Supercharger là gì? Cấu tạo, phân loại và ưu nhược điểm

Supercharger là gì? Đây là bộ tăng áp cơ khí giúp động cơ mạnh mẽ hơn bằng cách nén không khí vào buồng đốt, tăng lượng oxy cho quá trình cháy. Không giống turbocharger, supercharger hoạt động ngay lập tức nhờ dẫn động trực tiếp từ động cơ. Cùng khám phá nguyên lý, cấu tạo và phân loại supercharger trong bài viết sau.

Supercharger là gì? Nguyên lý hoạt động của chúng

Supercharger là một bộ tăng áp cơ khí (mechanical forced induction system) có nhiệm vụ nén không khí vào buồng đốt động cơ nhằm tăng hiệu suất và công suất đầu ra. Không giống như turbocharger (tăng áp khí thải), supercharger được dẫn động trực tiếp từ động cơ thông qua dây đai, bánh răng hoặc trục khuỷu, giúp loại bỏ độ trễ tăng áp (turbo lag) thường gặp ở turbocharger.

Nguyên lý hoạt động của supercharger

• Supercharger lấy năng lượng từ động cơ, sử dụng cơ chế quay để nén không khí.
• Không khí nén được đưa vào động cơ, giúp tăng lượng oxy trong hỗn hợp nhiên liệu.
• Lượng không khí nhiều hơn đồng nghĩa với việc có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn, dẫn đến công suất lớn hơn.
• Tăng áp ngay lập tức mà không cần chờ khí thải như turbocharger.

Cấu tạo của một supercharger

Cấu tạo của supercharger bao gồm nhiều thành phần quan trọng, mỗi phần đảm nhận một chức năng riêng biệt. Nắm vững kiến thức ô tô về cấu tạo của supercharger giúp bạn hiểu rõ hơn về các thành phần quan trọng và vai trò của chúng trong việc tối ưu hiệu suất động cơ. Dưới đây là các bộ phận chính của supercharger:

• Rotors: Là các bộ phận quay bên trong supercharger, có nhiệm vụ nén không khí. Chúng thường có hình dạng đặc biệt để tạo ra áp suất cao khi không khí được nén giữa các rotor.
• Trục đầu vào ổ bi: Kết nối với động cơ và truyền động cho các rotors. Nó giúp đảm bảo rằng các rotors quay mượt mà và hiệu quả, giảm ma sát trong quá trình hoạt động.
• Puly dẫn động: Là bộ phận kết nối supercharger với động cơ thông qua dây đai. Nó giúp truyền động từ động cơ đến supercharger, cho phép thiết bị hoạt động.
• Ống lót đầu vào: Là phần dẫn không khí từ bên ngoài vào supercharger. Nó giúp đảm bảo rằng không khí được đưa vào một cách hiệu quả trước khi được nén.
• Ống lót đầu ra: Dẫn không khí đã được nén từ supercharger vào buồng đốt của động cơ. Phần này rất quan trọng để đảm bảo rằng không khí nén được cung cấp đầy đủ cho quá trình đốt cháy.
• Lò xo xoắn: Giúp điều chỉnh áp suất không khí nén trong supercharger. Nó đảm bảo rằng lượng không khí cung cấp cho động cơ luôn ở mức tối ưu, tránh tình trạng quá tải.
• Bánh răng đồng bộ: Bánh răng đồng bộ giúp điều chỉnh tốc độ quay của rotors so với động cơ. Nó đảm bảo rằng supercharger hoạt động hiệu quả ở nhiều vòng tua khác nhau, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ.

Nếu bạn cần thay thế phụ tùng chất lượng cao, hãy tham khảo ngay tại Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo: 0979722210, nơi cung cấp các linh kiện chất lượng cao cho hệ thống Supercharger.

Phân loại các supercharger hiện nay và công dụng của chúng

Supercharger được phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động và cách cung cấp khí nạp. Mỗi loại có ưu, nhược điểm riêng, phù hợp từ xe tải cần mô-men xoắn lớn đến xe thể thao hiệu suất cao. Dưới đây là các loại Supercharger phổ biến và công dụng của chúng:

Siêu nạp dịch chuyển tích cực (Positive Displacement Supercharger – PDS)

Cung cấp một lượng không khí cố định vào động cơ trong mỗi vòng quay, giúp duy trì áp suất nạp ổn định và tạo mô-men xoắn ngay từ vòng tua thấp.

Gồm các loại phổ biến:

Roots Supercharger: Cấu tạo đơn giản, hoạt động bằng cách đẩy không khí trực tiếp vào động cơ. Cung cấp công suất tức thì nhưng hiệu suất nén khí thấp, dễ làm nóng khí nạp.

Twin-Screw Supercharger: Nén không khí trước khi đưa vào động cơ, giúp tăng hiệu suất và cải thiện công suất. Tuy nhiên, giá thành cao hơn và yêu cầu hệ thống làm mát tốt.

Vane Supercharger: Có thiết kế nhỏ gọn, sử dụng cánh quạt để hút và nén khí. Ít phổ biến do độ bền không cao và hiệu suất thấp hơn so với hai loại trên.

Công dụng:

• Tăng sức kéo cho các dòng xe tải, xe địa hình cần mô-men xoắn lớn ngay từ vòng tua thấp.
• Cải thiện khả năng tăng tốc cho xe thể thao và muscle car, giúp xe đạt công suất tối đa nhanh hơn.
• Duy trì công suất ổn định ở tốc độ thấp đến trung bình, giúp động cơ hoạt động mạnh mẽ và mượt mà hơn trong nhiều điều kiện vận hành.

Siêu nạp động lực học (Dynamic Supercharger – DS)

Siêu nạp ly tâm hoạt động dựa trên nguyên lý khí động học, tạo ra áp suất nạp tỉ lệ thuận với tốc độ động cơ. Điểm khác biệt cơ bản so với siêu nạp cưỡng bức (Positive Displacement Supercharger – PDS) là siêu nạp ly tâm tạo ra áp suất nạp tăng dần khi vòng tua máy cao hơn, thay vì duy trì áp suất ổn định ở dải vòng tua rộng.

Loại phổ biến nhất:

• Centrifugal Supercharger: Là hệ thống siêu nạp có thiết kế nhỏ gọn, hoạt động bằng cách nén không khí theo lực ly tâm. Mặc dù mang lại hiệu suất cao, siêu nạp ly tâm có độ trễ nhất định ở vòng tua thấp, vì cần tốc độ quay lớn để tạo ra áp suất tối ưu.

Công dụng:

• Tối ưu công suất ở tốc độ cao: Nhờ khả năng cung cấp áp suất nạp lớn khi động cơ đạt vòng tua cao, DS rất phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao ở tốc độ vận hành lớn, như xe thể thao và xe đua.
• Giảm tải trọng hệ thống truyền động: So với siêu nạp cưỡng bức, thiết kế nhỏ gọn và cách truyền động của DS có thể giúp giảm tải trọng lên hệ thống truyền động của xe, góp phần mang lại cảm giác vận hành mượt mà hơn.
• Tiết kiệm nhiên liệu tương đối: Ở điều kiện lái thông thường, khi động cơ không hoạt động ở vòng tua quá cao, DS có xu hướng tiết kiệm nhiên liệu hơn so với siêu nạp cưỡng bức (PDS). Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các dự án độ xe aftermarket nhằm nâng cao hiệu suất mà không làm tiêu hao nhiên liệu quá mức trong quá trình sử dụng hàng ngày.

So sánh Supercharger và turbocharger

Supercharger và Turbocharger đều là công nghệ tăng áp giúp cải thiện công suất động cơ bằng cách nén nhiều không khí hơn vào buồng đốt. Tuy nhiên, mỗi loại có cơ chế hoạt động và đặc điểm khác nhau, phù hợp với từng nhu cầu sử dụng.

Supercharger (Bộ siêu nạp)

• Cơ chế hoạt động: Supercharger hoạt động bằng cách kết nối trực tiếp với động cơ thông qua dây đai hoặc trục khuỷu. Khi động cơ hoạt động, nó sẽ dẫn động bộ phận nén khí của supercharger quay. Quá trình quay này sẽ hút và nén không khí trước khi đưa vào động cơ.
• Độ trễ (Lag): Một ưu điểm lớn của supercharger là không có độ trễ tăng áp hoặc độ trễ rất nhỏ. Do được dẫn động trực tiếp, nó cung cấp áp suất nạp và do đó là công suất ngay lập tức khi người lái nhấn ga.
• Hiệu suất nhiên liệu: Supercharger thường tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn so với động cơ hút khí tự nhiên hoặc động cơ tăng áp turbo. Điều này là do nó lấy một phần công suất trực tiếp từ động cơ để vận hành, làm giảm hiệu suất tổng thể.
• Tăng công suất: Supercharger cung cấp sự tăng công suất ổn định và tuyến tính trên toàn bộ dải vòng tua máy. Đặc biệt, nó mang lại mô-men xoắn lớn ở vòng tua thấp, giúp xe có khả năng tăng tốc mạnh mẽ từ khi bắt đầu di chuyển.
• Bảo dưỡng: Hệ thống supercharger có thể đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên hơn. Các bộ phận cơ khí như dây đai, ổ bi và bản thân bộ nén khí có thể cần được kiểm tra và thay thế định kỳ do hoạt động liên tục dưới tải.
• Ứng dụng phổ biến: Supercharger thường được trang bị trên các dòng xe thể thao cổ điển (muscle car), xe đua, và các loại xe tải hoặc xe cần mô-men xoắn lớn ở vòng tua thấp để kéo hoặc chở nặng.

Turbocharger (Bộ tăng áp tuabin)

• Cơ chế hoạt động: Turbocharger hoạt động bằng cách tận dụng năng lượng từ khí thải của động cơ. Khí thải nóng và có áp suất cao sẽ làm quay một tuabin. Tuabin này được kết nối với một máy nén khí (compressor) thông qua một trục. Khi tuabin quay, máy nén khí cũng quay theo, nén không khí và đẩy vào động cơ.
• Độ trễ (Lag): Turbocharger thường có độ trễ tăng áp (turbo lag). Điều này xảy ra do cần một khoảng thời gian để khí thải đạt đủ lưu lượng và áp suất cần thiết để làm quay tuabin đạt tốc độ hiệu quả và tạo ra áp suất nạp đáng kể.
• Hiệu suất nhiên liệu: Turbocharger thường tiết kiệm nhiên liệu hơn so với supercharger và động cơ hút khí tự nhiên. Điều này là do nó sử dụng năng lượng “thải bỏ” từ khí thải, thay vì lấy công suất trực tiếp từ trục khuỷu động cơ.
• Tăng công suất: Turbocharger thường tạo ra sự tăng công suất đáng kể ở dải vòng tua cao khi tuabin đạt tốc độ tối ưu. Mặc dù các turbocharger hiện đại đã giảm thiểu độ trễ, nhưng hiệu quả tăng áp thường rõ rệt hơn ở vòng tua máy trung bình và cao.
• Bảo dưỡng: Hệ thống turbocharger có thể ít cần bảo trì trực tiếp hơn so với supercharger, nhưng nó là một hệ thống phức tạp hơn với các đường ống dẫn dầu bôi trơn và nước làm mát cho tuabin. Việc bảo dưỡng đúng cách là rất quan trọng để tránh các hỏng hóc nghiêm trọng.
• Ứng dụng phổ biến: Turbocharger rất phổ biến trên các dòng xe hiệu suất cao hiện đại, xe hybrid (kết hợp với động cơ điện để bù đắp độ trễ), và các xe thể thao được tối ưu hóa về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

Supercharger phù hợp với những xe cần công suất tức thời và độ phản hồi nhanh, trong khi Turbocharger tối ưu hơn cho hiệu suất nhiên liệu và sức mạnh ở tốc độ cao.

Câu hỏi thường gặp về supercharger

Supercharger có ảnh hưởng gì đến tuổi thọ động cơ?

Có. Supercharger giúp tăng công suất động cơ nhưng cũng tạo áp lực lớn hơn lên các bộ phận như piston, bạc đạn và hệ thống bôi trơn. Nếu không bảo dưỡng đúng cách, động cơ có thể bị giảm tuổi thọ.

Có thể lắp Supercharger cho xe không có sẵn không?

Có, nhưng cần nâng cấp hệ thống nhiên liệu, làm mát và điều chỉnh ECU để tối ưu hiệu suất. Các bộ supercharger aftermarket như Whipple, Eaton hay Vortech thường được dùng để độ xe.

Supercharger có ảnh hưởng đến mức tiêu thụ nhiên liệu không?

Có. Vì supercharger sử dụng năng lượng từ động cơ, nên nó làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu. Tuy nhiên, mức tiêu hao phụ thuộc vào loại supercharger và cách vận hành xe.

Supercharger giúp tăng công suất động cơ nhanh chóng nhờ khả năng nén không khí trực tiếp, phù hợp với xe thể thao và xe tải cần mô-men xoắn lớn. Tuy nhiên, nó tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn và cần bảo dưỡng thường xuyên. Để tìm kiếm phụ tùng supercharger chất lượng cao, hãy liên hệ Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo: 0979722210 để được hỗ trợ tốt nhất