توربو شارژ | هر آنچه که باید در مورد توربو شارژ، انواع، معایب و مزایای آن بدانید
هر آنچه که باید در مورد توربو شارژ، انواع، معایب و مزایای آن بدانید
توربو شارژ
چندین سال پیش یک ماشین سریع و قدرتمند بود
که زیر کاپوت آن موتوری حجیم با سیلندرهای متعدد گنجانده شده بود.
پیشرانه هایی که برخلاف آن قد و قواره بزرگشان، عملکرد قابل توجهی نداشتند و همچنین مصرف سوخت آن ها نیز بالا بود.
نکته جذاب این موتورها، غرش پر ابهت و خیره کننده آن ها بود.
اما امروزه به لطف فناوری های جدید موتورهایی با حجم یک سیلندر از همان پیشرانه ها، قدرتی دو برابر تولید میکنند. مثلا یکی از این فناوریهای پیشرو، می توان به توربو شارژر اشاره کرد.
دوستان عزیز و همراهان همیشگی تکتاز آپشن با ما همراه باشید تا در ادامه شما عزیزان را با همه چیز را درمورد توربو شارژ، انواع توربو شارژ، معایب و مزایای آن آشنا کنیم.
بعد از چند بحران نفتی در اروپا و آمریکا و بروز جنگ های داخلی در خاورمیانه، قیمت نفت به طرز باور نکردنی بالا رفت.
این بدترین خبر برای تولیدکنندگان بزرگ ماشین بود. شرکت های اسم و رسم دار که اغلب محصولات خود را با موتورهای حجیم راهی بازار می شدند.
مصرف بالای این ماشین ها هزینه ی استفاده از آن ها را به طرز وحشتناکی افزایش داده بود. اتفاقی که دلیل نا رضایتی صاحبان این ماشین ها بود.
قیمت گزاف بنزین و گازوئیل نه تنها هزینه های گزافی را به خریداران تحمیل می کرد بلکه هزینه های تولید را نیز افزایش می داد. نفت تأثیری عمیق بر تمامی صنایع به ویژه ماشین سازی دارد. این بحران اقتصادی مدیران و مهندسان را مجبور به یک تغییر اساسی در استراتژی هایشان انداخت.
از یک طرف کاهش حجم موتور، کاهش قدرت موتور را نیز در پی داشت. این مسئله به تنهایی باعث رنجش خاطر مشتریان می شد. گروه بزرگی از مهندسان در پی آن شدند که راهکاری را برای رفع این معضل و جلب رضایت مشتریان پیدا کنند.
برخی از شرکت ها توانستند با ابداع موتور های جدید که سیلندرهای کمتری داشت، به افزایش بهره وری دست یابند. گروهی دیگر نیز مجبور شدند تا با کاهش وزن ماشین، جبران مافات کنند؛ اما گروهی دیگر که اهداف بلند پروازانه ای در سر داشتند، سراغ یک تکنولوژی قدیمی رفتند که هنوز در صنعت ماشین سازی استفاده نشده بود.
تاریخچهی توربو شارژ
در ۱۸۸۵میلادی گوتلیب دایملر، مهندس نامدار آلمانی اولین ایدهها را برای تقویت موتورهای احتراق داخلی مطرح کرد. ایده ی دایملر استفاده از یک مکانیزم چرخ دندهای برای فشرده کردن هوا و تزریق آن به درون سیلندر بود؛ اما حقیقت آن است که اولین باری که اصطلاح TurboCharger در لغت نالمه ی صنعتی دنیا مطرح شد، نام «آلفرد بوچی» مهندسی سوئیسی پشت آن قرار گرفت.
بوچی سرمهندس بخش دیزل کمپانی بزرگ Sulzer بود. او ایده اش را در قالب یک طرح اختراعی در سال ۱۹۰۵ به ثبت رساند. طرح بوچی، واقعا هوشمندانه بود. آنچه او ساخت، شامل یک منیفولد حلزونی بود که درون آن یک توربین تعبیه می شد.
این سازه به محل گازهای خروجی اگزوز متصل می شد و میزان تراکم هوای قابل اشتعال درون سیلندر را بیشتر میکرد. بهعبارت ساده تر توربو شارژر کمپرسوری بود که هوای فشرده را به درون سیلندرها می فشرد.
اگرچه ایده ی بوچی در ظاهر ساده بود ولی برای اجرایی کردن آن زمان زیادی صرف شد؛ یعنی چیزی حدود ۲۰ سال طول کشید تا توربو شارژر به مرحلهی سوددهی برسد. طی جنگ جهانی اول یک مهندس فرانسوی به اسم «آگوست راتیو» توانست یک توربو شارژ را درون یک موتور کمپانی رنو بگنجاند. این موتور قرار بود بهعنوان پیشرانهی اصلی هواپیمای جنگنده استفاده شود.
در ۱۹۱۸ کمپانی جنرال الکتریک تولید انبوه موتورهای توربو شارژر برای هواپیماهای جنگنده را آغاز کرد.
اولین استفاده از این موتورهای تقویت شده روی هواپیماهای معمولی در سال ۱۹۲۰ و توسط کمپانی Napier صورت گرفت. ارتش آمریکا رکورددار اولین استفاده از توربو شارژر در کشتی های جنگی در خلال جنگ جهانی دوم بود.
داستان استفاده از توربو شارژر در موتور ماشین ها ، به اندازه ی تاریخ پیدایش آن پر و پیمان نیست. در دههی ۵۰ تلاش های بسیاری از سوی آلمانیها و آمریکایی ها برای تعبیه ی یک پیشرانه توربو درون یک ماشین صورت گرفت؛ اما هر بار به دلیل افزایش شدید دمای بلوک پیشرانه و ذوب شدن آن، پروژه متوقف می شد.
افزایش ناگهانی دور موتور معضلات متعددی را در بخش انتقال قدرت بهوجود می آورد. در واقع، اغلب ماشین سازان هنوز نتوانسته بودند قدرت بی حد و اندازهی توربوها را در مقیاس یک ماشین کنترل کنند.
سرانجام در ابتدای دههی ۶۰ یعنی درست در ۱۹۶۲ بود که کمپانی جنرال موتورز آمریکا اولین ماشین دنیا که مجهز به پیشرانه توربو شارژ بود را معرفی کرد. این ماشین توسط کمپانی اولدزموبیل از زیرمجموعههای GM به اسم Jetfire عرضه شده بود.
بعدها دیگر زیرمجموعه ی جنرال موتورز یعنی شورولت نیز از آن روی مدل Monza استفاده کرد. حداقل ۱۰ سال طول کشید تا این فناوری توسط ماشین سازان آلمانی کاربردی شود. کمپانی ب ام و در ۱۹۷۳ بود که برای اولین بار از یک ماشین توربو شارژر در اروپا پرده برداری کرد.
توربو شارژر چطور کار میکند؟
پیش تر گفتیم که مکانیزم توربو در حقیقت فشرده کردن هوا برای احتراق قوی تر پیشرانه است. با افزایش حجم هوا یا همان اکسیژن در داخل سیلندر، بعد از جرقه زنی شمع انفجار قوی تری رخ میدهد که باعث بالا رفتن توان پیشرانه میشود.
توربو شارژر در واقع یک نوع مکنده ی پرقدرت هواست که جریان هوای ورودی به سیلندر را فشرده میکند و باعث میشود تا هوای بیشتری به سیلندرها وارد شود. توربوشارژر نسبت قدرت به وزن پیشرانه را افزایش میدهد. توربین متصل به توربو شارژر با سرعت دورانی حدودا ۳۰ برابر بیشتر از حالت عادی دوران پیشرانه به چرخش درمی آید. گاهی توربوشارژرها می توانند چرخشی معادل ۲۵۰ هزار دور در دقیقه را تحمل کنند.
توربو شارژ
حال سؤال این است که پروسه ی فنی و مهندسی توربو شارژر به چه صورت است. توربو شارژرها از دو قسمت اصلی توربین که هوای ورودی از گازهای خروجی را با فناوری سانتریفیوژ با سرعت بالا به چرخش درمی آوردند.
بخش دیگر، کمپرسور یا فشرده کننده ی هواست که یک سر آن به توربین ها و سر دیگر آن به منیفولد ورودی به سیلندر متصل است. هر دو بخش توربین و کمپرسور متحرک هستند. بر اساس مشاهدات فیزیکی هرچه توربین بزرگ تر باشد، میزان هوای فشرده و در واقع میزان تقویت بیشتر خواهد بود.
بزرگ بودن توربین ها کارایی آنها را در دور موتورهایی پایین به مشکل می اندازد. مدل های کوچک تر در دور موتور های پایین عملکرد بهتری دارند ولی هرگز به قدرت نمونه ی بزرگ تر نیستند. بنابراین پیدا کردن یک سایز مناسب بر حسب توانایی های موتور استاندارد یک هنر مهندسی است.
اینترکولرها و نقش آنها
توربو شارژ
این اواخر یک قطعه ی دیگر بین این دو نیز نصب می شود که وظیفه ی آن خنک کردن گازهای انتقالی به اسم اینترکولر است. پیشرفت مهندسی کاری کرده است که توربو شارژرها از مدل های سنتی با توانایی پایین تبدیل به غول های چند صد اسب بخاری شوند.
همین امر ظاهر ی ترسناک به آنها می بخشد. دمای حاصل از چرخش سریع توربین و گازهای خروجی که خود به تنهایی داغ هستند گاه به بیش از ۱۳۰ درجه سانتی گراد می رسد. بدون وجود یک مکانیزم خنک کننده، توربو عملا هر آنچه هست و نیست را مذاب میکند.
حقیقت این است که یک سازه ی توربو اندازه ی چندان بزرگی ندارد و می دانیم که دما در جسم کوچک، سریع تر منتقل می شود. اینترکولر ها نقشی بسیار مهم تر از خنک کردن هوا دارند. حرارت بیش از حد شاید به بلوک موتور آسیب نزند ولی قطعا کارایی آن را پایین می آورد. افزایش حرارت، ترکیب از پیش تعیین شدهی هوا و سوخت را با اختلال رو به رو می کند. گرم بودن هوا به چند دلیل برای سلامت پیشرانه ی ماشین مناسب نیست.
توربو شارژ
یکی اینکه با افزایش دما چگالی آن کاهش پیدا میکند که به معنای افت عملکرد پیشرانه است و دوم اینکه دمای بالا می تواند سبب افزایش دمای مخلوط هوا و سوخت نیز بشود که خود سبب پدیده های مخربی مثل انفجار زود هنگام میشود.
در انفجار زود هنگام، دمای مخلوط هوا و سوخت آنقدرر افزایش پیدا کند که پیش از جرقه زنی شمع ها، گاز سوختنی مشتعل می شود. این انفجار خارج از کنترل و زود هنگام، نه تنها افت توان پیشرانه را به همراه دارد بلکه می تواند آثار مخربی نیز روی آن کارکردش بگذارد.
توربو شارژ
از سویی دیگر، افزایش بیش از حد دمای پیشرانه می تواند تأثیرات منفی روی سلامت قطعات بگذارد و عمر کاری آن ها را کاهش دهد. بهتر است بگوییم اینترکولر همانند رادیاتور است که هوای گرم از داخل آن می گذرد تا دمای آن کاهش پیدا کند.
اینترکولر معمولا می تواند دمای هوای ورودی به سیلندر را تا ۴۰ الی ۶۰ درجه ی سانتیگراد کاهش دهد. کاهش دما نیز به دو صورت میتواند باشد؛ با استفاده از هوا یا آب. اینترکولرهایی که با هوا خنک میشوند، دارای ساختار ساده تری هستند؛ اما انواع خنک شونده با مایع نیاز به یک رادیاتور دوم دارند تا آب را نیز خنک کنند.
انواع توربو شارژر
توربو شارژر حلزونی ساده
در این مدل گازهای خروجی تنها از یک مسیر حلزونی حرکت و توربین را می چرخانند، سپس توربین را ترک میکنند، وارد اگزوز شده و خارج می شوند. مسیر حلزونی یک معبر مارپیچ درون پوسته ی توربین است که مقطع آن ثابت نیست و کاهش می یابد. این تغییر باعث ثابت نگه داشتن سرعت گازها در برخورد با توربین می شود. محور متحرک کمپرسور به همراه توربین روی یک شفت نصب شده است.
پره های کمپرسور دارای انحنا هستند و تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز، هوا را فشرده می کند. هوای فشرده شده با سرعت زیاد و فشار کم از سردکننده عبور می کند و وارد قسمت حلزونی پوسته ی کمپرسور می شود.
این کار باعث کاهش دما برای جلوگیری از احتراق سوخت به وسیله ی دمای هوا و افزایش فشار هوا پیش از ورود به موتور ماشین خواهد شد.
توربو شارژر حلزونی با افزایندهی سرعت
این نوع دارای یک حلزون و یک افزاینده ی سرعت (پره های ثابت روی پوسته ی توربین) یا دو حلزون و دو مجرای مستقل است. گازهای خروجی وارد منیفولد و از آنجا وارد حلزون ها می شوند.
اما بجای ان که مستقیما وارد چرخه ی توربین شوند، از روی پره های ثابت عبور میکنند و با زاویه ی مناسب و با انرژی بالاتر با پره های توربین برخورد می کنند. در این نوع توربو شارژر کمپرسور همانند حلزونی ساده عمل میکند.
توربو شارژر ضربانی
در این سیستم از ضربات دود های خروجی خارج شده از سیلندر استفاده می شود. این امر افزایش سرعت توربو شارژر را در پی دارد. منیفولد ضربانی دارای مسیری مستقلی از هر سیلندر است که در انتها به دو کانال اصلی جداگانه تبدیل میشود، این دو کانال به دو کانال روی پوسته ی توربین می پیوندند.
منیفولد ضربانی دارای مقطع نسبتا کوچکی است تا از ضربات بهره ی بیشتری ببرد. چراکه در منیفولد دود بزرگ تر، اتلاف انرژی بالاتر است. شکل منیفولد ضربانی به گونه ای طراحی شده تا از جریان گازهای آزاد (بدون ضربه) نیز به خوبی گازهای تودهای (همراه با ضربه) استفاده کند.
این ویژگی در حین شتاب گیری باعث افزایش سرعت و تداوم رسیدن انرژی گازهای خروجی به توربین، افزایش میزان اکسیژن و در نتیجه افزایش قدرت موتور ماشین می شود.
سوپرشارژر چیست؟
ساختار موتور های سوپرشارژ مشابه توربو شارژ است با این تفاوت که در سوپرشارژها توربینی وجود ندارد و کمپرسور قدرت خود را مستقیما و با استفاده از تسمه یا زنجیر از موتور گرفته و هوای ورودی به سیلندر را فشرده می کند.
مزایا و معایب توربو شارژر و سوپرشارژر چیست؟
یکی از مزایای سوپرشارژرها این است که مبحث توربو لگ در آنها وجود ندارد. اما آنها نیاز به قدرت بیشتری برای چرخش دارند؛ بنابراین همیشه نمی توانند قدرتی مانند توربو شارژر را تولید کنند. سوپرشارژر معمولا در موتور ماشین های درگ استفاده می شود که احتیاج به قدرت بسیار زیادی دارند.
در هر دو سیستم مزایا و معایبی وجود دارد.
از نظر تئوری توربو شارژر بازدهی بهتری دارد زیرا از انرژی هدررفته در گازهای خروجی برای چرخش خود استفاده می کند اما از طرف دیگر توربوشارژر تا حدی مسیر خروج دود را مسدود کرده و مقداری فشار منفی یا Back-Pressure ایجاد می کند و تا موقعی که دور موتور بالا نرود بوست زیادی تولید نمی شود. از طرفی توربوها باعث به وجود آمدن لگ یا تأخیر در دورهای پایین تر می شود.
توربو شارژ
نصب سوپرشارژر آسان تر و کم هزینهتر است زیرا نیازی به تغییر در سیستم خروجی موتور نیست. از آنجایی که سوپرشارژر نیروی خود را مستقیما از پولی میل لنگ دریافت می کند، مشکل تأخیر یا لگ بسیار کمتر از توربو شارژر است.
چراکه نیازی به بالا رفتن دور موتور و افزایش فشار گازهای خروجی ندارد. به همین دلیل موتور های مجهز به سوپرشارژر منحنی گشتاور صاف تری دارند و برای رانندگی شهری مناسب تر هستند. البته در سیستمهای مدرن توربو شارژر، با استفاده از توربین با پره های متغیر تا حد زیادی مشکل لگ برطرف شده است.
توربو شارژ
از آنجایی که توربوشارژرها به موتور اتصالی ندارند و برای کار کردن متکی به انرژی تولیدی موتور نیستند!
از نظر اقتصادی و نیز قدرت کلی موتور نسبت به سوپرشارژرها برتری دارند چرا که این نوع از شارژرها انرژی مورد نیاز خود را از طریق قرار دادن یک توربین در مسیر خروجی گاز های اگزوز به دست می آورند:
که در حالت عادی هم انرژی شان اتلاف میشد.
به همین دلیل است که گازهای خروجی موتور در دورهای پایین تر از ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ rpm توان لازم برای به حرکت درآوردن توربین جهت تولید انرژی مکانیکی مورد نیاز برای کارکردن توربو شارژر را ندارد و عملا توربوها در هنگام نیاز موتور به قدرت بالا مثل به حرکت درآمدن از حالت سکون، کمک خاصی نمی کنند و از این نظر نسبت به سوپر شارژرها ضعف دارند.
هم در موتورهای بنزینی و هم دیزلی از توربو شارژر استفاده می شود ولی سوپرشارژر بیشتر در موتورهای بنزینی کاربرد دارد و بهندرت در موتور دیزل از آن استفاده می شود. همچنین احتمال خطر آتش سوزی به دلیل حرارت بالاتر در توربو شارژر بیشتر است. به کار افتادن و افزایش بوست ناگهانی توربو شارژر در دور موتور های بالاتر فشار زیادی به سیستم انتقال قدرت وارد می کند.
رانندگی با خودروهای توربو
پشت فرمان قرار گرفتن ماشینی که موتورش توربو شارژر دارد شاید در ظاهر هیجان انگیز باشد. ولی در عین حال محدودیت های خاص خود را نیز در پی دارد. موتور هایی که توسط توربو شارژر تقویت شده اند، ساختار متفاوتی را نسبت به موتور های تنفس طبیعی طلب می کنند.
یکی از مهمترین علل بروز مشکل در موتور های توربوشارژ، به سیستم روغن کاری مرتبط است. اتصالات توربو شارژر برای داشتن عملکردی مناسب به روغنی با خلوص، فشار و شدت جریان مناسب احتیاج دارند.
روغن پس از استارت زدن و روشن شدن ماشین برای رسیدن به موتور و رسیدن به دمای مناسب نیاز به زمان دارد.
بنابراین باید در نظر داشت که بعد از استارت زدن ماشین، چیزی حدود ۳ تا ۵ دقیقه برای گرم شدن صبر کنیم.
با خاموش کردن ماشین، پمپ روغن در موتور هم خاموش می شود و این باعث می شود مقداری از روغن در سیستم باقی بماند و چون دمای موتور هنوز بالاست، روغن در برخورد با این بخش های داغ می سوزد و کیفیت و ویسکوزیتهی مطلوب را از دست می دهد. برای جلوگیری از این آسیب، باید قبل از خاموش کردن ماشین برای مدتی کوتاه صبر کنید تا دمای موتور پایین بیاید و بعد آن را خاموش کنید.
زمانی که دور موتور پایینتر از ۲۰۰۰ rpm قرار دارد و با دندههای سبک در حال حرکت هستید، وقتی برای شتاب گیری پدال گاز را فشار میدهید، میزان سوخت بیشتری وارد می شود ولی به علت دور پایین موتور اکسیژن کمتری وارد می شود و این مخلوط غنی سوخت و هوا می تواند به موتور آسیب بزند. برای جلوگیری از این اتفاق بهتر است که هنگام شتاب گیری دنده ماشین کاهش داده شود.
توربو شارژ
در موتور های توربو شارژ کیفیت سوخت بسیار اهمیت دارد. استفاده از سوخت با عدد اکتان پایین باعث افزایش احتمال کوبش در موتور و آسیب به موتور می شود. از بهترین سوخت موجود برای ماشین توربوشارژ خود استفاده کنید. ولی ترجیحا از مکمل های رایج در بازار پرهیز کنید.
یکی از مشکلات ماشین های توربوشارژ وجود توربولگ است.
بدین معنا که بین زمانی که پای رو پدال گاز گذاشته می شود و اعمال شتاب لحظه ای، تأخیری به وجود می آید.
این حالت در پیچ جاده می تواند باعث از بین رفتن تعادل ماشین شود.
به همین دلیل به هنگام رانندگی در ماشین توربوشارژ، در پیچ ها از فشار دادن ناگهانی پدال گاز خودداری کنید.
ام جی 360 توربو
ام جی یک کمپانی اصالتا انگلیسی است که در سال 1923 تاسیس شد و تا مدتی طولانی در انگلستان به صورت مستقل و بعد از آن تحت مالکیت برند های ماشین سازی انگلیسی فعالیت می کرد. اما داستان این برند بسیار طولانی است و خلاصه بگوییم اکنون در مالکیت کمپانی سایک چین است و به حیات خود ادامه می دهد.
ام جی در بسیاری از کشورها از جمله انگلستان محصولات خود را به فروش می رساند و برخی مدل های آن، فروش خوبی را تجربه می کنند. محصولات ام جی چند سال قبل توسط مدیا موتورز در بازار ایران عرضه شدند که به دلیل عملکرد بسیار بد وارد کننده، برند ام جی نه تنها محبوبیتی کسب نکرد، بلکه کار سخت تری هم در کشورمان داشت.
نکات مثبت ام جی 360 توربو
طراحی نسبتا خوب – موتور توربو
نقد کارشناسی ام جی 360 توربو
توربو شارژ
ام جی 360 در دو نسخه معمولی و توربو تولید خواهد می شود که در اینجا به بررسی مدل توربو می پردازیم.
از نظر ظاهری هیچ تفاوتی میان دو مدل تنقس طبیعی و توربو دیده نمی شود و در مجموع باید بگوییم با یک ماشین نسبتا زیبا رو به رو هستیم و بدون شک باید بگوییم طراحی ماشینهای چینی در سال های اخیر پیشرفت زیادی داشته و به نوعی در حال تکامل است.
ماشین های ساخت کمپانی ام جی همواره طراحی قابل قبولی داشته اند و به همین دلیل است که ام جی 6 و ام جی GS از سوی کاربران ایرانی، ماشین های نسبتا زیبایی به شمار می روند.
در نمای جلو ام جی 360 توربو، یک جلو پنجره نسبتا بزرگ به همراه ورودی های هوای موجود بر روی سپر خودنمایی می کنند و در نمای عقب چراغ های نسبتا کشیده ای دیده می شود.
به علاوه اینکه بر روی بدنه خطوط شکسته زیادی وجود دارد که علاوه بر جذابیت ظاهری، عملکرد آیرو دینامیکی را هم بهبود می بخشند.
سایز چرخها کاملا با ابعاد بدنه تناسب دارد و ناهماهنگی در این بین وجود ندارد.
توربو شارژ
با ورود به داخل کابین، همان حس هماهنگی به شما دست می دهد. برای ام جی 360 توربو دو تریم مشکی و کرم قابل انتخاب است.
هرچند بسیاری از قطعات از پلاستیک سخت ساخته شده اند ولی ام جی سعی کرده با اضافه کردن چوب به داشبورد، کمی از حس ناخوشایند پلاستیک بکاهد.
یک نمایشگر 8 اینچی لمسی در مرکز داشبورد دیده می شود که برای سیستم اطلاعات و سرگرمی در نظر گرفته شده.همچنین نمایشگر صفحه آمپر ترکیبی از دو نوع آنالوگ و دیجیتال است.
توربو شارژ
از مهمترین آپشن های در نظر گرفته شده برای ام جی 360 توربو می توانیم به نمایشگر 8 اینچی لمسی، چراغ های جلو هالوژن با قابلیت تنظیم ارتفاع، چراغ دیلایت، سانروف برقی، تهویه مطبوع به همراه فیلتر تصفیه هوا، سیستم های ترمز ABS, EBD, BA, CBC و ESP، سنسور پارک و دوربین دید عقب و نیز سیستم نشانگر میزان باد تایرها یا Itpms اشاره کنیم.
موتور به کار رفته در ام جی 360 توربو، همان موتور 1.5 لیتری 4 سیلندری است که در نسخه معمولی به کار رفته ولی به پرخوران توربو شارژر مجهز شده است.
قدرت این موتور به 130 اسب بخار و گشتاور آن به 210 نیوتن متر می رسد:
و برای انتقال آن به چرخ های جلو از یک جعبه دنده 6 سرعته اتوماتیک کمک گرفته شده است.
دیدگاهتان را بنویسید