Sự khác nhau giữa turbo ống xả cuộn đơn và cuộn kép – (single scroll turbo vs twin scroll turbo)

Sự khác Turbo ống xả cuộn đơn cuộn kép – (Single-scroll Turbo vs Twin-scroll Turbo) (News.oto-hui.com) – Turbo tăng áp cơng nghệ có từ lâu, sử dụng phổ biến động đốt với nguồn khí nạp cưỡng Việc sử dụng Turbo tăng áp, lượng khí thải tận dụng lại để tăng công suất cho động Thế nhưng, cách bố trí đường ống xả Turbo tăng áp loại khơng giống Có loại dùng ống xả cuộn đơn (Single-scroll turbo), loại dùng ống xả cuộn kép (Twin-scroll Turbo) Vậy điểm khác Turbo ống xả cuộn đơn cuộn kép gì? Sự khác Turbo ống xả cuộn đơn cuộn kép? Sự hao tổn lượng động cơ: Năng lượng dịng khí thải bị q trình thải (nếu khơng sử dụng turbo tăng áp) chiếm khoảng 30 – 40% tổng lượng sinh qua trình đốt cháy nhiên liệu Với việc sử dụng turbo tăng áp, phần lượng tận dụng lại sử dụng để nén khí nạp Turbo tăng áp tận dụng hai loại lượng khí thải (lượng lượng bị lãng phí động hút khí tự nhiên): Động Nhiệt Năng lượng dịng khí thải ln bị lãng phí q trình thải khí Turbo tăng áp ống xả cuộn đơn: Việc sử dụng tăng áp đóng vai trị hạn chế lãng phí lượng dịng khí thải, điều đồng thời tạo độ trễ Turbo Độ trễ xuất thời gian cần để động tạo đủ áp suất khí thải nhằm làm quay cánh turbo cánh bơm khí nạp vào động Ống xả cuộn đơn Giả sử, động I4 có thứ tự cơng tác 1-3-4-2, sử dụng chung ống xả đơn (bốn ống xả đều quy tụ lại thành ống – Single-scroll Turbo): Nếu lượng khí thải xả không hết cylinder bắt đầu vào kỳ nạp (cylinder 1), phần dịng khí thải với lượng nhiệt, động cao áp suất ngược sinh từ cylinder kỳ xả (cylinder 3) ngược vào buồng cháy cylinder Trong phần lớn lượng áp suất tạo từ cylinder sử dụng để quay cánh tuabin, có phần nhỏ lượng bị thất ma sát bề mặt, thất cục hình dạng ống dẫn… Single-scroll Turbo Điều xảy xupap xả cylinder đóng muộn để xả dịng khí, thời điểm đóng muộn tạo hội để phần khí xả từ cylinder vào Đây gọi thời điểm trùng điệp Dịng khí xả tác động nhiều đến pít tơng cylinder 1, làm cho pít tơng nhiều lượng để đẩy khí thải khỏi cylinder đồng thời ảnh hưởng đến hiệu suất nạp khí Giải thích: Khi cylinder vào kỳ nạp, xupap nạp mở sớm, xupap xả đóng muộn Một phần khí nạp vào cylinder hịa trộn thêm phần khí thải (áp suất ngược, dịng chảy ngược) sinh cylinder Hiệu suất nạp khí Nói đơn giản hiệu suất nạp khí độ “đặc” dịng khơng khí nạp (độ đặc khí nạp cao, kỳ nổ sản sinh nhiều lượng, động “càng mạnh” hơn) Hệ số thay đổi tùy theo dải tốc độ khác Tuy nhiên, có xuất dịng khí thải nên độ đặc khí nạp bị giảm phần, ảnh hưởng đến công suất sinh Ống xả Mazda MX-5 (Turbo tăng áp ống xả cuộn đơn) Turbo tăng áp ống xả cuộn kép: Ở turbo tăng áp ống xả cuộn kép, ống xả phân chia khác để hạn chế áp suất ngược dịng khí thải, ảnh hưởng đến cylinder góc trùng điệp Bộ tăng áp Twin-scroll Turbo Xét động I4, bốn xy lanh thẳng hàng có thứ tự cơng tác 1-3-4-2 Đối với turbo ống xả cuộn kép, cylinder có đường ống xả ống turbine thứ Đối với cylinder dùng chung ống turbine lại Đường dịng khí thải cylinder Turbo tăng áp ống xả cuộn kép Cả hai đường ống vận chuyển khí thải đến đầu vào tuabin Vì sử dụng hai ống dẫn cho khí thải, nên hệ thống gọi tăng áp ống xả cuộn kép (Twin-scroll Turbo) Các luồng khí thải từ hai cặp xi lanh chuyển đến tuabin thông qua ống hình xoắn ốc (cuộn) có đường kính khác Ống lớn (A) kết nối dịng khí thải cylinder 3, hướng luồng khí thải đến mép cánh tuabin, giúp động tăng áp quay nhanh Ống nhỏ (B) kết nối dịng khí thải cylinder 4, hướng luồng khí thải khác đến bề mặt bên cánh tuabin, cải thiện phản ứng tăng áp hoạt động thời (tăng tốc động cơ) Cấu tạo Twin-scroll Turbo (BMW) Sự tác động Turbo tăng áp yếu tố ảnh hưởng ống xả: Turbo tăng áp tác động đáng kể đến phản ứng thời động (sự tăng tốc mạnh thời gian ngắn hay gọi độ chồm) Công suất động phụ thuộc trực tiếp vào khối lượng khí nạp Đối với động tăng áp, để nhanh chóng tăng khối lượng khơng khí cylinder, cánh tuabin cần phải tăng tốc nhanh để truyền động cho cánh bơm khí nén Nếu mơ men quán tính khối lượng (tuabin, trục, máy nén) lớn, thời gian cần thiết để tăng tốc (turbo-lag) dài Mặt khác, sử dụng tuabin nhỏ, tăng tốc nhanh hơn, gây vấn đề tốc độ tải động cao hơn, thực tế làm nghẹt dịng khí thải, khơng thể sử dụng nhiều lượng sinh từ lưu lượng khí thải lớn Thiết kế ống xả Turbo tăng áp địi hỏi tính tốn kỹ lưỡng Do đó, q trình kết hợp tăng áp với động phức tạp cần phải tính đến nhiều yếu tố Hệ thống turbo ống xả cuộn kép đòi hỏi phải kèm với ống nạp chia đôi bắt buộc cylinder tương ứng phải thiết kế với đường ống tương ứng Thêm vào đó, để nối ghép hồn thiện với turbo ống xả cuộn kép, đường ống xả cần phải thiết kế kỹ lưỡng để đạt độ dài số đoạn uốn cong Tương tự, phần mặt ghép nối phần cuối ống xả với đầu vào turbo phải đạt độ tương thích cao hình dáng kích thước Tiêu chuẩn thiết kế ống xả: Việc thiết kế ống xả có vai trị quan trọng hiệu suất tăng áp, hiệu thời gian đáp ứng (thời gian quay nhanh hơn) Ống xả phải thiết kế có tính đến u cầu sau: Sự can thiệp trình xả xi lanh cần giữ mức tối thiểu, lý tưởng khơng có can thiệp, ảnh hưởng áp suất, lưu lượng dịng khí thải cylinder kết nối (trong trình xả) Năng lượng khí thải phải đến tuabin với tổn thất Việc tận dụng lượng khí thải vào tuabin phải thực cách quán theo thời gian, để đảm bảo hiệu tối đa Ống xả động I6 Twin-scroll Turbo Ưu nhược điểm Turbo ống xả cuộn đơn ống cuộn kép Theo lượng dịng khí thải, có hai loại hệ thống tăng áp: Tăng áp với áp suất không đổi (Constant-pressure turbocharging) Tăng áp xung (pulse turbocharging) a Tăng áp với áp suất không đổi (Single-scroll Turbo): Turbo tăng áp có ống xả cuộn đơn, chủ yếu sử dụng động Diesel cho xe du lịch Có ống xả cho tất xi lanh tích hợp ống cuộn đơn Turbo tăng áp cuộn đơn (Single-scroll Turbo) *Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, dễ sản xuất chi phí hiệu ống xả vỏ tuabin Hiệu suất tuabin cao, cung cấp dịng khí xả ổn định Hiệu suất tốt mức tải cao (lưu lượng khí thải cao) *Nhược điểm: Năng lượng khí thải yếu, thấp đầu vào tuabin Hiệu suất tốc độ tải động thấp Hiệu suất chế động cầm chừng Chỉ sử dụng lượng nhiệt khí thải để nén khí nạp qua máy nén b Tăng áp cuộn kép (Twin-scroll Turbo): Tận dụng tối đa lượng xung, có nghĩa sử dụng lượng khí thải có sẵn để chuyển đổi thành cơng hữu ích tuabin to, lớn loại Single-scroll Turbo Opel Insignia ECOTEC 2.8 V6 với turbo tăng áp cuộn kép *Ưu điểm: Năng lượng đầu vào tuabin cao tận dụng tốt lượng sóng áp suất khí thải Hiệu suất tốt tốc độ tải động thấp – trung bình Giảm áp suất thời điểm trùng điệp (thời điểm valve nạp xả mở) Cải thiện phản ứng tăng áp điều kiện thời (tăng tốc động cơ) Sử dụng lượng nhiệt xung (sóng áp suất) khí thải để có nén khí nạp tốt, nhạy hơn loại Single-scroll Turbo *Nhược điểm: Hiệu tốc độ tải động cao Ống xả vỏ tuabin thiết kế phức tạp đắt tiền  ... đổi (Single- scroll Turbo) : Turbo tăng áp có ống xả cuộn đơn, chủ yếu sử dụng động Diesel cho xe du lịch Có ống xả cho tất xi lanh tích hợp ống cuộn đơn Turbo tăng áp cuộn đơn (Single- scroll Turbo) ... quay cánh turbo cánh bơm khí nạp vào động Ống xả cuộn đơn Giả sử, động I4 có thứ tự công tác 1-3-4-2, sử dụng chung ống xả đơn (bốn ống xả đều quy tụ lại thành ống – Single -scroll Turbo) : Nếu... Đối với turbo ống xả cuộn kép, cylinder có đường ống xả ống turbine thứ Đối với cylinder dùng chung ống turbine lại Đường dịng khí thải cylinder Turbo tăng áp ống xả cuộn kép Cả hai đường ống vận