توربو شارژر چیست ؟
هدف از طراحی یک توربو شارژر در دیزل‌های 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 می‌شود.
وظیفه توربوشارژر افزایش حجم فشار هوا در داخل سیلندرها می‌باشد. 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 دستگاه‌های دیزلی نمایش می‌دهند، برای مثال در دیزل پرکینز مدل 4008TAG2A و در دیزل ولوو TAD1641GE افزایش فشار هوا در داخل سیلندرها با ورود هر چه بیشتر اکسیژن همراه است ، از طرفی اکسیژن بیشتر باعث احتراق کامل‌تر و در نتیجه عملکرد کامل‌تر می‌شود.
توربو شارژر
نیروی توربو شارژر از طریق دودهای تولید شده اگزوز تامین می‌گردد که این دود‌ها هیچ فایده دیگری ندارند.
لزوما همه دستگاه‌های دیزلی دارای توربو شارژر نمی‌باشند. 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 می‌باشند.
دیزل‌هایی که فاقد توربوشارژر می‌باشند با حرکت پیستون در داخل سیلندر عمل ورود هوا به داخل سیلندر را انجام می‌دهد. در این صورت هوای داخل سیلندرها با فشار طبیعی جو تامین می‌شود. در برخی موارد میزان فشار هوای ورودی در داخل سیلندرها حتی کمتر از فشار جو می‌باشد.
توربو شارژر میزان حجم و فشار هوای ورودی به سیلندرها را به نسبت 2 برابر فشار جو افزایش می‌دهد. این امر موجب افزایش قدرت دیزل و میزان گشتاور آن می شود. این افزایش قدرت می‌تواند تا سقف 40% باشد که این امر بسته به طراحی توربو شارژر می‌باشد.
توربو شارژها در واقع یک کمپرسور تزریق هوا به یک اندازه به داخل سیلندرها می‌باشند که از یک کمپرسور و یک توربین تشکیل شده است. همانطور که پیش‌تر گفته‌شد کارکرد توربو شارژر توسط دود حاصل از احتراق دستگاه صورت می‌گیرد. گازهای خروجی دیزل به صورت مستقیم وارد محفظه توربین می‌شود و در این‌صورت توربین و درنتیجه کمپرسور را با سرعت قابل توجهی به چرخش در می‌آورد.
هوای ورودی از مرکز محفظه کمپرسور تحت فشار قرار می‌گیرد که بواسطه سرعت بسیار بالای گردش کمپرسور و نیروی گریز از مرکز ایجاد شده به درون موتور و سیلندرها هدایت می‌شود. افزایش میزان سوخت به داخل سیلندرها موجب افزایش انرژی گازهای خروجی و در نتیجه افزایش سرعت چرخش توربوشارژ می شود. در نهایت افزایش میزان حجم ورودی هوا به دیزل را در‌بر‌خواهد داشت.
اینتر کولر :
همانطور که گفته شد هدف از طراحی یک توربو شارژر در دیزل‌های صنعتی، کم کردن حجم و وزن دستگاه در راستای بالا بردن قدرت و راندمان دستگاه به یک میزان معین می‌باشد. افزایش میزان چگالی ورودی به موتور (حجم بیشتری از مولکول‌های هوا) و در نتیجه بالا بردن راندمان هدف اصلی طراحی و ساخت توربو شارژر‌ها می‌باشد.
استفاده از توربو شارژر انبساط، فشرده شدن هوا و درنتیجه گرم‌شدن آن‌را در پی‌خواهد داشت. استفاده از یک مبدل حرارتی و یا کولر‌های داخلی جهت خنک کردن هوای فشرده شده و در نتیجه افزایش چگالی استفاده می‌شود. افت دما با این مبدل حرارتی ممکن است 100 درجه سانتی‌گراد باشد.
این مبدل حرارتی در دیزل‌هایی که توربو شارژر و سوپر شارژر دارند استفاده می‌شود و دارای 2 خاصیت مهم می‌باشد.
1- جلوگیری از عمل احتراق زودهنگام.
2- بالا رفتن میزان چگالی هوا در اثر خنک‌شدن، درنتیجه افزایش میزان اکسیژن و احتراق بهتر.
افتر کولر :
عملکرد افترکولر نیز به مانند اینترکولر جهت خنک‌کردن هوای فشرده شده توسط توربو شارژر در مسیر ورود به داخل سیلندرها می‌باشد. تفاوت افترکولر و اینترکولر در محل قرارگیری آنها می‌باشد. افترکولر در دهانه ورودی سیلندر قرار می‌گیرد و هوای بیرون آمده توسط توربو شارژر را بوسیله آب خنک می‌کند.
اینتر کولر روی دیزل و پشت/جلو رادیاتور ( بسته با زاویه دید ) قرار می‌گیرد و هوای خارج شده از توربو شارژر را در یک مسیر طولانی خنک می‌کند.
عملکرد افترکولر به این شکل می‌باشد که در آن محفظه‌ای تعبیه شده است که در جداره‌های آن تعدادی لوله‌هایی جهت جریان آب قرار گرفته‌است. آب استفاده شده آبی است که در رادیاتور جهت خنک‌کردن دیزل استفاده می‌شود.
گردش آب از درون لوله‌های تعبیه شده در جداره محفظه افترکولر، هوای خارج شده از توربوشارژ خنک می‌کند و موجب افزایش چگالی هوا و در نتیجه افزایش راندمان دیزل می‌شود.
توربو شارژر یا سوپر شارژرTurbo Charger :
توربوشارژر دارای دو قسمت می‌باشد. قسمت اول که معمولا چدن است به پنجه اگزوز Exhaust Manifold وصل می‌شود .
با خارج شدن دود از موتور، وارد قسمت اول توربوشارژ شده و با چرخاندن پروانه، دود از توربو شارژر خارج می‌شود. اصطلاحاً یک انرژی مکانیکی از آن گرفته‌شده و از این انرژی جهت چرخاندن پروانه دیگری در قسمت دوم که معمولا آلومینیوم می‌باشد استفاده می‌شود. گردش پروانه در قسمت دوم باعث مکیدن هوای تازه از هواکش و راندن آن با فشار مضاعف‌تری داخل موتور می‌گردد. 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 می‌آید. مانند دیزل ژنراتور ولوو مدل TAD531GE علامت D به معنای سوخت موتور ، دیزلی یا گازویلی می‌باشد.
اینترکولر یا افترکولرInter Cooler & After cooler :
دو نوع خنک کننده هوا وجود دارد :
نوع اول: در موتورهای توربو شارژر، هوا بعلت فشرده‌شدن گرم شده و حدوداً به 120 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. این کار باعث کم شدن وزن حجمی air density می‌شود. لذا بعد از خروج از توربو وارد رادیاتور خنک‌کننده هوا Inter Cooler شده و بعد از خنک شدن، داخل محفظه منفول Air Manifold می‌شود. این نوع را air to air یا Inter cooler می‌نامند.
نوع دوم : هوا بعد از خروج از توربو وارد محفظه‌ای دو‌جداره می‌شود که در آن از آب استفاده شده و هوا را خنک کرده، سپس وارد موتور می‌شود. این نوع را water to air یا After cooler می‌نامند، در موتورهای قدیم‌تر 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 می‌شود.
