Hệ thống siêu nạp và tăng áp điện trên ô tô

Hệ thống tăng áp (Turbocharger) sử dụng năng lượng từ hệ thống xả để giúp tăng công suất cho xe ô tô, ngược lại, hệ thống siêu nạp (Supercharger) sử dụng chính động cơ để nạp lại khí nén vào cổ hút. Nhờ vậy, hệ thống siêu nạp có thể loại bỏ được nhược điểm Turbo lag và giảm bớt nhiệt độ trong khoang máy do luồng hơi xả thoát hoàn toàn ra ngoài mà không phải quay trở lại khoang máy như trên hệ thống tăng áp.

Hệ thống siêu nạp (Supercharger) trên BMW M6.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Về cấu tạo, bộ siêu nạp gồm một máy nén khí hình chữ nhật, phía trong có cánh quạt làm nhiệm vụ hút khí vào buồng đốt. Nguyên lý hoạt động của hệ thống siêu nạp khá đơn giản, cụ thể, cụm máy nén sẽ được lắp phía trên động cơ và nối trực tiếp vào trục khủy (crankshaft) của máy, thông qua dây curoa. Khi động cơ hoạt động, dây curoa sẽ kéo hệ thống siêu nạp hoạt động theo nhằm nén không khí vào buồng đốt. Ngoài ra còn có 2 loại động cơ siêu nạp khác, nhưng loại dùng 1 cánh quạt vừa đề cập là tối ưu và dễ lắp đặt nhất nên được sử dụng khá rộng rãi.

Bộ siêu nạp dành cho Nissan 370Z.

Hệ thống siêu nạp có trách nhiệm phải đẩy luồng không khí dưới áp lực cao vào buồng đốt, khi không khí bị nén lại, nó sẽ trở nên nóng hơn, cộng với tốc độ quay 70.000 vòng/phút của hệ thống siêu nạp sẽ “tiếp thêm” nhiệt độ cho không khí. Vì vậy hệ thống cần được bổ sung một bộ làm mát để tăng lượng ô xi trước khi đưa chúng vào buồng đốt. Tuy nhiên do nhiệt độ không quá nóng như hệ thống tăng áp nên không phải xe nào cũng cần đến két làm mát phụ này

Ưu nhược điểm của hệ thống siêu nạp

Ưu điểm:

Do sử dụng năng lượng từ động cơ nên hệ thống siêu nạp luôn hoạt động kể cả khi xe di chuyển ở tốc độ thấp. Khi tăng tốc, động cơ quay sẽ ngay lập tức kéo máy nén quay và đẩy không khí được nén ngay vào buồng đốt. Vì thế, hệ thống siêu nạp giúp xe không còn hiện tượng trễ tăng áp (Turbo lag) trên toàn dải vòng tua. Lợi thế kế tiếp của hệ thống siêu nạp là chỉ cần máy nén là đủ, bạn không cần lắp đặt thêm các thứ “lằng nhằng” khác như tản nhiệt, 2 bộ tăng áp, nắp xả động cơ, van xả và ống dẫn như trên hệ thống Turbo.

Nhược điểm:

Do sử dụng trục khủy để kéo máy nén nên hệ thống siêu nạp tạo ra áp lực khá lớn lên động cơ. Vì vậy hệ thống này chỉ được lắp đặt trên các xe có dung tích xi lanh lớn để đảm bảo hiệu suất tốt nhất. Ngoài ra hiệu quả mang lại kém hơn hệ thống tăng áp do xe phải tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn để kéo cả 2 máy hoạt động cùng lúc. Cuối cùng, bởi tạo áp lực thêm cho động cơ nên các chi tiết như piston, tay biên, xúpap phải hoạt động ở vận tốc và áp suất cao hơn bình thường nên chắc chắn tuổi thọ các bộ phận quan trọng này sẽ bị giảm qua thời gian dài sử dụng.

Do đều có ưu, nhược điểm khác nhau nên đôi khi trên một số mẫu xe, nhà sản xuất trang bị cùng lúc cả hệ thống tăng áp lẫn siêu nạp (Twincharging). Điển hình là mẫu động cơ TSI của Volkswagen được lắp trên dòng VV GOLF GTI, xe sử dụng 2 cả hệ thống tăng áp để tăng công suất động cơ trên toàn dải vòng tua. Đối với những người có đam mê độ xe thì sự đơn giản của hệ thống siêu nạp sẽ là bước thử đầu tiên cho ai muốn “nhập môn” xe độ.

Tăng áp điện

Hệ thống tăng áp điện.

Đây sẽ là hệ thống sẽ giải quyết được tất cả nhược điểm của tăng áp và siêu nạp, do sử dụng điện làm nguồn cấp nên hệ thống này hoàn toàn không phụ thuộc vào khí xả hoặc công suất từ động cơ để hoạt động. Bên cạnh đó tăng áp điện cũng giải quyết được vấn đề nhiệt độ trong khoang máy và tất nhiên nó cũng không cần tản nhiệt đi kèm, như vậy bạn sẽ có một không gian khoang máy rộng rãi hơn và giải nhiệt tốt hơn. Tuy nhiên hệ thống tăng áp  điện chỉ mới được sử dụng trong giải đua F1 và để áp dụng được trên các sản phẩm thương mại thì chúng ta cần chờ thêm một thời gian nữa để các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa công nghệ.