تیتان کارز

مجله تخصصی خودرو

نحوه کار کردن توربو های هندسه متغیر

how variable geometry turbocharger work

نحوه کار کردن توربو های هندسه متغیر

توربو شارژ یک سیستم شارژ اضافی برای موتور است که خودروسازان برای بهینه سازی موتور و افزایش راندمان و بازدهی موتور از آن استفاده می کنند؛ توربو شارژها علاوه بر مزیت هایی که دارند مشکلاتی نیز در آن ها وجود دارد. با با نحوه کار کردن توربو های هندسه متغیر همراه تیتان کارز باشید.

از جمله این مشکلات ساپورت نکردن موتور در تمام دور موتور ها است، به دلیل این که توربو یک جسم فیکس است و دور موتور یک متغیر، پس نباید انتظار داشته باشیم یک توربو در تمام دور موتور ها انتظارات ما را برآورده کند. برای مثال یک توربوی کوچک می تواند در دور موتور های پایین در مدار باشد و دور موتور های بالا را ساپورت نکند یا برعکس یک توربوی بزرگ در دور موتور های بالا بهتر عمل کند و در دور موتور های پایین به بوست مورد نظر نرسد. حال یکی از سیستم هایی که برای مقابله با این مشکل استفاده می شود، سیستم VTG Turbocharger است.

همان طور که مشاهده کردید ویدئو نحوه کار کردن توربو با توربین هندسه تغیر را نشان داد. در دور های پایین تیغه ها با زاویه کم تر و نزدیک تر به یکدیگر هستند و بین تیغه ها مجرای تنگی برای عبور دود ایجاد می شود، این کار باعث می شود در دور های پایین که حجم و سرعت دود خروجی، برای چرخش توربین مانند دور های میانی و بالایی نیست، تا حدود زیادی جبران بشه. کوچک شدن راهگاه های دود موجب افزایش سرعت دود بعد از عبور از راهگاه می شود و هچنین دود مماس تر با توربین و عمود تر به هر پره برخورد می کند؛ و متمرکز تر در انتهای بیرونی لبه ی پره های توربین برخورد می کند. به دلیل این که با وارد کردن نیرو به لبه ی پره، توربین راحت تر چرخانده می شود تا مرکز پره (گشتاور بیشتر).

اما با افزایش دورموتور و افزایش سرعت و حجم گاز های خروجی، زاویه تیغه ها باید باز تر بشود و راهگاه های پهن تری ایجاد کنند؛ زیرا در غیر این صورت اون حجم از دود که سرعتش هم بیشتر شده است نمی تواند از بین تیغه ها عبور کند و بک پرشر(Back pressure) شدید ایجاد می شود و همچنین سرعت چرخش توربین هم دیگر افزایش به خصوصی نخواهد داشت.

در نتیجه این سیستم باعث می شود هم در دور های پایینی بوست قابل توجهی تولید شود وهم در دور های بالایی و میانی. این نوآوری مدت زیادیست که وجود دارد، به نظر می رسد توسعه و تحقیقات روی این روش از دهه ی هفتاد میلادی شده باشد؛ اما بنا به دلایلی در آن زمان استفاده ی کمی ازش شده است؛ برای مثال دلایلی مثل: مطرح نبودن بحث آلودگی و مصرف سوخت، که بخواهند به جای موتور های بزرگ و با حجم زیاد، از موتور های کوچک با سیستم های شارژ اضافی هوا استفاده کنند. همچنین این نوع توربو ها برای عملکرد بهتر نیاز به کنترل الکترونیکی دارند که در آن زمان کم تر بوده و کنترل مکانیکی هم عملکرد کاملا مناسبی نداشته. البته توجه داشته باشید که این سیستم باعث تولید رفتار های غیر عادی بک پرشر(Back pressure) می شود که بدون سیستم های تایمینگ متغییر سوپاپ دود استفاده از آن عملکرد کاملا مناسبی نداشت. اما امروزه این نوع توربو ها کم کم دوباره وارد صحنه می شوند.