چه عواملی بر طول عمر توربو تأثیر می‌گذارند؟

تقریباً اکثر خودروهای جدید با پیشرانه‌های توربو تولید می‌شوند اما نگرانی‌های خریداران درباره‌ی قابلیت اطمینان این پیشرانه باقی‌ مانده است. در این نوشتار نگاهی خواهیم داشت به عواملی که باعث کاهش طول عمر توربو می‌شوند…

زمانی که از کریس کامبوریس مدیر شرکت توربو دایرکت درباره‌ی دلیل از کار افتادن توربوشارژرها سؤال کردیم او گفت: “توربوها بسیار مطمئن هستند.” بنا به گفته‌ی او، در ۲۰ سالی که درگیر صنعت توربو است و تحلیل‌های زیادی انجام داده، تنها چند مورد منجر به مراجعه به گارانتی شده است. اکثر مشکلات توربوها به فاکتورهای بیرونی مربوط می‌شوند. توربو قطعه‌ای حساس بوده و اگر از آن مراقبت نشود همانند دیگر بخش‌های دیگر می‌تواند از کار بیفتد.

• پیش‌زمینه

استفاده از توربوشارژر در پیشرانه به منظور کاهش حجم آن بدون از دست رفتن قدرت صورت می‌گیرد و درعین‌حال مزیت کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌های مضر هم به دست می‌آید.

قدرت پیشرانه تحت تأثیر میزان هوایی است که در فرایند احتراق به دست می‌آید. هرگونه تزریق سوخت اضافی در صورتی که هوای بیشتری وجود نداشته باشد به معنی اتلاف آن خواهد بود و این موضوع به ویژه درباره‌ی پیشرانه‌های بنزینی با نسبت سوخت/بنزین ثابت مصداق بیشتری دارد. توربو را می‌توان همانند یک پمپ هوا در نظر گرفت که برای تراکم هوای ورودی از انرژی تلف شده‌ی اگزوز استفاده می‌کند. توربو این هوا را به داخل محفظه‌های احتراق می‌فرستد و آنجا باعث می‌شود سوخت به میزان بیشتری بسوزد.

• توربوشارژر چگونه کار می‌کند؟

در ابتدا باید گفت سوپاپ اگزوز باز شده و انرژی احتراق باقی مانده (گرما و فشار) به درگاه‌های اگزوز آزاد می‌شوند.

گاز اگزوز خارج شده به لطف توربین توربوشارژر می‌رود و با گردش شفت توربوی متصل به کمپرسور توربو باعث بهره‌گیری از انرژی می‌شود.

کمپرسور به نوبه‌ی هوای تازه را از سیستم ورودی هوا دریافت کرده و فشار را در منیفولد جذب به بالای فشار اتمسفریک می‌رساند. پس از آن اینترکولر وارد بازی شده و با خنک کردن هوای تازه باعث افزایش راندمان می‌شود. این هوای خنک تراکم بیشتری داشته و وارد منیفولد جذب می‌شود.

پیشرانه هوای یاد شده را بالاتر از فشار اتمسفریک دریافت می‌کند و بنابراین اکسیژن بیشتری وارد محفظه‌های احتراق می‌شود. میزان اکسیژنی که وارد این بخش می‌شود بیشتر از میزان اکسیژن دریافتی پیشرانه‌های تنفس طبیعی با حجمی مشابه می‌باشد.

• قطعات توربو

یک توربو از قطعات زیادی که با متریال ویژه ساخته شده‌اند تشکیل می‌شود. قطعات یاد شده به این خاطر از مواد مخصوصی ساخته می‌شوند گه بتوانند در برابر دمایی که تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد هم می‌رسد دوام داشته باشند. همچنین قطعات چرخشی می‌توانند به دور ۲۰۰ هزار در هر دقیقه هم برسند که همین امر استحکام بالایی را طلب می‌کند. به همین خاطر تمامی قطعات چرخشی به‌صورت جداگانه بالانس می‌شوند.

در نهایت هم هاب چرخشی مرکزی بالانس می‌شود تا درجه‌ی مناسب آن پیدا شود. بالانس این قطعه با دستگاهی مشابه دستگاه بالانس چرخ صورت می‌گیرد. تنظیم نهایی نیز با حذف متریال جزئی روی شفت صورت می‌گیرد. قطعاتی که در ادامه شمرده می‌شوند از نظر قابلیت اطمینان یک توربو اهمیت زیادی دارند.

غلاف: شکل غلاف کمپرسور و توربین با ابعاد سطحی و شعاع آن تعریف می‌شود و پوسته‌ی بیرونی توربو را شکل می‌دهد.

چرخ ها: چرخه‌ای کمپرسور و توربین از تیغه‌های شعاعی طراحی شده برای فشرده‌سازی هوای ورودی و استخراج انرژی از گاز اگزوز تشکیل یافته‌اند. 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 می‌کند. این دو چرخ نیازمند هماهنگی عالی باهم و با پیشرانه برای عملکرد بی‌نقص هستند.

شفت: شفت باعث ارتباط چرخ کمپرسور به چرخ توربین شده و از طریق یاتاقان‌های مخصوص کار می‌کند.

یاتاقان‌ها: یاتاقان‌هایی که با روغن‌موتور روان می‌شوند معمول‌ترین نوع بکار رفته در توربوی خودروها می‌باشند هرچند توربوهای سطح بالا دارای یاتاقان‌های دیگری هستند که از نوع توپی می‌باشند.

آب‌بندی توربو: آب‌بندی عبارتی ناقص برای توصیف این قطعه است زیرا در حقیقت به رینگ پیستون نزدیک‌تر است. این رینگ فلزی باعث عدم نفوذ روغن به کمپرسور و یا توربین و بازگرداندن آن به غلاف مرکزی می‌شود.

• چگونه از توربو مراقبت کنیم؟

مهم‌ترین نکته اینکه همواره باید سرویس‌های مشخص شده در دفترچه راهنمای خودرو انجام شود و حساسیت زیادی به مشخصات روغنی که مورداستفاده قرار می‌گیرد وجود داشته باشد.

مالک باید سریعاً مشکلات پیشرانه از جمله نشتی‌ها را برطرف کند. یکی از بهترین کارها در خودروهای مجهز به پیشرانه توربو این است که پس از یک رانندگی پرفشار به پیشرانه اجازه داد یک یا دو دقیقه به‌صورت درجا کار کند و سپس آن را خاموش کرد. البته در توربوهای مدرنی که با پمپ آب الکتریکی کار می‌کنند 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 پیشرانه‌ای که دارای توربوی جدیدی است حتماً از روغن‌کاری آن اطمینان حاصل کنید.

• عواملی که باعث از کار افتادن توربو می‌شوند

بیشتر افراد توربوشارژر را همانند آلترناتور قطعه‌ای اضافه شده روی پیشرانه می‌دانند و با خود می‌گویند زمانی که توربو از کار افتاد پس دلیلش به خود توربو مربوط است و باید آن را با نمونه‌ای جدید تعویض نمود. ازآنجایی‌که توربو یک قطعه‌ی داخلی در پیشرانه است بنابراین معمولاً مشکلات خارجی باعث خرابی آن می‌شوند و اگر مشکل را پیدا نکنید توربوی جدید هم به سرنوشت توربوی قبلی دچار خواهد شد.

در ادامه با برخی از مشکلات خارجی که باعث از کار افتادن توربو می‌شوند آشنا می‌شویم:

• نبود روغن‌کاری

قاتل شماره یک توربو عدم روغن‌کاری است. از آنجایی که توربو می‌تواند سریع‌تر از ۲۰۰ هزار دور در دقیقه بچرخد بنابراین روغن‌کاری لایه‌مرزی در یاتاقان‌ها حیاتی است. اگر به هر دلیلی روغن با فشار مناسب به این بخش‌ها نرسد خرابی توربو حتمی است. مشکلات مربوط به روغن‌کاری می‌تواند شامل روغن با مشخصات نادرست، پمپ روغن خراب و یا لوله‌ی روغن گرفته شده باشد. زمانی که توربو عوض شد، استارت خشک پیشرانه دوباره می‌تواند باعث از کار افتادنش شود. حتی در حالت کارکرد درجای پیشرانه نیز توربو با حدود ۱۰ هزار دور در دقیقه می‌چرخد.

• آلودگی روغن

اینکه تنها روغن به توربو برسد کافی نیست. روغن باید تمیز هم باشد. از آنجایی که شفت توربو با سرعت بالایی می‌چرخد هرگونه ذره یا آلودگی در روغن به عنوان یک سنگ زن عمل کرده و روی شفت و یاتاقان‌ها را می‌پوشاند. ساییدگی ایجاد شده می‌تواند منجر به خرابی یاتاقان‌ها شود.

• شرایط کارکرد استثنایی

اگر توربو در خارج از غلاف طراحی شده کار کند خرابی به بار آمده بسیار شدید خواهد بود. از جمله‌ی این موارد می‌تواند به سرعت بیش از حد توربو اشاره کرد که منجر به انفجار توربو و چرخ های توربین می‌شود. متریال توربو برای کارکرد در طیف دمایی مشخصی طراحی شده‌اند و بالا رفتن از این مرزها می‌تواند مشکل‌ساز باشد. خاموش کردن پیشرانه‌ی داغ هم جزو مواردی است که روی توربو اثر می‌گذارد زیرا روغن از روی یاتاقان‌ها کشیده می‌شود. اگرچه توربوهای آب‌خنک مدرن دارای پمپ آب الکتریکی برای هماهنگی با سیستم‌های استارت/استاپ طراحی شده‌اند اما کریس کامبوریس می‌گوید پس از رانندگی با خودرو باید به پیشرانه اجازه داد یک یا دو دقیقه به‌صورت درجا کار کند تا خنک شود.

• آسیب شی خارجی

تصور کنید که یک سنگ به تیغه‌های پنکه‌ی خانگی برخورد کند. نتیجه‌ی آن درست مشابه ورود شی خارجی به توربو است اما آسیبی که به توربو می‌رسد چند برابر می‌شود زیرا سرعت چرخش پره‌ها بسیار بالاست. راندن خودرو بدون فیلتر هوا باعث می‌شود ذرات آلوده و گردوغبار وارد کمپرسور شوند. وجود هرگونه ذره‌ای در طرف توربین نیز باعث از کار افتادن توربو خواهد شد. حتی نوار درزگیر اشتباهی که توسط برخی تعمیرکاران نصب می‌شود می‌تواند سفت تر شده و در ادامه خورد شده و وارد تیغه‌ها شود.

• چرا از توربو روغن می‌چکد؟!

تصور غلطی که وجود دارد این است که رینگ‌های فلزی (در بحث آب‌بندی توربو) قطعاتی پوشیده هستند که تنها در برخی موارد نادر درست است. عدم توازن کمپرسور-توربین در اکثر موارد باعث می‌شود فشار گاز باعث ورود روغن به سمتی شود که فشار کمتری دارد.

دیگر مقصر اصلی مسدود شدن لوله‌ی بازگشت روغن به میل‌لنگ است که باعث می‌شود روغن از آب‌بندی رینگ فلزی عبور کند. همچنین وجود روغن زیاد در پیشرانه هم جزو دلایل نشتی توربو محسوب می‌شود.

• هزینه‌ی تعویض توربو چقدر است؟

توربوها گران‌قیمت هستند مخصوصاً اگر آن‌ها را در نمایندگی تعویض کنید. ما در ادامه قیمت توربوی چهار خودروی مختلف در نمایندگی و بازار را ذکر کرده‌ایم.

نام خودرو	قیمت نمایندگی (دلار)	قیمت بازار (دلار)
فورد رنجر	۹۵۶	۶۹۹
فولکس‌واگن گلف	۲۲۸۰	۸۵۴
تویوتا هایلوکس	۱۵۲۶	۵۸۳
رنجروور	۱۸۹۰	۹۶۱

 
منبع: carmag