توربوی توئین اسکرول چیست؟
برای درک بهتر توربوی توئین اسکرول و نحوه عملکرد آن، ابتدا باید نگاه دقیقتری به مفهوم کلی توربوشارژرها بیندازیم. توربوشارژرها دستگاههایی هستند که وظیفه دریافت انرژی گازهای خروجی موتور (که در غیر این صورت هدر میرفتند) از منیفولد اگزوز موتور و استفاده از تمام گازهای احتراق برای افزایش قدرت موتور را بر عهده دارند. این سیستم با چرخاندن یک توربین با گازهای خروجی از موتور و به حرکت درآوردن یک کمپرسور، انرژی مکانیکی تولید میکند. کمپرسور وظیفه ارسال هوای بیشتر با فشار بالا به داخل محفظه احتراق موتور را بر عهده دارد. این فرآیند باعث سوختن بیشتر سوخت و در نتیجه افزایش قدرت و راندمان موتور میشود.
توربوی توئین اسکرول چیست؟
با این حال، توربوشارژرهای معمولی همیشه با مشکلی به نام “تأخیر توربو” مواجه بودهاند. این تأخیر زمانی رخ میدهد که سرعت موتور پایین است و حجم گاز خروجی کافی برای چرخاندن توربین وجود ندارد. به همین دلیل، موتور نمیتواند قبل از رسیدن به سرعتهای بالاتر از حداکثر قدرت خود بهرهمند شود. برای حل این مشکل، فناوری توربوی توئین اسکرول معرفی شد.
توربوشارژر توئین اسکرول با هدف بهبود عملکرد و کاهش تأخیر توربو توسعه داده شد. برخلاف توربوشارژرهای سنتی که تنها از یک کانال برای هدایت گازهای خروجی به توربین استفاده میکنند، این نوع توربوشارژر دارای دو کانال جداگانه است. در موتورهای چهار سیلندر، هر دو سیلندر به طور مستقل گازهای خروجی تولید میکنند و اگر این گازها همزمان وارد یک کانال شوند، تداخل جریان آنها باعث کاهش راندمان توربین میشود. توربو توئین اسکرول با جدا کردن مسیرهای این گازها، از چنین تداخلی جلوگیری کرده و جریان گاز را یکنواختتر میکند.
این طراحی ویژه به توربین اجازه میدهد تا سریعتر به سرعت ایدهآل (بوست توربو) برسد و تأخیر در عملکرد توربو به حداقل برسد. به عبارت دیگر، در دورهای پایین موتور، فشار هوای ورودی به موتور افزایش مییابد و موتور سریعتر به دستورات راننده پاسخ میدهد. یکی دیگر از ویژگیهای کلیدی توربو توئین اسکرول، افزایش راندمان حرارتی است. در این سیستم، گازهای خروجی با دمای بالاتر مستقیماً به توربین هدایت میشوند و از افت دما و اتلاف انرژی جلوگیری میشود. این امر به توربو توئین اسکرول اجازه میدهد تا علاوه بر کاهش تأخیر توربو، مصرف سوخت را نیز بهینه کند.
توربوشارژر توئین-اسکرول
این فناوری اولین بار توسط میتسوبیشی در دهه ۱۹۹۰ توسعه داده شد. میتسوبیشی که همواره به دنبال ارائه نوآوریهای جدید در صنعت خودرو بوده است، توربوشارژر توئین-اسکرول را به عنوان پاسخی به محدودیتهای توربوشارژرهای سنتی معرفی کرد. اولین خودرویی که از این فناوری استفاده کرد، میتسوبیشی لنسر اوولوشن بود. پس از موفقیت این خودرو، سایر خودروسازان نیز به استفاده از این فناوری روی آوردند.
یکی از شرکتهایی که به طور گسترده از توربوشارژرهای توئین-اسکرول در خودروهای خود استفاده کرد، بیامو بود. این شرکت از اوایل دهه ۲۰۰۰، از این نوع توربوشارژر در موتورهای سری N خود استفاده کرد و توانست عملکرد خودروهای خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
یکی از مهمترین دلایل توسعه توربوشارژرهای توئین-اسکرول، حل مشکل تأخیر توربو بود. با پیشرفت فناوری و افزایش تمایل به کاهش اندازه موتور (کوچکسازی)، خودروسازان به دنبال راهی برای افزایش خروجی موتور بدون افزایش مصرف سوخت بودند. توربوشارژرهای توئین-اسکرول به عنوان یک راه حل ایدهآل، علاوه بر افزایش قدرت، توانستند پاسخ موتور را نیز بهبود بخشند.
توربوشارژر توئین اسکرول از یک محفظه دوگانه، توربین، کمپرسور، شیر کنترل فشار و سیستم خنککننده تشکیل شده است. محفظه دو اسکرول به گونهای طراحی شده است که گازهای خروجی از سیلندرها را به دو مسیر جداگانه هدایت میکند. توربین انرژی گازهای خروجی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند و کمپرسور از این انرژی برای فشردهسازی هوای ورودی به موتور استفاده میکند. شیر تخلیه فشار اضافی گازهای خروجی را کنترل میکند تا از فشار بیش از حد در سیستم جلوگیری شود. همچنین، برای جلوگیری از افزایش دما و خرابی توربوشارژر، از یک سیستم خنککننده استفاده میشود که میتواند با آب یا روغن خنک شود.
مزایا و معایب
یکی از مهمترین مزایای توربوهای توئین اسکرول، همانطور که گفتیم، کاهش تأخیر توربو است. این فناوری قدرت موتور را در دورهای پایین به طور یکنواخت افزایش میدهد. همچنین بهبود راندمان سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانهای از دیگر مزایای این سیستم است. با این حال، توربو توئین اسکرول بدون نقص نیست. یکی از معایب آن پیچیدگی طراحی و ساخت است که هزینههای تولید را افزایش میدهد. همچنین در صورت خرابی، تعمیر یا تعویض آن گران است.
مزایای توربوهای توئین اسکرول
توربوهای توئین اسکرول یکی از فناوریهای حوزه توربوشارژرها محسوب میشوند. این سیستم با بهرهگیری از طراحی دو مرحلهای، توانسته بر مشکلات توربوشارژرهای معمولی غلبه کرده و عملکرد بهتری ارائه دهد. اگرچه هزینههای تولید و نگهداری آن بالاست، اما مزایایی مانند کاهش تأخیر توربو، بهبود راندمان و کاهش مصرف سوخت را به همراه دارد.