triduong010201
Tài xế O-H
Động cơ hút khí đã tồn tại từ rất lâu đời, tuy nhiên, cùng với sự phát triển của nhân loại, động cơ hút khí tự nhiên đang dần dần bị chiếm chỗ đứng bởi các động cơ tăng áp hay là động cơ điện. Ưu điểm của động cơ hút tăng áp là với một dung tích nhỏ nhưng mang đến hiệu quả công suất cao và mô-men xoắn lớn. Những động cơ hút khí tự nhiên nặng nề đang dần bị các động cơ tăng áp xoắn ngôi. Nhưng mặt khác, xét về chi phí và tính hữu dụng thì chưa chắc động cơ tăng áp có thể thay thế được động cơ hút khí tự nhiên.
Động cơ hút khí tự nhiên là loại động cơ đốt trong mà chúng ta vẫn thường sử dụng hằng ngày trên nhưng chiếc xe máy, xe ô tô hay thậm chí là những chiếc siêu xe. Nguyên lí làm việc của động cơ hút khí tự nhiên là không khí ở môi trường tự nhiên với áp suất khí quyển được đưa vào buồng đốt, và tất nhiên trước đó nó đã đi qua hệ thống lọc bụi để tránh những hạt bụi có thể bay vào trong long xy-lanh dẫn đến tình trạng sước lòng. Càng nhiều không khí đi vào buồng đốt thì sẽ có nhiều nhiên liệu được đốt hơn từ đóng công suất sinh ra cũng nhiều hơn. Khi xe tăng tốc, tốc độ dòng khí đi vào bên trong buồng đốt cũng nhanh hơn. Đối với một chiếc xe sử dụng động cơ hút khí tự nhiên, để có một cảm giác lái phấn khích hơn, chúng ta có thể thay thế những mẫu lọc giá độ để tăng công suất hút khí vào buồng đốt.
Một trong những ưu điểm nổi bật của động cơ hút khí tự nhiên là dễ bảo trì bảo dưỡng. Chi phí phát triển và sản xuất cũng không quá cao. Ngoài ra động cơ sử dụng không khí tự nhiên còn hạn chế được hiện tượng quá nhiệt. Mặt khác, một ưu điểm quan trọng là đặc biệt nhất của loại động cơ này mà các nhà sản xuất siêu xe vẫn tin dùng đó là độ trễ. Đồng thời, vì không bị tác động của hút khí tự nhiên nên âm thanh ống xã của động cơ nghe cũng rất phấn khích cho người lái.
Nhược điểm lớn nhất của động cơ hút khí tự nhiên là có dung tích xy-lanh lớn hơn để bù đắp cho thiếu hụt công suất so với những động cơ tăng áp. Cách giải quyết cho vấn đề này, thông thường người ta sẽ tăng thể tích buồng đốt hoặc là tăng số lượng xy-lanh.
Động cơ tăng áp sử dụng một phần của khí thải, để làm quay tua bin nén khí và từ đó đưa được nhiều không khí hơn vào trong buồng đốt. Tuy nhiên, khí thải từ động cơ trước khi vào buồng đốt phải đi qua hệ thống lọc các bụi bẩn và hệ thống làm mát để tránh tình trạng quá nhiệt bên trong buồng đốt. Bộ phận tăng áp chỉ hoạt động khi xe đạt tới một vòng tua nhất định, nghĩa là khí thải từ động cơ đủ nhiều để làm quay tua bin nén khí.
Tăng sức mạnh động cơ trong khi không cần tăng dung tích xy-lanh hay là số lượng, điều này làm cho động cơ ít tiêu hao nhiên liệu hơn. Việc sử dụng một phần khí thả để nén vào buồng đốt cũng là một ý tưởng để hạn chế lượng khí thải thải vào môi trường
Ví dụ: Hãng Ford của Mỹ đã sử dụng động cơ Ecoboost 1.0L 3 xy-lanh tăng áp để thay thế cho động cơ 1.6L cũ trên một số dòng xe của họ. Đem lại cùng một hiệu suất nhưng lại ít tốn nhiên liệu hơn.
- Về mặt kỹ thuật, động cơ tăng áp đòi hỏi các bạn phận như piston, cần đẩy và trục khuỷa khỏe hơn xe với động cơ hút khí tự nhiên, từ đó chi phí cũng cao hơn.
- Các turbocharger bổ sung một lượng nhiệt khá lớn vào buồng đốt, vì thể máy sẽ nóng hơn nên hệ thống làm mát và và bộ tản nhiệt lớn cũng như các valve chịu nhiệt cũng được sử dụng phổ biến
- Các tua bin có vận tốc quay khá cao ở mức 100.000 vòng / phút hay thậm chí là 250.000 vòng/ phút. Vì vậy mà nó cần thêm các bơm dầu có dung tích cao hơn và bộ làm mát dầu. Chính vì lý do này mà các động cơ tăng áp có thời gian thay dầu nhanh hơn các động cơ không có tăng áp.
Vì cần phải có đủ lượng khí để làm quay tua bin nén khi vào bên trong buồng đốt, nên chúng ta cần một chút chờ đợi để mọi thứ có thể bắt nhịp ở động cơ tăng áp. Tuy nhiên, đối với động cơ hút khí tự nhiên, không tồn tại thứ gọi là độ trễ. Thứ duy nhất tồn tại giữa không khí đi vào buồng đốt là bột lọc không khí, van tiết lưu và van nạp. Khi vòng tua máy tăng lên thì nhiên liệu cũng sẽ được đốt nhiều hơn. Ngày nay, những hãng xe còn cho ra đời các van biến thiên ( I-Vtec, VVA, ..... ) để làm tăng momen xoắn và hiệu quả đốt ngay ở những vòng tua thấp.
Để giải quyết vấn đề trễ của động cơ tăng áp, người ta đã cho ra đời twin-turbo, turbo cuộn đôi và turbo điện .... nhằm hỗ trợ hoạt động ở vòng tua máy nhỏ. Và tất nhiên những công nghệ này chỉ có trên những chiếc xe hạng sang.
Động cơ hút khí tự nhiên sẽ dễ dàng để bảo trì bảo dưỡng hơn vì đơn giản nó đã xuất hiện từ rất lâu đời. Động cơ tăng áp cần thiết kế các đường dầu phải thật tốt đến tua-bin. Nó cũng cần thêm nhiều ống dẫn khí, không gian khoang máy để lắp bộ tăng áp vào, hệ thống làm mát và tất cả hệ thống ống nước cũng phải khác và chất lượng hơn. Vì thế mà chi phí bảo trì bảo dưỡng của nó cũng cao hơn.
Hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu cũa động cơ tăng áp có thể thấy rõ qua ví dụ điển hình là chiếc Honda Accord thế hệ trước trang bị động cơ 2.4L và thế hệ mới 1.5L. Theo đánh giá thì thế hệ trước có mức tiêu thụ 6,4km/L trong thành phố và 17,4Km/L ở đường trường, nhưng ở thế hệ mới thì mức tiêu thụ cải thiện hơn 7,4Km/L trong phố và 17,4Km/L ở cao tốc.
Khi động cơ tăng áp cho thêm công suất và mô-men xoắn, mật độ dòng khí nén dày đặc hơn trong buồng đốt tất nhiên sẽ tạo ra chu kỳ nổ và sinh công lớn, lực đẩy của pit-tông lớn hơn sẽ tạo ra mô-men xoắn lớn hơn. Nhưng với sự tiến bộ mới, mô-men xoắn của động cơ hút khí tự nhiên đang được cải, van biến thiên theo thời gian là một trong những công nghệ giúp cho động cơ có công suất tốt ngay cả ở vỏng tua máy nhỏ, tăng tỷ số nén lên cao cũng là một cách rất hiệu quả để tăng mô-men xoắn lên từ động cơ hút khí tự nhiên.
Mazda là một ví dụ điển hình của việc này, trong khi các nhà sản xuất khác đang chuyển sang công nghệ turbo và động cơ điện để tăng sức mạnh cho ô tô của họ, Mazda đã viết một trang mới trong thiết kế động cơ diesel. Loạt động cơ SkyActiv là những minh chứng ủng hộ cho triết lý này, chỉ cần đảm bảo rằng hỗn hợp nhiên liệu không khí trong buồng đốt càng chật chội với nhau thì càng tốt, cho phép tạo ra chu kỳ nổ hiệu quả hơn để sản sinh ra sức mạnh cho động cơ. Những phát triển mới như động cơ SkyActive-X với những con số ấn tượng tương đương với động cơ tăng áp có cùng dung tích là một thành quả khẳng định động cơ hút khí tự nhiên chưa thể bị xoắn ngôi.
Động cơ hút khí tự nhiên
Động cơ hút khí tự nhiên là loại động cơ đốt trong mà chúng ta vẫn thường sử dụng hằng ngày trên nhưng chiếc xe máy, xe ô tô hay thậm chí là những chiếc siêu xe. Nguyên lí làm việc của động cơ hút khí tự nhiên là không khí ở môi trường tự nhiên với áp suất khí quyển được đưa vào buồng đốt, và tất nhiên trước đó nó đã đi qua hệ thống lọc bụi để tránh những hạt bụi có thể bay vào trong long xy-lanh dẫn đến tình trạng sước lòng. Càng nhiều không khí đi vào buồng đốt thì sẽ có nhiều nhiên liệu được đốt hơn từ đóng công suất sinh ra cũng nhiều hơn. Khi xe tăng tốc, tốc độ dòng khí đi vào bên trong buồng đốt cũng nhanh hơn. Đối với một chiếc xe sử dụng động cơ hút khí tự nhiên, để có một cảm giác lái phấn khích hơn, chúng ta có thể thay thế những mẫu lọc giá độ để tăng công suất hút khí vào buồng đốt.
Ưu điểm của động cơ hút khí tự nhiên
Một trong những ưu điểm nổi bật của động cơ hút khí tự nhiên là dễ bảo trì bảo dưỡng. Chi phí phát triển và sản xuất cũng không quá cao. Ngoài ra động cơ sử dụng không khí tự nhiên còn hạn chế được hiện tượng quá nhiệt. Mặt khác, một ưu điểm quan trọng là đặc biệt nhất của loại động cơ này mà các nhà sản xuất siêu xe vẫn tin dùng đó là độ trễ. Đồng thời, vì không bị tác động của hút khí tự nhiên nên âm thanh ống xã của động cơ nghe cũng rất phấn khích cho người lái.
Nhược điểm của động cơ hút khí tự nhiên
Nhược điểm lớn nhất của động cơ hút khí tự nhiên là có dung tích xy-lanh lớn hơn để bù đắp cho thiếu hụt công suất so với những động cơ tăng áp. Cách giải quyết cho vấn đề này, thông thường người ta sẽ tăng thể tích buồng đốt hoặc là tăng số lượng xy-lanh.
Động cơ tăng áp
Động cơ tăng áp sử dụng một phần của khí thải, để làm quay tua bin nén khí và từ đó đưa được nhiều không khí hơn vào trong buồng đốt. Tuy nhiên, khí thải từ động cơ trước khi vào buồng đốt phải đi qua hệ thống lọc các bụi bẩn và hệ thống làm mát để tránh tình trạng quá nhiệt bên trong buồng đốt. Bộ phận tăng áp chỉ hoạt động khi xe đạt tới một vòng tua nhất định, nghĩa là khí thải từ động cơ đủ nhiều để làm quay tua bin nén khí.
Ưu điểm của động cơ tăng áp.
Tăng sức mạnh động cơ trong khi không cần tăng dung tích xy-lanh hay là số lượng, điều này làm cho động cơ ít tiêu hao nhiên liệu hơn. Việc sử dụng một phần khí thả để nén vào buồng đốt cũng là một ý tưởng để hạn chế lượng khí thải thải vào môi trường
Ví dụ: Hãng Ford của Mỹ đã sử dụng động cơ Ecoboost 1.0L 3 xy-lanh tăng áp để thay thế cho động cơ 1.6L cũ trên một số dòng xe của họ. Đem lại cùng một hiệu suất nhưng lại ít tốn nhiên liệu hơn.
Nhược điểm của động cơ tăng áp.
- Về mặt kỹ thuật, động cơ tăng áp đòi hỏi các bạn phận như piston, cần đẩy và trục khuỷa khỏe hơn xe với động cơ hút khí tự nhiên, từ đó chi phí cũng cao hơn.
- Các turbocharger bổ sung một lượng nhiệt khá lớn vào buồng đốt, vì thể máy sẽ nóng hơn nên hệ thống làm mát và và bộ tản nhiệt lớn cũng như các valve chịu nhiệt cũng được sử dụng phổ biến
- Các tua bin có vận tốc quay khá cao ở mức 100.000 vòng / phút hay thậm chí là 250.000 vòng/ phút. Vì vậy mà nó cần thêm các bơm dầu có dung tích cao hơn và bộ làm mát dầu. Chính vì lý do này mà các động cơ tăng áp có thời gian thay dầu nhanh hơn các động cơ không có tăng áp.
So sánh phản ứng chân ga của động cơ hút khí tự nhiên với động cơ tăng áp.
Vì cần phải có đủ lượng khí để làm quay tua bin nén khi vào bên trong buồng đốt, nên chúng ta cần một chút chờ đợi để mọi thứ có thể bắt nhịp ở động cơ tăng áp. Tuy nhiên, đối với động cơ hút khí tự nhiên, không tồn tại thứ gọi là độ trễ. Thứ duy nhất tồn tại giữa không khí đi vào buồng đốt là bột lọc không khí, van tiết lưu và van nạp. Khi vòng tua máy tăng lên thì nhiên liệu cũng sẽ được đốt nhiều hơn. Ngày nay, những hãng xe còn cho ra đời các van biến thiên ( I-Vtec, VVA, ..... ) để làm tăng momen xoắn và hiệu quả đốt ngay ở những vòng tua thấp.
Để giải quyết vấn đề trễ của động cơ tăng áp, người ta đã cho ra đời twin-turbo, turbo cuộn đôi và turbo điện .... nhằm hỗ trợ hoạt động ở vòng tua máy nhỏ. Và tất nhiên những công nghệ này chỉ có trên những chiếc xe hạng sang.
Bảo trì
Động cơ hút khí tự nhiên sẽ dễ dàng để bảo trì bảo dưỡng hơn vì đơn giản nó đã xuất hiện từ rất lâu đời. Động cơ tăng áp cần thiết kế các đường dầu phải thật tốt đến tua-bin. Nó cũng cần thêm nhiều ống dẫn khí, không gian khoang máy để lắp bộ tăng áp vào, hệ thống làm mát và tất cả hệ thống ống nước cũng phải khác và chất lượng hơn. Vì thế mà chi phí bảo trì bảo dưỡng của nó cũng cao hơn.
Tiết kiệm nhiên liệu:
Hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu cũa động cơ tăng áp có thể thấy rõ qua ví dụ điển hình là chiếc Honda Accord thế hệ trước trang bị động cơ 2.4L và thế hệ mới 1.5L. Theo đánh giá thì thế hệ trước có mức tiêu thụ 6,4km/L trong thành phố và 17,4Km/L ở đường trường, nhưng ở thế hệ mới thì mức tiêu thụ cải thiện hơn 7,4Km/L trong phố và 17,4Km/L ở cao tốc.
Công suất và moment xoắn.
Khi động cơ tăng áp cho thêm công suất và mô-men xoắn, mật độ dòng khí nén dày đặc hơn trong buồng đốt tất nhiên sẽ tạo ra chu kỳ nổ và sinh công lớn, lực đẩy của pit-tông lớn hơn sẽ tạo ra mô-men xoắn lớn hơn. Nhưng với sự tiến bộ mới, mô-men xoắn của động cơ hút khí tự nhiên đang được cải, van biến thiên theo thời gian là một trong những công nghệ giúp cho động cơ có công suất tốt ngay cả ở vỏng tua máy nhỏ, tăng tỷ số nén lên cao cũng là một cách rất hiệu quả để tăng mô-men xoắn lên từ động cơ hút khí tự nhiên.
Mazda là một ví dụ điển hình của việc này, trong khi các nhà sản xuất khác đang chuyển sang công nghệ turbo và động cơ điện để tăng sức mạnh cho ô tô của họ, Mazda đã viết một trang mới trong thiết kế động cơ diesel. Loạt động cơ SkyActiv là những minh chứng ủng hộ cho triết lý này, chỉ cần đảm bảo rằng hỗn hợp nhiên liệu không khí trong buồng đốt càng chật chội với nhau thì càng tốt, cho phép tạo ra chu kỳ nổ hiệu quả hơn để sản sinh ra sức mạnh cho động cơ. Những phát triển mới như động cơ SkyActive-X với những con số ấn tượng tương đương với động cơ tăng áp có cùng dung tích là một thành quả khẳng định động cơ hút khí tự nhiên chưa thể bị xoắn ngôi.
