توربوشارژر بخشی از القای اجباری توربین است که با وارد کردن هوای بیشتر به داخل محفظه احتراق، کارایی و توان خروجی موتور را افزایش می‌دهد. در این مقاله ام کو پارت فروشگاه قطعات تویوتا با نحوه عملکرد توربوشارژر آشنا خواهید شد؟ و مزایا، معایب و انواع توربو شارژر بررسی شده است.
توربوشارژر چیست؟
توربوشارژر (یا توربو)، قطعه ای از تجهیزات القایی اجباری توربین است که با وارد کردن هوای اضافی به داخل محفظه احتراق، راندمان و توان خروجی موتور احتراق داخلی را افزایش می دهد.
به طور معمول، یک توربو هوا را می مکد، آن را خنک می کند و سپس هوای بیشتری نسبت به ورودی استاندارد خود به موتور می دهد. با این وجود، توربوشارژرها می توانند عمیق و غیرقابل نفوذ باشند تا به طور کامل عملکرد داخلی آنها را درک کنند. توربوشارژر یک توربین کوچک است که بین موتور و اگزوز قرار دارد.
با توجه به ورودی هوای هر دو و همچنین ماشین، یک توربوشارژر از گازهای خروجی برای چرخاندن توربین استفاده می کند که سپس هوای بیشتری را وارد موتور ماشین شما می کند و قدرت ماشین را افزایش می دهد.
توربوشارژر از یک چرخ کمپرسور، یک چرخ توربین، دو درگاه برای ورودی و خروجی هوا و دو درگاه برای ورودی و خروجی اگزوز تشکیل شده است. حالا بیایید در مورد نحوه عملکرد توربوشارژر در موتور ماشین شما صحبت کنیم.
توربوشارژر چگونه کار می کند؟
توربوشارژر روی خودرو همان اصل کار موتور پیستونی را اعمال می کند. یک توربوشارژر معمولاً از بخش توربین و بخش کمپرسور تشکیل شده است. یک بخش توربین دارای یک چرخ توربین برای تبدیل انرژی و محفظه توربین برای محافظت از آن است.
هدف از استفاده از محفظه توربین هدایت گاز خروجی به داخل چرخ توربین است. انرژی آزاد شده از گاز اگزوز باعث چرخش چرخ توربین می شود و بنابراین گاز از داخل قسمت خروجی اگزوز از محفظه توربین خارج می شود.
اکنون بخش کمپرسور شامل چرخ کمپرسور برای تبدیل بخشی از انرژی و محفظه کمپرسور برای محافظت می شود. نحوه عملکرد کمپرسور برخلاف توربین است.
یک چرخ کمپرسور توسط یک محور فولادی آهنگری به توربین متصل می شود و با چرخاندن چرخ کمپرسور توسط توربین، چرخش با سرعت بالا هوا را می کشد و در نتیجه آن را فشرده می کند.
سپس محفظه کمپرسور جریان هوای پرسرعت و کم فشار را با فرآیندی به نام انتشار به جریان هوای پرفشار و کم‌سرعت تبدیل می‌کند. و در نهایت هوای فشرده به داخل موتور رانده می شود و باعث می شود موتور سوخت بیشتری بسوزاند تا انرژی بیشتری تولید کند.
انواع توربوشارژر ماشین
انواع توربوشارژرهای مورد استفاده در خودروها به شرح زیر است:
- تک توربو
- توربو دوقلو
- توربو اسکرول دوقلو
- توربو هندسه متغیر
- توربو اسکرول دوقلو متغیر
- توربو الکتریکی
1. تک توربو
یک توربوشارژر تنها چیزی است که مردم به آن مانند یک توربو فکر می کنند. با تغییر اندازه اجزای داخل توربو، ویژگی‌های گشتاور کاملاً مجزا می‌توان به دست آورد. توربوهای بزرگتر سطوح بالاتری از قدرت سطح بالا را ارائه می دهند، در حالی که توربوهای کوچکتر می توانند سریعتر قرقره شوند و قدرت پایین تری تولید کنند.
آنها برای افزایش قدرت و راندمان موتور پرهزینه هستند و همانطور که محبوبیت بیشتری پیدا کرده اند، به موتورهای کوچک اجازه می دهند تا با تولید طبیعی همان قدرت موتورهای بزرگتر، اما با وزن کمتر، کارایی را افزایش دهند.
با این حال، آنها در یک محدوده دور در دقیقه باریک بهترین عملکرد را دارند و رانندگان معمولاً تا زمانی که توربو در محدوده اوج دور خود شروع به کار کند، «تاخیر توربو» را احساس می‌کنند.
| مزایای تک توربو | معایب تک توربو |
|---|---|
| برای افزایش قدرت و کارایی موتور مقرون به صرفه است. | تک توربو دارای محدوده RPM موثر تا حدودی باریک است. این یک مشکل ایجاد می کند، زیرا شما باید بین گشتاور پایین رده خوب یا قدرت بالاتر بالا یکی را انتخاب کنید. |
| این ساده ترین نوع توربو شارژر است و معمولاً نصب آن آسان است. | پاسخ یک توربو منفرد ممکن است مانند سایر انواع توربو سریع نباشد. |
| تک توربوها برای موتورهای کوچکتر استفاده می شوند تا قدرتی برابر با موتورهای بزرگتر تولید کنند. بنابراین، آنها اغلب می توانند وزن را کاهش دهند. |
2. توربو دوقلو
در توربوشارژر دوقلو، یک توربوشارژر دوم برای موتور وجود دارد. در یک موتور V6 یا V8، این کار را می توان با اجازه دادن به یک توربو منفرد برای کار با هر بانک سیلندر انجام داد. از طرف دیگر، یک توربو کوچکتر را می توان در دورهای کمتر در دقیقه با یک توربو بزرگتر برای دورهای بالاتر استفاده کرد.
پیکربندی دوم محدوده دور در دقیقه عملیاتی گسترده‌تری را امکان‌پذیر می‌کند و گشتاور بهتری در دورهای پایین‌تر می‌دهد (کاهش تاخیر توربو)، اما همچنین قدرت در دورهای بالاتر، به عنوان توربوشارژ متوالی دوقلو نیز شناخته می‌شود. به طور غیرمنتظره ای، داشتن دو توربو پیچیدگی و هزینه را به شدت افزایش می دهد.
| مزایای توربو دوقلو | معایب توربو دوقلو |
|---|---|
| مزایا و معایب مشابه راه اندازی تک توربو برای یک توربو دوقلو موازی در یک موتور V شکل است. | نیاز به هزینه بالاتر دارد و به دلیل استفاده از اجزای مضاعف تا حدودی پیچیده است. |
| توجه به توربوی متوالی یا استفاده از توربو در دورهای پایین و بالا، امکان منحنی گشتاور بسیار گسترده‌تر و صاف‌تری را فراهم می‌کند. گشتاور پایین‌تر بهتر است، اما در دورهای بالا مانند یک توربو کوچکتر، قدرت را از دست نمی‌دهد. | سبک تر و کارآمدتر برای دستیابی به نتایج مشابه وجود دارد. |
3. توربو اسکرول دوقلو
این نوع از توربوشارژرها به یک محفظه توربین ورودی تقسیم شده و منیفولد اگزوز نیاز دارند که به صورت جداگانه به سیلندر صحیح موتور با هر اسکرول متصل شود.
به عنوان مثال، در یک موتور چهار سیلندر (با دستور شلیک 1-3-4-2)، سیلندرهای 1 و 4 می توانند یک اسکرول از توربو را پشتیبانی کنند، در حالی که سیلندرهای 2 و 3 اسکرول متفاوتی را تغذیه می کنند. این طرح توزیع کارآمد انرژی خروجی گاز را به توربو می دهد و به تامین هوای متراکم و خالص در هر سیلندر کمک می کند.
هر چه انرژی بیشتری به توربین اگزوز ارسال شود که به معنای قدرت بیشتر است. تکرار کنید، نزدیک شدن به پیچیدگی سیستمی که به محفظه توربین پیچیده، منیفولدهای اگزوز و توربو نیاز دارد، هزینه زیادی دارد.
| مزایای توربو Twin-Scroll | معایب توربو Twin-Scroll |
|---|---|
| شما می توانید قدرت بیشتری دریافت کنید زیرا انرژی بیشتری به توربین اگزوز ارسال می شود. | به طرح موتور و طراحی اگزوز خاصی نیاز دارد. |
| بر اساس طرح‌های مختلف اسکرول، طیف وسیعی از RPM از افزایش‌های مؤثر می‌تواند امکان‌پذیر باشد. | اینها در مقایسه با توربوهای تک معمولی پرهزینه و پیچیده هستند. |
| می‌توانید انعطاف‌پذیری تنظیم بیشتری داشته باشید، زیرا همپوشانی بیشتر سوپاپ بدون وقفه در تخلیه اگزوز امکان‌پذیر است. |
4. توربو هندسه متغیر
توربوشارژرهای هندسه متغیر به عنوان توربین نازل متغیر نیز شناخته می شوند. معمولاً در موتورهای دیزلی استفاده می شود زیرا گازهای خروجی در موتورهای دیزلی کم است و حرارت به پره ها آسیب نمی رساند.
توربو هندسه متغیر شامل حلقه ای از پره های شکل آیرودینامیکی در محفظه توربین در ورودی توربین است. از نظر طراحی پیچیده است و همچنین به هزینه بالاتری نسبت به انواع دیگر نیاز دارد. اکنون VGTها به دلیل هزینه آنها در کاربردهای موتور بنزینی محدود شده اند.
این نوع توربوشارژرها به دلیل توانایی آنها در تغییر نسبت مساحت به شعاع، دامنه بوست گسترده‌تر و زمان‌های تاخیر کمتری را به همراه دارند تا با دور موتور موتور مطابقت داشته باشند. این طراحی باعث می شود که نسبت تصویر توربوشارژر با تغییر موقعیت تغییر کند.
| مزایای توربو هندسه متغیر | معایب توربو هندسه متغیر |
|---|---|
| آنها منحنی گشتاور گسترده و مسطح را ارائه می دهند و توربوشارژ موثری را در محدوده وسیعی از RPM ارائه می دهند. | اینها معمولاً در کاربردهای دیزلی استفاده می شوند، جایی که گازهای خروجی اگزوز کم است، بنابراین پره در اثر حرارت آسیب نمی بیند. |
| فقط یک توربو برای ساده کردن راه اندازی متوالی توربو مورد نیاز است. | این امر مستلزم هزینه بالاتری است زیرا برای حفظ قابلیت اطمینان کاربرد بنزین باید از فلزات خارجی استفاده شود. |
5. توربو اسکرول دوقلو متغیر
این توربو ترکیبی از توربو اسکرول دوقلو و توربو هندسه متغیر است. این توربو باعث می شود تا عملکرد عالی در هر خودرویی وجود داشته باشد. این طراحی باعث می شود که جریان هوای خروجی تنها به یک اسکرول هدایت شود.
علاوه بر این، میزان باز شدن دریچه را نیز فراهم می کند تا در صورت نیاز گازها در هر دو طومار تقسیم شوند. طراحی توربوشارژر VTS گزینه ای ارزان تر و قوی تر به توربو VGT می دهد، به این معنی که گزینه خوبی برای کاربردهای موتور بنزینی است.
| مزایای توربو اسکرول دوقلو متغیر | معایب توربو اسکرول دوقلو متغیر |
|---|---|
| اینها ارزان تر از توربو هندسه متغیر هستند، بنابراین امکان توربوشارژ بنزین را فراهم می کند. | این نیاز به هزینه بالاتری دارد و در مقایسه با توربو تک توربو یا توربو معمولی توئین اسکرول پیچیده است. |
| آنها همچنین یک منحنی گشتاور پهن و مسطح ارائه می دهند. | این تکنیک قبلاً کار شده است، اما در دنیای تولید پایدار نیست. |
| آنها در طراحی قوی تر از توربو هندسه متغیر بر اساس انتخاب مواد هستند. |
6. توربو الکتریکی
توربوهای الکتریکی جدیدترین و اخیراً به صنعت توربوشارژر اضافه شده اند. کاملاً با انواع دیگر توربوشارژر متفاوت است. آنها برای کاهش تاخیر توربو و کمک به یک توربوشارژر معمولی در دورهای پایین موتور استفاده می شوند.
این کار با اتصال یک موتور الکتریکی انجام می شود که کمپرسور را از ابتدا و از طریق دورهای پایین تر می چرخاند تا قدرت خروجی اگزوز برای کارکرد توربوشارژر کافی باشد.
این نوع توربوشارژرها یک ایراد دارند این است که بسیار گران و پیچیده هستند. این انتخاب توربوشارژر همچنین اجازه می دهد تا انرژی مصرف شده بازیابی شده و برای تولید برق استفاده شود.
| مزایای توربو الکتریکی | معایب توربو الکتریکی |
|---|---|
| تاخیر توربو و گازهای خروجی به راحتی با اتصال یک موتور الکتریکی به چرخ کمپرسور به راحتی حذف می شوند. | هزینه های بالاتری مورد نیاز است و پیچیده است، زیرا اکنون باید موتور الکتریکی را در نظر بگیرید و از خنک ماندن آن برای جلوگیری از مشکلات ایمنی اطمینان حاصل کنید. |
| انرژی تلف شده با اتصال یک موتور الکتریکی به یک توربین اگزوز بازیابی می شود. | VGT ها یا طومارهای دوقلو می توانند مزایای مشابهی را با هزینه بسیار کمتر ارائه دهند. |
| این یک محدوده RPM موثر گسترده با گشتاور کامل فراهم می کند. |
چرا توربوشارژر مورد نیاز است؟
به طور کلی موتورها هوا را مستقیماً از جو می مکند. بنابراین، آنها هوای کافی را برای احتراق از جو خارج نمی کنند. این ممکن است به دلیل سرعت بالا یا طراحی موتور باشد.
در این صورت باید از یک دستگاه خارجی برای تامین هوای موتور برای احتراق کامل استفاده کنید و این دستگاه به توربوشارژر معروف است. یک توربوشارژر برای انجام کار خود از گازهای خروجی اگزوز انرژی می گیرد.
کاربردهای توربوشارژر
توربوشارژرها عمدتاً برای افزایش مقدار هوای ورودی به موتور استفاده می شدند. و همچنین مقدار سوخت قابل احتراق را افزایش می دهد که به نوبه خود قدرت را افزایش می دهد.
قدرت نیز با افزایش سایز موتور بهبود یافت، اما این باعث افزایش وزن و اصطکاک داخلی می شود که مصرف سوخت را افزایش می دهد.
توربوشارژر نقش مهمی در موتور آی سی ایفا می کند. این باعث افزایش راندمان حجمی سیلندر موتور آی سی با دادن هوای فشرده به آن می شود. بنابراین در کنترل تشعشع مفید است. بنابراین در کاربردهای هوافضا، خودروسازی، دریایی و انرژی استفاده می شود.
مزیت استفاده از توربوشارژر چیست؟
با استفاده از توربوشارژر در خودروی شما، موتور می تواند چگالی توان بیشتری و افزایش بهره وری سوخت را برای خودروی شما فراهم کند. از آنجایی که یک توربوشارژر به موتورهای کوچکتر اجازه می دهد تا قدرت بیشتری داشته باشند، سازندگان می توانند جابجایی موتور خود را کاهش دهند.
جمع بندی
یک توربوشارژر به موتور متصل می شود تا قدرت بیشتری را ارائه دهد. این امر باعث می شود موتورهای کوچکتر اسب بخار و گشتاور بیشتری نسبت به حالت عادی تولید کنند. از هوای گرم شده و خارج شده از موتور برای چرخاندن چرخ کمپرسور و گرفتن هوای بیرون استفاده می کند.
امیدوارم که با انواع توربوشارژر آشنا شده باشید. اگر سوال یا ابهامی در مورد این مقاله دارید می توانید در بخش نظرات بپرسید. اگر این مقاله را دوست داشتید، لطفا آن را با دوستان خود به اشتراک بگذارید. در خبرنامه ما مشترک شوید تا هنگام آپلود پست های جدید مطلع شوید.
