تاسو به یقیناً کله ناکله په یوه عادي بریښنیدونکي موټر باندې یو کوچنی «توربو» نښان لیدلی وي. جوړوونکي دا نښانونه معمولاً په ساده ډول ږدي — په کوچني اندازه، په نه ښکاره ځایونو کې پټ شوي. هغه چا ته چې نه پوهیږي، اسانه ده چې له څنګه یې تېر شي. خو هغه چا ته چې پوهیږي، دا داسې نښه ده چې د درېدلو وړ ده. نو دا ټوله غوغا د څه شي ده؟ دلته د توربو چارجینګ بشپړه کیسه ده — چې له کومه راغله، څنګه کار کوي، او ولې اهمیت لري.
ولې انجنیرانو له ورته انجن څخه نور قوت ته اړتیا درلوده
د موټرو انجنیرۍ له لومړیو ورځو راهیسې، ډیزاینرانو په یوه پوښتنه کې مشغول وو: څنګه له یوه انجن څخه نور قوت تر لاسه کړو؟ د فزیک قوانین یو څرګند ځواب راکوي — د انجن قوت په مستقیمه توګه د هرې کاري دورې کې د سوځیدلي تیلو له مقدار سره تناسب لري. ډېر سوځیدلي تیل د ډېر قوت معنا لري. په تیوري کې دومره ساده. خو په عمل کې، دا خورا پېچلې ده.
اصلي محدودیت اکسیجن دی. تیل پخپله نه سوځي — دا د تیلو-هوا د ترکیب د یوې برخې په توګه سوځي. او دا ترکیب باید په دقیقه توګه متوازن وي، نه په سترګو اټکل شي. د بنزین انجن لپاره، مثالي تناسب نږدې دا دی:
- ۱ برخه تیل په ۱۴–۱۵ برخو هوا، د کاري حالت، د تیلو ترکیب، او نورو متغیرونو پورې اړه لري
دا پدې معنا چې که تاسو غواړئ ډېر تیل وسوځوئ، نو باید د پام وړ ډېره هوا هم چمتو کړئ. عادي طبیعي تنفسي انجنونه د سلنډر او اتموسفیر تر منځ د فشار د توپیر له لارې هوا جذبوي. پایله یوه سخته محدودیت ده: هرڅومره چې د سلنډر حجم لوی وي، هومره ډېر اکسیجن په هره دوره کې ننوځي. د شلمې پیړۍ د منځنۍ دورې امریکایي جوړوونکو دا کار تر افراطه ورساوه، چې د لوی حجم انجنونه یې جوړ کړل چې د تیلو لوی اشتها یې درلوده. خو ایا د همغه سلنډر حجم ته د ډېرې هوا د ننویستلو لپاره یوه هوښیاره لاره شته وه؟
د سوپرچارجر اختراع: د ګوټلیب ډایملر بریا
ځواب یو پېژندل شوي نوم څخه راغی — ګوټلیب ویلهلم ډایملر، هماغه الماني انجنیر چې د ډایملرکرایسلر د میراث تر شا دی. په ۱۸۸۵ کال کې، ډایملر یوه طریقه رامنځته کړه چې د میخانیکي چلیدونکي سوپرچارجر په کارولو سره د انجن سلنډرونو ته ډېره هوا فشار کړي — په اصل کې یو کمپریسر (پکه) چې مستقیماً د انجن د کرانک شافت لخوا چلیږي، او فشار شوې هوا یې سلنډرونو ته ورننوته.
دا کار وکړ. خو یو مهم نیمګړتیا یې درلوده: کمپریسر مستقیماً له انجن څخه انرژي غلا کوله چې پخپله ځان وچلوي. انجنیرانو پوهېدل چې باید یوه ښه لاره وي.
الفرد بوخي او د توربو چارجر زیږون (۱۹۰۵)
الفرد جې. بوخي راننوت، یو سویسي انجنیر او مخترع چې د سلزر وروڼو (Sulzer Brothers) شرکت کې یې کار کاوه، چیرته چې د ډیزل انجن پراختیا یې رهبري کوله. بوخي په دوو جبهو کې خپه و:
- د هغې دورې ډیزل انجنونه لوی، درانه، او کم قوته وو
- میخانیکي سوپرچارجرونو له انجن څخه هغه انرژي غلا کوله چې د ځان چلولو لپاره یې اړتیا درلوده
په ۱۹۰۵ کال کې، بوخي د یوه بنسټیز حل امتیاز (پټنټ) واخیست: یوه چارجینګ وسیله چې نه د انجن د کرانک شافت لخوا، بلکې د خپلو د ایګزاز ګازونو لخوا چلیږي. دا د نړۍ لومړی توربو چارجر و.
توربو چارجر څنګه کار کوي
د توربو چارجینګ تر شا مفهوم په ښکلې توګه ساده دی. دلته بنسټیز اصول دي، ګام په ګام:
- تود د ایګزاز ګازونه له انجن څخه ووځي او د توربین کور (هاوسینګ) ته بهیږي
- دا ګازونه یو پنکه لرونکی څرخ — د توربین روټر — څرخوي، لکه څنګه چې باد یو بادي ژرنده څرخوي، خو په خورا لوړه سرعت
- د توربین روټر په همغه شافت باندې سوار دی چې یو د کمپریسر څرخ پرې دی
- کله چې توربین وڅرخیږي، کمپریسر چلوي، چې فشار شوې هوا سلنډرونو ته فشاروي
- په سلنډرونو کې ډېره هوا پدې معنا چې ډېر تیل سوځیدلی شي — چې پایله یې د لوی قوت تولید دی
د «توربو چارجر» کلمه پخپله د لاتیني ریښو turbo (ګرداب) او compressio (فشار) څخه راځي — د هغه څه یو مناسب توصیف چې دننه پېښیږي.
د انټرکولر رول
د معما یوه بله برخه هم شته. کله چې هوا له کمپریسر څخه تېریږي او د توربو چارجر د تودو برخو لخوا تودیږي، نو پراخیږي — پدې معنا چې په همغه حجم کې کم اکسیجن ځایږي. د دې د مقابلې لپاره، توربو چارج شوي انجنونه یو انټرکولر کاروي: یو رادیاتور چې د کمپریسر او د انجن د سلنډرونو تر منځ د هوا په لاره کې ایښودل شوی.
د انټرکولر دنده ساده خو مهمه ده:
- دا فشار شوې هوا د سلنډرونو ته له ننویستلو مخکې سړوي
- سړه هوا ډېره غلیظه ده، پدې معنا چې په همغه ځای کې ډېر اکسیجن مالیکولونه ځایږي
- دا حتی لوړ بوست فشار ته اجازه ورکوي — او حتی د لوی قوت ګټې
- دا د انجن ناک (مخکې له وخته انفجار) د مخنیوي کې هم مرسته کوي، په ځانګړې توګه په لوړ کارکردیو غوښتنلیکونو کې
د طبیعي تنفس په پرتله د توربو چارجینګ کلیدي ګټې
د توربو چارجینګ څخه د کارایۍ ګټې د پام وړ دي. د یوه میخانیکي چلیدونکي سوپرچارجر برعکس — چې د کار کولو لپاره د انجن قوت مصرفوي — توربو چارجر له هغو د ایګزاز ګازونو څخه انرژي اخلي چې که نه نو ضایع کیدله. مهمه دا چې توربین دا ګازونه د پام وړ ورو نه کوي؛ پر ځای یې سړوي، او په دې بهیر کې انرژي بیرته تر لاسه کوي. اصلي ګټې دا دي:
- د انجن انرژي یوازې ~۱.۵٪ د توربو چارجر د ځان ساتنې لپاره مصرفیږي
- د یوه کوچني حجم انجن څخه لوړ قوت تولید
- د یوه سپک، ډېر فشرده انجن له امله د اصطکاک کم تلفات
- د مساوي قوت لرونکي طبیعي تنفسي انجن په پرتله ښه د تیلو کارایي
- پاک ایګزاز، په ځانګړې توګه د عصري ډیزل انجنونو لپاره اړوند
دا د یوه بشپړ حل په څېر ښکاري — خو توربو چارجینګ له جدي انجنیرۍ ننګونو سره راغله چې د لسیزو لپاره یې پراخه منل ځنډول.
ننګونې: افراطي تودوخه، سرعت، او توربو لیګ
توربو چارجرونه په بې رحمه شرایطو کې کار کوي:
- د توربین روټرونه تر ۲۰۰٬۰۰۰ RPM پورې څرخیدلی شي
- د ایګزاز ګاز تودوخه تر ۱٬۰۰۰°C (۱٬۸۳۲°F) پورې رسیدلی شي
- برخې باید د دوامداره حرارتي او میخانیکي فشار لاندې جوړښتي بشپړتیا او دقیق رواداري وساتي
د همدې له امله، توربو چارجینګ یوازې د دویمې نړیوالې جګړې پر مهال پراخه شو — او په پیل کې یوازې په هوانوردۍ کې، چیرته چې د انجنیرۍ پانګونه توجیه کېده. په ۱۹۵۰ لسیزه کې، کاترپیلر په بریالیتوب سره دا ټکنالوژي د خپلو تراکترونو لپاره غوره کړه، په داسې حال کې چې کمنز لومړنۍ توربوډیزل لارۍ انجنونه رامنځته کړل. توربو چارج شوي مسافري موټر تر ۱۹۶۲ پورې رانغلل، کله چې اولډزموبیل جیټفایر او شیورلیټ کوروایر مونزا نږدې په یوه وخت کې خپاره شول.
د دوام بریا څخه پرته، د موټرو لپاره یوه بله ځانګړې ننګونه وه: توربو لیګ. د انجن په ټیټ سرعتونو کې، د ایګزاز ګاز حجم محدود وي، نو توربین ورو څرخیږي او کمپریسر په سختۍ سره فشار جوړوي. انجن ممکن د ۳٬۰۰۰ RPM لاندې سست احساس شي، بیا ناڅاپه د ۴٬۰۰۰–۵٬۰۰۰ RPM پورته په قوت سره وخوځیږي. هرڅومره چې توربین لوی وي، لیګ ډېر څرګند وي. کوچني توربینونه لیګ کموي خو د لوړ قوت قرباني کوي.
عصري حلونه: انجنیرانو څنګه توربو لیګ ته ماتې ورکړه
د لسیزو په اوږدو کې، انجنیرانو څو هوښیار طریقې رامنځته کړې چې د قوت ګټو په ساتلو سره توربو لیګ کم کړي:
- ترتیبي دوه ګونی توربو (سیکوینشل ټوین-توربو): یو کوچنی، کم انرسیا لرونکی توربو چارجر ټیټ RPM اداره کوي، په داسې حال کې چې یوه لویه واحده په لوړ RPM کې فعالیږي. د افسانوي پورش ۹۵۹ کې کارول شوی، او نن ورځ په بي ایم ډبلیو او لینډ روور توربوډیزلونو کې موندل کیږي. د فولکس واګن د بنزین انجنونه د حتی ګړندي ټیټ پای ځواب لپاره د کوچني توربو پر ځای د تسمې چلیدونکی سوپرچارجر کاروي.
- دوه ګونی سکرول توربو چارجر (ټوین-سکرول): یو واحد توربو چې دوه جلا د ایګزاز ننوتلې (volutes) لري، چې هره یوه یې د سلنډرونو د بل ګروپ لخوا تغذیه کیږي. دا توربین په ټیټ او لوړ دواړو RPM کې په مؤثره توګه څرخیدونکی ساتي، چې د دویم توربو واحد له اضافه کولو پرته لیګ کموي. په لاین-سکس او څلور سلنډره انجنونو کې عام دی.
- موازي دوه ګونی توربو (پارالل ټوین-توربو): دوه یو شان توربو چارجرونه چې جلا د سلنډرونو بانکونو ته خدمت کوي. په V-ترتیب انجنونو کې معیاري، چیرته چې هر بانک خپله واحده تر لاسه کوي. د بي ایم ډبلیو M څانګې دا نور هم پر مخ بوت چې په X5 M او X6 M کې یې د بانکونو ترمنځ کراس د ایګزاز مانیفولډ سره، یوه ټوین-سکرول کمپریسر ته اجازه ورکړه چې د مخالفو سلنډرونو بانکونو څخه په مخالفو د اور د مرحلو کې ګازونه راجذب کړي.
- د متغیر جیومیټري توربو چارجر (VGT): د توربین کور دننه د تنظیم وړ تیغونه (vanes) د انجن سرعت پورې اړوند د ایګزاز ګازونو د بهیر لاره بدلوي — په مؤثره توګه توربو ته په هر RPM کې سم «اندازه» ورکوي. لومړی په ډیزل انجنونو کې غوره شو (چیرته چې د ایګزاز ټیټې تودوخې پلي کول اسانه کړل)، او بالاخره د پورش لخوا د ۹۱۱ توربو سره بنزین انجنونو ته راوړل شو.
توربو چارجینګ نن ورځ: له کارکردۍ څخه تر کارایۍ
هغه څه چې د هوانوردۍ د انجنیرۍ ننګونې په توګه پیل شو، د عصري موټرو په قوت سیسټمونو کې غالبه ټکنالوژي بدله شوه. نن ورځ، توربو چارجینګ نور یوازې د کارکردۍ په اړه نه دی — دا د تیلو اقتصاد او د خارجیدنې معیارونو لپاره مرکزي دی. نږدې په بازار کې هر ډیزل انجن د «توربو» مختاړی د یوه مسلم په توګه لري. او د بنزین په نړۍ کې، توربو چارج شویو کوچني-حجم انجنونو په پراخه کچه د مین سټریم، لوکس، او کارکردیو په برخو کې لوی طبیعي تنفسي واحدونه بدل کړي دي.
په یوه عادي موټر شا کې هغه کوچنی نښان یوه کیسه بیانوي چې له یوې پیړۍ څخه ډېره موده پکې شامله ده — د بوخي د ۱۹۰۵ پټنټ څخه تر نننیو ټوین-سکرول، متغیر-جیومیټري سیسټمونو پورې. او دا کیسه لا تر اوسه نه ده پای ته رسیدلې.
دا یو ژباړه ده. تاسو کولی شئ اصلي یې دلته ولولئ: https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e3703.html
خپور جنوري 27, 2022 • د ولولو لپاره 7 دقیقې
