מגדש טורבו

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

מגדש טורבו (Turbocharger) הינו מערכת לדחיסת אוויר בלחץ גבוה למנוע בעירה פנימית, במטרה להפיק הספק גבוה יותר מהמנוע, וזאת מבלי להגדיל את נפח המנוע.

תוכן עניינים 1 מנוע 2 מגדש טורבו 3 שסתומי פריקה 3.1 פורק עודפים (Wastegate) 3.2 פורק לחץ 4 מגדש על (supercharger) 5 מנועים עם מספר מגדשים

[עריכה] מנוע

מנוע בעירה פנימית הוא מנוע השורף תערובת מדויקת של חמצן ודלק ביחסים אשר משתנים בין סוגי המנוע, והופך את אנרגיית החום הנוצרת בשריפה לאנרגיית לחץ, אשר מנוצלת לביצוע עבודה מכנית. ככל שמשקל האוויר בצילינדר גדול יותר, ניתן לשרוף בו כמות דלק גדולה יותר; כך מתקבל גם לחץ גזי שריפה גבוה יותר, אשר דוחפים את הבוכנה בעוצמה רבה יותר. המשמעות היא הגדלת הספק המנוע. הכנסת משקל גדול יותר של אוויר לצילינדר בעל נפח נתון נעשית על ידי דחיסתו באמצעות מגדש הטורבו. במנוע עם מגדש טורבו לחץ האוויר גדל בסביבות 7-8PSI (משתנה בין סוגי הטורבו) מעל ללחץ האטמוספירי הרגיל של 14.7PSI בגובה פני הים, כלומר כמות האוויר כמעט כפולה.

[עריכה] מגדש טורבו

מגדש טורבו בנוי כדי להשיג לחץ אוויר גבוה יותר מהלחץ האטמוספירי. כדי להשיג מטרה זו נעזר מגדש הטורבו בגזים השרופים הנפלטים מהמנוע דרך האגזוז כדי לסובב טורבינה שמסובבת בצידה השני משאבת אוויר. ככל שמהירות סיבובי המנוע (סל"ד) עולה, כמות הגזים השרופים הנפלטים מהמנוע גדל, לחץ הגזים באגזוז עולה, והטורבינה מסתובבת במהירות גבוהה יותר.

משאבת האוויר דוחסת אוויר אל מצנן ביניים (intercooler) ומשם לצילינדרים שבמנוע. מאחר שאוויר חם תופס נפח רב יותר, יש לצנן האוויר לפני כניסתו למנוע, ולמטרה זו יועד מצנן הביניים. רמת הדחיסה של משאבת האוויר נגזרת ממהירות הסיבוב של הטורבינה.

מגדש טורבו אפקטיבי בעיקר בסל"ד גבוה מאחר שבסל"ד נמוך לחץ הגזים השרופים באגזוז אינו מספיק לדחיסת האוויר, אולם ישנם כלי רכב בהם מותקן מגדש טורבו בעל גאומטריית להבים משתנה בהתאם ללחץ הגזים באגזוז, וישנם כלי רכב בהם מותקנים 2 מגדשי טורבו, הראשון קטן במטרה לניצול טוב יותר בסל"ד נמוך, והשני גדול יותר לניצול מקסימלי בסל"ד גבוה.

[עריכה] שסתומי פריקה

[עריכה] פורק עודפים (Wastegate)

כדי למנוע מקרה בו לחץ הגדישה יהיה גבוה מדי, מנטרים את הלחץ במגדש על ידי פורק עודפים. השסתום בנוי, כך, שבחלקו האחד שורר הלחץ הנמצא בצנרת הכניסה. האוויר לוחץ על בוכנה קטנה שמאחוריה קפיץ. אם הלחץ גבוה והבוכנה נלחצת, תוזז זרוע מכנית שתפתח מעקף לגזים השרופים בצידו השני של השסתום ותמנע מהם לעבור דרך הטורבינה. קיימים גם שסתומי עודפים משוכללים יותר.

[עריכה] פורק לחץ

בנוסף לשסתום העודפים, מצויד מגדש הטורבו גם בפורק לחץ. בשעת עזיבת דוושת הגז, נסגרת המצערת שבסעפת היניקה. לחץ האוויר שבצנרת נכלא בין המצערת לבין להבי המדחס (שבתווך נמצא מצנן הביניים). הלחץ השורר שם הינו לחץ הגבוה יותר מאשר הלחץ הרגיל בזמן עבודתו הסדירה של המגדש. הלחץ הגבוה עלול לפגוע בלהבים הרגישים של המדחס. כדי למנוע את עליית הלחץ, משתמשים מהנדסי הרכב בפורקים מסוגים שונים, פורק BOV ופורק DV.

• BOV - Blow Off Valve, פורק זה, משחרר את האוויר הדחוס החוצה, אל תא המנוע. בזמן שחרור האוויר, נשמע רעש פריקת האוויר. בדרך כלל, כאשר רכב המצויד במגדש כזה נוסע, נשמע הקול בין העברת ההילוכים - כאשר הנהג מסיר את רגלו מדוושת התאוצה. חסרונו של הפורק הוא, שהאוויר שנדחס, משתחרר ללא תועלת.

• DV - Dump Valve, פורק זה, מחזיר את האוויר הדחוס חזרה למערכת, ולכן, האוויר שנדחס מנוצל שוב. פורק מסוג זה ניתן להרכיב גם במנועי דיזל ובמנועים בעלי מצערות אלקטרוניות.

[עריכה] מגדש על (supercharger)

מגדש על הינו סוג שני של טורבו המורכב במכוניות. מגדש זה אינו מתאים לכל מכונית משום שנפחו גדול יחסית למגדש הטורבו ותופס בדרך כלל את מקומו של רדיאטור המזגן. מגדש העל משתמש באותה שיטה שבה משתמש מגדש הטורבו, אך הוא ממוקם בסמוך לרצועת המנוע ומקבל ממנה את כוח הדחיסה שלו. בכך מתקבל הספק גבוה מהמנוע הזמין בכל סל"ד.

[עריכה] מנועים עם מספר מגדשים

ישנן שתי דרכים להרכיב על מנוע יותר ממגדש אחד:

• Twin-turbo - הרכבת מספר טורבינות בעלות גודל זהה במקביל. כל טורבינה אחראית לאספקת אוויר לגלילים שונים של המנוע. במכונית בוגאטי ויירון, למשל, מורכבים ארבעה מגדשי טורבו.
• Bi-turbo - הרכבת שתי טורבינות בטור. הטורבינה הראשונה קטנה יותר על מנת לפעול ביעילות כבר מסל"ד נמוך של המנוע. הטורבינה השנייה, הגדולה יותר, תתחיל לפעול רק בסל"ד גבוה. תצורה כזו, מאפשרת גדישה כבר מסל"ד נמוך. לעתים, המגדש הקטן יותר הוא מגדש על, והמגדש השני הוא מגדש טורבו, תצורה הקיימת למשל במנועי TSi החדישים של קונצרן פולקסווגן.