خودروهای اسپورت با پیشرانه‌ی تنفس طبیعی بیش‌ازپیش نایاب می‌شوند؛ و اگرچه که توربو هر روز پرطرفدارتر می‌شود اما قطعاً نقطه‌ضعفی دارد و آن تأخیر است. چگونه می‌توان با این مشکل مبارزه کرد؟
به علت تأکید مستقیم و شدید روی کاهش مصرف سوخت و آلایندگی در چند سال گذشته، حتی خودروهایی با عملکرد پایین‌تر نظیر آبارث ۱۲۴ نیز از توربو استفاده می‌کنند. خودروسازها برای پر کردن فاصله‌ی عملکردی خودروها به توربو روی آورده‌اند و از بین بردن این تأخیر هم‌اکنون به مسئله‌ای مهم در توسعه‌ی قوای محرکه بدل شده است.
لگ (تأخیر) توربو چیست؟
توربوشارژرها در ذات خود با جریان گازهای اگزوز که فشار و سرعت لازم برای چرخش پروانه و یا توربین داخل این سیستم را تأمین می‌کنند کار کرده و باعث می‌شوند تا هوا با سرعت بیشتری به داخل سیلندر هدایت شود که این نیز به نوبه خود قدرت را افزایش می‌دهد. بنابراین با افزایش سرعت، جریان گاز اگزوز به همراه سرعت چرخش پروانه افزایش می‌یابد.
متأسفانه معنی سخن این است که فاصله‌ی زمانی به این شکل ایجاد می‌شود که گازهای اگزوز مجبورند راه خود را از سیلندر و منیفولد به داخل توربوشارژر بیابند؛ بنابراین تأخیر توربو به عنوان فاصله‌ای بین استفاده از پدال گاز و پاسخ توربو تعریف شده که منجر به انتقال ناهنجار قدرت می‌شود.
در خودروهای مدرن توربو به گونه‌ای برنامه‌ریزی و ساخته شده که تا حد ممکن تحویل قدرت خطی داشته باشد اما در دهه‌ی ۸۰ و ۹۰ میلادی، خودروهایی نظیر پورشه ۹۳۵ و فراری F40 به خاطر قدرت غیرمنتظره‌ی خود مشهور شده بودند.
پیشرانه‌ی ۶ سیلندر تخت پورشه ۹۳۵ توربوشارژر بزرگی داشت که بیش از ۸۰۰ اسب بخار قدرت تولید می‌کرد اما تأخیر توربوی آن بسیار مشهود بود.
خب حالا راه‌حل‌ها برای کم کردن و یا از بین بردن کامل این تأخیر چیست؟
- توربوهای Twin-scroll
توربین با اسکرول دوبل به‌طور مؤثری یک مجموعه‌ی کارا را ایجاد می‌کنند. با استفاده از دو دریچه ورودی برای گازهای اگزوز، این نوع توربوها برای به‌کارگیری در سرعت‌های مختلف جریان گازهای اگزوز طراحی شده‌اند و تأخیر توربو را کاهش می‌دهند.
اولین دریچه برای سرعت‌های پایین پیشرانه طراحی شده، جایی که سرعت جریان گاز اگزوز پایین بوده و بنابراین از نظر قطر کوچک است. این بخش فشار را در پره‌های توربین به حداکثر می‌رساند. دریچه دوم از نظر اندازه بزرگ‌تر بوده تا بتواند در برابر سرعت بالای جریان گاز اگزوز عملکرد بهتری داشته باشد.
- توربوهایی با هندسه متغیر
یک روش پیچیده‌تر و با اطمینان کمتر که تأخیر توربو را کاهش می‌دهد استفاده از این نوع سیستم‌ها است. این سیستم از پره‌های دینامیکی در داخل توربین استفاده می‌کند که میتوانند نسبت به زاویه‌ی شفت چرخشی مرکزی باز یا بسته شوند. از نظر تئوری سخن به این معنی است که پره‌ها میتوانند به خاطر بهره بردن از مزیت سرعت‌های پایین پیشرانه بسته شوند و سپس به‌طور پیش‌رونده برای استفاده حداکثر از مساحت سطح پره بازشوند.
خطرات این تکنولوژی به ریسک باز نشدن پره‌ها با افزایش سرعت بازمی‌گردد. اگر پره‌ها بسته بمانند، توربوشارژر هوای بیشتری را به سیلندرها می‌فرستد و دور پیشرانه‌ی بالا به سادگی می‌تواند پیشرانه‌ها را از کار بیندازد.
- نیتروژن
NOx برای ایجاد فشار داخل هر سیلندر بکار گرفته می‌شود. تا زمانی که این فشار به‌طور مستقیم با سرعت گاز اگزوز ارتباط دارد، ورود نیتروژن به فرایند احتراق برای افزایش فشار آنی صورت می‌پذیرد و این به معنی عملکرد بهتر توربو خواهد بود.
- توربوهای سکونشئال
دو معمولاً بهتر از یک است و همین مورد در رابطه با توربو نیز صدق می‌کند. یک توربوی کوچک و یک توربوی بزرگ برای افزایش عملکرد پیشرانه در محدوده‌ی وسیع دور پیشرانه با یکدیگر کار می‌کنند که این امر منجر به کاهش تأخیر توربو می‌شود. توربوی کوچکتر به ورودی کمتری برای عمل کردن نیاز دارد و بنابراین در دورهای پایین پیشرانه کار می‌کند. با افزایش سرعت پیشرانه، توربوی بزرگ‌تر وارد مدار می‌شود و از پره‌های بزرگ‌تر برای افزایش فشار گاز اگزوز برای وارد شدن به محفظه احتراق استفاده می‌کند.
مزدا RX-7، نیسان GTR و پورشه ۹۱۱ توربو از این ترکیب سود می‌برند. توئین توربوها میتوانند کلیدی طلایی برای سطوح بالای گشتاور و قدرت باشند زیرا از مزیت انعطاف‌پذیری اندازه‌ی توربوها سود می‌برند.
- توربوی هیبرید الکتریک
سیستم‌های الکتریکی تقریباً در همه‌ی جنبه‌های خودرویی نفوذ کرده‌اند و بنابراین توربوها نیز از این نفوذ در امان نبوده‌اند. با استفاده از یک پیشرانه‌ی الکتریکی بین ورودی و خروجی توربوشارژر، فشار از طریق شفت مرکزی توربو و به منظور در مدار نگه داشتن آن اعمال شده و برای فرایند چرخش پره‌ها آماده می‌گردد.
در این فناوری که ابتدا در فرمول ۱ مورد استفاده قرار گرفته، قدرت پیشرانه به‌طور متناوب و حتی در زمانی که سرعت جریان گاز اگزوز پایین است با استفاده از توربو بهبود می‌یابد و تأخیر آن بسیار پایین می‌آید. آئودی SQ7 ادعا می‌کند اولین خودرویی است که از این فناوری استفاده می‌کند. با پایین آمدن هزینه‌های توربوی الکتریکی و قابل‌ابتیاع شدن آن انتظار می‌رود که این سیستم بر سایر سیستم‌های پرخوران غلبه نماید.
اما آیا این راه‌حل‌ها بهترین هستند؟
اگرچه که انتقال قدرت در پیشرانه‌های مجهز به توربوهای قوی می‌تواند چشمگیر باشد اما این سیستم در مقایسه با پاسخ فوری پدال گاز پیشرانه‌های تنفس طبیعی یا مجهز به سوپرشارژر عجیب‌وغریب است. خودروسازانی همچون ولوو حتی از دو سیستم توربوشارژر و سوپرشارژر برای به حداکثر رساندن قدرت و از بین بردن تأخیر استفاده می‌کنند.
اگرچه که این راه‌حل‌ها تقریباً تأخیر توربو را در خودروهایی چون پورشه ۹۱۱ و مک لارن 570S از بین برده‌اند اما انتظار برای تغییری ناگهانی در قدرت خودرو می‌تواند شخصیت منحصربه‌فردی به آن بخشیده و خودروهای مجهز به توربوهای مدرن را غیرهیجانی و سست نشان دهد. شکی وجود ندارد که این راه‌حل‌ها خوب هستند اما گاهی اوقات برخی روش‌های قدیمی هم چیز بدی نیستند.
lmbx
۱۲ مرداد ۱۳۹۵بهترین روش به نظر من همون روش ولوو هست که ترکیبی از توربوشارژٰ و سوپر شارژ رو استفاده میکنه. من هنوز این موضوع رو نمیدونم که چرا فقط از سوپر شارژ با قابلیت بوست بالا استفاده نمیکنند البته میدونم خود گردش سوپر شارژر از توان موتور کم میکنه ولی مگه چقدره؟!تازه به نظرم صدای سوپر شارژر بهتره
Hitler
۱۲ مرداد ۱۳۹۵سوپر شارژر با بوست بالا میل لینگو میشکنه،و چون قدرتشو از میل لنگ میگیره بوست بالا به معنی فشارزیاد باشه.
سیستم پرخوران تکنولوژی جالبی هست ولی من بهش اعتقادی ندارم،موتور تنفس طبیعی با تزریق مستقیم،با یک سایلکون ورتکس برقی کارا تر و به صرفه تر هست.
اون عکس اولی رو ببینید توربو چه دمایی رو به موتور تحمیل میکنه،درحالیکه در حالت عادی زیرهشت هزار دور منیفولد و هدرز اونقدر داغ نمیشن.
علي
۱۲ مرداد ۱۳۹۵فیلتر جان یعنی با این حرفایی که زدی کل پیشرفت تکنولوژی رو بردی زیر سوال . از اونا هستی که ی کارخونه بزنی مثل آستون مارتین داشته باشی برای اینکه توان رقابت با خودروسازهای بزرگ رو نداره میگه توربو به درد نمیخوره . گربه دستش به گوشت نمیرسه میگه پیف پیف بو میده.
محمدرضا
۱۱ آبان ۱۳۹۸درسته ک سوپر شارژر چون نیروش رو با تسمه از پولی واتر پمپ میگیره فشار ب میل‌لنگ میاره و توان موتور رو میگیره
اما توربوشارژر هم عملا یک نانع هست سره راهه گاز های خروجی اگزوز،پس هر دو شون تا حدی از توان موتور کم میکنن،حالا باید دید ک بازدهی کدوم بیشتره.اما به شخصه با سوپر شارژر موافق ترم
کیانوش
۱۰ فروردین ۱۴۰۱بهترین روش روش فراری هستش و تو خودروی جدیدش اصلا تاخیر حس نمیشه فراری ی انجین الکتریکی کوچیک رو بین گیربکس و پیشرانه اصلی نصب کرده که فقط تو دور های پایین موتور واسه جبران نبود توربو عمل میکنه و
ali
۱۲ مرداد ۱۳۹۵ببخشید از اساتید در این زمینه سوالی دارم :
چه لزومیه که برای تامین نیروی توربو ازخروجی اگزوزکه همیشه هم یکسان نیست استفاده بشه ؟
منظورم اینکه نمی شه از یک الکترو پمپ هوا ( با دورموتور بالا ) استفاده کرد که از همون برق خودرو تغذیه کنه ؟
مهدی
۱۲ مرداد ۱۳۹۵خودروهای فرمول یک از همین روش استفاده میکنن توربوی الکتریکی و این توربوها هزینه زیادی دارن چون یه موتور الکتریکی هست با دور بسیار بالا که هوا رو کمپرس میکنه داخل موتور
محمدرضا
۱۱ آبان ۱۳۹۸ینی میگید با یک پمپ برقی هوا رو با فشار منتقل کنن به توربو تا شفت توربو به گردش در بیاد؟
خب من فک میکنم شما این قسمت آخر ک از توربوشارژر های هیدرو الکتریک گفتند رو دقیق نخوندید
uss zumwalt DDG-1000
۱۲ مرداد ۱۳۹۵مقاله کارشناسی و مهمی بود.مرسی شاهین جان
NEMESIS
۱۲ مرداد ۱۳۹۵اول اینکه تاخیر توربو انقدر زیاد نیست که یه مشکل بشه حسابش کرد
دوم اینکه هوایی که باعث کورس پیستون بیشتر میشه این تاخیر ناچیز را جبران خواهد کرد
سوم اینکه گشتاور و قدرت بیشتر از موتور تنفس طبیعی بدست میاد
چهارم اینکه صدای موتور توربو بر خلاف نظر خیلی ها به طرز عجیبی زیباست یه جور سوت کشیدن همراه با لذت قدرت بیشتر
پنجم اینکه کارخانه های خودروسازی دیگه از ساخت موتور هایی با تعداد سیلندر بالا و حجم زیاد بی نیاز میکنه و دیگه اینقدر موتور های پر مصرف تولید نمیشه
ششم اینکه موتور ساخته شده وزن کمتر و تعداد سیلندر کمتری داره و این امر در مصرف سوخت و شتاب بیشتر کمک شایان میکنه
<<<<<
۱۲ مرداد ۱۳۹۵شما از هموطنان جک سوار هستید؟؟!!!
NEMESIS
۱۲ مرداد ۱۳۹۵نه عزیز یه سمند دارم اما از داشتن ماشینی مثل جک هم بدم نمیاد هیچ خوش حالم میشم
باز از این اشغال های تولید داخل بهتره ……
راستی چرا اینو پرسیدی داش گلم ………
uss zumwalt DDG-1000
۱۲ مرداد ۱۳۹۵من از خیلی ها که جک یا جیلی یا لیفان داشتن پرسیدم گفتن راضی هستن و از خودروهای بی کیفیت تولید داخلی خیلی بهتره
Hitler
۱۲ مرداد ۱۳۹۵شما فکر میکنید با این همه تکنولوژی و توربو و این ماجرا ها چقدر در مصرف سوخت صرفه جویی میشه؟چقدر استهلاک فرق میکنه؟
بر فرض شما یه موستانگ چهارسیلندر اکوبوست با هشت سیلندرو بردار،در طول مثلا ده سال استفاده متوالی ،هزینه ی استهلاک،تعمیر،سرویس و نگهداری چهار سیلندر با هشت یکی در میاد و شایدم کمتر.
تنها راه حل جهان،یا ابداع نسل جدید باتری ها با ظرفیت بیشتر و مدت زمان شارژ کمتر و یا سیستم هیبریدی هست.
پیل سوختی اینام فعلا در اول راهه،و به این زودی ها چندان نتیجه ای نمیده.
آرش
۱۳ مرداد ۱۳۹۵در تایید شما، تو همین پدال خودمون، چند وقت پیش ماستنگ اکوبوست با یه شیش سیلندر تنفس طبیعی از نظر مصرف سوخت (و سایر جنبه ها) مقایسه شده بود. اختلاف مصرف سوخت ناچیز بود و اصلا به ادعای سازنده شبیه نبود.
عارف
۱۶ خرداد ۱۳۹۸کاملا اشتباهه نظرتون ، قطعات مورد استفاده در موتور تنفس طبیعی تماما ریخته گری شده هستش ، در صورتی که قطعات توربو از ریخته گری نوع فورج استفاده میشه که با همون فشار بالا عمیر بیشتری از تنفس معمولی داره ولی قیمت تمام شده هم بیشتر هستش
عارف.
۱۶ خرداد ۱۳۹۸با نظرت موافقم بجز لگ توربو چون لگ توربو تو مسیر مستقیم شاید مشکلی پیش نیاره ولی موقع پیچیدن اگه توربو یهو به بوست برسه و قدرت ناگهانی افزایش پیدا کنه ماشین تعادلش رو از دست میده، کلا مشکل لگ اینه که تو دور زیر ۲۰۰۰ یا ۳۰۰۰ بسته به اندازه توربو و بوست ( خودرو های تیون حرفه ای ) نمیده و عملا ماشین نزدیک تنفس طبیعیه که بعد از بوست یه لحظه ماشین میخواد از رو زمین بلند شه، بوست های زیر 7psi تو دور های ۲۰۰۰ کاملا تامین میشن و لگی وجود نداره چون کسی زیر این دور موتور رانندگی و تعویض دنده نداره
احمد باقری
۱۲ مرداد ۱۳۹۵در هر مساله ای، با گذشت زمان، راه حل های بهتر و کارآمدتری ارائه میشن، اما مساله بسیار مهم دیگه، هزینه استفاده از این سیستمهاست، همون راه حل الکتریکی، وقتی با هزینه مناسب تولید بشه، میتونه جایگزین بسیار موثری برای بقیه روشها باشه.
مهدی
۱۲ مرداد ۱۳۹۵فکر کنم توربوهای سکونشئال اشتباه باشه چون زیرش نوشتین توین توربو و منظور همون توین توربو هست یه توربو کوچک برای دورهای پاین زیر 2000 و توربوی بزرگ برای بالاتر از دور 2000
و کلمه سکونشئال برای گیربوکس های اتوماتیک هست که قابلیت تعیض دستی مثل تیپ ترونیک دارند
ماسل
۱۲ مرداد ۱۳۹۵خوب سکوئنشال یعنی پشت سرهم.فکر میکنم اینجاهم بشه از این واژه استفاده کرد چون از توربوها به صورت متوالی استفاده میشه.اگه اشتباه میکنم دوستان تصحیح کنن لطفا
Saied
۱۳ مرداد ۱۳۹۵اقا شاهین واقعا دستتون درد نکنه. اگه اشتباه نکنم من از سال ۹۰ یا ۹۱ سایت پدال رو چک میکنم. ولی از وقتی شما دست بکار شدی مطالب بهتر هیجانی شده. تشکر ??
مسعود
۱۳ مرداد ۱۳۹۵آخ من رنجی بس عجیب میکشم از خوندن کامنتهای برادران.
داداشای گلم همون طور که در سطر انتهایی مقاله اومده :
( شکی وجود ندارد که این راه‌حل‌ها خوب هستند اما گاهی اوقات برخی روش‌های قدیمی هم چیز بدی نیستند)
چیزی که ما نیاز داریم مطالعه و اجرا به سبک مهندسان دهه 20و30 میلادی هست.
اگر کمی به رفتار سیالات گازی دقت کنید متوجه میشوید که در عملکرد بخشهای مکانیکی تاثیر مستقیم دارند ، مهندسان میتوانند با تست ترکیبهای مختلف از سایز توربو ، اشکال مختلف منیفولد دود،محدودیت دور موتور ، گیربکس و دفرنسیال ترکیب طلایی رفع کامل لگ را کشف کرده جهت کاهش آلایندگی در اختیار همگان قرار دهند .
انشا الله که همین طور است.