiết kế này  giống với máy nén ly tâm. Nó có bộ bánh bơm được kết nối với trục khuỷu qua một dây curoa, khi động cơ hoạt động sẽ dẫn động bánh bơm hút không khí bên ngoài. Lực ly tâm tác động lên không khí để tăng động năng và đưa nó đến một bộ khuếch tán.

Sau khi không khí đưa vào bộ khuếch tán với vận tốc cao ở áp suất thấp thì bộ khuếch tán chuyển đổi không khí ở vận tốc cao thành áp suất tốc độ thấp, sau đó được đưa đến động cơ.

Loại động cơ siêu nạp phụ thuộc tốc độ quay của động cơ (Ảnh: Sưu tầm internet)
Loại động cơ siêu nạp phụ thuộc tốc độ quay của động cơ (Ảnh: Sưu tầm internet)

Như vậy ưu điểm của loại thiết kế này là thiết kế nhỏ và hiệu suất cao. Tuy nhiên lại phụ thuộc vào khả năng hoạt động của động cơ. 

Phương pháp hoạt động của động cơ siêu nạp supercharger

Có nhiều cách thức khác nhau tác động đến không khí như là máy nén. Nhưng hai phương pháp phổ biến nhất của động cơ này là hiệu ứng tăng áp (Ram effect supercharging) & tăng áp piston. 

Hoạt động theo kiểu Ram effect supercharging

Loại động cơ này hoạt động buồng góp được thiết kế theo cách không khí được đưa vào xilanh một cách tự động và liên tục nên các van sẽ mở/đóng nhiều lần trong một giây. 

Khi van đóng không khí sẽ tràn vào, điều này sẽ tạo ra một sóng tạo áp truyền theo hướng ngược lại. Đến khi khó vào vùng cao áp và được phản xạ trở lại thì van mở ra. Cứ như vậy nó hoạt động liên tục bằng cơ một cách hiệu quả nên sử dụng phổ biến cho ô tô hiện nay. 

Hoạt động của động cơ siêu nạp rất đơn giản (Ảnh: Sưu tầm internet)
Hoạt động của động cơ siêu nạp rất đơn giản (Ảnh: Sưu tầm internet)

Tăng áp piston

Phương pháp này được áp dụng trên các động cơ của tàu biển nhiều hơn. Bởi nó sử dụng  mặt dưới của piston để nén không khí. Với thời gian thích hợp để hệ thống này cung cấp đủ khí nén. 

Ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng động cơ siêu nạp supercharger

Sử dụng động cơ siêu nạp supercharger rõ ràng mang tới nhiều ưu điểm nhưng cũng có các nhược điểm nhất định. Dưới đây các bạn sẽ biết vì sao loại động cơ này lại được sử dụng rộng rãi. 

Ưu điểm của động cơ siêu nạp 

Rõ ràng khi sử dụng động cơ siêu nạp, các nhà sản xuất đã tính toán rất kỹ mới đưa nó vào sử dụng phổ biến. Trong đó các lợi ích dễ thấy như là: 

  • Đem lại hiệu quả cao hơn cho động cơ 
  • Tốt hơn cho việc đốt cháy nhiên liệu khi làm tơi nhiên liệu và trộn hòa khí hiệu quả. 
  • Cháy hiệu quả nhiên liệu hoàn toàn, trơn tru nên giảm được lượng khí thải ra môi trường. 
  • Tăng hiệu quả cơ học giúp giảm được chi phí khi vận hành xe. 
Sử dụng bộ siêu nạp supercharger giúp công suất động cơ tăng lên vượt trội (Ảnh: Sưu tầm internet)
Sử dụng bộ siêu nạp supercharger giúp công suất động cơ tăng lên vượt trội (Ảnh: Sưu tầm internet)

Nhược điểm

Với động cơ siêu nạp, hiệu suất cao đi kèm với đó là những nhược điểm dễ thấy đó là: 

  • Tăng nhiệt độ trong động cơ nên cần có sự làm mát. 
  • Tăng tải khí.

So sánh động cơ supercharger và turbocharger

Supercharger và turbocharger là những bộ siêu nạp với chức năng tăng áp không khí trước khi đưa vào quá trình đốt cháy. Mục đích cuối cùng vẫn là sản sinh ra nhiều năng lượng phục vụ cho động cơ. Tuy nhiên, hai hệ thống này có sự khác biệt ở nhiều điểm và dưới đây sẽ giúp các bạn phân biệt. 

Nguồn dẫn động

Nguồn dẫn động của động cơ siêu nạp supercharger chính là công suất lấy từ trục khuỷu, thường là bánh răng hoặc dây đai. Còn turbocharger chỉ đơn giản là một bộ tăng áp sử dụng năng lượng còn lại ở khí thải giúp nén khí nạp vào động cơ. 

Tốc độ quay 

Tốc độ quay tối đa của supercharger 50.000 vòng/phút còn turbocharger, giá trị này có thể lên đến 150.000 vòng/phút. Kết quả này cho thấy sự chênh lệch rất lớn ở 2 hệ thống tăng áp này. 

Supercharger có tốc độ quay thấp hơn turbocharger và hiệu quả làm việc kém hơn (Ảnh: Sưu tầm internet)
Supercharger có tốc độ quay thấp hơn turbocharger và hiệu quả làm việc kém hơn (Ảnh: Sưu tầm internet)

Khả năng kết nối động cơ

Turbocharger đốt cháy cưỡng bức, sử dụng năng lượng từ khí thải để nén khí  nên không thể kết nối trực tiếp với động cơ bên trong. Còn supercharger có mối liên kết chặt chẽ hơn thông qua dây đai truyền lực nên chi phí cũng sẽ rẻ hơn. 

Chi phí lắp đặt 

Động cơ Turbocharger vận hành hiệu quả hơn và chi phí đắt hơn so với động cơ siêu nạp supercharger. Tất nhiên hiệu quả của động cơ Turbocharger lớn hơn nhiều so với supercharger. 

Kết luận 

Trên đây là một số thông tin khái lược nhất chúng tôi muốn chia sẻ về động cơ siêu nạp supercharger. Honda Mỹ Đình hy vọng có thể giúp bạn hiểu hơn về hệ thống nạp không khí trên ô tô này. Đến showroom của chúng tôi để trải nghiệm thực tế động cơ vận hành có gắn bộ siêu nạp nhé. 

Đánh giá post

CÁC BÀI VIẾT MỚI NHẤT

LIÊN HỆ VỚI HONDA Ô TÔ MỸ ĐÌNH






    Messenger Honda Mỹ Đình
    Zalo Honda Mỹ Đình