Tăng áp cuộn đôi trên xe VinFast Lux hoạt động như thế nào?

Tăng áp (turbo hay turbocharger) là công nghệ đã có từ đầu thế kỷ 20, và được sử dụng phổ biến trên các động cơ đốt trong với nguồn khí nạp cưỡng bức. Cơ chế hoạt động của hệ thống này dựa trên việc tận dụng năng lượng từ nguồn khí thải của động cơ để tăng công suất cho chính động cơ.

Ban đầu, tăng áp chỉ được sử dụng trên các động cơ dành cho tàu biển hoặc máy bay, nhưng đến thập niên 1950 thì các nhà sản xuất xe hơi bắt đầu áp dụng cơ chế này trên các mẫu xe hiệu suất cao. Kể từ sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 và sau này là các quy định khí thải ngày càng chặt chẽ Châu Âu và Mỹ, nên thay vì theo đuổi các động cơ hút khí tự nhiên với dung tích xi-lanh lớn, các hãng xe ngày càng sử dụng nhiều hơn các động cơ dung tích nhỏ tích hợp bộ tăng áp.

Không chỉ vậy, theo luật thuế tiêu thụ đặc biệt sửa đổi có hiệu lực từ tháng 7/2016, các loại xe chở người dưới 10 chỗ ngồi có dung tích xi-lanh lớn phải chịu các mức thuế suất tăng đáng kể. Do vậy, việc sử dụng động cơ dung tích nhỏ kết hợp tăng áp sẽ giúp giảm giá thành sản phẩm đến tay người tiêu dùng.

Bộ đôi VinFast Lux A2.0 và Lux SA2.0 đều sử dụng động cơ tăng áp, nhưng hệ thống tăng áp trên mẫu động cơ này có chút đặc biệt. Thay vì sử dụng hệ thống tăng áp cuộn đơn hoặc tăng áp kép, động cơ trên xe VinFast sử dụng hệ thống tăng áp cuộn đôi (twin-scroll turbo).

Thông thường, năng lượng của dòng khí thải chiếm khoảng 30-40% tổng năng lượng được sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, với việc sử dụng tăng áp, một phần năng lượng này sẽ được tận dụng để nén khí nạp.

Mặc dù sử dụng bộ tăng áp sẽ hạn chế lãng phí năng lượng, nhưng điều này cũng đồng thời tạo ra độ trễ của động cơ. Lý do là vì động cơ phải hoạt động tới mức đủ mạnh để dòng khí thải có thể làm quay tuốc-bin qua đó đẩy nhiều không khí hơn vào buồng đốt. Khoảng thời gian này được gọi là turbo lag, và đó là điểm trừ lớn nhất của một mẫu xe tăng áp so với xe sử dụng động cơ hút khí tự nhiên với dung tích lớn hơn.

Các hãng sản xuất động cơ có nhiều cách để làm giảm độ trễ này, một trong số đó là sử dụng 2 hệ thống tăng áp riêng biệt gắn trong động cơ (twin-turbo hay biturbo). Tùy vào thiết kế mà các hãng sẽ cho 2 turbo này hoạt động song song hay nối tiếp.

Còn hệ thống tăng áp cuộn đôi trên xe Vinfast chỉ là một bộ tăng áp, nhưng đường ống dẫn khí thải tới bộ tăng áp này được chia ra làm hai.

 

Cụ thể, các luồng khí thải từ hai cặp xi-lanh sẽ được đưa tới tuốc-bin tăng áp qua các ống có đường kính khác nhau. Ống lớn hơn sẽ dẫn dòng khí thải từ xi-lanh số 2 và 3, hướng luồng khí này đến mép ngoài của cánh quạt tuốc-bin, giúp động cơ tăng áp quay nhanh hơn. Ống nhỏ hơn sẽ dẫn dòng khí thải từ xi-lanh số 1 và 4, hướng luồng khí này đến phần trung tâm của tuốc-bin, cải thiện phản ứng của bộ tăng áp ở vòng tua máy thấp. Thiết kế này có thể áp dụng tương tự với các động cơ 6 hay 8 xi-lanh.

Thiết kế này sẽ giúp dòng chảy của khí thải vào tuốc-bin trở nên mượt mà hơn so với việc gom khí thải từ cả 4 xi-lanh vào một đường ống tới tuốc-bin. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí sạch hơn sẽ giúp nhiệt độ xi-lanh mát hơn, cũng như nhiệt độ khí thải thấp hơn. Điều này giúp cải thiện hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu tới 5% và hiệu suất tuốc-bin lên tới 7-8%.