گیتی هومانفر
مهم ترین نوآوری ها در در فناوری توربوشارژر در دو دهه اخیر
توربوشارژرها در دو دهه اخیر پیشرفت‌های چشمگیری داشته‌اند. این فناوری با بهره‌گیری از گازهای خروجی اگزوز، توان موتور را افزایش می‌دهد و در عین حال به بهبود مصرف سوخت و کاهش آلایندگی کمک می‌کند. در ادامه مهم ترین نوآوری ها در در فناوری توربوشارژر در دو دهه اخیر بررسی می‌شود.
با اتو مگ همراه باشید
توربوشارژرهای با هندسه متغیر (VGT)
توربوشارژرهای با هندسه متغیر از تیغه‌های قابل تنظیم در بخش توربین بهره می‌برند تا شکل مسیر گازهای خروجی متناسب با دور موتور تغییر کند. این ویژگی باعث می‌شود توربوشارژر در دورهای پایین پاسخ سریع‌تری بدهد و در دورهای بالا نیز توان یکنواختی ارائه کند.
به بیان ساده‌تر، در VGT توربین متناسب با شرایط موتور «کوچک یا بزرگ» می‌شود که کمک می‌کند توربوشارژر بدون نیاز به شیر اطمینان کار کند. استفاده از این تکنولوژی در ابتدا بیشتر در موتورهای دیزل رواج داشت، اما با پیشرفت مواد و سیستم‌های خنک‌کننده، امروزه در موتورهای بنزینی نیز کاربرد پیدا کرده است.
- مزایا: پاسخ‌دهی بهتر در دور پایین، توان بالا در دور بالا و حذف نیاز به wastegate.
- کاربرد: نمونه‌هایی مثل پورشه ۹۱۱ توربو و مدل‌های اسپرت دیگر از VGT استفاده کرده‌اند. VGT ترکیبی ایده‌آل از قدرت و کارایی را فراهم می‌کند.
توربوشارژرهای برقی (E-Turbo)
فناوری توربوشارژر برقی یا E-Turbo یکی از نوآوری‌های جدید است که یک موتور الکتریکی بسیار پرسرعت به توربوشارژر اضافه می‌کند. این موتور الکتریکی می‌تواند در دورهای پایین توربوشارژر را به سرعت به گردش درآورده و «تاخیر توربو» (lag) را به حداقل برساند. به زبان ساده‌تر، وقتی گاز خروجی برای راه‌اندازی توربو به‌تنهایی کافی نیست، موتور برقی وارد عمل شده و در کسری از ثانیه فشار را به محفظه احتراق می‌رساند. نتیجه این کار، شتاب‌گیری سریع‌تر، قدرت بیشتر در دورهای پایین و مصرف سوخت کمتر است. این فناوری در سال‌های اخیر مورد توجه شرکت‌های خودروسازی قرار گرفته و در خودروهای هیبرید و مسابقه‌ای نیز مورد استفاده است.
سیستم‌های توربوشارژر دوقلو (Twin-Turbo)
سیستم توربوشارژر دوقلو یا بیتوربو از دو توربوشارژر هم‌زمان برای افزایش توان موتور استفاده می‌کند. این سیستم معمولاً به دو شکل اجرا می‌شود:
- دوقلو موازی: دو توربوشارژر با اندازه مشابه، که هر یک نیمی از سیلندرهای موتور را تقویت می‌کنند (معمول در پیشرانه‌های V شکل).
- دوقلو ترتیبی: یک توربوشارژر کوچک برای شتاب‌گیری سریع در دورهای پایین و یک توربوشارژر بزرگ‌تر برای تأمین قدرت در دورهای بالا.
این ترکیب تضمین می‌کند که در همه شرایط رانندگی (از ترافیک شهری تا سرعت‌های بالا) قدرت موتور به صورت یکنواخت و خطی ارائه شود. استفاده از سیستم‌های دوقلو در خودروهای پرقدرت مرسوم است. برای مثال، خودروی کوروت ZR1 جدید با موتور V8 و توربوهای دوقلو توان فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهد. این فناوری باعث شده خودروهایی با حجم موتور کمتر نیز توان رقابت با پیشرانه‌های بزرگ‌تر را پیدا کنند.
مواد سبک‌وزن و پیشرفته در فناوری توربوشارژر
برای افزایش کارایی توربوها، کاهش جرم قطعات دوار (روتور) مهم است. در سال‌های اخیر مواد و فن‌آوری‌های جدیدی در توربوشارژرها به کار رفته‌اند:
- چرخ توربین TiAl: آلیاژ تیتانیوم-آلومینیوم (TiAl) نسبت به فلزات معمول سبک‌تر است و در دماهای بالا مقاومت خوبی دارد. این ویژگی باعث می‌شود توربو سبک‌تر و پاسخ‌گوتر شود.
- قطعات سرامیکی: سرامیک‌ها در ساخت بلبرینگ‌ها یا پره‌های توربین استفاده می‌شوند. این مواد سبک و مقاوم به حرارت هستند و به کاهش تاخیر توربو کمک می‌کنند.
- پوشش‌های ضدحرارت: این پوشش‌ها روی پره‌ها و قطعات داخلی کشیده می‌شوند تا دوام قطعات را در برابر دمای بالا افزایش دهند.
استفاده از این فناوری‌ها موجب شده توربوشارژرها کوچک‌تر، سریع‌تر و مقاوم‌تر از قبل شوند.
هوش مصنوعی در کنترل توربوشارژر
ورود نرم‌افزارهای هوشمند و الگوریتم‌های یادگیری ماشین به پیشرانه‌ها امکان کنترل دقیق‌تر توربوشارژر را فراهم کرده است. امروزه واحد کنترل الکترونیکی (ECU) با استفاده از داده‌های لحظه‌ای حسگرهای متعدد (دما، فشار، دور موتور و…) تنظیم فشار توربو را بهینه می‌کند.
- پایش عملکرد: سیستم به کمک داده‌های دریافتی، شرایط موتور را تحلیل کرده و فشار توربو را متناسب با آن تنظیم می‌کند.
- نگهداری پیش‌بینانه: نرم‌افزارهای هوشمند می‌توانند خرابی یا نیاز به سرویس توربو را زودتر تشخیص دهند و هزینه‌های تعمیر را کاهش دهند.
کنترل هوشمند توربو به خودرو این امکان را می‌دهد که در شرایط مختلف جاده‌ای همیشه در بهترین وضعیت عملکردی باقی بماند.
توربوشارژر؛ کلید خودروی پاک‌تر و پرتوان‌تر
فناوری توربوشارژر طی دو دهه گذشته صنعت خودرو را متحول کرده‌اند. ترکیب تکنولوژی‌هایی مانند هندسه متغیر، توربوشارژرهای برقی، سیستم‌های دوقلو، مواد سبک‌وزن و کنترل هوشمند باعث شده‌اند که خودروهای امروزی ضمن حفظ یا افزایش توان، مصرف سوخت کمتر و آلایندگی پایین‌تری داشته باشند.
این پیشرفت‌ها همچنین به تولید موتورهای کوچک‌تر با بازده بالا کمک کرده‌اند و راه را برای طراحی خودروهای سازگار با محیط زیست باز کرده‌اند. با توجه به پیوند روزافزون موتورهای درون‌سوز با سامانه‌های هیبرید و الکتریکی، توربوشارژرها نقشی کلیدی در آینده خودروهای کارآمد، پاک و پرشتاب ایفا خواهند کرد.
1 دیدگاه دربارهٔ «مهم ترین نوآوری ها در در فناوری توربوشارژر در دو دهه اخیر»
I like this post, enjoyed this one thanks for posting.