توربوشارژر چیست؟
هنگامی که صحبت از ترکیب عملکرد با کاهش مصرف سوخت می شود، مهندسان تقریبا مجبور به انتخاب یک موتور توربو می شوند.
خارج از هوای رقیق دنیای ابرخودروها، جایی که لامبورگینی همچنان اصرار دارد که موتورهای تنفس طبیعی تمیزترین و ایتالیایی ترین راه برای تولید نیرو و صدا باقی می مانند، روزهای خودروهای بدون توربوشارژ به پایان می رسد.
برای مثال، گرفتن یک فولکس واگن گلف تنفس طبیعی غیرممکن است. البته بعد از Dieselgate، این بعید است که اهمیتی داشته باشد، زیرا هیچ کس دیگر نمی خواهد گلف بازی کند.
با این حال، واقعیت این است که اتومبیل های شهری، اتومبیل های خانوادگی، گرند تورها و حتی برخی از سوپراسپرت ها کشتی را به نفع آینده غواصی ترک می کنند. از فورد فیستا تا فراری 488، آینده متعلق به القای اجباری است، تا حدی به دلیل قوانین آلایندگی، اما همچنین به این دلیل که این فناوری با جهش و مرز تکامل یافته است.
این یک مورد مصرف سوخت موتور کوچک برای رانندگی نرم و قدرت موتور بزرگ در زمانی است که شما آن را می خواهید.
هنگامی که صحبت از ترکیب عملکرد بالاتر با مصرف سوخت کمتر می شود، مهندسان تقریبا مجبور هستند آخرین موتورهای خود را با فناوری توربوشارژ طراحی کنند.
چگونه یک توربو می تواند بیشتر با کمتر انجام دهد؟
همه چیز به نحوه کار موتورها برمی گردد، پس بیایید کمی در مورد تکنیک صحبت کنیم. برای موتورهای بنزینی، نسبت هوا به سوخت 14.7:1 احتراق کامل همه چیز در سیلندر را تضمین می کند. آب میوه بیشتر از این هدر دادن سوخت است.
در موتورهای تنفس طبیعی، خلاء جزئی ایجاد شده توسط پیستون نزولی، هوا را به داخل سیلندر می کشد و از فشار منفی داخل برای کشیدن هوا از طریق سوپاپ های ورودی استفاده می کند. این یک راه آسان برای انجام کارها است، اما از نظر تامین هوا بسیار محدود است، مانند فردی که آپنه خواب دارد.
در موتور توربوشارژ، کتاب قوانین بازنویسی شده است. به جای تکیه بر اثر خلاء پیستون، یک موتور توربوشارژ از یک پمپ هوا برای فشار دادن هوا به داخل سیلندر استفاده می کند، درست مانند ماسک آپنه خواب که هوا را به سمت بینی شما هل می دهد.
اگرچه توربوشارژرها می توانند هوا را تا 5 بار (72.5 psi) بالاتر از فشار اتمسفر استاندارد فشرده کنند، در اتومبیل های جاده ای آنها معمولاً با فشار آرام تر 0.5 تا 1 bar (7 تا 14 psi) کار می کنند.
نتیجه عملی این است که در 1 بار فشار بوست، موتور دو برابر بیشتر از هوای تنفس طبیعی دریافت می کند.
این بدان معناست که واحد کنترل موتور می تواند دو برابر سوخت بیشتری تزریق کند و در عین حال نسبت هوا به سوخت ایده آل را حفظ کند و انفجار بسیار بزرگتری ایجاد کند.
اما این تنها نیمی از ترفندهای توربوشارژر است. بیایید یک موتور 4.0 لیتری تنفس طبیعی و یک موتور 2.0 لیتری توربوشارژ با فشار بوست 1 بار را مقایسه کنیم، با این فرض که در غیر این صورت از نظر فناوری یکسان هستند.
موتور 4.0 لیتری حتی در حالت دور آرام و زیر بار کم موتور سوخت بیشتری مصرف می کند، در حالی که موتور 2.0 لیتری مصرف بسیار کمتری دارد. تفاوت این است که در دریچه گاز باز، یک موتور توربوشارژ از حداکثر هوا و سوخت ممکن استفاده می کند - دو برابر یک موتور تنفس طبیعی با همان جابجایی، یا دقیقاً مشابه یک موتور تنفس طبیعی 4.0 لیتری.
این بدان معناست که موتور توربوشارژر می تواند به لطف القایی اجباری از حجم ناچیز 2.0 لیتری تا چهار لیتری قدرتمند کار کند.
بنابراین این یک مورد مصرف سوخت موتور کوچک برای رانندگی ملایم و قدرت موتور بزرگ در زمانی است که شما آن را می خواهید.
چقدر هوشمند است؟
همانطور که شایسته یک گلوله نقره ای مهندسی است، خود توربوشارژر هوشمندانه است. هنگامی که موتور در حال کار است، گازهای خروجی اگزوز از داخل توربین عبور می کنند و باعث می شوند که با سرعت های باورنکردنی بچرخند - معمولا بین 75,000 تا 150,000 بار در دقیقه.
توربین به کمپرسور هوا پیچ می‌شود، به این معنی که هر چه توربین سریع‌تر بچرخد، کمپرسور سریع‌تر می‌چرخد و هوای تازه را می‌مکد و آن را به موتور وارد می‌کند.
بسته به شدت فشار دادن پدال گاز، توربو در مقیاس کشویی کار می کند. در حالت بیکار، گاز خروجی کافی برای رساندن توربین به سرعت معنی دار وجود ندارد، اما با شتاب گرفتن، توربین به سمت بالا می چرخد و تقویت می کند.
اگر با پای راست خود فشار دهید، گازهای خروجی بیشتری تولید می شود که حداکثر مقدار هوای تازه را به داخل سیلندرها فشرده می کند.
پس گرفتاری چیست؟
البته دلایل مختلفی وجود دارد که چرا همه ما سال‌ها با خودروهای توربوشارژر رانندگی نمی‌کنیم، که از پیچیدگی شروع می‌شود.
همانطور که می توانید تصور کنید، ساختن چیزی که بتواند سال ها بدون منفجر شدن با سرعت 150,000 دور در دقیقه بچرخد، آسان نیست و به قطعات گران قیمت نیاز دارد.
توربین ها همچنین به منبع روغن و آب اختصاصی نیاز دارند که فشار بیشتری را به سیستم های روانکاری و خنک کننده موتور وارد می کند.
با گرم شدن هوا در توربوشارژر، سازندگان مجبور شدند برای کاهش دمای هوای ورودی به سیلندر کولرهای داخلی نصب کنند. هوای گرم نسبت به هوای سرد چگالی کمتری دارد و مزایای توربوشارژر را نفی می کند و همچنین می تواند باعث آسیب و انفجار زودرس مخلوط سوخت/هوا شود.
بدنام ترین نقص توربوشارژ، البته به عنوان تاخیر شناخته می شود. همانطور که گفته شد، باید شتاب بگیرید و یک اگزوز ایجاد کنید تا توربو شروع به تولید فشار تقویت معنی‌دار کند، به این معنی که ماشین‌های توربو اولیه مانند یک سوئیچ تاخیری بودند - هیچ، هیچ، هیچ، همه چیز.
پیشرفت‌های مختلف در فناوری توربو، بدترین ویژگی‌های آهسته ساب‌ها و پورشه‌های توربوشارژ اولیه را رام کرده است، از جمله پره‌های قابل تنظیم در توربین که بر اساس فشار اگزوز حرکت می‌کنند و اجزای سبک وزن و کم اصطکاک برای کاهش اینرسی.
هیجان‌انگیزترین گام رو به جلو در توربوشارژ را فقط می‌توان - حداقل در حال حاضر - در مسابقات F1 پیدا کرد، جایی که یک موتور الکتریکی کوچک توربو را در چرخش نگه می‌دارد و زمان چرخش آن را کاهش می‌دهد.
به طور مشابه، در مسابقات جهانی رالی، سیستمی که به عنوان ضد تاخیر شناخته می‌شود، مخلوط هوا/سوخت را مستقیماً در اگزوز جلوی توربوشارژر تخلیه می‌کند. گرمای منیفولد اگزوز باعث می شود حتی بدون شمع نیز منفجر شود و گازهای خروجی اگزوز ایجاد شود و توربوشارژر در حال جوشیدن بماند.
اما توربودیزل چطور؟
وقتی صحبت از توربوشارژ می شود، دیزلی ها نژاد خاصی هستند. این واقعاً دست به دست است، زیرا بدون القاء اجباری، موتورهای دیزلی هرگز به اندازه آنها رایج نیستند.
دیزل‌های تنفس طبیعی می‌توانند گشتاور پایینی مناسبی ارائه دهند، اما استعداد آنها در اینجا به پایان می‌رسد. با این حال، با القای اجباری، دیزل‌ها می‌توانند از گشتاور خود بهره ببرند و از مزایای مشابه همتایان بنزینی خود برخوردار شوند.
موتورهای دیزلی توسط Tonka Tough ساخته شده اند تا بارهای بسیار زیاد و دما را تحمل کنند، به این معنی که به راحتی می توانند فشار اضافی یک توربو را تحمل کنند.
همه موتورهای دیزل - تنفس طبیعی و سوپرشارژ - با سوزاندن سوخت در هوای اضافی در یک سیستم به اصطلاح احتراق بدون چربی کار می کنند.
تنها زمانی که موتورهای دیزلی تنفس طبیعی به ترکیب "ایده آل" هوا/سوخت نزدیک می شوند، زمانی است که انژکتورهای سوخت کاملا باز هستند.
از آنجایی که سوخت دیزل نسبت به بنزین فرار کمتری دارد، هنگامی که بدون هوای زیاد سوزانده می شود، مقدار زیادی دوده تولید می شود که به ذرات دیزل نیز معروف است. با پر کردن سیلندر با هوا، توربودیزل ها می توانند از این مشکل جلوگیری کنند.
بنابراین در حالی که توربوشارژ یک پیشرفت شگفت‌انگیز برای موتورهای بنزینی است، چرخش واقعی آن باعث می‌شود موتور دیزلی از تبدیل شدن به یک یادگار دودی نجات پیدا کند. اگرچه «دیزل گیت» در هر صورت می تواند باعث این اتفاق شود.
در مورد این واقعیت که توربوشارژرها تقریباً به تمام خودروهای چهار چرخ راه پیدا می کنند، چه احساسی دارید؟ نظرات خود را پایین صفحه با ما درمیان بگذارید.
