Twin-scroll turbo là gì? Phân biệt ống xả cuộn đơn và kép

Twin-scroll turbo là gì, và ống xả cuộn đơn có gì khác biệt so với ống xả cuộn kép? Hãy cùng tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây.

Twin-scroll turbo là gì?

Twin-scroll turbo hay bộ tăng áp cuộn kép, bản chất là một cặp hệ thống turbo tăng áp, với các xung xả được chia. Giả dụ trên động cơ 4 xi lanh (thứ tự nổ 1-3-4-2), xi lanh 1 và 4 cung cấp cho một cuộn turbo, đồng thời xi lanh 2,3 cung cấp cho cuộn turbo còn lại. 

Cơ chế này có lợi như thế nào? Chúng ta hình dung, giả sử xi lanh 1 đã kết thúc hành trình sức mạnh của nó, khi pít-tông tiến đến điểm chết dưới và van xả bắt đầu mở. Lúc này, xi lanh 2 đang kết thúc hành trình xả khí, đóng van xả và mở van nạp. Sẽ có một khoảng thời gian ngắn, van xả của 2 xi lanh cùng mở. 

Với hệ thống tăng áp cuộn đơn, áp suất khí thải từ xi lanh 1 sẽ cản trở xi lanh 2 hút không khí sạch, vì cả hai van xả tạm thời mở. Vì vậy, để làm hạn chế áp suất ngược của dòng khí thải, tăng áp cuộn kép đã ra đời, với các ống xả được phân chia khác nhau. 

Nguyên lý hoạt động của Twin-scroll turbo

Đối với động cơ 4 xi lanh, thứ tự nổ 1-3-4-2, với xi lanh 1 và 4 có ống xả chung và xi lanh 2,3 có ống xả chung thứ hai. Cả hai ống đều làm nhiệm vụ vận chuyển khí thải lên đầu vào tuabin.

Các luồng khí thải từ hai cặp xi-lanh được chuyển đến tuabin thông qua các ống hình xoắn ốc, có kích thước khác nhau.

• Ống lớn hơn (A) sẽ dẫn dòng khí thải của xi lanh 2,3, đến mép ngoài của cánh tuabin, giúp động cơ tăng áp quay nhanh hơn.
• Ống nhỏ hơn (B) sẽ dẫn dòng khí thải của xi lanh 1,4, đến các bề mặt bên trong của cánh tuabin, cải thiện phản ứng của bộ tăng áp trong các hoạt động nhất thời (tăng tốc động cơ). 

Thay vì thoát ra ngoài thông qua ống xả, nguồn khí nóng sinh ra trong quá trình đốt cháy sẽ chảy đến bộ tăng áp. Các xi lanh bên trong động cơ đốt trong, đốt cháy theo thứ tự, do đó khí thải sẽ thoát ra khỏi buồng đốt theo các xung không đều. 

Khí thải đập vào các cánh tuabin, quay chúng với tốc độ lên đến 150.000 vòng/phút. Các nhịp xả luân phiên sẽ giúp loại bỏ độ trễ của turbo.

Để thực hiện chức năng, khí thải chảy qua một cửa xả đến bộ chuyển đổi xúc tác, nơi chúng sẽ được lọc sạch cacbon monoxit, nito oxit và các chất ô nhiễm khác trước khi thoát ra ngoài qua ống xả.

Trong khi đó, tuabin cung cấp năng lượng cho một máy nén khí, máy nén tập hợp không khí lạnh, sạch từ một lỗ thông hơi và nén nó đến 30% so với áp suất khí quyển. Luồng không khí sau đó đi đến buồng đốt, giúp động cơ có thể đốt cháy xăng hoàn toàn, tạo ra hiệu suất cao hơn.

Động cơ Twin-scroll turbo có khả năng tạo ra công suất lớn hơn 30% so với động cơ không tăng áp có cùng kích thước.

Ưu nhược điểm của turbo ống xả cuộn kép

Có chức năng tận dụng tối đa năng lượng khí thải có sẵn để chuyển đổi thành công hữu ích đối với tuabin to.

Ưu điểm:

• Năng lượng đầu vào tuabin cao hơn, do tận dụng tốt năng lượng của các sóng áp suất khí thải.
• Hiệu suất tốt ở tốc độ và tải động cơ thấp - trung bình.
• Giảm mất áp suất ở thời điểm vale nạp và xả cùng mở.
• Tối ưu phản ứng của bộ tăng áp ở các điều kiện nhất thời.
• Sử dụng cả năng lượng nhiệt và xung của khí thải để có thể nén khí nạp tốt và linh hoạt.

Nhược điểm:

• Hiệu quả kém ở tốc độ và tải động cơ cao.
• Ống xả cùng vỏ tuabin thiết kế phức tạp, chi phí cao.

Phân biệt tăng áp cuộn đơn và cuộn kép

Hệ thống tăng áp cuộn đơn, động cơ sử dụng chỉ 1 ống xả đơn. Hệ thống tăng áp cuộn kép, các ống xả đã được phân chia khác nhau để hạn chế áp suất ngược của dòng khí thải.

Đối với hệ thống tăng áp cuộn đơn, ở động cơ I4, 4 ống xả đều quy tụ lại vào 1 ống dẫn khí - Single-scroll turbo. Còn ở turbo tăng áp ống xả cuộn kép, các ống xả sẽ được phân chia dẫn khí ở 2 đường khác nhau, giúp hạn chế áp suất ngược của dòng khí thải. 

Trên đây là toàn bộ thông tin về động cơ turbo tăng áp ống xả cuộn kép và đặc điểm giúp phân biệt turbo tăng áp cuộn đơn và cuộn kép. Hy vọng thông tin là hữu ích với bạn.