ناهماهنگی توربو شارژر یک موتور احتراق داخلی در شرایط گذرا (TURBO LAG)

ناهماهنگی توربو شارژر یک موتور احتراق داخلی در شرایط گذرا (TURBO LAG)
-----------------------------------------------------------------------------با پرخورانی یک موتور کوچک می توان قدرتی قابل مقایسه با نوع بزرگتر به دست آورد. پر خورانی می تواند به روش های مختلفی انجام شود. بهترین آن استفاده از توربو شارژر است. اما ناهماهنگی توربو شارژر با موتور يا همان تأخير زماني همیشه مشکل اصلی توربوشارژر بوده است. دلیل اصلی تأخیر زمانی خصوصیات انتقال انرژی بین سیلندر و توربو شارژراست كه از تراكم پذيري هوا و اينرسي آن ناشي مي شود. ولی عوامل دیگری مانند اینرسی توربوشارژر وشکل منیفولد ورودی وجود دارند که این مشکل را تشدید می کنند. انرژی گاز اگزوز می تواند سریعا به توربین برسد .اما تنها کسری از آن تبدیل به کار مکانیکی در توربین می شود و قسمت اعظم انرژی یا صرف غلبه براینرسی توربین شده یا از دیواره های مانی فولد دفع می شود ویا بدون تبادل انرژی از توربین خارج می شود اين مشكل در حالت گذزاي موتور تشديد مي شود. در حالت شتاب گيري موتور سوخت مورد نياز سريعا مي تواند تأمين شود اما بنا به دلايل گفته شده هوا از همراهي باز مي ماند .اما به نظر می رسد با اصلاحاتی روی منیفولد و استفاده از بعضی سیستم های کمکی مقدار تاخیر را در حالت گذرا می توان کاهش داد. در كل علل به وجود آورنده تاخير را مي توان در سه گروه خلاصه كرد : 1-پدیده های مکانیکی 2-پدیده های ترمودینامیکی 3-پدیده های سیالاتی تا به حال براي كاهش مشكل تاخير زماني كارهاي زيادي انجام شده است .برخي ازاين روش ها از همان اوايل استفاده از توربوشار‍‍‍‍‍‍ژر مورد استفاده قرار گرفته وبرخي اخيرا مورد توجه قرار گرفته وبيشتر در حد نمونه هاي آزمايشگاهي است.در ذيل تعدادي از اين روش ها ذكر شده است . 1. طراحی منیفولد 2. تزریق هوا 3. V.G.T(Variable Geometry Turbocharging) W.G (Waste Gate).4 ALS ((Anti-Lag System.5 LPT(Light Pressure Turbo).6 7. توربو شارژر دو گانه 8. توربو شارژر+سوپر شارژر 1-طراحي منيفولد يك از عللي كه انرژي اگزوز دير به توربين مي رسد شكل هندسي و ترمو دينا ميكي منيفولد گزوز است. منيفولدها معمولا مقداري از انرژي اگزوز را هدر مي دهند و همچنين به خاطر شكل خاصشان ضربه هاي فشاري ناشي از باز وبسته شدن سوپاپها بر روي بازده تور بين اثر منفي مي گذارد. براي حل اين مشكل يك منيفولد با اينرسي گرمايي كم و با عايق حرارتي ويك ماني فولد ضرباني طراحي شده است. 2- تزرق هوا مي توان گفت منشأ تمام مشكلات ذكر شده در بالا (كه به تأخير منجر مي شد) كمبود هوا در حالت گذرا است. در اين روش در حالت گذرا هوا با فشار هاي مختلف به ماني فولد ورودي تزريق مي شود. 3-سيستم V.G.T در اين روش توربو شار ژر طوري ساخته مي شود كه بتوان هندسه آن را در شرايط مختلف كاري موتور تغير داد. در اين روش با باز وبسته كر دن پره هاي توربين مي توان سرعت كمپرسور را براي تأمين فشار هواي لازم موتور تنظيم كرد. 4- W.G (Waste Gate) در اين روش هم سعي شده است سرعت توربو شارژر براي شرايط كاري موتور تنظيم شود به طوري توربو شارژر را براي يك سرعت خاص طراحي مي كنند و بعد با تعبيه مسير باي پس اگزوز سرعت توربو شارژر را براي شرايط كاري مختلف موتور تنظيم مي كنند. طرز كار اين سيتم به گونه است كه گاز هاي اضافي (با توجه به سرعت توربو شارژر ) از مسير باي پس توربو شارژر را دور ميزنند و بدون گذشتن از توربو شارژر به خروجي اگزوز تخليه مي شوند . 5–ALS اين سيستم به سيستم بدسوزی یا Bang-Bang معروف است. طرز كار اين سيستم به گونه اي است كه در شرايط گذرا كه انرژي زيادي براي چرخاندن توربين لازم است سيتم كنترل موتور مقدار زيادي سوخت به موتور تزرق مي كند وهمزمان مقداري اشتعال را به تاخير مي اندازد كه اين باعت مي شود دما فشار گاز هاي خروجي به مقدار زيادي بالا رود وانرژي مورد نياز توريبن تأمين شود .از جمله مشكلات اساسي اين طرح اين است كه دما وفشار زياد اگزوز خسارت زيادي به موتور مي زند. 6-LPT در اين روش از مزاياي يك توربو شارژر بزرگ در مقابل مضرات آن(تأخير زماني ) صرف نظر شده است و با كار گذاشتن يك توربو شارژر كوچك تر مشكل تأخير زماني تا حد قابل قبولي برطرف شده است.
7- توربو شارژر دو گانه توربو شارژر هاي سبك تر داراي زمان پاسخ كمتري هستند .مي توان از اين خاصيت استفاده كرد . به طوري كه اگر دو توربو شارژر سبك را به طور سري يا موازي (بسته به نوع موتور ) ببنديم و در شرايط مختلف كاري موتور »آنها را جداگانه وارد مدار كنيم.مشكل تأخير تا حد زيادي بر طرف خواهد شد.
8-توربو شارژر+سوپر شارژر يكي از مزاياي اصلي سوپر شارژر اين است كه تأخير پاسخ آن در شرايط گذرا بسيار كم است. پس مي توان با استفاده همزمان آن با توربوشارژر ضمن استفاده از انرژي اگزوز مشكل تأخير توربو شارژر را نيز تا حدي كاهش داد.

منبع:انجمن مهندسی هوافضا