מגדשי טורבו

בשנים האחרונות ניתן לראות יותר ויותר מכוניות עם מנוע טורבו בכבישי ישראל (וכמובן גם במדינות אחרות ברחבי העולם). כדאי לדעת שזוהי לא המצאה חדשה: כבר בתחילת המאה ה-20 הציג המהנדס השוויצרי אלפרד בוצ’י את מגדש הטורבו – אותו רכיב שמאפשר להפיק כוח רב יותר מהמנוע הקיים, כלומר לקבל ביצועים מרשימים יותר גם ממנועים שהנפח שלהם קטן יחסית.

המגדש, שמוכר גם בשם טורבו צ’ארג’ר, הוא פתרון אפקטיבי מאוד – בזכותו אין צורך להצטייד במנוע עם נפח גדול, שמטבעו זולל דלק גם כשהוא פועל בהספק נמוך (כשאנחנו בפקק או משייטים לנו בנינוחות), ובכל זאת, בעת הצורך, לקבל גם מהמנוע הצנוע ובעל המספר הנמוך יחסית של בוכנות את העוצמה הנדרשת להשלמת פעולות שונות כמו האצה. למרות זאת, עד לפני שנים לא רבות ניתן היה למצוא מדגשי טורבו בעיקר בדגמים הספורטיביים או במכוניות יקרות יחסית.

השינוי המשמעותי בתחום הרכב – כאמור יותר ויותר כלי רכב עם מגדש טורבו, כולל דגמי סופרמיני – נובע מעליית המודעות לחשיבות צמצום זיהום האוויר וחיסכון בדלק באופן כללי. במציאות שבה רוב בני האדם מבינים שאי אפשר יותר להתעלם מחומרת הפגיעה בסביבה, ושיש צורך בשינויים משמעותיים, מנוע טורבו הוא יתרון של ממש ובפרט הוא הפך לחלק בלתי נפרד ממרבית הדגמים של יצרניות הרכב האירופאיות.

איך עובד מגדש טורבו

מגדש טורבו מחובר לסעפת היניקה ומורכב משתי טורבינות – שני מדחסים שכוללים מניפות צנטריפוגליות בתוך מבנה דמוי שבלול, ואשר מחוברים ביניהם באמצעות ציר סיבובי. צד אחד של מגדש לרכב נקרא “צד החם”. צד זה מחובר לצנרת הפליטה ברכב ונועד לנצל את אותם גזים חמים אשר נפלטים מהמנוע בזמן שהוא פועל.

למעשה, זוהי מהות הפעולה של מגדש הטורבו, ניצול הגזים שבדגמים ללא רכיב זה נפלטים לאוויר מבלי שיניבו תועלת כלשהי. במנוע טורבו הגזים, שנפלטים במהירות מהמנוע, מסובבים את הטורבינה (בקצב של אלפי סיבובים לדקה). הציר הסיבובי שמחבר את שתי הטורבינות גורם לכך שגם הטורבינה השנייה, שנקראת “הטורבינה הקרה” (בניגוד לזו שבצד החם, שנקראת מן הסתם “הטורבינה החמה”), תסתובב.

הסיבוב של הטורבינה הקרה מאפשר לה לינוק את האוויר הטרי שנמצא מחוץ למנוע, ולדחוס אותו בכוח לתוך המנוע. לשם השוואה, במנוע אטמוספרי (כלומר מנוע שאינו טורבו) מתבצעת פעולת יניקה שמושכת פנימה אוויר. פעולת הדחיסה של הטורבינה הקרה במנוע הטורבו מגדילה את מסת האוויר בתוך המנוע. פעולה נוספת שמתרחשת כשהמגדש נכנס לפעולה היא הגדלה של כמות הדלק – ושילוב מסת האוויר והניצול של הדלק בפרק זמן ספציפי זה מאפשר ניצול טוב יותר של ההספק של המנוע ומייצר כוח רב יותר. כך לדוגמה אם יש לכם מנוע 1.2 ליטר עם מגדש טורבו הוא יכול להגיע למומנט ולהספק דומים לאלה של מנוע בנפח של 1.6 ליטר או אפילו מנוע בנפח 2 ליטר!

על-מנת לאפשר את תוספת הכוח המשמעותית ישנם עוד מרכיבים שמצטרפים למגדש עצמו. החשוב שבהם הוא האינטרקולר, כלומר מצנן ביניים שמקרר את אותו אוויר שהטורבינה הקרה דוחסת לתוך המנוע. הקירור מאפשר להגדיל עוד יותר את מסת האוויר במנוע ולשפר את הביצועים במידה ניכרת. מרכיב חיוני אחר הוא פורק עודפים, שכשמו כן הוא – פורק את הגזים העודפים דרך האגזוז וזאת על-מנת למנוע את התופעה של סחרור יתר (עקב גודש יתר במנוע). רכיב נוסף שמונע לחץ עודף הוא פורק הלחצים, ובנוסף חשוב לשמן היטב את המגדש – פירוט לגבי סעיף זה תמצאו בפסקה שעוסקת בבעיות שעלולות להתעורר במנועי טורבו.

מה ההבדל בין מנוע טורבו לרגיל?

העיקרון החשוב ביותר בפעולתו של מנוע טורבו הוא שככל שהעומס המוטל עליו גבוה יותר כך הוא מנצל את המגדש טוב יותר. בזכות הגמישות המרבית הניצול של הדלק אופטימלי – דבר שבא לידי ביטוי הן בביצועים מעולים והן בצריכת דלק נמוכה ביחס לביצועים. הסיבה לכך היא שכאמור מגדש הטורבו מחובר לסעפת היניקה. כשהמנוע פועל באינטנסיביות נמוכה, נפלטים ממנו מעט גזים, הטורבינה שבמגדש מסתובבת בקצב איטי והמגדש גודש יחסית מעט אוויר (אין צורך ביותר). לעומת זאת, כשהאינטנסיביות עולה, עולה גם כמות הגזים שנפלטים מהמנוע, מואץ קצב הסיבובים של הטורבינה והמגדש גודש כמויות הולכות וגדלות של אוויר, בלחץ יותר גבוה, כמות האוויר שנכנסת לצילינדרים גדלה, והמנוע יכול לשרוף את הדלק ביעילות רבה יותר ולקבל מקסימום כוח.

בהתאם ההבדל העיקרי בין מנוע רגיל למנוע טורבו הוא שמנועים מהסוג הראשון לא מנצלים את הגזים שנפלטים מהם, ועל כן הביצועים שלהם, ביחס לנפח המנוע, נמוכים בהשוואה לביצועי מנועי הטורבו. הבדל משמעותי נוסף הוא לטובת המנועים ה”רגילים” – כשיש מגדש טורבו ישנה השהיה מסוימת בין הרגע שבו הנהג לוחץ על הגז ועד לקבלת התגובה הרצויה. תופעה זו, שנקראת “השהיית טורבו”, נובעת מהצורך להמתין להשלמת הפעולה של המגדש, ויש לה מספר פתרונות חלקיים (כלומר קיצור זמן ההשהיה, אך לא ביטולו). בין הפתרונות: שימוש בשני מגדשים קטנים; יצירת שני פתחים לגזי הפליטה, בזוויות שונות (סוג של מגדש שנקרא טווין סקרול); או יצירת פתח שמשנה את הזווית שלו בהתאם לכמות הגזים שנפלטים מהמנוע – מגדש שנקרא “גיאומטריה משתנה”.

מנוע טורבו יתרונות וחסרונות

לצד היתרונות המשמעותיים במיוחד של מנוע הטורבו, חשוב להיות מודעים לכך שיש לו גם חסרונות, וכדאי כמובן לקחת אותם בחשבון.

חיסרון אחד הוא כאמור אותה “השהיית טורבו”. אמנם ניתן לצמצם את פרק הזמן שבין הלחיצה על דוושת הגז לבין קבלת התגובה הרצויה מהמנוע, אולם לנהגים שמורגלים בתגובה מהירה גם פרק הזמן המצומצם עלול להיראות ארוך מדי, ולפגום בהנאה מהנהיגה (ואף לגרום ללחיצה חזקה מדי על הגז בגלל שלכאורה הרכב לא מאיץ כפי שאנחנו מצפים ממנו).

חיסרון מרכזי שני שיש לקחת בחשבון כשמתלבטים בין דגם עם מנוע טורבו לבין דגם עם מנוע אטמוספרי הוא התחזוקה המורכבת יותר של מנועי הטורבו. בנוסף נדרשת התייחסות לרגישויות הספציפיות של מגדש הטורבו במסגרת כמעט כל נסיעה ברכב, ולעתים הדבר עלול להיות מעט מייגע.

על אף החסרונות הבלתי מבוטלים, התועלת שנובעת מהיתרון המובהק של מנוע הטורבו, ובפרט בעידן שבו כבר ברור לגמרי עד כמה רב הנזק שטמון בבזבוז דלק ובזיהום אוויר גבוה שלא לצורך, גורמת לכך שביותר ויותר מכוניות תמצאו את מגדש הטורבו – ונהגים שמתנהלים באופן מושכל כדי להגן עליו.

מנוע טורבו בעיות

על-מנת למנוע שחיקת יתר של החלקים השונים בו זקוק המגדש לשמן, בכמויות גדולות ובלחץ גבוה. השמן הדרוש מגיע אל מגדש הטורבו דרך משאבות שמצליחות לספק כ-2.

ליטר בדקה. נוכחות השמן במגדש הינה קריטית – בהתאם כשנוהגים ברכב עם מנוע טורבו מומלץ בחום לא לכבות את המנוע מיד עם סיום הנסיעה, אלא להמתין כדקה או שתיים כשהרכב פועל והמנוע מסתובב בסיבובי סרק. הסיבה לכך היא שאם נכבה את הרכב מיד כשהגענו ליעד, המגדש לא יקבל את השמן החיוני לו (שכן המשאבות מפסיקות לפעול כשהמנוע מפסיק לפעול). מאחר שהמגדש עצמו עלול להמשיך לעבוד, כי עדיין ישנה כמות מסוימת של גזים שנפלטו מהמנוע והטורבינות עדיין מסתובבות, התוצאה עלולה להיות נזק ממשי לרכיבים הרגישים. המתנה של דקה-שתיים מאפשרת לטורבינות להאט ולעצור, וכך כשנפסקת אספקת השמן למגדש לא נוצרת בעיה שכן גם הוא הפסיק לפעול. אחרי נהיגה אגרסיבית יחסית מומלץ להמתין מעט יותר – 2-3 דקות.

המלצה נוספת שמגנה על מנועי טורבו היא לדאוג לחימום נאות של המנוע לפני שנוהגים באופן שמחייב את המגדש להיכנס לפעולה. כמו כן חובה להשתמש אך ורק בשמן המומלץ על-ידי יצרנית הרכב. עלות מגדש טורבו חדש היא כמה אלפי שקלים – ואף אחד לא רוצה לגלות שאין לו ברירה אלא להוציא סכום שכזה.

שיפוץ טורבו

הקצב המהיר מאוד שבו מסתובבות הטורבינות של המגדש כשהוא נכנס לפעולה, והחום הרב שמתפתח בחלק זה של המנוע, עלולים לגרום לשחיקת החלקים השונים שמרכיבים אותו – הטורבינה, המדחס, גלגל המשאבה אשר מיוצר מברזל או אלומיניום, בית המדחס, תותבי הפלדה שמאפשרים את סיבוב הטורבינות בקצב המסחרר, ומחזירי השמן שעשויים מפלדה או מיציקה.

נזקים עלולים להיגרם גם כשמקפידים על נהיגה בהתאם לכללים המומלצים. זהו כאמור אחד החסרונות המוכרים של מנועי הטורבו. כשאין ברירה אלא לשפץ מגדש טורבו שניזוק חשוב להשתמש בחלפים איכותיים, שכן שימוש במרכיב נחות אולי חוסך מעט כסף בהווה, אבל בסופו של דבר עלול לגרום נזק חמור למערכת כולה.