توربو شارژر چیست ؟

هدف از طراحی یک توربو شارژر در دیزل های صنعتی ، کم کردن حجم و وزن دستگاه در راستای بالا بردن قدرت دستگاه به یک میزان معین می باشد. بالا بردن راندمان یک دیزل توسط توربو شارژ آن انجام می شود ، وظیفه توربو شارژر افزایش حجم فشار هوا در داخل سیلندرها می باشد ، ورود هوا با فشار بالا به داخل سیلندر بالا رفتن راندمان یک دیزل را پیش رو دارد. وجود توربو شارژر را با حرف T در مدل دستگاه های دیزلی نمایش می دهند ، برای مثال در دیزل پرکینز مدل 4008TAG2A و در دیزل ولوو TAD1641GE افزایش فشار هوا در داخل سیلندر ها با ورود هر چه بیشتر اکسیژن همراه است ، از طرفی اکسیژن بیشتر باعث احتراق کامل تر و در نتیجه عملکرد کامل تر می شود.

توربو شارژر :

نیروی توربو شارژر از طریق دودهای تولید شده اگزوز تامین می گردد که این دود ها هیچ فایده دیگری ندارند.

لزوما همه دستگاه های دیزلی دارای توربو شارژر نمی باشند ولی در مقایسه یکسان از نظر قدرت ، استفاده از یک دستگاه دیزلی به همراه توربو شارژر به مراتب مقرون به صرفه تر است نسبت به دستگاه هایی که فاقد توربو شارژر می باشند.

دیزل هایی که فاقد توربو شارژر می باشند با حرکت پیستون در داخل سیلندر عمل ورود هوا به داخل سیلندر را انجام می دهد ، در این صورت هوای داخل سیلندرها با فشار طبیعی جو تامین می شود. در برخی موارد میزان فشار هوای ورودی در داخل سیلندر ها حتی کمتر از فشار جو می باشد.

توربو شارژر میزان حجم و فشار هوای ورودی به سیلندر ها را به نسبت 2 برابر فشار جو افزایش می دهد که این امر موجب افزایش قدرت دیزل و میزان گشتاور آن می شود. این افزایش قدرت می تواند تا سقف 40% باشد که این امر بسته به طراحی توربو شارژر می باشد.

توربو شارژها در واقع یک کمپرسور تزریق هوا به یک اندازه به داخل سیلندر ها می باشند که از یک کمپرسور و یک توربین تشکیل شده است. همانطور که پیش تر گفته شد کارکرد توربو شارژر توسط دود حاصل از احتراق دستگاه صورت می گیرد ، گازهای خروجی دیزل به صورت مستقیم وارد محفظه توربین می شود و در این صورت توربین و در نتیجه کمپرسور را با سرعت قابل توجهی به چرخش در می آورد.

هوای ورودی از مرکز محفظه کمپرسور تحت فشار قرار می گیرد که بواسطه سرعت بسیار بالای گردش کمپرسور و نیروی گریز از مرکز ایجاد شده به درون موتور و سیلندرها هدایت می شود. افزایش میزان سوخت به داخل سیلندرها موجب افزایش انرژی گازهای خروجی و در نتیجه افزایش سرعت چرخش توربوشارژ می شود که در نهایت افزایش میزان حجم ورودی هوا به دیزل را در بر خواهد داشت.

اینتر کولر :

همانطور که گفته شد هدف از طراحی یک توربو شارژر در دیزل های صنعتی ، کم کردن حجم و وزن دستگاه در راستای بالا بردن قدرت و راندمان دستگاه به یک میزان معین می باشد. ، افزایش میزان چگالی ورودی به موتور (حجم بیشتری از مولکولهای هوا) و در نتیجه بالا بردن راندمان هدف اصلی طراحی و ساخت توربو شارژر ها می باشد ، اما با توجه به اینکه استفاده از توربو شارژر انبساط ، فشرده شدن هوا و در نتیجه گرم شدن آن را در پی خواهد داشت لذا استفاده از یک مبدل حرارتی و یا کولر های داخلی جهت خنک کردن هوای فشرده شده و در نتیجه افزایش چگالی استفاده می شود. افت دما با این مبدل حرارتی ممکن است 100 درجه سانتی گراد باشد.

این مبدل حرارتی در دیزل هایی که توربو شارژر و سوپر شارژر دارند استفاده می شود و دارای 2 خاصیت مهم می باشد.

1- جلوگیری از عمل احتراق زودهنگام.

2- بالا رفتن میزان چگالی هوا در اثر خنک شدن ، درنتیجه افزایش میزان اکسیژن و احتراق بهتر.

افتر کولر :

عملکرد افتر کولر نیز به مانند اینتر کولر جهت خنک کردن هوای فشرده شده توسط توربو شارژر در مسیر ورود به داخل سیلندر ها می باشد. تفاوت افتر کولر و اینتر کولر در محل قرار گیری آنها می باشد. افتر کولر در دهانه ورودی سیلندر قرار میگیرد و هوای بیرون آمده توسط توربو شارژر را بوسیله آب خنک می کند. اینتر کولر روی دیزل و پشت/جلو رادیاتور ( بسته با زاویه دید ) قرار می گیرد و هوای خارج شده از توربو شارژر را در یک مسیر طولانی خنک می کند.

عملکرد افتر کولر به این شکل می باشد که در آن محفظه ای تعبیه شده است که در جداره های آن تعدادی لوله هایی جهت جریان آب قرار گرفته است. آب استفاده شده آبی است که در رادیاتور جهت خنک کردن دیزل استفاده می شود.

گردش آب از درون لوله های تعبیه شده در جداره محفظه افتر کولر، هوای خارج شده از توربو شارژ خنک می کند و موجب افزایش چگالی هوا و در نتیجه افزایش داندمان دیزل می شود.

توربو شارژر یا سوپر شارژرTurbo Charger :

توربو شارژر دارای دو قسمت می باشد. قسمت اول که معمولا چدن استب پنجه اگزوز Exhaust Manifold وصل می شود .

با خارج شدن دود از موتور ، وارد قسمت اول توربوشارژ شده و با چرخاندن پروانه ، دود از توربو شارژر خارج می شود. اصطلاحاً یک انرژی مکانیکی از آن گرفته شده و از این انرژی جهت چرخاندن پروانه دیگری در قسمت دوم که معمولا آلومینیوم می باشد استفاده می شود. گردش پروانه در قسمت دوم باعث مکیدن هوای تازه از هواکش و راندن آن با فشار مضاعف تری داخل موتور می گردد. در نتیجه موتورهایی که داری توربوشارژر هستند ، بعلت فشرده شدن هوا در محفظه احتراق ، قدرت بیشتری دارند و حجم آنها نسبت به موتورهای بدون توربو شارژر کمتر است.

موتورهایی که دارای توربو شارژر هستند ، در کارکتر تیپ موتور علامت اختصاری T قبل از کد

حجمی می آید. مانند TAD531GE علامت D به معنای سوخت موتور ، دیزلی یا گازویلی می باشد.

اینترکولر یا افترکولرInter Cooler & After cooler :

دو نوع خنک کننده هوا وجود دارد :

نوع اول: در موتورهای توربو شارژر ، هوا بعلت فشرده شدن گرم شده و حدوداً به 120 درجه سانتی گراد می رسد و

باعث کم شدن وزن حجمی air density می شود ، لذا بعد از خروج از توربو وارد رادیاتور خنک کننده

هوا Inter Cooler شده و بعد از خنک شدن ، داخل محفظه منفول Air Manifold می شود. این نوع را

air to air یا Inter cooler می نامند.

نوع دوم : هوا بعد از خروج از توربو وارد محفظه ای دو جداره می شود که در آن از آب استفاده شده و هوا را خنک کرده ، سپس وارد موتور می شود. این نوع را water to air یا After cooler می نامند ، در موتورهای قدیم تر موجود بوده ، بعد از تغییرات چشمگیر در موتورهای جدید بکار برده شده است.

درکاراکتر نوع اول ، با علامت اختصاری A مانند TAD532GE ودر کاراکتر نوع دوم ، با علامت w مانند TWD1643GE نوشته می شود.