มีใคร?ติดเทอร์โบผันแปรบ้างครับ ขอชมหน่อยครับ [แบบเอกสาร]

myjoefiend

27-04-2009, 15:34

รถยนต์ดีเซลรุ่นใหม่ๆ สมัยนี้ต่างก็โฆษณากันว่าใช้ เทอร์โบแปร ผันกันไปหมดแล้ว อย่างบ้านเราเห็นจะเป็น Mitsubishi ที่ออกมาทำเครื่องยนต์ดีเซล VG Turboตามมาด้วย Toyota VIGO ออกมาโฆษณาในเครื่อง D4D step2 ใช้เทอร์โบแปรผันแบบ VNT Turbo ส่วน Isuzu ก็ส่งรถยนต์สุดยอดประหยัดน้ำมัน Dmax ซุปเปอร์คอมมอนเรล VGS Turbo จนถึงค่าย Mazda BT-50 เพาเวอร์คอมมอนเรล VGT เทอร์โบ แต่ละรุ่นแต่ละยี่ห้อต่างมีชื่อเรียกกันไปต่างๆกันไป แต่จริงๆแล้วก็คือ เทอร์โบแปรผันเหมือนกัน แล้วเทอร์โบแปรผัน มีข้อดีกว่าเทอร์โบธรรมดาหรือไม่ และมีการทำงานอย่างไรพวกเรา thaispeedcar คงต้องติดตามดู

รู้จักกับเทอร์โบแปรผัน
เทอร์โบแปรผัน มีชื่อเรียกกันต่างๆไม่เหมือนกัน ขึ้นอยู่กับบริษัทที่ผลิต เช่นถ้าเป็นของ Holset จะเรียกว่า VGT (Variable Geometry Turbo) แต่ถ้าเป็นของ Garrett ก็จะเรียก VNT (Variable Nozzle Turbine) และถ้าเป็นของ Borg Warner เรียกว่า VTG (Variable Turbine Geometry) เทอร์โบแบบนี้มีมานานมากแล้วในต่างประเทศ ในราวปี 1989 โดยบริษัท Shelby แต่เทอร์โบแบบนี้ในสมัยแรกๆยังไม่ค่อยเป็นที่นิยมมากเท่าไรนัก เพราะด้วยกลไกลที่สลับซับซ้อน กว่าเทอร์โบแบบทั่วๆไป การหาวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ที่ต้องทนต่อความร้อนกว่า 1,000 องศา การกัดกร่อน สนิม และคราบเขม่าจากไอเสียทำให้เทอร์โบแบบนี้ มีปัญหาด้านอายุการใช้งานเป็นอย่างมาก แต่ด้วยความสามารถที่ดีกว่า ของเทอร์โบแบบนี้ ทำให้หลายๆบริษัทที่ผลิตเทอร์โบต่างคิดค้น และพัฒนาจนเทคโนโลยีในปัจุจุบัน สามารถทำให้เทอร์โบแปรผันมีความคงทนขึ้นมาก จนเป็นที่นิยมในรถยนต์ต่างประเทศเกือบทุกยี่ห้อ ทั้งเครื่องยนต์เบนซิล และดีเซล จนถึงเครื่องยนต์กว่า 1,000 แรงม้าก็เริ่มมีใช้กันบ้างแล้ว เทอร์โบแบบนี้ถ้าเป็นช่างเทอร์โบบ้านเรา ต่างเห็นกันมาเป็นสิบปีแล้ว ส่วนมากตามอะไหล่เก่าเชียงกง หรือติดเครื่องรถยุโรป และส่วนมากจะเรียกกันว่า เทอร์โบบานเกล็ด สังเกตกันง่ายๆว่าโข่งไอเสียจะใหญ่กว่า เทอร์โบธรรมดามาก ภายในโข่งไอเสียจะมีครีบบางๆคล้ายบานเกล็ดหน้าต่าง ต่อกับชุดกลไกลการเปิด ปิด ด้วยกระป๋องคล้ายเวสเกตบ้างหรือ มอเตอร์ไฟฟ้าบ้าง ถ้าเป็นรุ่นมอเตอร์มักจะทิ้ง หรือเปลี่ยนโข่งหลังใหม่ แต่ถ้าเป็นกระป๋องลมดัน ก็ใช้ได้เลยต้องยอมรับว่า อัตตราเร่งดีกว่าเทอร์โบธรรมดาอยู่พอควร

ส่วนประกอบของระบบแปรผัน หรือครีบปรับแรงดันไอเสีย
เทอร์โบแปรผัน ก็ไม่แตกต่างจากเทอร์โบธรรมดาทั่วไป ในโข่งหน้าไอดีมีลักษณะเหมือนกันทุกประการ จะต่างกันที่ในด้านโข่งไอเสีย ภายในจะมีครีบปรับแรงดันไอเสีย ประกอบด้วย
1. Nozzle Vane เป็นลักษณะคล้ายครีบบางๆ คล้ายบานเกล็ดหน้าต่าง วางเรียงตัวกันรอบๆ โข่งไอเสีย ครีบแต่ละตัวจะมีหมุดต่อมายัง ชุดโรลเลอร์และจานหมุนเพื่อให้สามารถกางออก และหุบตัวได้
2. Pin เป็นหมุดเล็กๆ ครีบจะสามารถขยับกางออก ต้องอาศัยหมุดนี้เป็นตัวประครองชุดหมุนหรือ โรเลอร์
3. Roller หรือจานหมุน จะสามารถขยับตัวหมุนรอบๆโข่งไอเสีย โดยจะมีแกนต่อมาจากตัวดันเช่น มอเตอร์ไฟฟ้า หรือแอกชัวเอเตอร์ มาดันให้ชุดโรเลอร์ ขยับหมุนเพื่อไปดันให้ครีบกางออก หรือหุบเข้า

การทำงาน
อย่างที่ทราบกันว่าเทอร์โบนั้น มีหน้าที่อัดอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้ โดยอาศัยการหมุนของกังหันเทอร์ไบน ์ด้านไอดีทีหมุนตามเทอร์ไบน์ ด้านไอเสียด้วยความเร็วสูง จนเกิดแรงดันอากาศหรือแรงบูชขึ้นมา ดั้งนั้นการจะทำให้เกิดแรงดันอย่างรวดเร็ว ก็คือการทำให้ใบพัดด้านไอเสียหมุนให้ได้อย่างรวดเร็วที่สุด ขึ้นอยู่กับค่า A/R ของเทอร์โบหรือขนาดของโข่งหลังนั่นเอง แน่นอนโข่งหลังของเทอร์โบที่มีขนาดเล็ก ย่อมทำให้ใบพัดหมุนได้เร็วกว่าทำให้บูชมาได้เร็วกว่า แต่พอรอบปลายก็จะเกิดอาการอั้นของไอเสีย จนทำให้แรงเครื่องยนต์ตก และโข่งหลังที่มีขนาดใหญ่หรือ A/R สูง ย่อมทำให้กังหันเทอร์ไบน์หมุนได้ช้ากว่า แต่พอรอบสูงๆจะหมุนได้เร็วและไม่อั้นไอเสียทำให้เครื่องยนต์มีแรงม้าเพิ่มขึ้นในรอบปลาย ดั้งนั้นเทอร์โบแปรผันออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหานี้คือ ในเทอร์โบแปรผันจะมีครีบ Vane ทำหน้าที่กั้นอากาศไอเสียให้ไหลลงมายังกังหันเทอร์ไบน์ได้เร็วขึ้นในรอบต้น แต่พอรอบสูงขึ้นครีบก็จะกางออกเพื่อรองรับไอเสียที่ที่ออกมามากขึ้น การเปิดครีบออกของ Vane จะได้รับการควบคุมมาจาก แอกชัวเอเตอร์ ที่มีลักษณะเหมือนกระป๋องเวสเกตธรรมดา หรือมอเตอร์ไฟฟ้าที่ควบคุมการหมุนโดย ECU ต่อแกนมาดันชุด Roller ให้หมุนเพื่อไปขยับครีบให้กางออก และหุบเข้าได้ พอรอบต่ำครีบก็จะหุบตัวลงไอเสียก็จะมีความเร็วทำให้ใบพัดเทอร์ไบน์หมุนได้เร็วขึ้น จนสามารถสร้างแรงดันอากาศได้อย่างรวดเร็วไม่รอรอบ ในเวลารอบสูงครีบก็จะกางออกลดอาการต้านของแรงดันไอเสีย ทำให้ไอเสียไหลลงสู่ใบพัดเทอร์ไบน์ได้อย่างคล่องตัว แรงม้าของเครื่องยนต์ก็จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และด้วยการควบคุมการเปิดของ Vane จะเป็นตัวบังคับให้ความเร็วในการหมุนของใบพัดเทอร์ไบน์หมุนได้

้ที่ความเร็วจำกัด แม้ปริมาณไอเสียจะมากเพียงใด จึงทำให้เทอร์โบแปรผัน ไม่ต้องใช้เวสเกตในการควบคุมแรงดันไอเสียแต่อย่างใด

ข้อดีของเทอร์โบแปรผัน
1. ลดอาการ Turbo lag หรืออาการรอรอบ ทำให้เครื่องยนต์มีแรงบิด และแรงม้าดีขึ้นตั่งแต่รอบต่ำ
2. ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น จากการสร้างแรงบิดได้ตั่งแต่รอบต่ำ เครื่องยนต์จึงอาศัยอัตราเร่งน้อยกว่า
3.ลดมลพิษ ไม่มีไอเสียที่เหลือปล่อยทิ้งทางเวสเกต ทำให้ฝุ่นละอองไนโตรเจนลดลง
ข้อเสียของเทอร์โบแปรผัน
1. ราคาสูงกว่าเทอร์โบธรรมดาทั่วๆไปเพราะใช้อุปกรณ์มากกว่า
2. การดูแลรักษายาก คราบเขม่าไอเสียอาจจับตัวกับอุปกรณ์ภายใน จนเกิดการติดขัด เสียหายได้
3. ยากในการปรับแต่ง เช่นในการเพิ่มบูชแรงดันอากาศ การติดตั้งเวสเกตแยก จึงไม่เหมาะกับรถที่ใช้ในการแข่งขันหลายร้อยแรงม้า

เป็นไปได้ที่ในอนาคต ด้วยการพัฒนาด้านโลหะวิทยา และเทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์ อาจทำให้เทอร์โบแปรผันเข้ามาแทนที่เทอร์โบแบบธรรมดาได้มากขึ้น แต่ด้วยขีดจำกัดด้านการโมดิฟลายเครื่องยนต์ที่ต้องการแรงม้าสูงๆ การออกแบบเทอร์โบแบบธรรมดาในปัจจุบันก็มีความก้าวหน้าขึ้นมาก ไม่ว่าจะเป็นวัสดุที่ดีกว่า ระบบบอลแบริ่ง และโข่งหลังแบบใหม่ๆ รถที่ใช้ในการแข่งขันที่เน้นแต่รอบสูงๆ เป็นไปได้ยากที่เทอร์โบแปรผันจะเข้ามาแทนที่ แต่รถแบบครอบครัวที่เน้นขับสนุก ประหยัดน้ำมันจึงถือว่าเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในปัจจุบันนี้