انواع چیدمان توربو شارژرها را بشناسید

به گزارش پدال نیوز، در ابتدا باید ذکر کنیم که در متن، منظور از دور گرفتن توربو شارژر،افزایش سرعت دورانی کمپرسور آن است و چون سیستم کاری توربو کامپاوند‌ها به تنهایی نیاز به فضای زیادی دارد، آن را در فرصت های دیگری بررسی می کنیم.
 
تویین توربو ها
همان طور که از نام این سیستم معلوم است، تویین توربو به معنی حضور دو توربو شارژر بر روی یک پیشرانه است تا به این ترتیب بتوان عملکرد و راندمان بالاتری از موتور گرفت. البته قابل ذکر است که حتی بیشتر از دو توربو شارژر نیز بر روی پیشرانه‌ها ممکن است نصب شود که این قبیل پیشرانه‌ها تعداد انگشت شماری در دنیای خودروسازی دارند.
اما وجود دو توربو شارژر بر روی موتور می‌تواند هم به صورت موازی باشد و هم به صورت سری که بیشتر به نوع پیشرانه و آرایش سیلندر‌های آن باز می گردد. به این معنی که معمولا برای موتور‌های خورجینی دو توربو شارژر استفاده می‌شود که هر کدام از آن ها وظیفه دارد تا یک بلوک موتور را پرخوران کند. این نحوه قرارگیری توربو شارژر‌ها را موازی می‌گویند. اما ممکن است بر روی یک پیشرانه خطی دو توربو شارژر نصب شود که این کار معمولا توسط تیونر های خودرویی انجام می‌شود تا بتوان یک پیشرانه را به نهایت بازدهی آن را رساند. این نحوه استفاده از دو توربو شارژر را به صورت سری می گویند. البته همان طور که گفته شد پیشرانه های کمی به این صورت ساخته و تولید شده‌اند چرا که حضور دو توربو شارژر بر روی یک منیفولد خروجی، جای‌گیری و طراحی پیچیده‌ای خواهد داشت.
 
توربو شارژر ترتیبی
یکی از مهم‌ترین ایرادات توربو شارژر‌ها در سکته آن هاست. سکته توربو شارژر به آن زمانی گفته می‌شود که هنوز سرعت و حجم گاز های خروجی از اگزوز به حدی نیست که کمپرسور این قطعه بتواند حجم کافی از هوا را برای پرخوران کردن پیشرانه به درون سیلندر‌ها بفرستد. به این ترتیب، پیشرانه در دور موتور‌های پایین چندان چابک نبوده اما به محض عبور از دور موتور خاص و سرعت گرفتن کمپرسور توربو شارژر، عمل پرخوران کردن موتور به نحوخوبی انجام می‌شود. تا امروز راه‌های زیادی برای عبور از این مشکل توربو شارژر ها روی کار آمده است که یکی از بهترین آن‌ها، توربو‌شارژر ترتیبی است. در این روش از دو توربو شارژر با اندازه های کوچک و بزرگ استفاده می شود. نوع کوچک تر چون با حجم هوای کمتری می تواند به دور کاری مناسب خودش برسد، پس زودتر و در دور موتور پایین‌تری به پرخوران کردن موتور می‌پردازد و با رسیدن به دور موتور‌های بالاتر و تامین حجم هوای کافی برای توربو‌شارژر بزرگ‌تر، عمل پرخوران به بهترین شکل انجام خواهد شد. نکته مهم در خصوص این سیستم در این است که هر دو توربو شارژر از ابتدا در حال چرخش و کار هستند اما نوع کوچک‌تر چون زودتر به دور مناسبش می‌رسد، می‌تواند از دور موتور پایین‌تری سیلندر‌ها را شارژ کند. ضمن این که ممکن است بسته به طراحی موتور،توربو‌شارژر کوچک‌تر همیشه در مدار کاری باقی بماند و یا بعد از عبور از دور موتور خاصی، تغذیه آن از منیفولد خروجی قطع شود تا تمام حجم هوای خروجی از اگزوز برای توربو شارژر بزرگ‌تر مصرف شود.
 
تویین شارژرها
همان طور که گفته شده است، یکی از مهم‌ترین مشکلات توربو شارژر‌ها، سکته آن است. اما در مقابل سوپر‌شارژرها این عیب را ندارند و چون از ابتدا نیروی کاری خود را از میل لنگ موتور دریافت می‌کنند، می‌توانند در هر دور موتوری به شارژ کردن سیلندر ها بپردازند. تویین شارژ کردن یک پیشرانه به استفاده هم زمان از سوپر شارژر و توربو شارژر بر روی موتور گفته می‌شود. سوپر شارژر چون از ابتدا می‌تواند حجم هوای فشرده کافی برای سیلندر‌ها را تامین نماید، سکته توربو شارژر را از بین می‌برد. در ادامه نیز با دور گرفتن کافی توربو شارژر، عمل پرخورانی موتور به بهترین شکل انجام خواهد شد. تویین شارژر ها نیز استفاده های محدودی دارند و کمتر مورد استقبال شرکت‌های خودروساز قرار گرفته اند. نحوه قرارگیری سوپر‌شارژر و توربو شارژر در مدار کاری نیز می‌تواند به دو صورت موازی و یا سری باشد که آن هم باز به نوع پیشرانه و آرایش سیلندر ها و عوامل دیگر بستگی خواهد داشت.
 
تویین اسکرول توربو شارژر
این نوع توربو شارژر‌ها تفاوتی با نمونه های دیگر ندارند و اختلاف آن ها فقط در تغذیه آن هاست. به این صورت که در تویین اسکرول ها، محل قرارگیری توربو شارژر بر روی منیفولد به گونه ای است که دو راه ورودی به توربو شارژر وجود دارد و خروجی نیز به همین شکل متغیر خواهد بود. برای مثال در موتور های خطی چهار سیلندر، گاز های خروجی سیلندر های یک و چهار باهم و سیلندر های دو و سه نیز باهم وارد توربو شارژر می شوند. همین تغییر کوچک باعث می شود تا گاز های خروجی از اگزوز در حین ورود به توربو شارژر دچار تداخل و آشفتگی کمتری شوند و در نتیجه توربو شارژر اثر کاری بالاتری پیدا کند تا جایی که حتی این توربو شارژر ها را در حد نمونه های دو توربو نیز قلمداد می کنند. رسیدن سریع تر به بوست مناسب، سکته کمتر، مصرف سوخت پایین تر و... از مهم‌ترین ویژگی های این توربو شارژر هاست.
 
توربو شارژر های مرحله ای
همان طور که از نام این روش پرخورانی معلوم است، در این شیوه از دو توربو شارژر استفاده می شود که یکی پس از دیگری روی کار می آید. پرخوران اولی در حال شارژ کردن سیلندرهاست و توربو شارژر دوم، حرکتی ندارد. سپس با گذر از دور موتور معینی که در سیستم تعریف شده است، شیر ورودی گاز های اگزوز به سمت توربو شارژر دوم نیز باز شده و این پرخوران هم اقدام به شارژ کردن سیلندر ها خواهد کرد. توربو شارژر اولی می تواند بسته به تعریف آن همیشه در مدار کاری باشد و یا تغذیه آن از دود های خروجی بعد از وارد مدار شدن توربو شارژر دوم، قطع شود تا باز در زمان نیاز وارد مدار کاری شود.
این نحوه استفاده دو مزیت کلی دارد که یکی سکته کمتر توربو شارژر به خاطر قرارگیری تمام حجم دود خروجی برای یک توربو شارژر در زمانی است که دور موتور بالا نیست و حجم گاز های خروجی کم است و دیگری استهلاک کمتر سیستم به خاطر استفاده از توربو شارژر دوم در زمان نیاز است. البته این روش نیز استفاده کمتری از نمونه تویین توربو دارد.
 
توربوشارژر هندسه متغیر
همان طور که از نام این نوع توربو شارژر بر می آید، هندسه فضای داخلی کمپرسور آن می تواند تغییر کند. این کار باز هم برای کاهش سکته توربو شارژر صورت می گیرد و توسط یک بازو و پره هایی داخل فضای کمپرسور انجام می شود. در زمانی که دور موتور پایین است، پره ها جمع شده و فضای اطراف پروانه کمپرسور را کاهش می دهند تا به این صورت، هوایی که به سمت سیلندر ها می رود، فشرده تر شود. با افزایش دور موتور و سرعت گرفتن پروانه کمپرسور، پره ها توسط بازوی عملگر باز می شوند و فضای بیشتری برای حضور هوا درون کمپرسور فراهم می شود و به این شکل، شارژ کردن سیلندر ها در دور موتور های بالا نیز به بهترین حالت انجام خواهد شد.
نویسنده: مهندس علیرضا داودی