جزئیات وبلاگ
- صفحه اصلی
- مقالات /
- ماشین سنگین /
- توربو شارژ ماشین سنگین چیست؟
توربو شارژ یا توربو‌چرچ، یک نوع سیستم افزایش توان در موتورهای داخلسوز (موتورهای احتراق داخلی) است که با افزایش جریان هوا و سوخت به موتور، توان و عملکرد آن را افزایش می‌دهد.
این سیستم با کمک یک توربین کوچک، هوا را فشرده کرده و به داخل موتور می‌فرستد، که در نتیجه انرژی بیشتری از سوخت در محفظه احتراق موتور آزاد می‌شود و توان موتور افزایش می‌یابد.
توربوشارژها معمولاً در موتورهای دیزلی و بنزینی استفاده می‌شوند، به ویژه در موتورهای سنگین مانند موتورهای کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، ماشین‌های سنگین ساختمانی و ماشین‌های کشاورزی.
استفاده از توربوشارژ در موتورهای سنگین به دلیل مزایای زیر است:
توربوشارژ باعث افزایش توان موتور می‌شود و امکان حمل بارهای سنگین و انجام کارهای سخت‌تر را برای ماشین‌های سنگین فراهم می‌کند.
توربوشارژ بهبود کارآیی سوخت‌سوزی موتور را فراهم می‌کند و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد که می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد.
با افزایش کارآیی سوخت‌سوزی و بهبود احتراق در محفظه موتور، توربوشارژ به کاهش آلودگی هوا و انتشار آلاینده‌ها کمک می‌کند.
توربوشارژ به موتور اجازه می‌دهد در ارتفاعات بالا همچون کوهستان‌ها و مناطق دارای ارتفاع بالا عملکرد مناسبی داشته باشد.
با بهبود عملکرد سوخت‌سوزی و کاهش تنش‌های مکانیکی در موتور، توربوشارژ به عمر مفید موتور کمک می‌کند.
در برخی موارد ممکن است توربوشارژ به‌عنوان یک عنصر اختیاری در موتورهای سنگین ارائه شود که مشتریان می‌توانند بر اساس نیازهای خود از آن استفاده کنند.
توربوشارژ یا توربو چرج (Turbocharger) به کمک توربین و کمپرسور، جریان هوا را افزایش داده و به موتور اجازه می‌دهد با توان بیشتری از سوخت استفاده کند.
عملکرد توربوشارژ مبتنی بر اصل توربین‌ها و کمپرسورها است که از انرژی گازهای خروجی از موتور بهره می‌برد.
توربوشارژ معمولاً شامل دو بخش اصلی است:
توربین یک مکانیزم مشابه به بادبادک‌ها است که در جریان گازهای خروجی از محفظه احتراق موتور قرار می‌گیرد.
گازهای گرم با فشار بالا از محفظه احتراق از طریق توربین عبور می‌کنند و انرژی آن‌ها توربین را می چرخاند.
توربین متصل به شفت و کمپرسور بوده و با چرخاندن کمپرسور، هوا را فشرده و به داخل موتور می‌فرستد.
کمپرسور نیز یک مکانیزم با ویژگی‌های مشابه بادبادک است که به وسیله توربین چرخانده می‌شود.
با چرخاندن کمپرسور، هوا جمع‌آوری شده و فشرده می‌شود.
هوای فشرده به صورت فشرده‌تری وارد محفظه احتراق می‌شود و با افزایش فشار در محفظه احتراق، میزان سوخت و هوا مخلوط می‌شود و احتراق سوخت بهبود می‌یابد.
با کمک توربوشارژ، موتور قادر به استفاده بهینه‌تر از سوخت می‌شود و توان و عملکرد آن افزایش می‌یابد.
توربوشارژ معمولاً در موتورهای دیزلی و بنزینی با هدف افزایش کارایی و کاهش مصرف سوخت استفاده می‌شود.
توربوشارژها در ماشین‌های سنگین به دلیل نیاز به توان بالا و کارایی بهتر برای انجام وظایف سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این توربوشارژها بر اساس نوع ماشین و نیازهای آن طراحی و استفاده می‌شوند.
برخی از انواع توربوشارژ ماشین‌های سنگین عبارتند از:
در این نوع توربوشارژ، دو توربین به کمک دو کمپرسور وجود دارد که همزمان عمل می‌کنند.
این نوع توربوشارژ برای افزایش توان و عملکرد ماشین‌های سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در این نوع توربوشارژ، تنها یک توربین و کمپرسور وجود دارد.
این نوع توربوشارژ در ماشین‌های سنگین که نیاز به توان بالا دارند اما نیاز به مصرف سوخت کمتر دارند، استفاده می‌شود.
توربوشارژ متغیر (Variable Geometry Turbocharger یا VGT):
این نوع توربوشارژ قابلیت تغییر شکل وضعیت پره‌ها دارد تا مقدار مناسبی از هوا را در هر حالت استفاده‌گر موتور فشرده کند.
این قابلیت باعث بهبود کارایی سوخت‌سوزی می‌شود و به مصرف سوخت کمتر کمک می‌کند.
در این نوع توربوشارژ، دو جریان هوای مستقل به دو پره مجزا متصل هستند.
این نوع توربوشارژ بهبود کارایی موتورها را تحت بار تغییر توان و سرعت باریک‌تر بهبود می‌دهد.
توربوشارژ یا توربو چرج، وظیفه‌ای اساسی در موتورهای داخلسوز (موتورهای احتراق داخلی) دارد و به‌طور کلی وظیفه‌های زیر را انجام می‌دهد:
توربوشارژ با افزایش جریان هوا و سوخت به موتور، توان آن را افزایش می‌دهد.
با فشرده‌تر شدن هوا، میزان اکسیژن در محفظه احتراق بیشتر می‌شود که به احتراق بهتر سوخت و افزایش قدرت موتور کمک می‌کند.
با افزایش فشار هوای وارد شده به محفظه احتراق، میزان سوخت و هوا مخلوط می‌شود و کارایی سوخت‌سوزی بهبود می‌یابد.
این به معنای کاهش مصرف سوخت در همان حجم کاری موتور است و در نتیجه، هزینه‌های عملیاتی کاهش می‌یابد.
توربوشارژ به موتور اجازه می‌دهد در ارتفاعات بالا همچون کوهستان‌ها و مناطق دارای ارتفاع بالا عملکرد مناسبی داشته باشد.
در ارتفاعات بالا، دما و فشار هوا پایین‌تر از سطح دریا است و با استفاده از توربوشارژ، میزان هوای فشرده و اکسیژن به موتور تأمین می‌شود.
با بهبود عملکرد سوخت‌سوزی و کاهش تنش‌های مکانیکی در موتور، توربوشارژ به کاهش آلودگی هوا و انتشار آلاینده‌ها کمک می‌کند.
همچنین، توربوشارژ به وسیله افزایش توان موتور و بهبود کارایی سوخت‌سوزی، می‌تواند به کاربردهای مختلفی از جمله خودروها، کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، ماشین‌های کشاورزی، ماشین‌های ساختمانی و صنعتی، کشتی‌ها و هواپیماها مناسب باشد.
استفاده از توربوشارژ برای بهره‌برداری بهینه از انرژی سوخت و افزایش کارایی موتورها بسیار مهم و موثر است.
مشکل دمای هوای فشرده در توربوشارژ به عنوان یکی از مواردی است که در طراحی و استفاده از این سیستم‌ها باید به آن توجه شود.
دمای هوای فشرده به‌واسطه فشردگی آن افزایش می‌یابد و اگر دما بسیار بالا رود، ممکن است به مشکلاتی منجر شود که در زیر توضیح داده شده است:
افزایش دمای هوا ممکن است کارایی توربوشارژ را کاهش دهد.
زیرا هر افزایش در دما باعث کاهش چگالی هوا می‌شود و در نتیجه، کمپرسور نمی‌تواند هوا را به میزان مطلوبی فشرده کند.
این باعث کاهش جریان هوای احتراق می‌شود و در نتیجه توان موتور کاهش می‌یابد.
دمای بالای هوا ممکن است باعث افزایش تولید نیتروژن اکسید (NOx) که یکی از آلاینده‌های محیطی معروف است، شود. این مسئله در موتورهای دیزلی اهمیت بیشتری دارد.
در توربوشارژها محدودیت‌هایی برای حداکثر فشاری که می‌توان به هوا اعمال کرد وجود دارد.
افزایش دما ممکن است باعث افزایش فشار هوا شود و محدودیت‌های توربوشارژ را نادیده بگیرد.
برای مدیریت و کاهش مشکل دمای هوای فشرده در توربوشارژها، از روش‌های متنوعی استفاده می‌شود.
به‌عنوان مثال، از سیستم‌های خنک‌کننده هوا (Intercooler) استفاده می‌شود که هوای فشرده‌شده را سردتر می‌کنند و افت دما را به میزانی کاهش می‌دهند.
همچنین، تنظیم مناسب نسبت میان فشار هوا و سوخت می‌تواند به کنترل دمای هوای فشرده کمک کند.
طراحی دقیق توربوشارژ و استفاده از مواد مقاوم در برابر حرارت نیز به کاهش مشکل دمای هوای فشرده کمک می‌کند.
استفاده از توربوشارژها یا توربوچرچ‌ها در موتورهای داخلسوز (موتورهای احتراق داخلی) مزایا زیادی دارد، اما با برخی معایب نیز همراه است.
برخی از اصلی‌ترین معایب توربوشارژها عبارتند از:
یکی از معایب توربوشارژها، تاخیری است که به‌طور معمول به نام "تاخیر توربو" شناخته می‌شود.
این تاخیر می‌تواند باعث احساس ناپایداری و پاسخ‌گویی ضعیف موتور در ابتدای شتاب‌دهی شود.
توربوشارژها حساس به گرد و غبار هستند و در صورت ورود ذرات خارجی می‌تواند به عملکرد موتور آسیب بزند.
از این رو، استفاده از فیلترهای هوا موثر برای جلوگیری از ورود ذرات غیرمناسب به توربوشارژ مهم است.
توربوشارژها انرژی مکانیکی اضافی به موتور می‌دهند، اما این بار اضافی نیز می‌تواند باعث افزایش فشار و حرارت در محفظه احتراق شود.
این موضوع می‌تواند نیاز به استفاده از مواد مقاوم در برابر حرارت بیشتر و طراحی دقیق‌تر موتور را ایجاد کند.
توربوشارژها به‌وسیله روغن موتور کار می‌کنند و این روغن باید به‌طور منظم تعویض و تعمیر شود.
اگر روغن به درستی تعویض نشود، می‌تواند باعث آسیب‌ها و نقص‌های مکانیکی در توربوشارژ شود.
نصب و تعمیر توربوشارژها معمولاً گرانتر از سیستم‌های معمولی افزایش توان مانند موتورهای آسپیرهایر است.
همچنین، مصرف روغن و هزینه‌های نگهداری توربوشارژها نیز هزینه‌های اضافی به اجرای موتور اضافه می‌کند.
توربوشارژها از لحاظ ساختاری پیچیده‌تر هستند و نیاز به نگهداری دقیق‌تر دارند.
از این رو، تعمیرات و خدمات پس از فروش می‌تواند کاربران را با چالش‌هایی مواجه کند.
نتیجه گیری:
استفاده از توربوشارژها به بررسی و ارزیابی نیاز دارد و باید مزایا و معایب آن ها در نظر گرفته شود تا به بهترین تصمیم برای هر کاربرد خاص برسید.
در کاربردهای خاص مانند خودروهای عمومی و سنگین، اتوبوس‌ها، کشاورزی، ساختمانی و صنعتی، توربوشارژها می‌توانند توانایی‌های منحصر به فرد خود را ارائه کنند.
33622