مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
علت خراب شدن و از کار افتادن توربو چیست + آسیب های توربوشارژر
سال‌ها پیش یک خودروی سریع و قدرتمند ، خودرویی بود که زیر کاپوت آن موتوری حجیم با سیلندرهای متعدد گنجانده شده بود . پیشرانه هایی که برخلاف آن قد و قواره بزرگشان، کارایی پایینی داشتند . علاوه بر این ، مصرف آن‌ها نیز بالا بود . تنها نکته جذاب این موتورها ، سر و صدای پر ابهت و اسم و رسم دهان پرکن بود ؛ اما امروزه به لطف فناوری های جدید موتورهایی با حجم تنها یک سیلندر از همان پیشرانه ها ، قدرتی دو برابر تولید می کنند . یکی از این فناوری های پیشرو ، توربو شارژر است .
حتی اگر خودروی شما به توربو شارژ مجهز نباشد ، تا به حال حتما به این عبارت ، در دنیای اتومبیل ها برخورد کرده اید. توربو شارژ چیست و خودروهای دارای این سیستم چه مزیتی دارند ؟ توربو شارژ ها در واقع سیستم مکنده ای هستند که اکسیژن افزون تری از محیط دریافت کرده و آن را وارد محفظه احتراق و سیلندر ها می کنند .
توربوشارژ چطور موجب افزایش قدرت موتور خودرو می شود ؟
همان طور که از نام آن می توان حدس زد ، توربو شارژ ها قدرت مضاعفی به موتور خودرو می بخشند .
در شرایط عادی پیستون ها برای دریافت اکسیژن لازم جهت احتراق ، عمل می کنند . ( این فرآیند با خرابی سنسور اکسیژن دست خوش مشکلاتی خواهد شد . ) اما با اضافه شدن توربو شارژ ها که نقش چیزی شبیه به مکنده اکسیژن را ایفا می کنند ، اکسیژن بیشتری به طرف موتور کشیده خواهد شد . با افزایش میزان اکسیژن ، احتراق با قدرت بیشتری انجام شده و به واسطه بالا رفتن دمای موتور ، اتومبیل با توان بیشتری حرکت می کند .
البته این بخش از توربو شارژ نباید باعث شود که بخش توربین آن را فراموش کنیم . توربین گازهای ایجاد شده بر اثر احتراق را در جهت چرخاندن کمپرسور به کار می گیرد . اما در شرایطی که توربو شارژ ها وجود نداشته باشند ، این گازها بی واسطه از طریق لوله اگزوز خارج می شوند .
ساختار توربوشارژ خودرو
ساختار توربو شارژ خودرو از یک توربین و کمپرسور می باشد . کمپرسور در واقع همان قطعه ای ست که نقش فشرده کننده هوا را برعهده داشته و اکسیژن بیشتری از هوای محیط به داخل می کشاند . این کمپرسور از یک سمت به توربین وصل بوده و از سمت دیگر نیز به منیفولد هوای متصل به سیلندر ، می رسد .
توربین ( که به اگزوز خودرو متصل شده است ) گاز های خروجی را برای به چرخش درآوردن کمپرسور به کار گرفته و در واقع نوعی بهینه سازی ارزشمند از گازهایی که در یک قدمی هدرروی بودند ، انجام می دهد .
نحوه عملکرد توربوشارژ ها
اما توربو شارژ ها چطور عمل می کنند ؟ برای به راه افتادن توربو شارژ ها لازم است که گاز به میزان کافی وارد اگزوز شده و توربین بتواند کمپرسور را به چرخش و مکندگی هوا دربیاورد . برای این منظور نیز شما باید به خودروی خود گاز بدهید . معمولا دور موتور در حدود 30 هزار دور در دقیقه کفایت خواهد کرد .
در این دور موتور و بالاتر از آن ، گازها به اندازه کافی تولید شده و قدرت چرخیدن کمپرسور فراهم خواهد شد . سپس کمپرسور با چرخیدن اکسیژن لازم را از هوا مکیده و به داخل موتور هدایت خواهد کرد .
انواع توربوشارژ ها
اگر چه توربو شارژ ها عملکرد یکسانی داشته و ماهیت تمام مدل های آن ها یکی است ؛ اما باز هم جای دارد که به انواع توربو شارژ اشاره کنیم .
انواع توربو شارژ شامل توربو شارژ حلزونی ساده ، توربو شارژ حلزونی با افزاینده جانبی سرعت و توربو شارژ ضربانی می شوند .
1- توربو شارژ حلزونی
در توربو شارژ حلزونی گازها و دودها از گذر حلزونی شکل عبور کرده و موجب چرخاندن توربین می شوند . پس از کمک به چرخیدن توربین ، راه گازها مستقیما به اگزوز می رسد.
2- توربو شارژ حلزونی با افزاینده جانبی سرعت
طراحی این توربو شارژ طوری ست که اکسیژن به شکل هدفمندتری به سیلندرها می رسد . در واقع گازها به طور مستقیم به توربین وارد نشده و پیش از آن به پره ها اثابت کرده و جهت مناسبی به خود می گیرند . توربو شارژ حلزونی با افزاینده جانبی سرعت با یکی از دو ساختار زیر ارائه می شود :
1- یک حلزونی با پره‌هایی روی لایه رویی توربین
2- دو حلزونی و دو مجرای مجزا
3- توربو شارژ ضربانی
علت استفاده از این نام ، منیفولد ضربانی ست که در این مدل توربو شارژ به کار برده می شود . منیفولد ضربانی ، گازها را با ضربه به توربین رسانده و در نتیجه با بالا بردن غلظت و تراکم اکسیژن ؛ انرژی بیشتری به موتور خودرو می بخشد . ( گازهای آزاد و بدون تراکم در توربو شارژ ضربانی ، به کمک منیفولد ضربانی با قدرت به توربین رسیده و موجب افزایش اکسیژن می گردند . )
معایب توربو شارژ
اما لازم به ذکر است که استفاده از توربو شارژها فاقد ایراد نیز نیست . طراحی توربو شارژها بر پایه افزایش قدرت خودرو با زیاد کردن میزان اکسیژن رسانی ایجاد شده است . موتورهایی که ساختار طبیعی دارند ، طی فرآیند خود مقدار مشخصی از هوا و سوخت را در سیلندرها ترکیب کرده و احتراق را صورت می دهند . اما در سیستم توربو شارژها هوای بیشتری به سیلندرها رسیده و به همان تناسب سوخت بیشتری نیز مصرف می گردد .
در صورتی که توربو شارژها بخواهند با کاهش مصرف سوخت هم همراه باشند ، لازم است که در حین تزریق هوا و اکسیژن بیشتر به سیلندرها ، دما پایین بیاید . این کار با وارد کردن اکسیژن و هوای بیشتر صورت می گیرد ؛ که به موازات کمبود سوخت به میزان مورد نیاز ، قدرت موتور کاهش یافته و از هدف اصلی توربو شارژها دور می شویم .
به همین دلیل باید این واقعیت را بپذیریم که استفاده از توربو شارژها به صورت مستقیم در رابطه با افزایش میزان سوخت قرار دارد .
توربوشارژر چگونه کار می کند؟
در ابتدا باید گفت سوپاپ اگزوز باز شده و انرژی احتراق باقی مانده ( گرما و فشار ) به درگاه های اگزوز آزاد می شوند . گاز اگزوز خارج شده به لطف توربین توربو شارژر می رود و با گردش شفت توربوی متصل به کمپرسور توربو باعث بهره گیری از انرژی می شود .
کمپرسور به نوبه ی هوای تازه را از سیستم ورودی هوا دریافت کرده و فشار را در منیفولد جذب به بالای فشار اتمسفریک می رساند . پس از آن اینترکولر وارد بازی شده و با خنک کردن هوای تازه باعث افزایش راندمان می شود . این هوای خنک تراکم بیشتری داشته و وارد منیفولد جذب می شود .
پیشرانه هوای یاد شده را بالاتر از فشار اتمسفریک دریافت می کند و بنابراین اکسیژن بیشتری وارد محفظه های احتراق می شود . میزان اکسیژنی که وارد این بخش می شود بیشتر از میزان اکسیژن دریافتی پیشرانه های تنفس طبیعی با حجمی مشابه می باشد .
قطعات توربو
یک توربو از قطعات زیادی که با متریال ویژه ساخته شده اند تشکیل می شود . قطعات یاد شده به این خاطر از مواد مخصوصی ساخته می شوند گه بتوانند در برابر دمایی که تا 1000 درجه سانتی گراد هم می رسد دوام داشته باشند . همچنین قطعات چرخشی می توانند به دور 200 هزار در هر دقیقه هم برسند که همین امر استحکام بالایی را طلب می کند . به همین خاطر تمامی قطعات چرخشی به صورت جداگانه بالانس می شوند .
در نهایت هم هاب چرخشی مرکزی بالانس می شود تا درجه ی مناسب آن پیدا شود . بالانس این قطعه با دستگاهی مشابه دستگاه بالانس چرخ صورت می گیرد . تنظیم نهایی نیز با حذف متریال جزئی روی شفت صورت می گیرد . قطعاتی که در ادامه شمرده می شوند از نظر قابلیت اطمینان یک توربو اهمیت زیادی دارند .
1- غلاف : شکل غلاف کمپرسور و توربین با ابعاد سطحی و شعاع آن تعریف می شود و پوسته ی بیرونی توربو را شکل می دهد .
2- چرخ ها: چرخه ای کمپرسور و توربین از تیغه های شعاعی طراحی شده برای فشرده سازی هوای ورودی و استخراج انرژی از گاز اگزوز تشکیل یافته اند . این بحث طراحی، شکل و سایز است که جریان هوا ، نسبت فشار و راندمان را در طرف کمپرسور و توانایی قدرت و راندمان را در سمت توربین تعیین می کند . این دو چرخ نیازمند هماهنگی عالی باهم و با پیشرانه برای عملکرد بی نقص هستند .
3- شفت : شفت باعث ارتباط چرخ کمپرسور به چرخ توربین شده و از طریق یاتاقان های مخصوص کار می کند .
4- یاتاقان ها: یاتاقان هایی که با روغن موتور روان می شوند معمول ترین نوع بکار رفته در توربوی خودروها می باشند هرچند توربو های سطح بالا دارای یاتاقان های دیگری هستند که از نوع توپی می باشند .
5- آب بندی توربو: آب بندی عبارتی ناقص برای توصیف این قطعه است زیرا در حقیقت به رینگ پیستون نزدیک تر است . این رینگ فلزی باعث عدم نفوذ روغن به کمپرسور و یا توربین و بازگرداندن آن به غلاف مرکزی می شود .
چگونه از توربو مراقبت کنیم ؟
مهم ترین نکته اینکه همواره باید سرویس های مشخص شده در دفترچه راهنمای خودرو انجام شود و حساسیت زیادی به مشخصات روغنی که مورد استفاده قرار می گیرد وجود داشته باشد .
مالک باید سریعاً مشکلات پیشرانه از جمله نشتی ها را برطرف کند . یکی از بهترین کارها در خودروهای مجهز به پیشرانه توربو این است که پس از یک رانندگی پر فشار به پیشرانه اجازه داد یک یا دو دقیقه به صورت درجا کار کند و سپس آن را خاموش کرد . البته در توربوهای مدرنی که با پمپ آب الکتریکی کار می کنند این کار خیلی ضروری نیست .
زمانی که توربو از کار افتاد دلیل آن را پیش از تعویض توربوی خراب شده پیدا کنید . همچنین قبل از استارت زدن پیشرانه ای که دارای توربوی جدیدی است حتماً از روغن کاری آن اطمینان حاصل کنید .
عواملی که باعث از کار افتادن توربو می شوند:
بیشتر افراد توربوشارژر را همانند آلترناتور قطعه ای اضافه شده روی پیشرانه می دانند و با خود می گویند زمانی که توربو از کار افتاد پس دلیلش به خود توربو مربوط است و باید آن را با نمونه ای جدید تعویض نمود . ازآنجایی که توربو یک قطعه ی داخلی در پیشرانه است بنابراین معمولاً مشکلات خارجی باعث خرابی آن می شوند و اگر مشکل را پیدا نکنید توربوی جدید هم به سرنوشت توربوی قبلی دچار خواهد شد .
مشکلاتی که باعث از کار افتادن توربو می شوند شامل موارد زیر است :
1- نبود روغن کاری
قاتل شماره یک توربو عدم روغن کاری است . از آنجایی که توربو می تواند سریع تر از 200 هزار دور در دقیقه بچرخد بنابراین روغن کاری لایه مرزی در یاتاقان ها حیاتی است . اگر به هر دلیلی روغن با فشار مناسب به این بخش ها نرسد خرابی توربو حتمی است . مشکلات مربوط به روغن کاری می تواند شامل روغن با مشخصات نادرست ، پمپ روغن خراب و یا لوله ی روغن گرفته شده باشد . زمانی که توربو عوض شد ، استارت خشک پیشرانه دوباره می تواند باعث از کار افتادنش شود . حتی در حالت کارکرد درجای پیشرانه نیز توربو با حدود 10 هزار دور در دقیقه می چرخد .
2- آلودگی روغن
اینکه تنها روغن به توربو برسد کافی نیست . روغن باید تمیز هم باشد . از آنجایی که شفت آندبا سرعت بالایی می چرخد هرگونه ذره یا آلودگی در روغن به عنوان یک سنگ زن عمل کرده و روی شفت و یاتاقان ها را می پوشاند . ساییدگی ایجاد شده می تواند منجر به خرابی یاتاقان ها شود .
3- شرایط کارکرد استثنایی
اگر توربو در خارج از غلاف طراحی شده کار کند خرابی به بار آمده بسیار شدید خواهد بود . از جمله ی این موارد می تواند به سرعت بیش از حد آن اشاره کرد که منجر به انفجار توربو و چرخ های توربین می شود . متریال توربو برای کارکرد در طیف دمایی مشخصی طراحی شده اند و بالا رفتن از این مرزها می تواند مشکل ساز باشد .
خاموش کردن پیشرانه ی داغ هم جزو مواردی است که روی توربو اثر می گذارد زیرا روغن از روی یاتاقان ها کشیده می شود . اگرچه توربوهای آب خنک مدرن دارای پمپ آب الکتریکی برای هماهنگی با سیستم های استارت / استاپ طراحی شده اند اما کریس کامبوریس می گوید پس از رانندگی با خودرو باید به پیشرانه اجازه داد یک یا دو دقیقه به صورت درجا کار کند تا خنک شود .
4- آسیب شی خارجی
تصور کنید که یک سنگ به تیغه های پنکه ی خانگی برخورد کند . نتیجه ی آن درست مشابه ورود شی خارجی به توربو است اما آسیبی که به توربو می رسد چند برابر می شود زیرا سرعت چرخش پره ها بسیار بالاست . راندن خودرو بدون فیلتر هوا باعث می شود ذرات آلوده و گردوغبار وارد کمپرسور شوند . وجود هرگونه ذره ای در طرف توربین نیز باعث از کار افتادن توربو خواهد شد . حتی نوار درزگیر اشتباهی که توسط برخی تعمیرکاران نصب می شود می تواند سفت تر شده و در ادامه خورد شده و وارد تیغه ها شود .
بیشتر بخوانید:
