دراین مقاله قصد داریم به تاریخچه تولید توربوشارژرها ، تعریف توربو ، چگونگی کارکرد توربوشارژرها و مزایا و معایب توربو بپردازیم .

فهرست

1- تاریخچه توربوشارژر

2- تعریف توربو

3- طریقه کارکردن توربو

4- مزایای توربوشارژر

5- معایب توربوشارژر

6- خرابی توربو

7- اینترکولر چیست

8- سازگاری توربو باموتور‌های معمولی

——————————————

تاریخچه توربوشارژ

اگرچه صنعت خودرو تا چند دهه پیش به توربوشارژ متصل نشده‌بود، اما این مفهوم دارای تاریخچه گسترده ای است. در سال 1905، سوئیسی دکتر متولدشد.

آلفرد بوچی اولین اختراع ثبت شده در توربوشارژر را برای یک موتور دریایی دریافت‌کرد. با این حال، مفهوم توربوشارژ به اواخر قرن نوزدهم برمیگردد که هر دو گوتلیب دایملر و رودولف دیزل در حال تحقیق در مورد القاء اجباری بودند. اولین توربوشارژها برای دریانوردی یا اتومبیل اعمال نمیشدند: آنها به هواپیماها اعمال میشدند.

شروع پرواز

در حدود سال 1918، مهندس GE، سانفورد الكساندر ماس، توربوشارژر را به هواپیمای V12 Liberty اعمال كرد و متعاقباً توربوشارژ در بسیاری از هواپیماهای آمریكایی  اعمال شد. اولین توربوشارژر از میتسوبیشی اما در هواپیما برای موتور کشتی اعمال نمیشد.

اولین توربوشارژها چیزی شبیه به فناوری پیشرفته ای که امروزه میشناسیم نیستند. در میان چیزهای دیگر، عدم وجود فناوری مناسب فلز و بلبرینگ باعث پیشرفت آنها شده‌است

و این چیزی است که تا به امروز در حال کمال است. مواد مورد استفاده قادر به تحمل درجه حرارت بالا در موتورها نبودند. با بهبود مواد، آنها به تدریج در موتورهای کوچکتر اعمال میشدند.

در دهه 1960، صنایع سنگین میتسوبیشی شروع به استفاده از توربوشارژرها در موتورهای دیزلی بزرگ خودکرد. تا دهه 70، توربوشارژها در کشتی های دیزلی بزرگ استاندارد بودند. با این حال، استفاده از توربوشارژ در اتومبیل یک چالش بزرگتر بود.

توربوشارژر اتومبیل

اولین خودروهایی که دارای توربوشارژر بودند کامیون هایی‌بودند که اولین نمونه های اولیه در حدود سال 1938 ساخته‌شدند. اولین اتومبیل‌های مسافربری توربوشارژ تا دهه 60 ظاهر نمی‌شدند و حتی در آن زمان هنوز هم بسیار غیرقابل اعتماد بودند. در دهه 70، توربوشارژ برای مسابقات فرمول 1 بسیار محبوب شد، و حتی امروز این هنوز تصویری‌است که بسیاری از افراد در مورد توربوشارژرها دارند.

با این حال، بحران نفت در دهه 70 نیز آگاهی جدیدی از کاهش سوخت به همراه آورد. “کاهش اندازه” با استفاده از توربوشارژ فرصتی عالی برای موتورهای تمیز کننده و بدون از دست دادن قدرت فراهم کرد.

اولین کاربرد موفق برای خودروی سواری مرسدس بنز 300DS بود‌که در سال 1978 به بازار آمد. این با دستیابی به میزان انتشار کم و راندمان بهتر، اولین قدم برای پیروزی در جهان به مزایای توربوشارژشد.

در سال 1980، MHI تولید توربوشارژرها را در ساگامیهارا در ژاپن آغازکرد. با این حال، به سرعت آشکار شد که اروپا قراراست پیشرو توربوشارژرهاباشد، بنابراین MHI تصمیم گرفت بخش بزرگی از توسعه و تولید اروپا خود را به آن بازار منتقل کند. در سال 1991، MTEE اولین توربوشارژر خود را در آلمر در هلند تولید کرد و اولین پروژه ها برای BMW و Volvo انجام‌شد.

توربوشارژر

بسیاری از فن آوری های جدید دستیابی به موفقیت در سال های بعد دنبال شدند. در سال 1992، MHI اولین تأمین کننده ای بود‌که از یک شیر بای پس یکپارچه استفاده‌کرد. و در سال 1994، MHI توربوشارژرهایی تولید کرد

که با ساخت محفظه توربین ضد زنگ آستنیتی میتوانند در برابر درجه حرارت بسیار بالاتر مقاومت کنند. با این حال، سه سال بعد با اختراع محفظه توربین پیمایش دوقلو، یک فناوری حتی مهمتر نیز معرفی‌شد.

با نگه داشتن گاز اگزوز از هر سیلندر جدا شده، پیمایش دوقلوی می‌تواند از انرژی حاصل از گاز اگزوز بسیار کارآمد تر استفاده‌کند. این یک قدم بزرگ در جهت کاهش بیشتر تاخیر توربو بود.

در سال 1999، MHI اولین تامین کننده چرخ توربین TiAl ( تیتانیوم ) شد. TiAl در مقایسه با مواد چرخ توربین معمولی چگالی کمتری دارد و همین امر باعث می‌شود چرخش چرخ بسیار آسان تر شود. در سال 2001، MHI اولین منیفولد یکپارچه ضد زنگ آستنیتی را تهیه کرد، که باعث بهبود جریان و بسته بندی شد. و در سال 2005، MHI اولین چرخ کمپرسور منیزیم را تهیه کرد که بسیار سبک تر از مواد معمولی بود.

یکی دیگر از قدم های بزرگ به جلو برای توربوشارژها، معرفی هندسه متغیر( VG) توربو بود.

توربوشارژر

اولین اتومبیل مسافری مجهز به توربو VG – هوندا افسانه ژاپنی – در سال 1988 وارد بازارشد . در آن زمان این فناوری هنوز محدود بود و چند سال طول کشید تا بتواند به کار خود ادامه‌دهد.

توربو VG از مزایای واضحی برخوردار بود زیرا به دلیل داشتن سیستم پره چرخان در ورودی توربین، می‌توانست مانند یک توربوشارژر کوچک و بزرگ عمل‌کند. به همین دلیل، توربو VG می‌تواند هنگام برخاستن، ناحیه ای از گلو باریک ایجادکند، بنابراین باعث کاهش تاخیر توربو و در عین حال ظرفیت جریان بالا در حداکثر عملکرد انرژی‌می‌شود.

MHI توسعه توربوشارژرهای VG را در سال 1984 برای کاربردهای کامیون آغاز کرد و تولید انبوه را در سال 1994 آغاز کرد. توربوشارژرهای VG MHI برای اتومبیل‌های مسافربری در سال 2001 راه اندازی شد و این فناوری جدید به سرعت در بازار اروپا گسترش یافت.

استفاده از دو توربوشارژر در موتور یک روند محبوب برای به حداکثر رساندن قدرت در ضمن کاهش تاخیر توربو بوده‌است. Maserati اولین کسی بود‌که از این مجموعه قبلاً در سال 1981 استفاده‌کرد و Bugatti حتی از یک مجموعه – با چهار توربوشارژر متوالی در موتور W16 استفاده‌کرد.

مفهوم مرحله دو – معمولاً – تنظیم می‌شود به طوری که از توربوشارژر کوچکتر برای سرعت موتور کمتر استفاده‌می‌شود و بزرگتر برای سرعت بالاتر موتور ( استفاده‌می‌شود در حالی که مفهوم توربو bi -است

معمولاً دو توربوشارژر با اندازه یکسان ). MHI موتور BMW N54 را در سال 2006 با مجموعه ای از توربو پی در پی – up تهی‌کرد که به آن “TwinPower Turbo” گفته‌می‌شد. این موتور بسیار موفق شد و چندین جایزه کسب‌کرد.

آینده توربوشارژ

تاریخچه توربوشارژر به پایان رسیده‌است. تقاضای زیاد برای کاهش انتشار و برق، راه را برای فناوریهای جدید هموارمی‌کند. فصل بعدی در تاریخ توربوشارژ مستلزم انواع مختلفی از تقویت الکتریکی در هیبریدهای 48 ولت، بازار رو به رشد در VG برای وسایل نقلیه بنزینی، مواد و اجزای مقاوم در برابر حرارت سبک تر و بیشتر -, در میان بسیاری از ویژگی های جدید دیگر. علاوه بر این، در حالی که بازار اروپا نزدیک به بالغ شدن‌است، رشد گسترده ای در تقاضای توربوشارژر در سایر نقاط جهان وجود خواهدداشت که قانون انتشار سریع در حال پیشرفت‌است. MTEE مفتخراست که بخشی از این تاریخ‌است و ما مشتاقانه منتظر هستیم تا ببینیم آینده چه چیزی را به ارمغان خواهد آورد.

اولین توربو – Triven Oldsmobile سال 1962

مدل‌های اتومبیل Oldsmobile Jetfire و Chevy Corvette Monza در سال 1962 اولین کسانی بودند که قدرت موتورهای توربو را آزمایش‌کردند. اگرچه این خودروها کوتاه مدت بودند – عمر کردند، اما آزمایشات باعث افزایش علاقه به توسعه موتورهای اتومبیل توربو – شد. تا سال 1978 نگذشته بود‌که مرسدس – بنز اولین موتور توربوی – اتومبیل سواری – مرسدس بنز 300 SD را با موتور توربوشارژ 5 – موتور سیلندر W116 تولیدکرد.

——————————————

توربوشارژر چیست؟

توربوشارژر یک جزء است‌که از یک توربین و کمپرسور هوا تشکیل شده‌است و برای مهار گازهای خروجی زباله ساطع شده از موتور استفاده‌می‌شود. هوا را بیشتر به داخل سیلندرها مجبورمی‌کند و به موتور کمک‌می‌کند تا قدرت بیشتری تولیدکند.

توربو چگونه کار می‌کنند؟

توربوها از یک شافت با چرخ توربین در یک انتها و یک چرخ کمپرسور از طرف دیگر تشکیل شده‌است. اینها توسط یک حلزون شکل – که دارای یک درگاه ورودی‌است، پوشانده شده‌است که گازهای خروجی تلف شده با فشار زیاد وارد می‌شوند. با عبور هوا از توربین، توربین می چرخد و کمپرسور با آن می چرخد و در مقادیر زیادی هوا که فشرده شده و از درگاه خروجی خارج می‌شود، ترسیم می‌شود.

یک لوله این هوای فشرده شده را از طریق یک اتصال دهنده به داخل سیلندرها تغذیه می‌کند، که هوا را قبل از رسیدن به سیلندرها خنک‌می‌کند. از آنجا که توربوها با سرعت بسیار زیاد ( تا 250،000 RPM ) کار می‌کنند، آنها معمولاً دارای سیستم خنک کننده روغن هستند تا مطمئن شوند که خیلی گرم نیستند. اکثر سیستم ها همچنین دارای دریچه ای هستند که به عنوان “ضایعات” شناخته می‌شوند، که برای منحرف کردن گاز اضافی به دور از توربوشارژر هنگام موتور باعث افزایش بیش از حد می‌شود, با محدود کردن سرعت چرخش آن، از آسیب دیدن توربین جلوگیری‌می‌کند.

موتورهای توربوشارژ با موتورهای استاندارد تفاوت دارند زیرا از گازهای خروجی تلف شده برای جذب هوای بیشتر به شیر ورودی استفاده می‌کنند. در حالی که به طور طبیعی موتورهای آسپیراسیون – برای جلب هوا به موتور به فشار هوای طبیعی تکیه می‌کنند، توربوها این روند را سرعت می بخشند و از نظر اقتصادی قدرت بیشتری تولیدمی‌کنند.

مزایای توربو چیست؟

توربوشارژرها مزایای مختلفی را ارائه می‌دهند، از این رو چرا اکنون در اتومبیل‌های مدرن بسیار محبوب هستند. در اینجا، ما نقاط اصلی به علاوه موتور توربوشارژ را لیست میکنیم.

قدرت

توربوها در همان موتور اندازه قدرت بیشتری تولید می‌کنند. دلیل این‌است که هر ضربه پیستون قدرت بیشتری نسبت به موتورهای طبیعی – آسپیراسیون ایجاد می‌کند. این بدان معناست که هم اکنون تعداد بیشتری اتومبیل به موتورهای کوچکتر و توربوشارژ مجهز شده اند و جایگزین واحدهای بزرگتر و اقتصادی کمتری می‌شوند. مثال خوب این تصمیم فورد برای جایگزینی موتور بنزینی استاندارد 1.6 لیتری خود با یک واحد توربوشارژ 1 لیتری‌است که آن را EcoBoost مینامند.

اقتصادی

از آنجا که توربوشارژرها می‌توانند همان توان موتورهای بزرگتر و طبیعی – را تولید کنند، این راه را برای استفاده از موتورهای کوچکتر، سبک تر و اقتصادی تر را هموار می‌کند. اکنون، تمام اتومبیل‌های دیزلی مدرن مجهز به توربوشارژر هستند که باعث بهبود مصرف سوخت و کاهش تولید گازهای گلخانه ای می‌شوند.

گشتاور و عملکرد

حتی در کوچکترین موتورها، توربوشارژرها گشتاور بیشتری تولید می‌کنند، به خصوص پایین تر از محدوده. rev این بدان معناست که اتومبیل ها از عملکرد قوی و پرشکوه بهره می برند، که در سطح شهر بسیار عالی‌است و به موتور کمک می‌کند تا با سرعت بالاتر در بزرگراه ها و جاده های A احساس تصفیه بیشتری کند. در سرعت های کم، موتورهای توربوشارژ کوچک می‌توانند از اتومبیل‌های مجهز به موتورهای بزرگتر و طبیعی – آسپیراسیون پیشی بگیرند، زیرا گشتاور تولید شده‌آنهااست.

موتورها با صدای آرام

از آنجا که هوا در یک موتور توربوشارژ از طریق لوله ها و اجزای بیشتری فیلترمی‌شود، سر و صدای ورودی و اگزوز کاهش یافته و تصفیه‌می‌شود,

ایجاد صدای آرام تر و نرم تر موتور – شاید یکی از غیر منتظره ترین مزایای موتور توربوشارژ باشد.

توربوشارژر دیزل ژنراتور ولوو – فروش توربوشارژر دیزل ژنراتور Volvo

توربوشارژر دیزل ژنراتور کامینز – فروش توربوشارژر دیزل ژنراتور کامینز – Cummins

——————————————

مزایای شارژر متغیر هندسی متغیر ( VGT )

توربوشارژر هندسی متغیر ( VGT ) برای دستیابی به سه هدف متفاوت از نوع ثابت طراحی شده‌است: ( 1 ) برای دستیابی به بالاترین گشتاور موتور، ( 2 ) برای ایجاد یکپارچه زمان پاسخ توربو, و ( 3 ) برای افزایش مصرف هوا در طی سرعت کم موتور. این توپولوژی در مرسدس بنز 300 SD مورد استفاده قرار گرفت که اولین اتومبیل مسافری بود‌که با موتور دیزلی توربوشارژ نزدیک به – قابل حمل بنزین شد.

هزینه‌های تعمیر گران قیمت

توربوشارژرها پیچیدگی را به موتور اضافه می‌کنند، با تعداد زیادی از اجزای دیگر در زیر درپوش که می‌تواند شکست بخورد یا خطا ایجاد کند. درست‌است که این مشکلات گران‌است و در صورت عدم موفقیت می‌تواند بر سایر مؤلفه ها تأثیر بگذارد.

تاخیر توربو

تاخیر توربو تأخیر کوتاهی در پاسخ پس از فشار دادن دریچه گازاست، که می‌تواند در شرایطی اتفاق بیفتد که موتور به اندازه کافی گاز اگزوز تولید نکند تا توربین ورودی توربو را به اندازه کافی سریع بچرخاند. این تنها در شرایطی اتفاق می افتد که ماشین به صورت تهاجمی رانده می‌شود، یا از موقعیت دریچه گاز بسته می‌شود. در اتومبیل‌های با کارایی بالا -، تولید کنندگان با اضافه کردن دو توربوشارژر هندسه متفاوت، به جای یک بزرگ با تنها یک توربین واحد، از تاخیر توربو جلوگیری می‌کنند.

راندمان در مقابل سبک رانندگی

دستیابی به ارقام مربوط به راندمان موتور توربوشارژ نیاز به کنترل دقیق دریچه گاز دارد، به این ترتیب شتاب دهنده خیلی سخت فشار نمی‌یابد. هنگامی که یک توربوشارژر در حال افزایش‌است، سیلندرها با سرعت بیشتری سوخت می سوزند و منجر به راندمان ضعیف می‌شوند. رانندگانی که از یک اتومبیل طبیعی – به یک مدل توربوشارژ می‌روند، ممکن‌است نیاز به تنظیم سبک رانندگی خود برای حفظ راندمان خوب داشته باشند، به خصوص هنگام اولین بار.

بزرگترین توربو جهان

قدرتمندترین موتور توربو جهان و بزرگترین آن در کشتی اقیانوس – فتح کشتی کانتینر Emma Maerskاست. موتور دیزلی ساخته‌شده با توربو – یک نیروگاه سیلندر 14 -‌است که برای رهاکردن یک فک – با افت 107،389 اسب بخار ساخته‌شده‌است. و برای تاج گذاری بیشتر، آستر اقیانوس 7 میلیون نیوتن متر گشتاور از آن ( حدود 5،16 میلیون پوند – فوت ) دریافت‌می‌کند. واقعیت‌های جالب: موتور تقریباً به اندازه یک ساختمان دو طبقه – بلنداست.

این می‌تواند یک مخزن نظامی را به قطعات خردشده خردکند،و این توانایی را دارد که بتواند قدرت را برای کل شهر تأمین‌کند.

توربوشارژر دیزل ژنراتور پرکینز – فروش توربوشارژر دیزل ژنراتور پرکینز- Perkins

——————————————

هدف از Intercooler

در حالی که هوای بیشتر به توربوشارژر مکیده‌می‌شود معمولاً به معنای قدرت بیشتر موتوراست، ما نمیخواهیم هوا گرم‌شود ( بنابراین در حال گسترش‌است ). بنابراین از دستگاهی به نام intercooler استفاده‌می‌شود. هوا را که وارد توربو می‌شود خنک‌می‌کند تا آن را کوچک‌کند و صدای انفجار بیشتری نیز فراهم‌کند.

——————————————

نرخ خرابی توربوشارژر

علل نقص عملکرد توربو به دلیل روغن کاری ضعیف روغن به همراه ترکیبی از آلاینده های اگزوز که شامل دوده و هر نوع آلودگی‌است که ممکن‌است درون توربو مکیده‌شود، به وجودمی‌آید. انسداد اگزوز ناهموارمی‌تواند به مشکلات توربو بیفزاید. به طور معمول، قطعات توربو در حدود $ 2800 هزینه‌دارند در حالی که یک توربو تازه مونتاژ شده بیش از 4000 دلاراست.

مواجهه با خرابی موتور توربو غیر معمول‌نیست زیرا هرچه اجزای بیشتری در یک موتور موتور کاربردی به هم پیوسته‌باشند، بیشتر در معرض آسیب قرارمی‌گیرند. در مسافت پیموده شده بیش از 100000 مایل، دیوارهای استوانه ای توربو شروع به نمایش شکاف‌های ناشی از ساییدگی مداوم در طی دوره استفاده‌می‌کنند. و همین مورد در مورد حلقه‌های پیستون نیز صدق‌می‌کند.

علائم یک توربو ناکام و چه باید کرد

مانند هروسیله مکانیکی فعال دیگر، توربوشارژرها با گذشت زمان تسلیم می‌شوند. علائم یک توربو بیمار شامل پوشش ترک خورده، یاتاقان ناهموار و تقریباً در مورد هر مؤلفه خسته در اطراف براکت موتوراست. توربو بسته به میزان خسارت قابل ترمیم‌است.

سازگاری توربو با موتورهای معمولی

توربوشارژر به طور مستقیم با موتورهای بنزینی معمولی سازگارنیست، اما در صورت اجازه فضا می‌توان آن را در جای خود قرارداد. همچنین با برخی اصلاحات امکان پذیراست. با موتورهای توربو بهترین قسمت این‌است که می‌توانید بدون افزایش وزن، توان خروجی آن را افزایش‌دهید.

مطالب مرتبط

سوپرشارژرها

توربوشارژ و نحوه عملکرد آن