टर्बोचार्जर का परिचय

टर्बोचार्जर का परिचय
टर्बोचार्जर वास्तव में एक एयर कंप्रेसर है जो हवा का सेवन बढ़ाने के लिए हवा को संपीड़ित करता है। यह टरबाइन कक्ष में टरबाइन को चलाने के लिए इंजन से निकलने वाली निकास गैस के जड़त्वीय संवेग का उपयोग करता है। बदले में टरबाइन समाक्षीय प्ररित करनेवाला को चलाता है। प्ररित करनेवाला एयर फिल्टर पाइप से भेजी गई हवा को सिलेंडर में दबाव डालने के लिए दबाव डालता है। जब इंजन की गति बढ़ती है, तो निकास गैस डिस्चार्ज गति और टरबाइन गति भी एक साथ बढ़ जाती है। प्ररित करनेवाला सिलेंडर में अधिक हवा को संपीड़ित करता है। हवा का बढ़ा हुआ दबाव और घनत्व अधिक ईंधन जला सकता है, जिससे ईंधन की मात्रा बढ़ जाती है और इंजन की गति तदनुसार समायोजित हो जाती है। आप इंजन आउटपुट पावर बढ़ा सकते हैं।

संरचनात्मक सिद्धांत
सबसे पहले, आइए टर्बोचार्जर के सामान्य संरचनात्मक सिद्धांत के बारे में बात करें। एग्जॉस्ट गैस टर्बोचार्जर मुख्य रूप से एक पंप व्हील और एक टरबाइन से बना होता है, और निश्चित रूप से अन्य नियंत्रण घटक भी होते हैं। पंप प्ररित करनेवाला और टरबाइन एक शाफ्ट द्वारा जुड़े हुए हैं, जो रोटर है। इंजन से निकलने वाली निकास गैस पंप प्ररित करनेवाला को चलाती है, जो टरबाइन को घुमाने के लिए प्रेरित करती है। टरबाइन घूमने के बाद, यह सेवन प्रणाली पर दबाव डालता है। सुपरचार्जर को इंजन के एग्जॉस्ट साइड पर स्थापित किया जाता है, इसलिए सुपरचार्जर का कार्य तापमान बहुत अधिक होता है, और काम करते समय सुपरचार्जर की रोटर गति बहुत अधिक होती है, जो प्रति मिनट सैकड़ों हजारों क्रांतियों तक पहुंच सकती है। ऐसी उच्च गति और तापमान सामान्य यांत्रिक सुई रोलर्स या बॉल बेयरिंग रोटर के लिए काम नहीं कर सकते हैं, इसलिए टर्बोचार्जर आमतौर पर पूरी तरह से फ्लोटिंग बीयरिंग का उपयोग करते हैं, जो इंजन तेल द्वारा चिकनाई करते हैं, और सुपरचार्जर को ठंडा करने के लिए शीतलक का उपयोग किया जाता है। अतीत में, टर्बोचार्जर का उपयोग ज्यादातर डीजल इंजनों पर किया जाता था। क्योंकि गैसोलीन और डीजल के दहन के तरीके अलग-अलग होते हैं, इंजन में इस्तेमाल होने वाले टर्बोचार्जर का रूप भी अलग-अलग होता है।

गैसोलीन इंजन डीजल इंजन से इस मायने में भिन्न होता है कि सिलेंडर में हवा नहीं, बल्कि गैसोलीन और हवा का मिश्रण प्रवेश करता है। यदि दबाव बहुत अधिक हो तो यह आसानी से फट जाएगा। इसलिए, टर्बोचार्जर की स्थापना को खटखटाने से बचना चाहिए। यहां दो संबंधित मुद्दे शामिल हैं, एक है उच्च तापमान नियंत्रण और दूसरा है इग्निशन समय नियंत्रण।
जबरन सुपरचार्जिंग के बाद, गैसोलीन इंजन के संपीड़न और दहन के दौरान तापमान और दबाव बढ़ जाएगा, और खटखटाने की प्रवृत्ति बढ़ जाएगी। इसके अलावा, गैसोलीन इंजन का निकास तापमान डीजल इंजन की तुलना में अधिक होता है, और निकास की शीतलन को बढ़ाने के लिए वाल्व ओवरलैप कोण (वह समय जब सेवन और निकास वाल्व एक ही समय में खोले जाते हैं) को बढ़ाना उपयुक्त नहीं है। संपीड़न अनुपात कम करने से अपर्याप्त दहन होगा। इसके अलावा, गैसोलीन इंजन की रोटेशन गति डीजल इंजन की तुलना में अधिक होती है, और वायु प्रवाह में काफी बदलाव होता है, जिससे टर्बोचार्जर आसानी से प्रतिक्रिया करने में देरी कर सकता है। गैसोलीन इंजनों में टर्बोचार्जर का उपयोग करने पर उत्पन्न होने वाली समस्याओं की एक श्रृंखला के जवाब में, इंजीनियरों ने एक-एक करके लक्षित सुधार किए हैं ताकि गैसोलीन इंजन भी निकास गैस टर्बोचार्जर का उपयोग कर सकें।
intercooler
तापमान बढ़ता है, जो न केवल मुद्रास्फीति दक्षता को प्रभावित करता है, बल्कि आसानी से अपस्फीति का कारण भी बनता है। इसलिए, एक ऐसा उपकरण स्थापित करना आवश्यक है जो सेवन हवा के तापमान को कम करता है, जो कि एक इंटरकूलर है। इसे सिलेंडर में प्रवेश करने वाली हवा को ठंडा करने के लिए टर्बोचार्जर आउटलेट और इनटेक पाइप के बीच स्थापित किया जाता है। इंटरकूलर एक रेडिएटर की तरह होता है, जो हवा या पानी से ठंडा होता है। हवा की गर्मी शीतलन के माध्यम से वायुमंडल में चली जाती है। परीक्षणों के अनुसार, अच्छे प्रदर्शन वाला एक इंटरकूलर न केवल इंजन संपीड़न अनुपात को एक निश्चित मूल्य पर बिना खटखटाए बनाए रख सकता है, बल्कि तापमान को भी कम कर सकता है और सेवन दबाव बढ़ा सकता है, जिससे इंजन की प्रभावी शक्ति में और वृद्धि हो सकती है।
प्ररित करनेवाला
चूंकि गैसोलीन इंजन की गति सीमा व्यापक है और हवा का प्रवाह बहुत बदल जाता है, टर्बोचार्जर का संपीड़न प्ररित करनेवाला आकार एक जटिल तीन {{0} आयामी घुमावदार अल्ट्रा - पतली दीवार प्ररित करनेवाला ब्लेड है। रेडियल वक्र में आमतौर पर 12 से 30 ब्लेड व्यवस्थित होते हैं। ब्लेड की मोटाई 0.5 मिमी से नीचे है, यह एक विशेष कास्टिंग विधि का उपयोग करके एल्यूमीनियम से बना है। ब्लेड के आकार की गुणवत्ता सीधे टर्बोचार्ज्ड इंजन के प्रदर्शन को प्रभावित करती है। प्ररित करनेवाला का आकार और कोण जितना अधिक उचित होगा, द्रव्यमान उतना ही हल्का होगा, प्ररित करनेवाला का स्टार्टअप उतना ही अधिक संवेदनशील होगा, और "रिएक्शन लैग" उतना ही छोटा होगा जो टर्बोचार्जर का अंतर्निहित दोष है।

अपस्फीति सेंसर
अपस्फीति की संभावना को कम करने के लिए तापमान को कम करने के अलावा, एक अपस्फीति सेंसर का उपयोग किया जाना चाहिए। इसका कार्य यह है कि जब अपस्फीति होती है, तो असामान्य कंपन महसूस होने पर सेंसर तुरंत इंजन ईसीयू (इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट) नियंत्रण प्रणाली को सूचना देगा और इंजन को प्रज्वलित कर देगा। समय में थोड़ी देरी करें, और जब अपस्फीति न हो तो सामान्य इग्निशन टाइमिंग फिर से शुरू करें।
अन्य
चूंकि कार के गैसोलीन इंजन की गति डीजल इंजन की तुलना में अधिक होती है, वायु प्रवाह वेग तेज होता है और परिवर्तनों की सीमा बड़ी होती है, इसलिए इसके टर्बोचार्जर की आवश्यकताएं अधिक होती हैं। आधुनिक कार इंजनों ने आम तौर पर इलेक्ट्रॉनिक इंजेक्शन सिस्टम को अपनाया है। इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रौद्योगिकी और नई सामग्रियों के सहयोग से, गैसोलीन इंजनों पर टर्बोचार्जर का अनुप्रयोग तेजी से सामान्य हो जाएगा।
कारों में उपयोग किए जाने वाले निकास गैस टर्बोचार्जर सभी एकल इनलेट टरबाइन हाउसिंग का उपयोग करते हैं, जिसका अर्थ है कि अन्य सहायक ऊर्जा का उपयोग किए बिना केवल निकास गैस की दबाव ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। चूंकि कार इंजन की गति सीमा बड़ी है, निकास गैस टर्बोचार्जर में एक समायोजन उपकरण होना चाहिए ताकि इंजन एक निश्चित गति सीमा के भीतर अपेक्षाकृत निरंतर बढ़ावा दबाव प्राप्त कर सके। इसके अलावा, गैसोलीन इंजन स्पार्क इग्निशन का उपयोग करता है, और इसका संपीड़न अनुपात एक निश्चित सीमा तक सीमित है। यदि यह बहुत अधिक है, तो यह अपस्फीति का कारण बनेगा। इसलिए, किसी भी समय इग्निशन अग्रिम कोण को समायोजित करने के लिए अपस्फीति का पता लगाने और नियंत्रण तंत्र की आवश्यकता होती है।
कार का एग्जॉस्ट गैस टर्बोचार्जर आमतौर पर एग्जॉस्ट पाइप के पास स्थापित किया जाता है। टरबाइन और प्ररित करनेवाला क्रमशः टरबाइन कक्ष और सुपरचार्जर में स्थापित होते हैं। दोनों समाक्षीय रूप से मजबूती से जुड़े हुए हैं और समकालिक रूप से घूमते हैं।
जब सुपरचार्जिंग की आवश्यकता नहीं होती है, जैसे कि निष्क्रिय होने पर या जब खटखटाने का संकेत होता है, तो निकास गैस का हिस्सा बाईपास वाल्व के माध्यम से निकल जाएगा और टर्बोचार्जर में प्रवेश नहीं करेगा। जब इंजन की गति 2,000 आरपीएम तक पहुंच जाती है, तो सोलनॉइड वाल्व निकास प्रवाह को टरबाइन की तरफ निर्देशित करने के लिए बाईपास वाल्व को बंद कर देता है, जिससे टरबाइन घूमने लगता है। एक डिज़ाइन भी है जो प्रतिरोध में परिवर्तन के माध्यम से टरबाइन की गति को समायोजित करने के लिए टरबाइन ब्लेड के कोण को समायोजित करता है, जिससे बूस्ट की मात्रा बदल जाती है।
हवा को ठंडा करने से हवा सिकुड़ सकती है और उसका घनत्व बढ़ सकता है, जिससे समान मात्रा में अधिक हवा भरी जा सकती है और अपस्फीति को रोका जा सकता है। इसलिए, कारों के टर्बोचार्जर इंटरकूलर से लैस होते हैं। यह इंटरकूलर आम तौर पर हवा में ठंडा होता है और इसे ठंडा करने के लिए कार के आने वाले वायु प्रवाह या अपने स्वयं के पंखे का उपयोग करके इंजन रेडिएटर के सामने, बगल में या एक अलग स्थान पर स्थापित किया जाता है।
टर्बोचार्जर का मुख्य भाग बियरिंग है। इस प्रकार की बियरिंग, जिसे इसके स्नेहन रूप के अनुसार नाम दिया गया है, को "पूर्ण फ्लोटिंग बियरिंग" कहा जाता है। इसमें अत्यधिक उच्च परिचालन गति और कठोर कार्य वातावरण है। इसलिए, स्नेहन सुनिश्चित करना बहुत महत्वपूर्ण है। यदि कम तेल के दबाव के कारण तेल की आपूर्ति धीमी हो जाती है, तो यह बीयरिंग को नुकसान पहुंचा सकता है और टर्बोचार्जर के विफल होने का कारण बन सकता है। सामान्य इंजन स्टार्टअप के दौरान इस प्रकार की विफलता नहीं होगी, लेकिन यदि तेल और तेल फिल्टर को बदलने के बाद इंजन को पहली बार चालू किया जाता है, तो धीमी गति से तेल की आपूर्ति होगी, जिससे बीयरिंग में तेल स्नेहन की कमी होगी। इस मामले में, शुरू करने के बाद लगभग 3 मिनट तक निष्क्रिय रहना आवश्यक है, और गति को सीधे टर्बोचार्जर की शुरुआती गति तक नहीं बढ़ाया जा सकता है। इसी तरह तेज गति से गाड़ी चलाने या चढ़ाई पर जाने के बाद तुरंत इंजन बंद न करें। इंजन को लगभग 1 मिनट तक निष्क्रिय गति से चालू रखें ताकि निष्क्रिय रहने वाले टर्बोचार्जर बीयरिंग में तेल की कमी न हो। इसलिए, टर्बोचार्जर कारों का उपयोग करने वाले ड्राइवरों को निर्माता के निर्देशों का पालन करना चाहिए और इंजन ऑयल की गुणवत्ता पर बहुत ध्यान देना चाहिए। टर्बोचार्जर कारों को सामान्य कारों की तरह चलाना उचित नहीं है।
सुपरचार्जर वर्गीकरण
एक कार को तेज चलने के लिए मजबूत शक्ति की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, ऑटोमोबाइल की बिजली प्रणाली को मोटे तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: प्राकृतिक वायु सेवन प्रणाली और सुपरचार्ज वायु सेवन प्रणाली। यूरोपीय स्पोर्ट्स कारों में, बीएमडब्ल्यू को छोड़कर, जो अभी भी स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड इंजन का उपयोग करने पर जोर देती है, अन्य कार कंपनियों ने अपने वाहनों के पावर प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए सुपरचार्जिंग सिस्टम को अपनाया है। उदाहरण के लिए, मर्सिडीज बेंज स्पोर्ट्स कारें सुपरचार्जिंग सिस्टम का उपयोग करती हैं, और शेनबाओ ऑटोमोबाइल सुपरचार्जिंग सिस्टम का उपयोग करती हैं। टर्बोचार्जिंग के प्रवर्तक. हाल के वर्षों में, जापानी कारों ने भी बड़े पैमाने पर टर्बोचार्जिंग तकनीक का उपयोग करना शुरू कर दिया है। स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड सिस्टम किसी भी प्रकार का सुपरचार्जर स्थापित नहीं करता है, बल्कि मिश्रण को सोखने के लिए केवल पिस्टन की नीचे की ओर गति से उत्पन्न नकारात्मक दबाव का उपयोग करता है। यद्यपि स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड सिस्टम वैरिएबल वाल्व टाइमिंग सिस्टम के माध्यम से अधिक हॉर्सपावर आउटपुट प्राप्त कर सकता है, लेकिन बिजली में सुधार बहुत सीमित है। इंजन की आउटपुट पावर को प्रभावी ढंग से बढ़ाने के लिए सुपरचार्जिंग सिस्टम का उपयोग करना एक प्रभावी तरीका कहा जा सकता है।
सामान्य इंजन सुपरचार्जिंग सिस्टम में मैकेनिकल सुपरचार्जिंग और एग्जॉस्ट गैस टर्बोचार्जिंग शामिल हैं।
सुपरचार्ज
इंजन यांत्रिक रूप से एक सुपरचार्जर को सुपरचार्ज करने के लिए चलाता है, जिसे सुपरचार्जिंग कहा जाता है। जब एक इंजन को सुपरचार्ज किया जाता है, तो इंजन क्रैंकशाफ्ट आमतौर पर सुपरचार्जर को एक गियर के माध्यम से चलाता है। सुपरचार्जर आम तौर पर केन्द्रापसारक या रूट्स कंप्रेसर का उपयोग करते हैं, और कुछ स्क्रू कंप्रेसर का उपयोग करते हैं। हाल के वर्षों में, नए मैकेनिकल स्क्रॉल सुपरचार्जर का उपयोग विदेशों में भी किया जाने लगा है। क्योंकि कंप्रेसर को चलाने से एक निश्चित मात्रा में इंजन आउटपुट की खपत होती है, सुपरचार्ज्ड इंजन की थर्मल दक्षता आवश्यक रूप से बेहतर नहीं होती है, और कभी-कभी गैर-सुपरचार्ज्ड आंतरिक दहन इंजन की तुलना में भी कम होती है। बूस्ट दबाव का चयन करते समय, सबसे पहले, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि आवश्यक औसत प्रभावी दबाव प्राप्त किया जा सके, और दूसरा, न्यूनतम संभव ईंधन खपत दर प्राप्त करना आवश्यक है। सुपरचार्जिंग के लिए ये दोनों आवश्यकताएं अक्सर विरोधाभासी होती हैं। यदि औसत प्रभावी दबाव का अनुसरण किया जाता है, तो यह अनिवार्य रूप से यांत्रिक दक्षता में कमी और ईंधन की खपत में वृद्धि का कारण बनेगा। इसलिए, बूस्ट प्रेशर वैल्यू के चयन में बिजली और ईंधन की खपत के बीच एक अच्छा समझौता होना चाहिए। सुपरचार्जर सिस्टम वर्तमान में आमतौर पर यूरोपीय कारों में उपयोग किया जाता है। चूँकि सुपरचार्जर का सुपरचार्जर लगातार क्रैंकशाफ्ट द्वारा संचालित होता रहता है, इसलिए यह टर्बोचार्जर की तरह टर्बो लैग का कारण नहीं बनता है। हालाँकि सुपरचार्जिंग केवल बिजली उत्पादन को लगभग 10% से 20% तक बढ़ा सकती है, लेकिन चिकनाई और निरंतरता टर्बोचार्ज्ड इंजन की पहुंच से परे है।
निकास गैस टर्बोचार्जिंग
टर्बोचार्जर को चलाने के लिए इंजन निकास ऊर्जा का उपयोग निकास गैस टर्बोचार्जिंग (टर्बोचार्जिंग के रूप में जाना जाता है) कहा जाता है। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, एग्जॉस्ट गैस टर्बोचार्जिंग सिस्टम दिखाया गया है। एग्जॉस्ट गैस टर्बोचार्जिंग की विशेषता यह है कि टर्बोचार्जर और इंजन के बीच कोई यांत्रिक संबंध नहीं होता है। ये वायुमार्ग से जुड़े हुए हैं। क्योंकि कंप्रेसर द्वारा खपत किया गया कार्य टरबाइन द्वारा निकास गैस से प्राप्त ऊर्जा का हिस्सा है, टर्बोचार्ज्ड इंजन न केवल इंजन की शक्ति बढ़ा सकता है, बल्कि इसकी थर्मल दक्षता में भी सुधार कर सकता है और ईंधन की खपत को कम कर सकता है। अगर आपको किसी कार के पीछे टर्बो या टी लोगो दिखता है तो इसका मतलब है कि कार में इस्तेमाल किया गया इंजन टर्बोचार्ज्ड है। टर्बोचार्जर वास्तव में एक एयर कंप्रेसर है। यह टरबाइन को चलाने के लिए इंजन से निकलने वाली निकास गैस की जड़ता का उपयोग करता है। बदले में टरबाइन एयर फिल्टर पाइप से भेजी गई हवा को संपीड़ित करने के लिए एक समाक्षीय प्ररित करनेवाला चलाता है, ताकि हवा दबाव में रहे और सिलेंडर में प्रवेश करे। जब इंजन की गति बढ़ती है, तो निकास गैस डिस्चार्ज गति और टरबाइन गति भी एक साथ बढ़ जाती है। प्ररित करनेवाला सिलेंडर में अधिक हवा को संपीड़ित करता है। हवा का बढ़ा हुआ दबाव और घनत्व अधिक ईंधन जला सकता है। तदनुसार, तेल की मात्रा बढ़ाएं और इंजन की गति को समायोजित करें। यह इंजन आउटपुट पावर को बढ़ा सकता है।