پدیده تاخیر توربو چیست و چه راه حل هایی دارد؟

پدیده تأخیر توربو زمانی است که بین دریچه گاز و تکان گشتاور از طریق موتور توربوشارژ احساس می شود. این تأخیر از زمانی ایجاد می شود که موتور برای ایجاد فشار کافی برای خروج توربو و پمپاژ هوای ورودی فشرده به داخل موتور به طول می انجامد و زمانی طولانی تر می شود که موتور در وضعیت دور کم و دور کم حرکت باشد.

در ادامه این مطلب از کیان باتری بیشتر در این باره صحبت می کنیم.

توربو چیست؟

منظور از توربو شارژ چیست؟ توربو شارژ یا همان توروبو یک دستگاه همراه با توربین است که با وارد کردن هوای اضافی به قسمت احتراق ماشین، کارایی، قدرت و توان خروجی موتور داخلی ماشین را افزایش می دهد.

هدف استفاده از توربو ها در این است که با افزایش دادن مقدار چگالی گاز ورودی ( معمولا همان هوا منظور است )، کارایی موتور را افزایش دهد و در نتیجه باعث به وجود آمدن قدرت بیشتر در هر چرخه موتور شود.

همچنین گاهی ممکن است که از توروبو شارژ ها برای افزایش راندمان سوخت بدون افزایش قدرت استفاده شود، چگونگی این اتفاق با بازیابی انرژی اضافی در قسمت اگزوز و تغذیه مجدد آن در بخش ورودی موتور است.

به کمک این انرژی هدر رفته برای افزایش مقدار جرم موجود در هوا، اطمینان از سوزاندن تمام سوخت قبل از خروج در مرحله خروجی آسان تر می شود.

توروبو شارژ چگونه کار می کند؟

توربو ها از دو قسمت به نام توربین و کمپرسور تشکیل شده اند، که به کمک یک شفت به یک دیگر متصل می شوند، از یک سمت توربو گاز های خروجی خروجی داغ متصل شده به توربین چرخانده می شوند تا هوا به داخل کشیده شود و توسط موتور فشرده شود.

به کمک این فشرده سازی موتور قدرت و کارایی بیشتری پیدا می کند، علت این موضوع در این است که زمانی که هوا در محفظه احتراق افزایش پیدا می کند در نتیجه سوخت بیشتری برای قدرت موتور تولید می شود.

اگر بخواهیم به صورت دقیق تر این موضوع را توضیح دهیم باید به اجزا سیستم توربو شارژ اشاره بیشتری کنیم.

بخش توربین توربو با وصل شدن به سیستم اگزوز و با کمک از سرعت گاز ها به چرخش در می آید و پس از آن با اتصال میان شفت مشترک و کمپرسور ها این بخش را هم نیز به گردش در می آورد و هوای موجود در محیط را به داخل کشانده و فشرده سازی می کند و در آخر آن را به محفظه ورودی ارسال می کند.

همانند هر سیسم فنی دیگر، توربوشارژر نیز ضعف‌های منحصر به خودر را به همراه دارد که پدیده توربو لَگ (Turbo Lag) یا تاخیر توربو از مهم‌ترین آن‌ها است. در این مقاله به معرفی پدیده تاخیر توربو و روش‌های رفع آن می‌پردازیم

پدیده تاخیر توروبو چیست؟

حتما شما نیز تا کنون اصطلاح تاخیر توربو یا توربو لگ به گوشتان خورده است، اما منظور از آن چیست و به چه چیزی اشاره دارد؟

به صورت کلی توربو لگ اشاره به زمانی دارد که تاخیری بین فشار دادن گاز و احساس کردن حرکت توربو و افزایش قدرت رخ می دهد؛ این زمان معمولا در ماشین های صفر و بدون کارکرد یک ثانیه است، پس توربو شارژر ها با مقدار دور موتور عملکرد مستقیمی دارند.

اما اگر بخواهیم به صورت دقیق تر به این موضوع نگاه کنیم به این صورت است که برای بالا بردن قدرت موتور هر چه مسیر خروجی خلوت تر باشد این موضوع سریع تر اتفاق می افتد و توربو می تواند به تولید قدرت بیشتری برای موتور بپردازد.

اما زمانی که در این مسیر قطعاتی مانند فیلتر هوا، خفه کن های سیستم و کاتالیزور ها قرار گرفته باشند مقدار عملکرد و سرعت کار کاهش می یابد.

موضوع دیگری که قابل ذکر است این می باشد که مساله توربو لگ با آستانه تقویت ماشین در ارتباط است و این دو برای رو یکدیگر تاثیر گذار هستند؛ در ادامه بیشتر در باره این موضع صحبت می کنیم.

رابطه دور موتور و توربو شارژ

اگر میزان دور موتور در یک ماشین به آستانه تقویت نرسیده باشد در نتیجه توربو شارژ نیز عمل نمی کند، به همین اساس زمانی که شما در حال رانندگی با دور موتور کم و پایین باشید پدیده تاخیر توربو شارژ رخ می دهد.

در نتیجه اگر می خواهید توربو شارژ به سرعت واکنش نشان دهد باید دور موتور را از آستانه تقویت بالا تر قرار دهید، که پیشنهاد ما این است که بین دور 2000 تا 2500 باشد.

البته این نکته را باید در نظر باشید که حتی اگر دور موتور ماشین نیز بالا رود، به دلیل وابسته بودن توربو به گاز خروجی همچنان مقداری تاخیر وجود دارد.

بنابراین در تمامی موتور های دارای توربو این تاخیر احساس می شود منتها ممکن است در برخی از موتور ها به صورت ناچیز باشد و در برخی دیگر به صورت کامل احساس شود.

دلایل افزایش پیدا کردن تاخیر توربو چیست؟

تاخیر توربو به خودی خود خیلی چشم گیر و اذیت کننده نیست، اما ممکن است بروز برخی اتفاق ها سبب افزایش پیدا کردن این موضوع شود.

• نشت اگزوز: در صورت بروز گاز های خروجی کمتری برای چرخاندن موتور تولید می شود .
• نشت تقویت کننده: اگر هوای شارژ توربو به بیرون از موتور نشت کند باعث افزایش مقدار تاخیر در توربو ها میشود.
• ضایعات معیوب: اگر ضایعات نتوانند از توربو خارج شوند و دروازه به صورت کامل بسته شود لگ خودرو بسیار افزایش پیدا می کند.
• خراب شدن شیر برقی نقویت کننده: اگر شیر برقی شما باز شود عملکرد توربو در حد چشمگیری کاهش پیدا می کند.
• نسبت سوخت و هوا بدون چربی: اگر چنین اتفاقی رخ دهد و این مخلوط ایجاد شود باعث می شود موتور شما به صورت کارامد کار نکند تاخیر در موتور ایجاد می شود.
• ساییدگی پیش از حد در موتور: با قدیمی شدن هر چیزی عملکرد آن نیز کم تر می شود، این موضوع در مورد موتور ها نیز وجود دارد. اگر ساییدگی پیش از اندازه اتفاق بیفتد باعث بروز لگ در توربو می شود.

برای کم کردن تاخیر توربو چه کارهایی می توان کرد؟

شما برای کاهش میزان تاخیر توربو می توانید از چند راه استفاده نمایید، تعدادی از این کار ها را برای شما با جزئیات توضیح می دهیم.

استفاده از توربوهای Twin-scroll

این توربو ها دارایی کارایی مفیدی جهت کم کردن مقدار تاخیر دارند، اسکرول دوبل از دو دریچه برای گاز های اگزوز استفاده می کند.

دریچه اول آن که دارای قطر کوچکی است برای سرعت های پایین مناسب می باشد یعنی زمانی که میزان سرعت گاز اگزوز پایین است، و دریچه دوم این توربو مناسب برای سرعت های بالا می باشد و دارای اندازه و قطر بزرگتری نسیت درچه اول است.

بنابراین با این دو دریچه می توان سرعت میزان گاز های خودرو را کنترل کند و در نتیجه به کم کردن میزان توربو لگ کمک می کند.

استفاده از توربو هایی با هندسه متفاوت

این روش کمی دارای پیچیدگی است و همچنین می توان گفت خیلی نمی توانید بر روی استفاده از این سیستم مطمئن باشید، با این حال به تعریف این روش نیز می پردازیم.

در ساختار درونی این توروبو ها از پره های دینامیکی استفاده شده است که نسبت به زاویه ای که در آن قرار می گیرد توانایی باز و بسته شدن را دارد.

یعنی زمانی که سرعت ماشین پایین است پره های درون این توربین بسته می شود، و زمانی که که سرعت رو به بالا می رود پره ها به راحتی و به صورت خودکار باز می شوند.

اما چرا گفتیم که خیلی نمی توان بر روی این روش اطمینان کرد؟

دلیل این موضوع بر این است که بر روی باز و بسته شدن پره ها شما دارید ریسک می کنید، یعنی اگر در زمانی که سرعت بالا می رود پره ها توانند به سرعت باز شوند سبب از کار افتادن توربو می شوند.

استفاده از نیتروژن برای تاخیر توربو

از نیتروژن می توان در جهت فشار آوردن در داخل هر سیلندر استفاده کرد، یعنی زمانی که فشار وارده بر تورو با سرعت ماشین و اگزوز ارتباط دارند. در این جا وارد شدن نیتروژن باعث می شود سرغت موتور افزایش پیدا کند و در نتیجه به نحوه عملکرد توربو کمک می شود.

البته استفاده از این روش ضعف هایی را نیز به دنبال دارد.

نیتروژن ها دارای کپسول هایی هستند که حجمشان محدود است، به همین می توان گفت که اثر دائم ندارند و تنها می توانند به صورت موقت به کم شدن تاخیر توربو کمک کنند. علاوه بر این موضوع اگر شما به صورت پی در پی از این روش استفاده کنید آسیب های بسیار جدی به خودرو وارد می کند. زیرا اساس طراحی خودرو ها به گونه ای است که مناسب استفاده از گاز های نیتروژن نمی باشند.

به همین دلیل بیشتر اوقات در ماشین های مسابقاتی که دارای تایم کوتاهی هستند از این گاز استفاده می شود.

بیشتر بدانید: سیستم نیترو اکساید خودرو (نیتروس)

استفاده از توربو های سکونشئال

منظور از این موضوع در این است که از دو توربو به جای یکی استفاده شود، یعنی شما باید از یک توربو کوچک و یک توربو بزرگ تر استفاده کنید.

این کار باعث می شود در سرعت های مختلف این دو با یکدیگر همکاری داشته باشند و سبب می شود که تاخیر توربو بسیار کاهش یابد.

در این روش توربو کوچک تر به دلیل این که احتیاجی به ورودی بالا ندارد تنها در زمان سرعت پایین عمل می کند و توربو بزرگتر که دارای پره های بزرگ تری می باشد در زمان افزایش سرعت کار می کند.

همکاری این دو عمل موثری است که شما می توانید به جهت کاهش پدیده تاخیر از آن استفاده نمایید، البته که این نوع هزینه نسبتا بالایی دارد و در خودرویی مانند مزدا 7، پورشه 911 و یک مدل نیسان از آن استفاده می شود.

استفاده از توربو هیبرید الکتریک

در اکثر قسمت های ماشین شما می توانید به کمک سیستم های الکتریکی کار خود را آسنان تر کنید، در مورد توربو نیز این موضوع وجود دارد و با کمک این سیستم ها می توانید از تاخیر توربو بکاهید.

اگر شما از این سیستم استفاده کنید بین ورودی و خروجی توربو فشاری به جهت نگه داشتن صحبح مدار ایجاد می شود و سبب می شود چرخش پره ها برای ادامه کار آماده شوند.

در زمان استفاده از این سیستم حتی اگر سرعت و قدرت ماشین پایین باشد، فناوری فرمول 1 طوری طراحی شده است که مانع از آن می شود حتی در زمان جریان اگزوز پایین تاخیر توربو رخ بدهد.

اولین خودرویی که از این نوع فناوری استفاده کرد است آئودیSQ7  می باشد. که البته انتظار می رود با کم شدن هزینه های این فناوری خودرو های دیگر نیز بتوانند از آن استفاده کنند.

استفاده از توربو و سوپر موازی

اگر شما از چند سیستم سوپر شارژ که موازی هستند همراه با چند سیستم توربو شارژ استفاده نمایید پدیده تاخیر توربو به صورت کامل از بین می رود.

دلیل این موضوع بر این است که در زمان رخ دادن پدیده توربو لگ، سوپر شارژ ها به عمل می آیند و تا زمانی که دور توربو به میزان مناسب برسد جریان را کنترل می کنند.

البته استفاده از این سیستم کار چندان راحتی نیست، زیرا ابزار های به کار رفته در آن دارای هزینه های بسیار بالایی می باشند که تهیه کردنشان کمی دشوار است. به همین از این نوع سیستم تنها در ماشین های مسابقاتی استفاده می شود که آن ها باید خود شخص آن را انجام دهد و شرکت تولید کننده چنین فناوری هایی را استفاده نمی کند.

استفاده از مواد سبک تر در طراحی توربو

راه حل دیگری که وجود دارد این است که تولید کنندگان از مواد سبک تری در تولیدات خود استفاده کنند، اگر از آلیاژ های پیشرفته ای که هم سبک و هم قوی هستند بتوان در توربو ها استفاده کرد، موجب کمک به مقاومت هوا می شوند و در نتیجه توربو ها سریع تر جمع شوند و تاخیر کاهش پیدا می کند.

محدود کردن پهنای باند

توربو شارژ ها در زمانی که در جریان هوای ثابت قرار دارند بهتری نتیجه را از خود نشان می دهند، بنابراین استفاده از یک پهنای باند مناسب سبب کاهش لگ توربو ها می شود.

استفاده از موتور های دارای یک سطح قدرت معین و گیربکس های چند سرعته به کمک کردن میزان تاخیر توربو کمک موثر هستند.

آیا روش های بالا برای پدیده تاخیر توربو به صورت کامل موثر هستند؟

خب این که ما این روش ها را معرفی کردیم نشان از این دارد که می توانند تاثیر گذار باشند و همچنین در حال حاضر نیز از برخی از آن ها در تعدادی از خودرو ها استفاده می شود؛ اما مسئله ای که وجود دارد هزینه بسیار سنگینی است که بابت هر یک از آن ها باید پرداخت نمود.

بنابراین اگر هر یک از این راه حل به صورت اتوماتیک بر روی ماشین ها قرار نگرفته باشد برای خود شخص انجام دادنش کمی دشوار است.

آیا با رانندگی سریع می توانیم از لگ موجود در توربو جلوگیری کنیم؟

پاسخ به این سوال خیر است، زیرا شما حتی در پیست های مسابقه امکان این را ندارید که به صورت دائم در یک دور موتور باقی بمانید.

علاوه بر این چه گیربکس شما دستی باشد و چه به صورت اتوماتیک به هر حال نیاز است که در دور موتور پایین نیز رانندگی کنید.

همچنین رانندگی در دور موتور بالا مقدار مصرف سوخت را بسیار بالا می برد که این موضوع نیز ضرر هایی به همراه دارد.

چرا یک توربو مناسب تولید نمی شود؟

با توجه به صحبت های بالا احتمالا این سوال برایتان به وجود آمده است که چرا با وجود این مشکلات و هزینه های بالای راه حل ها تولید کنندگان یک تربو بدون تاخیر تولید نمی کنند؟

خب همان طور که گفنیم پدیده تاخیر تربو به دلیل کاهش سرعت اتفاق می افتد، برای جلوگیری این موضوع تولید کنندگان باید توربویی مناسب با سرعت پایین تولید کنند.

اما توربویی که در این اندازه کوچک باشد که بتواند در زمان دور کم به درستی عمل کند و سرعت را پس از آن افزایش دهد به دلیل اینکه پیش از اندازه توانش سرعت می کرد پس از فشردن گاز منفجر می شود.

برعکس این موضوع نیز وجود دارد اگر از توربو هایی با قدرت بسیار بالا استفاده شود تا زمانی که پهنای باند موتور وارد نشد هیچ افزایش قدرتی صورت نمی گیرد و عملا فایده ای ندارد.

بنابراین توربو ها باید با محدوده دور در دقیقه دارای مطابقات باشند.

امیدواریم که این مقاله برای شما مفید بوده باشد و شما به خوبی با پدیده تاخیر توربو آشنا شده باشد. اگر شما نیز راه حل مناسبی در این زمینه انجام داده اید خوشحال می شویم تجربیات خود را با ما به اشتراک بگذارید.