Vì sao động cơ tăng áp phải có thiết bị làm mát khí nạp?

Vì sao cần có bộ phận làm mát khí nạp?

Động cơ tăng áp hoạt động bằng cách nén không khí, tăng mật độ không khí trước khi nạp vào các xi-lanh. Bằng cách ép thêm không khí vào mỗi xi-lanh, động cơ có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu tương ứng hơn, tạo ra nhiều năng lượng hơn trong mỗi lần sinh công.

Quá trình nén này sẽ sản sinh rất nhiều nhiệt, đồng thời tua-bin nén được dẫn động bởi dòng khí thải nên trong suốt quá trình sẽ làm tăng nhiệt độ của không khí nạp vào động cơ.

Hệ thống làm mát khí nạp giúp động cơ tăng áp hoạt động hiệu quả hơn. Ảnh minh họa.

Theo nguyên lý khi không khí nóng hơn, nó cũng trở nên ít "đậm đặc" hơn và sẽ làm giảm lượng oxy đưa vào trong mỗi xi-lanh, ảnh hưởng đến hiệu suất.

Vì vậy bộ phận làm mát khí nạp (Intercooler) được ra đời nhằm làm khắc phục nhược điểm này. Bộ phận này sẽ làm mát khí nén để cung cấp cho động cơ nhiều oxy hơn và cải thiện quá trình đốt cháy trong mỗi xi-lanh.

Ngoài ra, bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của không khí, nó cũng làm tăng độ ổn định của động cơ bởi sự đảm bảo tỷ lệ không khí với nhiên liệu trong mỗi xi-lanh được duy trì ở mức an toàn.

Các loại làm mát khí nạp trên ô tô

Dựa vào đặc tính làm việc, bộ phận làm mát khí nạp (Intercooler) được chia làm 2 loại chính là sử dụng không khí và nước.

Hệ thống làm mát khí nạp không khí (Air to air intercooler) sẽ sử dụng luồng không khí xung quanh để hạ nhiệt khí nạp. Loại này chỉ hiệu quả khi luồng không khí xung quanh có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của dòng khí bên trong đường ống. Do đó, hiệu quả làm việc của bộ làm mát khí nạp loại này phụ thuộc rất lớn vào vị trí đặt của chúng.

Hệ thống này có ưu điểm không tiêu hao năng lượng vận hành, dễ dàng lắp đặt bố trí. Do không sử dụng các chất lỏng làm mát nên không lo rò rỉ. Khí nạp được làm mát sẽ không lo bị ẩm ướt.

Tuy nhiên, hệ thống làm mát bằng không khí có hiệu suất hoạt động phụ thuộc vào nhiệt độ dòng khí, luôn đòi hỏi duy trì dòng khí mát chạy qua két tản nhiệt intercooler.

Ngày nay đa phần động cơ tăng áp đều sử dụng hệ thống làm mát bằng dung dịch. Ảnh minh họa.

Hệ thống làm mát khí nạp bằng nước (Water to air intercooler) là bộ phận làm mát khí nạp mà trong đó sự trao đổi nhiệt diễn ra giữa nước làm mát và khí nạp.

Nước làm mát được bơm qua két tản nhiệt intercooler, nhiệt lượng từ khí nạp thông qua két tản nhiệt truyền đến nước làm mát. Bộ phận làm mát khí nạp loại này có thể lắp đặt bất cứ đâu và chỉ cần có nước bơm tới nó.

Tuy nhiên, loại intercooler này đòi hỏi phải có máy bơm nước, bình chứa và bộ phận trao đổi nhiệt cho nước được bố trí đâu đó để nhận được luồng khí.

Hệ thống này mang lại hiệu suất tốt, vì vậy kích thước của két tản nhiệt intercooler có thể nhỏ hơn. Hiệu quả có thể được tăng cao hơn nữa bằng cách sử dụng dung dịch làm mát chuyên dụng, từ đó giúp dòng khí nạp nhanh chóng đạt đến nhiệt độ mong muốn trong thời gian ngắn.

Mạnh Hưng