Turbo tăng áp điều khiển cánh

Hiện  tượng  “ì turbo tăng áp” 

Với các loại xe sử dụng turbo tăng áp trước đây, khi xe chạy tải nhẹ với số vòng tua thấp, turbo tăng áp chạy cầm chừng, do lưu lượng khí nhỏ nên tuốc bin quay chậm không khí nén nạp không đáng kể.

Cánh bướm ga mở lớn khi bạn ấn bàn đạp ga để tăng công suất và khi đó động cơ sẽ được cung cấp thêm nhiều hỗn hợp và khí thải sẽ thoát ra nhiều hơn dẫn tới bánh turbo quay với tốc độ cao hơn, tăng lượng khí nạp vào động cơ.

Nhưng vấn đề ở đây là khi đạp ga, xe sẽ không đạt công suất kịp thời như ý muốn, tổng thời gian trễ có thể nửa giây hoặc hơn. Tất cả các xe sử dụng turbo tăng áp đều có hiện tượng này và thường được gọi là “tính ì của turbo”. Đây là do quá trình cung cấp trễ từ khi người lái ấn bàn đạp ga tới khi turbo bắt đầu hoạt động nén khí tăng áp cho động cơ. Nó cũng bao gồm  thời  gian cần thiết cho bộ làm mát trao đổi và làm đầy các ống dẫn, khi có sự thay đổi từ chân không sang áp suất cao.

 Để giải quyết vấn đề, ngày nay các nhà sáng chế đưa ra một giải pháp là làm xoay các “cánh điều chỉnh” của bánh turbo mà khí xả sẽ tác dụng vào các cánh này.  Cách khác là dùng 2 turbo nhỏ hơn thay thế cho một turbo lớn (các động cơ dùng hai turbo nhỏ hơn gọi là biturbo hay twinturbo). Ở đây chúng tôi sẽ trình bày qua nguyên lý hoạt động của loại turbo tăng áp điều chỉnh làm xoay các “cánh điều chỉnh” của turbo được ứng dụng trên xe Hyundai Santa Fe.

Turbo tăng áp điều khiển cánh 

Turbo tăng áp có thể thay đổi góc quay của cánh ngày càng được sử dụng rộng rãi nhằm giảm “sức ì turbo” ở mức nhỏ nhất. Nguyên lý là làm thay đổi góc quay ở các cánh điều chỉnh của tuốc bin mà khí xả sẽ đập vào các cánh này. Điều này giúp tăng áp ở tốc độ thấp và giảm sức ì turbo. Van xả (tránh áp) thì không cần thiết với turbo tăng áp có hình dạng biến đổi, việc dịch chuyển các cánh sẽ điều khiển tốc độ và sự tăng áp của turbo. Turbo có hình dạng biến đổi có tên gọi VGT (Variable geometry turbocharger) hay còn có gọi cách khác là VNT (Variable Nozzle Turbine).

Kiểu turbo tăng áp có hình dạng biến đổi này thường có một loạt từ 10 tới 15 cánh di động vòng quanh đĩa turbo. ECU sẽ điều khiển mô tơ bước tác động làm xoay các cánh điều chỉnh của turbo cùng lúc, điều này điều khiển tốc độ turbo tăng dần. Do sự gia tốc làm tăng tốc lực cánh điều chỉnh của turbo, nên tạo ra sự tăng áp lúc đầu nhanh hơn.  

Khi xe chạy tải nhẹ với số vòng tua thấp, ECU điều khiển mô tơ bước xoay cánh điều chỉnh của turbo, làm mở một phần cánh làm giảm sự cản trở của khí thải, tránh tạo lên sự nạp không cần thiết. Phần trắng mờ được đóng khung là hình ảnh cánh điều chỉnh của turbo chỉ hé mở khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp.

Hình dưới là trường hợp khi xe chạy tải nhỏ, số vòng tua máy thấp, cánh điều chỉnh của turbo hé mở một phần cho gió qua. Gió lùa qua các cánh điều chỉnh bên ngoài tới các cánh của bánh turbo phía trong, làm quay cánh turbo.

Khi người lái cần tăng tốc, đạp ga các cánh bướm ga mở, các cánh di động ở turbo sẽ mở hoàn toàn, khí thải sẽ di chuyển tự do vào trong cánh điều chỉnh của turbo, khi đó tốc độ động cơ và công suất tăng. Trong hình là các cánh điều chỉnh của turbo hé mở hoàn toàn khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao.

Hình dưới đây là trường hợp khi xe chạy ở tốc độ cao, cánh điều chỉnh của turbo mở hoàn toàn cho luồng khí qua. Khí thải lùa qua các cánh điều chỉnh bên ngoài tới các cánh của bánh turbo phía trong, làm quay cánh turbo với tốc độ cao.

Phương pháp tăng áp turbo này cho phép động cơ có thể thay đổi lưu lượng khí nạp vào động cơ, gia tăng công suất nhanh chóng, loại bỏ sức ì turbo như trên các xe sử dụng turbo thông thường.

Do hoạt động của turbo tăng áp loại VGT ở một khoảng nhiệt độ rất cao nên khi lái xe có sử dụng turbo VGT bạn phải thật thận trọng khi vận hành. Với các loại xe sử dụng turbo tăng áp kiểu VGT như Hyundai Santa Fe...khi xe bạn chạy ở tốc độ cao hoặc chạy đường dài, cần để cho động cơ chạy không tải vài phút trước khi tắt máy. Khi xe khởi động ở chế độ động cơ “nguội”, các ổ trục chưa bôi trơn đây đủ, không nên tắt máy đột ngột.

Người Việt khi sử dụng xe thường có thói quen không chú ý tới chu kỳ bảo dưỡng mà nhà sản xuất quy định, điều này sẽ làm tuổi thọ xe nhanh chóng giảm sút. Khi sử dụng xe bạn nên cẩn thân tuân thủ đúng những gì mà nhà sản xuất đã hướng dẫn.

Hiếu Nguyễn